(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作部と、当該ステアリング操作部に外力を加えるアクチュエータと、当該アクチュエータの制御部と、路面から車両のタイヤに加わる外力を検出するタイヤ反力検出センサとを有し、
前記制御部は、前記タイヤ反力検出センサによって検出される検知信号（ｂ）に基づいて前記アクチュエータの駆動信号を出力し、該検知信号のレベルが第１の所定値（ｂ１）以下の場合は前記ステアリング操作部に強調された外力が負荷されるよう前記アクチュエータの駆動信号を出力し、前記タイヤ反力検出センサによって検出される検知信号のレベルが前記第１の所定値（ｂ１）よりも大きい第２の所定値（ｂ２）より大きい場合は前記ステアリング操作部に緩和された外力が負荷されるよう前記アクチュエータの駆動信号を出力することを特徴とするバイワイヤ方式のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に装備されるバイワイヤ方式のステアリング装置に係り、特に、ステアリングホイールなどのステアリング操作部にフォースフィードバック用の外力を負荷するアクチュエータの制御手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９及び図１０により、従来より提案されているバイワイヤ方式のステアリング装置の一例を説明する。図９は従来より提案されているバイワイヤ方式のステアリング装置の構成図であり、図１０はタイヤに加わる外力とステアリング操作部に作用する外力との関係を示すグラフ図である。
【０００３】
図９に示すように、本例のバイワイヤ方式のステアリング装置は、ステアリング操作部であるステアリングホイール２１と、当該ステアリングホイール２１の操作角度を検出する操作角検出センサ２２と、前記ステアリングホイール２１にフォースフィードバック用の外力を加える操作部用アクチュエータ２３と、車両の走行状態を検知する検知手段としてのタイヤ反力検出センサ２４と、車両の操舵系に外力を加える操舵用アクチュエータ２５と、前記操作角検出センサ２２及び前記タイヤ反力検出センサ２４の出力信号を取り込み、前記操作部用アクチュエータ２３及び前記操舵用アクチュエータ２５の駆動を制御する制御部２６とから構成されている。
【０００４】
メカニカル方式のステアリング装置においては、タイヤとステアリングホイールとが機械的なリンク機構を介して連結されており、走行中に路面からタイヤに加わる外力がそのままステアリングホイールに伝達されるため、タイヤに加わる外力とステアリングホイールに加わる外力とは、図１０に示すように、比例関係になる。
【０００５】
従来のバイワイヤ方式のステアリング装置においては、このメカニカル方式のステアリング装置と同様の操作感覚を得るため、制御部２６が、タイヤ反力検出センサ２４より入力された信号に基づいて操作部用アクチュエータ２３の駆動を制御し、タイヤに加わる外力に比例した外力をステアリングホイールに加えるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例に係るバイワイヤ方式のステアリング装置によれば、メカニカル方式のステアリング装置と同様の操作感覚を得ることができる。
【０００７】
しかしながら、このバイワイヤ方式のステアリング装置は、タイヤに加わる外力に比例した外力をステアリングホイール２１に加える構成であるため、タイヤに急激かつ大きな外力が作用した場合、例えば、タイヤが路肩に乗り上げた場合や、車両が舗装路から未舗装路に進入した場合、或いは車両がトンネル出口で横風を受けた場合などにおいては、ステアリングホイール２１に大きな外力が作用し、車両の走行が不安定になるおそれがある。特に、かかる不都合は、車速が高い場合、車両のドライブシャフトに作用するトルクが高い場合、ステアリングホイールの操作加速度が高い場合、外気温が低くタイヤのグリップ力が低下している場合、及び路面が濡れてタイヤのグリップ力が低下している場合などにおいて、顕著になる。
【０００８】
また、前記従来例に係るバイワイヤ方式のステアリング装置は、タイヤに作用する外力が小さい場合にはステアリングホイール２１に作用する外力を比例的に小さくするので、例えば高速道路を高速で直線走行している場合のようにタイヤに作用する外力が極端に小さい場合、操作部用アクチュエータ２３によってステアリングホイール２１に加えられる外力も非常に小さなものになり、運転者が僅かな操作力をステアリングホイール２１に加えただけで、車両が大きく蛇行するという不都合もある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたものであって、その課題とするところは、車両の走行状態や路面の状態に応じて最適な外力をステアリング操作部に付与することができるバイワイヤ方式のステアリング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、ステアリング操作部と、当該ステアリング操作部に外力を加えるアクチュエータと、当該アクチュエータの制御部と、路面から車両のタイヤに加わる外力を検出するタイヤ反力検出センサとを有し、前記制御部は、前記タイヤ反力検出センサによって検出される検知信号（ｂ）に基づいて前記アクチュエータの駆動信号を出力し、該検知信号のレベルが第１の所定値（ｂ１）以下の場合は前記ステアリング操作部に強調された外力が負荷されるよう前記アクチュエータの駆動信号を出力し、前記タイヤ反力検出センサによって検出される検知信号のレベルが前記第１の所定値（ｂ１）よりも大きい第２の所定値（ｂ２）より大きい場合は前記ステアリング操作部に緩和された外力が負荷されるよう前記アクチュエータの駆動信号を出力するという構成にした。
【００１２】
かかる構成によると、例えば、タイヤに急激かつ大きな外力が作用した場合にはステアリング操作部に加える外力を相対的に小さくし、タイヤに作用する外力が小さい場合にはステアリング操作部に加える外力を相対的に大きくするといった制御を行うことができるので、車両の走行状態や路面の状態に応じた最適な外力をステアリング操作部に付与することができ、バイワイヤ方式のステアリング装置の操作性及び信頼性を高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバイワイヤ方式のステアリング装置の第１実施形態例を、図１及び図２に基づいて説明する。図１は第１実施形態例に係るバイワイヤ方式のステアリング装置の構成図であり、図２は第１実施形態例に係るステアリング装置のステアリング操作部に作用する外力と車両のタイヤに作用する外力との関係を示すグラフ図である。
【００１４】
図１に示すように、本例のバイワイヤ方式のステアリング装置は、図９に示した従来例に係るバイワイヤ方式のステアリング装置と基本的な構成については同一であり、ステアリング操作部であるステアリングホイール１と、当該ステアリングホイール１の操作角度を検出する操作角検出センサ２と、前記ステアリングホイール１にフォースフィードバック用の外力を加える操作部用アクチュエータ３と、車両の走行状態を検知する検知手段としてのタイヤ反力検出センサ４と、車両の操舵系に外力を加える操舵用アクチュエータ５と、前記操作角検出センサ２の出力信号ａ及び前記タイヤ反力検出センサ４の出力信号ｂを取り込み、前記操作部用アクチュエータ３の駆動信号ｃ及び前記操舵用アクチュエータ５の駆動信号ｄを出力する制御部６とを備えている。
【００１５】
本例のバイワイヤ方式のステアリング装置は、制御部６にタイヤ反力検出センサ４より入力される検知信号ｂをパラメータとする複数の関数Ｆ１＝ｆ（ｂ），Ｆ２＝ｆ（ｂ），Ｆ３＝ｆ（ｂ）を予め記憶しておき、タイヤ反力検出センサ４より検知信号ｂが入力されたとき、当該検知信号ｂのレベルに応じて予め記憶された複数の関数の中から最適な関数を選択し、当該選択された関数と入力された検知信号のレベルとより操作部用アクチュエータ３の駆動信号ｃを演算して出力することを特徴とする。
【００１６】
図２の例では、検知信号ｂのレベルが０＜ｂ≦ｂ１のときには、タイヤに加わる外力に比例した外力よりも大きな外力をステアリングホイール１に負荷する関数が選択され、ｂ１＜ｂ≦ｂ２のときには、タイヤに加わる外力に比例した外力をステアリングホイール１に負荷する関数が選択され、ｂ２＜ｂ≦ｂ３のときには、タイヤに加わる外力に比例した外力よりも小さな外力をステアリングホイール１に負荷する関数が選択されるようになっている。
【００１７】
このようにすると、タイヤ反力検出センサ４によって検出される検知信号ｂのレベルが小さい場合には、操作部用アクチュエータ３によってステアリングホイール１に強調された外力が負荷されるので、例えば高速道路を高速で直線走行している場合のようにタイヤに作用する外力が極端に小さい場合にも、ステアリングホイール１に適度な外力が負荷され、運転者によるステアリングホイール１の不用意な操作を抑制することができるので、車両の蛇行等を防止することができる。
【００１８】
また、タイヤ反力検出センサ４によって検出される検知信号ｂのレベルが大きい場合には、操作部用アクチュエータ３によってステアリングホイール１に緩和された外力が負荷されるので、例えばタイヤが路肩に乗り上げた場合や、車両が舗装路から未舗装路に進入した場合、或いは車両がトンネル出口で横風を受けた場合などにおいても、ハンドルが取られにくく、車両の走行が不安定になるのを防止できる。
【００１９】
さらに、タイヤ反力検出センサ４によって検出される検知信号ｂのレベルが通常の範囲である場合には、操作部用アクチュエータ３によってステアリングホイール１にタイヤに加わる外力に比例した外力が負荷されるので、メカニカル方式のステアリング装置と同様の操作感覚を得ることができる。
【００２０】
なお、前記実施形態例においては、ステアリング操作部としてステアリングホイール１を備えたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、図３に示すように、ステアリングホイール１に代えてステアリングレバー１０をステアリング操作部として備えることもできる。
【００２１】
次に、本発明に係るバイワイヤ方式のステアリング装置の第２実施形態例を、図３乃至図８に基づいて説明する。図３は第２実施形態例に係るバイワイヤ方式のステアリング装置の構成図であり、ステアリングホイール１に代えてステアリングレバー１０を用いた点、タイヤ反力検出センサ４に加えて車両の走行速度を検出する車速センサ、車両のドライブシャフトに作用するトルクを検出するトルクセンサ、ステアリング操作部の操作加速度を検出する加速度センサ、外気温を検出する温度センサ、路面の状況を検出する撮像センサなどの他種のセンサ７を備えた点、制御部６にタイヤ反力検出センサ４より入力される検知信号ｂ及び前記他種のセンサ７より入力される検知信号ｂ′をパラメータとする複数の関数Ｆ１＝ｆ（ｂ＋ｂ′），Ｆ２＝ｆ（ｂ＋ｂ′），Ｆ３＝ｆ（ｂ＋ｂ′）を予め記憶した点、並びに、制御部６が操作部溶アクチュエータ３の駆動信号ｃ′を演算して出力する点において、前記第１実施形態例に係るステアリング装置と相違している。
【００２２】
図４は、車両の走行状態を検知する検知手段として、タイヤ反力検出センサ４と共に車速センサを備えた場合における制御部６による制御方法を示すグラフ図であって、車速が大きくなるほどステアリングレバー１０に作用する外力が大きくなって車両の走行が不安定になるため、車速が第１の所定値以上になったとき、即ち、車速大のとき、操作部用アクチュエータ３の出力を小さくしてステアリングレバー１０に加えられる外力を抑制する。また、車速が小さいほどステアリングレバー１０に加えられる外力が小さくなって不用意なステアリングレバー１０の操作が可能になるので、これを防止するため、車速が第２の所定値以下である場合、即ち、車速小の場合には、操作部用アクチュエータ３の出力を大きくしてステアリングレバー１０に加えられる外力を強調する。
【００２３】
図５は、車両の走行状態を検知する検知手段として、タイヤ反力検出センサ４と共にトルクセンサを備えた場合における制御部６による制御方法を示すグラフ図であって、車両のドライブシャフトに作用するトルクが大きくなるほど、ステアリングレバー１０に作用する外力が大きくなって急ハンドル時の車両の姿勢が不安定になるため、ドライブシャフトに作用するトルクが第１の所定値以上になったとき、即ちトルク大のとき、操作部用アクチュエータ３の出力を小さくしてステアリングレバー１０に加えられる外力を抑制する。また、ドライブシャフトに作用するトルクが小さいほどステアリングレバー１０に加えられる外力が小さくなって不用意なステアリングレバー１０の操作が可能になるので、これを防止するため、ドライブシャフトに作用するトルクが第２の所定値以下である場合、即ちトルク小である場合には、操作部用アクチュエータ３の出力を大きくしてステアリングレバー１０に加えられる外力を強調する。
【００２４】
図６は、車両の走行状態を検知する検知手段として、タイヤ反力検出センサ４と共にステアリング操作部の操作加速度を検出する加速度センサを備えた場合における制御部６による制御方法を示すグラフ図であって、ステアリングレバー１０のの操作加速度が大きいほど、即ち、急ハンドルが切られた場合ほど、ステアリングレバー１０に作用する外力が大きくなって車両の姿勢が不安定になるため、ステアリングレバー１０の操作加速度が所定値以上である場合、即ち加速度大である場合には、操作部用アクチュエータ３の出力を小さくしてステアリングレバー１０に加えられる外力を抑制する。
【００２５】
図７は、車両の走行状態を検知する検知手段として、タイヤ反力検出センサ４と共に温度センサを備えた場合における制御部６による制御方法を示すグラフ図であって、外気温や路面温度が下がるほどタイヤが硬くなって路面のグリップ力が低下し、ステアリングレバー１０に作用する外力が小さくなって車両の走行が不安定になるため、外気温や路面温度が第１の所定値以下になったとき、即ち外気温小になったとき、操作部用アクチュエータ３の出力を大きくしてステアリングレバー１０に加えられる外力を強調する。また、外気温や路面温度が高いほどステアリングレバー１０に加えられる外力が大きくなって車両の操作性が悪くなるので、これを防止するため、外気温や路面温度が第２の所定値以上である場合、即ち外気温大である場合には、操作部用アクチュエータ３の出力を小さくしてステアリングレバー１０に加えられる外力を緩和する。
【００２６】
図８は、車両の走行状態を検知する検知手段として、タイヤ反力検出センサ４と共に撮像センサを備えた場合における制御部６による制御方法を示すグラフ図であって、路面が濡れていると、タイヤのグリップ力が低下してステアリングレバー１０に作用する外力が小さくなり、車両の走行が不安定になるため、路面が濡れている場合には操作部用アクチュエータ３の出力を大きくしてステアリングレバー１０に加えられる外力を強調する。また、路面が乾いている場合には、タイヤのグリップ力が高くなり、ハンドルの効きが良くなってステアリングレバー１０の操作角度が一定であっても車両の姿勢が急激に悪くなり、車両の走行が不安定になるので、操作部用アクチュエータ３の出力を小さくしてステアリングレバー１０に加えられる外力を緩和する。
【００２７】
かように、前記各実施形態例に係るバイワイヤ方式のステアリング装置によれば、車両の走行状態や路面の状態に応じた最適な外力をステアリング操作部１，１０に付与することができるので、バイワイヤ方式のステアリング装置の操作性及び信頼性を高めることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、制御部に検知手段より入力される検知信号をパラメータとする複数の関数を予め記憶しておき、当該制御部により、検知手段より入力された検知信号のレベルに応じて予め記憶された複数の関数から最適な関数を選択し、当該選択された関数と入力された検知信号のレベルとよりアクチュエータの制御信号を演算して出力するので、車両の走行状態や路面の状態に応じた最適な外力をステアリング操作部に付与することができ、バイワイヤ方式のステアリング装置の操作性及び信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例に係るステアリング装置の構成図である。
【図２】第１実施形態例に係るステアリング装置のステアリング操作部に作用する外力と車両のタイヤに作用する外力との関係を示すグラフ図である。
【図３】第２実施形態例に係るステアリング装置の構成図である。
【図４】第２実施形態例に係るステアリング装置のステアリング操作部に作用する外力とタイヤ反力及び車速との関係を示すグラフ図である。
【図５】実施形態例に係るステアリング装置のステアリング操作部に作用する外力と車両のドライブシャフトに作用するトルクとの関係を示すグラフ図である。
【図６】第２実施形態例に係るステアリング装置のステアリング操作部に作用する外力とタイヤ反力及び車両のタイヤに作用する外力との関係を示すグラフ図である。
【図７】第２実施形態例に係るステアリング装置のステアリング操作部に作用する外力とタイヤ反力及び外気温との関係を示すグラフ図である。
【図８】第２実施形態例に係るステアリング装置のステアリング操作部に作用する外力とタイヤ反力及び路面の濡れ具合との関係を示すグラフ図である。
【図９】従来例に係るステアリング装置の構成図である。
【図１０】従来例に係るステアリング装置のステアリングホイールに作用する外力と車両のタイヤに作用する外力との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  ステアリング操作部（ステアリングホイール）
２  操作角検出センサ
３  操作部用アクチュエータ
４  検知手段
５  操舵用アクチュエータ
６  制御部
７  他種のセンサ
１０  ステアリング操作部（ステアリングレバー）
【図１】
0003934367.tif 000002
【図２】
0003934367.tif 000003
【図３】
0003934367.tif 000004
【図４】
0003934367.tif 000005
【図５】
0003934367.tif 000006
【図６】
0003934367.tif 000007
【図７】
0003934367.tif 000008
【図８】
0003934367.tif 000009
【図９】
0003934367.tif 000010
【図１０】
0003934367.tif 000011