JP2021172307A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリング操舵角に対する転舵角の設定をユーザー自身で設定できる操作性に優れた操舵装置を提供する。【解決手段】ユーザーが操作するステアバイワイヤ方式のステアリングの舵角を検出する舵角検出部としての舵角センサ１０と、舵角センサ１０で検出された舵角θ１が電気信号Ｓ１として入力され、舵角θ１と転舵角θ２の変換関係が感度レベルとして設定される感度設定部２２と、感度レベルに対応する転舵角θ２を算出する転舵角算出部２４と、を有する転舵制御部２０と、転舵角θ２に対応して車両１００の車軸１２０を転舵させる車軸駆動部３０と、を有して操舵装置１を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、操舵装置に関する。

従来のステアバイワイヤ式の操舵装置として、運転者が操作するステアリングを有する操舵入力機構と、ステアリングに操舵反力を付与する反力モータと、転舵力を出力する転舵モータと、操舵入力機構に機械的に接続されずに、転舵モータの転舵力により操向輪を転舵する転舵機構と、転舵モータおよび反力モータの駆動制御を行う駆動制御装置と、を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このステアバイワイヤ式の操舵装置によれば、操舵入力機構と転舵機構は機械的に連結されず、ステアリング操舵角を検出する操舵角センサからの入力信号に基づき、駆動制御装置が転舵モータを所定の転舵角に制御することにより、運転者の操作に応じた転舵がなされる構成とされている。

国際公開第２０１７／１１５４１１号

しかし、特許文献１のステアバイワイヤ式の操舵装置は、駆動制御装置により、ステアリング操舵角と車輪の転舵角は所定の関係で規定され、ユーザー自身で設定することができなかった。そのため、ステアリング操舵角に対する転舵角の感度の良否はユーザーにより異なるため、操作性に問題があった。

従って、本発明の目的は、ステアリング操舵角に対する転舵角の設定をユーザー自身で設定できる操作性に優れた操舵装置を提供することにある。

本発明は、ユーザーが操作するステアバイワイヤ方式のステアリングの舵角を検出する舵角検出部と、前記舵角検出部で検出された前記舵角が電気信号として入力され、前記舵角と転舵角の変換関係を感度レベルとして設定される感度設定部と、前記感度レベルに対応する前記転舵角を算出する転舵角算出部と、を有する転舵制御部と、前記転舵角に対応して車両の車軸を転舵させる車軸駆動部と、を有する操舵装置を提供する。

本発明によれば、ステアリング操舵角に対する転舵角の設定をユーザー自身で設定できる操作性に優れた操舵装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る操舵装置の全体構成を示す構成ブロック図である。 図２は、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係を示し、変換関係が比例係数により規定される感度レベルＫｉ、変換関係が非線形の関数により規定されるｆｊ（θ_１）の感度レベルを一例として示す図である。 図３は、転舵制御部による制御フローを示すフローチャートである。

（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る操舵装置１は、ユーザーが操作するステアバイワイヤ方式のステアリングの舵角を検出する舵角検出部としての舵角センサ１０と、舵角センサ１０で検出された舵角θ_１が電気信号Ｓ_１として入力され、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係が感度レベルとして設定される感度設定部２２と、感度レベルに対応する転舵角θ_２を算出する転舵角算出部２４と、を有する転舵制御部２０と、転舵角θ_２に対応して車両１００の車軸１２０を転舵させる車軸駆動部３０と、を有して構成されている。

ステアリング１１０は、ステアバイワイヤ方式で車両１００の進行方向を変更することができるように構成されている。このステアバイワイヤ方式は、ステアリング１１０に対する回転操作を機械的に変換して車両の車輪の向き、すなわち車両の進行方向を変更する方式と異なり、例えば、舵角センサ１０で検出したステアリング１１０の舵角θ_１に基づいて車両１００の車輪の向きを制御する方式であり、車軸１２０、タイヤ１３０の向きは、モータ等のアクチュエータを備えた車軸駆動部３０により制御される。ステアバイワイヤ方式を採用することによって、ステアリング１１０と車両１００の車軸１２０、タイヤ１３０を機械的に接続する必要がないので、ステアリング１１０による舵角θ_１と車軸１２０の転舵角θ_２の変換関係を任意に設定可能となる。これにより、ステアリング操舵によるタイヤの切れ角をユーザー側で設定可能となる。

（舵角センサ１０）
舵角センサ１０は、ユーザーである車両１００の運転者が操作するステアバイワイヤ方式のステアリング１１０の舵角を検出する舵角検出部として機能する。

舵角センサ１０は、ステアリングシャフト１１１の回転を車両１００側に配置した回転検出部により回転角として検出する。この検出された回転角は、ステアリング１１０の舵角θ_１として、図１に示すように、転舵制御部２０に対して電気信号Ｓ_１として出力する。

（転舵制御部２０）
転舵制御部２０は、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係が感度レベルとして設定される感度設定部２２と、感度レベルに対応する転舵角θ_２を算出する転舵角算出部２４と、及び、記憶部２６とを有して構成される。図１に示すように、転舵制御部２０には、舵角センサ１０で検出された舵角θ_１が電気信号Ｓ_１として入力され、また、算出された転舵角θ_２を電気信号Ｓ_２として車軸駆動部３０に対して出力する。

転舵制御部２０は、例えば、プログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ(Random Access Memory)及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。記憶部２６は、ＲＯＭを使用でき、ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。また、転舵制御部２０は、信号の入出力処理のためのインターフェース部等を有する。

記憶部２６には、後述する舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係が感度レベルとして記憶され、転舵角算出部２４は、必要に応じて随時参照可能である。記憶部２６には、感度レベルとして、後述する比例係数Ｋｉ、関数ｆｊ（θ_１）が、例えば、テーブル形式で記憶される。

転舵制御部２０には、図１に示すように、ユーザーから入力される入力信号Ｓ_Ｕが入力される。また、転舵制御部２０には、車両１００側からユーザーＩＤを指示するＩＤ信号Ｓ_ＩＤが入力される。また、転舵制御部２０には、車両１００側からウェザーモードを指示するウェザー信号Ｓ_Ｗが入力される。

感度設定部２２は、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係を感度レベルとして設定することができる。この感度レベルの設定は、ユーザーが行なうことができる。転舵制御部２０は、図１に示すように、ユーザーによって入力される入力信号Ｓ_Ｕに基づいて、感度レベルを設定できる。

（ユーザーによる感度レベルの設定）
図２に示すように、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係が線形である感度レベルとして、ユーザーは、比例係数Ｋを感度レベルとして設定することができる。この設定は、入力信号Ｓ_Ｕによりインプットすることができる。比例係数Ｋは、複数のＫｉ（ｉ＝１、２、・・・）を設定可能である。図２に示すように、比例係数Ｋｉ（ｉ＝１、２、・・・）は、直線２０１であり、これは感度レベルとして記憶部２６に記憶される。

また、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係が非線形である感度レベルとして、ユーザーは、関数ｆ（θ_１）を感度レベルとして設定することができる。この設定は、入力信号Ｓ_Ｕによりインプットすることができる。関数ｆ（θ_１）は、複数の関数ｆｊ（θ_１）（ｊ＝１、２、・・・）を設定可能である。図２に示すように、例えば、関数２０２は、舵角θ_１の増加に伴って転舵角θ_２の増加率が小さくなる非線形関数である。また、例えば、関数２０３は、舵角θ_１の増加に伴って転舵角θ_２の増加率が大きくなる非線形関数である。これらの関数は、感度レベルとして、例えば、テーブル形式で記憶部２６に記憶される。

ユーザーは、例えば、上記のように設定した感度レベルを何段階か用意し、入力信号Ｓ_Ｕにより、ユーザーが選択することにより感度レベルを設定することができる。また、ユーザーは、感度レベルを、例えば、ステリング操舵量とタイヤ切れ角量の比を入力信号Ｓ_Ｕにより数値入力することで、感度レベルを設定することもできる。

（ユーザーＩＤによるユーザー毎の感度レベル設定）
複数のユーザーがそれぞれユーザーＩＤを有している場合に、感度設定部２２は、車両側でユーザーＩＤを認証した後に、それぞれのユーザーＩＤに対応した感度レベルを設定することができる。記憶部２６には、それぞれのユーザーＩＤごとに、種々の感度レベルが記憶されている。感度設定部２２は、車両側から入力されるＳ_ＩＤにより、車両側でユーザー認証したユーザーＩＤに対応した感度レベルを選択して設定することができる。

記憶部２６に記憶される種々の感度レベルは、車両側で予め設定した感度レベルでもよく、また、ユーザーによる感度レベルの設定で説明したようなユーザーが設定した係数Ｋｉ（ｉ＝１、２、・・・）、関数ｆｊ（θ_１）（ｊ＝１、２、・・・）等であってもよい。

（車両側からの指示による感度レベル設定）
感度レベルは、車両の運転状況に対応して、車両側から入力されるウェザー信号Ｓ_Ｗにより設定される。例えば、ウェザーモードとして、雨、雪等を車両１００側で検知し、転舵制御部２０に入力されるウェザー信号Ｓ_Ｗにより、感度設定部２２が感度レベルを選択する。例えば、雨、雪等を考慮して、舵角θ_１の増加に従って転舵角θ_２の増加率が低下する図２に示す２０２のような感度曲線を感度レベルとして選択する。車軸駆動部３０は、転舵角θ_２での車軸１２０の転舵制御を行なうことにより、タイヤの切れ角を制御して、雨、雪等によるスリップやスピンを抑制することができる。

（車軸駆動部３０）
車軸駆動部３０は、転舵角θ_２に対応して車両１００の車軸１２０を転舵させる。これにより、タイヤ１３０は、切れ角θ_２に制御される。

車軸駆動部３０は、図示省略するモータ等のアクチュエータを備える。このアクチュエータは、車軸駆動部３０に入力される電気信号であるＳ_２に基づいて、車軸１２０を転舵させる。車軸駆動部３０は、車軸１２０の回転角を検出し、この検出した車軸１２０の回転角が、電気信号Ｓ_２に基づく転舵角θ_２に追従するようにフィードバック制御を行なう。このような制御により、車軸１２０、タイヤ１３０は、ステアリング１１０の舵角θ_１に基づいて、転舵角θ_２に追従するサーボ動作を行なう。

（操舵装置１の動作）
図３は、転舵制御部による制御フローを示すフローチャートである。以下、このフローチャートに従って操舵装置１の動作を説明する。

（Ｓｔｅｐ１）
舵角センサ１０は、ステアリングシャフト１１１の回転を車両１００側に配置した回転検出部により回転角として検出する。

（Ｓｔｅｐ２）
舵角センサ１０は、この検出された回転角であるステアリング１１０の舵角θ_１を、電気信号Ｓ_１として転舵制御部２０に入力する。

（Ｓｔｅｐ３）
感度設定部２２は、入力信号Ｓ_Ｕにより、ユーザーによる感度レベルの設定を行なう。ユーザーによる感度レベルの設定は、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係が線形である比例係数Ｋｉ（ｉ＝１、２、・・・）、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係が非線形である関数ｆｊ（θ_１）（ｊ＝１、２、・・・）として設定することができる。また、ユーザーによる感度レベルの設定は、ユーザーが感度レベルとして設定したもの、あるいは、予め車両側で設定されたものから選択することにより設定することができる。なお、ユーザーによる比例係数Ｋｉ（ｉ＝１、２、・・・）、関数ｆｊ（θ_１）（ｊ＝１、２、・・・）の設定は、このフロー内ではなく、オフラインで入力して行なうことが可能である。

また、感度設定部２２は、複数のユーザーがそれぞれユーザーＩＤを有している場合に、入力信号Ｓ_ＩＤにより、車両側でユーザーＩＤを認証した後に、それぞれのユーザーＩＤに対応した感度レベルを設定する。

また、感度設定部２２は、車両の運転状況に対応して、車両側から入力されるウェザー信号Ｓ_Ｗにより、感度レベルを設定する。例えば、雨、雪等を考慮して、最適な感度曲線を選択することで感度レベルを設定する。

（Ｓｔｅｐ４）
転舵角算出部２４は、感度設定部２２で設定された感度レベル、及び記憶部２６に記憶された比例係数Ｋｉ（ｉ＝１、２、・・・）、関数ｆｊ（θ_１）（ｊ＝１、２、・・・）のテーブル等を参照して、舵角θ_１に対応する転舵角θ_２を算出する。

（Ｓｔｅｐ５）
転舵制御部２０は、転舵角算出部２４で算出された転舵角θ_２を、電気信号Ｓ_２として車軸駆動部３０に入力する。

（Ｓｔｅｐ６）
車軸駆動部３０は、転舵角θ_２に対応して車両１００の車軸１２０を転舵させる。これにより、タイヤ１３０は、切れ角θ_２に制御される。

上記説明した一連の動作は、車両１００の運転中は、繰り返して実行することができる。

（本発明の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操舵装置は以下のような効果を有する。
（１）本実施の形態に係る操舵装置１は、ユーザーが操作するステアバイワイヤ方式のステアリングの舵角を検出する舵角検出部としての舵角センサ１０と、舵角センサ１０で検出された舵角θ_１が電気信号Ｓ_１として入力され、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係が感度レベルとして設定される感度設定部２２と、感度レベルに対応する転舵角θ_２を算出する転舵角算出部２４と、を有する転舵制御部２０と、転舵角θ_２に対応して車両１００の車軸１２０を転舵させる車軸駆動部３０と、を有して構成されている。ステリング操舵角とタイヤ切れ角の感度の良否はユーザ（車両の運転者）により異なる。しかし、本実施の形態に係る操舵装置１は、ステアバイワイヤ方式における転舵制御において、舵角センサ１０で検出された舵角θ_１が電気信号Ｓ_１として入力され、舵角θ_１と転舵角θ_２の変換関係が感度レベルとして設定される感度設定部２２を備える。これにより、その感度設定をユーザー自身で行えるようにすることができ、車両の操作性向上を図ることができる。
（２）本実施の形態に係る操舵装置１は、ユーザーによる感度レベルの設定が可能である。ステアリング操舵角とタイヤ切れ角の感度の良否はユーザーによりそれぞれ異なるため、その感度設定をユーザー自身で行えるようにすることができ、車両の操作性向上を図ることができる。
（３）本実施の形態に係る操舵装置１は、ユーザーＩＤによるユーザー毎の感度レベル設定が可能である。複数のユーザーが１台の車両を使用する場合でも、ユーザーＩＤの認証によりそれぞれのユーザーに対応した感度レベルの設定が可能である。
（４）本実施の形態に係る操舵装置１は、車両側からの指示による感度レベル設定が可能である。車両の運転状況に対応して、例えば、雨、雪等を考慮して、最適な感度レベルの設定が可能である。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…操舵装置、１０…舵角センサ、２０…転舵制御部、２２…感度設定部、２４…転舵角算出部、２６…記憶部、３０…車軸駆動部、１００…車両、１１０…ステアリング、１１１ ステアリングシャフト、１２０…車軸、１３０…タイヤ、Ｓ_１…電気信号、Ｓ_２…電気信号、Ｓ_ＩＤ…入力信号、Ｓ_Ｕ…入力信号、Ｓ_Ｗ…ウェザー信号、Ｋｉ…比例係数、ｆｊ…関数、θ_１…舵角、θ_２…転舵角

Claims (8)

1. ユーザーが操作するステアバイワイヤ方式のステアリングの舵角を検出する舵角検出部と、
   前記舵角検出部で検出された前記舵角が電気信号として入力され、前記舵角と転舵角の変換関係が感度レベルとして設定される感度設定部と、前記感度レベルに対応する前記転舵角を算出する転舵角算出部と、を有する転舵制御部と、
   前記転舵角に対応して車両の車軸を転舵させる車軸駆動部と、
   を有する操舵装置。
2. 前記感度レベルは、前記ユーザーにより設定される、請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記感度設定部は、前記舵角と前記転舵角の関係が比例し、前記変換関係を比例係数により規定される感度レベルとして設定する、請求項１又は２に記載の操舵装置。
4. 前記感度設定部は、前記舵角と前記転舵角の関係が非線形であり、前記変換関係を関数により規定される感度レベルとして設定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の操舵装置。
5. 前記感度設定部は、ユーザーが前記感度レベルを予め設定しておくことができる、請求項１から４のいずれか１項に記載の操舵装置。
6. 前記感度設定部は、予め複数設定された前記感度レベルをユーザーが選択することにより設定される、請求項１から５のいずれか１項に記載の操舵装置。
7. 前記感度設定部は、複数のユーザーＩＤに対応して、前記感度レベルが設定される、請求項１から６のいずれか１項に記載の操舵装置。
8. 前記感度レベルは、前記車両の運転状況に対応して設定される、請求項１に記載の操舵装置。
   

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