JP3969046B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作部材の操作量と前輪の転舵量との比を車両の走行状態を表す変量に応じて変更可能な車両において、一方向への舵角増加後の舵角減少時における車両の他方向へのヨー運動である揺り戻しを防止するための車両の操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車速およびステアリングホイールの操作速度がある程度以上であると、一方向への舵角増加後の舵角減少時における他方向への車両のヨー運動、すなわち揺り戻しが発生する。この揺り戻しの発生は、図10の(1)において実線で示すように前輪の転舵角θが時間tの経過に伴って一方向へ増加した後に直進復帰のために減少する時、図10の(2)において実線で示すように、前輪のコーナリングフォースFfは前輪の転舵角θの変化に略対応して変化するが、図10の(3)において実線で示すように後輪のコーナリングフォースFrは前輪の転舵角θの変化よりも遅れて変化することに起因する。すなわち、車速およびステアリングホイールの操作速度がある程度以上であると、前輪の転舵角θの減少時に前輪のコーナリングフォースFfよりも後輪のコーナリングフォースFrが大幅に大きくなる。そうすると、図10の(4)において実線で示すように直進復帰時に前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートγが増大するため揺り戻しが生じる。
【0003】
そのような揺り戻しを、ステアリングホイールの操作量と前輪の転舵量との比を変更可能な車両の操舵装置を用いて防止することが提案されている(特許第2580865号)。この従来例においては、ステアリングホイールを舵角が減少するように操作する時に、車速およびステアリングホイールの操作速度がある程度以上であれば前輪の転舵角を増大させている。これにより、揺り戻しが発生する前に前輪のコーナリングフォースを増大させ、前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートγが増大するのを防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、ステアリングホイールを舵角が減少するように操作している時に前輪の転舵角を増大させるため、揺り戻しが発生するおそれがなくなった後に前輪の転舵角を再び減少させる必要があり、制御が複雑になる。また、前輪のコーナリングフォースを増大させるためにタイヤの負担が大きくなる。
【0005】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電動アクチュエータの動きを前輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを車両の走行状態を表す変量に応じて制御することで、その変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、操作部材を舵角が減少するように操作する時に、車速が設定値以上であって且つ操作部材の操作速度が設定値以上である揺り戻し抑制必要状態である場合、前輪の転舵速度が揺り戻し抑制のために設定された上限値以下に制限されるように前記電動アクチュエータが制御されることを特徴とする。
本発明の車両の操舵装置は、操作部材と、その操作部材の操作量を検出する手段と、電動アクチュエータと、その電動アクチュエータの制御装置と、その電動アクチュエータの動きを前輪に舵角が変化するように伝達可能な機構と、車両の走行状態を表す変量として少なくとも車速を検出するセンサとを備え、検出変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比が変化するように前記電動アクチュエータが制御される車両の操舵装置において、操作部材の操作速度を求める手段と、車両が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる車速の設定値と操作部材の操作速度の設定値とを記憶する手段と、操作部材を舵角が減少するように操作する時に、車速が記憶した設定値以上であって且つ操作部材の操作速度が記憶した設定値以上である揺り戻し抑制必要状態であるか否かを判断する手段と、揺り戻し抑制のための前輪の転舵速度の設定上限値を記憶する手段とが設けられ、車両が揺り戻し抑制必要状態である場合、舵角が減少するように操作部材を操作する時、前輪の転舵速度が記憶した設定上限値以下に制限されるように前記電動アクチュエータが制御されるのが好ましい。
その車速の設定値と操作部材の操作速度の設定値とを記憶する手段と、その記憶される車速の設置値と操作部材の操作速度の設定値とは、車速の設定値が大きくなる程に操作部材の操作速度の設定値が小さくなる関係を充足するのが好ましい。
本発明によれば、揺り戻し抑制必要状態である場合に前輪の転舵速度が設定上限値よりも遅くされるので、前輪の転舵角の減少時における前輪のコーナリングフォースの減少速度も遅くなる。これにより、舵角減少時における前輪のコーナリングフォースと後輪のコーナリングフォースとの差が小さくなるので、前輪のコーナリングフォースよりも後輪のコーナリングフォースが大幅に大きくなるのを防止できる。よって、前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートが増大するのを防止し、揺り戻しを抑制できる。この際、単に前輪の転舵速度を設定上限値よりも遅くするだけでよいため制御が簡単であり、また、前輪のコーナリングフォースが必要以上に増大することはないためタイヤの負担が増大することもない。
【0007】
本発明においては、車両が危険回避操舵状態か否かを判断する手段を備え、車両が危険回避操舵状態である場合、前輪の転舵速度を設定上限値以下に制限するための前記電動アクチュエータの制御は解除されるのが好ましい。この場合、車両が制動状態であって、且つ、操作部材の操作速度が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる前記設定値よりも大きな第2設定値以上である時、車両が危険回避操舵状態であると判断するのが好ましい。
これにより、危険回避操舵状態である場合は前輪の転舵速度が遅くなることはないので車両の舵角変化が遅れるのを防止できる。
【0008】
その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、出力シャフトと、その入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する回転伝達機構と、その出力シャフトの回転を前輪に舵角が変化するように伝達するステアリングギヤとを備え、その回転伝達機構の構成要素を前記電動アクチュエータにより駆動することで、その電動アクチュエータの動きが前輪に舵角が変化するように伝達されるのが好ましい。
これにより、操作部材と前輪とが機械的に連結された車両の操舵装置に本発明を適用できる。
その回転伝達機構は、サンギヤとリングギヤとに噛み合う遊星ギヤをキャリアにより保持する遊星ギヤ機構により構成され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中の何れかである第1遊星ギヤ要素が前記入力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入力シャフトに連結されていない何れかである第2遊星ギヤ要素が前記出力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入出力シャフトに連結されていない第3遊星ギヤ要素が前記電動アクチュエータにより回転駆動されるのが好ましい。
【0009】
その操作部材を前輪に機械的に連結することなく、その電動アクチュエータの動きが、その動きに応じて舵角が変化するように前輪に伝達されるのが好ましい。これにより、操作部材を前輪に機械的に連結することなく、電動アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように前輪に伝達する車両の操舵装置に本発明を適用できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1に示す第1実施形態の車両の操舵装置1は、ステアリングホイール(操作部材)Hに連結される入力シャフト2を備えている。その入力シャフト2はベアリング7、8を介してハウジング10により支持されている。
【0011】
その入力シャフト2のステアリングホイールHの操作に応じた回転は、遊星ギヤ機構(回転伝達機構)30を介して出力シャフト11に伝達される。その出力シャフト11は、入力シャフト2と同軸心に隙間を介して配置され、ベアリング12、13を介してハウジング10により支持されている。その出力シャフト11の回転はステアリングギヤにより舵角が変化するように前輪に伝達される。そのステアリングギヤは、例えばラックピニオン式ステアリングギヤやボールスクリュー式ステアリングギヤ等の公知のものを用いることができる。これにより、入力シャフト2の回転は遊星ギヤ機構30を介して出力シャフト11に伝達され、その出力シャフト11の回転により舵角が変化する。
【0012】
その遊星ギヤ機構30は、サンギヤ31とリングギヤ32とに噛み合う遊星ギヤ33をキャリア34により保持する。そのサンギヤ31は、入力シャフト2の端部に同行回転するように連結されている。そのキャリア34は、出力シャフト11に同行回転するように連結されている。そのリングギヤ32は、入力シャフト2を囲むホルダー36にボルト362を介して固定されている。そのホルダー36は、入力シャフト2を囲むようにハウジング10に固定された筒状部材35によりベアリング9を介して支持されている。そのホルダー36の外周にウォームホイール37が同行回転するように嵌め合わされている。そのウォームホイール37に噛み合うウォーム38がハウジング10により支持されている。そのウォーム38はハウジング10に取り付けられたモータ(電動アクチュエータ)39により駆動される。これにより、その遊星ギヤ機構30の構成要素であるリングギヤ32がモータ39により駆動され、そのモータ39の動きが前輪に舵角が変化するように伝達される。
【0013】
そのモータ39として、例えば目標駆動電流に応じてパルス幅変調駆動されるブラシ付き直流モータが用いられる。そのモータ39の動きを前輪に舵角が変化するように伝達する際に、そのモータ39を車両の走行状態を表す変量に応じて閉ループ制御することで、その変量に応じて入力シャフト2から出力シャフト11への回転伝達比、すなわちステアリングホイールHの操作量と前輪の転舵量との比を変化させることができる。本実施形態では、その走行状態を表す変量は車速とされている。例えば、車速零の据え切り状態では入力シャフト2の回転角速度とリングギヤ32の回転角速度とが等しくなるようにモータ39を制御することで、入力シャフト2から出力シャフト11への回転伝達比を1とする。また、高速になる程にリングギヤ32の回転角速度を低下させ、遊星ギヤ機構30を減速ギヤ機構として機能させることで、車両の低速での旋回性と高速での走行安定性とを向上できる。
【0014】
図2に示すように、そのモータ39は車両に搭載される制御装置40により制御される。その制御装置40に、走行状態を表す変量の検出用センサとして車速センサ41と、ステアリングホイールHの操作量として入力シャフト2の回転角を検出する舵角センサ42と、前輪の転舵量として出力シャフト11の回転角を検出する回転角センサ43とが接続されている。検出された入力シャフト2の回転角および車速から求められる目標転舵量と、検出された出力シャフト11の回転角との偏差を低減するように、制御装置40はモータ39を閉ループ制御する。
【0015】
図3は、操舵装置1における制御系の制御ブロック線図を示す。図3において、TiはステアリングホイールHの操舵トルク、Vは車速のセンサ41による検出値、θiは入力シャフト2の回転角の舵角センサ42による検出値、θoは出力シャフト11の回転角の回転角センサ43による検出値、θo* は出力シャフト11の目標回転角、i* はモータ39の目標制御量である目標駆動電流、C1は入力シャフト2の回転角θiに対する出力シャフトの目標回転角θo* の調節部、C2は出力シャフト11の目標回転角θo* と回転角θoとの偏差(θo* −θo)に対するモータ39の目標駆動電流i* の調節部である。
制御装置40は、舵角センサ42により検出した入力シャフト2の回転角θiに対する出力シャフト11の目標回転角θo* を、予め定められて記憶された関係に基づき演算する。本実施形態では、その入力シャフト2の回転角θiに対する出力シャフトの目標回転角θo* の調節部C1は比例制御要素とされ、出力シャフト11の目標回転角はθo* =K(V)・θiにより求められる。ここでK(V)は比例ゲインであり、車速Vの関数とされている。この入力シャフト2の回転角θiと車速Vと出力シャフト11の目標回転角θo* との関係を表す比例ゲインK(V)が制御装置40に記憶される。例えば図4に示すように、その比例ゲインK(V)は車速Vが増大する程に減少するものとされ、この関係が制御装置40に記憶される。制御装置40は、その記憶した比例ゲインK(V)と入力シャフト2の検出回転角θiと検出車速Vとに基づき出力シャフト11の目標回転角θo* を演算する。
制御装置40は、出力シャフト11の目標回転角θo* と検出回転角θoとの偏差(θo* −θo)と、モータ39の目標駆動電流i* との間の関係を記憶する。本実施形態では、その偏差(θo* −θo)に対する目標駆動電流i* の調節部C2は比例積分(PI)制御要素とされ、目標駆動電流i* はi* =G・(θo* −θo)により求められる。ここでGは伝達関数であり、例えばKgをゲイン、Tを時定数として、その伝達関数GはPI制御がなされるようにG=Kg・〔1+1/(T・s)〕とされ、そのゲインKgと時定数Tは最適な制御を行えるように設定される。その伝達関数Gが制御装置40に記憶される。
【0016】
制御装置40は、ステアリングホイールHの操作速度として入力シャフト2の検出回転角θiの時間変化d(θi)/dtを演算し、また、車両が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる車速の設定値αとステアリングホイールHの操作速度の設定値βとを記憶する。それら設定値α、βは、車速が設定値α以上で、且つ、ステアリングホイールHの操作速度が設定値β以上であれば揺り戻し抑制必要状態になるように予め実験により定めればよい。本実施形態では、その車速の設定値αが大きくなる程にステアリングホイールHの操作速度の設定値βは小さくなるものとされ、例えば図5において曲線99で示す車速の設定値αとステアリングホイールHの操作速度の設定値βとの関係が制御装置40に記憶される。ステアリングホイールHを舵角が減少するように操作する時に、上記検出車速Vが記憶した設定値α以上であって且つステアリングホイールHの操作速度d(θi)/dtが記憶した設定値β以上であれば、揺り戻し抑制必要状態であると判断し、そうでなければ揺り戻し抑制必要状態ではないと判断する。なお、その車速の設定値αとステアリングホイールHの操作速度の設定値βとはそれぞれ一定値としてもよい。
【0017】
制御装置40は、揺り戻し抑制のための前輪の転舵速度の設定上限値ηを記憶する。その設定上限値ηは、前輪の転舵速度が設定上限値η以下であれば揺り戻しを抑制できるように予め実験により定めればよい。その設定上限値ηは一定値であってもよいし、車速VやステアリングホイールHの操作速度d(θi)/dtの変化に応じて変化するものとしてもよい。制御装置40は、車両が揺り戻し抑制必要状態であると判断した場合、ステアリングホイールHを舵角が減少するように操作する時、前輪の転舵速度が記憶した設定上限値η以下に制限されるように上記モータ39を制御する。
【0018】
制御装置40は、車両が危険回避操舵状態か否かを判断する。本実施形態では、車両が制動状態であり、且つ、ステアリングホイールHの操作速度d(θi)/dtが揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる設定値βよりも大きな第2設定値ζ以上である時に危険回避操舵状態であると判断する。そのため、制御装置40はブレーキランプの点灯信号が入力されているか否かにより車両が制動動作中か否かを判断し、また、第2設定値ζを記憶する。その第2設定値ζは、車両の制動状態であって、且つ、ステアリングホイールHの操作速度d(θi)/dtが第2設定値ζ以上である時、車両が危険回避操舵状態になるように予め実験により定めればよい。制御装置40は、車両が危険回避操舵状態であると判断した場合、前輪の転舵速度を設定上限値η以下に制限するためのモータ39の制御を、上記揺り戻し抑制必要状態であっても解除する。
【0019】
図6のフローチャートを参照して上記制御装置40による制御手順を説明する。まず、各センサの検出値を読み込む(ステップ1)。次に、検出車速Vに対応する比例ゲインK(V)を求め(ステップ2)、その求めた比例ゲインK(V)と入力シャフト2の検出回転角θiとから出力シャフト11の目標回転角θo* を演算し(ステップ3)、その目標回転角θo* と出力シャフト11の検出回転角θiとの偏差(θo* −θo)と、伝達関数Gとから目標駆動電流i* を演算し(ステップ4)する。次に、出力シャフト11の検出回転角θoが減少中か否かにより、ステアリングホイールHを舵角が減少するように操作しているか否かを判断する(ステップ5)。ステップ5においてステアリングホイールHを舵角が減少するように操作している時(ステップ5でYES)、ステアリングホイールHの操作速度d(θi)/dtを求め(ステップ6)、検出車速Vが設定値α以上であって且つステアリングホイールHの操作速度d(θi)/dtが設定値β以上である揺り戻し抑制必要状態であるか否かを判断する(ステップ7)。ステップ7において揺り戻し抑制必要状態であると判断した場合、ブレーキランプの点灯信号が入力され、且つ、ステアリングホイールHの操作速度d(θi)/dtが第2設定値ζ以上である危険回避操舵状態であるか否かを判断する(ステップ8)。ステップ5においてステアリングホイールHを舵角が減少するように操作していない時(ステップ5でNO)、ステップ7において揺り戻し抑制必要状態ではないと判断した場合(ステップ7でNO)、ステップ8において危険回避操舵状態であると判断された時(ステップ8でYES)、前輪の転舵速度を設定上限値η以下に制限するモータ39の制御を解除し(ステップ9)、ステップ4で求めた目標駆動電流i* に基づきモータ39を駆動する(ステップ10)。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し(ステップ11)、終了しない場合(ステップ11でNO)はステップ1に戻る。ステップ8において危険回避操舵状態ではないと判断された時(ステップ8でNO)、ステップ4で求めた目標駆動電流i* に基づきモータ39を駆動した場合の前輪の転舵速度sを演算し(ステップ12)、その演算した前輪転舵速度sが設定上限値ηを超えるか否かを判断する(ステップ13)。ステップ13において前輪転舵速度sが設定上限値η以下であれば(ステップ13でNO)ステップ10において目標駆動電流i* に基づきモータ39を駆動する。ステップ13において前輪転舵速度sが設定上限値ηを超える場合(ステップ13でYES)、前輪転舵速度が設定上限値ηになるようにモータ39を制御し(ステップ14)、ステップ11において制御を終了するか否かを判断する。
【0020】
上記実施形態によれば、揺り戻し抑制必要状態である場合に前輪の転舵速度が遅くされるので、前輪の転舵角の減少時における前輪のコーナリングフォースの減少速度も遅くなる。これにより、舵角減少時における前輪のコーナリングフォースと後輪のコーナリングフォースとの差が小さくなるので、前輪のコーナリングフォースよりも後輪のコーナリングフォースが大幅に大きくなるのを防止できる。よって、前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートが増大するのを防止し、揺り戻しを抑制できる。例えば、図10の(1)において破線で示すように、前輪の転舵角θが時間tの経過に伴って一方向へ増加した後に直進復帰のために減少する時の転舵速度が、実線で示す従来例よりも遅くなる。これにより、図10の(2)において破線で示す前輪のコーナリングフォースFfの減少速度も実線で示す従来例よりも遅くなる。この際、後輪のコーナリングフォースFrの減少速度も図10の(3)において破線で示す破線で示すように実線で示す従来例よりも遅くなるが、前輪のコーナリングフォースと後輪のコーナリングフォースとの差は小さくなる。よって、図10の(4)において破線ですように、直進復帰時に前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートγが従来よりも低減され、揺り戻しが抑制される。この際、単に前輪の転舵速度を遅くするだけでよいため制御が簡単であり、また、前輪のコーナリングフォースが必要以上に増大することはないためタイヤの負担が増大することもない。さらに、危険回避操舵状態である場合は前輪の転舵速度が遅くなることはないので車両の舵角変化が遅れるのを防止できる。
【0021】
図7は、本発明の第2実施形態に係る所謂ステアバイワイヤシステムを採用した車両の操舵装置を示す。この車両の操舵装置は、ステアリングホイールを模した操作部材101と、この操作部材101の回転操作により駆動される操舵用モータ(電動アクチュエータ)102と、その操舵用モータ102の動きを、その操作部材101を前輪104に機械的に連結することなく、その動きに応じて舵角が変化するように操舵用左右前輪104に伝達するステアリングギヤ103とを備える。その操舵用モータ102は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ103は、その操舵用モータ102の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド107の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド107の動きがタイロッド108とナックルアーム109を介して前輪104に伝達され、その前輪104のトー角が変化する。そのステアリングギヤ103は公知のものを用いることができ、操舵用モータ102の動きを舵角が変化するように前輪104に伝達できれば構成は限定されない。なお、操舵用モータ102が駆動されていない状態では、前輪104がセルフアライニングトルクにより直進操舵位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。その操作部材101は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト110に連結されている。その操作部材101を直進操舵位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材130が設けられている。
【0022】
操作部材101の操作量の検出用センサとして回転シャフト110の回転角を検出する角度センサ111と、転舵量の検出用センサとして舵角を検出する舵角センサ113と、走行状態を表す変量の検出用センサとして車速を検出する速度センサ114および車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ116が設けられている。その角度センサ111、舵角センサ113、速度センサ114、ヨーレートセンサ116は、コンピュータにより構成される制御装置120に接続される。
【0023】
その制御装置120は、操舵用モータ102の動きを前輪104に舵角が変化するように伝達する際に、その操舵用モータ102を車速とヨーレートに応じて駆動回路122を介して閉ループ制御することで、その車速とヨーレートに応じて操作部材101の操作量と前輪104の転舵量との比を変化させる。
【0024】
図8は、第2実施形態の制御装置120の制御系の構成を示すブロック線図を示す。ここで、γは車両100のヨーレートの検出値、γ* はヨーレートの目標値、Vは車速の検出値、δhは操作部材101の回転角の検出値、δは舵角の検出値、δ* は目標舵角、i* は操舵用モータ102の駆動電流の目標値、G1はδhに対するγ* の調節部の伝達関数、G2はγ* とγとの偏差に対するδ* の調節部の伝達関数、G3はδ* とδとの偏差に対するi* の調節部の伝達関数である。
その検出されたδh、V、γから求められるδ* と、検出されたδとの偏差を低減するように操舵用モータ102を閉ループ制御する。すなわち、そのδhに対するγ* の調節部は例えば比例制御要素とされ、比例ゲインは車速Vに比例するものとされ、比例定数をKとして以下の関係が制御装置120に記憶される。
γ* =G1・δh=K・V・δh
そのγ* とγとの偏差に対するδ* の調節部は例えばPI制御要素とされ、Kaをゲイン、Taを時定数として、以下の関係が制御装置120に記憶される。
δ* =G2・(γ* −γ)=Ka〔1+1/(Ta・s)〕(γ* −γ)
そのδ* とδとの偏差に対するi* の調節部は例えばPI制御要素とされ、Kbをゲイン、Tbを時定数として、以下の関係が制御装置120に記憶される。
i* =G3・(δ* −δ)=Kb〔1+1/(Tb・s)〕(δ* −δ)
その比例定数K、ゲインKa、Kb、時定数Ta、Tbは最適な制御を行えるように適宜調整される。
【0025】
制御装置120は、操作部材101の操作速度として回転シャフト110の検出回転角δhの時間変化d(δh)/dtを演算し、また、第1実施形態と同様に車両が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる車速の設定値αと操作部材101の操作速度の設定値βとを記憶する。制御装置120は、操作部材101を舵角が減少するように操作する時に、上記検出車速Vが設定値α以上であって且つ操作部材101の操作速度d(δh)/dtが設定値β以上であれば、揺り戻し抑制必要状態であると判断し、そうでなければ揺り戻し抑制必要状態ではないと判断する。
【0026】
制御装置120は、第1実施形態と同様に揺り戻し抑制のための前輪104の転舵速度の設定上限値ηを記憶する。制御装置120は、車両100が揺り戻し抑制必要状態であると判断した場合、操作部材101を舵角が減少するように操作する時、前輪104の転舵速度が記憶した設定上限値η以下に制限されるように操舵用モータ102を制御する。
【0027】
制御装置120は、車両100が危険回避操舵状態か否かを判断する。そのため、本実施形態でも第1実施形態と同様に制御装置120はブレーキランプの点灯信号が入力されるか否かにより車両100が制動動作中か否かを判断する。また、制御装置120は、第1実施形態と同様に操作部材101の操作速度d(δh)/dtが揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる設定値βよりも大きな第2設定値ζを記憶する。制御装置120は、車両100が制動状態であり、且つ、ステアリングホイールHの操作速度d(δh)/dtが第2設定値ζ以上である時に危険回避操舵状態であると判断する。制御装置120は、車両100が危険回避操舵状態であると判断した場合、前輪104の転舵速度を設定上限値η以下に制限するための操舵用モータ102の制御を、上記揺り戻し抑制必要状態であっても解除する。
【0028】
図9のフローチャートを参照して上記制御装置120による制御手順を説明する。まず、各センサの検出値を読み込む(ステップ101)。次に、検出した回転角δhと車速Vに対応する目標ヨーレートγ* を記憶した関係から演算し(ステップ102)、その目標ヨーレートγ* と検出したヨーレートγとの偏差に対応する目標舵角δ* を記憶した関係から演算し(ステップ103)、その目標舵角δ* と検出した舵角δとの偏差に対応する操舵用モータ102の目標駆動電流i* を記憶した関係から演算する(ステップ104)。次に、舵角センサ113の検出値から操作部材101を舵角が減少するようにしているか否かを判断する(ステップ105)。ステップ105において操作部材101を舵角が減少するように操作している時(ステップ105でYES)、操作部材101の操作速度d(δh)/dtを求め(ステップ106)、検出車速Vが記憶した設定値α以上であって且つ操作部材101の操作速度d(δh)/dtが記憶した設定値β以上である揺り戻し抑制必要状態であるか否かを判断する(ステップ107)。ステップ107において揺り戻し抑制必要状態であると判断した場合(ステップ107でYES)、ブレーキランプの点灯信号が入力され、且つ、操作部材101の操作速度d(δh)/dtが第2設定値ζ以上である危険回避操舵状態であるか否かを判断する(ステップ108)。ステップ105において操作部材101を舵角が減少するように操作していない時(ステップ105でNO)、ステップ107において揺り戻し抑制必要状態ではないと判断した場合(ステップ107でNO)、ステップ108において危険回避操舵状態であると判断された時(ステップ108でYES)、前輪104の転舵速度を設定上限値η以下に制限する操舵用モータ102の制御を解除し(ステップ109)、ステップ104で求めた目標駆動電流i* に基づき操舵用モータ102を駆動する(ステップ110)。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両100のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し(ステップ111)、終了しない場合はステップ101に戻る。ステップ108において危険回避操舵状態ではないと判断された時(ステップ108でNO)、ステップ104で求めた目標駆動電流i* に基づき操舵用モータ102を駆動した場合の前輪104の転舵速度sを演算し(ステップ112)、その演算した前輪転舵速度sが設定上限値ηを超えるか否かを判断する(ステップ113)。ステップ113において前輪転舵速度sが設定上限値η以下であれば(ステップ113でNO)ステップ110において目標駆動電流i* に基づき操舵用モータ102を駆動する。ステップ113において前輪転舵速度sが設定上限値ηを超える場合(ステップ113でYES)、前輪転舵速度が設定上限値ηになるように操舵用モータ102を制御し(ステップ114)、ステップ111において制御を終了するか否かを判断する。
【0029】
上記第2実施形態によれば、操作部材101と前輪104とが機械的に連結されていない車両において、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【0030】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、車両が制動状態である時、あるいは、操作部材の操作速度が第2設定値以上である時の何れかの場合に危険回避操舵状態であると判断してもよい。また、第1実施形態において車両の走行状態を表す変量としてステアリングホイールHの操作量を用い、モータ39を車速に代えて、あるいは車速と共に、舵角センサ42により検出されるステアリングホイールHの操作量に応じて制御するようにしてもよい。その操作量が大きい場合は小さい場合よりも入力シャフト2から出力シャフト11への回転伝達比を大きくすることで車両の旋回性を向上できる。また、第1実施形態における入力シャフト2に遊星ギヤ機構30のリングギヤ32あるいはキャリア34を連結し、出力シャフト11に連結される遊星ギヤ機構30の構成要素を入力シャフト2に連結されていないサンギヤ31あるいはリングギヤ32とし、モータ39により駆動される遊星ギヤ機構30の構成要素を入出力シャフト2、11に連結されていないサンギヤ31あるいはキャリア34としてもよい。すなわち、サンギヤ31、リングギヤ32、キャリア34の各遊星ギヤ要素の中の何れかを入力シャフト2に連結し、各遊星ギヤ要素の中で入力シャフト2に連結されていない何れかを出力シャフト11に連結し、各遊星ギヤ要素の中で入出力シャフトに連結されていないものをモータ39により回転駆動してもよい。さらに、遊星ギヤ機構30以外の回転伝達機構、例えば遊星コーン式回転伝達機構を用いてもよい。また、各実施形態において電動アクチュエータを車両の走行状態を表す変量に応じて制御する際に、その変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比を変化させることができるならば、制御系の構成は特に限定されない。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、車両の舵角減少時における揺り戻しを複雑な制御を要することなく、タイヤの負担を増大させることなく防止でき、さらに危険回避操舵に影響を与えることのない車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の操舵装置の縦断面図
【図2】本発明の第1実施形態の操舵装置の制御構成の説明図
【図3】本発明の第1実施形態の操舵装置における制御系のブロック線図
【図4】本発明の第1実施形態の操舵装置の制御系における比例ゲインK(V)と車速Vとの関係一例を示す図
【図5】本発明の実施形態の操舵装置における車速の設定値とステアリングホイールHの操作速度の設定値との関係を示す図
【図6】本発明の第1実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【図7】本発明の第2実施形態の操舵装置の構成説明図
【図8】本発明の第2実施形態の操舵装置における制御系のブロック線図
【図9】本発明の第2実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【図10】(1)は前輪の転舵角θと時間tとの関係を示す図、(2)は前輪のコーナリングフォースFfと時間tとの関係を示す図、(3)は後輪のコーナリングフォースFrと時間tとの関係を示す図、(4)は車両のヨーレートγと時間tとの関係を示す図
【符号の説明】
2 入力シャフト
11 出力シャフト
30 遊星ギヤ機構
39 モータ
40 制御装置
41 車速センサ
42 舵角センサ
43 回転角センサ
101 操作部材
102 操舵用モータ
103 ステアリングギヤ
104 前輪
111 角度センサ
113 舵角センサ
114 速度センサ
116 ヨーレートセンサ
120 制御装置
H ステアリングホイール
Claims (6)
- 電動アクチュエータの動きを前輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを車両の走行状態を表す変量に応じて制御することで、その変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、
操作部材を舵角が減少するように操作する時に、車速が設定値以上であって且つ操作部材の操作速度が設定値以上である揺り戻し抑制必要状態である場合、前輪の転舵速度が揺り戻し抑制のために設定された上限値以下に制限されるように前記電動アクチュエータが制御されることを特徴とする車両の操舵装置。 - 操作部材と、
その操作部材の操作量を検出する手段と、
電動アクチュエータと、
その電動アクチュエータの制御装置と、
その電動アクチュエータの動きを前輪に舵角が変化するように伝達可能な機構と、
車両の走行状態を表す変量として少なくとも車速を検出するセンサとを備え、
検出変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比が変化するように前記電動アクチュエータが制御される車両の操舵装置において、
操作部材の操作速度を求める手段と、
車両が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる車速の設定値と操作部材の操作速度の設定値とを記憶する手段と、
操作部材を舵角が減少するように操作する時に、車速が記憶した設定値以上であって且つ操作部材の操作速度が記憶した設定値以上である揺り戻し抑制必要状態であるか否かを判断する手段と、
揺り戻し抑制のための前輪の転舵速度の設定上限値を記憶する手段とが設けられ、
車両が揺り戻し抑制必要状態である場合、舵角が減少するように操作部材を操作する時、前輪の転舵速度が記憶した設定上限値以下に制限されるように前記電動アクチュエータが制御されることを特徴とする車両の操舵装置。 - 車両が危険回避操舵状態か否かを判断する手段を備え、
車両が危険回避操舵状態である場合、前輪の転舵速度を設定上限値以下に制限するための前記電動アクチュエータの制御は解除される請求項1または2に記載の車両の操舵装置。 - 車両が制動状態であって、且つ、操作部材の操作速度が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる前記設定値よりも大きな第2設定値以上である時、車両が危険回避操舵状態であると判断する請求項3に記載の車両の操舵装置。
- その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、
出力シャフトと、
その入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する回転伝達機構と、
その出力シャフトの回転を前輪に舵角が変化するように伝達するステアリングギヤとを備え、
その回転伝達機構の構成要素を前記電動アクチュエータにより駆動することで、その電動アクチュエータの動きが前輪に舵角が変化するように伝達される請求項1〜4の中の何れかに記載の車両の操舵装置。 - その操作部材を前輪に機械的に連結することなく、その電動アクチュエータの動きが、その動きに応じて舵角が変化するように前輪に伝達される請求項1〜4の中の何れかに記載の車両の操舵装置。
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