JP5131324B2

JP5131324B2 - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP5131324B2
Application number: JP2010156948A
Authority: JP
Inventors: 崇司土井; 主税岡崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: CN102985310A; US8855863B2; US20130110352A1; EP2591981A1; JP2012017062A; WO2012005107A1

Description

本発明は、車両用操舵装置の技術分野に関する。

この種の車両用操舵装置として、操舵ハンドルに付与すべき目標操舵反力（或いは「目標操舵トルク」）を操舵角及び車速に基づいて設定し、この目標操舵反力を操舵ハンドルに付与する反力制御を行う電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）が知られている（例えば特許文献１参照）。このような反力制御を行うことで、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

米国特許第５１９８９８１号明細書特開平０６−０５６０４６号公報特開２００６−１３７２１５号公報

しかしながら、前述した特許文献１に開示された技術では、例えば車両の停止時であっても操舵角に応じて目標操舵反力が設定されるので、例えば車両の停止時において運転者に不要な操舵反力を感じさせるおそれがある。このため、運転者の操舵フィーリングを向上させることが困難になるおそれがあるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば前述した問題点に鑑みなされたものであり、例えば車両の停止時における運転者の操舵フィーリングを向上させることが可能な車両用操舵装置を提供することを課題とする。

本発明に係る第１の車両用操舵装置は上記課題を解決するために、車両に搭載され、操舵ハンドルに目標操舵反力を付与する反力制御を行う車両用操舵装置であって、前記車両の車速が所定の基準車速以下である場合には、前記車両の操舵角及び前記車速に基づく操舵反力よりも小さい操舵反力を、前記目標操舵反力として設定する設定手段を備え、前記設定手段は、前記車両の停止時には、前記目標操舵反力を、前記操舵角には基づかず前記操舵ハンドルを介して操舵軸に付与される操舵トルクに基づいて設定する。

本発明に係る第１の車両用操舵装置によれば、反力制御により目標操舵反力（即ち、操舵ハンドルに付与すべき操舵反力の目標値）が操舵ハンドルに付与される。該目標操舵反力は、例えば、車両の操舵角及び車速に基づいて設定される。

本発明では特に、設定手段は、車速が基準車速以下である場合には、車両の操舵角及び車速に基づく操舵反力よりも小さい操舵反力を、目標操舵反力として設定する。よって、例えば車両の停止時など車速が基準車速以下である時に、運転者に不要な操舵反力を感じさせることを抑制或いは防止でき、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

本発明に係る第１の車両用操舵装置の一態様では、前記設定手段は、前記車速が前記基準車速以下である場合には、前記操舵トルクに基づいて、前記目標操舵反力を設定する。

この態様によれば、設定手段は、車速が基準車速以下である場合には、例えば目標操舵反力よるトルクと操舵トルクとがつり合うように、操舵トルクに基づいて目標操舵反力を設定する。この際、設定手段は、目標操舵反力を操舵角に基づかないで設定する。例えば、設定手段は、操舵トルクがゼロである場合には、目標操舵反力をゼロに設定する。よって、例えば車両の停止時など車速が基準車速以下である時に、運転者に不要な操舵反力を感じさせることを確実に抑制或いは防止できる。

本発明に係る第１の車両用操舵装置の他の態様では、前記所定の基準車速は、前記車両の停止であるとみなすことのできる車速である。

この態様によれば、車速が、車両の停止であるとみなすことができる車速以下である時に、運転者に不要な操舵反力を感じさせることを確実に抑制或いは防止できる。ここで「車両の停止であるとみなすことのできる車速」とは、車両が完全に停止しているときの車速（即ち、時速０ｋｍ）の他、例えば時速２ｋｍ以下など、車両がほどんと停止しているような状態である場合の車速を含む趣旨である。

本発明に係る第２の車両用操舵装置は上記課題を解決するために、車両に搭載され、操舵ハンドルに目標操舵反力を付与する反力制御を行う車両用操舵装置であって、前記車両の車速が低い領域では、前記車速が高い領域よりも、前記車両の操舵角及び前記車速に基づく前記目標操舵反力を小さく設定する設定手段を備え、前記設定手段は、前記車両の停止時には、前記目標操舵反力を、前記操舵角には基づかず前記操舵ハンドルを介して操舵軸に付与される操舵トルクに基づいて設定する。

本発明に係る第２の車両用操舵装置によれば、目標操舵反力が操舵角及び車速に基づいて設定され、反力制御により目標操舵反力が操舵ハンドルに付与される。

本発明では特に、設定手段は、車速が低い領域では、車速が高い領域よりも、操舵角及び車速に基づく目標操舵反力を小さく設定する。例えば、設定手段は、車速が所定の基準車速以下である場合には、車速が前記基準車速より高い場合よりも、操舵角及び車速に基づく目標操舵反力を小さく設定する。よって、例えば車両の停止時など車速が低い領域である時に、運転者に不要な操舵反力を感じさせることを抑制或いは防止でき、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両の全体構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る車両用操舵装置における目標操舵反力の設定の流れを示すフローチャートである。車速が基準車速よりも大きい場合における目標操舵反力を規定するマップである。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る車両用操舵装置について、図１から図３を参照して説明する。

先ず、本実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両の全体構成について、図１を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両の全体構成を示すブロック図である。

図１において、本実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両１０は、ステアリングホイール１１と、ステアリングシャフト１２と、モータ１３と、ラックアンドピニオン部１４と、タイロッド１５と、ナックルアーム１６と、前輪１７ｆと、操舵角センサ２１と、トルクセンサ２２と、車速センサ２３と、コントローラ１００とを備えている。

ステアリングホイール１１（以下、単に「ステアリング１１」と適宜称する）は、本発明に係る「操舵ハンドル」の一例であり、車両１０を旋回等させるために運転者によって操作される。ステアリング１１は、本発明に係る「操舵軸」の一例であるステアリングシャフト１２を介して、ラックアンドピニオン部１４に接続されている。ステアリングシャフト１２には、操舵角センサ２１、トルクセンサ２２及びモータ１３が設けられている。

操舵角センサ２１は、運転者によるステアリング１１の操作に対応する操舵角を検出する。操舵角センサ２１は、検出した操舵角に対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。

トルクセンサ２２は、ステアリング１１を介してステアリングシャフト１２に付与される操舵トルクを検出する。トルクセンサ２２は、検出した操舵トルクに対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。

車速センサ２３は、車両１０の車速を検出し、検出した車速に対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。

モータ１３は、減速機や電動モータなどによって構成されており、コントローラ１００による制御下で、ステアリングシャフト１２にトルクを付与する。尚、以下では、モータ１３がステアリングシャフト１２に付与するトルクを「アシストトルク」と適宜称する。

ラックアンドピニオン部１４は、ラックやピニオンによって構成されており、ステアリングシャフト１２から回転が伝達されて動作する。ラックアンドピニオン部１４には、タイロッド１５及びナックルアーム１６が連結されており、ナックルアーム１６には、前輪１７ｆが連結されている。この場合、タイロッド１５及びナックルアーム１６がラックアンドピニオン部１４によって動作されることにより、ナックルアーム１６に連結された前輪１７ｆが転舵されることとなる。

コントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えた電子制御ユニットである。コントローラ１００は、本発明に係る「設定手段」の一例としての機能を有しており、操舵角センサ２１、トルクセンサ２２及び車速センサ２３の各々から供給される検出信号に基づいて、目標操舵反力を設定する。コントローラ１００は、設定した目標操舵反力がステアリング１１に付与されるように、モータ１３を制御する反力制御を行う。即ち、反力制御では、モータ１３がステアリングシャフト１２に付与するアシストトルクは、ステアリング１１に目標操舵反力が付与されるようにコントローラ１００によって制御される。

次に、本実施形態に係る車両用操舵装置における目標操舵反力の設定について、図２及び図３を参照して説明する。

図２は、本実施形態に係る車両用操舵装置における目標操舵反力の設定の流れを示すフローチャートである。

図２において、本実施形態における目標操舵反力の設定では、先ず、車速Ｖが所定の基準車速Ｖ０よりも大きいか否かがコントローラ１００によって判定される（ステップＳ１０）。ここで、基準車速Ｖ０としては、例えば時速１ｋｍ〜２ｋｍなど、車両がほどんと停止しているような状態である場合の車速が設定される。

車速Ｖが基準車速Ｖ０よりも大きいと判定された場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、操舵角に基づいて目標操舵反力が設定される（ステップＳ２０）。即ち、この場合には、コントローラ１００は、操舵角センサ２１から供給される検出信号に基づいて目標操舵反力を設定する。より具体的には、コントローラ１００は、図３に示されるグラフのような目標操舵反力マップに基づいて、ステアリング１１に付与すべき目標操舵反力Ｓを設定する。目標操舵反力マップは、目標操舵反力Ｓを操舵角ＭＡ及び車速Ｖに応じて規定するマップである。尚、図３では、目標操舵反力マップにおける操舵角ＭＡと目標操舵反力Ｓとの関係のみを示し、車速Ｖと目標操舵反力Ｓとの関係の図示を省略している。目標操舵反力マップは、コントローラ１００のＲＯＭ又はＲＡＭに記憶されている。

一方、車速Ｖが基準車速Ｖ０よりも大きくない（即ち、車速Ｖが基準車速Ｖ０以下である）と判定された場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、操舵トルクに基づいて目標操舵反力が設定される（ステップＳ３０）。即ち、この場合には、コントローラ１００は、トルクセンサ２２から供給される検出信号に基づいて目標操舵反力を設定する。この際、コントローラ１００は、図３を参照して前述した目標操舵反力マップに基づかないで、即ち、操舵角に基づかないで、目標操舵反力を設定する。より具体的には、コントローラ１００は、目標操舵反力によるトルクと操舵トルクとがつり合うように、操舵トルクに基づいて目標操舵反力を設定する。よって、例えば、操舵トルクがゼロである場合には、目標操舵反力はゼロに設定される。言い換えれば、本実施形態では、コントローラ１００は、操舵角ＭＡ及び車速Ｖに応じて規定される目標操舵反力Ｓよりも目標操舵反力が小さくなるように、目標操舵反力を設定する。

ここで仮に、何らの対策も施さず、車速Ｖが基準車速Ｖ０以下である場合にも、車速Ｖが基準車速Ｖ０よりも大きい場合と同様に操舵角に基づいて目標操舵反力が設定される場合には、操舵角がゼロでない限り目標操舵反力はゼロとならないため（図３参照）、例えば、車両１０の停止時に運転者がステアリング１１を右又は左に切った状態では、運転者は不要な操舵反力を感じてしまうおそれがある。

しかるに本実施形態では特に、車速Ｖが基準車速Ｖ０以下である場合には、コントローラ１００は、目標操舵反力よるトルクと操舵トルクとがつり合うように、操舵トルクに基づいて目標操舵反力を設定する。よって、例えば車両の停止時など車速Ｖが基準車速Ｖ０以下である時に、運転者に不要な操舵反力を感じさせることを抑制或いは防止でき、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。即ち、例えば、車両１０の停止時に運転者がステアリング１１を右又は左に切った状態では、運転者は、操舵トルクに応じた操舵反力を感じるのみで、不要な操舵反力を殆ど或いは全く感じない。更に、例えば、車両１０の停止時に運転者がステアリング１１を右又は左に切った後に、ステアリング１１から手を放すことにより操舵トルクがゼロになった場合には、目標操舵トルクもゼロになり、ステアリング１１を右又は左に切られた状態で維持することができるので、運転者によるステアリング１１の操作性を高めることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用操舵装置によれば、車速Ｖが基準速度Ｖ０よりも大きい場合には、操舵角に基づいて目標操舵反力を設定し、車速Ｖが基準車速Ｖ０以下である場合には、操舵トルクに基づいて目標操舵反力を設定するので、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。ここで特に、例えば車両の停止時など車速が基準車速Ｖ０以下である時に、運転者に不要な操舵反力を感じさせることを抑制或いは防止できると共に、運転者によるステアリング１１の操作性を高めることができる。

尚、本実施形態では、車速Ｖが基準車速Ｖ０以下であると判定された場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、操舵トルクに基づいて目標操舵反力がコントローラ１００によって設定される（ステップＳ３０）例を挙げたが、車速Ｖが基準車速Ｖ０以下であると判定された場合には、車速Ｖが基準車速Ｖ０よりも大きいと判定された場合よりも目標操舵反力が小さくなるように、操舵角ＭＡ及び車速Ｖに基づいて目標操舵反力がコントローラ１００によって設定されてもよい。即ち、車速が基準車速Ｖ０より低い領域では、車速が基準車速Ｖ０より高い領域よりも、操舵角ＭＡ及び車速Ｖに基づく目標操舵反力が小さく設定されてもよい。このように目標操舵反力が設定される場合にも、例えば車両の停止時など車速Ｖが基準車速Ｖ０以下である時に、運転者に不要な操舵反力を感じさせることを抑制或いは防止でき、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両用操舵装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１３…モータ、１７ｆ…前輪、２１…操舵角センサ、２２…トルクセンサ、２３…車速センサ、１００…コントローラ

Claims

車両に搭載され、操舵ハンドルに目標操舵反力を付与する反力制御を行う車両用操舵装置であって、
前記車両の車速が所定の基準車速以下である場合には、前記車両の操舵角及び前記車速に基づく操舵反力よりも小さい操舵反力を、前記目標操舵反力として設定する設定手段を備え、
前記設定手段は、前記車両の停止時には、前記目標操舵反力を、前記操舵角には基づかず前記操舵ハンドルを介して操舵軸に付与される操舵トルクに基づいて設定する
ことを特徴とする車両用操舵装置。
前記設定手段は、前記車速が前記基準車速以下である場合には、前記操舵トルクに基づいて、前記目標操舵反力を設定する請求項１に記載の車両用操舵装置。
前記基準車速は、前記車両の停止であるとみなすことのできる車速である請求項１又は２に記載の車両用操舵装置。
車両に搭載され、操舵ハンドルに目標操舵反力を付与する反力制御を行う車両用操舵装置であって、
前記車両の車速が低い領域では、前記車速が高い領域よりも、前記車両の操舵角及び前記車速に基づく前記目標操舵反力を小さく設定する設定手段を備え、
前記設定手段は、前記車両の停止時には、前記目標操舵反力を、前記操舵角には基づかず前記操舵ハンドルを介して操舵軸に付与される操舵トルクに基づいて設定する
ことを特徴とする車両用操舵装置。