JPH06278625A - 車両の前輪操舵制御装置 - Google Patents
車両の前輪操舵制御装置Info
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- JPH06278625A JPH06278625A JP6542093A JP6542093A JPH06278625A JP H06278625 A JPH06278625 A JP H06278625A JP 6542093 A JP6542093 A JP 6542093A JP 6542093 A JP6542093 A JP 6542093A JP H06278625 A JPH06278625 A JP H06278625A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 車両の前輪を電動モータにより操舵する装置
において、前輪の据え切り後に生じる電動モータの加熱
を防止し、電動モータ駆動エネルギを低減する。 【構成】 車速V,ステアリングの操舵角θH 及び操舵
速度dθH に基づき、ステアリングと操舵機構との目標
相対角θrを設定し(110〜160)、実相対角θaが目標相
対角θrとなるようにモータトルクTaを算出して(17
0)、操舵機構駆動用の電動モータを通電制御する(200,2
40)装置において、車速Vが極低車速V1未満となる車
両停止時に、操舵角θH が所定時間以上一定である場合
には、電動モータに出力するトルク指令値Taoから所
定値△Tを減じることにより、電動モータへの通電電流
を除々に低減する(180〜230)。この結果、前輪の前輪の
据え切り後、タイヤの弾性変化トルクを相殺するために
電動モータが長時間通電されることはなく、電動モータ
の加熱を防止し、電動モータ駆動エネルギを低減でき
る。
において、前輪の据え切り後に生じる電動モータの加熱
を防止し、電動モータ駆動エネルギを低減する。 【構成】 車速V,ステアリングの操舵角θH 及び操舵
速度dθH に基づき、ステアリングと操舵機構との目標
相対角θrを設定し(110〜160)、実相対角θaが目標相
対角θrとなるようにモータトルクTaを算出して(17
0)、操舵機構駆動用の電動モータを通電制御する(200,2
40)装置において、車速Vが極低車速V1未満となる車
両停止時に、操舵角θH が所定時間以上一定である場合
には、電動モータに出力するトルク指令値Taoから所
定値△Tを減じることにより、電動モータへの通電電流
を除々に低減する(180〜230)。この結果、前輪の前輪の
据え切り後、タイヤの弾性変化トルクを相殺するために
電動モータが長時間通電されることはなく、電動モータ
の加熱を防止し、電動モータ駆動エネルギを低減でき
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の前輪舵角を、運
転者により操舵されるステアリングホイールの操舵角と
車速等の車両の走行状態とに基づき制御する車両の前輪
操舵制御装置に関する。
転者により操舵されるステアリングホイールの操舵角と
車速等の車両の走行状態とに基づき制御する車両の前輪
操舵制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車両の前輪操舵制御装置とし
て、例えば特開昭62−46775号公報、特開平4−
133860号公報等に開示されている如く、車両運転
者が操作するステアリングホイールの回転軸と前輪操舵
機構の入力軸とを切り離して、前輪操舵機構の入力軸に
前輪操舵用の電動モータを設け、ステアリングホイール
の操舵角と車速等の車両の走行状態とに基づき前輪の目
標舵角を設定して、前輪舵角がこの目標舵角となるよう
に電動モータを通電駆動するようにした電動式の前輪操
舵制御装置が知られている。
て、例えば特開昭62−46775号公報、特開平4−
133860号公報等に開示されている如く、車両運転
者が操作するステアリングホイールの回転軸と前輪操舵
機構の入力軸とを切り離して、前輪操舵機構の入力軸に
前輪操舵用の電動モータを設け、ステアリングホイール
の操舵角と車速等の車両の走行状態とに基づき前輪の目
標舵角を設定して、前輪舵角がこの目標舵角となるよう
に電動モータを通電駆動するようにした電動式の前輪操
舵制御装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の装
置においては、車両停止時に運転者がステアリングホイ
ールを操舵すると、前輪操舵機構は、電動モータによ
り、ステアリングホイールの操舵角に応じて駆動され、
所謂据え切りを行なうように動作する。
置においては、車両停止時に運転者がステアリングホイ
ールを操舵すると、前輪操舵機構は、電動モータによ
り、ステアリングホイールの操舵角に応じて駆動され、
所謂据え切りを行なうように動作する。
【0004】しかし、こうした据え切り時には、タイヤ
の弾性変化による反力(弾性変化トルク)が発生するた
め、電動モータには、前輪操舵機構を介してその弾性変
化トルクが加わることとなり、電動モータは、据え切り
完了後も、その弾性変化トルクを相殺するためのトルク
を発生し続けることになる。
の弾性変化による反力(弾性変化トルク)が発生するた
め、電動モータには、前輪操舵機構を介してその弾性変
化トルクが加わることとなり、電動モータは、据え切り
完了後も、その弾性変化トルクを相殺するためのトルク
を発生し続けることになる。
【0005】このため、この種の装置においては、車両
停止時にステアリングホイールを操舵した後、長時間放
置すると、電動モータが発熱して、断線等の故障が発生
し易くなるとか、電動モータを駆動するためのエネルギ
の消費を招き、車両に搭載したバッテリが放電してしま
うといった問題が発生する。
停止時にステアリングホイールを操舵した後、長時間放
置すると、電動モータが発熱して、断線等の故障が発生
し易くなるとか、電動モータを駆動するためのエネルギ
の消費を招き、車両に搭載したバッテリが放電してしま
うといった問題が発生する。
【0006】なお、本願出願人は、先に、電動モータ自
体、或は電動モータから前輪操舵機構に至る駆動系に故
障が発生した場合にも、ステアリングホイールにより前
輪を直接操舵できるようにするために、ステアリングホ
イールの回転軸と前輪操舵機構の入力軸を連結すると共
に、その連結部分を、これら各軸の相対角を所定角度だ
け電動モータにより制御可能に構成し、ステアリングホ
イールの操舵角と車両の走行状態とに基づき上記各軸の
目標相対角を設定して、電動モータを駆動することによ
り、その相対角,延いては前輪舵角を制御するようにし
た前輪操舵制御装置を出願した(特願平3−26449
4号)が、こうした前輪操舵制御装置においても、上記
従来装置と同様の問題が発生する。
体、或は電動モータから前輪操舵機構に至る駆動系に故
障が発生した場合にも、ステアリングホイールにより前
輪を直接操舵できるようにするために、ステアリングホ
イールの回転軸と前輪操舵機構の入力軸を連結すると共
に、その連結部分を、これら各軸の相対角を所定角度だ
け電動モータにより制御可能に構成し、ステアリングホ
イールの操舵角と車両の走行状態とに基づき上記各軸の
目標相対角を設定して、電動モータを駆動することによ
り、その相対角,延いては前輪舵角を制御するようにし
た前輪操舵制御装置を出願した(特願平3−26449
4号)が、こうした前輪操舵制御装置においても、上記
従来装置と同様の問題が発生する。
【0007】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、車両の前輪を電動モータにより操舵する前輪操舵
制御装置において、車両停止時の据え切り後に生じる電
動モータの加熱を防止すると共に、電動モータ駆動のた
めのエネルギの消費を抑制することを目的としている。
ので、車両の前輪を電動モータにより操舵する前輪操舵
制御装置において、車両停止時の据え切り後に生じる電
動モータの加熱を防止すると共に、電動モータ駆動のた
めのエネルギの消費を抑制することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項1に記載の発明は、図1に実線で示
す如く、車両の前輪に設けられた前輪操舵機構の入力軸
に接続され、該入力軸を回転駆動することにより車両の
前輪を操舵する電動モータと、少なくとも車速を含む車
両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、ステアリ
ングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、上
記前輪の実舵角又は上記前輪操舵機構の入力軸と上記ス
テアリングホイールの回転軸との実相対角を検出する操
舵状態検出手段と、上記操舵角検出手段にて検出された
ステアリングホイールの操舵角と上記走行状態検出手段
にて検出された車両の走行状態とに基づき、上記前輪の
目標舵角又は上記前輪操舵機構の入力軸と上記ステアリ
ングホイールの回転軸との目標相対角を算出する制御目
標算出手段と、上記操舵状態検出手段にて検出される実
舵角又は実相対角が上記制御目標算出手段にて算出され
た目標舵角又は目標相対角となるよう、上記電動モータ
を通電して上記前輪操舵機構を駆動する制御手段と、を
備えた車両の前輪操舵制御装置において、上記走行状態
検出手段にて検出される車速が略零となる車両停止時
に、上記操舵角検出手段にて検出される上記ステアリン
グホイールの操舵角が所定時間以上一定であるか否かを
判定する判定手段と、該判定手段にてステアリングホイ
ールの操舵角が所定時間以上一定であると判断された場
合に、上記電動モータの通電電流を低減する通電電流低
減手段と、を設けたことを特徴としている。
めになされた請求項1に記載の発明は、図1に実線で示
す如く、車両の前輪に設けられた前輪操舵機構の入力軸
に接続され、該入力軸を回転駆動することにより車両の
前輪を操舵する電動モータと、少なくとも車速を含む車
両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、ステアリ
ングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、上
記前輪の実舵角又は上記前輪操舵機構の入力軸と上記ス
テアリングホイールの回転軸との実相対角を検出する操
舵状態検出手段と、上記操舵角検出手段にて検出された
ステアリングホイールの操舵角と上記走行状態検出手段
にて検出された車両の走行状態とに基づき、上記前輪の
目標舵角又は上記前輪操舵機構の入力軸と上記ステアリ
ングホイールの回転軸との目標相対角を算出する制御目
標算出手段と、上記操舵状態検出手段にて検出される実
舵角又は実相対角が上記制御目標算出手段にて算出され
た目標舵角又は目標相対角となるよう、上記電動モータ
を通電して上記前輪操舵機構を駆動する制御手段と、を
備えた車両の前輪操舵制御装置において、上記走行状態
検出手段にて検出される車速が略零となる車両停止時
に、上記操舵角検出手段にて検出される上記ステアリン
グホイールの操舵角が所定時間以上一定であるか否かを
判定する判定手段と、該判定手段にてステアリングホイ
ールの操舵角が所定時間以上一定であると判断された場
合に、上記電動モータの通電電流を低減する通電電流低
減手段と、を設けたことを特徴としている。
【0009】また、請求項2に記載の発明は、図1に点
線で示す如く、上記請求項1に記載の車両の前輪操舵制
御装置において、上記ステアリングホイールに操舵反力
を与える反力機構と、該反力機構が上記ステアリングホ
イールに与える操舵反力を、上記実舵角と目標舵角との
差又は上記実相対角と目標相対角との差に応じて制御す
る反力制御手段と、を備えたことを特徴としている。
線で示す如く、上記請求項1に記載の車両の前輪操舵制
御装置において、上記ステアリングホイールに操舵反力
を与える反力機構と、該反力機構が上記ステアリングホ
イールに与える操舵反力を、上記実舵角と目標舵角との
差又は上記実相対角と目標相対角との差に応じて制御す
る反力制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【0010】
【作用】上記のように構成された請求項1に記載の前輪
操舵制御装置においては、制御目標算出手段が、ステア
リングホイールの操舵角と車両の走行状態とに基づき、
車両前輪の目標舵角又は前輪操舵機構の入力軸とステア
リングホイールの回転軸との目標相対角を算出し、制御
手段が、操舵状態検出手段にて検出される車輪の実舵角
又は実相対角がその算出された目標舵角又は目標相対角
となるように電動モータを通電して前輪操舵機構を駆動
する。このため、車両運転者がステアリングホイールを
操舵すると、その操舵角と車両の走行状態とに応じて、
車両前輪が操舵されることとなる。
操舵制御装置においては、制御目標算出手段が、ステア
リングホイールの操舵角と車両の走行状態とに基づき、
車両前輪の目標舵角又は前輪操舵機構の入力軸とステア
リングホイールの回転軸との目標相対角を算出し、制御
手段が、操舵状態検出手段にて検出される車輪の実舵角
又は実相対角がその算出された目標舵角又は目標相対角
となるように電動モータを通電して前輪操舵機構を駆動
する。このため、車両運転者がステアリングホイールを
操舵すると、その操舵角と車両の走行状態とに応じて、
車両前輪が操舵されることとなる。
【0011】また車速が略零となる車両停止時には、判
定手段が、ステアリングホイールの操舵角が所定時間以
上一定であるか否かを判定し、この判定手段にてステア
リングホイールの操舵角が所定時間以上一定であると判
断されると、通電電流低減手段が、電動モータの通電電
流を低減する。
定手段が、ステアリングホイールの操舵角が所定時間以
上一定であるか否かを判定し、この判定手段にてステア
リングホイールの操舵角が所定時間以上一定であると判
断されると、通電電流低減手段が、電動モータの通電電
流を低減する。
【0012】つまり、車両停止時にステアリングホイー
ルを操舵して前輪の据え切りを行なった場合、電動モー
タにタイヤの弾性変化トルクが加わるため、制御手段
は、電動モータからその弾性変化トルクを相殺するため
のトルクを発生させるために、電動モータを通電し続け
るが、その通電時間が長くなると、電動モータが発熱す
る等、種々の不具合が発生するため、本発明では、車両
停止時にステアリングホイールが一定時間以上操舵され
ない場合には、車両運転者は車両の運転を中断している
と判断して、電動モータへの通電電流を低減し、電動モ
ータの発熱や電動モータ駆動エネルギの消費を抑制する
のである。
ルを操舵して前輪の据え切りを行なった場合、電動モー
タにタイヤの弾性変化トルクが加わるため、制御手段
は、電動モータからその弾性変化トルクを相殺するため
のトルクを発生させるために、電動モータを通電し続け
るが、その通電時間が長くなると、電動モータが発熱す
る等、種々の不具合が発生するため、本発明では、車両
停止時にステアリングホイールが一定時間以上操舵され
ない場合には、車両運転者は車両の運転を中断している
と判断して、電動モータへの通電電流を低減し、電動モ
ータの発熱や電動モータ駆動エネルギの消費を抑制する
のである。
【0013】また次に、請求項2に記載の前輪操舵制御
装置においては、ステアリングホイールに操舵反力を与
える反力機構が備えられ、反力制御手段が、その操舵反
力を、前輪の実舵角と目標舵角との差、又は前輪操舵機
構の入力軸とステアリングホイールの回転軸との実相対
角と目標相対角との差、に応じて制御する。
装置においては、ステアリングホイールに操舵反力を与
える反力機構が備えられ、反力制御手段が、その操舵反
力を、前輪の実舵角と目標舵角との差、又は前輪操舵機
構の入力軸とステアリングホイールの回転軸との実相対
角と目標相対角との差、に応じて制御する。
【0014】従って、この装置においては、通電電流低
減手段が電動モータの通電電流を低減することによっ
て、前輪がタイヤの弾性変化トルクによって据え切り時
の操舵方向とは反対側に操舵されたとしても、その舵角
とステアリングホイールの操舵角とが対応することとな
る。
減手段が電動モータの通電電流を低減することによっ
て、前輪がタイヤの弾性変化トルクによって据え切り時
の操舵方向とは反対側に操舵されたとしても、その舵角
とステアリングホイールの操舵角とが対応することとな
る。
【0015】つまり、通電電流低減手段が電動モータの
通電電流を低減した場合、電動モータからタイヤの弾性
変化トルクを相殺するためのトルクが発生されなくなる
ので、前輪は据え切り時に生じたタイヤの弾性変化トル
クによって据え切り時の操舵方向とは反対側に操舵され
る。このため、電動モータの通電電流を単に低減しただ
けでは、前輪の実舵角又は実相対角は目標舵角又は目標
相対角からずれてしまい、前輪の舵角とステアリングホ
イールの操舵角とが対応しなくなる。しかし、本発明で
は、ステアリングホイールには、実舵角と目標舵角との
差又は実相対角と目標相対角との差に応じて操舵反力が
与えられるので、その操舵反力によってステアリングホ
イールが据え切り時とは反対側に駆動され、ステアリン
グホイールの操舵角と前輪舵角とが常に対応するように
なるのである。
通電電流を低減した場合、電動モータからタイヤの弾性
変化トルクを相殺するためのトルクが発生されなくなる
ので、前輪は据え切り時に生じたタイヤの弾性変化トル
クによって据え切り時の操舵方向とは反対側に操舵され
る。このため、電動モータの通電電流を単に低減しただ
けでは、前輪の実舵角又は実相対角は目標舵角又は目標
相対角からずれてしまい、前輪の舵角とステアリングホ
イールの操舵角とが対応しなくなる。しかし、本発明で
は、ステアリングホイールには、実舵角と目標舵角との
差又は実相対角と目標相対角との差に応じて操舵反力が
与えられるので、その操舵反力によってステアリングホ
イールが据え切り時とは反対側に駆動され、ステアリン
グホイールの操舵角と前輪舵角とが常に対応するように
なるのである。
【0016】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図2は、本実施例の車両の前輪制御装置全体の
構成を表す概略構成図である。
る。まず図2は、本実施例の車両の前輪制御装置全体の
構成を表す概略構成図である。
【0017】図2に示す如く、車両運転者により操舵さ
れるステアリングホイール2には、ステアリングシャフ
ト4が連結されており、ステアリングシャフト4には、
車両運転者によるステアリングホイール2の操舵角を検
出する操舵角センサ6が取り付けられている。またステ
アリングシャフト4には、ステアリングホイール2に操
舵反力を与えるための電動モータ(以下、反力モータと
いう。)8に、周知の伝達機構,例えばVベルト10を
介して接続されたプーリ11が固定されている。
れるステアリングホイール2には、ステアリングシャフ
ト4が連結されており、ステアリングシャフト4には、
車両運転者によるステアリングホイール2の操舵角を検
出する操舵角センサ6が取り付けられている。またステ
アリングシャフト4には、ステアリングホイール2に操
舵反力を与えるための電動モータ(以下、反力モータと
いう。)8に、周知の伝達機構,例えばVベルト10を
介して接続されたプーリ11が固定されている。
【0018】一方、車両の前輪12を操舵する操舵機構
は、一端にピニオンギヤ14aが固定されたピニオンシ
ャフト14と、両端が左右の前輪12(図では一方のみ
を示す)に接続され、側壁にピニオンギヤ14aと噛み
合うラック歯部16aが形成されたラック16とから構
成されている。そして、この操舵機構の入力軸となるピ
ニオンシャフト14には、後述の機械式クラッチ18及
び減速機20を介して前輪操舵用の電動モータ(以下、
操舵モータという。)22が接続されている。このた
め、操舵モータ22を通電して回転させれば、減速機2
0,機械式クラッチ18を介して、ピニオンシャフト1
4が回転し、更に、このピニオンシャフト14の回転に
よりラック16が軸方向に変位して、前輪12が操舵さ
れることとなる。また、ピニオンシャフト14には、ス
テアリングシャフト4とピニオンシャフト14との相対
的な角度(相対角度)を検出する相対角センサ24が設
けられている。なお、減速機20は、ウォーム及びウォ
ームホイールから構成される周知のものである。
は、一端にピニオンギヤ14aが固定されたピニオンシ
ャフト14と、両端が左右の前輪12(図では一方のみ
を示す)に接続され、側壁にピニオンギヤ14aと噛み
合うラック歯部16aが形成されたラック16とから構
成されている。そして、この操舵機構の入力軸となるピ
ニオンシャフト14には、後述の機械式クラッチ18及
び減速機20を介して前輪操舵用の電動モータ(以下、
操舵モータという。)22が接続されている。このた
め、操舵モータ22を通電して回転させれば、減速機2
0,機械式クラッチ18を介して、ピニオンシャフト1
4が回転し、更に、このピニオンシャフト14の回転に
よりラック16が軸方向に変位して、前輪12が操舵さ
れることとなる。また、ピニオンシャフト14には、ス
テアリングシャフト4とピニオンシャフト14との相対
的な角度(相対角度)を検出する相対角センサ24が設
けられている。なお、減速機20は、ウォーム及びウォ
ームホイールから構成される周知のものである。
【0019】次に、反力モータ8及び操舵モータ22
は、制御装置30により駆動される。制御装置30は、
CPU,ROM,RAM等からなる周知のマイクロコン
ピュータにより構成されており、上述の操舵角センサ
6,相対角センサ24,及び車両の走行速度(車速)を
検出する車速センサ26からの検出信号に基づき、反力
モータ8及び操舵モータ22を夫々駆動することによ
り、ステアリングホイール2に与える操舵反力及び前輪
12の舵角を制御する。
は、制御装置30により駆動される。制御装置30は、
CPU,ROM,RAM等からなる周知のマイクロコン
ピュータにより構成されており、上述の操舵角センサ
6,相対角センサ24,及び車両の走行速度(車速)を
検出する車速センサ26からの検出信号に基づき、反力
モータ8及び操舵モータ22を夫々駆動することによ
り、ステアリングホイール2に与える操舵反力及び前輪
12の舵角を制御する。
【0020】なお、この制御装置30にて実行される舵
角制御及び反力制御については、後に詳しく説明する。
次に、ステアリングシャフト4の先端は、図3に示す如
く、二面幅取りされた形状になっており、ピニオンシャ
フト14のピニオンギヤ14aとは反対側端部に形成さ
れた凹部14bに非接触の状態で挿入されている。ま
た、ピニオンシャフト14の凹部14bには、ステアリ
ングシャフト4のメカニカルストッパとしての機能を果
たす一対の突起部14cが形成されている。なお、図3
は、ステアリングシャフト4の先端とピニオンシャフト
14の凹部14bとを同一平面上で示したものである。
角制御及び反力制御については、後に詳しく説明する。
次に、ステアリングシャフト4の先端は、図3に示す如
く、二面幅取りされた形状になっており、ピニオンシャ
フト14のピニオンギヤ14aとは反対側端部に形成さ
れた凹部14bに非接触の状態で挿入されている。ま
た、ピニオンシャフト14の凹部14bには、ステアリ
ングシャフト4のメカニカルストッパとしての機能を果
たす一対の突起部14cが形成されている。なお、図3
は、ステアリングシャフト4の先端とピニオンシャフト
14の凹部14bとを同一平面上で示したものである。
【0021】ここで、ステアリングシャフト4とピニオ
ンシャフト14との接合部分を、上記のように形成した
のは、ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14
との相対的位置関係に応じて、以下の3つの動作モード
を実現するためである。すなわち、両シャフトの相対位
置関係が図3に示す角度θ1の範囲内であるときは、ス
テアリングシャフト4とピニオンシャフト14とは完全
に切り離される。従って、この場合には、前輪12の舵
角を、ステアリングホイール2の操作に依存することな
く、操舵モータ22のみによって制御可能な動作モード
となる。
ンシャフト14との接合部分を、上記のように形成した
のは、ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14
との相対的位置関係に応じて、以下の3つの動作モード
を実現するためである。すなわち、両シャフトの相対位
置関係が図3に示す角度θ1の範囲内であるときは、ス
テアリングシャフト4とピニオンシャフト14とは完全
に切り離される。従って、この場合には、前輪12の舵
角を、ステアリングホイール2の操作に依存することな
く、操舵モータ22のみによって制御可能な動作モード
となる。
【0022】また、両シャフトの相対位置関係が図3に
示す角度θ2の範囲内であるときには、ステアリングホ
イール2に加わる操舵力によって機械式クラッチ18が
ピニオンシャフト14から切り離される。従って、この
場合には、操舵モータ22による前輪12の操舵角制御
を不能な動作モードとなる。
示す角度θ2の範囲内であるときには、ステアリングホ
イール2に加わる操舵力によって機械式クラッチ18が
ピニオンシャフト14から切り離される。従って、この
場合には、操舵モータ22による前輪12の操舵角制御
を不能な動作モードとなる。
【0023】また次に、両シャフトの相対位置関係が図
3に示す角度θ3の範囲に達すると、ステアリングシャ
フト4の先端とピニオンシャフト14の突起部14cと
が当接するため、ステアリングシャフト4とピニオンシ
ャフト14とが一体となって移動する。従って、この場
合には、ステアリングホイール2を介して入力される運
転者の操舵力によって前輪12を操舵可能な動作モード
となる。
3に示す角度θ3の範囲に達すると、ステアリングシャ
フト4の先端とピニオンシャフト14の突起部14cと
が当接するため、ステアリングシャフト4とピニオンシ
ャフト14とが一体となって移動する。従って、この場
合には、ステアリングホイール2を介して入力される運
転者の操舵力によって前輪12を操舵可能な動作モード
となる。
【0024】つまり、本実施例の前輪操舵装置は、ステ
アリングシャフト4とピニオンシャフト14との相対位
置関係により、図4に示す如く、前輪12の舵角を、ス
テアリングシャフト4の回転角(即ちステアリングホイ
ール2の操舵角)に対応する舵角を中心として、角度θ
1の範囲内で任意に設定できるようにされているのであ
る。
アリングシャフト4とピニオンシャフト14との相対位
置関係により、図4に示す如く、前輪12の舵角を、ス
テアリングシャフト4の回転角(即ちステアリングホイ
ール2の操舵角)に対応する舵角を中心として、角度θ
1の範囲内で任意に設定できるようにされているのであ
る。
【0025】次に、上記のようにステアリングシャフト
4とピニオンシャフト14との相対位置関係が図3に示
す角度θ2の範囲内であるときに、ステアリングホイー
ル2に加わる操舵力によってピニオンシャフト14から
切り離される機械式クラッチ18について、図5に示す
断面図を用いて説明する。
4とピニオンシャフト14との相対位置関係が図3に示
す角度θ2の範囲内であるときに、ステアリングホイー
ル2に加わる操舵力によってピニオンシャフト14から
切り離される機械式クラッチ18について、図5に示す
断面図を用いて説明する。
【0026】図5に示す如く、機械式クラッチ18は、
軸受42を介してピニオンシャフト14に回転自在に固
定された歯車44を備えている。この歯車44は、減速
機20を介して操舵モータ22に接続され、操舵モータ
22の回転により、ピニオンシャフト14と同軸的に回
転駆動される。また歯車44は、クラッチ部46を介し
てアーマチャ48に連結されており、その回転により、
アーマチャ48を回転駆動する。また更に、アーマチャ
48は、スプライン50を介してピニオンシャフト14
の凹部14b周囲に形成されたつば部14dに連結され
ている。従って、スプライン50により、アーマチャ4
8からピニオンシャフト14へ回転方向の駆動力が伝達
され、かつアーマチャ48の軸方向への移動が可能にな
る。
軸受42を介してピニオンシャフト14に回転自在に固
定された歯車44を備えている。この歯車44は、減速
機20を介して操舵モータ22に接続され、操舵モータ
22の回転により、ピニオンシャフト14と同軸的に回
転駆動される。また歯車44は、クラッチ部46を介し
てアーマチャ48に連結されており、その回転により、
アーマチャ48を回転駆動する。また更に、アーマチャ
48は、スプライン50を介してピニオンシャフト14
の凹部14b周囲に形成されたつば部14dに連結され
ている。従って、スプライン50により、アーマチャ4
8からピニオンシャフト14へ回転方向の駆動力が伝達
され、かつアーマチャ48の軸方向への移動が可能にな
る。
【0027】一方、ピニオンシャフト14のつば部14
dには、ボルト52がネジ締めされており、このボルト
52によって板ばね54及びその抑えプレート56が固
定されている。このため、板ばね54によってアーマチ
ャ48が歯車44方向へ付勢され、この付勢力によって
クラッチ部46を介して歯車44の回転がアーマチャ4
8に伝達されることとなる。なお、図5において、ボル
ト52は1個表れているだけであるが、このボルト52
は、実際には、つば部14dをピニオンシャフト14の
軸を中心に略3等分した3箇所に夫々ネジ締めされてい
る。
dには、ボルト52がネジ締めされており、このボルト
52によって板ばね54及びその抑えプレート56が固
定されている。このため、板ばね54によってアーマチ
ャ48が歯車44方向へ付勢され、この付勢力によって
クラッチ部46を介して歯車44の回転がアーマチャ4
8に伝達されることとなる。なお、図5において、ボル
ト52は1個表れているだけであるが、このボルト52
は、実際には、つば部14dをピニオンシャフト14の
軸を中心に略3等分した3箇所に夫々ネジ締めされてい
る。
【0028】次に、ピニオンシャフト14のつば部14
dとアーマチャ48との間には、略円板状に形成された
ロータ58が配設されている。このロータ58は、図6
に示す如く、その板面中央に、ステアリングシャフト4
の先端を挿通可能なシャフト挿通孔58aが穿設され、
その周囲に、上記ボルト52を挿通可能な3個の長孔5
8bが穿設されている。そして、シャフト挿通孔58a
は、ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14と
の相対位置が前述の角度θ1の範囲を越えて角度θ2に
達したときにステアリングシャフト4の先端に当接する
ように形成されている。また、ロータ58の、シャフト
挿通孔58a周囲の長孔58bの間の3箇所には、ボー
ル60が、夫々、回転自在に設けられている。
dとアーマチャ48との間には、略円板状に形成された
ロータ58が配設されている。このロータ58は、図6
に示す如く、その板面中央に、ステアリングシャフト4
の先端を挿通可能なシャフト挿通孔58aが穿設され、
その周囲に、上記ボルト52を挿通可能な3個の長孔5
8bが穿設されている。そして、シャフト挿通孔58a
は、ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14と
の相対位置が前述の角度θ1の範囲を越えて角度θ2に
達したときにステアリングシャフト4の先端に当接する
ように形成されている。また、ロータ58の、シャフト
挿通孔58a周囲の長孔58bの間の3箇所には、ボー
ル60が、夫々、回転自在に設けられている。
【0029】一方、アーマチャ48のロータ58との対
向面には、上記各ボール60に対応して、テーパ状の凹
部48aが形成されている。そしてアーマチャ48とロ
ータ58とは、ステアリングシャフト4とピニオンシャ
フト14との相対位置が前述の角度θ1の中心位置にあ
るときに、図7(a)に示す如く、ボール60が凹部4
8aの中心位置となるように位置決めされている。
向面には、上記各ボール60に対応して、テーパ状の凹
部48aが形成されている。そしてアーマチャ48とロ
ータ58とは、ステアリングシャフト4とピニオンシャ
フト14との相対位置が前述の角度θ1の中心位置にあ
るときに、図7(a)に示す如く、ボール60が凹部4
8aの中心位置となるように位置決めされている。
【0030】このように構成された機械式クラッチ18
においては、ステアリングシャフト4とピニオンシャフ
ト14との相対位置が前述の角度θ1内にあるときに
は、ロータ58はステアリングシャフト4と非接触状態
であるため、図7(a)に示す如く、ボール60はアー
マチャ48の凹部48a内に配設されるが、ステアリン
グシャフト4とピニオンシャフト14との相対位置が前
述の角度θ2に達すると、ロータ58のシャフト挿通孔
58aがステアリングシャフト4の先端に当接して、ロ
ータ58がステアリングシャフト4と共に回転するた
め、ボール60は、図7(b)に示す如く、凹部48a
のテーパ面に沿って移動し、アーマチャ48を板ばね1
8方向に押し上げる。
においては、ステアリングシャフト4とピニオンシャフ
ト14との相対位置が前述の角度θ1内にあるときに
は、ロータ58はステアリングシャフト4と非接触状態
であるため、図7(a)に示す如く、ボール60はアー
マチャ48の凹部48a内に配設されるが、ステアリン
グシャフト4とピニオンシャフト14との相対位置が前
述の角度θ2に達すると、ロータ58のシャフト挿通孔
58aがステアリングシャフト4の先端に当接して、ロ
ータ58がステアリングシャフト4と共に回転するた
め、ボール60は、図7(b)に示す如く、凹部48a
のテーパ面に沿って移動し、アーマチャ48を板ばね1
8方向に押し上げる。
【0031】この結果、ステアリングシャフト4とピニ
オンシャフト14との相対位置が前述の角度θ2に達す
ると、アーマチャ48と歯車44とを接続するクラッチ
部46に間隙ができて、操舵モータ22からピニオンシ
ャフト14への回転トルクの伝達が不能となり、上記3
つの動作モードが成立するのである。
オンシャフト14との相対位置が前述の角度θ2に達す
ると、アーマチャ48と歯車44とを接続するクラッチ
部46に間隙ができて、操舵モータ22からピニオンシ
ャフト14への回転トルクの伝達が不能となり、上記3
つの動作モードが成立するのである。
【0032】次に、制御装置30において、舵角制御の
ために実行される操舵モータ駆動処理、及び反力制御の
ために実行される反力モータ駆動処理について説明す
る。まず図8は、ステアリングシャフト4とピニオンシ
ャフト14との相対角を、前述の角度θ1の範囲内で、
ステアリングホイール2の操舵角と車両の走行状態(車
速)とに応じて制御するために、制御装置30において
所定時間(例えば、2msec.)毎に実行される操舵モー
タ駆動処理を表すフローチャートである。
ために実行される操舵モータ駆動処理、及び反力制御の
ために実行される反力モータ駆動処理について説明す
る。まず図8は、ステアリングシャフト4とピニオンシ
ャフト14との相対角を、前述の角度θ1の範囲内で、
ステアリングホイール2の操舵角と車両の走行状態(車
速)とに応じて制御するために、制御装置30において
所定時間(例えば、2msec.)毎に実行される操舵モー
タ駆動処理を表すフローチャートである。
【0033】図8に示す如く、この処理が開始される
と、ステップ110にて、走行状態検出手段としての車
速センサ26により検出された車速Vを読み込み、続く
ステップ120にて、操舵角検出手段としての操舵角セ
ンサ6により検出されたステアリングホイール2の操舵
角θH を読み込む。
と、ステップ110にて、走行状態検出手段としての車
速センサ26により検出された車速Vを読み込み、続く
ステップ120にて、操舵角検出手段としての操舵角セ
ンサ6により検出されたステアリングホイール2の操舵
角θH を読み込む。
【0034】次に、ステップ130では、ステップ12
0にて今回読み込んだステアリングホイール2の操舵角
θH と前回読み込んだ操舵角θH(n-1)との偏差から、操
舵角θH の変化速度(操舵速度)dθH を求める。そし
て、続くステップ140にて、ステップ110及び12
0で読み込んだ車速V及び操舵角θH と、ステップ13
0で求めた操舵速度dθH とに基づき、下記演算式(1)
を用いて、ステアリングシャフト4とピニオンシャフト
14との目標相対角θrを算出する、制御目標算出手段
としての処理を実行する。
0にて今回読み込んだステアリングホイール2の操舵角
θH と前回読み込んだ操舵角θH(n-1)との偏差から、操
舵角θH の変化速度(操舵速度)dθH を求める。そし
て、続くステップ140にて、ステップ110及び12
0で読み込んだ車速V及び操舵角θH と、ステップ13
0で求めた操舵速度dθH とに基づき、下記演算式(1)
を用いて、ステアリングシャフト4とピニオンシャフト
14との目標相対角θrを算出する、制御目標算出手段
としての処理を実行する。
【0035】 θr=K1(V)・θH + K2(V)・dθH …(1) なお、この演算式(1) において、K1(V),K2(V)
は、車速Vに応じて設定される変数である。すなわち、
変数K1(V) は、図9(a)に示す如く、車速V=0
で0となり、低速では正の値となってゲインを高め、中
速以上で車速Vの増加に連れて負となり、高速では負の
一定値となるように設定され、変数K2(V)によりト
ータルゲインが高まるのを防止すると共に、高速微少操
舵時の安定性を高める。また、変数K2(V) は、中高
速時の舵の遅れを補償し、操縦性を向上するためのもの
で、図9(b)に示す如く、上記変数K1(V) に同期
し、中速以上で車速Vの増加に連れて大きくなり、高速
では略一定値になるように設定される。
は、車速Vに応じて設定される変数である。すなわち、
変数K1(V) は、図9(a)に示す如く、車速V=0
で0となり、低速では正の値となってゲインを高め、中
速以上で車速Vの増加に連れて負となり、高速では負の
一定値となるように設定され、変数K2(V)によりト
ータルゲインが高まるのを防止すると共に、高速微少操
舵時の安定性を高める。また、変数K2(V) は、中高
速時の舵の遅れを補償し、操縦性を向上するためのもの
で、図9(b)に示す如く、上記変数K1(V) に同期
し、中速以上で車速Vの増加に連れて大きくなり、高速
では略一定値になるように設定される。
【0036】このようにステップ140にて、目標相対
角θrが算出されると、今度はステップ150に移行し
て、操舵状態検出手段としての相対角センサ24により
検出されたステアリングシャフト4とピニオンシャフト
14との相対角(実相対角)θaを読み込み、続くステ
ップ160にて、目標相対角θrと実相対角θaとの偏
差△θを算出する。
角θrが算出されると、今度はステップ150に移行し
て、操舵状態検出手段としての相対角センサ24により
検出されたステアリングシャフト4とピニオンシャフト
14との相対角(実相対角)θaを読み込み、続くステ
ップ160にて、目標相対角θrと実相対角θaとの偏
差△θを算出する。
【0037】そして続くステップ170では、この算出
した偏差△θをパラメータとする下記演算式(2) を用い
て、偏差△θを零にするための補償演算(比例+微分)
を行ない、操舵モータ22の駆動トルク(モータトル
ク)Ta及びその駆動方向を算出する。
した偏差△θをパラメータとする下記演算式(2) を用い
て、偏差△θを零にするための補償演算(比例+微分)
を行ない、操舵モータ22の駆動トルク(モータトル
ク)Ta及びその駆動方向を算出する。
【0038】 Ta=Kp・△θ+Kd・(d△θ/dt) …(2) なお、この演算式(2) において、Kpは比例定数、Kd
は微分定数である。次に、ステップ180では、上記ス
テップ110で読み込んだ車速Vが予め設定された極低
車速V1未満であるか否か、つまり車速Vが略零で車両
が停止状態であるか否かを判断する。そして、このステ
ップ180にて、車速Vが極低車速V1未満ではないと
判断されると、ステップ200にて、上記ステップ17
0で算出したモータトルクTaを、そのまま操舵モータ
22の通電電流を表すトルク指令値Taoとして設定
し、ステップ240に移行する。
は微分定数である。次に、ステップ180では、上記ス
テップ110で読み込んだ車速Vが予め設定された極低
車速V1未満であるか否か、つまり車速Vが略零で車両
が停止状態であるか否かを判断する。そして、このステ
ップ180にて、車速Vが極低車速V1未満ではないと
判断されると、ステップ200にて、上記ステップ17
0で算出したモータトルクTaを、そのまま操舵モータ
22の通電電流を表すトルク指令値Taoとして設定
し、ステップ240に移行する。
【0039】一方、ステップ180にて、車速が極低車
速V1未満で、車両が停止状態にあると判断されると、
ステップ190に移行して、上記ステップ120で読み
込んだステアリングホイール2の操舵角θH が所定時間
以上一定であるか否かを判断する、判定手段としての処
理を実行する。
速V1未満で、車両が停止状態にあると判断されると、
ステップ190に移行して、上記ステップ120で読み
込んだステアリングホイール2の操舵角θH が所定時間
以上一定であるか否かを判断する、判定手段としての処
理を実行する。
【0040】そしてこのステップ190にて、操舵角θ
H が所定時間以上一定ではないと判断されると、上記ス
テップ200に移行し、ステップ170で算出したモー
タトルクTaをそのまま操舵モータ22のトルク指令値
Taoとして設定した後、ステップ240に移行する。
H が所定時間以上一定ではないと判断されると、上記ス
テップ200に移行し、ステップ170で算出したモー
タトルクTaをそのまま操舵モータ22のトルク指令値
Taoとして設定した後、ステップ240に移行する。
【0041】一方、上記ステップ190にて、操舵角θ
H が所定時間以上一定であると判断された場合には、ス
テップ210に移行して、前回当該処理を実行した際に
設定したトルク指令値Taoから予め設定された値△T
を減じることにより、トルク指令値Taoを低減する、
通電電流低減手段としての処理を実行する。
H が所定時間以上一定であると判断された場合には、ス
テップ210に移行して、前回当該処理を実行した際に
設定したトルク指令値Taoから予め設定された値△T
を減じることにより、トルク指令値Taoを低減する、
通電電流低減手段としての処理を実行する。
【0042】そして続くステップ220にて、トルク指
令値Taoの低減により、トルク指令値Taoが零未満
の値になったか否かを判断し、トルク指令値Taoが零
未満の値になっていなければ、そのままステップ240
に移行し、トルク指令値Taoが零未満の値になってい
れば、ステップ230にて、トルク指令値Taoを零に
設定した後、ステップ240に移行する。
令値Taoの低減により、トルク指令値Taoが零未満
の値になったか否かを判断し、トルク指令値Taoが零
未満の値になっていなければ、そのままステップ240
に移行し、トルク指令値Taoが零未満の値になってい
れば、ステップ230にて、トルク指令値Taoを零に
設定した後、ステップ240に移行する。
【0043】そして最後に、ステップ240では、上記
のように設定されたトルク指令値Tao及び操舵モータ
22の駆動方向をECU30に内蔵された図示しない操
舵モータ駆動回路に出力する。なお、操舵モータ駆動回
路は、トルク指令値Taoを受けると、その値に応じた
通電電流で操舵モータ22を駆動する。
のように設定されたトルク指令値Tao及び操舵モータ
22の駆動方向をECU30に内蔵された図示しない操
舵モータ駆動回路に出力する。なお、操舵モータ駆動回
路は、トルク指令値Taoを受けると、その値に応じた
通電電流で操舵モータ22を駆動する。
【0044】このように、本実施例の操舵モータ駆動処
理においては、車速Vが極低車速V1未満で、車両が停
止状態にあるとき、ステアリングホイール2の操舵角θ
H が所定時間以上一定である場合には、操舵モータ22
のトルク指令値Taoを、前回設定したトルク指令値T
aoから所定値△Tを減じるようにされている。
理においては、車速Vが極低車速V1未満で、車両が停
止状態にあるとき、ステアリングホイール2の操舵角θ
H が所定時間以上一定である場合には、操舵モータ22
のトルク指令値Taoを、前回設定したトルク指令値T
aoから所定値△Tを減じるようにされている。
【0045】従って、例えば車両停止時に前輪12を操
舵するために車両運転者がステアリングホイール2を操
作した場合には、その操舵角及び操舵速度に応じてステ
アリングシャフト4とピニオンシャフト14との目標相
対角θrが設定され、ステップ150〜ステップ18
0,ステップ200,及びステップ240からなる制御
手段としての処理により、実相対角θaがその目標相対
角θrとなるように操舵モータ22が通電制御される
が、その後、車両運転者がステアリングホイール2の操
作を中止して、所定時間以上経過すると、図10に示す
如く、トルク指令値Tao,延いては操舵モータ22へ
の通電電流が、当該操舵モータ駆動処理の処理周期毎に
低減され、最終的には、操舵モータ22への通電が停止
されることとなる。
舵するために車両運転者がステアリングホイール2を操
作した場合には、その操舵角及び操舵速度に応じてステ
アリングシャフト4とピニオンシャフト14との目標相
対角θrが設定され、ステップ150〜ステップ18
0,ステップ200,及びステップ240からなる制御
手段としての処理により、実相対角θaがその目標相対
角θrとなるように操舵モータ22が通電制御される
が、その後、車両運転者がステアリングホイール2の操
作を中止して、所定時間以上経過すると、図10に示す
如く、トルク指令値Tao,延いては操舵モータ22へ
の通電電流が、当該操舵モータ駆動処理の処理周期毎に
低減され、最終的には、操舵モータ22への通電が停止
されることとなる。
【0046】このため、本実施例によれば、従来装置の
ように、前輪12の据え切り後、ステアリングシャフト
4とピニオンシャフト14との実相対角θaを目標相対
角θrに制御し続けるために、操舵モータ22からタイ
ヤの弾性変化トルクを相殺するトルクを発生させるため
の通電電流が、操舵モータ22に長時間供給されること
はなく、操舵モータ22が加熱するとか、操舵モータ2
2を長時間通電することにより車両に搭載したバッテリ
が放電してしまうといった問題を解決することができ
る。
ように、前輪12の据え切り後、ステアリングシャフト
4とピニオンシャフト14との実相対角θaを目標相対
角θrに制御し続けるために、操舵モータ22からタイ
ヤの弾性変化トルクを相殺するトルクを発生させるため
の通電電流が、操舵モータ22に長時間供給されること
はなく、操舵モータ22が加熱するとか、操舵モータ2
2を長時間通電することにより車両に搭載したバッテリ
が放電してしまうといった問題を解決することができ
る。
【0047】ところで、上記のように、車両停止時に、
ステアリングホイール2が所定時間以上操作されない場
合に、操舵モータ22の通電電流を低減すると、前輪1
2の据え切り後、ピニオンシャフト14にタイヤの弾性
変化トルクを相殺するモータトルクが加わらなくなるた
め、ピニオンシャフト14は、据え切り時に生じたタイ
ヤの弾性変化トルクによって回転し、ステアリングシャ
フト4とピニオンシャフト14との実相対角θaが目標
相対角θrからずれてしまう。そして、このように実相
対角θaと目標相対角θrとがずれた状態で、車両運転
者がステアリングホイール2を操舵した場合には、その
操舵量に対して前輪12が大きく操舵されてしまい、車
両運転者に違和感を与えることがある。
ステアリングホイール2が所定時間以上操作されない場
合に、操舵モータ22の通電電流を低減すると、前輪1
2の据え切り後、ピニオンシャフト14にタイヤの弾性
変化トルクを相殺するモータトルクが加わらなくなるた
め、ピニオンシャフト14は、据え切り時に生じたタイ
ヤの弾性変化トルクによって回転し、ステアリングシャ
フト4とピニオンシャフト14との実相対角θaが目標
相対角θrからずれてしまう。そして、このように実相
対角θaと目標相対角θrとがずれた状態で、車両運転
者がステアリングホイール2を操舵した場合には、その
操舵量に対して前輪12が大きく操舵されてしまい、車
両運転者に違和感を与えることがある。
【0048】そこで、本実施例では、ステアリングホイ
ール2に操舵反力を与える反力制御において、実相対角
θaと目標相対角θrとの偏差△θに応じた反力をステ
アリングホイール2に与えることにより、こうした問題
を解決している。以下、こうした反力制御のためにEC
U30にて実行される反力モータ駆動処理について、図
11に示すフローチャートに沿って説明する。なお、こ
の処理は、前述の操舵モータ駆動処理と同様、ECU3
0にて所定時間毎に実行される。
ール2に操舵反力を与える反力制御において、実相対角
θaと目標相対角θrとの偏差△θに応じた反力をステ
アリングホイール2に与えることにより、こうした問題
を解決している。以下、こうした反力制御のためにEC
U30にて実行される反力モータ駆動処理について、図
11に示すフローチャートに沿って説明する。なお、こ
の処理は、前述の操舵モータ駆動処理と同様、ECU3
0にて所定時間毎に実行される。
【0049】図11に示す如く、この処理が開始される
と、まずステップ310にて、ステアリングホイール2
の操舵角θH と、車速Vの関数である操舵角比例ゲイン
Ksp(V)とを乗じることにより、操舵角θH に対応
した操舵反力Ts1 を算出し、続くステップ320に
て、ステアリングホイール2の操舵速度dθH と、車速
Vの関数である操舵速度比例ゲインKsd(V)とを乗
じることにより、操舵速度dθH に対する操舵反力Ts
2 を算出する。
と、まずステップ310にて、ステアリングホイール2
の操舵角θH と、車速Vの関数である操舵角比例ゲイン
Ksp(V)とを乗じることにより、操舵角θH に対応
した操舵反力Ts1 を算出し、続くステップ320に
て、ステアリングホイール2の操舵速度dθH と、車速
Vの関数である操舵速度比例ゲインKsd(V)とを乗
じることにより、操舵速度dθH に対する操舵反力Ts
2 を算出する。
【0050】なお、操舵角比例ゲインKsp(V)及び
操舵速度比例ゲインKsd(V)は、操舵反力Ts1 ,
Ts2 を、車速Vが大きくなるに連れて大きくなるよう
に設定して、車両の高速走行時の操縦安定性を向上する
ためのものであり、車速Vが大きいほど大きな値に設定
される。
操舵速度比例ゲインKsd(V)は、操舵反力Ts1 ,
Ts2 を、車速Vが大きくなるに連れて大きくなるよう
に設定して、車両の高速走行時の操縦安定性を向上する
ためのものであり、車速Vが大きいほど大きな値に設定
される。
【0051】そして続くステップ330にて、ステアリ
ングシャフト4とピニオンシャフト14との実相対角θ
aと目標相対角θrとの偏差△θと、車速Vの関数であ
る相対角偏差比例ゲインKss(V)とを乗じることに
より、相対角偏差△θに対する操舵反力Ts3 を算出す
る。
ングシャフト4とピニオンシャフト14との実相対角θ
aと目標相対角θrとの偏差△θと、車速Vの関数であ
る相対角偏差比例ゲインKss(V)とを乗じることに
より、相対角偏差△θに対する操舵反力Ts3 を算出す
る。
【0052】なお、相対角偏差△θに対する操舵反力T
s3 は、上記のように、特に車両の据え切り後に生じる
ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14との相
対角偏差を相殺するためのものであるため、相対角偏差
比例ゲインKss(V)は、図12に示す如く、車速V
が所定車速以下の領域で大きな値となるように設定され
る。
s3 は、上記のように、特に車両の据え切り後に生じる
ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14との相
対角偏差を相殺するためのものであるため、相対角偏差
比例ゲインKss(V)は、図12に示す如く、車速V
が所定車速以下の領域で大きな値となるように設定され
る。
【0053】このように、操舵角θH ,操舵速度dθH
,及び相対角偏差△θに対応した操舵反力Ts1 ,T
s2 ,Ts3 が算出されると、今度はステップ340に
移行して、これら各操舵反力Ts1 ,Ts2 ,Ts3 を
加算することにより、ステアリングホイール2に与える
操舵反力Tsを設定し、続くステップ350にて、この
操舵反力Tsを反力モータ8の通電電流を表すトルク指
令値として、ECU30に内蔵された図示しない反力モ
ータ駆動回路に出力する。なお、反力モータ駆動回路
は、このトルク指令値Tsを受けると、その値に応じた
通電電流で反力モータ8を駆動する。
,及び相対角偏差△θに対応した操舵反力Ts1 ,T
s2 ,Ts3 が算出されると、今度はステップ340に
移行して、これら各操舵反力Ts1 ,Ts2 ,Ts3 を
加算することにより、ステアリングホイール2に与える
操舵反力Tsを設定し、続くステップ350にて、この
操舵反力Tsを反力モータ8の通電電流を表すトルク指
令値として、ECU30に内蔵された図示しない反力モ
ータ駆動回路に出力する。なお、反力モータ駆動回路
は、このトルク指令値Tsを受けると、その値に応じた
通電電流で反力モータ8を駆動する。
【0054】このように、本実施例では、反力モータ駆
動処理により、ステアリングホイール2に与える操舵反
力が、ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14
との実相対角θaと目標相対角θrとの偏差△θに応じ
て、特に車速Vが低い場合に大きな値に設定される。
動処理により、ステアリングホイール2に与える操舵反
力が、ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14
との実相対角θaと目標相対角θrとの偏差△θに応じ
て、特に車速Vが低い場合に大きな値に設定される。
【0055】このため、本実施例によれば、操舵モータ
駆動処理によって、車両停止時に前輪12を操舵するこ
とによって生じる操舵モータ22の加熱等を防止するこ
とができるだけでなく、操舵モータ22への通電電流の
低減により、前輪12の据え切り時に生じたタイヤの弾
性変化トルクによってピニオンシャフト14が回転し、
ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14との実
相対角θaが目標相対角θrからずれた場合には、その
偏差△θに応じた操舵反力をステアリングシャフト4に
与えて、ステアリングシャフト4,延いてはステアリン
グホイール2を、実相対角が目標相対角となるように戻
すことができる。
駆動処理によって、車両停止時に前輪12を操舵するこ
とによって生じる操舵モータ22の加熱等を防止するこ
とができるだけでなく、操舵モータ22への通電電流の
低減により、前輪12の据え切り時に生じたタイヤの弾
性変化トルクによってピニオンシャフト14が回転し、
ステアリングシャフト4とピニオンシャフト14との実
相対角θaが目標相対角θrからずれた場合には、その
偏差△θに応じた操舵反力をステアリングシャフト4に
与えて、ステアリングシャフト4,延いてはステアリン
グホイール2を、実相対角が目標相対角となるように戻
すことができる。
【0056】従って、車両停止時に、前輪12の据え切
りを行なった後、車両運転者がステアリングホイール2
から手を離し、その後ステアリングホイール2の操作を
再開したような場合に、ステアリングシャフト4とピニ
オンシャフト14との相対角のずれによって、ステアリ
ングホイール2の操舵量に対して前輪12が通常より大
きく操舵されて、車両運転者に違和感を与えてしまう、
といったことを防止できる。
りを行なった後、車両運転者がステアリングホイール2
から手を離し、その後ステアリングホイール2の操作を
再開したような場合に、ステアリングシャフト4とピニ
オンシャフト14との相対角のずれによって、ステアリ
ングホイール2の操舵量に対して前輪12が通常より大
きく操舵されて、車両運転者に違和感を与えてしまう、
といったことを防止できる。
【0057】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の前輪操舵制御装置
に適用することができる。例えば、上記実施例では、ス
テアリングシャフト4とピニオンシャフト14との相対
位置が図3に示した角度θ1の範囲内にあるときに、操
舵モータ22による前輪12の操舵が可能となり、操舵
モータ22の故障等により、ステアリングシャフト4と
ピニオンシャフト14との相対位置が図3に示した角度
θ3に達した場合には、ステアリングシャフト4とピニ
オンシャフト14とが連結されて、ステアリングホイー
ル2の操舵によって手動で前輪12を操舵できるように
した前輪操舵制御装置について説明したが、ステアリン
グシャフト4とピニオンシャフト14とが完全に切り離
された従来より周知の前輪操舵制御装置においても、本
発明を適用して、上記実施例と同様の効果を得ることが
できる。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の前輪操舵制御装置
に適用することができる。例えば、上記実施例では、ス
テアリングシャフト4とピニオンシャフト14との相対
位置が図3に示した角度θ1の範囲内にあるときに、操
舵モータ22による前輪12の操舵が可能となり、操舵
モータ22の故障等により、ステアリングシャフト4と
ピニオンシャフト14との相対位置が図3に示した角度
θ3に達した場合には、ステアリングシャフト4とピニ
オンシャフト14とが連結されて、ステアリングホイー
ル2の操舵によって手動で前輪12を操舵できるように
した前輪操舵制御装置について説明したが、ステアリン
グシャフト4とピニオンシャフト14とが完全に切り離
された従来より周知の前輪操舵制御装置においても、本
発明を適用して、上記実施例と同様の効果を得ることが
できる。
【0058】また、上記実施例では、制御目標として、
ステアリングホイール2の操舵角θH と車速Vとに基づ
き目標相対角を設定し、ステアリングシャフト4とピニ
オンシャフト14との実相対角が目標相対角となるよう
に操舵モータ22をフィードバック制御する装置につい
て説明したが、例えば制御目標として前輪の舵角を設定
し、前輪の舵角がその目標値となるように操舵モータ2
2をフィードバック制御するようにした前輪操舵制御装
置であっても、また目標相対角等の制御目標を設定する
ための車両の走行状態として、車速Vとヨーレートまた
は横加速度とを検出し、ステアリングホイール2の操舵
角と、車速Vと、ヨーレートまたは横加速度とから、目
標相対角等の制御目標を設定するようにした前輪操舵制
御装置であっても、本発明を適用して、上記実施例と同
様の効果を得ることができる。
ステアリングホイール2の操舵角θH と車速Vとに基づ
き目標相対角を設定し、ステアリングシャフト4とピニ
オンシャフト14との実相対角が目標相対角となるよう
に操舵モータ22をフィードバック制御する装置につい
て説明したが、例えば制御目標として前輪の舵角を設定
し、前輪の舵角がその目標値となるように操舵モータ2
2をフィードバック制御するようにした前輪操舵制御装
置であっても、また目標相対角等の制御目標を設定する
ための車両の走行状態として、車速Vとヨーレートまた
は横加速度とを検出し、ステアリングホイール2の操舵
角と、車速Vと、ヨーレートまたは横加速度とから、目
標相対角等の制御目標を設定するようにした前輪操舵制
御装置であっても、本発明を適用して、上記実施例と同
様の効果を得ることができる。
【0059】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に記載の
前輪操舵制御装置によれば、車速が略零となる車両停止
時に、ステアリングホイールの操舵角が所定時間以上一
定であれば、電動モータへの通電電流を低減するように
構成されているため、車両停止時にステアリングホイー
ルを操舵して前輪の据え切りを行なった場合に、電動モ
ータが長時間通電されるといったことはなく、電動モー
タが加熱したり、電動モータ通電用のバッテリが放電す
るのを防止することができる。
前輪操舵制御装置によれば、車速が略零となる車両停止
時に、ステアリングホイールの操舵角が所定時間以上一
定であれば、電動モータへの通電電流を低減するように
構成されているため、車両停止時にステアリングホイー
ルを操舵して前輪の据え切りを行なった場合に、電動モ
ータが長時間通電されるといったことはなく、電動モー
タが加熱したり、電動モータ通電用のバッテリが放電す
るのを防止することができる。
【0060】また請求項2に記載の前輪操舵制御装置に
おいては、前輪操舵のための制御目標と実際の値との差
(つまり実舵角と目標舵角との差又は実相対角と目標相
対角との際)に応じて、ステアリングホイールに操舵反
力を与えるように構成されているため、前輪据え切り
後、電動モータの通電電流を低減することによって、前
輪がタイヤに生じた弾性変化トルクにより操舵されたと
しても、ステアリングホイールの操舵角と前輪舵角とを
常に対応させることができる。
おいては、前輪操舵のための制御目標と実際の値との差
(つまり実舵角と目標舵角との差又は実相対角と目標相
対角との際)に応じて、ステアリングホイールに操舵反
力を与えるように構成されているため、前輪据え切り
後、電動モータの通電電流を低減することによって、前
輪がタイヤに生じた弾性変化トルクにより操舵されたと
しても、ステアリングホイールの操舵角と前輪舵角とを
常に対応させることができる。
【図1】本発明の構成を例示するブロック図である。
【図2】実施例の前輪操舵制御装置全体の構成を表す概
略構成図である。
略構成図である。
【図3】ステアリングシャフトとピニオンシャフトとの
接続部分の構成を表す説明図である。
接続部分の構成を表す説明図である。
【図4】ステアリングシャフトの回転角と前輪舵角との
関係を表す線図である。
関係を表す線図である。
【図5】機械式クラッチの構成を表す断面図である。
【図6】機械式クラッチに設けられたロータの構成及び
ロータとステアリングシャフトとの関係を表す説明図で
ある。
ロータとステアリングシャフトとの関係を表す説明図で
ある。
【図7】機械式クラッチの動作を説明する動作説明図で
ある。
ある。
【図8】ECUにて実行される操舵モータ駆動処理を表
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図9】目標相対角を算出する際に使用される演算式の
変数の特性を表す線図でる。
変数の特性を表す線図でる。
【図10】操舵モータ駆動処理による操舵モータの通電
電流低減動作を説明するタイムチャートである。
電流低減動作を説明するタイムチャートである。
【図11】ECUにて実行される反力モータ駆動処理を
表すフローチャートである。
表すフローチャートである。
【図12】相対角偏差に対する操舵反力を算出する際に
使用される相対角偏差比例ゲインKssの特性を表す線
図である。
使用される相対角偏差比例ゲインKssの特性を表す線
図である。
2…ステアリングホイール 4…ステアリングシャフ
ト 6…操舵角センサ 8…反力モータ 10…Vベル
ト 11…プーリ 12…前輪 14…ピニオンシャフト 16…ラッ
ク 18…機械式クラッチ 20…減速機 22…操舵
モータ 24…相対角センサ 26…車速センサ 30…制
御装置
ト 6…操舵角センサ 8…反力モータ 10…Vベル
ト 11…プーリ 12…前輪 14…ピニオンシャフト 16…ラッ
ク 18…機械式クラッチ 20…減速機 22…操舵
モータ 24…相対角センサ 26…車速センサ 30…制
御装置
Claims (2)
- 【請求項1】 車両の前輪に設けられた前輪操舵機構の
入力軸に接続され、該入力軸を回転駆動することにより
車両の前輪を操舵する電動モータと、 少なくとも車速を含む車両の走行状態を検出する走行状
態検出手段と、 ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手
段と、 上記前輪の実舵角又は上記前輪操舵機構の入力軸と上記
ステアリングホイールの回転軸との実相対角を検出する
操舵状態検出手段と、 上記操舵角検出手段にて検出されたステアリングホイー
ルの操舵角と上記走行状態検出手段にて検出された車両
の走行状態とに基づき、上記前輪の目標舵角又は上記前
輪操舵機構の入力軸と上記ステアリングホイールの回転
軸との目標相対角を算出する制御目標算出手段と、 上記操舵状態検出手段にて検出される実舵角又は実相対
角が上記制御目標算出手段にて算出された目標舵角又は
目標相対角となるよう、上記電動モータを通電して上記
前輪操舵機構を駆動する制御手段と、 を備えた車両の前輪操舵制御装置において、 上記走行状態検出手段にて検出される車速が略零となる
車両停止時に、上記操舵角検出手段にて検出される上記
ステアリングホイールの操舵角が所定時間以上一定であ
るか否かを判定する判定手段と、 該判定手段にてステアリングホイールの操舵角が所定時
間以上一定であると判断された場合に、上記電動モータ
の通電電流を低減する通電電流低減手段と、 を設けたことを特徴とする車両の前輪操舵制御装置。 - 【請求項2】 上記ステアリングホイールに操舵反力を
与える反力機構と、 該反力機構が上記ステアリングホイールに与える操舵反
力を、上記実舵角と目標舵角との差又は上記実相対角と
目標相対角との差に応じて制御する反力制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項1に記載の車両の前輪
操舵制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6542093A JPH06278625A (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 車両の前輪操舵制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6542093A JPH06278625A (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 車両の前輪操舵制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06278625A true JPH06278625A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=13286554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6542093A Pending JPH06278625A (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 車両の前輪操舵制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06278625A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002137750A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-14 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の操舵制御装置 |
JP2002137749A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-14 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の操舵制御装置 |
JP2002308128A (ja) * | 2001-04-10 | 2002-10-23 | Toyota Motor Corp | 運転操作装置 |
JP2006111232A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Toyoda Mach Works Ltd | 車両用操舵装置 |
JP2011005898A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Nippon Yusoki Co Ltd | ステアバイワイヤ式ステアリング装置、および該装置を備えた走行車両 |
JP2020117139A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | トヨタ自動車株式会社 | 車両制御システム |
JP2023522100A (ja) * | 2020-04-20 | 2023-05-26 | ティッセンクルップ・プレスタ・アクチエンゲゼルシヤフト | 自動車のステアリングシステムのためのパワーセーブモード |
-
1993
- 1993-03-24 JP JP6542093A patent/JPH06278625A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002137750A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-14 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の操舵制御装置 |
JP2002137749A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-14 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の操舵制御装置 |
JP4586258B2 (ja) * | 2000-11-02 | 2010-11-24 | 日産自動車株式会社 | 車両の操舵制御装置 |
JP2002308128A (ja) * | 2001-04-10 | 2002-10-23 | Toyota Motor Corp | 運転操作装置 |
JP4513226B2 (ja) * | 2001-04-10 | 2010-07-28 | トヨタ自動車株式会社 | 運転操作装置 |
JP2006111232A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Toyoda Mach Works Ltd | 車両用操舵装置 |
JP4604642B2 (ja) * | 2004-10-18 | 2011-01-05 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵装置 |
JP2011005898A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Nippon Yusoki Co Ltd | ステアバイワイヤ式ステアリング装置、および該装置を備えた走行車両 |
JP2020117139A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | トヨタ自動車株式会社 | 車両制御システム |
JP2023522100A (ja) * | 2020-04-20 | 2023-05-26 | ティッセンクルップ・プレスタ・アクチエンゲゼルシヤフト | 自動車のステアリングシステムのためのパワーセーブモード |
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