JPH11310146A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急なカーブを走行する場合と緩やかなカーブ
を走行する場合では、操舵ハンドルの操作量が大きく異
なっていた。 【解決手段】 ナビゲーションシステム８０から得られ
る現在位置情報とロードマップ情報を利用して、走行路
前方のカーブＲを検知し、車速ＶとカーブＲとをもとに
伝達比Ｇを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵ハンドルの操
舵量と車輪の転舵量との間の伝達比を変化させる伝達比
可変機構を備えた車両用操舵制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、操舵ハンドルの操舵量と車輪
の転舵量との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構を
備えた車両用操舵制御装置が知られている。一般に、車
速が速くなるほど、伝達比がスローとなる（操舵量に対
する転舵量が小さくなる）ように制御される。例えば、
特開昭６３−２２７４７０号では、車両の前後方向のｇ
（加速度、減速度）を検出した場合に、車速に応じて設
定される基本伝達比をよりスロー側にシフトさせ、急加
速時の走行安定性を向上させると共に、急減速時におけ
る巻き込みの発生を防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来では車
速や加減速度を考慮して伝達比を設定しているが、走行
路のカーブ状態については全く考慮していない。このた
め、急なカーブを走行する場合と緩やかなカーブを走行
する場合では、操舵ハンドルの操作量が大きく異なって
いた。

【０００４】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、カーブ状態を考慮して
伝達比を好適に設定することで、カーブ走行時における
ハンドル操作性を向上させる車両用操舵制御装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明にかかる車
両用操舵制御装置は、操舵量と転舵量との間の伝達比を
変化させる伝達比可変機構を備えた車両用操舵制御装置
であって、走行路のカーブ状態を検知するカーブ状態検
知手段と、カーブ状態検知手段の検知結果と車両の走行
状態とをもとに、伝達比可変機構の伝達比を設定する伝
達比設定手段とを備えて構成する。

【０００６】カーブ状態検知手段で検知されたカーブ状
態と車両の走行状態とをもとに伝達比が設定されるの
で、伝達比設定手段によって、カーブ状態と走行状態と
を考慮した好適な伝達比が設定される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施形態に
つき、添付図面を参照して説明する。

【０００８】図１に実施形態にかかる操舵装置１００の
構成を示す。

【０００９】入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機
構３０を介して連結されており、入力軸２０には操舵ハ
ンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラックア
ンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に
連結されており、ラック軸５１の両側には車輪ＦＷ１、
ＦＷ２が連結されている。

【００１０】また、入力軸２０には操舵ハンドル１０の
操舵位置を検出する入力角センサ２１を設け、出力軸４
０には出力軸４０の回転位置を検出する出力角センサ４
１を設けている。この出力軸４０の回転角はラック軸５
１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のス
トローク位置は車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角に対応する
ため、出力角センサ４１によって出力軸４０の回転角を
検出することで、車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角を検出し
ている。

【００１１】伝達比可変機構３０は、操舵ハンドル１０
の操舵角と車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角との間の伝達比
Ｇ（Ｇ＝操舵角／転舵角）を変化させる機能を有してお
り、伝達比を変化させる駆動源となるアクチュエータ３
１を備えている。

【００１２】ナビゲーションシステム８０は、ＧＰＳ
（Global Positioning System）の衛星から与えられる
信号を解析して得られた車両の現在位置情報や、ロード
マップ情報等を有しており、これらの情報をもとに、車
両が現在走行している走行路のカーブ状態（曲折状態）
を把握することができる。このようにして検知したカー
ブ状態は、カーブの曲率半径を示すカーブＲとしてナビ
ゲーションシステム８０から操舵制御装置７０に与えら
れる。なお、このカーブＲの値は、急なカーブほど小さ
な値となり、反対に緩いカーブほど大きく、直進路では
無限大となる。

【００１３】操舵制御装置７０には、このカーブＲの他
に、入力角センサ２１、出力角センサ４１及び車速セン
サ６０の各検出信号が与えられ、これらの検出信号やカ
ーブＲ値をもとに伝達比を設定し、設定した伝達比に応
じて伝達比可変機構３０の駆動制御を実施している。

【００１４】ここで、このように構成する操舵制御装置
７０の各処理につき、図２のフローチャートに沿って説
明する。

【００１５】このフローチャートは、イグニションスイ
ッチのオン操作によって起動する。まず、ステップ（以
下、ステップを「Ｓ」と記す）１０２に進んで、入力角
センサ２１で検出された入力角θｈ、出力角センサ４１
で検出された出力角θｐ及び車速センサ６０で検出され
た車速Ｖの値をそれぞれ読み込む。

【００１６】続く１０４では、図３に示す車速Ｖと伝達
比Ｇとの関係を示すマップから、Ｓ１０２で読み込んだ
車速Ｖをもとにマップ検索し、車速Ｖに応じた伝達比Ｇ
を設定し、 続くＳ１０６では、ナビゲーションシステ
ム８０から与えられるカーブＲの値を読み込む。

【００１７】続くＳ１０８では、図４に示すカーブＲと
補正係数Ｋとの関係を示すマップから、Ｓ１０６で読み
込んだカーブＲの値をもとにマップ検索し、カーブＲの
大きさに応じた補正係数Ｋを設定する。

【００１８】続くＳ１１０では、Ｋ・Ｇを演算すること
で、Ｓ１０８で設定した補正係数Ｋを用いてＳ１０４で
設定した伝達比Ｇを補正し、その演算結果を伝達比Ｇと
して新たに設定する。

【００１９】続くＳ１１２では、Ｓ１１０で設定した伝
達比ＧとＳ１０２で読み込んだ入力角θｈとをもとにθ
ｐｍ＝（１／Ｇ）・θｈを演算し、出力角目標値θｐｍ
を設定する。

【００２０】続くＳ１１４では、Ｓ１１２で設定した出
力角目標値θｐｍと、出力角センサ４１で検出された出
力角θｐとの偏差ｅを、ｅ＝θｐｍ−θｐとして演算す
る。

【００２１】続くＳ１１６では、オーバーシュートする
ことなく偏差ｅを０にするように、アクチュエータ３１
を制御する制御信号Ｉｓを決定する。この処理の一例と
しては、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づいて、ＰＩ
Ｄ制御のパラメータを適切に設定することにより制御信
号Ｉｓを決定することができる。なお、式中の「ｓ」は
ラプラス演算子である。

【００２２】続くＳ１１８では、Ｓ１１６で決定した制
御信号Ｉｓをアクチュエータ３１に出力する。これによ
り、制御信号Ｉｓに応じてアクチュエータ３１が駆動さ
れる。

【００２３】この後、Ｓ１２０に進み、イグニションス
イッチ（ＩＧ）がオフ操作されたかを判断し、「Ｎｏ」
の場合にはＳ１０２に戻り、Ｓ１２０で「Ｙｅｓ」と判
断されるまで、前述したＳ１０２以降の処理が繰り返し
実行される。

【００２４】このようにカーブＲの値が小さい急カーブ
ほど伝達比がより小さく（操舵量に対する転舵量がより
クイックに）なるように補正されるため、急カーブ走行
時のハンドル操作量が軽減され、これにより、カーブ走
行時のハンドル操作量を好適に設定できる。

【００２５】なお、他の実施形態としては、図５に示す
ようにＳ１０７を加えて、カーブＲの値がしきい値α１
より小さいかを判断しても良い。この場合、Ｓ１０７で
「Ｙｅｓ」と判断された場合にＳ１０８に進んで、前述
した伝達比Ｇの補正処理に移行し、「Ｎｏ」と判断され
た場合には、伝達比Ｇの補正処理は実行せずそのままＳ
１１２に進む。このようにＳ１０７の判断処理を実行す
ることで、走行路が直線に近い状態では伝達比Ｇの補正
処理が実行されず、しきい値α１で規定される曲率半径
よりも小さな急カーブの場合に、前述した伝達比Ｇの補
正処理が実行される。

【００２６】また、他の実施形態について、図６のフロ
ーチャートを参照して説明する。

【００２７】まず、先のＳ１０２及び１０４と同様に、
Ｓ２０２及びＳ２０４を実行した後、Ｓ２０６に進み、
Ｓ２０４で読み込んだカーブＲの値がしきい値α２より
小さいかを判断する。

【００２８】Ｓ２０６で「Ｎｏ」と判断された場合に
は、Ｓ２０８に進み、直進用のマップを選択する。この
直進用のマップは図３に示したマップと同一である。そ
して、続くＳ２１０では、選択した図３のグラフをもと
に、Ｓ２０２で読み込んだ車速Ｖより伝達比Ｇをマップ
検索し、車速Ｖに応じた伝達比Ｇを設定する。

【００２９】一方、Ｓ２０６で「Ｙｅｓ」と判断された
場合には、Ｓ２１２に進み、カーブ走行時に用いるカー
ブ用のマップを選択する。このカーブ用のマップは、図
７に示すように、車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を規定した
マップを、カーブＲの大きさに応じて備えている。従っ
て、続くＳ２１４では、Ｓ２０４で読み込んだカーブＲ
の値をもとに該当するマップが１つ選択され、選択され
たマップをもとに、車速Ｖに応じた伝達比Ｇがマップ検
索される。このようにして、車速Ｖと伝達比Ｇとの関係
を規定した伝達比設定用のマップを、カーブＲの大きさ
に応じて切り換えることで、先に説明した実施形態と同
様に、車速とカーブ状態に応じた伝達比を設定すること
も可能である。

【００３０】Ｓ２１０或いはＳ２１４を経た後、Ｓ２１
６〜Ｓ２２４の処理が順次実行されるが、先に説明した
Ｓ１１２〜Ｓ１２０の処理と同一であり説明は省略す
る。

【００３１】このようにカーブ走行時には、車速Ｖとカ
ーブＲに応じて伝達比Ｇを設定するので、カーブ走行時
のハンドル操作量を好適に設定でき、さらに、カーブの
大きさや車速に依らず、カーブ走行時のハンドル操作量
を略一定にすることも可能である。

【００３２】以上説明した実施形態では、走行路のカー
ブ状態をナビゲーションシステム８０から取得する場合
を例示したが、この他にも、インフラストラクチャーを
利用して、走行路の近隣に設置されたビーコン（発信
器）から位置情報を取得することもできる。また、カー
ブ状態を示す信号をビーコンから直接発信させてもよ
く、伝達比を設定する際にこの受信信号を利用すること
も可能である。また、このように通信によって車外から
カーブ状態を検知する以外にも、車載カメラによって走
行路前方を撮像し、撮像結果となる画像を解析すること
で、カーブ状態を検知することも可能である。

【００３３】また、車両の走行状態として車速Ｖを検出
し、車速Ｖに応じて伝達比Ｇを設定する場合を例示した
が、この他にも、車両の走行状態として車速Ｖと入力角
θｈを検出し、車速Ｖと入力角θｈに応じて設定した伝
達比Ｇをカーブ状態に応じて補正することもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる車
両用操舵制御装置によれば、カーブ状態と車両の走行状
態とをもとに伝達比を設定する伝達比設定手段を備える
ので、カーブ状態と走行状態とを考慮した好適な伝達比
を設定することができ、カーブ走行時におけるハンドル
操作性を向上させることが可能となる。また、カーブの
大きさに関係なくハンドル操作量を略一定にすることが
できるため、運転者の捜査が容易になり、運転者の運転
経験に関係なく、カーブに対する適正なハンドル操作を
行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】操舵制御装置の全体的な構成を示すブロック図
である。

【図２】操舵制御処理を示すフローチャートである。

【図３】車速Ｖと伝達比Ｇの関係を規定したマップであ
る。

【図４】カーブＲと補正係数Ｋとの関係を規定したマッ
プである。

【図５】他の実施形態にかかる操舵制御処理を示すフロ
ーチャートである。

【図６】他の実施形態にかかる操舵制御処理を示すフロ
ーチャートである。

【図７】車速Ｖ及びカーブＲに応じた伝達比Ｇの関係を
規定したマップ群を示す説明図である。

【符号の説明】

３０…伝達比可変機構、３１…アクチュエータ、７０…
操舵制御装置（伝達比設定手段）、８０…ナビゲーショ
ンシステム（カーブ状態検知手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河室 巡児 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵量と転舵量との間の伝達比を変化さ
   せる伝達比可変機構を備えた車両用操舵制御装置であっ
   て、 走行路のカーブ状態を検知するカーブ状態検知手段と、 前記カーブ状態検知手段の検知結果と車両の走行状態と
   をもとに、前記伝達比可変機構の伝達比を設定する伝達
   比設定手段とを備える車両用操舵制御装置。