KR20080100850A - 차량용 조향 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로 독립적으로 조작될 수 있는 한 쌍의 조작 부재를 가지는 조향 시스템으로서, 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작량에 근거하여 차량의 목표 조향량과 한 쌍의 조작 부재 각각을 기준 위치로 복귀시키는 복귀력을 정하는 조향 시스템에 관한 것이다. 적어도 조향 이득 또는 복귀력 이득이 다양한 파라미터에 따라 변경될 수 있다. 조향 이득은 목표 조향량이 정해질 때 한 쌍의 조작 부재 각각에 따라 정해지는 이득이다. 복귀력 이득은 복귀력이 정해질 때 한 쌍의 조작 부재 각각에 따라 정해지는 이득이다. 본 시스템에 따르면, 시스템의 조향 특성이 비교적 자유롭게 설정될 수 있다. 예를 들어, 조작 부재의 조작각 δ 에 따라 조향 이득이 변경될 수 있는 경우, 목표 조향량의 결정에 대한 조작 부재 각각의 조작의 기여도는 조작 위치에 따라 변경될 수 있다.

Description

차량용 조향 시스템{STEERING SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 일반적으로 차량에 설치되는 조향 시스템에 관한 것이고, 더 구체적으로는, 서로 독립적으로 작동할 수 있는 한 쌍의 조작 부재를 가지며, 조작 부재의 조작에 따라 차량의 바퀴를 회전시키도록 구성된 시스템에 관한 것이다.
요즈음, 차량에 설치되는 조향 시스템으로서, 스티어 바이 와이어(steer-by-wire)형 조향 시스템, 즉 운전자에 의해 가해지는 조작력에 의존하지 않고, 조작에 따라 차륜 회전 장치에 제공되는 구동원을 전기적으로 제어함으로써, 운전자에 의한 조작 부재의 조작에 따라 차량의 차륜의 회전시키도록 구성되는 시스템이 연구되고 있다. 이러한 시스템에서, 조작 입력 장치는 조작 부재에 가해지는 조작력을 차륜 회전 장치에 전달할 필요가 없다. 다시 말해서, 조작 부재와 차륜 회전 장치 사이에 기계적인 연결 같은 구조적 제한이 없기 때문에, 시스템이 광범위한 구성으로 이용될 수 있다. 시스템의 예로서, 일본 특허 공개공보 JP-2004-244022A 와 일본 특허 공개공보 JP-H09-301193A 각각은 소위 독립 조작형 시스템, 즉 서로 독립적으로 조작될 수 있는 한 쌍의 조작 부재를 가지는 시스템을 개시한다.
일본 특허 공개공보 JP-2004-244022A 에 개시된 시스템은 조작 부재 각각의 조작량의 합에 근거하여 목표 차륜 회전량을 결정할 때, 조작량 각각에 곱해지는 이득이 서로 달라진다. 이득 중 더 큰 쪽은 주 조작 부재로서 조작되는 조작 부재에 대해 설정되고, 더 작은 쪽은 정밀 조정 등의 보조 조작을 수행하기 위한 보조 조작 부재로서 조작되는 조작 부재에 대해 설정된다. 따라서, 독립 조작형 조향 시스템은 독특한 시스템이며, 예를 들어 한 쌍의 조작 부재의 특성 및 조작 부재 각각에 수행되는 조작에 따른 차륜 회전의 특성 등의 조향 특성의 설정시에 높은 자유도를 가진다는 이점이 있다. 그러나, 독립 조작형 조향 시스템은 여전히 개발 단계이기 때문에, 실용성을 높이기 위해 개선의 여지가 있다. 본 발명은 상기 배경기술의 관점에서 도출된 것이며, 본 발명의 목적은 높은 실용성을 가지는 독립 조작형 조향 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 조향 시스템은 서로 독립적으로 조작될 수 있는 한 쌍의 조작 부재를 가지며, 목표 차륜 회전량 및 한 쌍의 조작 부재 각각을 기준 위치로 복귀시키는 복귀력은 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작량에 근거하여 정해진다. 상기 조향 시스템은 목표 차륜 회전량을 정할 때 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득, 및 복귀력을 정할 때 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조향 시스템에 따르면, 예를 들어 다양한 파라미터에 따라 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경할 수 있기 때문에, 시스템의 조향 특성이 비교적 자유롭게 설정될 수 있다.
보호받고자 하는 특징들을 포함하는 것으로 간주되는 본 발명의 다양한 실시형태(이하, '본 발명' 이라 한다)를 설명한다. 본 발명의 실시형태 각각은 첨부된 특허청구의 범위와 같이 번호가 매겨지며, 본 명세서에서 개시되는 기술적 특징을 더 쉽게 이해하도록 다른 실시형태를 인용한다. 본 발명은 각각의 실시형태에서 설명되는 그 기술적 특징 또는 그 조합에 한정되지 않는다는 점을 알아야 한다. 즉, 본 발명의 범위는 다양한 실시형태를 포함하는 이하의 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예에 관점에서 이해되어야 한다. 이러한 이해에 따른 제한에서, 본 발명의 실시형태는 이 실시형태 중 어느 하나만이 아니라, 이 실시형태 중 어느 하나와 부가적인 구성요소 또는 포함되는 구성요소에 의해 제공되는 실시형태, 및 기재된 구성요소 중 몇몇을 가지지 않는 실시형태 중 어느 하나에 의해 제공되는 실시형태일 수 있다. 이하의 실시형태 (1) 내지 (24) 는 특허청구의 범위 1 내지 24 에 각각 대응한다.
(1) 소정의 궤도를 따라 각각 움직이도록 서로 독립적으로 조작될 수 있는 한 쌍의 조작 부재;
차량의 차륜을 회전시키도록 구성되는 차륜 회전 장치;
복귀력, 즉 상기 한 쌍의 조작 부재 중 대응하는 쪽에 대해 설정된 복귀력 기준 조작 위치로 상기 한 쌍의 조작 부재 중 대응하는 쪽을 복귀시키기 위한 힘을, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 대응하는 쪽에 가하도록 제어될 수 있는 동력원을 각각 가지는 한 쌍의 복귀력 부여 장치; 및
(a) 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정된 차륜 회전 기준 조작 위치로부터 상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 조작된 양에 근거하여, 차륜의 목표 차륜 회전량을 정하고, 차륜 회전량을 차륜의 목표 차륜 회전량과 같게 하기 위해 상기 차륜 회전 장치를 제어하도록 구성되는 차륜 회전 제어부, 및 (b) 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정된 복귀력 기준 조작 위치로부터 상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 조작된 양에 근거하여, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각을 복귀시키기 위한 복귀력을 정하고, 상기 한 쌍의 복귀력 부여 장치의 동력원이 복귀력을 나타내도록 상기 동력원을 제어하는 복귀력 제어부를 포함하는 제어 장치;
를 포함하는 차량용 조향 시스템에 있어서,
상기 제어 장치는 (A) 목표 차륜 회전량을 정할 때 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득, 및 (B) 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작량에 근거하여 복귀력을 정할 때 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
본 실시형태에서, 후술하는 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치, 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 속도, 차량의 주행 속도, 및 한 손 또는 양 손으로 조작이 이루어지는 여부 등의 하나 이상의 파라미터에 따라, 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상이 변경될 수 있다. 따라서, 본 발명의 조향 시스템에 따르면, 시스템의 조향 특성이 비교적 자유롭게 설정될 수 있다. 예를 들어, 자세히 후술하듯이, 조작 부재의 조작에서 운전자의 인체공학적인 특성을 고려하여 이득을 변경함으로써, 시스템의 조작성을 향상시킬 수도 있다. 본 실시형태에서, 조향 이득 및 복귀력 이득 중 둘 다 또는 하나만 변경될 수도 있다. 예를 들어, 조향 이득이 변경될 수 있다면, 조작 부재 각각의 조작량에 근거하는 차륜 회전량이 변경되기 때문에, 조작에 따른 차륜 회전의 응답성과 민감성을 변경할 수 있다. 또한, 복귀력이 변경될 수 있다면, 조작의 용이성, 특히 기준 조작 위치로부터 멀어지는 방향, 즉 조작 부재 각각의 조작량을 증가시키는 방향으로 조작 부재 각각을 조작하는 용이성을 변경할 수 있다.
본 실시형태에서의 한 쌍의 조작 부재로서는, 좌우 핸들에 의해 각각 조작될 수 있는 어떠한 부재도 가능하며, 형상과 구조는 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 조작 부재 각각은 직선 도는 곡선(예를 들어, 아치형)의 궤도를 따라 움직이도록 조작될 수 있는 소위 핸들형일 수도 있고, 아치형 궤도를 따라 움직이도록 차량의 좌우 방향 또는 전후 방향으로 기울어질 수 있는 소위 조이스틱 또는 레버일 수도 있다. 본 실시형태의 조향 시스템은 한 쌍의 조작 부재가 반드시 운전자의 양 손에 의해 각각 조작되는 시스템에 한정되지 않는다. 그러나, 이하에서는 설명을 쉽게 이해할 수 있도록 이러한 시스템을 주로 설명한다.
본 실시형태에서의 차륜 회전 장치의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 차륜 회전 장치로서, 이미 연구된 어떠한 장치도 사용될 수 있다. 예를 들어, 차륜 회전 장치는, 전동 모터와 조향 로드를 포함하여 구동원으로서 사용되는 전동 모터의 구동력에 의해 차륜에 연결된 조향 로드가 측방향으로 이동되는 장치일 수 있다. 이 경우에, 조향 로드를 이동시키는 기구로서, 예를 들어 랙-피니언(rack- and-pinion) 기구 및 볼 나사 기구가 사용될 수 있다.
복귀력 부여 장치를 구비한 본 실시형태의 시스템에서, 조작 부재 각각의 조작에 대해 기준 조작 위치로부터 멀어지는 방향, 즉 조작 부재 각각의 조작량을 증가시키는 방향으로 반력을 가할 수 있어, 운전자에게 적절한 조향 조작감을 제공할 수 있다. 또한, 조작량이 증가함에 따라 복귀력이 증가하도록 조작되는 경우, 조작 부재 각각이 조작될수록 조작에 대한 반력이 커짐으로써, 조작 부재와 차륜 회전 장치가 서로 기계적으로 연결된 종래의 조향 시스템에서 제공되는 것과 유사한 조작감을 운전자에게 제공할 수 있다. 복귀력 부여 장치 각각의 동력원으로서, 다양한 동력원이 사용될 수 있다. 그러나, 예를 들어 전동 모터가 동력원으로서 사용된다면, 전동 모터의 동력은 제어하기 쉽기 때문에, 복귀력을 쉽게 제어할 수 있다. 본 실시형태의 시스템은 복귀력 부여 장치에 더하여, 조작 부재 각각을 각각의 기준 위치로 복귀시키는 스프링력을 부여하는 장치를 가질 수 있다.
본 실시형태의 제어 장치로서, 예를 들어 주로 컴퓨터로 구성되며 필요하다면 구동원 및 동력원에 대한 구동 회로를 포함하는 전자 제어 유닛이 사용될 수 있다. 제어 장치의 차륜 회전 제어부로서, 예를 들어 대응하는 차륜 회전 기준 조작 위치로부터 우측 조작 부재가 조작된 양에 근거하는 회전량 성분과, 대응하는 차륜 회전 기준 조작 위치로부터 좌측 조작 부재가 조작된 양에 근거하는 또 다른 회전량 성분의 합에 근거하여 목표 차륜 회전량을 정하는 장치가 사용될 수 있다. 또한, 각각의 가중치 계수를 곱한 조작 부재 각각의 회전량 성분으로 목표 차륜 회전량을 정할 수 있다. 또한, 차륜 회전 제어부로서, 예를 들어 기준 이득을 보정하는 계수를 기준 이득에 곱함으로써 정해지는 조향 이득을 조작량에 곱함으로써, 회전량 성분이 결정되는 장치가 사용될 수 있다. 또한, 복귀력 제어부로서, 예를 들어 기준 이득을 보정하는 기준을 기준 이득에 곱함으로써 정해지는 복귀력 이득을 조작량 (복귀력 기준 조작 위치로부터의 대응하는 조작 부재의 조작량) 에 곱함으로써, 복귀력이 결정되는 장치가 사용될 수 있다
본 실시형태에서 설명되는 복귀력 기준 조작 위치 및 차륜 회전 기준 조작 위치는 궤도 상의 동일한 위치 또는 다른 위치에 설정될 수 있다. 독립 조작형 시스템에서, 한 쌍의 조작 부재가 각각의 복귀력 기준 조작 위치에 위치할 때, 조작 부재 각각에 대한 회전량 성분 (각각 0 이 아닌 값) 의 합이 0 이 되어, 차량을 직진하게 하는 위치 (이하 '중립 회전 위치' 또는 '중립 위치' 라 한다) 에 차륜이 놓이도록, 조작 부재 각각의 차륜 회전 기준 조작 위치를 설정함으로써, 복귀력 기준 조작 위치와 차륜 회전 기준 조작 위치가 다른 위치에 설정될 수 있다. 또한, 조작 부재에 복귀력 부여 장치 또는 시스템 외부로부터 아무런 힘도 가해지지 않도록 대응하는 조작 부재가 위치하는 위치 (이하 '중립 조작 위치' 또는 '중립 위치' 라 한다) 에, 복귀력 기준 조작 위치와 차륜 회전 기준 조작 위치를 설정할 수 있다.
조향 시스템은 한 쌍의 복귀력 부여 장치 및 제어 장치의 복귀력 제어부를 가지지 않고, 조작 부재 각각을 기준 위치로 복귀시키는 복귀력인 스프링력을 가하도록 배치되는 장치를 가져서, 조향 이득만이 변경될 수 있도록 구성될 수 있다. 본 실시형태에 포함되지는 않지만, 이러한 구성도 본 발명의 한 실시형태를 구성할 수 있다. 또한, 복귀력 이득만이 변경될 수 있고, 본 발명의 한 실시형태를 구성할 수 있는 또 다른 구성도 있다.
(2) 실시형태 (1) 에 있어서,
상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 차륜 회전 기준 조작 위치 및 복귀력 기준 조작 위치는 동일한 조작 위치로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
본 실시형태는, 차륜 회전 기준 조작 위치 및 복귀력 기준 조작 위치가 대응하는 궤도 상에 위치하는 동일한 위치로 설정되어, 시스템의 구성을 간단한게 한다는 이점을 가진다.
(3) 실시형태 (1) 또는 (2) 에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
본 실시형태는 궤도 상의 조작 부재 각각의 위치가 이득을 변경하기 위한 파라미터로 사용되는 실시형태이다. 본 실시형태에서, 목표 차륜 회전량 및 복귀력의 결정시에 각각 정해지는 조향 이득 및 복귀력 이득은, 조작 부재 각각의 조작량에 근거하는 목표 차륜 회전량 및 복귀력의 변화에 상관 없이, 목표 차륜 회전량 및 복귀력을 변경하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 조작량에 관한 목표 차륜 회전량 및 복귀력 각각의 변화비를 변경할 수 있다. 또한, 본 실시형태는, 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작량에 근거한 목표 차륜 회전량 및 복귀력의 결정시에 기준 이득이 설정되는 경우에, 목표 차륜 회전량 및 복귀력이 각각의 기준 이득으로부터 변경되고 조작 부재가 궤도의 일부인 적어도 한 영역에 위치하도록 구성되거나, 조작 부재가 궤도의 어느 부분에 위치하는지에 관계 없이 목표 차륜 회전량 및 복귀력이 변경되도록 구성될 수 있다. 목표 차륜 회전량 및 복귀력 각각은 불연속적인 값 중 하나로 설정되기 위해 단계적으로 변경될 수도 있고, 연속적인 값 중 하나로 설정되기 위해 단계 없이 변경될 수도 있다.
(4) 실시형태 (3) 에 있어서,
상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 대응하는 소정의 궤도의 일측 영역 또는 타측 영역(대응하는 궤도의 양 단부 중 일측 또는 타측에 근접한 영역)에 위치하는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상이 변경되어, 대응하는 궤도의 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상의 값 각각이, 대응하는 궤도의 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상의 값 각각과 다른 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(5) 실시형태 (4) 에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경할 수 있으며,
소정의 궤도의 대응하는 쪽의 일측 영역에 상기 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값은 대응하는 궤도의 타측 영역에 상기 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(6) 실시형태 (4) 또는 (5) 에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경할 수 있으며,
상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치가 소정의 궤도 중 대응하는 쪽의 양 단부 중 일측에 가까워질수록 조향 이득이 감소하며, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치가 대응하는 궤도의 양 단부 중 타측에 가까워질수록 조향 이득이 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(7) 실시형태 (4) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
소정의 궤도의 대응하는 쪽의 일측 영역에 상기 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 복귀력 이득의 값은 대응하는 궤도의 타측 영역에 상기 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 복귀력 이득의 값보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(8) 실시형태 (4) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치가 소정의 궤도 중 대응하는 쪽의 양 단부 중 일측에 가까워질수록 복귀력 이득이 증가하며, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치가 대응하는 궤도의 양 단부 중 타측에 가까워질수록 복귀력 이득이 감소하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
상기 다섯 개의 실시형태 각각은, 궤도가 두 영역을 포함하여 조작 부재가 궤도의 두 영역 중 어느 영역에 위치하는지에 따라 조작 부재 각각에 대해 설정된 이득이 변하는 실시형태이다. 예를 들어, 조향 이득이 변하는 경우, 목표 차륜 회전량의 결정에 대한 조작 부재 각각의 조작의 기여도는 조작 부재가 어느 영역에 위치하는지에 따라 달라진다. 차량을 오른쪽 또는 왼쪽으로 선회시키는 동일한 방향으로 수행되는 차륜의 회전에 대응하는 방향으로, 한 쌍의 조작 부재가 둘 다 조작되고 있는 경우, 조작 부재 중 타측의 조작의 기여도가 낮다면 조작 부재 중 일측의 조작의 기여도는 높은 것이 바람직하다. 즉, 조작 부재 중 일측이 조향 이득 값이 작은 일측 영역에 위치하는 경우, 조작 부재 중 타측이 주 조작 부재로 기능하도록 타측 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 조작 부재 중 타측이 일측 영역에 위치하는 경우, 조작 부재 중 일측이 주 조작 부재로 기능하도록 타측 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 조향 특성을 가지는 시스템에서, 한 쌍의 조작 부재 중 일측과 타측은 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라 전환될 수 있어, 주 조작 부재로서 교대로 기능한다.
조작 부재가 두 영역 중 어느 영역에 위치하는지에 따라 복귀력 이득이 변하는 경우, (복귀력 이득이 큰) 일측 영역에서 수행되는 조작은 타측 영역에서 수행되는 조작보다 더 큰 조작력을 필요로 해서, 일측 영역에서의 조작량이 작아진다. 따라서, 조작 부재 중 타측을 (복귀력 이득이 큰) 일측 영역에 위치시킬 때 조작 부재 중 일측을 타측 영역에 위치시키고, 조작 부재 중 타측을 타측 영역에 위치시킬 때 조작 부재 중 일측을 일측 영역에 위치시킴으로써, 타측 영역에 위치한 조작 부재가 주 조작 부재로서 기능한다. 즉, 상기 조향 이득을 변경하는 구성 뿐만 아니라 이러한 복귀력을 변경하는 구성에서, 시스템은 조작 부재의 일측 및 타측이 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라 전환되어 주 조작 부재로서 교대로 기능하게 하는 조향 특성을 가질 수 있다.
상기 다섯 개의 실시형태 각각에 설명된 일측 영역 및 타측 영역은 서로 인접하게 구성되거나, 서로 떨어져서 두 영역 중 어디에도 속하지 않는 영역이 있도록 구성될 수도 있다. 또한, 일측 단부와 타측 단부 각각은 일측 영역 및 타측 영역 중 대응하는 쪽의 일부일 필요는 없다. 예를 들어, 일측 영역은 소정의 두 영역 중 일측 단부에 근접한 쪽이고, 타측 영역은 소정의 두 영역 중 타측 단부에 근접한 쪽일 수 있다. 또한, 두 영역이 서로 인접하도록 구성되는 경우, 경계선의 각각의 측에 위치한 두 영역으로 궤도 전체가 나누어져서, 일측 영역은 두 영역 중 일측 단부를 포함하는 쪽이 되고, 타측 영역은 두 영역 중 타측 단부를 포함하는 쪽이 된다. 이러한 구성에서, 경계선은 상기 차륜 회전 기준 조작 위치 또는 복귀력 기준 조작 위치에 위치할 수 있어서, 일측 영역과 타측 영역이 두 기준 조작 위치 중 하나의 양 측에 제공됨으로써, 조작 부재가 이동하도록 조작되는 방향에 따라 이득이 변경된다.
(9) 실시형태 (4) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서,
타측 영역에서 수행되는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작에 비해, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작이 더 어려운 영역이 되도록, 일측 영역이 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
일반적으로, 운전자에 의해 이루어지는 조향 조작에서, 인체공학적인 관점에 조작이 쉬운 방향과 조작이 어려운 방향이 있어, 조향 조작은 조작이 쉬운 방향으로 이루어질 때 쉽고, 어려운 방향으로 이루어질 때 어렵다. 예를 들어, 종래의 조향 차륜에 의한 조향 조작에서, 조향 차륜의 하부 (즉, 운전자에 가까운 부분) 를 잡고 조작하는 것은 조향 차륜의 상부를 잡고 조작하는 것에 비해 어렵다. 특히, 정밀 조정 방식으로 조작이 이루어지는 경우, 조작되기 쉬운 조향 차륜의 부분을 잡고 조작이 이루어지는 경향이 있다. 독립 조작형 시스템에서, 조향 차륜과는다르게 조작 부재가 서로 일체가 아니기 때문에, 어려운 부분에서 이루어지는 조작의 영향으로 인해, 운전자의 의도와 조작 부재 각각의 조작량에 근거하여 정해지는 목표 차륜 회전량 사이에 비교적 큰 차이가 생길 위험이 있다. 본 실시형태에서, (조작이 이루어지기 어려운) 일측 영역에서 조향 이득을 감소시켜 목표 차륜 회전량의 결정에 대한 조작의 기여도를 감소시킴으로써, 상기 차이를 줄이거나, 일측 영역에서 복귀력 이득을 증가시켜 상기 차이를 줄일 수 있다. 즉, 본 실시형태는 조작 부재가 조작의 용이성에 따라 전환될 수 있어, 주 조작 부재로서 교대로 기능하는 실시형태이다.
(10) 실시형태 (4) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서,
상기 한 쌍의 조작 부재는 차량의 좌우 방향으로 우측 핸들 및 좌측 핸들로서 각각 배치되며, 대체로 차량의 전후 방향, 상하 방향 또는 전후 방향과 상하 방향 사이의 중간인 경사진 방향으로 연장되는 각각의 궤도를 따라 움직이도록 조작될 수 있는 한 쌍의 조이스틱이며,
차량의 운전자를 향하는 방향으로 이루어지는 우측 핸들의 조작 및 운전자로부터 멀어지는 방향으로 이루어지는 좌측 핸들의 조작 각각은, 차량을 오른쪽으로 선회시키는 방향으로의 차륜의 회전에 대응하는 우선회 대응 방향으로 이루어지는 조작이며, 차량의 운전자로부터 멀어지는 방향으로 이루어지는 우측 핸들의 조작 및 운전자를 향하는 방향으로 이루어지는 좌측 핸들의 조작 각각은, 차량을 왼쪽으로 선회시키는 방향으로의 차륜의 회전에 대응하는 좌선회 대응 방향으로 이루어지는 조작이며,
차량의 운전자를 향하는 방향으로 이루어지는 핸들 각각의 조작은, 양 단부 중 일측을 향해 이루어지는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작으로 설정되고, 차량의 운전자로부터 멀어지는 방향으로 이루어지는 핸들 각각의 조작은, 양 단부 중 타측을 향해 이루어지는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(11) 실시형태 (4) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서,
상기 한 쌍의 조작 부재는 차량의 좌우 방향으로 우측 조이스틱 및 좌측 조이스틱으로서 각각 배치되며, 각각의 아치형 궤도를 따라 움직이도록 조작될 수 있도록 대체로 좌우 방향으로 기울어질 수 있는 한 쌍의 조이스틱이며,
차량의 오른쪽으로 이루어지는 우측 조이스틱의 조작 및 오른쪽으로 이루어지는 좌측 조이스틱의 조작 각각은, 차량을 오른쪽으로 선회시키는 방향으로의 차륜의 회전에 대응하는 우선회 대응 방향으로 이루어지는 조작이며, 차량의 왼쪽으로 이루어지는 우측 조이스틱의 조작 및 왼쪽으로 이루어지는 좌측 조이스틱의 조작 각각은, 차량을 왼쪽으로 선회시키는 방향으로의 차륜의 회전에 대응하는 좌선회 대응 방향으로 이루어지는 조작이며,
다른 조이스틱으로부터 멀어지는 방향으로 이루어지는 조이스틱 각각의 조작은, 양 단부 중 일측을 향해 이루어지는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작으로 설정되고, 다른 조이스틱을 향하는 방향으로 이루어지는 조이스틱 각각의 조작은, 양 단부 중 타측을 향해 이루어지는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
상기 두 실시형태 각각에서, 한 쌍의 조작 부재는 상기 이득 변경 방식이 효과적인 한정된 구조를 갖는다. 인체공학적인 관점에서, 조작 부재가 핸들인 전자의 실시형태에서는, 운전자에게 가까운 위치에서 각각의 핸들에 의해 이루어지는 조작이 어렵고, 조작 부재가 조이스틱인 후자의 실시형태에서는, 다른 조이스틱으로부터 먼 위치에서 각각의 조이스틱에 의해 이루어지는 조작이 어렵다. 즉, 상기 두 실시형태 각각은 조작이 이루어지기 어려운 영역이 일측 영역으로 설정되는 실시형태이다.
(12) 실시형태 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 조작되는 조작 속도에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(13) 실시형태 (12) 에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경할 수 있으며,
상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 속도가 낮을 때보다 높을 때에 조향 이득이 더 커지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(14) 실시형태 (13) 에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경하도록 구성되며,
상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 대응하는 소정의 궤도의 일측 영역 또는 타측 영역(대응하는 궤도의 양 단부 중 일측 또는 타측에 근접한 영역)에 위치하는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득이 변경되어, 대응하는 궤도의 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값이, 대응하는 궤도의 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값보다 작으며, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 속도가 높은 경우, 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값이 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값에 가까워지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
상기 세 실시형태 각각은 조작 부재 각각의 조작 속도가 이득을 변경시키기 위한 파라미터로서 사용되는 실시형태이다. 일반적으로, 예를 들어 차량 충돌 등의 비상 사태를 피하기 위해 급박하게 조작이 이루어지는 극단적인 예의 경우처럼, 빠른 운전 속도로 조작이 이루어지는 경우, 신속한 조작에 응하여 지연 없이 차륜이 회전하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 조작 속도가 빠른 경우, 조향 이득을 증가시켜 목표 차륜 회전량을 증가시킴으로써, 차륜 회전의 지연을 피할 수 있다. 특히, 조향 이득이 조작 위치에 따라 변하는 상기 실시형태에서, 조향 이득이 작게 설정되는 일측 영역에서 급격한 조작이 이루어질 때, 지연에 의해 불충분한 적은 양으로 차륜이 회전할 가능성이 있다. 이러한 점에서, 조작 속도가 증가하면 조향 이득이 증가하는 실시형태가 효율적이다. 또한, 조작 부재가 핸들인 실시형태에서, 인체공학적인 관점에서, 급격한 조작은 이론적으로 상기 타측 단부를 향하여, 즉 운전자로부터 멀어지는 방향으로 이루어지는 조작이 아니라, 상기 일측 단부를 향하여, 즉 운전자를 향하는 방향으로 이루어지는 조작에 의해 이루어지는 경향이 있기 때문에, 조작 부재를 일측 영역에 위치시킬 때 작게 설정되는 조향 이득이 조작 속도가 높은 경우에는 증가되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 실시형태는 효율적이다.
(15) 실시형태 (1) 내지 (14) 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경해서,
상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 작동되고 있는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상이 변경되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
"조작 부재가 조작되고 있지 않다" 라는 표현은 반드시, 조작 부재가 기준 조작 위치로 복귀되었다는 의미인 것은 아니며, 조작 부재가 운전자에 의해 즉시 조작될 수 없는 경우, 구체적으로, 조작 부재가 운전자에 의해 잡혀 있지 않고 운전자의 손으로부터 떨어져 있는 경우도 의미하는 것으로 해석될 수도 있다. 또한, 상기 표현은, 조작 부재가 운전자에 의해 조작될 수 있다고 하더라도, 운전자에 의한 조작의 의도가 없기 때문에 조작 부재가 중립 위치로부터 이동되지 않는 경우도 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 본 실시형태는 한 쌍의 조작 부재 중 일측에 대해 설정된 이득이 한 상의 조작 부재 중 타측이 조작되고 있는지 여부에 따라 변경되는 실시형태이다. 본 실시형태에 따르면, 자세히 후술하는 것처럼, 한 손으로 조작이 이루어지는 경우에도, 만족스러운 조향 조작을 보장할 수 있다.
(16) 실시형태 (15) 에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 조향 이득을 변경할 수 있으며,
상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽에 대해 설정된 조향 이득은, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 조작되고 있는 경우보다 조작되고 있지 않은 경우에, 더 커지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(17) 실시형태 (16) 에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경하도록 구성되며,
상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 대응하는 소정의 궤도의 일측 영역 또는 타측 영역(대응하는 궤도의 양 단부 중 일측 또는 타측에 근접한 영역)에 위치하는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득이 변경되어, 대응하는 궤도의 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값이, 대응하는 궤도의 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값보다 작으며,
상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 작동되고 있지 않은 경우, 일측 영역에 상기 조작 부재 중 한 쪽을 위치시킬 때의 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽의 조향 이득의 값이, 타측 영역에 상기 조작 부재 중 한 쪽을 위치시킬 때의 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽의 조향 이득의 값에 가까워지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
독립 조작형 시스템에서, 목표 차륜 회전량이 대응하는 조작 부재의 조작량에만 근거하여 정해지기 때문에, 한 손으로 조작이 이루어지는 경우, 차륜의 회전량이 불충한 경우가 있다. 특히, 조향 이득이 조작 위치에 따라 변하는 상기 실시형태에서, 한 손으로 조작되는 조작 부재가 조향 이득이 작게 설정되는 일측 영역에 위치하는 경우, 차륜 회전량이 매우 작아진다. 상기 두 실시형태에서, 한 쌍의 조작 부재 중 타측이 조작되고 있지 않은 경우, 한 쌍의 조작 부재 중 일측에 대해 설정된 조향 이득이 증가되어, 목표 차륜 회전량의 증가에 의해 차륜 회전량이 증가될 수 있다. 조작 부재 중 타측이 조작되기 않아 야기되는 차륜 회전량의 불충분은 조향 이득을 변경함으로써 보상될 수 있다. 따라서, 조작 부재 중 하나만이 조작되고 있는 경우에도, 조작 부재가 둘 다 조작되는 것과 정확히, 또는 거의 동일한 양만큼 필요한 양으로 차륜이 회전될 수 있다. 즉, 한 손으로 조작이 이루어지는 경우, 양 손으로 이루어지는 경우와 거의 동일하거나 비슷한 양만큼 차륜이 회전될 수 있다.
(18) 실시형태 (15) 내지 (17) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정된 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽에 대해 설정된 복귀력 이득은, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 조작되고 있는 경우보다 조작되고 있지 않은 경우에, 더 작아지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(19) 실시형태 (18) 에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득을 변경하도록 구성되며,
상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 대응하는 소정의 궤도의 일측 영역 또는 타측 영역(대응하는 궤도의 양 단부 중 일측 또는 타측에 근접한 영역)에 위치하는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득이 변경되어, 대응하는 궤도의 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 복귀력 이득의 값이, 대응하는 궤도의 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 복귀력 이득의 값보다 크며,
상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 작동되고 있지 않은 경우, 일측 영역에 상기 조작 부재 중 한 쪽을 위치시킬 때의 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽의 복귀력 이득의 값이, 타측 영역에 상기 조작 부재 중 한 쪽을 위치시킬 때의 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽의 복귀력 이득의 값에 가까워지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
상기 두 실시형태에서, 조작 부재 중 일측에 대해 설정된 복귀력 이득은 조작 부재 중 타측이 조작되고 있는지 여부에 따라 변경된다. 두 실시형태 각각에 따르면, 조작 부재 중 타측이 조작되고 있지 않으면 조작 부재 중 일측에 대해 설정된 복귀력 이득이 작아짐으로써, 조작 부재 중 일측에 대한 복귀력이 작아져, 조작 부재 중 일측이 작은 조작력에 의해 큰 조작량으로 쉽게 조작될 수 있다. 즉, 두 실시형태 중 후자에서처럼, 조작 위치에 따라 복귀력 이득이 변경됨으로써, 복귀력 이득이 크게 설정되는 일측 영역에서 조작이 쉽게 이루어질 수 있도록 복귀력 이득을 변경할 수 있게 하는 상기 실시형태가 효과적이다.
(20) 실시형태 (15) 내지 (17) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정된 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽에 대해 설정된 복귀력 이득은, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 조작되고 있는 경우보다 조작되고 있지 않은 경우에, 더 커지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
본 실시형태는 조작 부재 중 타측이 조작되고 있지 않으면 조작 부재 중 일측에 대해 설정된 복귀력 이득이 작아지는 상기 실시형태와는 반대인 실시형태이다. 오히려, 본 실시형태에서는, 조작 부재 중 타측이 조작되고 있지 않으면 조작 부재 중 일측에 대해 설정된 복귀력 이득이 커진다. 종래의 조향 차륜과 같은 조작 부재에서, 한 손으로 조작이 이루어지는 경우, 조작에 대한 반력을 양 손이 아닌 한 손으로 받게 되어, 한 손에 작용하는 반력이 커진다. 즉, 본 실시형태에 따르면, 조작 부재 중 타측이 조작되고 있지 않으면, 조작 부재 중 일측에 대해 설정된 복귀력 이득이 커짐으로써 복귀력이 증가하여, 운전자가 종래의 조작 부재에 의해 받는 것과 유사한 조작감을 받을 수 있다. 본 실시형태는, 조작 부재 중 타측이 조작되고 있지 않으면 조작 부재 중 일측에 대해 설정된 조향 이득이 증가하여 한 손 또는 양 손 어느 쪽에 의해서도 실질적으로 동일한 차륜 회전량을 얻을 수 있는 전술한 실시형태와 함께 수행될 수 있다. 따라서, 한 손으로 조작하는 동안, 종래의 조향 시스템에서 구현된 것과 더 유사한 조향 조작을 구현할 수 있다.
(21) 실시형태 (15) 내지 (20) 중 어느 하나에 있어서,
상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 차륜 회전 기준 조작 위치 및 복귀력 기준 조작 위치는 기준 조작 위치로서 동일한 조작 위치에 설정되며,
상기 조향 시스템은, 상기 한 쌍의 조작 부재에 대해 각각 설정된 기준 조작 위치에 상기 한 쌍의 조작 부재가 둘 다 위치한 상태로부터 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽만이 움직이도록 조작되는 경우에, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 쪽은 조작되고 있지 않다고 판정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
본 실시형태는, 특정한 경우에 한 손으로 조작이 이루어진다고 판정하는 실시형태이다. 본 실시형태에 따르면, 예를 들어 조작 부재 각각이 운전자와 접촉하지 않는지를 판정함으로써, 오로지 조작 부재 각각의 비조작 상태를 검출하는 역할만을 하는 센서 등을 제공할 필요가 없다. 따라서, 조향 시스템의 구조를 간이하게 할 수 있다.
(22) 실시형태 (1) 내지 (21) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제어 장치는, 차량의 주행 속도에 따라, 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(23) 실시형태 (22) 에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 조향 이득을 변경할 수 있으며,
조향 이득은, 차량의 주행 속도가 높을 때보다 낮을 때에 더 커지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
(24) 실시형태 (22) 또는 (23) 에 있어서,
상기 제어 장치는 적어도 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
복귀력 이득은, 차량의 주행 속도가 높을 때보다 낮을 때에 더 작아지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
상기 세 실시형태 각각은 차량 주행 속도가 이득을 변경시키는 파라미터로 사용되는 실시형태이다. 예를 들어, 조향 이득이 주행 속도에 따라 변경되는 실시형태 (23) 에 따르면, 주행 속도가 낮은 경우에 조향 이득이 증가됨으로써, 목표 차륜 회전량이 증가되어 작은 조작량에 의해 차륜이 크게 회전될 수 있다. 또한, 복귀력 이득이 주행 속도에 따라 변경되는 실시형태 (24) 에 따르면, 주행 속도가 낮은 경우에 복귀력 이득이 감소됨으로써, 복귀력이 감소되어 조작에 필요한 조작력을 줄일 수 있다.
일반적으로, 차량 주행 속도가 낮은 경우에, 예를 들어 구동 또는 U 턴 없이 소위 조향을 실행하기 위해 차륜이 크게 회전되어야 하는 경우가 있다. 이러한 경우에, 운전자에게 가해지는 부담을 줄이기 위해, 차륜이 작은 조작량에 의해 비교적 크게 회전되게 하거나, 조작에 필요한 조작량을 줄이는 것이 바람직하다. 한편, 차량 주행 속도가 높으면, 큰 차륜 회전량은 주행중인 차량의 안정성에 영향을 끼치는 요인이 될 수 있다. 따라서, 차량의 고속 주행시에는, 조작량이 큰 경우에도 차륜이 비교적 조금 회전되거나, 조작에 필요한 조작력이 커져서 조작량이 커지지 않는 것이 바람직하다. 전술한 실시형태에 따르면, 이러한 조향 조작이 구현될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예인 차량의 조향 시스템의 전체 구조를 도시하는 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 조향 시스템에 포함되는 조작 장치의 정면도 (운전자 측에서 본 도면) 이다.
도 3 은 차량의 위쪽에서 본 도 2 의 조작 장치의 도면이다.
도 4 는 차량의 왼쪽에서 본 도 2 의 조작 장치의 측면도이다.
도 5 는 조작 부재의 조작 위치에 근거하여 조향 이득을 변경하기 위해 제공되는 조작 부재의 조작각과 제 1 변수 사이의 관계를 도시하는 도면 세트이다.
도 6 은 도 5 의 제 1 변수를 보정하기 위해 제공되는 조작 부재의 조작 속도와 보정 계수 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7 은 차량 주행 속도에 근거하여 조향 이득을 변경시키기 위해 제공되는 차량의 주행 속도와 제 2 변수 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8 은 우측 또는 좌측 조작 부재의 조작각과 회전량 성분 사이의 관계를 도시하는 도면 세트이다.
도 9 는 조작 부재의 조작 위치에 근거하여 복귀력 이득을 변경시키기 위해 제공되는 조작 부재의 조작각과 제 1 변수 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 10 은 차량 주행 속도에 근거하여 복귀력 이득을 변경시키기 위해 제공되는 차량의 주행 속도와 제 2 변수 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 11 은 조작 부재의 조작각과 복귀력 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 12 는 도 1 에 도시된 전자 제어 유닛에 의해 수행되는 차륜 회전 제어 프로그램을 도시하는 순서도이다.
도 13 은 차륜 회전 제어 프로그램에서 수행되는 조향 이득 결정 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 14 는 도 1 도시된 전자 제어 유닛에 의해 수행되는 복귀력 제어 프로그램을 도시하는 순서도이다.
도 15 은 복귀력 제어 프로그램에서 수행되는 복귀력 결정 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 16 은 도 1 의 차량 조향 시스템에 제공되는 전자 제어 유닛의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 17 은 본 발명의 제 2 실시형태인 차량용 조향 시스템의 전체 구조를 도시하는 개략도이다.
도 18 은 도 1 7의 조향 시스템에 포함되는 조작 장치의 정면도 (운전자 측에서 본 도면) 이다.
도 19 는 조작 부재의 조작 위치에 근거하여 복귀력 이득을 변경하기 위해 제공되는 조작 부재의 조작각과 제 1 변수 사이의 관계를 도시하는 도면 세트이다.
도 20 은 조작 부재의 조작각과 조작 부재에 대한 복귀력 사이의 관계를 도시하는 도면 세트이다.
도 21 은 복귀력 제어 프로그램에서 수행되는 복귀력 결정 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 22 는 차륜 회전 제어 프로그램에서 수행되는 조향 이득 결정 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않으며, 전술한 본 발명의 실시형태에서 설명한 것과 같이, 당업자에 의해 다양하게 변형되고 및 개량되어 구현될 수 있다.
1. 조향 시스템의 구성
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예인 조향 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한다. 이 조향 시스템은 소위 스티어 바이 와이어(steer-by-wire)형이며, 서로 기계적으로 분리된 조작 장치 (10) 및 차륜 회전 장치 (12) 를 포함하여, 한 쌍의 핸들 (14R, 14L) (이하, '핸들 (14)' 이라 한다) 의 형태인 조작 부재 각각에 가해지는 조작력에 의하지 않고, 차륜 회전 장치 (12) 에 제공되는 구동원에 의해 발생되는 구동력에 의해 차륜 (16) 이 회전한다. 또한, 본 조향 시스템은 한 쌍의 핸들 (14) 이 서로 독립적으로 조작될 수 있는 독립 조작형이다.
조작 장치 (10) 는 한 쌍의 핸들 (14) 을 포함하도록 구성되고, 차체의 일부, 구체적으로는 계기판의 보강부에 고정된다. 각각의 핸들 (14) 은 대략적인 아치형 궤도를 따라 이동할 수 있도록 조작 장치 (10) 에 의해 유지되며, 각각의 핸들 (14) 이 후술하는 것처럼 궤도 방향으로 가압되도록 조작 장치 (10) 에 의해 힘이 가해진다.
차륜 회전 장치 (12) 는 하우징 (20) 및 조향 로드 (22) 를 포함하여, 하우징 (20) 이 차체 (구체적으로는 섀시) 에 고정되고, 조향 로드 (22) 가 그 축 방향 (즉, 차량의 좌우 방향) 으로 이동할 수 있도록 하우징 (20) 내에 배치된다. 도면에 그 내부가 도시되지는 않지만, 차륜 회전 장치 (12) 는 조향 로드 (22) 와 동축으로 배치되는 차륜 회전 모터 (24) 의 형태인 구동원을 가진다. 너트와 나사 사이에 끼워지는 볼에 의해 조향 로드 (22) 에 형성된 나사에 너트가 나사 결합되며, 차륜 회전 모터 (24) 가 너트를 회전시키도록 작동되어, 조향 로드 (22) 를 축방향으로 이동시킨다. 조향 로드 (22) 는 그 양 단부에서 볼 조인트 (26) 에 의해 타이 로드 (28) 각각에 연결된다. 각각의 타이 로드 (28) 는 그 양 단부 중 한 단부에서 볼 조인트 (26) 에 의해 조향 로드 (22) 에 연결되고, 양 단부 중 다른 단부에서 다른 종류의 볼 조인트 (30) 에 의해 너클 아암 (34) 에 연결된다. 너클 아암 (34) 은 차륜 (1) 이 회전가능하게 유지되는 조향 너클 (32) 의 일부이다. 이러한 연결 구조로 인해, 차륜 (16) 이 축방향의 조향 로드 (22) 의 이동에 의해 회전된다.
차륜 회전 장치 (12) 는 차륜 (16) 의 회전량을 얻도록 구성된 차륜 회전량 센서 (40) 를 가진다. 차륜 회전량 센서 (40) 는 조향 로드 (22) 에 형성된 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어의 회전량을 검출하며, 상세하게는, 차량이 직진하는 상태에서 그 위치에 대응하는 피니언 기어의 중립 위치로부터 회전량을 검출한다. 즉, 차륜 회전량 센서 (40) 는, 조향 로드 (22) 의 축방향 이동에 의해 야기되는 피니언 기어의 회전량을 얻음으로써, 조향 로드 (22) 의 축방향 이동에 의해 회전되는 챠륜 (16) 의 회전량을 간접적으로 얻도록 구성된다.
도 2 내지 도 4 를 참고하여 조작 장치 (10) 의 구성을 설명한다. 도 2 는 조작 장치 (10) 의 정면도 (운전석에서 본 도면) 이다. 도 3 은 위에서 본 조작 장치 (10) 의 도면이다. 도 4 는 차량의 좌측에서 본 조작 장치 (10) 의 측면도이다.
조작 장치 (10) 를 구성하는 한 쌍의 핸들 (14) 각각은 측면에서 봤을 때, 대략 L 자 형태를 가지는 막대기형 부재이다. 각각의 핸들 (14) 은 운전자에 의해 잡히며 위쪽으로 연장되는 부분인 그립부 (50) 를 가진다. 그립부 (50) 는 그 하부가 상부에 비해 운전자에게 더 가깝도록 경사진다. 한 쌍의 핸들 (14) 은 계기판의 패널 부재 (52) 에 제공되는 슬랏 (54) 각각을 따라 이동할 수 있도록 배치된다. 상세하게는, 한 쌍의 핸들 (14) 은 패널 부재 (56) 를 통과하여 계기판의 내부로부터 돌출되는 핸들 로드 (56) 각각과 일체이다. 핸들 로드 (56) 는 아치형으로 형성되는 슬랏 (54) 각각을 따라 이동할 수 있다.
핸들 (14) 각각이 대응하는 슬랏 (54) 에 의해 정해지는 궤도 상에 위치하는 기준 조작 위치 (즉, 도 2 에서 실선으로 표시되는 위치) 에 위치할 때, 한 쌍의 핸들 (14) 각각은 차륜 (16) 을 차륜 회전 중립 위치에서 위치시키는 상태에 있다. 한 쌍의 핸들 (14) 중 하나 또는 둘 다가 기준 조작 위치로부터 시계 방향으로 조작되면, 차량이 오른쪽으로 선회하게 된다. 한 쌍의 핸들 (14) 중 하나 또는 둘 다가 기준 조작 위치로부터 시계 반대 방향으로 조작되면, 차량이 왼쪽으로 선회하게 된다.
각각의 핸들 (14) 과 일체로 제공되는 핸들 로드 (56) 는 아암 (62) 각각에 연결되며, 아암 (62) 은 계기판의 내부에서 전동 모터 (60) 각각에 의해 회전한다. 한 쌍의 모터 (60) 는 각각의 출력축이 대응되는 아치형 슬랏 (54) 의 중심에 위치하도록 계기판 보강부에 고정된다. 아암 (62) 각각은 양 단부 중 한 단부에서 대응하는 모터 (60) 의 출력축에 연결된다. 아암 (62) 각각은 패널 부재 (52) 를 따라 연장되고, 양 단부 중 다른 단부에서 대응하는 핸들 로드 (56) 에 연결된다. 이러한 구성으로 인해, 한 쌍의 핸들 (14) 이 차체의 일부에 의해 유지된다. 전술한 핸들 (14) 각각의 기준 조작 위치는, 대응하는 아암 (62) 이 수평인 위치로부터 위쪽으로 조금 선회된 위치이다. 이하의 설명에서, 우측 및 좌측 핸들 (14R, 14L) 각각에 대한 모터 (60) 를 각각 모터 (60R, 60L) 이라 한다.
각각의 모터 (60) 는 감속기기 내장된 모터이고, 대응하는 핸들 (14) 을 기준 조작 위치로 복귀시키는 힘으로서, 복귀력 F 를 가할 수 있다 (도 2 참조). 즉, 본 조향 시스템은, 대응하는 핸들 (14) 에 대해 각각 제공되며 대응하는 모터 (60) 및 아암 (62) 으로 구성되는 한 쌍의 복귀력 부여 장치 (70) 를 포함한다. 복귀력 부여 장치 (70) 각각의 모터 (60) 는 장치 (70) 의 동력원으로서 기능한 다. 본 조향 시스템에서, 대응하는 모터 (60) 를 조절함으로써, 복귀력의 크기 및 방향을 원하는 데로 변경할 수 있다. 여기서 상세히 설명하지는 않았지만, 모터 (60R) 는 핸들 (14R) 의 기준 조작 위치로부터의 조작량인 핸들 (14R) 의 조작각 (δR) 을 검출할 수 있는 조작각 센서 (72R) 를 가지며, 모터 (60L) 는 핸들 (14L) 의 기준 조작 위치로부터의 조작량인 핸들 (14L) 의 조작각 (δL) 을 검출할 수 있는 조작각 센서 (72L) 를 가진다. 조작각 센서 (72R, 72L) 각각은 주로 회전 인코더로 구성되고 대응하는 모터 (60) 의 축의 회전각을 검출하도록 구성된 회전각 센서이다. 따라서, 조작각 센서 (72R, 72L) 각각이, 대응하는 핸들 (14R, 14L) 의 기준 조작 위치에 대응하도록 설정된 기준 회전 위치로부터 모터 축의 회전량을 검출함으로써, 대응하는 조작각 (δR, δL) 을 검출한다. 도 2 에서 볼 수 있듯이, 차량을 왼쪽으로 선회시키는 방향으로 수행되는 차륜 회전에 대응하는 방향 (좌선회 대응 방향) 인 시계 반대 방향으로, 대응하는 핸들 (14) 이 그 기준 조작 위치로부터 선회되는 경우, 조작각 (δR, δL) 각각은 양의 값으로 나타나고, 차량을 오른쪽으로 선회시키는 방향으로 수행되는 차륜 회전에 대응하는 방향 (우선회 대응 방향) 인 시계 방향으로, 대응하는 핸들 (14) 이 그 기준 조작 위치로부터 선회되는 경우, 조작각 (δR, δL) 각각은 음의 값으로 나타난다. 또한, 복귀력 (F) 은, 좌선회 대응 방향으로의 핸들 (14) 의 선회 운동 시에 가해질 때 (즉, 핸들 (14) 을 시계 방향으로 선회시키는 방향으로 작용할 때) 는 양의 값으로 나타나고, 우선회 대응 방향으로의 핸들 (14) 의 선회 운동 시에 가해질 때 (즉, 핸들 (14) 을 시계 반대 방향으로 선회시키는 방향으로 작용할 때) 는 음의 값으로 나타난다. 본 시스템에서, 핸들 (14) 각각의 차륜 회전 기준 조작 위치 및 복귀력 기준 조작 위치는 동일한 조작 위치로 정해진다.
2. ECU 에 의한 제어
상기와 같이 구성되는 본 조향 시스템은 주로 컴퓨터 (102) 로 구성되는 조향 전자 제어 유닛 (100) (이하, 'ECU (100)' 이라 한다) 의 형태인 제어 장치에 의해 제어된다. 상기 차륜 회전량 센서 (40), 한 쌍의 조작각 센서 (72), 및 차량 주행 속도 v (이하, '차속 v' 라 한다) 를 검출하기 위해 제공되는 주행 속도 센서 (104) 등의 다양한 센서가 ECU (100) 에 연결된다. 또한, ECU (100) 는 차륜 회전 장치 (12) 의 차륜 회전 모터 (24) 및 조작 장치 (10) 에 제공되는 복귀력 부여 장치 (70) 각각의 모터 (60) 을 구동하는 구동 회로 (드라이버) 를 가지며, 모터 (24, 60) 의 작동을 제어하도록 구성된다. ECU (100) 의 컴퓨터는 후술하는 조향 시스템의 복귀력 제어 프로그램, 차륜 회전 제어 프로그램, 및 조향 시스템의 제어에 관한 다양한 데이터를 저장한다.
ECU (100) 는 주로 두 가지 제어, 즉 차륜 회전 제어 및 복귀력 제어를 수행한다. 차륜 회전 제어는 차륜 회전 장치 (12) 에 관한 제어이며, 구체적으로는 차륜 회전 모터 (24) 의 제어이다. 차륜 회전 제어에서, 핸들 (14) 각각의 조작각 (δR, δL) 은 각각의 조작각 센서 (72) 로부터 공급되는 검출 신호에 근거하 여 얻어지며, 목표 차륜 회전량 θ*, 즉 피니언 기어의 회전 위치에 대응하는 차륜 회전량의 목표치는 조작각 (δR, δL) 에 근거하여 다음 식에 따라 산출된다.
θ* = GSR·δR + GSL·δL,
상기 식에서, "GSR" 및 "GSL" 은 핸들 (14) 각각에 대한 조향 이득이며, 각각의 각도로 곱해진 조향 이득은 핸들 (14) 각각에 대한 회전량 성분이다. 그래서, 목표 차륜 회전량 θ* 은 회전량 성분의 합으로 산출된다. 조향 이득 GSR, GSL 은 다양한 파라미터에 근거하여 산출되며, 그 상세한 설명은 후술한다. 다음으로, 실제 차륜 회전량 θ 이 차륜 회전량 센서 (40) 로부터 공급된 검출 신호에 근거하여 얻어지며, 목표 차륜 회전량 θ* 에 대한 실제 차륜 회전량 θ 의 회전량 편차 Δθ(=θ* - θ) 가 산출된다. 그리고, 회전량 편차 Δθ 가 0 이 되도록, 차륜 회전 모터 (24) 에 공급되는 전류 IS 가 결정된다. 그리고, 결정된 전류 IS 에 관한 명령이 구동 회로인 인버터에 전달되어, 인버터에 의해 전류 IS 가 차륜 회전 모터 (24) 에 공급된다.
조향 이득 GSR, GSL 은, 조작각을 차륜 회전량으로 환산하기 위한 이득인 기준 이득 KS 로부터 환산된다. 구체적으로는, 조향 이득 GSR, GSL 은 대응하는 제 1 변수 αSR, αSL 각각 및 제 2 변수 βS 를 기준 이득 KS 에 곱한 것이며, 제 1 변수 αSR, αSL 는 핸들 (14) 각각의 조작 위치에 근거하여 정해지며, 제 2 변수 βS 는 주행 속도 센서 (104) 에 의해 얻어진 차속 v 에 근거하여 정해진다. 즉, 조향 이득 GSR, GSL 은 다음 식으로 표현된다.
GSR = KS·αSR·βS
GSL = KS·αSL·βS
제 1 변수 αSR, αSL 는 핸들 (14) 각각의 조작 위치, 즉 각각의 조작각 δR, δL 에 근거하여 정해진다. 본 조향 시스템에 제공되는 핸들 (14) 각각에 있어서, 인체 공학적인 관점에서, 핸들 (14) 을 기준 조작 위치에서 운전자를 향하는 방향으로 선회시키는 영역에서의 조작은, 핸들 (14) 을 기준 조작 위치에서 운전자로부터 멀어지는 방향으로 선회시키는 영역에서의 조작에 비해 어렵다. 이러한 점을 고려하여, 핸들 (14) 각각의 궤도는 두 영역으로 구분되고, 핸들 (14) 을 기준 조작 위치에서 운전자를 향하는 방향으로 선회시키는 영역을 일측 영역으로 하고, 핸들 (14) 을 기준 조작 위치에서 운전자로부터 멀어지는 방향으로 선회시키는 다른 영역을 타측 영역으로 한다. 제 1 변수 αSR, αSL 는, 대응하는 핸들 (14) 이 타측 영역에 위치할 때보다 일측 영역에 위치할 때에 조향 이득 GSR, GSL 각각이 더 크도록 정해진다. 상세히 설명하면, 도 5 (a) 에서 알 수 있듯이, 조작각 δR 이 커짐에 따라(핸들 (14R) 이 왼쪽으로 회전함에 따라), 우측 핸들 (14R) 에 대한 변수 αSR 가 커진다. 조작각 δR 이 작아짐에 따라(핸들 (14R) 이 오른쪽 으로 회전함에 따라), 즉 조작각 δR 이 음의 값으로 표시될 때 조작각 δR 의 절대값이 커짐에 따라, 우측 핸들 (14R) 에 대한 변수 αSR 가 작아진다. 한편, 도 5 (b) 에서 알 수 있듯이, 조작각 δL 이 커짐에 따라(핸들 (14L) 이 왼쪽으로 회전함에 따라), 좌측 핸들 (14L) 에 대한 변수 αSL 가 작아진다. 조작각 δL 이 작아짐에 따라(핸들 (14L) 이 오른쪽으로 회전함에 따라), 즉 조작각 δR 이 음의 값으로 표시될 때 조작각 δL 의 절대값이 커짐에 따라, 좌측 핸들 (14L) 에 대한 변수 αSL 가 커진다.
예를 들어, 차량의 접촉을 피하기 위해 갑자기 조작이 이루어지는 경우에, 인체공학적인 관점에서, 주로 운전자로부터 멀어지는 방향으로의 조작보다 운전자를 향하는 방향으로의 조작으로 급격한 조작이 이루어지는 경향이 있다. 핸들이 운전자를 향하는 방향으로 선회되는 일측 영역에서, 제 1 변수 αSR, αSL 이 작아짐으로써 조향 이득 GSR, GSL 이 작아지기 때문에, 차륜의 회전이 지연될 가능성이 있다. 이러한 가능성을 고려하여, ECU (100) 는 차륜 회전의 지연을 피하기 위해서, 대응하는 핸들 (14) 의 조작 속도에 따라 제 1 변수 αSR, αSL 각각을 변경하도록 구성된다. 상세히 설명하면, 대응하는 핸들 (14) 의 조작 속도 ω 에 따라 정해지는 보정 계수 γ 를 이용하여 제 1 변수 αSR, αSL 각각을 보정한다. 제 1 변수 αSR, αSL 은 다음 식에 따라 산출된다. 보정 계수 γ 와 조작 속도 의 절대값 |ω| 의 관계를 도 6 에 도시한다.
αSR = 1 - γ·(1 - αSR)
αSL = 1 - γ·(1 - αSL)
따라서, 대응하는 핸들 (14) 이 소정 속도보다 더 높은 조작 속도로 운전자를 향하는 방향으로 선회할 때 제 1 변수 αSR, αSL 각각이 변경되어, 대응하는 핸들 (14) 의 조작 속도가 커짐에 따라 제 1 변수 αSR, αSL 각각이 커진다. 예를 들어, 도 5 (a) 에서 우측 핸들 (14R) 의 조작 속도가 ω0 인 경우의 제 1 변수 αSR 은 쇄선으로 표시된다. 도 5 (b) 에서 좌측 핸들 (14L) 의 조작 속도가 ω0 인 경우의 제 1 변수 αSL 은 쇄선으로 표시된다.
다음으로, 한 손으로 조작되는 경우를 검토한다. 예를 들어, 핸들 (14) 이 운전자를 향하는 방향으로 선회되도록 한 손으로 조작하는 경우, 핸들 (14) 이 운전자를 향하는 방향으로 선회되는 일측 영역에서는 제 1 αSR, αSL 이 작기 때문에, 일측 영역에서 차륜 회전량이 작아진다. 이러한 점에서, ECU (100) 는 한 쌍의 핸들 중 다른 하나가 조작되고 있지 않을 때, 제 1 변수 αSR, αSL 중 하나를 변경하도록 구성된다. 구체적으로 설명하면, 한 손으로 조작되더라도 양 손으로 조작되는 것과 실질적으로 동일한 양만큼 차륜을 회전시키기 위해서, 조작되고 있는 핸들 (14) 에 대한 제 1 변수 αS 가 2.0 으로 변경되고 (도 5 의 2점 쇄선 참고), 조작되고 있지 않은 핸들 (14) 에 대한 제 1 변수 αS 가 0 으로 변경된다. 본 시스템에서, 핸들 (14) 이 둘 다 각각의 기준 조작 위치에 위치한 상태로부터, 핸들 (14) 중 하나만이 조작되는 경우, 핸들 (14) 중 다른 하나는 조작되지 않는다고 판정된다. 한 손으로 이루어지는 조작에 의해 제 1 변수 αSR, αSL 가 변경된 후에 조작되지 않은 조작 부재가 조작되기 시작하는 경우나, 조작 속도에 근거하여 제 1 변수 αSR, αSL 가 일반적인 값보다 더 큰 값으로 변경된 후에 제 1 변수 αSR, αSL 가 일반적인 값으로 복귀하는 경우가 있다. 이런 경우, 목표 차륜 회전량 θ* 의 갑작스런 변화를 피하기 위해 제 1 변수 αSR, αSL 가 점진적으로 변한다.
도 7 에 도시된 것처럼, 제 2 변수 βS 는 차속 v 가 증가함에 따라 감소하도록 정해진다. 따라서, 차속 v 가 높은 경우, 두 조작 부재에 대한 조향 이득 GSR, GSL 이 감소함으로써, 목표 차륜 회전량 θ* 이 감소한다. 즉, 차량의 주행 속도가 높은 경우, 한 쌍의 핸들 (14) 의 조작각에 대한 차륜 (16) 의 회전량이 감소되어, 차량의 고속 주행시 차량 조작의 안정성을 향상시킬 수 있다. 반면에, 차량의 주행 속도가 상대적으로 낮은 경우, 한 쌍의 핸들 (14) 의 조작각에 대한 차륜 (16) 의 회전량이 증대되어, 운전자에게 가해지는 부담을 줄일 수 있다.
전술한 것처럼, 제 1 변수 αSR, αSL 및 제 2 변수 βS 가 정해진 후에, 한 쌍의 핸들 (14) 양쪽에 대한 조향 이득 GSR, GSL 이 산출된다. 그리고, 각각의 핸들 (14) 에 대한 회전량 성분이 얻어짐으로써, 목표 차륜 회전량 θ* 이 정해진다. 도 8 은, 소정의 속도로 차량이 주행할 때 한 쌍의 핸들 (14) 중 대응하는 핸들 (14) 의 조작각과 회전량 성분 사이의 관계를 각각 도시한다. 도 8 에서 알 수 있듯이, 일반적인 상태에서, 한 쌍의 핸들 (14) 각각이 좌선회 대응 방향으로 조작되는 경우, 우측 핸들 (14R) 에 대한 회전량 성분이 좌측 핸들 (14L) 에 대한 회전량 성분보다 커져서, 우측 핸들 (14R) 이 주 조작 부재로서 기능한다. 한 쌍의 핸들 (14) 각각이 우선회 대응 방향으로 조작되는 경우, 좌측 핸들 (14L) 에 대한 회전량 성분이 우측 핸들 (14R) 에 대한 회전량 성분보다 커져서, 좌측 핸들 (14L) 이 주 조작 부재로서 기능한다.
ECU (100) 에 수행되는 두 제어 중 다른 하나인 복귀력 제어는 한 쌍의 복귀력 부여 장치 (70) 에 관한 제어, 구체적으로는 한 쌍의 모터 (60) 의 제어이다. 우측 핸들 (14R) 에 대해 수행되는 이 제어의 일부로서, 조작각 센서 (72R) 로부터 공급되는 검출 신호에 근거하여 핸들 (14R) 의 조작각 (δR) 이 얻어지고, 복귀력 (FR) 이 다음 식에 따라 정해져서, 복귀력 (FR) 이 얻어진 조작각 (δR) 에 따른 양을 가지고, 핸들 (14R) 을 기준 조작 위치로 복귀시키는 방향으로 작용한다.
FR = GFR·δR
상기 식에서, "GFR" 은 복귀력 이득을 나타내며, 후술하듯이, 한 쌍의 핸들 (14) 이 조작되는지 여부와 차속 v 에 따라 정해진다. 다음으로, 결정된 복귀력 FR 을 나타내기 위해서, 모터 (60R) 에 공급되는 전류 IHR 이 정해진다. 또한, 좌측 핸들 (14L) 에 대해 유사하게 수행되는 제어의 다른 일부로서, 조작각 센서 (72L) 에 의해 검출되는 핸들 (14L) 의 조작각 (δL) 에 근거하여 복귀력 FL 이 정해지고, 결정된 복귀력 FL 을 나타내기 위해서, 모터 (60L) 에 공급되는 전류 IHL 이 정해진다. 복귀력에 따라 전력이 결정되는 본 실시예에서, 모터가 정전압에 의해 제어되기 때문에, 모터에 공급되는 전류는 ECU (100) 에서 정해진다. 그리고, 전류 IHR, IHL 에 관한 명령이 구동 회로인 각각의 인버터에 전달되고, 전류 IHR, IHL 가 각각의 인버터에 의해 각각의 모터 (60R, 60L) 에 공급된다.
상기 복귀력 이득 GFR 과 좌측 핸들 (14L) 에 대한 복귀력 이득 GFL 은 조작각을 복귀력으로 환산하기 위한 이득인 기준 이득 KF 으로부터 변환된다. 구체적으로, 복귀력 이득 GFR, GFL 각각은 제 1 변수 αFR, αFL 중 대응하는 것과 제 2 변수 βF 를 기준 이득 KF 에 곱한 것이며, 제 1 변수 αFR, αFL 은 한 쌍의 핸들 (14) 이 조작되는지 여부에 의해 정해지며, 제 2 변수 βF 는 차속 v 에 근거하여 정해진다. 즉, 복귀력 이득 GFR, GFL 은 다음 식에 의해 표현된다.
GFR = KF·αFR·βF
GFL = KS·αFL·βF
도 9 에 도시된 것처럼, 양 손으로 조작이 이루어질 때, 제 1 변수 αFR, αFL 각각이 1.0 으로 설정된다. 전술한 방식에 따라, 한 손으로 조작되는 것으로 판정되는 경우, 조작되고 있는 핸들 (14) 에 대한 제 1 변수 αF 가 1.0 에서 2.0 으로 변경된다. 또한, 도 10 에 도시된 것처럼, 제 2 변수 βF 는 차속 v 가 증가함에 따라 증대되도록 설정된다. 따라서, 조향 이득이 차속에 따라 변경되는 것처럼, 차속 v 가 높은 경우에 복귀력 F 가 증가함으로써 목표 차륜 회전량 θ* 이 커지기 어려워진다. 즉, 차량의 고속 주행시에 차량 조작의 안정성을 향상시킬 수 있다. 반면에, 차량이 상대적으로 저속으로 주행할 때, 운전자에게 가해지는 부담을 줄이기 위해 복귀력을 감소시킬 수 있다.
전술한 것처럼, 제 1 변수 αFR, αFL 과 제 2 변수 βF 를 정한 후에, 각각의 핸들 (14) 에 대한 복귀력 이득 GFR, GFL 을 산출한다. 그리고, 각각의 핸들 (14) 에 대한 복귀력 FR, FL 을 정한다. 도 11 은, 차량이 소정의 속도로 주행할 때, 한 쌍의 핸들 (14) 각각의 조작각과 핸들 (14) 에 대한 복귀력 사이의 관계를 도시하는 개략도이다. 도 11 에서 알 수 있듯이, 한 손으로 조작될 때의 복귀력은 두 손으로 조작될 때의 2 배 크기이기 때문에, 운전자는 종래의 조향 차륜 과 유사한 조작감을 얻을 수 있다.
3. 제어 프로그램
본 조향 시스템은 도 12 및 도 14 의 순서도에 각각 도시된 차륜 회전 제어 프로그램 및 복귀력 제어 프로그램을 수행함으로써 제어된다. 이들 제어 프로그램 각각은 ECU (100) 의 컴퓨터 (102) 에 저장되며, 차량의 점화 스위치가 ON 상태에 놓인 후에 짧은 시간 간격 (예를 들어, 수 밀리세컨드 내지 수십 밀리세컨드) 으로 반복적으로 수행된다. 이하, 순서도를 참고하여 제어 프로그램을 상세히 설명한다.
차륜 회전 제어에서, 단계 S1 (이하, 'S1' 으로 생략하며, 다른 단계도 마찬가지이다) 이 먼저 수행되어, 각각의 핸들 (14) 의 조작각 δR, δL 을 얻는다. 전술한 것처럼, 조작각 δR, δL 에 근거한 회전량 성분의 합인 목표 차륜 회전량 θ* 을 정하기 전에, S2 의 조향 이득 결정 서브루틴이 수행됨으로써, 회전량 성분을 정하는데 이용되는 조향 이득 GSR, GSL 이 정해진다.
조향 이득 결정 서브루틴은 도 13 의 순서도에 도시된 제어를 수행하는 루틴이다. 이 제어에서, S11 및 S12 가 한 손으로 조작이 이루어지는지 여부를 판정하기 위해 실행되어, 먼저 제 1 변수 αSR, αSL 이 결정된다. 양 손으로 조작이 이루어지는 경우, S13 이 실행되어 S1 에서 얻어진 조작각 δR, δL 에 근거하여 제 1 변수 αSR, αSL 이 정해진다. 상세히 설명하면, ECU (100) 의 컴퓨터 (102) 는 도 5 에 도시된 것과 같이, 조작각 δR, δL 의 형태인 각각의 파라미터에 의존하는 제 1 변수 αSR, αSL 의 맵 데이터를 저장하여, 제 1 변수 αSR, αSL 가 맵 데이터를 참고하여 정해진다. 그리고, S14 가 실행되어 프로그램의 바로 이전 실행에서 얻어진 조작각과 프로그램의 이번 실행에서 얻이진 조작각에 근거하여, 조작 부재 각각의 조작각 변화량 ΔδR, ΔδL 가 산출된다. 그리고, S15 에서, 일측 영역에 위치하는 핸들 (14) 의 조작 속도가 큰 경우, 즉 조작각 변화량의 절대값이 큰 경우, S13 에서 결정된 제 1 변수 αSR, αSL 가 보정된다. 상세히 설명하면, 대응하는 조작각 변화량 ΔδR, ΔδL 의 형태인 파라미터에 의존하는 보정 계수 γ 에 관한, 도 6 에 도시된 맵 데이터를 참고하여 보정 계수 γ 가 정해지고, 보정 계수를 이용하여 전술한 식 αS = 1 - γ·(1 - αS) 에 따라 제 1 변수 αSR, αSL 각각이 보정된다. S11 및 S12 에서 한 손으로 조작이 이루어지고 있다고 판정되면, S16 및 S17 이 실행됨으로써 조작되고 있는 핸들 (14) 에 대한 제 1 변수가 2.0 으로 설정되고, 조작되고 있지 않은 핸들 (14) 에 대한 제 1 변수가 0 으로 설정된다.
다음으로, S18에 얻어진 차속 v 에 근거하여 제 2 변수 βS 가 정해진다. 상세히 설명하면, 도 7 에 도시된, 차속 v 의 형태인 파라미터에 의존하는 제 2 변수 βS 의 맵 데이터를 참고하여 제 2 변수 βS 가 정해진다. 그리고, S20 에 서, 제 2 변수 βS 및 대응하는 제 1 변수 αSR, αSL 을 기준 KS 에 곱함으로써 조향 이득 GSR, GSL 각각이 정해진다. 조향 이득 결정 서브루틴의 실행은 S20 에서 완료된다.
다음으로, 차륜 회전 제어 프로그램의 S3 에서, (상기에서 정해진) 조향 이득 GSR, GSL 과 (S1 에서 얻어진) 조작각 δR, δL 에 근거하는 핸들 (14) 각각에 대한 회전량 성분을 더함으로써, 목표 차륜 회전량 θ* 을 정한다. 그리고, 실제 차륜 회전량 θ 을 얻도록 S4 가 실행되고, 목표 차륜 회전량 θ* 에 대한 실제 차륜 회전량 θ 의 편차인 회전량 편차 Δθ 를 얻도록 S5 가 실행된다. 그리고, S6 에서, 차륜 회전 모터 (24) 에 공급되는 전류 IS 가 회전량 편차 Δθ 에 근거하여 정해진다. 결정된 전류 IS 에 관한 명령이 인버터로부터 차륜 회전 모터 (24) 로 전달됨으로써 차륜 회전 제어 프로그램의 1 주기의 실행이 완료된다. 전류 IS 가 양의 값으로 표시될지 또는 음의 값으로 표시될지는 회전량 편차 Δθ 에 달려있으며, 차륜 회전 모터 (24) 의 회전 방향은 전류 IS 가 양의 값으로 표시되는지 또는 음의 값으로 표시되는지에 따라 정해진다.
도 14 의 순서도에 도시된 복귀력 제어는, 핸들 (14) 각각의 조작각 δR, δL 을 얻도록 수행되는 S31 로 시작된다. 그리고, 복귀력 이득 GFR, GFL 을 조작각 δR, δL 에 각각 곱함으로써 복귀력 FR, FL 이 정해진다. 복귀력 이득 GFR, GFL 은 S32 의 복귀력 결정 서브루틴에서 정해진다.
복귀력 결정 서브루틴은 도 15 의 순서도에 도시된 제어를 수행하는 루틴이다. 이 서브루틴은 전술한 조향 이득 결정 서브루틴과 유사하며, 간략하게 설명된다. 이 제어에서, 각각의 복귀력 이득을 산출하기 위한 제 1 변수 αFR, αFL 각각은 조작 위치에 따라서는 변경되지 않고, 오직 한 손으로 조작이 이루어지는지 여부에 따라 변경된다. S41 및 S42 에서, 한 손으로 조작이 이루어진다고 판정되지 않는 경우, 즉 양 손으로 조작이 이루어지는 경우에는, 제 1 변수 αFR, αFL 각각이 1.0 으로 설정된다. S41 및 S42 에서, 한 손으로 조작이 이루어진다고 판정되는 경우, 조작되고 있는 핸들 (14) 에 대한 제 1 변수는 S44 및 S45 에서 2.0 으로 설정된다. 그리고, S48 에서, 대응하는 제 1 변수 αFR, αFL 와 도 10 의 맵 데이터를 참고하여 정해진 제 2 변수 βF 를 기준 KF 에 곱함으로써, 복귀력 이득 GFR, GFL 각각이 정해진다. 복귀력 결정 서브루틴의 실행은 S48 으로 완료된다.
다음으로, 복귀력 제어 프로그램의 S33 에서, 각각의 핸들 (14) 에 가해지는 복귀력 FR, FL 이 정해진다. 그리고, 복귀력 FR, FL 을 나타내기 위해 각각의 모터 (60R, 60L) 에 공급되는 전류 IHR, IHL 을 정하도록 S34 가 실행된다. 정해진 전류 IHR, IHL 에 관한 명령을 각각의 모터 (60R, 60L) 에 전달함으로써 복귀력 제어 프로그램의 한 주기의 실행이 완료된다. 전류 IHR, IHL 각각이 양의 값으로 표시될지 또는 음의 값으로 표시될지는 대응하는 복귀력 FR, FL 에 달려있으며, 모터 (60R, 60L) 각각의 회전 방향은 대응하는 전류 IHR, IHL 가 양의 값으로 표시되는지 또는 음의 값으로 표시되는지에 따라 정해진다.
전술한 차륜 회전 제어 프로그램 및 복귀력 제어 프로그램은 점화 스위치가 OFF 상태에 놓일 때까지 반복적으로 수행된다. 도 16 은 전술한 ECU (100) 의 기능을 도시하는 블록도이다. 전술한 기능에 근거하여, ECU (100) 의 컴퓨터 (102) 는 복귀력 제어를 수행하도록 구성되는 복귀력 제어부 (120), 차륜 회전 제어를 수행하도록 구성되는 차륜 회전 제어부 (122), 및 복귀력 제어와 차륜 회전 제어에 사용되는 상기 맵 데이터 등의 다양한 데이터를 저장하는 데이터 저장부 (124) 를 포함하도록 구성된다. 복귀력 제어부 (120) 및 차륜 회전 제어부 (122) 에서 각각 정해지는 복귀력 F 및 회전량 편차 Δθ 는 컴퓨터 (102) 로부터 ECU (100) 에 포함되는 전류 결정부 (150) 로 출력되어, 복귀력 부여 장치 (70) 의 모터 (60R, 60L) 각각에 공급되는 전류 IHR, IHL 및 차륜 회전 장치 (12) 의 차륜 회전 모터 (24) 에 공급되는 전류 IS 가 복귀력 F 및 회전량 편차 Δθ 에 근거하여 정해진다. 전류 IHR, IHL ,IS 는 각각 인버터 (152R, 152L, 154) 를 통해 모터 (60R, 60L) 및 차륜 회전 모터 (24) 에 공급된다.
전술한 것처럼, 본 조향 시스템은 조향 이득 및 복귀력 이득이 상기 파라미 터에 따라 변경될 수 있도록 구성되어, 예를 들어, 차량이 왼쪽 또는 오른쪽으로 선회되는지에 따라 조작 부재 중 하나와 다른 하나가 전환되어서, 주 조작 부재로서 교대로 기능하는 조향 특성을 가짐으로써, 시스템의 조작성을 향상시킬 수 있게 한다. 또한, 운전자에 의해 이루어지는 조작의 용이성과 주행 속도의 안정성도 향상시킬 수 있다. 또한, 본 조향 시스템은 갑자기 조작될 수 있고, 한 손으로 조작될 수 있는 독립 조작형의 조향 시스템이다.
<제 2 실시예>
도 17 은 본 발명의 제 2 실시예인 조향 시스템의 전체 구조를 개략적으로 도시한다. 본 실시예의 시스템은 제 1 실시예의 시스템처럼 독립 조작형이고 스티어 바이 와이어형이다. 본 실시예의 시스템은 하드웨어에서 조작 장치를 제외하고는 제 1 실시예의 시스템과 동일하기 때문에, 제 1 실시예의 시스템과 동일한 기능을 가지는 구성요소를 동일한 것으로 간주하기 위해 동일한 도면 부호가 사용되어, 대응하는 것으로 나타내고 그 설명은 생략한다.
본 실시예의 시스템에 제공되는 조작 장치 (200) 를 그 정면도 (운전석에서 본 도면) 인 도 18 을 참고하여 설명한다. 조작 장치 (200) 는 한 쌍의 핸들 (14) 대신에 한 쌍의 조이스틱 (202R, 202L) (이하, '조이스틱 (202)' 라 한다) 을 포함하도록 구성된다. 한 쌍의 조이스틱 (202R, 202L) 은 운전석의 좌우 방향으로 각각 우측 조이스틱 및 좌측 조이스틱으로 배치된다. 조이스틱 (202) 은 운전자의 오른손과 왼손에 의해 각각 조작되는 그립부 (204) 로서 기능하는 상부를 각각 가진다. 스틱 로드 (206) 가 한 쌍의 조이스틱 (202) 각각의 하단부에 고 정되고, 차량의 전후 방향으로 조이스틱 (22) 에 대해 수직하게 연장된다. 스틱 로드 (206) 가 그 축에 대해 회전 가능하게 지지됨으로써, 대응하는 조이스틱 (202) 이 아치형 궤도를 따라 이동할 수 있도록 좌우 방향으로 기울어질 수 있다. 한 쌍의 조이스틱 (202) 각각은 기준 조작 위치 (도 18 에서 실선으로 표시되는 위치) 에 위치할 때, 실질적으로 수직 상태를 취한다. 한 쌍의 조이스틱 (202) 중 하나 또는 둘다가 기준 조작 위치로부터 오른쪽으로 기울어지면, 차량이 오른쪽으로 선회하게 된다. 한 쌍의 조이스틱 (202) 중 하나 또는 둘다가 기준 조작 위치로부터 왼쪽으로 기울어지면, 차량이 왼쪽으로 선회하게 된다.
조이스틱 (202R, 202L) 각각에 고정된 스틱 로드 (206) 는, 차량의 일부에 고정된 전동 모터 (210R, 210L) 각각에 연결된다. 제 1 실시예처럼, 모터 (210R, 210L) 는 감속기를 각각 가지는 모터이며, 조이스틱 (202) 각각을 각각의 기준 조작 위치로 복귀시키는 복귀력 F 을 각각 부여하도록 구성되는 복귀력 부여 장치 (212R, 212L) 각각의 구동원으로서 기능한다. 또한, 제 1 실시예처럼, 모터 (210R, 210L) 는 조이스틱 (202R, 202L) 각각에 대한 기준 조작 위치로부터의 조작각 δR, δL 을 검출할 수 있는 조작각 센서 (214R, 214L) 를 구비한다. 대응하는 조이스틱 (202) 이 도 18 에 도시된 것처럼 오른쪽으로 기울면 조작각 δR, δL 각각이 양의 값으로 표시되며, 대응하는 조이스틱 (202) 이 왼쪽으로 기울면 음의 값으로 표시된다. 또한, 조이스틱 (202) 이 오른쪽으로 기울어질 때 가해지는 (즉, 조이스틱 (202) 을 왼쪽으로 선회시키는 방향으로 작용하는) 복귀력 F 은 양의 값으로 표시되며, 조이스틱 (202) 이 왼쪽으로 기울어질 때 가해지는 (즉, 조이스틱 (202) 을 오른쪽으로 선회시키는 방향으로 작용하는) 복귀력 F 은 음의 값으로 표시된다.
본 실시예의 시스템은 ECU (250) 를 구비하며, ECU (250) 는 제 1 실시예처럼 두 제어, 즉 차륜 회전 제어 및 복귀력 제어를 수행한다. 그러나, 이들 제어는 제 1 실시예와 다르다. 상세히 설명하면, 복귀력 제어에서의 복귀력 이득의 결정 방식과 차륜 회전 제어에서의 조향 이득 결정 방식이 제 1 실시예와 다르다.
본 조향 시스템에 제공되는 조이스틱 (202) 각각에 있어서, 인체공학적인 관점에서, 조이스틱 (202) 이 기준 조작 위치에서 다른 조이스틱 (202) 로부터 멀어지는 방향으로 기울어지는 영역 (구체적으로는, 우측 조이스틱 (202R) 이 오른쪽으로 기울어지는 영역 및 좌측 조이스틱 (202L) 이 왼쪽으로 기울어지는 영역) 에서의 조작은, 조이스틱 (202) 이 기준 조작 위치에서 다른 조이스틱을 향하는 방향으로 기울어지는 영역 (구체적으로는, 우측 조이스틱 (202R) 이 왼쪽으로 기울어지는 영역 및 좌측 조이스틱 (202L) 이 오른쪽으로 기울어지는 영역) 에서의 조작에 비해 수행되기가 어렵다. 이러한 점을 고려하여, 조이스틱 (202) 각각의 궤도는 두 영역으로 구분되고, 조이스틱 (202) 을 기준 조작 위치에서 다른 조이스틱 (202) 으로부터 멀어지는 방향으로 선회시키는 영역을 일측 영역으로 하고, 조이스틱 (202) 을 기준 조작 위치에서 다른 조이스틱 (202) 을 향하는 방향으로 선회시 키는 다른 영역을 타측 영역으로 한다. 복귀력 이득 GFR, GFL 은, 대응하는 조이스틱 (202) 이 타측 영역에 위치할 때보다 일측 영역에 위치하는 경우에 각각의 복귀력 이득 GFR, GFL 이 더 크도록 정해진다. 즉, 본 실시예의 시스템에서, 복귀력 이득 GFR, GFL 각각은 한 쌍의 조이스틱 (202) 중 대응하는 조이스틱 (202) 의 조작 위치에 따라 변경된다.
제 1 실시예에서처럼, 복귀력 이득 GFR, GFL 각각은 제 1 변수 αFR, αFL 중 대응하는 것과 제 2 변수 βF 를 기준 이득 KF 에 곱함으로써 산출된다. 본 실시예의 복귀력 제어에서, 제 1 변수 αFR, αFL 각각은 조이스틱 (202) 각각의 조작각 δR, δL 에 근거하여 정해진다. 구체적으로는, 도 19(a) 에서 알 수 있듯이, 우측 조이스틱 (202R) 에 대한 제 1 변수 αFR 은 조이스틱 (202R) 이 좌선회 대응 방향으로 선회될수록 감소되고, 우선회 대응 방향으로 선회될수록 증가하는 값을 가진다. 반면에, 도 19(b) 에서 알 수 있듯이, 좌측 조이스틱 (202L) 에 대한 제 1 변수 αFL 은 조이스틱 (202L) 이 좌선회 대응 방향으로 선회될수록 증가하고, 우선회 대응 방향으로 선회될수록 감소하는 값을 가진다. 제 1 실시예의 도 10 에 도시된 것처럼, 복귀력 이득 GFR, GFL 을 정하는데 이용되는 제 2 변수 βF 는 차속 v 가 증가함에 따라 증대되도록 설정된다. 전술한 바와 같이, 제 1 변수 αFR, αFL 및 제 2 변수 βF 가 정해진 후에, 조이스틱 (202) 각각의 복귀력 이 득 GFR, GFL 이 산출되고, 조이스틱 (202) 각각의 복귀력 FR, FL 이 정해진다. 도 20 은 차량이 소정 속도를 주행할 때, 한 쌍의 조이스틱 (202) 각각의 조작각과 조이스틱 (202) 에 대한 복귀력 사이의 관계를 도시한다.
다음으로, 한 손으로 조작이 이루어지는 경우를 살펴본다. 상기와 같이 복귀력이 제어된 상태에서, 조작에 대한 반력이 크기 때문에, 조이스틱 (202) 을 기준 조작 위치에서 다른 조이스틱 (202) 으로부터 멀어지는 방향으로 조작할 때 운전자에게 가해지는 부담이 크다. 이러한 관점에서, ECU (250) 는 한 쌍의 조이스틱 (202) 중 다른 하나가 조작되고 있지 않은 경우에, 제 1 변수 αSR, αSL 을 변경하도록 구성된다. 구체적으로, 조이스틱 (202) 이 일측 영역에 위치하는 경우에, 조작되고 있는 조이스틱 (202) 에 대한 제 1 변수 αF 를 1.0 으로 변경함으로써(도 19 의 이점쇄선을 참고), 복귀력 F 의 양을 감소시킨다(도 20 의 이점쇄선을 참고). 제 1 실시예에서처럼, 조이스틱 (202) 둘 다가 각각의 기준 조작 위치에 위치하고 있는 상태로부터, 조이스틱 (202) 중 하나만이 조작된다면, 조이스틱 (202) 중 다른 하나는 조작되고 있지 않은 것으로 판정된다.
제 1 실시예에서처럼, 도 14 에 도시된 순서도에 도시된 복귀력 제어 프로그램을 수행함으로써, 상기 복귀력 제어가 수행된다. S32 에서, 도 21 의 순서도에 도시된 복귀력 결정 서브루틴이 수행된다. 이 제어에서, S61 및 S62 는 한 손으로 조작이 이루어지는지 여부를 판정하기 위해 수행된다. 한 손으로 조작이 이루어지는 경우에, S31 에 얻어진 조작각 δR, δL 에 근거하여 제 1 변수 αFR, αFL 을 결정하기 위해 S63 이 수행된다. 구체적으로는, ECU (250) 의 컴퓨터는 도 19 에 도시된 것과 같이, 조작각 δR, δL 의 형태인 각각의 파라미터에 의존하는 제 1 변수 αFR, αFL 의 맵 데이터를 저장하여, 제 1 변수 αFR, αFL 가 맵 데이터를 참고하여 정해진다. S61 및 S62 에서 한 손으로 조작이 이루어지는 것으로 판정되는 경우에는, S64 및 S65 가 수행됨으로써, 조이스틱 (202) 이 일측 영역에 위치하는 경우, 조작되고 있는 조이스틱 (202) 에 대한 제 1 변수가 1.0 으로 설정된다.
조향 이득 GSR, GSL 각각은 제 1 실시예에서처럼, 대응하는 제 1 변수 αSR, αSL 및 제 2 변수 βS 를 곱함으로써 산출된다. 그러나, 본 실시예의 차륜 회전 제어에서, 제 1 변수 αSR, αSL 각각의 값은 한 쌍의 조이스틱 (202) 중 대응하는 조이스틱 (202) 의 조작 위치에 따라서는 변경되지 않지만, 한 쌍의 조이스틱 (202) 중 다른 하나가 조작되는지 여부에 따라서는 변경된다. 구체적으로, 조이스틱 (202) 이 둘 다 조작되는 경우, 제 1 변수 αSR, αSL 각각은 1.0 으로 설정된다. 한 손으로 조작이 이루어진다고 판정되는 경우, 조작되고 있는 조이스틱 (202) 에 대한 제 1 변수가 2.0 으로 설정됨으로써, 한 손으로 조작되더라도 양 손으로 조작될 때와 실질적으로 동일한 정도로 차륜이 회전되게 하고, 조작되고 있지 않은 조이스틱 (202) 에 대한 제 1 변수는 0 으로 설정된다. 제 1 실시예에서처럼, 조향 이득 GSR, GSL 을 정하는데 이용되는 제 2 변수 βS 는 차속 v 가 증가할 수록 감소하도록 설정된다. 이러한 차륜 회전 제어는 제 1 실시예에서처럼, 도 12 의 순서도에 도시된 차륜 회전 제어 프로그램을 실행함으로써 수행된다. 그러나, S2 에서, 도 22 의 순서도에 도시된 조향 이득 결정 서브루틴이 수행된다.
상기와 같이 복귀력이 제어된 본 조향 시스템에서, 각각의 조이스틱 (202) 이 다른 조이스틱 (202) 으로부터 멀어지는 방향으로 이동하도록 조작되는 조작량이 각각의 조이스틱 (202) 이 다른 조이스틱 (202) 을 향하는 방향으로 이동하도록 조작되는 조작량보다 적어짐으로써, 각각의 조이스틱 (202) 을 다른 조이스틱 (202) 을 향하는 방향으로 조작하는 것이 주 조작을 이루게 된다. 즉, 제 1 실시예에서처럼 본 실시예에서도, 본 시스템은 조작 부재 중 하나와 다른 하나를 전환시켜서, 주 조작 부재로서 교대로 기능하게 하는 조향 특성을 가짐으로써, 시스템의 조작성을 향상시킬 수 있게 한다.

Claims (24)

  1. 소정의 궤도를 따라 각각 움직이도록 서로 독립적으로 조작될 수 있는 한 쌍의 조작 부재;
    차량의 차륜을 회전시키도록 구성되는 차륜 회전 장치;
    복귀력, 즉 상기 한 쌍의 조작 부재 중 대응하는 쪽에 대해 설정된 복귀력 기준 조작 위치로 상기 한 쌍의 조작 부재 중 대응하는 쪽을 복귀시키기 위한 힘을, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 대응하는 쪽에 가하도록 제어될 수 있는 동력원을 각각 가지는 한 쌍의 복귀력 부여 장치; 및
    (a) 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정된 차륜 회전 기준 조작 위치로부터 상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 조작된 양에 근거하여, 차륜의 목표 차륜 회전량을 정하고, 차륜 회전량을 차륜의 목표 차륜 회전량과 같게 하기 위해 상기 차륜 회전 장치를 제어하도록 구성되는 차륜 회전 제어부, 및 (b) 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정된 복귀력 기준 조작 위치로부터 상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 조작된 양에 근거하여, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각을 복귀시키기 위한 복귀력을 정하고, 상기 한 쌍의 복귀력 부여 장치의 동력원이 복귀력을 나타내도록 상기 동력원을 제어하는 복귀력 제어부를 포함하는 제어 장치;
    를 포함하는 차량용 조향 시스템에 있어서,
    상기 제어 장치는 (A) 목표 차륜 회전량을 정할 때 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득, 및 (B) 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작량에 근거하여 복귀력을 정할 때 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 차륜 회전 기준 조작 위치 및 복귀력 기준 조작 위치는 동일한 조작 위치로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 대응하는 소정의 궤도의 일측 영역 또는 타측 영역(대응하는 궤도의 양 단부 중 일측 또는 타측에 근접한 영역)에 위치하는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상이 변경되어, 대응하는 궤도의 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상의 값 각각이, 대응하는 궤도의 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하 나 이상의 값 각각과 다른 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경할 수 있으며,
    소정의 궤도의 대응하는 쪽의 일측 영역에 상기 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값은 대응하는 궤도의 타측 영역에 상기 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경할 수 있으며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치가 소정의 궤도 중 대응하는 쪽의 양 단부 중 일측에 가까워질수록 조향 이득이 감소하며, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치가 대응하는 궤도의 양 단부 중 타측에 가까워질수록 조향 이득이 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
    소정의 궤도의 대응하는 쪽의 일측 영역에 상기 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 복귀력 이득의 값은 대응하는 궤도의 타측 영역에 상기 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 복귀력 이득의 값보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치가 소정의 궤도 중 대응하는 쪽의 양 단부 중 일측에 가까워질수록 복귀력 이득이 증가하며, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치가 대응하는 궤도의 양 단부 중 타측에 가까워질수록 복귀력 이득이 감소하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    타측 영역에서 수행되는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작에 비해, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작이 더 어려운 영역이 되도록, 일측 영역이 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  10. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 조작 부재는 차량의 좌우 방향으로 우측 핸들 및 좌측 핸들로서 각각 배치되며, 대체로 차량의 전후 방향, 상하 방향 또는 전후 방향과 상하 방 향 사이의 중간인 경사진 방향으로 연장되는 각각의 궤도를 따라 움직이도록 조작될 수 있는 한 쌍의 조이스틱이며,
    차량의 운전자를 향하는 방향으로 이루어지는 우측 핸들의 조작 및 운전자로부터 멀어지는 방향으로 이루어지는 좌측 핸들의 조작 각각은, 차량을 오른쪽으로 선회시키는 방향으로의 차륜의 회전에 대응하는 우선회 대응 방향으로 이루어지는 조작이며, 차량의 운전자로부터 멀어지는 방향으로 이루어지는 우측 핸들의 조작 및 운전자를 향하는 방향으로 이루어지는 좌측 핸들의 조작 각각은, 차량을 왼쪽으로 선회시키는 방향으로의 차륜의 회전에 대응하는 좌선회 대응 방향으로 이루어지는 조작이며,
    차량의 운전자를 향하는 방향으로 이루어지는 핸들 각각의 조작은, 양 단부 중 일측을 향해 이루어지는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작으로 설정되고, 차량의 운전자로부터 멀어지는 방향으로 이루어지는 핸들 각각의 조작은, 양 단부 중 타측을 향해 이루어지는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  11. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 조작 부재는 차량의 좌우 방향으로 우측 조이스틱 및 좌측 조이스틱으로서 각각 배치되며, 각각의 아치형 궤도를 따라 움직이도록 조작될 수 있도록 대체로 좌우 방향으로 기울어질 수 있는 한 쌍의 조이스틱이며,
    차량의 오른쪽으로 이루어지는 우측 조이스틱의 조작 및 오른쪽으로 이루어 지는 좌측 조이스틱의 조작 각각은, 차량을 오른쪽으로 선회시키는 방향으로의 차륜의 회전에 대응하는 우선회 대응 방향으로 이루어지는 조작이며, 차량의 왼쪽으로 이루어지는 우측 조이스틱의 조작 및 왼쪽으로 이루어지는 좌측 조이스틱의 조작 각각은, 차량을 왼쪽으로 선회시키는 방향으로의 차륜의 회전에 대응하는 좌선회 대응 방향으로 이루어지는 조작이며,
    다른 조이스틱으로부터 멀어지는 방향으로 이루어지는 조이스틱 각각의 조작은, 양 단부 중 일측을 향해 이루어지는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작으로 설정되고, 다른 조이스틱을 향하는 방향으로 이루어지는 조이스틱 각각의 조작은, 양 단부 중 타측을 향해 이루어지는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 조작되는 조작 속도에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경할 수 있으며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 속도가 낮을 때보다 높을 때에 조향 이 득이 더 커지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경하도록 구성되며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 대응하는 소정의 궤도의 일측 영역 또는 타측 영역(대응하는 궤도의 양 단부 중 일측 또는 타측에 근접한 영역)에 위치하는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득이 변경되어, 대응하는 궤도의 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값이, 대응하는 궤도의 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값보다 작으며, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 속도가 높은 경우, 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값이 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값에 가까워지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경해서,
    상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 작동되고 있는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽에 대해 설정되는 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하 나 이상이 변경되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 조향 이득을 변경할 수 있으며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽에 대해 설정된 조향 이득은, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 조작되고 있는 경우보다 조작되고 있지 않은 경우에, 더 커지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득을 변경하도록 구성되며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 대응하는 소정의 궤도의 일측 영역 또는 타측 영역(대응하는 궤도의 양 단부 중 일측 또는 타측에 근접한 영역)에 위치하는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 조향 이득이 변경되어, 대응하는 궤도의 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값이, 대응하는 궤도의 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 조향 이득의 값보다 작으며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 작동되고 있지 않은 경우, 일측 영역에 상기 조작 부재 중 한 쪽을 위치시킬 때의 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽의 조향 이득의 값이, 타측 영역에 상기 조작 부재 중 한 쪽을 위치시킬 때의 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽의 조향 이득의 값에 가까워지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정된 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽에 대해 설정된 복귀력 이득은, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 조작되고 있는 경우보다 조작되고 있지 않은 경우에, 더 작아지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 조작 위치에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득을 변경하도록 구성되며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 각각이 대응하는 소정의 궤도의 일측 영역 또는 타측 영역(대응하는 궤도의 양 단부 중 일측 또는 타측에 근접한 영역)에 위치하는지 여부에 따라, 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정되는 복귀력 이득이 변경되어, 대응하는 궤도의 일측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 복귀력 이득의 값이, 대응하는 궤도의 타측 영역에 조작 부재 각각을 위치시킬 때의 복귀력 이득의 값보다 크며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 작동되고 있지 않은 경우, 일측 영 역에 상기 조작 부재 중 한 쪽을 위치시킬 때의 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽의 복귀력 이득의 값이, 타측 영역에 상기 조작 부재 중 한 쪽을 위치시킬 때의 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽의 복귀력 이득의 값에 가까워지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  20. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 상기 한 쌍의 조작 부재 각각에 대해 설정된 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
    상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽에 대해 설정된 복귀력 이득은, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 한 쪽이 조작되고 있는 경우보다 조작되고 있지 않은 경우에, 더 커지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 조작 부재 각각의 차륜 회전 기준 조작 위치 및 복귀력 기준 조작 위치는 기준 조작 위치로서 동일한 조작 위치에 설정되며,
    상기 조향 시스템은, 상기 한 쌍의 조작 부재에 대해 각각 설정된 기준 조작 위치에 상기 한 쌍의 조작 부재가 둘 다 위치한 상태로부터 상기 한 쌍의 조작 부재 중 한 쪽만이 움직이도록 조작되는 경우에, 상기 한 쌍의 조작 부재 중 다른 쪽은 조작되고 있지 않다고 판정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 차량의 주행 속도에 따라, 조향 이득 및 복귀력 이득 중 하나 이상을 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 조향 이득을 변경할 수 있으며,
    조향 이득은, 차량의 주행 속도가 높을 때보다 낮을 때에 더 커지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 적어도 복귀력 이득을 변경할 수 있으며,
    복귀력 이득은, 차량의 주행 속도가 높을 때보다 낮을 때에 더 작아지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향 시스템.
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