JPH03189273A - 車両の操舵角検出演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は車両の旋回制御等を的確に行わしめるために用
いられる車両の操舵角検出演算装置に関する。

〈従来の技術〉 旋回路を走行中の車両には、走行方向と直角な方向にそ
の走行速度に応じた遠心力すなわち横加速度（以下、横
Ｇと称す、）が発生する。

そのため、旋回路の曲率半径に対する走行速度が高すぎ
る場合には、車輪が横滑りを起こして歩道や対向車線に
飛び出したり、最悪の場合には転覆等を起こすことがあ
った。したがって、ドライバーは旋回路の直前には走行
速度を一旦下げ、緩やかに加速を行ういわゆるスローイ
ンファーストアウト走行を行うのである、ところが、出
口の確認できない旋回路いわゆるブラインドカーブ等に
おいては曲率半径が次第に小さくなっているようなこと
があり、このような場合には極めて高度な運転技術が要
求される。

一方、定常円旋回の状態から加速すると舵角が一定であ
りながら走行軌跡が大きくなるアンダーステアリング傾
向を有する車両がある。このような車両では横Ｇの増大
にともなって操舵角を漸増させる必要があるが、この横
Ｇがその車両に固有のある値（限界値）を越えるとアン
ダーステアリング傾向が急増し、操縦が困難になったり
或いは全く不能となることが知られている。このような
車両の代表的な例として操舵輪と駆動輪とが同一である
フロントエンジン−フロントドライブの車両いわゆるＦ
・Ｆ車があるが、近年、車室（足下スペース）の広さ等
で優位性を持つため、乗用車等においてはこのＦ−Ｆ車
が主流となりつつある。

横Ｇが限界値を越えないようにするためには、ドライバ
ーが旋回路の曲率半径を知って、アクセルペダルにより
駆動力を加減することが基本である。ところが、未熟な
ドライバーにとっては前述したブラインドカーブ等でア
クセルペダルの踏み込み量を微妙にコントロールするこ
とは非常に困難である。

このような状況に鑑み、車両が旋回困難あるいは旋回不
能となる前にその駆動力を自動的に低減させる各種の駆
動力制御装置が提案されている。これらの装置の多くは
アクセルペダルの踏み込み量と連動させず、例えば車体
のローリング量の大きさ等に応じて、エンジンの出力を
低減させるものである。つまり、旋回中には常に横Ｇに
起因するローリングが発生するが、旋回半径が小さいほ
ど、また走行速度が大きいほどこのローリング量は大き
くなるため、これを車体の左右に設けられたハイドセン
サ等により検出して出力を低減させるのである。この他
、車体の首振り現象なるヨーインク量を検出して出力低
減を図るものもある。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述したような駆動力制御装置では、実際にローリング
等が発生した後に、そのローリング量に基づいてエンジ
ンの出力制御を行う。

ところが、このような制御装置には次のような欠点があ
った６例えば、ローリングが急増して行くような状況に
おいては出力制御に遅れが生じたり、ローリングが収ま
った後の制御解除により再びローリングが発生して更に
出力制御を行うというようなことを繰り返すいわゆるハ
ンチング動を起こすことがあった。

このため、駆動力制御を走行速度、操舵角等とスタビリ
テイファクタ（サスペンションやタイヤ剛性等から求め
られる固有値）に基づいてＥＣＵ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕ＋＋ｉｔ　）で行う制御装置
が脚光を浴びてきた。この駆動力制御装置ではドライバ
ーがハンドルを切った瞬間のデータがＥＣＵに入力され
るため、過大なローリング等が発生する前でのエンジン
出力制御（いわゆる見込み制御）を行うことができる。

この制御に不可欠となる操舵角は通常ＲＡＭ　（Ｒａｎ
ｄｏａ＋　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶された
ステアリングシャフトすなわち前輪の中立位置を基準と
し、この中立位置からのからのずれ量をステアリングシ
ャフトに取り付けられたスリットプレートとフォトトラ
ンジスタ等を用いた操舵角センサにより検出してＥＣＵ
にインプットされる。

ところが、周知のようにハンドルを全操舵させるための
操舵量すなわちロック・ツー・ロックの回転数は数回転
（一般には２．５〜３回転）である、したがって、操舵
角センサのスリットプレートに中立点のスリット等を形
成しておいても、バッテリーや配線等を外した状態で据
え切りなどを行った場合（例えば整備時）等には中立位
置が正規の状態から１回転ずれてしまうことがあった。

また、ステアリングシャフト自体の中立位置と前輪の中
立位置とはステアリング装置内のギヤ類が摩耗した場合
あるいは整備時においてトーイン調整を行った場合等に
は当然に変化する。

したがって、ハンドルの切り角と実際の操舵角は微小な
オーダで異なってしまうこともあった。

このような状態で車両を運転すると出力制御を行うべき
ときにこれが行われず、危険な状態に陥ったり、逆に軽
くハンドルを切っただけで出力低減が行われ、ドライバ
ーが意志通りに運転をできなくなってしまうというよう
なことが生じてしまった。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、ステアリング
シャフトの中立位置を走行中に自ら学習補正し、正確な
操舵角データをＥＣＵに供給できる掻舵角検出装置を提
供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そこで、本発明ではこの課題を解決するために、 ステアリングシャフトと一体的に回転する回転部材と、
ステアリングコラム側に固定され前記回転部材の角度変
位を検出する回転角度検出器とからなる操舵角検出手段
と、車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、 左右の従動車輪の回転差を検出する回転差検出手段と、 前記走行速度検出手段から得られた走行速度情報が所定
の値以上で、且つ前記回転差検出手段から得られた回転
差情報が所定の値以下である状態で所定の時間走行した
場合に、前記操舵角検出手段の回転角度検出器が検出し
た回転部材の位置を中立位置として記憶す゛ると共に、
この中立位置からの回転部材の角度変位を以て車両の操
舵角とする操舵角演算装置と を具えたことを特徴とする車両の操舵角検出演算装置を
提案するものである。

〈作　　　用〉 停止や整備等によりにＲＡＭ内の中立位置情報が狂った
り消去されても、所定の速度以上で所定の時間直進走行
をすれば、その時点の回転部材すなわちステアリシャフ
トの回転角度が中立位置としてＲＡＭ内に記憶され、そ
れ以降はこの中立位置からの回転部材の角度変位を以て
車両の操舵角が演算される。

〈実　施　例〉 本発明の一実施例を図面に基づき具体的に説明する。

第１図には本発明に係る掻舵角検出演算装置の一実施例
を採用した駆動力制御装置の構成を概略的に示し、第２
図には操舵角センサを拡大斜視により示し、第３図には
実施例における中立位置学習の制御フローチャートを示
しである。

第１図に示すように本実施例の車輌は車体１の前部にエ
ンジン２およびトランスミッション３を搭載し、且つ左
右の前輪４，５を駆動するＦ−Ｆ型乗用車である。

この乗用車におけるエンジン２の出力制御は通常におい
ては以下のように行われる。

アクセルペダル６の踏み込み量を加減することによって
、アクセルレータケーブル７を介して、スロットルボデ
ー８内の図示しないスロットルバルブが開閉する。スロ
ットルボデー８はエアクリーナボックス９に接続するイ
ンテークダクト１０とインテークマニホールド１１との
間に設けられているため、エンジン１の燃焼室（図示し
ない）に負圧吸引される空気量が増減する。その際、ス
ロットルバルブの開度は、スロットルボデー８に取り付
けられたスロットルポジションセンサ１２により検出さ
れ、スロットル開度情報としてＥＣＵ１３に入力される
。

ＥＣＵ１３にはこのスロットル開度情報の他、大気圧、
吸入空気温、冷却水温等の情報が入力され、機関出力の
向上や排気ガス中の有毒成分量の減少等を図るべく燃料
の噴射量を決定し、インジェクタ１４の駆動（燃料噴射
）を行う、尚、本実施例のエンジン２はマルチポイント
インジェクションを採用しており、各気筒毎に噴射量の
制御が行われる。燃料が噴射されて混合気となった空気
は、図示しないピストンの圧縮上死点付近でイグニッシ
ョンユニット（図示せず）により点火されて燃焼−膨張
し、出力を発生する。この際、ＥＣＵ１３は点火時期や
通電時間を、吸気関係の情報の他、クランク角やノッキ
ング等の情報に基づき決定し、イグニッションユニット
を駆動制御する。

エンジン２の出力はトランスミッション３を介してドラ
イブシャフト１５．１６により左右前輪４．５に伝達さ
れ、これを回転駆動する。その結果、路面との間に駆動
力が発生し、車体１が前方あるいは後方に移動してドラ
イバーの意志に基づく走行が行われる。

ところで、本実施例のスロットルバルブは上述したアク
セルペダル６による開閉制御の他に、ＥＣＵ１３による
駆動制御も行われている。これはスロットルボデー８に
一体化されたバキュームモータ１７により元位置から閉
鎖方向に駆動するものである。バキュームモータ１７に
は、ＥＣＵ１３によりデユーティ比駆動されるマグネッ
トバルブ１８を介して、バキュームタンク１９内の負圧
源から負圧が供給される０図中、２０はインテークマニ
ホールド１１とバキュームタンク１９とを連結するバキ
ュームホースである。

本実施例の車輌でのバキュームモータ１７によるスロッ
トルバルブの閉鎖制御は旋回時における駆動力の低減手
段として用いられている。車輌の走行速度■、ハンドル
２１の操舵角δおよび前述したスタビリテイファクタＡ
からＥＣＵ１３は最適スロットル開度を演算し、その開
度となるようにマグネットバルブ１８を適宜なデユーテ
ィ比で駆動する。すると、バキュームモータ１７がスロ
ットルバルブを閉鎖方向に駆動し、機関出力すなわち駆
動力の低減によるアンダーステアの抑制が可能となるの
である。

走行速度Ｖはスピードメータ２２に内蔵された走行速度
検出手段たるリードスイッチ式の車速センサ（図示せず
）により検出され、ＥＣＵ１３に直接入力される。また
、ハンドル２１の操舵角δはステアリングコラム２３の
上方に設けられた操舵角検出手段たる操舵角検出ユニッ
ト２４により検出される。操舵角検出ユニット２４は、
第２図に示すように、スリット板２５と回転角度検出器
たる操舵角センサ２６とから成っている。スリット板２
５はステアリングシャフト２７と一体に回転し、その外
周上には多数のスリット２５ａが形成されている。操舵
角センサ２６はステアリングコラム２３に固定され、そ
の上部にはスリット板２５を挟むように２個のフォトイ
ンタラプタ２８．２９が並んで取り付けられている。

操舵角検出ユニット２４の分解能は５°単位であり、操
舵の回転方向く時計回りか反時計回りか）も検出できる
ようになっている。

検出された操舵角δの情報はトランクルーム内に収納さ
れたＴ　ＣＬ　（Ｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｃａ１ｃｕｌａｔ
ｅＵｎｉｔ）３０に入力される。

ＴＣＬ３０は旋回時に過大なローリング等が生じないよ
うな目標駆動トルクＴ。を演算し、ＥＣＵ１３にその情
報を送る装置である。

ＥＣＵ１３とは信号ケーブル３１により接続されており
、相互に情報を受は渡すようになっている。ＴＣＬ３０
には目標駆動トルクＴ。

を演算するために、操舵角δの情報の他、スロットルボ
デー８に取り付けられたアクセルセンサ３２からのアク
セル開度θ、の情報が入力し、更に従動輪すなわち左右
後輪３３゜３４の車輪速度■ＬＲ２■、の情報が車輪速
センサ３５，３６から入力する。

以下、本実施例における操舵角センタ検出の手順を第３
図の制御フローチャートを用いて説明する。尚、このフ
ローチャートにおける制御ステップ段を示す記号（Ｓｌ
、Ｓ２・−・）は、説明文の段落末に記した記号に対応
する。

エンジン２が始動して車体１が走行を始めると、第３図
に示す学習制御が開始される。

尚、学習制御のインターバルはクランクの１回転毎に行
ってもよいし、数回転毎に行ってもよい。

制御開始後、ＴＣＬ３０ではまず走行速度■を算出する
。これは、左右後輪３３．３４の車輪速度■ＬＬｌ、ｖ
ＩＩＲを用いて、下式を用いて求められる。

Ｖ＝　（ＶＬＲ十ＶＲＲ）　／　２　　　　−・・Ｓ　
１尚、この際に上記演算を行わず前述したスピードメー
タ２２内の車速センサによる検出値をそのまま用いたり
、この検出値と上記演算値を比較して誤差の判定等を行
ってもよい。

走行速度Ｖが算出されたら、ＴＣＬ３０では次に従動輪
速度差Ｄｖを下式を用いて算出する。

Ｄ　ｖ＝ｌ　ＶＬＲＶＲＲｌ　　　　　　　　　−・Ｓ
　２次に、ＴＣＬ３０では走行速度■が所定の値（以下
、設定値ｖ８と称す、尚、本実施例ではこれを２０ｋｍ
／Ｈとする。）より大きいか否かを判定する。これはあ
る程度高い速度にならないと操舵による従動輪速度差Ｄ
ｖ等が出難いためであり、車輌の走行特性等により実験
等により適宜設定される。　　　・−３３■≧■８であ
る場合、ＴＣＬ３０では次に従動輪速度差Ｄｖが所定の
値（以下、設定値Ｄ　ｖｘと称す、尚、本実施例ではこ
れを０．１ｋｍ／Ｈとする。）より小さいか否かを判定
する。

ここで、設定値Ｉ）ｖｘをＯｋｍ／Ｈ１すなわち従動輪
速度差Ｄｖが無い状態としないのは、空気圧の大小によ
りタイヤの動荷重半径等が変化して直進状態であるにも
拘らず左右後輪３３゜３４の車輪速度■い、ＶＲＲに相
違が生じることがあるためである。　　　　　　　　−
・Ｓ４■≧■８且つＤｖ≦Ｉ）ｖｘである場合、ＴＣＬ
３０では次に操舵角センサ２６で検出したステアリング
シャフト２７すなわちハンドル２１の現在の操舵角δ８
が前回検出した操舵角δＮ−１と同一であるか否かを判
定する。この際、前述したように操舵角センサ２６の分
解能が５°であるため、ドライバーの手振れ等によるハ
ンドル２１の微小な回転は無視される。　　　　　　　
　　　　　　　　　・・・Ｓ５■≧Ｖｘ　、Ｄｖ≦Ｄ　
ｖｘ且つδ８＝δ８−５である場合、ＴＣＬ３０では車
体１が直進状態で且つハンドル２１が中立状態にあると
判断し、内蔵されたタイマの値ｔを下式によりカウント
アツプする。

ｔ＝ｔ＋　Ａｔ　　　　　　　　　　・−３６尚、本実
施例では、１はこの学習制御に要する微小なオーダの時
間である。

次に、ＴＣＬ３０ではタイマの値ｔが所定の値（以下、
設定値ｔｘと称す、尚、本実施例ではこれを０．５ｓｅ
：とする、）より大きいか否か、すなわち所定の時間上
述した状態で走行したか否かを判定する。　　　　・−
・Ｓ７この判定は走行当初においては当然のことながら
、ｔくｔｘとなるが、その場合にはフローチャートのス
タート位置に戻り上記判定−演算（Ｓｌ−Ｓ７）を繰り
返す。

そして、Ｖ≧Ｖｘ　、Ｄｖ≦Ｄ　ｖ　ｘ　ｒ　δ８＝δ
、４−１のままで且つｔ≧ｔｘとなった場合に、ＴＣＬ
３０はその際の操舵角δ８を中立と判断して中立位置の
セットを行う。

δ８−〇　　　　　　　　　　　・−・Ｓ８中立位置の
セットが行われた後、ハンドル２１の操舵角δはこの中
立位置からの回転量によって演算され、駆動力制御が操
舵角δに基づき行われる。

尚、中立位置のセットが行われた後にタイマの値ｔはク
リアされ、常に学習制御が引き続き行われる。　　　　
　　　　　　　−・・Ｓ９以上述べた制御の流れは理想
的な状態で中立位置がセットされる場合である。ところ
が、走行速度Ｖや従動輪速度差Ｄｖがそれぞれの設定値
（Ｖｘ　、　Ｄｖｘ）との関係を満たしていない場合、
あるいは操舵角δ８が変動した場合などにはタイマｔが
クリアされ、再びスタート位置から学習制御が行われる
。　　−・−８９以上で本発明の具体的実施例の説明を
終えるが、本発明の態様はこの実施例に限るものではな
く、例えば本発明をＦ−Ｒ車やパートタイム４輪駆動車
等、Ｆ−Ｆ車以外の自動車に適用してもよい、また、上
記実施例では制御装置としてＥＣＵとＴＣＬを用いたが
、これらを一体止するようにしてもよいし、駆動力制御
の方法として点火時期のリタードや圧縮比の低減等を行
うようにしてもよい、更に、上記実施例は旋回時を考慮
した駆動力制御装置におけるものであるが、本発明を４
輪操舵装置等における操舵角演算に適用してもよい。

〈発明の効果〉 本発明に係る車両の操舵角検出演算装置によれば、走行
速度、左右従動輪の回転差および走行時間により操舵角
の中立位置を学習するようにしたため、トーイン調整や
経年変化によるハンドルの切り角と実際の操舵角のずれ
等があっても自動的に補正される。その結果、駆動力制
御等を高い精度で行うことが可能となり、繰縦安定性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る操舵角検出演算装置の一実施例を
採用した駆動力制御装置の構成を示す概略図であり、第
２図は操舵角センサを示す拡大斜視図であり、第３図は
この実施例における中立位置学習の制御フローチャート
である。 図中、 １は車体、 ２はエンジン、 ３はトランスミッション、 ８はスロットルボデー １３はＥＣＵ、 ２１はハンドル、 ２３はステアリングコラム、 ２４は操舵角検出ユニット、 ２５はスリット板、 ２６は操舵角センサ、 ２７はステアリングシャフト、 ３０はＴＣＬ、 ３１は信号ケーブル、 ３３．３４は従動輪、 ３５．３６は車輪速センサである。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステアリングシャフトと一体的に回転する回転部材と、
   ステアリングコラム側に固定され前記回転部材の角度変
   位を検出する回転角度検出器とからなる操舵角検出手段
   と、 車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、 左右の従動車輪の回転差を検出する回転差検出手段と、 前記走行速度検出手段から得られた走行速度情報が所定
   の値以上で、且つ前記回転差検出手段から得られた回転
   差情報が所定の値以下である状態で所定の時間走行した
   場合に、前記操舵角検出手段の回転角度検出器が検出し
   に回転部材の位置を中立位置として記憶すると共に、こ
   の中立位置からの回転部材の角度変位を以て車両の操舵
   角とする操舵角演算装置と を具えたことを特徴とする車両の操舵角検出演算装置。