JPH10291484A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵した状態で車速が低下すると、車速の低
下に伴い不感帯が拡大するため、この操舵角が不感帯に
入り転舵角がゼロに変化してしまい、操舵違和感を感じ
るおそれがあった。 【解決手段】 不感帯の操舵角範囲を車速に係わらず一
定とする。これにより、車速Ｖに応じて伝達比が変化し
た場合にも、不感帯を形成する操舵角範囲が一定に維持
され、操舵違和感を生じることが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵機構と転舵機
構とが機械的に分離され、これらの連結機構を電気的制
御装置で置換した操舵制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、操舵角に対する転舵角の伝達
比を車速に応じて変化させる伝達比（ステアリングギヤ
比）可変機構が知られている。また、特開平６２−２４
７９７２号では、このような伝達比可変機構において、
中立付近の操舵角の変化が転舵角の変化として伝達され
ない不感帯の操舵角範囲を、車速の増加に応じて減少さ
せている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように不感帯を形
成する操舵角範囲を車速の増加に応じて減少させると、
車速が低下した場合には、不感帯の幅が広がることにな
る。このため、例えば、走行中に操舵し、操舵ハンドル
を一定の操舵角に保持した状態で車速が低下すると、不
感帯の幅が広がって、保持した操舵角が不感帯の操舵角
範囲内に入る場合がある。このような場合には、操舵ハ
ンドルの操舵角を一定に保持しているにも係わらず、転
舵角が零に変化してしまい、操舵に対する違和感を生じ
させるおそれがあった。

【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、このような不感帯の変
化が原因となって転舵角が零に変化してしまう事態を回
避して、操舵感の低下を防止する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
操舵制御装置は、操舵ハンドルの回動に連動して転舵輪
を転舵させる操舵制御装置において、操舵ハンドルの操
舵角を検出する操舵角検出手段と、車速を検出する車速
検出手段と、操舵ハンドルと機械的に分離され、転舵輪
を転舵させる転舵手段と、転舵輪の転舵角を検出する転
舵角検出手段と、操舵角に対する転舵角の伝達比を車速
に応じて設定する伝達比設定手段と、伝達比に基づい
て、転舵角が操舵角に追従するように転舵手段の駆動制
御を行う転舵制御手段とを備えており、この転舵制御手
段は、操舵角が中立付近で変化した場合にも、転舵輪の
転舵角を一定とする不感帯を有しており、この不感帯を
形成する操舵角範囲が車速に係わらず一定であることを
特徴とする。

【０００６】走行中に車速が変化した場合にも、転舵制
御手段における不感帯の操舵角範囲は一定となる。この
ため、不感帯を形成する操舵角範囲が変化することで転
舵角が零に変化してしまう事態が解消される。

【０００７】

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

【０００８】図１に本実施形態にかかる操舵制御装置の
構成を概略的に示す。この操舵制御装置は、運転者が操
作するマスタ部１０、転舵輪２１を転舵させるスレーブ
部２０、マスタ部１０とスレーブ部２０とを電気的に制
御する制御部３０で構成される。

【０００９】マスタ部１０は、操舵ハンドル１１が取り
付けられた操舵軸１２と、操舵軸１２を回転駆動する操
舵軸モータ１３とを備えると共に、操舵軸１２には、操
舵ハンドル１１の操舵角を検出する操舵角センサ１４
と、操舵ハンドル１１に付与される操舵トルクを検出す
る操舵トルクセンサ１５とを備えている。

【００１０】スレーブ部２０は、転舵軸２２を変位駆動
する際の駆動源となる転舵軸モータ２３を備えており、
この転舵軸モータ２３と転舵軸２２との間には、転舵軸
モータ２３の回転運動を直線運動に変換して転舵軸２２
を軸方向に変位させる変換器２４を設けている。転舵軸
２２の両側には、転舵輪２１から転舵軸２２側に付与さ
れる軸力（転舵反力）を検出する反力センサ２６を設け
ている。また、転舵軸２２には、この転舵軸２２の変位
量を検出する転舵変位量センサ２５が設けられており、
転舵軸２２の変位量と転舵輪２１の転舵角が対応するた
め、転舵軸２２の変位量を転舵変位量センサ２５で検出
することで、転舵輪２１の転舵角を把握している。

【００１１】制御部３０は、操舵軸モータ１３の駆動制
御を行う反力制御部３１と、転舵軸モータ２３の駆動制
御を行う転舵制御部３２とを備えている。

【００１２】反力制御部３１では、操舵トルクセンサ１
５で検出された操舵トルクＴと反力センサ２６で検出さ
れた転舵反力Ｆとを基に、操舵軸１２の回転制御量Ｍｍ
を下記の（１）式によって算出し、回転制御量Ｍｍに応
じた反力制御信号を操舵軸モータ１３に出力する。な
お、（１）式中、Ｇｍは出力信号のゲインを示すゲイン
係数であり、ａは操舵力ギヤ比に相当する係数である。

【００１３】 Ｍｍ＝Ｇｍ・（ａＴ−Ｆ） …（１） 転舵制御部３２では、操舵角センサ１４で検出された操
舵角θを基に、転舵輪２１を転舵させる際の目標となる
目標制御量θｔを求める。この操舵角θと目標制御量θ
ｔとの関係は、図２に示すようになっており、操舵角θ
の中立付近には、操舵角θが変化した場合にも目標制御
量θｔがゼロに変換される不感帯が設けられており、こ
の不感帯を形成する操舵角範囲は車速Ｖに係わらず一定
に設定されている。そして、転舵制御部３２では、求め
られた目標制御量θｔと転舵変位量センサ２５で検出さ
れた転舵変位量Ｘとをもとに、Ｇｓをゲイン係数とし
て、転舵軸２２の制御変位量Ｍｓを下記の（２）式によ
って算出し、制御変位量Ｍｓに応じた転舵制御信号を転
舵軸モータ２３に出力する。

【００１４】 Ｍｓ＝Ｇｓ・（θｔ−ｂＸ） …（２） （２）式中、ｂは操舵角／転舵角として示される伝達比
（ステアリングギヤ比）であり、この伝達比ｂは車速Ｖ
に応じて設定され、例えば図３に示すように、伝達比ｂ
の値は車速Ｖが低速の場合は小さく、車速Ｖが高速にな
るに連れて大きな値になるように設定される。これによ
り、低速走行時には少ないハンドル操作量で転舵輪２１
の最大舵角まで操舵でき、高速走行時にはハンドル操作
量に対する転舵輪２１の舵角変化が小さくなり操縦安定
性が確保される。

【００１５】ここで、このように構成される操舵制御装
置の動作を説明する。車両が直進している状態から操舵
ハンドル１１が回転されると、このとき操舵角センサ１
４で検出された操舵角θをもとに目標制御量θｔが求め
られる。この際、操舵角θが不感帯の操舵角範囲内の値
であれば、目標制御量θｔは０となる。転舵制御部３２
では、求められた目標制御量θｔと、転舵軸２１の変位
量Ｘから得られる制御量ｂＸとを用いて、式（２）によ
り制御変位量Ｍｓを演算し、この制御変位量Ｍｓに応じ
た転舵制御信号を転舵軸モータ２３に出力する。この転
舵制御信号を受けて転舵軸モータ２３が作動し、転舵軸
２２が変位して転舵輪２１が転舵される。この転舵輪２
１の転舵角に対応する転舵変位量Ｘに、その時の車速Ｖ
に応じた伝達比ｂを乗じた値がフィードバックされ、前
出の（２）式に基づいて転舵軸モータ２３のフィードバ
ック制御がなされる。そして、θｔ≒ｂＸとなった時点
で転舵軸モータ２３の動作が停止する。

【００１６】また、転舵輪２１が転舵されると転舵反力
Ｆが発生するため、反力制御部３１には、転舵反力Ｆと
操舵力Ｔに応じた制御量ａＴとが与えられ、前出の
（１）式に基づいて操舵軸モータ１３の駆動制御、すな
わち操舵軸１２に与えられる反力制御がなされる。そし
て、ａＴ≒Ｆとなった時点で操舵軸モータ１３の動作が
停止する。

【００１７】この後、この反力を上回る操舵力Ｔで操舵
ハンドル１１を回すと、操舵角θが増加し、これに伴っ
て目標制御量θｔも増加する。このため、（２）式にお
ける制御変位量Ｍｓが増加して転舵軸１３が変位駆動さ
れる。転舵軸１３が変位すると転舵反力Ｆが増大するた
め、（１）式における回転制御量Ｍｍが変化して、操舵
反力が増大するように操舵軸モータ１３が再び回転駆動
される。この動作の繰り返しにより、操舵ハンドル１１
の操舵角に対応した転舵輪２１の転舵角が得られると共
に、転舵反力に応じた操舵反力が得られる。なお、操舵
ハンドル１１を戻す際にも同様に、操舵ハンドル１１の
戻し操舵角に対応して転舵輪２１の転舵角が追従すると
共に、操舵ハンドル１１の操舵力Ｔも転舵反力Ｆに対応
して減少する。

【００１８】次に、制御部３０で行われる操舵制御処理
について、図４のフローチャートに基づいて概略的に説
明する。なお、このフローチャートは、イグニッション
スイッチがオンされることで開始され、所定時間毎（例
えば、２msec.）に実行される。

【００１９】まず、ステップ１０２（以下、「ステッ
プ」を「Ｓ」と記す）において、予めＲＯＭに記憶され
た定数ａ、Ｇｍ及びＧｓが読み込まれ、初期設定がなさ
れる。

【００２０】続くＳ１０４では、操舵角センサ１４で検
出された操舵角θ、転舵輪２１の転舵角に対応する転舵
変位量Ｘ、操舵トルクセンサ１５で検出された操舵トル
クＴ、反力センサ２６で検出された転舵反力Ｆ及び車速
センサ４０で検出された車速Ｖの値がそれぞれ読み込ま
れる。

【００２１】続くＳ１０６では、読み込まれた操舵角θ
から目標制御量θｔを演算（図２参照）し、Ｓ１０８で
は、読み込まれた車速Ｖに基づいて伝達比ｂを設定する
（図３参照）。

【００２２】続くＳ１１０では、Ｓ１０８までに得られ
た各値を基に、前出の（１）式より操舵軸１２の回転制
御量Ｍｍを演算すると共に、前出の（２）式より転舵軸
２２の制御変位量Ｍｓを演算する。そして、Ｓ１１２に
おいて、Ｓ１１０の演算結果となる回転制御量Ｍｍに応
じた反力制御信号を操舵軸モータ１３に出力すると共
に、制御変位量Ｍｓに応じた転舵制御信号を転舵軸モー
タ２３に出力する。

【００２３】このように制御部Ｃでは、このような処理
を繰り返し実行することで、操舵制御を実施している。
この際、先に図２に示したように操舵角θの不感帯が車
速Ｖに係わらず一定であるため、図５に示すように車速
Ｖに応じて伝達比が変わり操舵角に対する転舵角の関係
が変化した場合にも、不感帯を形成する操舵角範囲は一
定となる。

【００２４】以上説明した実施形態では、車速Ｖに応じ
て伝達比を変化させる手法として、（１）式における
「ｂ」の値を車速に応じて設定する場合を例示したが、
例えば「ｂ」の値を車速Ｖに係わらず一定値とし、Ｓ１
０６で行う目標制御量の演算を、図６のグラフを基に実
施してもよい。図６のグラフでは、操舵角θに対する目
標制御量θｔが車速センサ４０で検出された車速Ｖに応
じて変化し、車速Ｖが速いほど操舵角θに対する目標制
御量θｔの変化率が低くなるように設定されている。図
６のグラフをもとに操舵角θに対する目標制御量θｔを
求めることで、前述した実施形態と同様に、車速Ｖに応
じた伝達比を設定することができ、しかも、各伝達比に
おける不感帯の操舵角範囲を一定とすることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる操
舵制御装置によれば、不感帯を形成する操舵角範囲が車
速に係わらず一定である転舵制御手段を備えたので、走
行中に車速が変化した場合にも、不感帯を形成する操舵
角範囲を一定とすることができる。これにより、不感帯
を形成する操舵角範囲が変化することで転舵角が零に変
化してしまう事態を回避することが可能となり、操舵感
の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態にかかる操舵制御装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】操舵角と目標制御量との関係を示すグラフであ
る。

【図３】車速と伝達比との関係を示すグラフである。

【図４】制御部で行われる制御処理を示すフローチャー
トである。

【図５】操舵角と転舵角の関係を示すグラフである。

【図６】他の実施形態にかかる操舵角と目標制御量との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…マスタ部、１１…操舵ハンドル、１２…操舵軸、
１３…操舵軸モータ、１４…操舵角センサ、１５…操舵
トルクセンサ、２０…スレーブ部、２１…転舵輪、２２
…転舵軸、２３…転舵軸モータ、２５…転舵変位量セン
サ、２６…反力センサ、４０…車速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵ハンドルの回動に連動して転舵輪を
   転舵させる操舵制御装置において、 前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段
   と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記操舵ハンドルと機械的に分離され、前記転舵輪を転
   舵させる転舵手段と、 前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、 前記操舵角に対する前記転舵角の伝達比を前記車速に応
   じて設定する伝達比設定手段と、 前記伝達比に基づいて、前記転舵角が前記操舵角に追従
   するように前記転舵手段の駆動制御を行う転舵制御手段
   とを備えており、 前記転舵制御手段は、前記操舵角が中立付近で変化した
   場合にも、前記転舵輪の転舵角を一定とする不感帯を有
   しており、この不感帯を形成する操舵角範囲が車速に係
   わらず一定であることを特徴とする操舵制御装置。