JP2007269180A

JP2007269180A - 操舵制御装置

Info

Publication number: JP2007269180A
Application number: JP2006097525A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Suzuki; 輝彦鈴木
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】安定したステアリング特性を維持することが可能な操舵制御装置を提供する。
【解決手段】目標軌跡決定部１２ｂは、車速センサ１３から得られた車速Ｖと、舵角センサ３から得られたステアリングホイール２の操舵角θ_Hとに基づき、車両の走行目標となる目標軌跡を決定する。実軌跡演算部１２ｄは、ＧＰＳ受信部１４が受信した位置情報に基づき、車両が実際に走行した実軌跡の曲率半径Ｒを算出し、これを可変ギア比ユニット制御部１２ｃに供給する。可変ギア比ユニット制御部１２ｃは、目標軌跡決定部１２ｂから供給された曲率半径Ｒ₀と、実軌跡演算部１２ｄから供給された曲率半径Ｒとを比較する。そして、曲率半径Ｒ₀と曲率半径Ｒとの差が所定値以上である場合に、可変ギア比ユニット４における伝達比を変更し、曲率半径Ｒ₀と曲率半径Ｒとの差を減少させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングホイールから操舵輪への回転量の伝達比を可変する操舵制御装置に関する。

従来より、ステアリングホイールからタイヤへの回転量の伝達比を可変するステアリング装置がある。このようなステアリング装置は、例えば、特許文献１に示される。このステアリング装置においては、車両が悪路を走行していることを検出した場合、当該走行状況に応じた伝達比に変更することにより、悪路走行時における車両挙動の乱れを抑制できるとされている。

特開平１１−２２７６２２号公報

ところで、この伝達比は、通常、車両出荷時に車両に備わっていたタイヤの特性やサスペンションの特性に基づいて、適正なステアリング特性が得られるよう設定されている。従って、タイヤの摩耗や交換などによってタイヤの特性が車両出荷時から変化したり、サスペンション系の特性が車両出荷時から変化したりする場合、ステアリング特性にも変化が生じる場合がある。即ち、車両出荷当時と同じステアリングを行ったとしても、例えば、図５に示されるように、車両の走行目標となる目標軌跡（Ｔ₀）と、車両が実際に走行した実軌跡（Ｔ）とが異なる場合がある。又、同じ軌跡を走行するために必要なステアリングの操舵角は、例えば図６に示されるように、車両出荷時（Ｓ₀）と、タイヤ特性やサスペンション特性が変化した後（Ｓ）とでは異なる場合がある。例えば、タイヤの種類の違いによっては、ステアリングの操舵角では２０度程度、車輪角では５度程度異なる場合がある。従って、タイヤ特性やサスペンション特性が変化した場合、車両出荷時に設定された適正なステアリング特性を維持することができず、ステアリング特性を安定させることができない恐れがある。

そこで、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、安定したステアリング特性を維持することが可能な操舵制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両に搭載される操舵制御装置であって、ステアリングホイールから操舵輪への回転量の伝達比を変更可能な伝達比可変手段と、前記ステアリングホイールに入力されたステアリング操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車両の車速を取得する車速取得手段と、前記操舵角検出手段が検出したステアリング操舵角と前記車速取得手段が取得した車速とに基づき、前記車両の走行目標となる目標軌跡を決定する目標軌跡決定手段と、前記車両の現在の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段が取得した位置情報に基づき、前記車両が実際に走行した実軌跡を算出する実軌跡演算手段と、前記目標軌跡決定手段が決定した目標軌跡と前記実軌跡演算手段が算出した実軌跡とを比較し、前記目標軌跡と前記実軌跡との差が所定値以上である場合に、前記伝達比可変手段の伝達比を変更し、前記目標軌跡と前記実軌跡との差を減少させる伝達比制御手段とを備えることを特徴とする操舵制御装置を提供する。

また、前記伝達比制御手段は、前記目標軌跡と前記実軌跡との差が所定値以上である場合に、前記目標軌跡と前記実軌跡との差の値に応じて、前記伝達比の変更量を決定しても良い。

本発明によれば、車両の走行目標となる目標軌跡と、車両が実際に走行した実軌跡とを比較し、前記目標軌跡と前記実軌跡との差が所定値以上である場合に、前記伝達比可変手段の伝達比を変更することにより、前記目標軌跡と前記実軌跡との差を減少させる。この結果、ステアリング特性が補正され、安定したステアリング特性を維持することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、各図において共通する部分には、同一の符号が付されている。また、かかる実施例は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲で任意に変更可能である。

[実施例]
（１）構成
＜操舵制御装置１の構成＞
図１は、本実施例に係る操舵制御装置１を含むアクティブステアリング装置Ａの構成図である。アクティブステアリング装置Ａは車両に搭載されている。この車両を操舵するためのステアリングホイール２は、上部ステアリングシャフト６ａの上端に接続されている。上部ステアリングシャフト６ａの下端は、可変ギヤ比ユニット４の入力側に接続されており、下部ステアリングシャフト６ｂの上端が可変ギヤ比ユニット４の出力側に接続されている。下部ステアリングシャフト６ｂの下端には、ピニオン（図示せず）が設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス７内においてラックバー８に噛合されている。更に、ラックバー８の両端にはそれぞれタイロッド９の一端が接続されると共に、各タイロッド９の他端にはナックルアーム１０を介して操舵輪１１が接続されている。また、上部ステアリングシャフト６ａには、ステアリングホイール２の操舵角θ_Hを検出する舵角センサ３が設けられ、下部ステアリングシャフト６ｂには、操舵輪１１の実操舵角（車輪角）θ_Pを検出する出力角センサ５が設けられている。

操舵制御装置１は、舵角センサ３、可変ギヤ比ユニット４、車速センサ１３、ＧＰＳ受信部１４及びＥＣＵ（電子制御装置）１２から構成される。

可変ギヤ比ユニット４は、モータ（図示せず）及び遊星歯車機構を用いた減速機（図示せず）を有する。モータは、モータドライバ（図示せず）を介してＥＣＵ１２から出力された制御信号に従って制御される。可変ギヤ比ユニット４は、ＥＣＵ１２の制御の下、ステアリングホイール２から操舵輪１１への回転量の伝達比、即ち、出力軸の回転数／入力軸の回転数（下部ステアリングシャフト６ｂの回転数／上部ステアリングシャフト６ａの回転数）を変更する。なお、減速機として遊星歯車機構を有する減速機を用いているが、これに限らず、ハーモニックドライブ減速機やサイクロイド減速機等の減速機を用いるようにしても良い。

舵角センサ３は、ステアリングホイール２の操舵角を検出し、これをＥＣＵ１２に供給する。出力角センサ５は、操舵輪１１の実操舵角（車輪角）θ_pを検出し、これをＥＣＵ１２に供給する。ＧＰＳ受信部１４は、ＧＰＳ（Global Positioning System）により得られる車両の現在位置を表す位置情報を受信し、これをＥＣＵ１２に供給する。尚、位置情報には、車両の現在位置の緯度及び経度が含まれる。車速センサ１３は、車両の車速を検出し、これをＥＣＵ１２に供給する。

＜ＥＣＵ１２の構成＞
ＥＣＵ１２は、記憶部１２ａと、目標軌跡決定部１２ｂと、可変ギア比ユニット制御部１２ｃと、実軌跡演算部１２ｄとから構成される。

記憶部１２ａには、車両の走行目標となる目標軌跡の曲率半径が所定の除算値と対応付けられて予め記憶されている。所定の除算値とは、車両の車速Ｖを、単位時間当たりの操舵角θ_Hの変量で除算した値（Ｖ／(dθ_H/dt)）である。目標軌跡の曲率半径は、この除算値に比例するため、この除算値と対応付けられて記憶部１２ａに記憶されている。

目標軌跡決定部１２ｂは、車速センサ１３から得られた車速Ｖと、舵角センサ３から得られたステアリングホイール２の操舵角θ_Hとに基づき、車両の走行目標となる目標軌跡を決定する。具体的には、目標軌跡決定部１２ｂは、上述した除算値を算出し、記憶部１２ａを参照して、当該除算値と対応する当該目標軌跡の曲率半径Ｒ₀を取得し、これを可変ギア比ユニット制御部１２ｃに供給する。

実軌跡演算部１２ｄは、ＧＰＳ受信部１４が受信した位置情報に基づき、車両が実際に走行した実軌跡の曲率半径Ｒを算出し、これを可変ギア比ユニット制御部１２ｃに供給する。

可変ギア比ユニット制御部１２ｃは、目標軌跡決定部１２ｂから供給された曲率半径Ｒ₀と、実軌跡演算部１２ｄから供給された曲率半径Ｒとを比較する。そして、これらの差が所定値以上である場合に、曲率半径Ｒと曲率半径Ｒ₀との大小関係及びカウンタの値に基づいて、可変ギヤ比ユニット４における伝達比を変更する。

（２）動作
次に、本実施例に係る動作について説明する。図３は、本実施例に係る操舵制御装置１の動作の流れを示すフローチャートである。

操舵制御装置１のＥＣＵ１２は、ステップＳ１で、ＧＰＳ受信部１４における受信状態が良好か否かを判別し、良好であると判別した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ＧＰＳ受信部１４を介して位置情報を取得する（ステップＳ２）。次いでステップＳ３で、ＥＣＵ１２は、ＧＰＳ受信部１４を介して受信した位置情報が３点に達したか否かを判別し、達したと判別した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、実軌跡Ｔの曲率半径Ｒを算出する（ステップＳ４）。具体的には、例えば、図２に示されるように、ＧＰＳ受信部１４を介して受信した３点の位置情報がＰ１（Ｅ１，Ｎ１）、Ｐ２（Ｅ２，Ｎ２）、Ｐ３（Ｅ３，Ｎ３）であるとする。Ｅ１〜Ｅ３は車両の位置する緯度を表し、Ｎ１〜Ｎ３は車両の位置する経度を表すものとする。このとき、ＥＣＵ１２は、これらの位置情報Ｐ１〜Ｐ３から求められる実軌跡Ｔの曲率半径Ｒを算出する。なお、ＧＰＳによって得られる３点の位置情報を用いることにより、各点の相対的な位置関係から実軌跡Ｔの曲率半径Ｒを求めることができ、この結果、曲率半径Ｒの誤差を１０ｃｍ程度に抑えることができる。

そして、ＥＣＵ１２は、ステアリング２の操舵角θ_Hを舵角センサ３から取得すると共に、車速Ｖを車速センサ１３から取得し（ステップＳ５）、次いで、操舵角θ_H及び車速Ｖから車両の目標軌跡の曲率半径Ｒ₀を決定する（ステップＳ６）。具体的には、ＥＣＵ１２は、上述の構成欄で説明した除算値を算出し、記憶部１２ａを参照することにより、当該除算値に基づいて定まる曲率半径Ｒ₀を取得する。

次いで、ＥＣＵ１２は、ステップＳ４で算出した曲率半径Ｒと、ステップＳ６で取得した曲率半径Ｒ₀との絶対差分を算出し、これが所定値より大きいか否かを判別する（ステップＳ７）。ＥＣＵ１２は、当該絶対差分が所定値より大きいと判別した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、次に、当該曲率半径Ｒが、当該曲率半径Ｒ₀より大きいか否かを判別する（ステップＳ８）。ステップＳ８の判別結果が肯定的である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１２は、第１のカウンタの値をインクリメントし（ステップＳ９）、次いで、第１のカウンタの値が所定値に達したか否かを判別する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の判別結果が肯定的である場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１２は、次いで、可変ギヤ比ユニット４を制御して、可変ギヤ比ユニット４における伝達比を所定量増加させる（ステップＳ１１）。この結果、曲率半径Ｒと曲率半径Ｒ₀との差分は減少することになる。また、ステアリング２の操舵角θ_Hに対する操舵輪１１の実操舵角θ_pが補正され、ステアリング２の操舵角θ_Hと、操舵輪１１の実操舵角θ_pとの関係は、例えば図４に示されるように、直線Ｄから直線Ｄ₀に変化する。ステップＳ１１の後、ＥＣＵ１２は、第１カウンタの値をリセットする（ステップＳ１２）。

また、ステップＳ８の判別結果が否定的である場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ＥＣＵ１２は、第２のカウンタの値をインクリメントし（ステップＳ１３）、次いで、第２のカウンタの値が所定値に達したか否かを判別する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の判別結果が肯定的である場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１２は、次いで、可変ギヤ比ユニット４を制御して、可変ギヤ比ユニット４における伝達比を所定量減少させる（ステップＳ１５）。この結果、曲率半径Ｒと曲率半径Ｒ₀との差分は減少することになる。ステップＳ１５の後、ＥＣＵ１２は、第２カウンタの値をリセットする（ステップＳ１６）。

なお、ステップＳ７，Ｓ１０，Ｓ１４における判別結果が否定的である場合には、ＥＣＵ１２は、可変ギヤ比ユニット４における伝達比を変更しない。

以上のような構成によって伝達比を変更することにより、タイヤ特性やサスペンション特性が変化したとしても、車両に設定された適正なステアリング特性を維持することが可能になり、ステアリング特性を安定させることが可能になる。

[変形例]
＜変形例１＞
上述の実施例においては、車速センサ１３により車速Ｖを取得するようにした。しかし、ＧＰＳ受信部１４が受信した位置情報に基づいて、ＥＣＵ１２が、車速Ｖを算出するように構成しても良い。具体的には、ＥＣＵ１２にタイマを別途設け、ＧＰＳ受信部１４が位置情報を受信した受信時刻をタイマが計時するように構成し、ＥＣＵ１２は、位置情報と、当該位置情報の受信時刻とから車速を算出するように構成しても良い。

＜変形例２＞
上述の実施例においては、ステップＳ１０又はＳ１４の判別結果が肯定的である場合、ステップＳ１１又はＳ１５の処理を行うように構成した。このステップＳ１１又はステップＳ１５の処理を行うタイミングは限定されない。例えば、車両のエンジンの駆動が停止し、ＥＣＵ１２への電源の供給が一旦停止した後電源が再度供給されたときに、処理を行うように構成しても良い。また、舵角センサ３で検出されるステアリングホイール２の操舵角が「０」になったときに、処理を行うようにしても良い。即ち、車両の操作中に、可変ギヤ比ユニット４における伝達比を変更しないように構成することにより、車両の操作者の違和感を低減することができる。

＜変形例３＞
上述の実施例においては、ステップＳ８で、曲率半径Ｒ₀と曲率半径Ｒとの大小のみを判別し、ステップＳ９又はＳ１３で、当該大小に応じて第１カウンタ又は第２カウンタの値を加算するように構成した。しかし、本発明においてはこれに限らず、曲率半径Ｒ₀と曲率半径Ｒとの差分の値に応じた複数のカウンタを設け、ステップＳ８では、これらの差分の値を判別し、以降のステップでは、判別した値に応じたカウンタの値を加算し、各カウンタの値に基づいて、伝達比を変更するように構成しても良い。例えば、曲率半径Ｒ₀と曲率半径Ｒとの差分の値が「−２」から「−１」の範囲にある場合、カウンタＡの値を１加算し、曲率半径Ｒ₀と曲率半径Ｒとの差分の値が「−１」から「０」の範囲にある場合、カウンタＢの値を１加算し、曲率半径Ｒ₀と曲率半径Ｒとの差分の値が「０」から「＋１」の範囲にある場合、カウンタＣの値を１加算し、曲率半径Ｒ₀と曲率半径Ｒとの差分の値が「＋１」から「＋２」の範囲にある場合、カウンタＤの値を１加算するように構成する。そして、曲率半径Ｒ₀と曲率半径Ｒとの差分の値に応じたカウンタの値を加算した後、例えば、各カウンタＡ〜Ｄの値の分布に応じて、伝達比の変更量を決定するように構成しても良い。例えば、カウンタＡの値が「３０」でその他のカウンタの値が「０」である場合、伝達比を２０％増加させるようにしたり、カウンタＣの値が「３０」でその他のカウンタの値が「２」である場合、伝達比を１０％減少させるようにしたりする。このような構成によって、伝達比をより適正に変更することができる。

上述の各実施の形態の説明は本発明の一例である。このため、本発明は上述の各実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、上述の実施の形態以外であっても種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明は、ステアリングホイールから操舵輪への回転量の伝達比を可変する操舵制御装置に用いて好適である。

本発明の実施例に係る操舵制御装置を示すブロック図である。同実施例に係る目標軌跡及び実軌跡を説明するための図である。同実施例に係る操舵制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。同実施例に係るステアリング操舵角と実操舵角（車輪角）との関係を示す図である。同実施例に係る目標軌跡及び実軌跡を説明するための図である。同実施例に係るステアリング特性の変化を説明するための図である。

符号の説明

１…操舵制御装置、２…ステアリングホイール、３…舵角センサ、４…可変ギヤ比ユニット、５…出力角センサ、６ａ…上部ステアリングシャフト、６ｂ…下部ステアリングシャフト、７…ステアリングギヤボックス、８…ラックバー、９…タイロッド、１０…ナックルアーム、１１…操舵輪、１２…ＥＣＵ、１２ａ…記憶部、１２ｂ…目標軌跡決定部、１２ｃ…可変ギヤ比ユニット制御部、１２ｄ…実軌跡演算部、１３…車速センサ、１４…ＧＰＳ受信部、Ａ…アクティブステアリング装置

Claims

車両に搭載される操舵制御装置であって、
ステアリングホイールから操舵輪への回転量の伝達比を変更可能な伝達比可変手段と、
前記ステアリングホイールに入力されたステアリング操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車両の車速を取得する車速取得手段と、
前記操舵角検出手段が検出したステアリング操舵角と前記車速取得手段が取得した車速とに基づき、前記車両の走行目標となる目標軌跡を決定する目標軌跡決定手段と、
前記車両の現在の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段が取得した位置情報に基づき、前記車両が実際に走行した実軌跡を算出する実軌跡演算手段と、
前記目標軌跡決定手段が決定した目標軌跡と前記実軌跡演算手段が算出した実軌跡とを比較し、前記目標軌跡と前記実軌跡との差が所定値以上である場合に、前記伝達比可変手段の伝達比を変更し、前記目標軌跡と前記実軌跡との差を減少させる伝達比制御手段と
を備えることを特徴とする操舵制御装置。