JP5221600B2

JP5221600B2 - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP5221600B2
Application number: JP2010149048A
Authority: JP
Inventors: 主税岡崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: US20130103262A1; WO2012002179A1; CN102958783A; JP2012011861A

Description

本発明は、車両用操舵装置の技術分野に関する。

この種の車両用操舵装置として、操舵ハンドルに付与すべき目標操舵反力（或いは「目標操舵トルク」）を操舵角及び車速に基づいて設定し、この目標操舵反力を操舵ハンドルに付与する反力制御を行う電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）が知られている（例えば特許文献１参照）。このような反力制御を行うことで、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

米国特許第５１９８９８１号明細書特開平０６−０５６０４６号公報特開２００６−１３７２１５号公報

しかしながら、前述した特許文献１に開示された技術では、運転者が操舵ハンドルを操舵する操舵速度の絶対値の大きさが考慮されておらず、操舵速度の絶対値の大きさによっては、運転者の操舵フィーリングを向上させることが困難になるおそれがあるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば前述した問題点に鑑みなされたものであり、運転者の操舵フィーリングを向上させることが可能な車両用操舵装置を提供することを課題とする。

本発明に係る車両用操舵装置は上記課題を解決するために、操舵ハンドルに付与すべき目標操舵反力を操舵角及び車速に基づいて設定し、前記目標操舵反力を付与する反力制御を行う車両用操舵装置であって、前記操舵ハンドルの操舵速度を特定する操舵速度特定手段と、該操舵速度特定手段によって特定された操舵速度の絶対値の大きさに応じて前記目標操舵反力の大きさを変更する目標操舵反力変更手段とを備ええ、前記目標操舵反力変更手段は、前記操舵速度特定手段によって特定された操舵速度の絶対値の大きさが閾値以下である状態が所定期間以上継続する状態である保舵状態である場合には、前記目標操舵反力の大きさを、現在設定されている前記目標操舵反力の大きさよりも小さくなるように変更する。

本発明に係る第１の車両用操舵装置によれば、目標操舵反力（即ち、操舵ハンドルに付与すべき操舵反力の目標値）が操舵角及び車速に基づいて設定され、反力制御により目標操舵反力が操舵ハンドルに付与される。

本発明では特に、目標操舵反力変更手段は、操舵速度特定手段によって特定された操舵速度の絶対値の大きさに応じて目標操舵反力の大きさを変更する。これにより、例えば目標操舵反力の大きさが操舵速度の絶対値の大きさによらず一定である場合と比較して、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

本発明に係る車両用操舵装置の一態様では、前記目標操舵反力変更手段は、前記保舵状態である場合と、前記保舵状態でない場合とで前記目標操舵反力の大きさが互いに異なるように、前記目標操舵反力を設定する。

この態様では特に、目標操舵反力変更手段は、操舵ハンドルが保舵状態である場合と操舵ハンドルが保舵状態でない場合とで目標操舵反力の大きさが互いに異なるように、目標操舵反力を設定する。即ち、例えば、目標操舵反力変更手段は、目標操舵トルクの大きさを、操舵ハンドルが保舵状態である場合において操舵フィーリングを向上させるのに適切な第１の大きさと、操舵ハンドルが保舵状態でない場合において操舵フィーリングを向上させるのに適切な第２の大きさとで切り替える。

よって、例えば操舵ハンドルが保舵状態である場合と操舵ハンドルが保舵状態でない場合とで目標操舵反力の大きさが同じである場合と比較して、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

この態様では、前記目標操舵反力変更手段は、前記保舵状態である場合には、前記保舵状態でない場合よりも前記目標操舵反力の大きさが小さくなるように、前記目標操舵反力を設定してもよい。

このように構成すれば、操舵ハンドルが保舵状態である場合における運転者の操舵フィーリングをより確実に向上させることができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両の全体構成を示すブロック図である。第１実施形態に係るコントローラの構成を概念的に示すブロック図である。第１実施形態に係る反力制御における目標操舵反力の設定の流れを示すフローチャートである。通常状態用の目標操舵反力を規定するマップである。保舵状態用の目標操舵反力を規定するマップである。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る車両用操舵装置について、図１から図５を参照して説明する。

先ず、本実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両の全体構成について、図１を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両の全体構成を示すブロック図である。

図１において、本実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両１０は、ステアリングホイール１１と、ステアリングシャフト１２と、モータ１３と、ラックアンドピニオン部１４と、タイロッド１５と、ナックルアーム１６と、車輪１７と、操舵角センサ２１と、トルクセンサ２２と、車速センサ２３と、コントローラ１００とを備えている。

ステアリングホイール１１（以下、単に「ステアリング１１」と適宜称する）は、本発明に係る「操舵ハンドル」の一例であり、車両１０を旋回等させるために運転者によって操作される。ステアリング１１は、ステアリングシャフト１２を介して、ラックアンドピニオン部１４に接続されている。ステアリングシャフト１２には、操舵角センサ２１、トルクセンサ２２及びモータ１３が設けられている。

操舵角センサ２１は、運転者によるステアリング１１の操作に対応する操舵角を検出する。操舵角センサ２１は、検出した操舵角に対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。

トルクセンサ２２は、ステアリングシャフト１２に作用するトルクを検出する。トルクセンサ２２は、検出したトルクに対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。

車速センサ２３は、車両１０の車速を検出し、検出した車速に対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。

モータ１３は、減速機や電動モータなどによって構成されており、コントローラ１００による制御下で、ステアリングシャフト１２にトルクを付与する。尚、以下では、モータ１３がステアリングシャフト１２に付与するトルクを「アシストトルク」と適宜称する。

ラックアンドピニオン部１４は、ラックやピニオンによって構成されており、ステアリングシャフト１２から回転が伝達されて動作する。ラックアンドピニオン部１４には、タイロッド１５及びナックルアーム１６が連結されており、ナックルアーム１６には、車輪１７が連結されている。この場合、タイロッド１５及びナックルアーム１６がラックアンドピニオン部１４によって動作されることにより、ナックルアーム１６に連結された車輪１７が転舵されることとなる。

コントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えた電子制御ユニットである。コントローラ１００は、操舵角センサ２１、トルクセンサ２２及び車速センサ２３の各々から供給される検出信号に基づいて、ステアリング１１に目標操舵反力が付与されるように、モータ１３を制御する反力制御を行う。即ち、反力制御では、モータ１３がステアリングシャフト１２に付与するアシストトルクは、ステアリング１１に目標操舵反力が付与されるようにコントローラ１００によって制御される。

図２は、コントローラ１００の構成を概念的に示すブロック図である。

コントローラ１００は、目標操舵反力設定部１１０、操舵速度特定部１２０及び保舵判定部１３０を備えている。尚、目標操舵反力設定部１１０は、本発明に係る第２の車両用操舵装置における「目標操舵反力設定手段」の一例であると共に、本発明に係る第１の車両用操舵装置における「目標操舵反力変更手段」の一例として機能する。

操舵速度特定部１２０は、操舵角センサ２１から供給される検出信号に基づいて、ステアリング１１が操舵される操舵速度を特定する。具体的には、操舵速度特定部１２０は、操舵センサ２１によって検出される操舵角の時間的な変化を算出することにより、ステアリング１１の操舵速度を特定する。

保舵判定部１３０は、ステアリング１１が保舵状態であるか否かを判定する。具体的には、保舵判定部１３０は、操舵角センサ２１によって検出される操舵角及び操舵速度特定部１２０によって特定される操舵速度に基づいて、操舵角が操舵角閾値以上であって、操舵速度の絶対値の大きさが操舵速度閾値以下である状態が第１所定時間以上継続する場合には、ステアリング１１が保舵状態であると判定し、これ以外の状態（即ち、操舵角が操舵角閾値よりも小さい状態、或いは、操舵速度の絶対値の大きさが操舵速度閾値より大きい状態）が第２所定時間以上継続する場合には、ステアリング１１が保舵状態ではない通常状態であると判定する。

目標操舵反力設定部１１０は、ステアリング１１に付与すべき目標操舵反力を、操舵角センサ２１及び車速センサ２３の各々から供給される検出信号に基づいて設定する。より具体的には、目標操舵反力設定部１１０は、図４及び図５を参照して後述する目標操舵反力マップに基づいて、ステアリング１１に付与すべき目標操舵反力を設定する。目標操舵反力マップは、コントローラ１００のＲＯＭ又はＲＡＭに記憶されている。

次に、本実施形態に係る車両用操舵装置による反力制御について、図３を参照して説明する。以下では、本実施形態に係る車両用操舵装置が反力制御を行う際の目標操舵反力の設定について主に説明する。

図３は、反力制御における目標操舵反力の設定の流れを示すフローチャートである。

図３において、反力制御では、先ず、ステアリング１１が保舵状態であるか否かが保舵判定部１３０（図２参照）によって判定される（ステップＳ１０）。

ステアリング１１が保舵状態でない（即ち、通常状態である）と判定された場合には（ステップＳ１０：Ｎｏ）、目標操舵反力設定部１１０は、図４に示されるグラフのような通常状態用の目標操舵反力マップに基づいて、ステアリング１１に付与すべき目標操舵反力として通常状態用の目標操舵反力Ｔ１を設定する（ステップＳ３０）。通常状態用の目標操舵反力マップは、ステアリング１１が通常状態である場合における目標操舵反力を操舵角及び車速に応じて規定するマップである。尚、図４では、通常状態用の目標操舵反力マップにおける操舵角と目標操舵反力との関係のみを示し、車速と目標操舵反力との関係の図示を省略している。

一方、ステアリング１１が保舵状態であると判定された場合には（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、目標操舵反力判定部１１０は、図５において実線で示されるグラフのような保舵状態用の目標操舵反力マップに基づいて、ステアリング１１に付与すべき目標操舵反力として保舵状態用の目標操舵反力Ｔ２を設定する（ステップＳ２０）。保舵状態用の目標操舵反力マップは、ステアリング１１が保舵状態である場合における目標操舵反力を操舵角及び車速に応じて規定するマップである。尚、図５では、保舵状態用の目標操舵反力マップにおける操舵角と目標操舵反力との関係のみを示し、車速と目標操舵反力との関係の図示を省略している。

ここで本実施形態では特に、図５に示すように、保舵状態用の目標操舵反力Ｔ２の大きさは、通常状態用の目標操舵反力Ｔ１の大きさよりも小さい。

即ち、目標操舵反力設定部１１０は、ステアリング１１が保舵状態である場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）には、ステアリング１１が通常状態である場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）よりも目標操舵反力の大きさが小さくなるように、目標操舵反力を設定する。言い換えれば、目標操舵反力設定部１１０は、ステアリング１１に付与すべき目標操舵反力を、通常状態用の目標操舵反力Ｔ１と、この通常状態用の目標操舵反力Ｔ１よりも大きさが小さい保舵状態用の目標操舵反力Ｔ２との間で切り替える。よって、ステアリング１１を保舵状態としている運転者にとって不要な操舵反力を低減でき、保舵状態における運転者の操舵フィーリングを確実に向上させることができる。

尚、本実施形態では、保舵状態用の目標操舵反力Ｔ２の大きさが、通常状態用の目標操舵反力Ｔ１の大きさよりも小さい場合を例に挙げたが、保舵状態用の目標操舵反力Ｔ２の大きさが、通常状態用の目標操舵反力Ｔ１の大きさよりも大きくてもよい。この場合にも、ステアリング１１が通常状態である場合と、ステアリング１１が保舵状態である場合とで、互いに大きさの異なる操舵反力をステアリング１１に付与することができ、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

尚、本実施形態では、ステアリング１１が保舵状態であるか否かを判定し、この判定結果に応じて、目標操舵反力を変更する例を挙げたが、操舵速度特定部１２０によって特定される操舵速度の絶対値の大きさに応じて目標操舵反力の大きさを変更するように構成してもよい。このように構成すれば、例えば目標操舵反力の大きさが操舵速度の絶対値の大きさによらず一定である場合と比較して、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両用操舵装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１３…モータ、１７…車輪、２１…操舵角センサ、２２…トルクセンサ、２３…車速センサ、１００…コントローラ、１１０…目標反力設定部、１２０…操舵速度特定部、１３０…保舵判定部

Claims

操舵ハンドルに付与すべき目標操舵反力を操舵角及び車速に基づいて設定し、前記目標操舵反力を付与する反力制御を行う車両用操舵装置であって、
前記操舵ハンドルの操舵速度を特定する操舵速度特定手段と、
該操舵速度特定手段によって特定された操舵速度の絶対値の大きさに応じて前記目標操舵反力の大きさを変更する目標操舵反力変更手段と
を備え、
前記目標操舵反力変更手段は、前記操舵速度特定手段によって特定された操舵速度の絶対値の大きさが閾値以下である状態が所定期間以上継続する状態である保舵状態である場合には、前記目標操舵反力の大きさを、現在設定されている前記目標操舵反力の大きさよりも小さくなるように変更する
ことを特徴とする車両用操舵装置。
前記目標操舵反力変更手段は、前記保舵状態である場合と、前記保舵状態でない場合とで前記目標操舵反力の大きさが互いに異なるように、前記目標操舵反力を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
前記目標操舵反力変更手段は、前記保舵状態である場合には、前記保舵状態でない場合よりも前記目標操舵反力の大きさが小さくなるように、前記目標操舵反力を設定する請求項２に記載の車両用操舵装置。