JP3557016B2

JP3557016B2 - 車両の操舵装置

Info

Publication number: JP3557016B2
Application number: JP25684595A
Authority: JP
Inventors: 友保嘉田; 稔千徳
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2015-09-07
Also published as: JPH0971258A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中の車両が障害物に衝突するのを防止できる操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーンチェンジ等の際に車両が側方や後側方のガードレールや他車両等の障害物と衝突するのを防止することを目的として、車両と障害物との衝突可能性に基づき操舵抑制を行なう操舵装置が提案されている。例えば、車両の後側方における障害物の検知時に操舵補助力の付与を解除したり、操舵しようとする方向とは逆方向に操舵抑制力を作用させたり、現在走行中の車線を維持するようにステアリング装置を制御することで、操舵抑制を行ない、障害物の存在をドライバーに認識させるものが提案されている（特開平５‐２９４２５０号公報、特開平４‐１９２７４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、そのような衝突可能性発生時において、実際には衝突可能性のある方向へのレーンチェンジ等を行なわず、現在の車線を維持する場合であっても、その操舵抑制が行なわれると、その衝突可能性のある方向への操舵の遊び感がなくなり、操舵フィーリングが低下するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両の操舵装置は、操舵トルクを検知する手段と、その操舵トルクが設定値以上か否かを判断する手段と、操舵方向において検知される障害物と車両との衝突可能性の有無を判断する手段と、その操舵トルクが設定値以上であって、且つ、衝突可能性発生時に、操舵抑制を行なう手段とを備え、その操舵トルクの設定値は、車速が増加すると増加するように設定されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明の構成によれば、衝突可能性のある方向への操舵に要する操舵トルクが設定値未満であれば、操舵抑制は行なわれないので、その衝突可能性のある方向への操舵の遊び感を得ることができ、操舵フィーリングの低下を防止できる。
また、図１０の比較例に示すように、その操舵トルクの設定値Ｔｃが車速ｖに対して一定であると、高速走行時には操舵の遊び範囲が小さくなってしまい、操舵フィーリングの低下を充分に防止することができない。これは、車速が大きくなると、低速走行時と舵角が同一であっても、路面からタイヤに作用するセルフアライニングトルクが大きくなって操舵に要するトルクが大きくなるからである。
これに対し、本発明の構成によれば、その操舵トルクの設定値は、車速が増加すると増加するので、高速走行時にセルフアライニングトルクが増加しても操舵の遊び範囲が小さくなるのを防止し、操舵フィーリングの低下を充分に防止できる。
【０００７】
その検知された操舵トルクに応じた制御値によって操舵補助力発生用のアクチュエータを制御する手段と、その操舵トルクが設定値以上であって、且つ、衝突可能性発生時に、操舵抑制を行なうように前記制御値を変化させる手段とを備え、その操舵補助力の操舵トルクに対する増加率は、車速が増加すると減少するように設定されているのが好ましい。
【０００８】
本発明をパワーステアリング装置に適用することで、操舵抑制力を操舵補助力発生用アクチュエータにより付与することができる。その操舵補助力の操舵トルクに対する増加率が車速の増加により減少することで、高速で走行安定性が向上し低速で旋回性能が向上する。この場合、高速では操舵補助力が減少するので、低速走行時と舵角が同一であっても、操舵に要するトルクが大きくなる。
本発明の構成によれば、その操舵トルクの設定値は、車速が増加すると増加するので、高速走行時であっても操舵の遊び範囲が小さくなるのを防止し、操舵フィーリングの低下を充分に防止でき、且つ、高速での走行安定性と低速での旋回性能の向上を図れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
図１に示すラックピニオン式電動パワーステアリング装置１は、車両１０のステアリングホイールＨに連結される入力軸２と、この入力軸２にトルクセンサ３を介して連結される出力軸４とを備えている。その出力軸４はユニバーサルジョイント５を介してピニオン６に接続され、そのピニオン６に噛み合うラック７に操舵用車輪８が連結される。これにより、操舵トルクがステアリングホイールＨ、入力軸２、トルクセンサ３、出力軸４、およびピニオン６を介してラック７に伝達され、そのラック７の移動によって車両１０の操舵がなされる。
【００１１】
図２に示すように、その入力軸２と出力軸４とに、トーションバー１１が挿入されると共にピン１８、１９により連結されている。なお、その入力軸２は、ステアリングホイールＨ側の第１軸２ａとトルクセンサ３側の第２軸２ｂとをピン１８により連結することで構成されている。これにより、その入力軸２と出力軸４とは操舵トルクに応じ相対回転する。その入力軸２の一端は出力軸４の一端に形成された凹部４ａ内に挿入され、図３に示すように、その入力軸２の外周面の一部と凹部４ａの内周面の一部とは互いに対向する非円形部２′、４′とされている。その入力軸２側の非円形部２′と出力軸４側の非円形部４′とが当接することで、入力軸２と出力軸４とは相対回転可能量が一定範囲に規制され、トーションバー１１の破損が防止される。その出力軸４の外周にウォームホイール１２が嵌合され、このウォームホイール１２に噛み合うウォームギヤ１５が、図１に示すように、操舵補助力発生用モータ（アクチュエータ）１３に接続されている。
【００１２】
図２に示すように、そのトルクセンサ３は、その入力軸２と出力軸４とに相対回転可能に嵌め合わされるハウジング１６を備えている。その入力軸２の外周に磁性材製の第１検知リング２１が、また、その出力軸４の外周に磁性体製の第２検出リング２３が、それぞれ同行回転するよう嵌合されている。その第１検出リング２１の一端面と第２検出リング２３の他端面とは互いに対向するように配置され、各検出リング２１、２３の対向端面に、それぞれ歯２１ａ、２３ａが周方向に沿って複数設けられている。その第１検出リング２１の他端側は一端側よりも外径の小さな小径部２１ｂとされている。そのハウジング１６に、各検出リング２１、２３の対向間を覆う第１検出コイル３３と、第１検出リング２１の小径部２１ｂを覆う第２検出コイル３４とが保持され、各検出コイル３３、３４は図４に示す信号処理回路を構成する。すなわち、第１検出コイル３３は抵抗４５を介して発振器４６に接続され、第２検出コイル３４は抵抗４７を介して発振器４６に接続され、各検出コイル３３、３４は差動増幅回路４８に接続される。
【００１３】
その入力軸２から出力軸４への操舵トルクの伝達によりトーションバー１１が弾性的に捩れ、第１検出リング２１と第２検出リング２３とが相対的に回転すると、各検出リング２１、２３の歯２１ａ、２３ａの対向面積が変化する。その面積変化により、その歯２１ａ、２３ａの対向間の磁気抵抗が変化することから、その変化に応じて第１検出コイル３３の出力が変化し、その出力に対応して操舵トルクが検出される。これによりトルクセンサ３は、前記入力軸２側の非円形部２′と出力軸４側の非円形部４′とが当接する検出限界まで、操舵トルクを検出することができる。また、操舵トルクの作用していない状態で第１検出コイル３３側の磁気抵抗と第２検出コイル３４側の磁気抵抗とが等しくなるように、前記小径部２１ｂの外径を設定することで、温度変動による第１検出コイル３３の出力変動は、温度変動による第２検出コイル３４の出力変動に等しくされ、差動増幅回路４８により打ち消され、伝達トルクの検出値の温度変動が補償される。なお、トルクセンサ３は、操舵がなされていない中点において出力が零となり、右操舵時の上記検出限界における出力の絶対値と、左操舵時の上記検出限界における出力の絶対値とが等しくなるように、その組み立て工程において、入力軸２と出力軸４とは相対位置が定められた後に、トーションバー１１によりピン１８、１９を介して連結される。
【００１４】
図１に示すように、そのトルクセンサ３は、コンピューターにより主構成されるコントローラー５０に接続される。そのコントローラー５０に、前記モータ１３、車速検知センサ５１、および車両１０に取り付けられた複数の障害物検知センサ５３、５４、５５、５６が接続される。それら障害物検知センサ５３、５４、５５、５６は、例えば、車両１０の左右側方と左右後側方における他車両やガードレール等の障害物を検知するもので、車両からレーザや超音波等のレーダ波を発射する発信器と、そのレーダ波の受信器と、その受信したレーダ波の増幅器とを有し、そのレーダ波の発信から受信までの時間差に基づき、コントローラー５０により障害物までの距離を演算するものにより構成できる。
【００１５】
そのコントローラー５０は、そのトルクセンサ３の出力と車速とに基づき、操舵補助力発生用モータ１３の駆動電流に対応する制御値Ｉを演算し、その演算した制御値Ｉによりモータ１３を制御する。
すなわち、図５は、操舵補助を行なう場合の操舵トルクと制御値Ｉとの関係を示し、操舵トルクが大きくなると制御値Ｉすなわち操舵補助力が増加し、その増加率は低速では大きく高速では小さくなる。これにより、低速での旋回性と高速での走行安定性の向上が図られている。
そのコントローラー５０は、操舵補助を行なう場合、その図５に示す関係を満たすように制御値Ｉを演算し、また、衝突可能性発生時には、その制御値Ｉを変化させることで操舵抑制を行なう。
なお、その図５に示す操舵トルクと制御値Ｉとの関係は一例であり、これに限定されるものではなく、例えば、車速だけでなく舵角も検知し、その制御値Ｉを舵角が大きい低速状態では操舵補助力を大きくして車両の旋回性を向上し、舵角が小さい高速状態では操舵補助力を小さくして走行安定性を向上してもよい。
【００１６】
上記コントローラー５０の制御プログラムに基づく制御手順を、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００１７】
まず、トルクセンサ３、車速検知センサ５１および障害物検知センサ５３、５４、５５、５６からの信号を読み込み、操舵トルクおよび車速を求め、障害物までの距離を演算する（ステップ１）。
【００１８】
次に、その検知したトルクＴが、設定値Ｔａ以上か否かを判断する（ステップ２）。その設定値Ｔａは、車速が増加すると増加するものとされている。本実施形態では、図７に示すように、操舵抑制を必要としない一定車速ｖａ未満では設定値Ｔａを一定とし、その一定車速ｖａ以上において、設定値Ｔａを車速ｖに比例して増加させる。
【００１９】
その検知したトルクＴが設定値Ｔａ未満の場合、上記のように操舵補助用モータ１３の制御値Ｉを演算し（ステップ３）、その制御値Ｉによりモータ１３を制御して操舵補助を行ない（ステップ４）、ステップ１に戻る。
【００２０】
その検知したトルクＴが設定値Ｔａ以上の場合、トルクセンサ３からの信号により操舵方向を判断し、その操舵方向におけるセンサ５３、５４、５５、５６からの障害物検知信号により、車両１０と障害物との衝突可能性を判断する（ステップ５）。例えば、その操舵方向において予め定めた一定距離内に障害物が検知された場合は衝突可能性が有ると判断する。
【００２１】
その衝突可能性が無い場合はステップ３、４において操舵補助を行ない、ステップ１に戻る。
【００２２】
ステップ５において衝突可能性が有ると判断された場合は操舵抑制を行ない（ステップ６）、ステップ１に戻る。その操舵抑制の仕方は特に限定されず、例えば、操舵補助力の付与を解除したり、操舵しようとする方向とは逆方向に操舵抑制力を作用させる。
【００２３】
上記構成によれば、衝突可能性のある方向への操舵に要する操舵トルクＴが設定値Ｔａ未満であれば、操舵抑制は行なわれないので、その衝突可能性のある方向への操舵の遊び感を得ることができ、操舵フィーリングの低下を防止できる。また、その操舵トルクの設定値Ｔａは、車速ｖが増加すると増加するので、高速走行時にセルフアライニングトルクが増加しても、また、操舵補助力の操舵トルクに対する増加率を車速の増加により減少させることで、高速での走行安定性の向上と低速での旋回性能の向上を図る場合であっても、高速走行時に操舵の遊び範囲が小さくなるのを防止し、操舵フィーリングの低下を充分に防止できる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図８の第１変形例に示すように、設定値Ｔａを車速ｖの２次関数として増加させることができる。また、図９の第２変形例に示すように、設定値Ｔａを車速ｖに対し段階的に増加させることができる。また、障害物の検知手段は特に限定されず、例えば、ＣＣＤカメラによる車両周囲の映像に基づき車両に接近する障害物の有無を判断するようにしてもよい。また、操舵方向の検知手段も特に限定されず、例えば、ウィンカの操作信号により検知してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の車両の操舵装置によれば、障害物との衝突可能性発生時に、車速に応じて適正に操舵の遊び感を確保し、操舵フィーリングの低下を防止できる。また、本発明をパワーステアリング装置に適用することで、高速での走行安定性と低速での旋回性能の向上を図りつつ、その適正な操舵の遊び感を確保し、操舵フィーリングの低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のパワーステアリング装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態のトルクセンサの断面図
【図３】図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ線断面図
【図４】本発明の実施形態のトルクセンサの回路図
【図５】本発明の実施形態の制御値と操舵トルクとの関係を示す図
【図６】本発明の実施形態のパワーステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態のトルク設定値と車速との関係を示す図
【図８】本発明の第１変形例のトルク設定値と車速との関係を示す図
【図９】本発明の第２変形例のトルク設定値と車速との関係を示す図
【図１０】本発明の比較例のトルク設定値と車速との関係を示す図
【符号の説明】
１パワーステアリング装置
３トルクセンサ
１３モータ（アクチュエータ）
５０コントローラー
５１車速検知センサ
５３、５４、５５、５６障害物検知センサ

Claims

操舵トルクを検知する手段と、
その操舵トルクが設定値以上か否かを判断する手段と、
操舵方向において検知される障害物と車両との衝突可能性の有無を判断する手段と、
その操舵トルクが設定値以上であって、且つ、衝突可能性発生時に、操舵抑制を行なう手段とを備え、
その操舵トルクの設定値は、車速が増加すると増加するように設定されている車両の操舵装置。
検知された操舵トルクに応じた制御値によって操舵補助力発生用のアクチュエータを制御する手段と、
その操舵トルクが設定値以上であって、且つ、衝突可能性発生時に、操舵抑制を行なうように前記制御値を変化させる手段とを備え、
その操舵補助力の操舵トルクに対する増加率は、車速が増加すると減少するように設定されている請求項１に記載の車両の操舵装置。