JP2008285033A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールとステアリングギヤを機械的に分離させた構成において、少ない消費電力で良好な操舵フィーリングを実現する。
【解決手段】第一の制御装置６は、動作状態信号受信手段４１でラックエンドに到達したことを知らせる信号を取得したら、電磁部ブレーキ信号発生手段４４で電磁ブレーキ手段１５を動作させ、ステアリングシャフト３にブレーキをかける。この力は、運転者にはラックエンドに到達したことを知らせる力として働くので、これに運転者が対応してステアリングホイール２を戻す等に動作を実施する。このときの変化をトルクセンサ１８や第１のエンコーダ１３を用いて取得し、解除信号発生手段４５が電磁ブレーキ信号発生手段４４に解除信号を出力し、電磁ブレーキ手段１５を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

ステアリングホイールと、操向輪を操向させるステアリングギヤとを機械的に分離させたステアバイワイヤ方式の車両用制御装置が開発されている。この車両用制御装置では、ステアリングホイールの回転を検出するセンサを設け、センサでステアリングホイールの操舵角度を検出し、これに相当する操向角度を制御装置で算出する。さらに、操向角度に操向輪の角度が一致するようにステアリングギヤを駆動させる。

この種の車両用制御装置では、ステアリングホイールに反力を与えられるように反力モータが設けられている。反力を与える際には、ステアリングホイールの回転角度と車速を検出し、これらに応じて目標反力トルクを演算する。目標反力トルクに応じたトルクがステアリングホイールに作用させられる（例えば、特許文献１参照）。これによって、運転者が操作力を作用させていない状態では操向輪がセルフアライニングトルクにより直線状態に復帰する。
特開２００５−５３３３４号公報

しかしながら、モータの回転でステアリングホイールに反力を与えただけでは、ラックエンドに突き当たった感触（以下、ラックエンド感という）を実現することが難しく、運転者によってはステアリングホイールを必要以上に回してしまうことがあった。このような場合には、ステアリングギヤを駆動させるモータがロックしてしまうことがあった。
また、電流の供給によってラックエンド感を与える場合には、運転者がステアリングホイールを操作してラックエンドから離れたことを検出してから電流の供給を停止することになるので、この間は絶えず電流を供給する必要があった。このため、電流消費量が増大していた。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、運転者に適切なラックエンド感を伝達できるようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの回転を検出するエンコーダから供給されるパルス信号をカウントし、第１のカウント信号を発生する第１のカウント手段と、前記第１のカウント手段から出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、車両の車体に操向可能に支持された操向輪と、電動機とラックアンドピニオン機構を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、前記操向輪の操向角度の変化を検出し、前記操向輪の操向角度の変化に伴い検出信号を発生するエンコーダから供給される検出信号をカウントし、第２のカウント信号を出力する第２のカウント手段と、前記第２のカウント手段から供給される第２のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、前記操向角度算出手段で算出した操向角度信号と前記操舵角度算出手段で算出した操舵角度信号の差に相当する角度差信号を発生させる角度差信号算出手段と、前記角度差信号算出手段から角度差信号が供給され、角度差信号に基づいて駆動信号を発生し、前記操舵角度信号と前記操向角度信号が一致するように駆動信号を発生させる駆動信号生成手段と、駆動信号の供給を受けて前記駆動モータに電流を供給する駆動回路と、前記ステアリングギヤがラックエンドに到達したことを示す信号を受け取ったときに、前記ステアリングシャフトにブレーキをかける電磁ブレーキ手段と、前記電磁ブレーキ手段に供給される電流を制御する電磁ブレーキ信号発生手段と、前記電磁ブレーキ手段の動作後に前記ステアリングシャフトに生じるトルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサで検出するトルクが減少したときに前記電磁ブレーキ手段によるブレーキを解除させる解除信号発生手段とを備えることを特徴とする車両用制御装置とした。
この車両用制御装置では、ラックエンドに到達したと判定したときに電磁ブレーキ手段を動作させる。ステアリングシャフトにブレーキをかけることで運転者にラックエンド感を与える。ラックエンド感を感じた運転者がステアリングホイールに加える力や回転方向を変化させたときは、このような変化をトルクとして検出して電磁ブレーキ手段を解除させる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用制御装置において、前記解除信号発生手段は、操舵角度と操向角度の角度差が減少した場合にブレーキを解除させるように構成したことを特徴とする。
この車両用制御装置は、ラックエンド感を感じた運転者がステアリングホイールの回転方向を変化させたときに、操向輪との角度差を検出することでブレーキを解除させる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用制御装置において、前記解除信号発生手段は、前記ステアリングシャフトの回転方向が反転したときにブレーキを解除させるように構成したことを特徴とする。
この車両用制御装置は、ラックエンド感を感じた運転者がステアリングホイールの回転方向を変化させたときに、回転方向の変化を検出したときにブレーキを解除させる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用制御装置において、前記電動機に供給される電流を検出する電流センサと、ラックエンドに相当する操向角度で前記電動機の回転が検出されず、かつ前記電動機に供給される電流が所定値を越えたときにラックエンド信号を発生するラックエンド判定手段とを備えることを特徴とする。
ラックエンドに到達したことを判定する際に、電流値だけで判断すると操向中で目標に対する角度差が大きいときに誤判定することがある。また、エンコーダの出力だけでは、操向輪が停止しているときに誤判定することがある。ラックエンド判定手段では、操向角度、電流値、エンコーダの出力を監視することでラックエンドの判定精度を高めている。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の車両用制御装置において、前記操向輪の操向角度が変化せずに、前記電動機に供給される電流が所定値を越えたときに前記電動機に供給される電流を低減させる電流低減信号発生回路を有することを特徴とする。
この車両用制御装置は、操向角度が変化しないのに対して電流値が増加するような場合に、電動機に供給する電流を低減させ、電動機のロック時の電流の流れすぎを防止する。

本発明によれば、操舵中にラックエンドに到達したときに電磁ブレーキ手段を動作させてラックエンド感を運転者に与え、これに応じて運転者の操作が変化したときには電磁ブレーキ手段の動作を停止させるようにしたので、操向フィーリングを向上させると共に不必要な電流の供給を防止できる。

図１及び図２に示すように、車両用制御装置１は、運転者が操作する入力手段であるステアリングホイール２が取り付けられたステアリングシャフト３と、操向輪（以下、タイヤという）４を操向させるステアリングギヤ５とが機械的に接続されておらず、ステアリングシャフト３側の第一の制御装置６と、ステアリングギヤ５の第二の制御装置７と介して電気的に接続されている。

ステアリングシャフト３は、車体に固定されたハウジング１１に回転自在に支持されている。ハウジング１１内には、電動機に減速機構を取り付けた駆動モータ１２が収容されており、駆動モータ１２の動力をステアリングシャフト３に伝達可能に連結されている。さらに、ハウジング１１には、ステアリングホイール２の回転に応じてパルス信号を出力する第１のエンコーダ１３と、ステアリングホイール２の操舵角度の中立点を検出する第２のエンコーダ１４と、電磁ブレーキ手段１５が取り付けられている。駆動モータ１２は、駆動回路１６を介して第一の制御装置６に接続されている。電磁ブレーキ手段１５は、電磁石に通電してロータの回転を停止させるようなブレーキ力を発生させるもので、駆動回路１７を介して第一の制御装置６に接続されている。各駆動回路１６，１７は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を駆動モータ１２や電磁ブレーキ手段１５に供給するように構成されている。
さらに、ステアリングシャフト３には、トルクセンサ１８が取り付けられている。トルクセンサ１８は、ステアリングホイール２から駆動モータ１２に至るまでの間に取り付けれ、第一の制御装置６にトルクに応じた信号を出力する。

第１のエンコーダ１３は、光学式のロータリエンコーダが用いられている。ロータリエンコーダは、ステアリングホイール２と共に回転する不図示の円板を有し、この円板には２列のパターンが形成されている。各パターンは、例えば、周方向に等間隔に形成された略同じ幅のスリットからなり、一方のパターンのスリットの配置に対して他方のパターンのスリットの配置を周方向にスリット幅の１／４だけずらして配置されている。したがって、円板を挟んで発光素子と受光素子を配置すれば、それぞれのパターンに対応して１／４周期だけパルスの発生タイミングがずれた信号が得られる。このようなパルス信号の一例を図３に示す。以下、一方のパターンによって発生する第１のパルス信号をＡ相の回転検出信号Ａｗとし、他方のパターンによって発生する第２のパルス列信号をＢ相の回転検出信号Ｂｗとする。

第２のエンコーダ１４は、操舵角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして使用される。例えば、ステアリングホイール２を操舵可能な範囲で回転させたときに１回転するように減速された円板にマーカを設け、このマーカを検出したときにパルス信号を出力するセンサが用いられる。マーカは、タイヤ４が直進方向に向くときのステアリングホイール２の回転位置に対応して設けられている。車両は、直進方向に対して右側及び左側のそれぞれに同じ量だけタイヤ４を操向可能に構成されているので、このときのステアリングホイール２の回転位置は、操舵可能な領域の中立点に相当する。したがって、運転者がステアリングホイール２を回転させているときに、中立点に達する度に初期位置信号として中立点位置信号Ｃｗ（図３参照）が１つ出力される。中立点位置信号Ｃｗは、回転検出信号Ａｗ，Ｂｗのそれぞれの周期の１／２よりも長く、回転検出信号Ａｗ，Ｂｗのそれぞれの周期よりも短い時間幅のパルス信号である。

第一の制御装置６は、第１のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Ａｗ，Ｂｗが入力されるアップダウン判定回路２１と、回転検出信号Ａｗが入力されるエッジ検出手段２２Ａと、回転検出信号Ｂｗが入力されるエッジ検出手段２２Ｂと、第１のカウンタであるアップダウンカウンタ２４とを有する。
アップダウン判定回路２１の出力は、第１のカウンタであるアップダウンカウンタ２４と反転検出手段２６に接続されている。
反転検出手段２６は、直前のアップダウン判定回路２１の判定結果をメモリ２７に記憶させておき、直前の判定結果と新しく入力された判定結果を比較し、操舵方向の反転を判定する。判定を行ったら、新しく入力された判定結果をメモリ２７に上書きする。

アップダウンカウンタ２４は、各エッジ検出手段２２Ａ，２２Ｂの出力がＯＲ回路２５を介して接続されると共に、アップダウン判定回路２１の出力及びリセット信号整形手段２３の出力が接続されている。リセット信号整形手段２３は、中立点位置信号Ｃｗが入力されたときにアップダウンカウンタ２４の第１のカウント信号をリセットするリセット信号を生成し、リセット端子に入力する。

アップダウンカウンタ２４から出力される第１のカウント信号は、操舵角度算出手段２９に入力される。操舵角度算出手段２９は、操舵角度マップ３０を検索して操舵角度を算出する。操舵角度算出手段２９の出力は、操舵角度信号出力回路３１を通して第二の制御装置７に接続されると共に、角度差信号算出手段３２及び操舵反力算出手段３４に接続される。操舵角度マップ３０は、アップダウンカウンタ２４のカウント値と操舵角度を対応付けた構成を有する。角度差信号算出手段３２には、操向角度信号受信手段３３を介して第二の制御装置７の操向角度の信号が入力される。
角度差信号算出手段３２は、操舵反力算出手段３４が接続されている。操舵反力算出手段３４は、操舵反力マップ３５を検索して駆動モータ１２で発生させる操舵反力を算出する。操舵反力マップ３５は、角度差と操舵反力を対応付けた構成を有する。操舵反力は、操向角度に操舵角度を一致させるような大きさ及び向きが選択される。操舵反力算出手段３４の出力は、駆動信号生成手段３６に接続されている。駆動信号生成手段３６は、操舵反力算出手段３４で演算した操舵反力に応じて駆動モータ１２の駆動信号を生成し、駆動回路１６に出力する。

さらに、第一の制御装置６には、動作状態信号受信手段４１が設けられており、第二の制御装置７から動作状態信号が入力される。動作状態信号には、第二の制御装置７側で検出されたラックエンド信号及び電流が含まれる。動作状態信号受信手段４１の出力は、ラックエンド信号検出手段４２と、電流検出手段４３とに接続されている。ラックエンド信号検出手段４２及び電流検出手段４３は、それぞれラックエンド信号及び電流値を電磁ブレーキ信号発生手段４４に出力可能に接続されている。
電磁ブレーキ信号発生手段４４は、これら手段４２，４３の他に、解除信号発生手段４５の出力も接続されており、マップ４６を検索して駆動信号を生成して電磁ブレーキ手段１５の駆動回路１７に出力する構成になっている。マップ４６は、電流検出手段４３から出力される電流値と、ブレーキ力を対応付けた構成を有する。電磁ブレーキ信号発生手段４４は、操向角度に操舵角度が一致するようにブレーキ力のＯＮ／ＯＦＦを決定する。

解除信号発生手段４５は、反転検出手段２６の出力と、トルク比較手段４７の出力と、角度比較手段４８の出力が接続されている。後述する条件を満たしたときに電磁ブレーキ手段１５を停止させるように解除信号を電磁ブレーキ信号発生手段４４に出力する。
トルク比較手段４７は、トルク検出手段４９を介してトルクセンサ１８の出力が入力される。メモリ５０に予め格納されているトルク値を下回ったときに解除信号発生手段４５に信号を出力する。メモリ５０に予め格納されているトルク値は、所定時間前のトルクセンサ１８の出力である。
角度比較手段４８は、角度差信号算出手段３２から角度差信号を受け取り、角度差がメモリ５１に予め記憶されている閾値以下になったら、解除信号発生手段４５に信号を出力する。

図２に示すように、ステアリングギヤ５は、駆動手段として電動機に減速機構が取り付けられた操向モータ６１と、操向モータ６１の回転をステアリングロッド６２の直線運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。ステアリングロッド６２の両端にはタイロッド６３とナックルアーム６４を介してタイヤ４が接続されている。操向モータ６１は、駆動回路６５を介して第二の制御装置７に接続されている。駆動回路６５は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を操向モータ６１に供給するように構成されている。

操向モータ６１には、操向モータ６１の回転から操向角度を検出する第３のエンコーダ６６が取り付けられている。第３のエンコーダ６６には、前記と同様に光学式のロータリエンコーダを使用している。第３のエンコーダ６６からは、Ａ相の回転検出信号Ａｇと、パルスの発生タイミングが半周期ずれたＢ相の回転検出信号Ｂｇとが出力される。
ステアリングギヤ５には、操向角度をリセットする位置を検出する操向角度リセットセンサとして、操向角度の中立点を検出する第４のエンコーダ６７が取り付けられている。第４のエンコーダ６７は、ステアリングロッド６２が最も右に移動したラックエンドから、最も左に移動したラックエンドまでの間の中間地点を検出することで操向角度の中立点を検出するもので、ステアリングロッド６２と共に移動する不図示のマーキングを検出してパルス状の中立点位置信号Ｃｇ（図３参照）を１つ出力するように構成されている。

第二の制御装置７は、第２のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇが入力されるアップダウン判定回路７１と、回転検出信号Ａｇが入力されるエッジ検出手段７２Ａと、回転検出信号Ｂｇが入力されるエッジ検出手段７２Ｂと、第２のカウンタであるアップダウンカウンタ７４とを有する。
アップダウン判定回路７１の出力は、第２のカウンタであるアップダウンカウンタ７４と、ラックエンド判定手段７３に接続されている。
アップダウンカウンタ７４は、各エッジ検出手段７２Ａ，７２Ｂの出力がＯＲ回路７５を介して接続されると共に、アップダウン判定回路７１の出力及びリセット信号整形手段
７６の出力が接続されている。リセット信号整形手段７６は、中立点位置信号Ｃｇが入力されたときにアップダウンカウンタ７４の第２のカウント信号をリセットするリセット信号を生成し、リセット端子に入力する。

アップダウンカウンタ７４から出力される第２のカウント信号は、操向角度算出手段７９に入力される。操向角度算出手段７９は、操向角度マップ８０を検索して操向角度を算出する。操向角度マップ８０は、アップダウンカウンタ７４のカウント値と操向角度を対応付けた構成を有する。操向角度の信号は、操向角度信号出力回路８１を通して第一の制御装置６の操向角度信号受信手段３３（図１参照）に出力されると共に、ラックエンド判定手段７３に入力される。さらに、角度差信号算出手段８２、操向角度決定手段８３及び角度比較手段８４にも接続される。

角度差信号算出手段８２には、操舵角度信号受信手段８５を介して第一の制御装置６の操舵角度信号出力回路３１から送信される操舵角度の信号が入力される。角度差信号算出手段８２の出力は、操向角度決定手段８３に接続されている。操向角度決定手段８３は、目標操向角度マップ８６を検索して目標操向角度を算出する。目標操向角度マップ８６は、実際の操向角度に対する角度差が大きい場合には、出力が大きくなるように設定されている。目標操向角度の信号は、駆動信号生成手段８７で駆動信号に変換されて駆動回路６５に出力される。

駆動回路６５から操向モータ６１に供給される電流は、電流センサ９１でモニタさている。電流センサ９１の出力は、電流検出回路９２を経て電流比較手段９３に入力される。電流比較手段９３は、電流センサ９１で検出した電流値と、メモリ９４に登録されている閾値を比較する。電流値が閾値を越えたら、ラックエンド判定手段７３と電流低減信号発生回路９５に信号を出力する。さらに、電流値の信号を動作状態信号出力回路９８に出力する。電流低減信号発生回路９５は、角度比較手段８４の出力も接続されており、電流低減信号を駆動信号生成手段８７に出力して電流指令値を低減させる。

ラックエンド判定手段７３は、タイマ９６のカウント値が所定値に達したら、ＯＲ回路７５の出力変化が無いこと、電流比較手段９３の出力を確認した後、ラックエンド信号発生手段９７に信号を送る。ラックエンド信号発生手段９７は、ラックエンド信号を発生させ、動作状態信号出力回路９８から第一の制御装置６に送信する。
角度比較手段８４は、メモリ９９に登録されたデータを参照可能に構成されている。メモリ９９には、所定時間前の操舵角度が格納されている。メモリ９９のデータは、角度比較手段８４によって随時書き換えられる。

次に、この実施の形態の作用について説明する。
運転者がステアリングホイール２を回転させると、第１のエンコーダ１３から回転角度に応じて２通りのパルス信号（回転検出信号Ａｗ，Ｂｗ）が第一の制御装置６に出力される。アップダウン判定回路２１は、回転検出信号Ａｗと回転検出信号Ｂｗのそれぞれのパルス信号の信号レベルが変化する順番からステアリングホイール２の回転方向を判定する。図３の矢印ＡＡ１に示す方向では、回転検出信号Ａｗがハイレベルになってから、回転検出信号Ｂｗがハイレベルになる。この場合には、例えば、ステアリングホイール２が右方向に操舵されているとみなし、アップダウンカウンタ２４にカウントアップするように指令する。ステアリングホイール２を逆回転させたときは、矢印ＡＡ１と反対、つまり矢印ＡＡ２に示す方向で各パルスが出力されることになる。この場合、回転検出信号Ｂｗがハイレベルになってから、回転検出信号Ａｗがハイレベルになるので、アップダウン判定回路２１がアップダウンカウンタ２４にカウントダウンするように指令する。

エッジ検出手段２２Ａは、回転検出信号Ａｗのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、ＯＲ回路２５に出力する。同様に、エッジ検出手段２２Ｂは、回転検出信号Ｂｗのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、ＯＲ回路２５に出力する。ＯＲ回路２５は、両エッジ検出手段２２Ａ，２２Ｂの信号の論理和を演算し、いずれかのエッジ検出手段２２Ａ，２２Ｂがエッジを検出したらパルスが立ち上がるような信号を作成する。これによって、第１のエンコーダ１３から出力されるパルス状の信号の分解能が４倍になる。
アップダウンカウンタ２４は、直進走行に相当する中立点位置を基準にしてＯＲ回路２５から出力されるパルス信号をカウントする。アップダウン判定回路２１がカウントアップを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値に加算する。アップダウン判定回路２１がカウントダウンを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値から減算する。

操舵角度算出手段２９は、アップダウンカウンタ２４のカウント値で操舵角度マップ３０を検出し、そのカウント値に対応する操舵角度を取得する。操舵角度の信号は、角度差信号算出手段３２と操舵角度信号出力回路３１に出力される。操舵角度信号出力回路３１から操舵角度の信号が第二の制御装置７に向けて送信される。

第二の制御装置７では、操舵角度の信号を操舵角度信号受信手段８５で受信し、角度差信号算出手段８２が操舵角度に対応する操向角度（以下、目標操向角度という）を算出する。さらに、目標操向角度と現在のタイヤ４の操向角度（以下、実操向角度という）との角度差が算出される。操向角度決定手段８３は、角度差で目標操向角度マップ８６を検索して目標操向角度を決定する。目標操向角度は、角度差がゼロになるような操向角である。駆動信号生成手段８７は、目標操向角度に応じた駆動信号を作成して駆動回路６５に出力し、操向モータ６１を回転させ、ステアリングロッド６２を移動させる。これによって、タイロッド６３等で連結されたタイヤ４の角度が変化する。

操向モータ６１が回転すると、第３のエンコーダ６６から２通りの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇが出力される。第二の制御装置７は、アップダウン判定回路７１でそれぞれの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇのそれぞれのパルス信号の信号レベルの変化から回転方向を判定する。判定のアルゴリズムは、第一の制御装置６のアップダウン判定回路２１と同じである。また、各エッジ検出手段７２Ａ，５２ＢとＯＲ回路７５で回転検出信号Ａｇ，Ｂｇに対して分解能が４倍のパルス信号を作成する。
アップダウン判定回路７１の指令に従ってＯＲ回路７５からパルス信号が出力される。アップダウンカウンタ７４は、直進走行に相当する中立点位置を基準にしてＯＲ回路７５から出力されるパルス信号をカウントアップ又はカウントダウンする。操向角度算出手段７９がカウント値で操向角度マップ８０を検索し、実操向角度を求める。実操向角度の信号は、前記した角度差信号算出手段８２及び操向角度決定手段８３に入力され、操向モータ６１の制御に利用される。

さらに、実操向角度の信号は、操向角度信号出力回路８１から第一の制御装置６に送信される。第一の制御装置６は、操向角度信号受信手段３３から角度差信号算出手段３２に入力される。角度差信号算出手段３２は、実操向角度と、操舵角度算出手段２９で算出された現在の操舵角度（以下、実操舵角度という）との角度差を算出し、角度差信号として出力する。操舵反力算出手段３４は、角度差で操舵反力マップ３５を検索して操舵反力を決定し、駆動信号生成手段３６に指令信号を出力する。駆動信号生成手段３６は、操舵反力が得られるような駆動信号を作成し、駆動回路１６から駆動モータ１２に供給される電流を制御する。駆動モータ１２の回転によってステアリングシャフト３に操舵反力が発生し、ステアリングホイール２を握っている運転者に伝達される。

ここで、ステアリングギヤ５がラックエンドまで移動したときは、それ以上はタイヤ４を操向させることができない。この場合、操向モータ６１に取り付けられた第３のエンコーダ６６がパルス信号を出力しなくなるので、ＯＲ回路７５からラックエンド判定手段７３にパルス信号が出力されなくなる。

このとき、運転者がラックエンドに到達したことに気づかずにステアリングホイール２をさらに回転操作すると、タイヤ４の操向角度はこれ以上増やせないので操向角度と操舵角度の差が大きくなって操向モータ６１に供給される電流が増加する。電流比較手段９３は、電流センサ９１の検出値がメモリ９４に登録されているデータを越えたら、ラックエンド判定手段７３と電流低減信号発生回路９５のそれぞれに信号を出力する。
電流低減信号発生回路９５は、電流比較手段９３からの信号に加えて、角度比較手段８４からも信号を受け取ったら、駆動信号生成手段８７に電流低減信号を出力する。角度比較手段８４は、メモリ９９に登録されている所定時間前の操舵角度と、新たに入力された現在の操向角度の差がないときに信号を出力する。このため、電流低減信号発生回路９５は、操向モータ６１に入力される電流が大きく、かつタイヤ４の角度変化がないときに、ラックエンドを越えて操向させようとしていると判定して電流低減信号を出力する。これを受けた駆動信号生成手段８７は、電流目標値を下げた駆動信号を駆動回路６５に出力させ、操向モータ６１に入力される電流を減らす。

ラックエンド判定手段７３は、操向角度算出手段７９から入力される操向角度と、ＯＲ回路７５及び電流比較手段９３の出力を監視する。操向角度がラックエンドに相当する角度であり、かつＯＲ回路７５からのパルス信号が入力されずに、電流比較手段９３からの信号が入力されたら、タイマ９６を起動させて予め定められた待機時間が経過するまで待つ。待機時間が経過したら、ラックエンド信号発生手段９７に信号出力し、ラックエンド信号発生手段９７からラックエンドに到達したことを知らせるラックエンド信号を出力させる。ラックエンド信号は、動作状態信号出力回路９８から第一の制御装置６に送信され、動作状態信号受信手段４１に入力される。同様に、電流値の信号も第二の制御装置７の動作状態信号出力回路９８から第一の制御装置６に送信され、動作状態信号受信手段４１に入力される。

第一の制御装置６では、ラックエンド信号がラックエンド信号検出手段４２を通して電磁ブレーキ信号発生手段４４に入力され、電流の信号が電流検出手段４３を通して電磁ブレーキ信号発生手段４４に入力される。解除信号が発生していないときは、電磁ブレーキ信号発生手段４４が電磁ブレーキ手段の駆動信号を作成して駆動回路１７を制御して電磁ブレーキ手段１５を動作させる。電磁ブレーキ手段１５がステアリングシャフト３にブレーキ力を発生させて運転者にラックエンド感を与える。

これに伴って運転者がステアリングホイール２にかけていた力を減らすと、トルクセンサ１８の出力が変化する。トルク比較手段４７は、トルクの値をメモリ５０に格納されているデータと比較し、これを下回ったら、解除信号発生手段４５に信号を出力する。電磁ブレーキ信号発生手段４４に解除信号が入力されて電磁ブレーキ手段１５によるブレーキが停止する。運転者がラックエンド感を感じることによってこれ以上の操舵を止めようとする意思が働いたことをトルクの減少をもって判断し、これを電磁ブレーキ手段１５の制御に反映させる。

また、ステアリングホイール２が逆方向に操舵されたときは、そのような操作を反転検出手段２６で検出することができる。反転検出手段２６は、メモリ２７に格納されている直前のデータと新しく入力されたデータを比較し、両データが回転方向が異なることを示すデータであった場合には、解除信号発生手段４５に信号を出力する。電磁ブレーキ信号発生手段４４に解除信号が入力されて電磁ブレーキ手段１５によるブレーキが停止する。運転者がラックエンド感を感じすることによって実際にステアリングホイール２を反転させたことを第１のエンコーダ１３の出力から判断し、これを電磁ブレーキ手段１５の制御に反映させる制御させる。

さらに、運転者がステアリングホイール２を操作して操向角度に操舵角度が近付けられたときは、角度比較手段４８が実操向角度と実操舵角度の角度差と、メモリ５１に格納されているデータを比較する。角度差が一定値以下になったと判定されたときは、解除信号発生手段４５に信号が出力される。電磁ブレーキ信号発生手段４４に解除信号が入力されて電磁ブレーキ手段１５によるブレーキが停止する。運転者がラックエンド感を感じすることによって実際にステアリングホイール２を反転させて角度差が小さくなったとき、これを電磁ブレーキ手段１５の制御に反映させる。

ここで、解除信号発生手段４５は、いずれか１つの手段２６，４７，４８から信号が入力されたら解除信号を出力するようにしても良いし、全ての手段２６，４７，４から信号が入力されるまで解除信号を出力しないようにしても良い。また、解除信号発生手段４５に入力される信号の種類や数に応じて解除信号として電磁ブレーキ手段１５の動作を段階的に、または連続して徐々に減少させるように信号を出力しても良い。

この実施の形態では、ステアリングギヤ５側でラックエンドに到達したと判定したときに、電磁ブレーキ手段１５を利用してステアリングホイール２に与える操舵反力を増大させるようにした。このときの操舵反力であるラックエンド反力は、操舵角度と操向角度の差に基づいて発生させる反力より大きくなるので、運転者がラックエンド感を感じ易くなる。ステアリングホイール２が必要以上に回されることが防止され、操向モータ６１のロック時の電流の流れすぎを防止できる。
ラックエンド到達の判定は、操向モータ６１に入力される電流と、操向角度の２つを監視することで行うので、操向中に単に電流が増大しているだけの場合や、操向角度が変化しないだけの場合にラックエンド到達と判定されることがなくなり、判定処理の精度が向上する。ラックエンド判定手段７３は、タイマ９６を用いることでラックエンドに到達したとみなせる状態が所定時間経過したときにラックエンド信号を発生させるようにしたので、誤動作が防止される。
ラックエンドに到達したと判定されたときは、電流低減信号発生回路９５で操向モータ６１に供給する電流を低減させるようにしたので、操向モータ６１のロックを防止できる。電流低減信号は、操向角度が変化しないのに対して電流値が増加するような場合に出力されるので、単にタイヤ４を操向していないときや、目標操向角度に対する実操向角度の差が大きいだけの場合の誤動作が防止される。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、第一、第二の制御装置６，７を１つの制御装置から構成しても良い。

本発明の実施の形態に係る車両用制御装置のステアリングホイール側の構成を示すブロック図である。 車両用制御装置のステアリングギヤ側の構成を示すブロック図である。 アップダウンカウンタに入力される信号を説明する図である。

符号の説明

１ 車両用制御装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリングシャフト
４ タイヤ（操向輪）
５ ステアリングギヤ
６ 第一の制御装置
１２ 駆動モータ
１３ 第１のエンコーダ
１５ 電磁ブレーキ手段
１８ トルクセンサ
３４ 操舵反力算出手段
３６ 駆動信号生成手段
４４ 電磁ブレーキ信号発生手段
４５ 解除信号発生手段
７３ ラックエンド判定手段
７９ 操向角度算出手段
９１ 電流センサ
９５ 電流低減信号発生回路

Claims (5)

1. 車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、
   前記ステアリングシャフトの回転を検出するエンコーダから供給されるパルス信号をカウントし、第１のカウント信号を発生する第１のカウント手段と、
   前記第１のカウント手段から出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、
   車両の車体に操向可能に支持された操向輪と、
   電動機とラックアンドピニオン機構を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、
   前記操向輪の操向角度の変化を検出し、前記操向輪の操向角度の変化に伴い検出信号を発生するエンコーダから供給される検出信号をカウントし、第２のカウント信号を出力する第２のカウント手段と、
   前記第２のカウント手段から供給される第２のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、
   前記操向角度算出手段で算出した操向角度信号と前記操舵角度算出手段で算出した操舵角度信号の差に相当する角度差信号を発生させる角度差信号算出手段と、
   前記角度差信号算出手段から角度差信号が供給され、角度差信号に基づいて駆動信号を発生し、前記操舵角度信号と前記操向角度信号が一致するように駆動信号を発生させる駆動信号生成手段と、
   駆動信号の供給を受けて前記駆動モータに電流を供給する駆動回路と、
   前記ステアリングギヤがラックエンドに到達したことを示す信号を受け取ったときに、前記ステアリングシャフトにブレーキをかける電磁ブレーキ手段と、
   前記電磁ブレーキ手段に供給される電流を制御する電磁ブレーキ信号発生手段と、
   前記電磁ブレーキ手段の動作後に前記ステアリングシャフトに生じるトルクを検出するトルクセンサと、
   前記トルクセンサで検出するトルクが減少したときに前記電磁ブレーキ手段によるブレーキを解除させる解除信号発生手段と
   を備えることを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記解除信号発生手段は、操舵角度と操向角度の角度差が減少した場合にブレーキを解除させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記解除信号発生手段は、前記ステアリングシャフトの回転方向が反転したときにブレーキを解除させるように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記電動機に供給される電流を検出する電流センサと、
   ラックエンドに相当する操向角度で前記電動機の回転が検出されず、かつ前記電動機に供給される電流が所定値を越えたときにラックエンド信号を発生するラックエンド判定手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用制御装置。
5. 前記操向輪の操向角度が変化せずに、前記電動機に供給される電流が所定値を越えたときに前記電動機に供給される電流を低減させる電流低減信号発生回路を有することを特徴とする請求項４に記載の車両用制御装置。

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