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図面 (7)

課題

自動操舵による消費エネルギを低減し、消費エネルギが高くなることによる悪影響を防止する。

解決手段

目標操舵角θtが演算され(S70)、目標操舵角θtと左右前輪10FL及び10FRの実操舵角θaとの偏差Δθが演算され(S80)、操舵角偏差Δθに基づき操舵角偏差Δθを0にするための最適の目標操舵角速度θvtが演算され(S130、140)、目標操舵角速度θvtに対応する操舵角速度にて左右前輪が操舵されることにより実操舵角θaが目標操舵角θtに近い値に制御される(S150〜190)。操舵角の偏差Δθの大きさが基準値α以下である場合には、目標操舵角速度θvtに基づく自動操舵は行われず、セルフアライニングトルク対抗する保舵トルクにより左右前輪の実操舵角θaの変化が阻止される(S100、110)。

概要

背景

例えば特開平4−55168号公報に記載されている如く、目標操舵角実操舵角との偏差に基づくフィードバック制御(目標操舵角追従制御)が行われる従来の一般的な自動操舵装置に於いては、通常路面での車庫入れ制御の終期の如く操舵に対するタイヤと路面との間の抵抗が大きく且つ実操舵角が目標操舵角に近い状況に於いて、目標操舵角と実操舵角との偏差が小さく、操舵に対するタイヤと路面との間の抵抗に比してフィードバック制御量が相対的に小さくなるため、目標操舵角への実操舵角の到達が遅くなったり、自動操舵トルクがタイヤと路面との間の抵抗に打ち勝つことができないことに起因して実操舵角を目標操舵角に制御することができない場合がある。

本願出願人は、従来の一般的な自動操舵装置に於ける上述の問題を解消すべく、出願公開前の特願2000−106754号の特許出願に於いて、操舵輪を操舵する操舵手段と、実操舵角を求める手段と、目標操舵角を設定する手段と、実操舵角が前記目標操舵角に対し所望の関係になるよう前記操舵手段により所定の操舵角速度にて前記操舵輪を操舵する制御手段とを有することを特徴とする車輌用自動操舵装置を提案した。

この先の提案にかかる自動操舵装置によれば、実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係になるよう操舵手段により所定の操舵角速度にて操舵輪が操舵されるので、実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係にない限り操舵輪は路面状況車輌の状態に拘わらず必ず所定の操舵角速度にて操舵され、従って自動操舵の操舵角速度に過不足が生じたり、制御量不足に起因して自動操舵が行われず実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係にならなくなることを防止することができる。

概要

自動操舵による消費エネルギを低減し、消費エネルギが高くなることによる悪影響を防止する。

目標操舵角θtが演算され(S70)、目標操舵角θtと左右前輪10FL及び10FRの実操舵角θaとの偏差Δθが演算され(S80)、操舵角偏差Δθに基づき操舵角偏差Δθを0にするための最適の目標操舵角速度θvtが演算され(S130、140)、目標操舵角速度θvtに対応する操舵角速度にて左右前輪が操舵されることにより実操舵角θaが目標操舵角θtに近い値に制御される(S150〜190)。操舵角の偏差Δθの大きさが基準値α以下である場合には、目標操舵角速度θvtに基づく自動操舵は行われず、セルフアライニングトルク対抗する保舵トルクにより左右前輪の実操舵角θaの変化が阻止される(S100、110)。

目的

本発明は、実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係になるよう操舵手段により所定の操舵角速度にて操舵輪を操舵するよう構成された上述の先の提案にかかる自動操舵装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、所定の操舵角速度にて操舵輪を自動操舵するに必要なトルクが高いときには、高い操舵トルクが発生することを防止することにより、自動操舵による消費エネルギを低減し、消費エネルギが高くなることによる悪影響を防止することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

操舵輪操舵する操舵輪操舵手段と、前記操舵輪の実操舵角を求める手段と、前記操舵輪の目標操舵角を設定する手段と、前記目標操舵角と前記実操舵角との偏差の大きさが基準値を越えるときには前記偏差の大きさが前記基準値以下になるよう前記操舵輪操舵手段により所定の操舵角速度にて前記操舵輪を操舵する制御手段とを有する車輌用自動操舵装置に於いて、前記制御手段は前記偏差の大きさが前記基準値以下であるときには前記操舵輪に保舵トルクを付与することにより前記実操舵角の変化を阻止することを特徴とする車輌用自動操舵装置。

請求項2

操舵輪を操舵する操舵輪操舵手段と、前記操舵輪の実操舵角を求める手段と、前記操舵輪の目標操舵角を設定する手段と、前記目標操舵角と前記実操舵角との偏差の大きさが基準値を越えるときには前記偏差の大きさが前記基準値以下になるよう前記操舵輪操舵手段により所定の操舵角速度にて前記操舵輪を操舵する制御手段とを有する車輌用自動操舵装置に於いて、前記制御手段は前記偏差の大きさが前記基準値を越える場合であって、前記操舵輪操舵手段による前記操舵輪の操舵速度と前記所定の操舵角速度との偏差の大きさが所定の閾値以上になったときには、前記操舵輪操舵手段による前記操舵輪の操舵を中止することを特徴とする車輌用自動操舵装置。

請求項3

操舵輪を操舵する操舵輪操舵手段と、前記操舵輪の実操舵角を求める手段と、前記操舵輪の目標操舵角を設定する手段と、前記目標操舵角と前記実操舵角との偏差の大きさが基準値を越えるときには前記偏差の大きさが前記基準値以下になるよう前記操舵輪操舵手段により所定の操舵角速度にて前記操舵輪を操舵する制御手段とを有する車輌用自動操舵装置に於いて、前記制御手段は車速基準車速未満であるときは前記操舵輪操舵手段による前記操舵輪の操舵を行わないことを特徴とする車輌用自動操舵装置。

技術分野

0001

本発明は、自動車等の車輌操舵装置係り、更に詳細には操舵輪を自動的に操舵する自動操舵装置に係る。

背景技術

0002

例えば特開平4−55168号公報に記載されている如く、目標操舵角実操舵角との偏差に基づくフィードバック制御(目標操舵角追従制御)が行われる従来の一般的な自動操舵装置に於いては、通常路面での車庫入れ制御の終期の如く操舵に対するタイヤと路面との間の抵抗が大きく且つ実操舵角が目標操舵角に近い状況に於いて、目標操舵角と実操舵角との偏差が小さく、操舵に対するタイヤと路面との間の抵抗に比してフィードバック制御量が相対的に小さくなるため、目標操舵角への実操舵角の到達が遅くなったり、自動操舵トルクがタイヤと路面との間の抵抗に打ち勝つことができないことに起因して実操舵角を目標操舵角に制御することができない場合がある。

0003

本願出願人は、従来の一般的な自動操舵装置に於ける上述の問題を解消すべく、出願公開前の特願2000−106754号の特許出願に於いて、操舵輪を操舵する操舵手段と、実操舵角を求める手段と、目標操舵角を設定する手段と、実操舵角が前記目標操舵角に対し所望の関係になるよう前記操舵手段により所定の操舵角速度にて前記操舵輪を操舵する制御手段とを有することを特徴とする車輌用自動操舵装置を提案した。

0004

この先の提案にかかる自動操舵装置によれば、実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係になるよう操舵手段により所定の操舵角速度にて操舵輪が操舵されるので、実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係にない限り操舵輪は路面状況や車輌の状態に拘わらず必ず所定の操舵角速度にて操舵され、従って自動操舵の操舵角速度に過不足が生じたり、制御量不足に起因して自動操舵が行われず実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係にならなくなることを防止することができる。

発明が解決しようとする課題

0005

上述の先の提案にかかる自動操舵装置に於いては、実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係になると自動操舵が終了し、操舵輪に対しトルクが付与されなくなる。しかるに、車輌が旋回状態にあるときには、操舵輪は所謂セルフアライニングトルク、即ち路面より受ける力に起因してニュートラル位置へ向かう方向にキングピン軸周りに作用するトルクを受け、そのトルクに起因して操舵輪が操舵され実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係より外れ、そのため操舵輪の操舵角変化是正するよう自動操舵が再開される。

0006

従って実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係にある領域に於ける操舵輪の操舵角が不安定になり易く、また操舵輪の操舵角変化を是正するために必要な操舵トルクは実操舵角を目標操舵角に対し所望の関係に維持する保舵トルクよりも高いので、自動操舵用のモータによる消費電力やモータの発熱量が高くなり易いという問題がある。

0007

また据え切り操舵の如く、車速が非常に低い場合に於ける操舵輪のタイヤと路面との間の操舵抵抗は車速が高い場合に比して非常に大きく、そのため所定の操舵角速度にて操舵輪を操舵するに必要なトルクも非常に大きくなり、従って車速が非常に低い場合に於ける自動操舵用のモータによる消費電力やモータの発熱量も高くなり易いという問題がある。

0008

更に縁石の如き障害物により操舵輪の操舵が阻害される状況にあるときには、操舵手段は障害物の抵抗に打ち勝つ大きい操舵トルクにて操舵輪を操舵することにより操舵輪を所定の操舵角速度にて操舵しようとするため、かかる状況に於いても自動操舵用のモータによる消費電力やモータの発熱量が高くなるという問題がある。

0009

本発明は、実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係になるよう操舵手段により所定の操舵角速度にて操舵輪を操舵するよう構成された上述の先の提案にかかる自動操舵装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、所定の操舵角速度にて操舵輪を自動操舵するに必要なトルクが高いときには、高い操舵トルクが発生することを防止することにより、自動操舵による消費エネルギを低減し、消費エネルギが高くなることによる悪影響を防止することである。

課題を解決するための手段

0010

上述の主要な課題は、本発明によれば、操舵輪を操舵する操舵輪操舵手段と、前記操舵輪の実操舵角を求める手段と、前記操舵輪の目標操舵角を設定する手段と、前記目標操舵角と前記実操舵角との偏差の大きさが基準値を越えるときには前記偏差の大きさが前記基準値以下になるよう前記操舵輪操舵手段により所定の操舵角速度にて前記操舵輪を操舵する制御手段とを有する車輌用自動操舵装置に於いて、前記制御手段は前記偏差の大きさが前記基準値以下であるときには前記操舵輪に保舵トルクを付与することにより前記実操舵角の変化を阻止することを特徴とする車輌用自動操舵装置(請求項1の構成)、操舵輪を操舵する操舵輪操舵手段と、前記操舵輪の実操舵角を求める手段と、前記操舵輪の目標操舵角を設定する手段と、前記目標操舵角と前記実操舵角との偏差の大きさが基準値を越えるときには前記偏差の大きさが前記基準値以下になるよう前記操舵輪操舵手段により所定の操舵角速度にて前記操舵輪を操舵する制御手段とを有する車輌用自動操舵装置に於いて、前記制御手段は前記偏差の大きさが前記基準値を越える場合であって、前記操舵輪操舵手段による前記操舵輪の操舵速度と前記所定の操舵角速度との偏差の大きさが所定の閾値以上になったときには、前記操舵輪操舵手段による前記操舵輪の操舵を中止することを特徴とする車輌用自動操舵装置(請求項2の構成)、操舵輪を操舵する操舵輪操舵手段と、前記操舵輪の実操舵角を求める手段と、前記操舵輪の目標操舵角を設定する手段と、前記目標操舵角と前記実操舵角との偏差の大きさが基準値を越えるときには前記偏差の大きさが前記基準値以下になるよう前記操舵輪操舵手段により所定の操舵角速度にて前記操舵輪を操舵する制御手段とを有する車輌用自動操舵装置に於いて、前記制御手段は車速が基準車速未満であるときは前記操舵輪操舵手段による前記操舵輪の操舵を行わないことを特徴とする車輌用自動操舵装置(請求項3の構成)よって達成される。

0011

上記請求項1の構成によれば、操舵輪の目標操舵角と実操舵角との偏差の大きさが基準値を越えるときには該偏差の大きさが基準値以下になるよう操舵輪操舵手段により所定の操舵角速度にて操舵輪が操舵され、操舵輪の目標操舵角と実操舵角との偏差の大きさが基準値以下であるときには操舵輪に保舵トルクを付与することにより実操舵角の変化が阻止されるので、従来に比して操舵輪の目標操舵角と実操舵角との偏差の大きさが基準値以下であるときに於ける操舵輪の操舵角が安定し、また保舵トルクは所定の操舵角速度にて操舵輪を操舵するに必要なトルクよりも低いので、操舵輪の目標操舵角と実操舵角との偏差の大きさが基準値以下であるときに於ける自動操舵による消費エネルギが低減される。

0012

また上記請求項2の構成によれば、操舵輪の目標操舵角と実操舵角との偏差の大きさが基準値を越えるときには該偏差の大きさが基準値以下になるよう操舵輪操舵手段により所定の操舵角速度にて操舵輪が操舵され、操舵輪の目標操舵角と実操舵角との偏差の大きさが基準値を越える場合であって、操舵輪操舵手段による操舵輪の操舵速度と所定の操舵角速度との偏差の大きさが所定の閾値以上になったときには、操舵輪操舵手段による操舵輪の操舵が中止されるので、操舵輪の操舵が障害物によって阻害される状況に於いて操舵輪操舵手段が無駄に高い操舵トルクにて操舵輪を操舵しようとすることが回避され、これにより自動操舵により無駄に多大のエネルギ消費されることが防止される。

0013

また上記請求項3の構成によれば、操舵輪の目標操舵角と実操舵角との偏差の大きさが基準値を越えるときには該偏差の大きさが基準値以下になるよう操舵輪操舵手段により所定の操舵角速度にて操舵輪が操舵され、車速が基準車速未満であるときは操舵輪操舵手段による操舵輪の操舵は行われないので、例えば据え切りの如く車速が非常に低く操舵輪の操舵に対する路面の抗力が非常に高い状況に於いて操舵輪操舵手段が非常に高い操舵トルクにて操舵輪を操舵しようとすることが回避され、これにより自動操舵により多大のエネルギが消費されることが防止される。

0014

本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1の構成に於いて、保舵トルクの大きさは、「セルフアライニングトルク」より「操舵輪の操舵に対する操舵輪と路面との間の摩擦力による抗力トルク」を減算した値の絶対値以上の値に設定されるよう構成される(好ましい態様1)。

0015

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様1の構成に於いて、保舵トルクの大きさは、「セルフアライニングトルク」と「操舵輪の操舵に対する操舵輪と路面との間の摩擦力による抗力トルク」との和の絶対値以下の値に設定される構成される(好ましい態様2)。

0016

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項2の構成に於いて、操舵輪の目標操舵角と実操舵角との偏差の大きさが基準値を越える場合であって、操舵輪操舵手段による操舵輪の操舵速度と所定の操舵角速度との偏差の大きさが閾値以上になったときには、運転者により操舵操作されているか否かが判定され、運転者により操舵操作されていない場合には警報手段が作動されると共に操舵輪操舵手段による操舵輪の操舵が中止され、運転者により操舵操作されている場合には警報手段が作動されることなく操舵輪操舵手段による操舵輪の操舵が中止されるよう構成される(好ましい態様3)。

0017

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1乃至3の何れかの構成に於いて、制御手段は実操舵角に基づき実操舵角速度を演算する手段を含み、実操舵角速度が所定の操舵角速度になるよう操舵輪を操舵するよう構成される(好ましい態様4)。

0018

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様4の構成に於いて、制御手段は実操舵角速度と所定の操舵角速度との偏差に基づき実操舵角速度をフィードバック制御するよう構成される(好ましい態様5)。

0019

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1乃至3の何れかの構成に於いて、所定の操舵角速度は少なくとも実操舵角と目標操舵角との偏差の大きさが第二の基準値以上の範囲に於いては実質的に一定であるよう構成される(好ましい態様6)。

0020

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様6の構成に於いて、所定の操舵角速度は少なくとも実操舵角と目標操舵角との偏差の大きさが基準値よりも大きく且つ第二の基準値よりも小さい範囲に於いて前記偏差の大きさの減少につれて所定の操舵角速度の大きさが漸次小さくなるよう前記偏差に応じて可変設定されるよう構成される(好ましい態様7)。

発明を実施するための最良の形態

0021

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。

0022

図1電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用自動操舵装置の一つの好ましい実施形態を示す概略構成図である。

0023

図1に於て、10FL及び10FRはそれぞれ車輌12の左右の前輪を示し、10RL及び10RRはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪10FL及び10FRは運転者によるステアリングホイール14の操作に応答して駆動されるラック・アンドピニオン型の電動式パワーステアリング装置16によりラックバー18及びタイロッド20L及び20Rを介して操舵される。

0024

ステアリングホイール14はステアリングシャフト22によりステアリングギヤボックス24に接続されており、ステアリングシャフト22には歯車減速機構26によりパワーユニット28が駆動接続されている。パワーユニット28は歯車減速機構26を介してステアリングシャフト22を回転駆動するモータ30を含んでいる。尚図示の実施形態に於いては、モータ30は通電電流に応じた回転トルクを発生するブラシ式のモータであるが、他の形式のモータでであってもよい。またパワーユニット28は歯車減速機構26とモータ30とを選択的に駆動接続する電磁クラッチを含んでいてもよい。

0025

図示の実施形態に於ては、ステアリングシャフト22には操舵角θsを検出する操舵角センサ34及び操舵トルクTを検出するトルクセンサ36が設けられており、これらのセンサの出力は電子制御装置38へ供給されるようになっている。また電子制御装置38には車速センサ40により検出された車速Vを示す信号、摩擦係数センサ42より路面の摩擦係数μを示す信号及び自動操舵スイッチ(SW)44より該スイッチがオン状態にあるか否かを示す信号も入力されるようになっている。

0026

図1には詳細に示されていないが、電子制御装置38は中央処理ユニット(CPU)とリードオンリメモリ(ROM)とランダムアクセスメモリ(RAM)と入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性コモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよい。また操舵角センサ34及びトルクセンサ36はそれぞれ車輌の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵角θs及び操舵トルクTを検出する。更に摩擦係数センサ42は当技術分野に於いて公知の任意の要領にて左右前輪のタイヤと路面との間の摩擦係数μを検出するものであってよい。

0027

次に図2に示されたフローチャートを参照して図示の実施形態に於ける自動操舵制御について説明する。尚図2に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

0028

まずステップ10に於いては操舵角θsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ20に於いては自動操舵スイッチ44がオン状態にあるか否かの判別、即ち運転者が自動操舵を望んでいるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ70へ進み、否定判別が行われたときにはステップ30へ進む。

0029

ステップ30に於ては操舵トルクTに基き図4に示されたグラフに対応するマップより基本アシスト量Tabが演算され、ステップ40に於ては車速Vに基づき図5に示されたグラフに対応するマップより車速係数Kvが演算され、ステップ50に於ては車速係数Kvと基本アシスト量Tabとの積としてアシストトルクTaが演算され、ステップ60に於てはアシストトルクTaに対応する制御信号がモータ30へ出力され、これにより運転者に必要な操舵力を軽減するパワーアシストが実行され、しかる後ステップ10へ戻る。

0030

ステップ70に於いては例えば本願出願人の出願にかかる出願公開前の特願平10−293159号明細書及び図面に記載されている如き駐車支援装置に於ける如く目標操舵角θtが演算され、ステップ80に於いては操舵角θsに基づき左右前輪の実操舵角θaが演算されると共に、下記の式1に従って目標操舵角θtと実操舵角θaとの偏差として操舵角偏差Δθが演算される。尚目標操舵角θtの演算自体は本発明の要旨をなものではなく、目標操舵角θtは自動操舵の目的に応じて当技術分野に於いて公知の任意の要領にて演算されてよい。
Δθ=θt−θa ……(1)

0031

ステップ90に於いては操舵角偏差Δθの絶対値が基準値α(0に近い正の定数)以下であるか否かの判別が行われ、否定判別、即ち操舵角偏差Δθの大きさが大きく自動操舵が行われるべき旨の判別が行われたときにはステップ120へ進み、肯定判別、即ち操舵角偏差Δθの大きさが小さく保舵制御が行われるべき旨の判別が行われたときにはステップ100へ進む。

0032

ステップ100に於いては左右前輪の実操舵角θa、車速V、左右前輪のタイヤと路面との間の摩擦係数μに基づき図には示されていないマップより左右前輪の実操舵角θaの変化を阻止する目標保舵トルクThが演算される。

0033

この場合左右前輪のタイヤが路面より受ける力に起因して左右前輪をニュートラル位置へ戻す方向にステアリングシャフト22に作用するトルクをTrとし、左右前輪のタイヤがキングピン軸の周りに回転しようとすることに対する路面の摩擦力による抗力トルク(ステアリングシャフト22に作用するトルク)をTdとすると、目標保舵トルクThは下記の式2の不等式を満たす値でなければならず、トルクTrは実操舵角θaの絶対値、車速V、摩擦係数μが高いほど大きさが大きくなる。
|Tr−Td|≦|Th|≦|Tr+Td| ……(2)

0034

また一般に、路面の摩擦力による抗力トルクを正確に推定することは困難であると共に、モータにより消費される電力はできるだけ低いことが好ましいので、目標保舵トルクThは上記式2の不等式を確実に満たすと共に、できるだけ小さいことが好ましい。

0035

従って図示の実施形態に於いては、目標保舵トルクThは実操舵角θaの絶対値、車速V、摩擦係数μが高いほど大きさが大きくなるようこれらに基づいて演算されると共に、例えばKrを1よりも僅かに大きい正の定数として下記の式3の不等式を満たす値に演算される。
Kr|Tr−Td|≦|Th|≦|Tr| ……(3)

0036

ステップ110に於いては目標保舵トルクThに対応する制御信号がモータ30へ出力されることにより、ステアリングシャフト22に作用するセルフアライニングトルクに対抗する保舵トルクがステアリングシャフト22に与えられ、これによりセルフアライニングトルクに起因して左右前輪がニュートラル方向へ操舵されることを阻止する保舵制御が実行され、しかる後ステップ10へ戻る。

0037

ステップ120に於いては車速Vが基準車速Vo(0に近い正の定数)以上であるか否かの判別が行われ、否定判別、即ち車速が小さく据え切り状況である旨の判別が行われたときにはステップ120へ進み、肯定判別、即ち据え切り状況ではなく自動操舵が行われるべき旨の判別が行われたときにはステップ130へ進む。

0038

ステップ130に於いては路面の摩擦係数μに基づき図3に示されたグラフに対応するマップが選択されると共に、操舵角偏差Δθに基づき選択されたマップより所定の操舵角速度としての目標操舵角速度θvtが演算される。尚この場合、図3に示されている如く、路面の摩擦係数μが低いほど目標操舵角速度θvtの大きさが漸次小さくなるようマップが選択される。

0039

また目標操舵角速度θvtは、図3に示されている如く、操舵角偏差Δθの大きさが第一の基準値α以下であるときには0であり、操舵角偏差Δθの大きさが第一の基準値αよりも大きく且つ第二の基準値Δθoよりも小さい範囲に於いては操舵角偏差Δθの大きさが大きいほど大きく、操舵角偏差Δθの大きさが第二の基準値Δθo以上の範囲に於いては一定(最大目標操舵角速度θvtm)であるよう設定される。

0040

ステップ140に於いては車速Vが高いほど大きさが小さくなるよう車速Vに基づき目標操舵角速度θvtが補正され、ステップ150に於いては例えば実操舵角θaの時間微分値として実操舵角速度θvが演算され、ステップ160に於いては下記の式4に従って目標操舵角速度θvtと実操舵角速度θvとの偏差として操舵角速度偏差Δθvが演算される。
Δθv=θvt−θv ……(4)

0041

ステップ170に於いては操舵角速度偏差Δθvの絶対値が閾値β(正の定数)以上であるか否かの判別、即ち障害物等により自動操舵による左右前輪の操舵が阻害されている状況であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはそのままステップ10へ戻り、否定判別が行われたときにはステップ180へ進む。

0042

尚自動操舵開始時には前回の自動操舵による実操舵角速度が存在せず、また操舵角速度偏差Δθvの絶対値は一般に大きい値になるので、自動操舵開始時にはステップ170の判別が省略される。またステップ170の判別に於ける閾値βは通常の自動操舵時には生じない操舵角速度偏差の値として例えば実験的に設定される。

0043

ステップ180に於いては操舵角速度偏差Δθvに基づき該操舵角速度偏差を0にするための目標操舵トルクTsが演算され、ステップ190に於いては目標操舵トルクTsに基づき該目標操舵トルクに対応する操舵トルクを発生するに必要な目標モータ駆動電流Imtが演算され、該目標モータ駆動電流に対応する駆動電流がモータ30へ出力され、これにより自動操舵が実行され、しかる後ステップ10へ戻る。

0044

かくして図示の実施形態によれば、ステップ20に於いて自動操舵スイッチ44がオン状態にあり、運転者が自動操舵を望んでいる旨の判別が行われると、ステップ70に於いて目標操舵角θtが演算され、ステップ80に於いて目標操舵角θtと実操舵角θaとの偏差Δθが演算される。

0045

そして操舵角偏差Δθの絶対値が基準値αを越えているときには、ステップ130〜160に於いて操舵角偏差Δθ、路面の摩擦係数μ、車速Vに応じて操舵角偏差Δθを0にするための最適の目標操舵角速度θvtが演算され、ステップ180及び190に於いて目標操舵角速度θvtに対応する操舵角速度にて左右の前輪10FL及び10FRが操舵されることにより実操舵角θaが目標操舵角θtに近い値に制御される。

0046

従って図示の実施形態によれば、目標操舵角速度θvtが操舵角偏差Δθに応じて設定され、操舵角偏差Δθの絶対値がα以下でない限り左右の前輪10FL及び10FRは必ず目標操舵角速度θvtに対応する所定の操舵角速度にて操舵されるので、操舵に対する左右の前輪タイヤと路面との間の抵抗の如何に拘わらず操舵角速度が過剰になったり過剰に不足したりすることなく適正な操舵速度にて左右前輪を操舵しそれらの実操舵角を目標操舵角に近い値に制御することができる。

0047

例えば通常路面での車庫入れ制御の終期の如く操舵に対するタイヤと路面との間の抵抗が大きく且つ実操舵角θaと目標操舵角θtとの偏差の大きさが小さい状況に於いて、目標操舵角に近い値への実操舵角の到達が遅くなったり、自動操舵のトルクがタイヤと路面との間の抵抗に打ち勝つことができないことに起因して実操舵角を目標操舵角に近い値に制御することができなくなることを確実に防止することができる。

0048

また例えば低摩擦係数路面での自動操舵制御の初期の如く操舵に対するタイヤと路面との間の抵抗が小さく且つ実操舵角θaが目標操舵角θtとは大きく異なる状況に於いて、自動操舵の操舵角速度θvが過大になることに起因して運転者が違和感を感じることを防止し、また路面の摩擦係数が非常に小さい状況に於いて操舵角の変化が急激過ぎることに起因するステアリングホイールの動きの違和感や過剰操舵や操舵制御ハンチングが生じることを効果的に防止することができる。

0049

また図示の実施形態によれば、操舵角偏差Δθの大きさが第一の基準値α以下であり、左右前輪の実操舵角θaが目標操舵角θtに近い値であるときには、ステップ90に於いて肯定判別が行われ、ステップ100及び110に於いてステアリングシャフト22に目標保舵トルクThが与えられることによって実操舵角θaの変化が阻止され、左右の前輪が保舵されるので、左右前輪の実操舵角θaが目標操舵角θtに近い値である状況に於いて左右前輪の実操舵角が不安定に変化することを確実に防止することができると共に、かかる状況に於いてもステップ180及び190に於ける自動操舵と同様の制御が行われる場合に比して、モータ30の消費電力及びその発熱量を低減することができる。

0050

また図示の実施形態によれば、車速Vが基準車速Vo未満であり、左右前輪の操舵に対する路面の抗力が高い状況に於いては、ステップ120に於いて否定判別が行われ、ステップ130以降の自動操舵は中止されるので、モータ30が高い路面抗力に打ち勝つ大きい操舵トルクを発生する必要はなく、従ってこのことによってもモータ30の消費電力及びその発熱量を低減することができる。

0051

更に図示の実施形態によれば、操舵角速度偏差Δθvの絶対値が閾値β(正の定数)以上であるときには、ステップ170に於いて肯定判別が行われ、この場合にもステップ180及び190の自動操舵は中止されるので、障害物等により自動操舵による左右前輪の操舵が阻害される状況に於いて、左右前輪を無駄に自動操舵することを防止し、これによりモータ30の消費電力及びその発熱量を低減することができる。

0052

特に図示の実施形態によれば、セルフアライニングトルクに対抗して左右前輪の実操舵角θaの変化を阻止する目標保舵トルクThは、ステップ100に於いて路面の摩擦力による抗力トルクを考慮して演算されるので、路面の摩擦力による抗力トルクが考慮されない場合に比して目標保舵トルクThを低く設定することができ、このことによってもモータ30の消費電力及びその発熱量を低減することができる。

0053

また図示の実施形態によれば、目標操舵角速度θvtは路面の摩擦係数μが低いほど大きさが小さくなるよう設定されるので、路面の摩擦係数μに応じて目標操舵角速度θvtを最適に可変設定することができ、これにより摩擦係数の高い路面に於ける自動操舵を効率的に行いつつ、摩擦係数の高い路面に於ける過剰の実操舵角変化及びこれに起因するステアリングホイールの動きの違和感や過剰操舵や操舵制御のハンチングを一層効果的に防止することができる。

0054

また図示の実施形態によれば、目標操舵角速度θvtは操舵角偏差Δθの大きさが第二の基準値Δθo以上の範囲に於いては、操舵角偏差Δθの大きさに拘わらず一定に設定されるので、操舵角偏差Δθの大きさが大きい領域に於いて実操舵角の変化が過大になることを確実に防止することができる。

0055

また図示の実施形態によれば、目標操舵角速度θvtは操舵角偏差Δθの大きさが第一の基準値αよりも大きく第二の基準値Δθoよりも小さい範囲に於いては、操舵角偏差Δθの大きさが小さいほど大きさが小さくなるよう設定されるので、操舵角偏差Δθの大きさが小さくなるにつれて実操舵角の変化が穏やかになり、従って操舵角偏差Δθの大きさに拘わらず目標操舵角速度θvtが一定である場合に比して、操舵角偏差Δθの大きさが小さい領域に於ける操舵速度を好ましい速度に制御することができる。

0056

また図示の実施形態によれば、目標操舵角速度θvtは車速Vが高いほど大きさが小さくなるよう設定されるので、車速Vが高いほど実操舵角の変化が穏やかになり、従って車速に拘わらず目標操舵角速度θvtが一定である場合に比して、低車速域に於ける効率的な自動操舵を確保しつつ高車速域に於ける実操舵角の急激な変化を防止して車輌の安定性を向上させることができる。

0057

また図示の実施形態によれば、操舵角速度θvは目標操舵角速度θvtと実操舵角速度θvとの偏差Δθvに基づき該偏差が0になるようフィードバック制御されるので、操舵角速度θvを確実に目標操舵角速度θvtに制御することができ、また操舵角偏差Δθの大きさがα以下であるときに目標操舵角速度θvtが0に設定され、実操舵角θaが目標操舵角θtに近い値になるよう制御されることと併せて、二重のフィードバックループにて実操舵角θaを目標操舵角θtに近い値に制御することができる。

0058

また図示の実施形態によれば、自動操舵のための操舵トルクや保舵トルクの付与は車輌の通常走行時に於ける運転者の操舵負担を軽減するパワーアシストを行う電動式パワーステアリング装置16により達成されるので、電動式パワーステアリング装置16を有効に利用して自動操舵を実現することができる。

0059

以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

0060

例えば上述の実施形態に於いては、目標保舵トルクThは実操舵角θa、車速V、摩擦係数μに基づき上記式3の不等式を満たす値に演算されるようになっているが、セルフアライニングトルクに抗して操舵輪の実操舵角が変化することを阻止するトルクである限り、任意の態様にて演算されてよい。例えば操舵輪が路面より受ける力に起因して操舵輪及びステアリングシャフトが受けるトルクの方向は車輌の実際の旋回方向によって異なるので、実操舵角θaと共に又は実操舵角θaに代えて車輌のヨーレートが使用されてもよい。

0061

また上述の実施形態に於いては、パワーユニット28のモータ30はブラシ式のモータであり、操舵輪が路面より受ける力に起因するトルクとは反対方向の回転付勢力を発生することにより保舵トルクを発生するようになっているが、モータ30はブラシレス式のモータであってもよく、その場合には操舵輪が路面より受ける力に起因するトルクとは反対方向の回転付勢力に抗して静止状態を維持するよう保持磁極コイル所要電流通電される。

0062

また上述の実施形態に於いては、ステップ170に於いて操舵角速度偏差Δθvの絶対値が閾値β以上である旨の判別が行われたときには、そのままステップ10へ戻るようになっているが、例えば図6に示されている如く、ステップ170に於いて肯定判別が行われたときにはステップ200に於いて運転者により自動操舵に抗する方向の操舵が行われているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはそのままステップ10へ戻り、否定判別が行われたときにはステップ210に於いて図1には示されていない警報ランプ警報ブザーの如き警報機が作動された後ステップ10へ戻るよう修正されてもよい。

0063

この修正例によれば、障害物等に起因して操舵輪を自動操舵できない状況に於いては警報機が作動されるので、運転者はそのことを確実に認識することができると共に、操舵輪の自動操舵が障害物等によって阻害されることを回避するために必要な措置を採ることができる。

0064

更に上述の実施形態に於いては、ステップ90に於いて行われる操舵角偏差Δθの判定の第一の基準値αは0に近い正の定数であるが、第一の基準値αは0に設定されてもよい。

発明の効果

0065

以上の説明より明らかである如く、本発明によれば、自動操舵の操舵角速度に過不足が生じたり、制御量不足に起因して自動操舵が行われず実操舵角が目標操舵角に対し所望の関係にならなくなることを防止しつつ、従来に比して自動操舵による消費エネルギを低減することができ、これにより消費エネルギが高くなることによる悪影響を低減することができ、例えば自動操舵用モータによる消費電力及びモータの発熱量を低減し、自動操舵装置の耐久性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0066

図1電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用自動操舵装置の一つの好ましい実施形態を示す概略構成図である。
図2図示の実施形態に於ける自動操舵制御ルーチンを示すフローチャートである。
図3操舵角偏差Δθと目標操舵角速度θvtとの間の関係を示すグラフである。
図4操舵トルクTと基本アシスト量Tabとの間の関係を示すグラフである。
図5車速Vと車速係数Kvとの間の関係を示すグラフである。
図6修正例に於ける自動操舵制御ルーチンのを一部を示すフローチャートである。

--

0067

10FR〜10RL…車輪
16…電動式パワーステアリング装置
28…パワーユニット
34…操舵角センサ
36…トルクセンサ
38…電子制御装置
40…車速センサ
42…摩擦係数センサ
44…自動操舵スイッチ

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