CN101254796B - 车辆用操舵装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种车辆用操舵装置，这种车辆用操舵装置在操舵力矩小的区域也能准确检测出发生干扰，并能实现价廉且简朴的组成。其中配备：检测出车辆的车轮(9)从路面受到的实际路面反作用力矩(Talign)的路面反作用力矩检测器(12)；检测出车辆的车速(V)的车速检测器(11)；检测出车辆的驾驶盘(2)的驾驶盘角(Theta)的驾驶盘角检测器(5)；根据车速(V)和驾驶盘角(Theta)运算目标路面反作用力矩(Talign ref)的目标路面反作用力矩运算部(19)；以及检测出对所述车辆发生干扰并输出干扰状态信号(Dist(s))的干扰发生检测部(20)，并且，干扰发生检测部(20)包含对实际路面反作用力矩(Talign)和目标路面反作用力矩(Talign ref)的符号进行比较的符号比较部(27)。

Description

车辆用操舵装置
技术领域
本发明涉及配备检测出对车辆发生干扰的干扰发生检测单元的车辆用操舵装置。
背景技术
行驶中的车辆遭受横向劲风或进入车辙路面时，由于对车辆的干扰，一般操纵驾驶盘，有可能损害操舵稳定感。
因此，为了例如利用电动马达辅助操舵力矩、并进行车辆的稳定化控制，需要准确地检测出干扰的发生。
为了检测出干扰的发生，已有的电动动力操舵装置，配备：检测出操舵系统的操舵力矩，并输出操舵力矩信号的操舵力矩检测单元；检测出操舵系统的操舵角，并输出操舵角信号的操舵角检测单元；检测出操舵系统的操舵旋转速度，并输出操舵旋转速度信号的操舵旋转速度检测单元；以及在操舵角信号与操舵旋转速度信号的方向一致而且与操舵力矩信号的方向不一致时，判断为干扰操舵状态的干扰操舵判断单元(例如参考专利文献1)。
而且，已有的电动动力操舵装置，配备：求出作为操舵力矩变化量运算单元求出的操舵力矩变化量对舵角变化量运算单元求出的舵角变化量之比的舵角变化与操舵力矩变化比的单元；求出的舵角变化与操舵力矩变化比大于等于规定值时判断为对车辆发生干扰的干扰发生判断单元(例如参考专利文献2)。
又，已有的电动动力操舵装置，配备含偏航率传感器和横加速度传感器的至少一方，并根据偏航率或横加速度检测出车辆的举动的举动状态检测单元(例如参考专利文献3)。
专利文献1：日本国特开平8-268309号公报
专利文献2：日本国特开2002-264832号公报
专利文献3：日本国特开2000-25630号公报
上述专利文献1和2记载的已有的电动动力操舵装置，根据操舵力矩的符号和操舵力矩的变化量，检测出对车辆发生干扰。
然而，操舵力矩包含操舵系统中发生的摩擦力矩，因此存在操舵力矩小的区域不能准确检测出干扰的发生的问题。
又，上述专利文献3记载的已有的车辆用操舵装置中，需要检测出偏航率的偏航率传感器、或检测出横加速度的横加速度传感器。
然而，因发生干扰而车辆举动紊乱的车辆中，许多是车轮轴距短的轻汽车或小型车，因此存在成本方面难添加传感器的问题。而且，也存在由于添加传感器而装置的组成复杂的问题。
本发明将解决上述问题作为课题，其目的在于，提供一种在操舵力矩小的区域也能准确检测出发生干扰，并能实现价廉且简朴的组成的车辆用操舵装置。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的车辆用操舵装置，配备：检测出车辆的车轮从路面受到的实际路面反作用力矩的路面反作用力矩检测单元；检测出车辆的车速的车速检测单元；检测出车辆的驾驶盘的驾驶盘角或车轮的转向角的角度检测单元；根据车速和角度检测单元的输出，运算目标路面反作用力矩的目标路面反作用力矩运算单元；以及检测出对车辆发生干扰，并输出干扰状态信号的干扰发生检测单元，并且，干扰发生检测单元包含对实际路面反作用力矩和目标路面反作用力矩的符号进行比较的符号比较单元。
根据本发明的车辆用操舵装置，干扰发生检测单元包含符号比较单元，对不包含摩擦力矩的实际路面反作用力矩和目标路面反作用力矩进行比较，从而检测出对车辆发生干扰。
因此，在操舵力矩小的区域也能准确检测出发生干扰，并能实现价廉且简朴的组成。
附图说明
图1是示出本发明实施方式1的车辆用操舵装置的机构的组成图。
图2是连同辅助电机一起示出图1的控制单元的框图。
图3是示出松手状态下作直线行驶的车辆在发生干扰时的时间与驾驶盘角和路面反作用力矩的关系的说明图。
图4是示出常规路面状况下执行改道等操舵时的时间与驾驶盘角和路面反作用力矩的关系的说明图。
图5是示出本发明实施方式1的目标路面反作用力矩运算部和干扰发生检测部的动作的流程图。
图6是连同辅助电机一起示出本发明实施方式2的控制单元的框图。
图7是示出松手状态下作直线行驶的车辆在发生干扰时的时间与驾驶盘角、路面反作用力矩和路面反作用力矩变化率的关系的说明图。
图8是示出本发明实施方式2的目标路面反作用力矩变化率运算部、实际路面反作用力矩变化率运算部和干扰发生检测部的动作的流程图。
图9是示出本发明实施方式3的车辆用操舵装置的操舵机构的组成图。
标号说明
1、1B是操舵机构(前轮转向机构)，2是驾驶盘，5是驾驶盘角检测器(角度检测单元)，6是驾驶盘传感器(操舵力矩检测单元)，7是辅助电机，9是轮胎(车轮)，10、10A、10B是控制单元(前轮转向角控制单元)，11是车速检测器(车速检测单元)，12是路面反作用力矩检测器(路面反作用力矩检测单元)，19是目标路面反作用力矩检测器(目标路面反作用力矩检测单元)，20、20A是干扰发生检测部(干扰发生检测单元)，21是辅助力矩决定部(辅助力矩决定单元)，26是干扰补偿部(干扰补偿单元)，27、27A是符号比较部(符号比较单元)，28、28A是比率运算部(比率运算单元)，29是校正部(校正单元)，30是目标路面反作用力矩变化率运算部(目标路面反作用力矩变化率运算单元)，31是实际路面反作用力矩变化率运算部(实际路面反作用力矩变化率运算单元)，41是转向角检测器(角度检测单元)，Dist(s)是干扰状态信号，dTalign_act是实际路面反作用力矩变化率，dTalign_ref是目标路面反作用力矩变化率，Smtr是电机速度，Talign是实际路面反作用力矩，Talign_ref是目标路面反作用力矩，Tassist、Tassist2是辅助力矩，Tassist1是操舵反作用力，Thdl是操舵力矩，Theta是驾驶盘角，Ttire是转向角，V是车速。
具体实施方式
下面，根据附图说明本发明的各实施方式，各图中对相同或相当的构件、部位标注同一标号进行说明。
再者，下面的实施方式说明将此车辆用操舵装置装载在汽车的情况。
实施方式1
图1是示出本发明实施方式1的车辆用操舵装置的操舵机构1的组成图。
图1中，操舵机构1配备：驾驶盘2、转向轴3、转向齿轮箱4、驾驶盘角检测器5(角度检测单元)、力矩传感器6(操舵力矩检测单元)、辅助电机7、齿轮齿条副机构8、轮胎9(车轮)、EPS(Electric Power Steering：电动动力操舵)控制单元10(下文简称为“控制单元10”)、车速检测器11(车速检测单元)、以及路面反作用力矩检测器12(路面反作用力矩检测单元)。
这里，从电源装置(未图示)对操舵机构1供电。
而且，将驾驶盘角检测器5、力矩传感器6、辅助电机7、车速检测器11和路面反作用力矩检测器12，通过电缆电连接到控制单元10。
将汽车驾驶员操纵的驾驶盘2连接在转向轴3的一端。而且，驾驶盘2中安装检测出驾驶盘角Theta，并将其输出到控制单元10的驾驶盘角检测器5。
在转向轴3上安装检测出驾驶员操舵的操舵力矩Thdl，并将其输出到控制单元10的力矩传感器6。转向轴3上还以减速齿轮(未图示)为中介，安装产生用于辅助操舵力矩Thdl的辅助力矩Tassist的电动的辅助电机7。
转向轴3的另一端连接将操舵力矩Thdl与辅助力矩Tassist相加后得到的合成力矩放大数倍的转向齿轮箱4。
而且，以齿轮齿条副机构8为中介，在转向齿轮箱4上安装轮胎9。
车速检测器11检测出车速V，将其输出到控制单元10。而且，路面反作用力矩检测器12检测出轮胎9从路面受到的实际路面反作用力矩Talign，并将其输出到控制单元10。
控制单元10中输入驾驶盘角Theta、操舵力矩Thdl、车速V、实际路面反作用力矩Talign、辅助电机7的电机检测电流Imtr和辅助电机7的电机检测电压Vmtr。
而且，控制单元10根据上述输入，运算使辅助电机7产生辅助力矩Tassist用的目标电流值，并对辅助电机7输出电机驱动电流Idrive。
这里，转向轴3产生的转向轴反作用力矩Ttran是换算到转向轴3的路面反作用力矩，其值为实际路面反作用力矩Talign与整个操舵机构1(包括辅助电机7)产生的摩擦力矩(即总摩擦力矩Tfric(未图示))相加后得到的值。
即，由下面的式(1)表示转向轴反作用力矩Ttran。
Ttran＝Talign+Tfric    …(1)
又，总摩擦力矩Tfric是作为仅在辅助电机7中产生的摩擦力矩的电机摩擦力矩Tmfric乘辅助电机7与转向轴3之间的减速齿轮的齿轮比Ggear后得到的值、与作为不考虑辅助电机7的状态下在操舵机构1中产生的摩擦力矩的轴摩擦力矩Tfrp相加后得到的力矩。
由下面的式(2)表示这些摩擦力矩的关系。
Tfric＝Tmfric·Ggear+Tfrp    …(2)
此车辆用操舵装置将由力矩传感器6检测出驾驶员操纵驾驶盘2时的操舵力矩Thdl，并产生符合该操舵力矩Thdl的辅助力矩Tassist作为主要功能。
又，力学上，操舵力矩Thdl与辅助力矩Tassist之和对抗转向轴反作用力矩，使转向轴3旋转。而且，操纵驾驶盘2时，因辅助电机7的惯性而产生的惯性力矩也起作用。
因此，设辅助电机7的惯性力矩为J·dω/dt，则由下面的式(3)表示转向轴反作用力矩Ttran。
Ttran＝Thdl+Tassist-J·dω/dt    …(3)
而且，设辅助电机7的转矩常数为Kt，则由下面的式(4)用上述减速齿轮的齿轮比Ggear和电机检测电流Imtr表示辅助电机7的辅助力矩Tassist。
Tassist＝Ggear·Kt·Imtr    …(4)
又，通过用式(2)变换式(1)，由下面的式(5)表示转向轴反作用力矩Ttran。
Ttran＝Talign+(Tmfric·Ggear+Tfrp)…(5)
控制单元10进行电流控制，使运算后得到的目标电流值与电机检测电流Imtr一致，并输出电机驱动电流Idrive。
辅助电机7如式(4)所示那样，产生电机检测电流Imtr乘转矩常数Kt和减速齿轮的齿轮比Ggear后得到的辅助力矩Tassist，辅助驾驶员的操舵力矩Thdl。
图2是与辅助电机7一起示出图1的控制单元10的框图。
图2中，控制单元10具有：车速检测部13、操舵力矩检测部14、电机速度检测部15、电机加速度检测部16、驾驶盘角检测部17、路面反作用力矩检测部18、目标路面反作用力矩运算部19(目标路面反作用力矩运算单元)、干扰发生检测部20(干扰发生检测单元)、辅助力矩决定部21(辅助力矩决定单元)、电机电流决定部22、电机电流检测部23、比较部24、以及电机驱动部25。
这里，控制单元10包含具有CPU和存放程序的存储器的微处理器(未图示)，构成控制单元10的各组件作为软件存储在存储器。
车速检测部13接收车速检测器11输出的车速V，并输出车速信号V(s)。操舵力矩检测部14接收力矩传感器6输出的操舵力矩Thdl，并输出操舵力矩信号Thdl(s)。
电机速度检测部15接收设在辅助电机7的转速传感器(未图示)输出的电机速度(转速)Smtr，并输出电机速度信号Smtr(s)。电机加速度检测部16对电机速度信号Smtr(s)进行微分，并输出电机加速度信号Amtr(s)。
再者，电机速度检测部15可根据电机电流检测部23输出的电机检测电流信号Imtr(s)和电机电压检测部(未图示)输出的电机检测电压Vmtr(s)，输出电机速度信号Smtr(s)。
驾驶盘角检测部17接收驾驶盘角检测器5输出的驾驶盘角Theta，并输出驾驶盘角信号Theta(s)。路面反作用力矩检测部18接收路面反作用力矩检测器12输出的实际路面反作用力矩Talign，并输出实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)。
检测出实际路面反作用力矩Talign的路面反作用力矩检测器12是例如安装在轮胎9的测力传感器(未图示)，将设在测力传感器的应变仪的变形作为实际路面反作用力矩Talign进行输出。
目标路面反作用力矩运算部19具有记述车速V和驾驶盘角Theta与目标路面反作用力矩Talign_ref的关系的车速、驾驶盘角-目标路面反作用力矩图。
目标路面反作用力矩运算部19根据来自车速检测部13的传送信号V(s)和来自驾驶盘角检测部17的驾驶盘角信号Theta(s)，从所述图运算目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)。
干扰发生检测部20根据实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)和目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)，检测出是否对车辆发生干扰，并输出干扰状态信号Dist(s)。
辅助力矩决定部21中输入传送信号V(s)、操舵力矩信号Thdl(s)、电机速度信号Smtr(s)、电机加速度信号Amtr(s)和干扰状态信号Dist(s)。
辅助力矩决定部21根据上述输入决定辅助力矩Tassist，并输出使辅助电机7产生辅助力矩Tassist用的辅助力矩信号Tassist(s)。
而且，辅助力矩决定部21包含根据干扰状态信号Dist(s)运算补偿辅助力矩Tassist用的干扰补偿力矩的干扰补偿部26(干扰补偿单元)。
这里，本实施方式的车辆用操舵装置的特征为：干扰发生检测部20检测出对车辆发生干扰，并输出干扰状态信号Dist(s)，辅助力矩决定部21根据干扰状态信号Dist(s)，输出辅助力矩信号Tassist(s)；因此以限定的方式表示对辅助力矩决定部21的输入信号。
然而，实际的辅助力矩决定部21除用这些信号外，还用各种信号决定辅助力矩Tassist。本实施方式的车辆用操舵装置对任何车辆用操舵装置都能用。
电机电流决定部22根据辅助力矩信号Tassist(s)运算使辅助电机7产生辅助力矩用的目标电流值，并输出目标电流信号Idrive(s)。
电机电流检测部23接收辅助电机7中流通的电机检测电流Imtr，并输出电机检测电流信号Imtr(s)。
比较部24输出目标电流信号Idrive(s)与电机检测电流信号Imtr(s)的偏差。
电机驱动部25按目标电流信号Idrive(s)与电机检测电流信号Imtr(s)的偏差为零的要求，输出电机驱动电流Idrive。
干扰发生检测部20包含：符号比较部27(符号比较单元)、比率运算部28(比率运算单元)和校正部29(校正单元)。
符号比较部27对来自路面反作用力矩检测部18的实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)和来自目标路面反作用力矩运算部19的目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)进行比较，检测出是否发生干扰，并输出干扰检测信号Dist_sgn(s)。
这里，参照图3和图4说明符号比较部27的原理。
图3是示出松手状态下作直线行驶的车辆中产生干扰(例如来自车辙路面的干扰)时的时间与驾驶盘角和路面反作用力矩的关系的说明图。图4是示出常规路面状况下执行改道等转向时的时间与驾驶盘角和路面反作用力矩的关系的说明图。
图3中，车辆进入车辙路面时，由于来自车辙路面的干扰，操纵驾驶盘2，使驾驶盘角Theta变化(参考虚线椭圆)。
这时，路面反作用力矩检测器12检测出的实际路面反作用力矩Talign的符号(方向)与用驾驶盘角Theta从上述车速、驾驶盘角-目标路面反作用力矩图运算的目标路面反作用力矩Talign_ref的符号(方向)相反(参考点划线椭圆)。
另一方面，图4中，因改道等的转向而驾驶盘角Theta变化时，实际路面反作用力矩Talign的符号与目标路面反作用力矩Talign_ref的符号一致。
因而，通过比较实际路面反作用力矩Talign的符号与目标路面反作用力矩Talign_ref的符号，能检测出对车辆发生干扰。
即，符号比较部27在实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)的符号与目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的符号不一致时，作为发生干扰，并以“1”输出干扰检测信号Dist_sgn(s)。而且，实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)的符号与目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的符号一致时，作为不发生干扰(常规转向状态)，并以“0”输出干扰检测信号Dist_sgn(s)。
比率运算部28运算来自路面反作用力矩检测部18的实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)、与来自目标路面反作用力矩运算部19的目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的比率，将表示干扰发生程度(干扰状态)的干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)、与来自符号比较部27的干扰检测信号Dist_sgn(s)一起输出。
这时，对车辆的干扰的影响因车辆和车速而不同。因此，需要校正干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)。
校正部29具有记述车速V与校正干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)用的增益的关系的车速-增益图。根据车辆设定此车速-增益图。
校正部29根据来自车速检测部13的车速信号V(s)从上述图决定增益，使来自比率运算部28的干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)乘增益，并输出干扰状态信号Dist(s)。
下面，同时参考图2的框图和图5的流程图说明本发明实施方式1的目标路面反作用力矩运算部19和干扰发生检测部20的动作。
首先，读入车速检测部13输出的车速信号V(s)、驾驶盘角检测部17输出的驾驶盘角信号Theta(s)和路面反作用力矩检测部18输出的实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)，并存储到控制单元10的存储器(步骤S51)。
接着，目标路面反作用力矩运算部19根据传送信号V(s)和驾驶盘角信号Theta(s)从上述车速、驾驶盘角-目标路面反作用力矩图运算目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)，将其存储到存储器(步骤S52)。
其次，符号比较部27比较实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)的符号与目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的符号，运算干扰检测信号Dist_sgn(s)，将其存储到存储器(步骤S53)。
即，实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)的符号与目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的符号不一致时，将干扰检测信号Dist_sgn(s)作为“1”存储到存储器，而符号一致时，将干扰检测信号Dist_sgn(s)作为“0”存储到存储器。
接着，比率运算部28运算实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)与目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的比率，并同时运算干扰检测信号Dist_sgn(s)和干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)，将其存储到存储器(步骤S54)。
接着，校正部29根据车速信号V(s)从上述车速-增益图决定增益，使干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)乘增益，并运算干扰状态信号Dist(s)，将其存储到存储器(步骤S55)。
接着，校正部29输出干扰状态信号Dist(s)(步骤S56)后，结束图5的处理。
根据本发明实施方式1的车辆用操舵装置，干扰发生检测部20中包含的符号比较部27对实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)和目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)进行比较，检测出是否发生干扰，并输出干扰检测信号Dist_sgn(s)。
这里，轮胎9从路面受到的实际路面反作用力矩Talign与转向轴反作用力矩Ttran不同，不包含摩擦力矩。
因此，即使在操舵力矩Thdl小的区域也能准确检测出发生干扰。而且，能根据干扰发生程度小的区域进行车辆的稳定化控制，所以能防止驾驶员蒙受控制介入时的不谐调感。
又，由于不需要偏航率传感器或横加速度传感器，能实现价廉且简朴的组成。
而且，根据轮胎9上发生的实际路面反作用力矩Talign检测出干扰的发生，因此即使在雪道等易滑路面上行驶的情况下，也能准确检测出发生干扰。
又，干扰发生检测部20中包含的比率运算部28运算实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)与目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的比率，并将表示干扰发生程度的干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)连同干扰检测信号Dist_sgn(s)一起输出。
因此，能准确运算发生干扰的程度，从而能妥善地进行车辆的稳定化控制。
而且，干扰发生检测部20中包含的校正部29根据车速信号V(s)决定增益，使干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)乘增益，并输出干扰状态信号Dist(s)。
辅助力矩决定部21中包含的干扰补偿部26根据干扰状态信号Dist(s)运算补偿辅助力矩Taasist用的干扰补偿力矩。
因此，能根据车速V进一步妥善地进行车辆的稳定化控制。
再者，上述实施方式1的干扰发生检测部20包含比率运算部28，通过运算实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)与目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的比率，运算发生干扰的程度。
然而，不限于此，干扰发生检测部20也可包含运算实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)与目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的偏差并将表示干扰发生程度的干扰力矩偏差信号Dist_dev(s)连同干扰检测信号Dist_sgn(s)一起输出的偏差运算部(偏差运算单元)，以代替比率运算部28。
此情况下，能取得与上述实施方式1相同的效果。
又，干扰发生检测部20为了进一步简便地检测出是否发生干扰并输出干扰状态信号Dist(s)，可仅包含符号比较部27。
而且，干扰发生检测部20在实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)与目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)的比率或偏差超过根据车辆设定的规定阈值时，可检测出对车辆发生干扰。
这些情况下，能进一步使装置的组成简化。
实施方式2
图6是连同辅助电机一起示出本发明实施方式2的车辆用操舵装置的控制单元10A的框图。
图6中，控制单元10A配备运算实际路面反作用力矩Talign的时间变化率(即实际路面反作用力矩变化率dTalign_act)的实际路面反作用力矩变化率运算部31(实际路面反作用力矩变化率运算单元)。
而且，控制单元10A具有目标路面反作用力矩变化率运算部30(目标路面反作用力矩变化率运算单元)和干扰发生检测部20A，以代替图2所示的目标路面反作用力矩运算部19和干扰发生检测部20。
目标路面反作用力矩变化率运算部30具有记述车速V和电机速度Smtr与目标路面反作用力矩变化率dTalign_ref的关系的车速、电机速度-目标路面反作用力矩变化率图。
目标路面反作用力矩变化率运算部30根据来自车速检测部13的车速信号V(s)，从所述图运算目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)。
干扰发生检测部20A根据实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)与目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)检测出是否对车辆发生干扰，并输出干扰状态信号Dist(s)。
干扰发生检测部20A包含符号比较部27A(符号比较单元)、比率运算部28A(比率运算单元)、以及校正部29(校正单元)。
符号比较部27A对来自实际路面反作用力矩变化率运算部31的实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)和来自目标路面反作用力矩变化率运算部30的目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的符号进行比较，检测出是否发生干扰，并输出干扰检测信号Dist_sign(s)。
这里，参照图7说明符号比较部27A的原理。
图7是示出松手状态下作直线行驶的车辆在发生干扰(例如来自车辙路面的干扰)时的时间与驾驶盘角、路面反作用力矩和路面反作用力矩变化率的关系的说明图。
图7中，车辆进入车辙路面时，由于来自车辙路面的干扰，操纵驾驶盘2，使驾驶盘角Theta变化(参考虚线椭圆)。
这时，路面反作用力矩检测器12检测出的实际路面反作用力矩Talign的符号(方向)与用驾驶盘角Theta从上述车速、驾驶盘角-目标路面反作用力矩图运算的目标路面反作用力矩Talign_ref的符号(方向)相反(参考点划线椭圆)。
而且，这时，实际路面反作用力矩变化率运算部31运算的实际路面反作用力矩变化率dTalign_act的符号(方向)与目标路面反作用力矩变化率运算部30运算的目标路面反作用力矩变化率dTalign_ref的符号(方向)相反(参考双点划线椭圆)。
因而，通过比较实际路面反作用力矩变化率dTalign_act的符号与目标路面反作用力矩变化率dTalign_ref的符号，能检测出对车辆发生干扰。
即，符号比较部27A在实际路面反作用力矩变化率dTalign_act的符号与目标路面反作用力矩变化率dTalign_ref的符号不一致时，作为发生干扰，并以“1”输出干扰检测信号Dist_sgn(s)。而且，实际路面反作用力矩变化率dTalign_act的符号与目标路面反作用力矩变化率dTalign_ref的符号一致时，作为不发生干扰(常规转向状态)，并以“0”输出干扰检测信号Dist_sgn(s)。
比率运算部28A运算来自实际路面反作用力矩变化率运算部31的实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)与来自目标路面反作用力矩变化率运算部30的目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的比率，将表示干扰发生程度(干扰状态)的干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)与来自符号比较部27A的干扰检测信号Dist_sgn(s)一起输出。
校正部29根据来自车速检测部13的车速信号V(s)，从所述车速-增益图决定增益，使来自比率运算部28A的干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)乘增益，并输出干扰状态信号Dist(s)。
关于其它组成，与上述实施方式1相同，因而省略其说明。
下面，同时参考图6的框图和图8的流程图，说明本发明实施方式2的目标路面反作用力矩变化率运算部30、实际路面反作用力矩变化率运算部31和干扰发生检测部20A的动作。
首先，读入车速检测部13输出的车速信号V(s)、电机速度检测器15输出的电机速度信号Smtr(s)和路面反作用力矩检测部18输出的实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)，并存储到控制单元10A的存储器(步骤S61)。
接着，目标路面反作用力矩变化率运算部30根据传送信号V(s)和电机速度信号Smtr(s)从上述车速、驾驶盘角-目标路面反作用力矩图运算目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)，将其存储到存储器(步骤S62)。
其次，实际路面反作用力矩变化率运算部31根据实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)运算实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)，并存储到存储器(步骤S63)。
接着，符号比较部27A比较实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)的符号与目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的符号，运算干扰检测信号Dist_sgn(s)，将其存储到存储器(步骤S64)。
即，实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)的符号与目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的符号不一致时，将干扰检测信号Dist_sgn(s)作为“1”存储到存储器，而符号一致时，将干扰检测信号Dist_sgn(s)作为“0”存储到存储器。
接着，比率运算部28A运算实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)与目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的比率，并同时运算干扰检测信号Dist_sgn(s)和干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)，并将其存储到存储器(步骤S65)。
接着，校正部29根据车速信号V(s)从上述车速-增益图决定增益，使干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)乘增益，并运算干扰状态信号Dist(s)，将其存储到存储器(步骤S66)。
接着，校正部29输出干扰状态信号Dist(s)(步骤S67)后，结束图8的处理。
根据本发明实施方式2的车辆用操舵装置，干扰发生检测部20A中包含的符号比较部27A对根据实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)运算后得到的实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)和目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的符号进行比较，检测出是否发生干扰，并输出干扰检测信号Dist_sgn(s)。
这里，轮胎9从路面受到的实际路面反作用力矩Talign与转向轴反作用力矩Ttran不同，不包含摩擦力矩。
因此，即使在操舵力矩Thdl小的区域也能准确检测出发生干扰。而且，能根据干扰发生程度小的区域进行车辆的稳定化控制，因此能防止驾驶员蒙受控制介入时的不谐调感。
又，由于不需要偏航率传感器或横加速度传感器，因此能实现价廉且简朴的组成。
而且，不需要检测出驾驶盘角Theta并输出到控制单元10A的驾驶盘角检测器5，因此能进一步简化装置的组成。
又，通过使用路面反作用力矩的变化率，能进一步在早期检测出发生干扰，从而能较早进行车辆的稳定化控制。
而且，干扰发生检测部20A中包含的比率运算部28A运算实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)与目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的比率，并将表示干扰发生程度的干扰力矩比率信号Dist_ratio(s)连同干扰检测信号Dist_sgn(s)一起输出。
因此，能准确运算发生干扰的程度，从而能妥善地进行车辆的稳定化控制。
再者，上述实施方式2的干扰发生检测部20A包含比率运算部28A，通过运算实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)与目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的比率，运算发生干扰的程度。
然而，不限于此，干扰发生检测部20A也可包含运算实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)与目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的偏差并将表示干扰发生程度的干扰力矩偏差信号Dist_dev(s)连同干扰检测信号Dist_sgn(s)一起输出的偏差运算部(偏差运算单元)，以代替比率运算部28A。
此情况下，也能取得与上述实施方式2相同的效果。
又，干扰发生检测部20A为了进一步简便地检测出是否发生干扰，并输出干扰状态信号Dist(s)，可仅包含符号比较部27A。
而且，干扰发生检测部20A在实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)与目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)的比率或偏差超过根据车辆设定的规定阈值时，可检测出对车辆发生干扰。
这些情况下，能进一步使装置的组成简化。
干扰发生检测部20A也可组合实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)和目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)与实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)和目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)，运算干扰发生程度。
这时，控制单元10A包含上述实施方式1所示的驾驶盘角检测部17和目标路面反作用力矩运算部19。
此情况下，也能取得与上述实施方式2相同的效果。
实施方式3
上述实施方式1和2中，用连杆机构连接驾驶盘2的轮胎9，所以发生干扰时，驾驶员虽然减小转矩，但需要操纵驾驶盘2。
因此，最好使轮胎9的转向角以独立于轮胎9的转向角的方式变化。
图9是示出本发明实施方式3的车辆用操舵装置的操舵机构1B(前轮转向机构)的组成图。
图9中，操舵机构1B配备转向角检测器41(转向角检测单元)、第1辅助电机42、第2辅助电机43和控制单元10B(前轮转向角控制单元)，以代替图1所示的驾驶盘角检测器5、辅助电机7和控制单元10。
这里，操舵机构1B构成使轮胎9(这里为前轮)的转向角Ttire以独立于驾驶盘角Theta的方式变化的线控转向机构。
转向角检测器41检测出轮胎9的转向角Ttire，输出到控制单元10B。
将第1辅助电机42连接到驾驶盘方转向轴44，控制传给驾驶盘2的操舵反作用力Tassist1。将第2辅助电机43连接到轮胎方转向轴45，产生辅助操舵力矩Thdl用的辅助力矩Tassist2，控制轮胎9的转向角Ttire。
控制单元10B中输入操舵力矩Thdl、车速V、实际路面反作用力矩Talign、转向角Ttire、第1辅助电机42的电机检测电流Tmtir1、第1辅助电机42的电机检测电压Vmtr1、第2辅助电机43的电机检测电流Tmtir2、以及第2辅助电机43的电机检测电压Vmtr2。
控制单元10B根据上述输入，运算使第1辅助电机42和第2辅助电机43分别产生操舵反作用力Tassist1和辅助力矩Tassist2用的目标电流值，并将电机驱动电流Idrive1和电机驱动电流Idrive2分别输出到第1辅助电机42和第2辅助电机43。
而且，控制单元10B包含目标路面反作用力矩运算部19B(未图示)、干扰发生检测部20B(未图示)和辅助力矩决定部21B(未图示)。
目标路面反作用力矩运算部19B根据车速信号V(s)和从转向角Ttire得到的转向角信号Ttire(s)，运算目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)。
干扰发生检测部20B根据实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)和目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)，检测出是否对车辆发生干扰，并输出干扰状态信号Dist(s)。
辅助力矩决定部21B根据干扰状态信号Dist(s)，输出使第2辅助电机43产生辅助力矩Tassist2用的辅助力矩信号Tassist2(s)。
关于其它组成，与上述实施方式1相同，因而省略其说明。
根据本发明实施方式3的车辆用操舵装置，操舵机构1B构成使轮胎9的转向角Ttire以独立于驾驶盘角Theta的方式变化的线控转向机构。
因此，检测出发生干扰时，通过使带有干扰的操舵反向作用力Tassist1为零，能将车辆稳定化控制得驾驶员不蒙受产生干扰时的不适感。
再者，上述实施方式3中，作为使轮胎9的转向角Ttire以独立于驾驶盘2的驾驶盘角Theta的方式变化的前轮转向机构，以线控转向机构为例进行了说明，但不限于此。
只要是使用行星齿轮机构、差动齿轮机构或谐波传动机构等的副转向角重叠机构就可以。
在这种情况下，也能取得与上述实施方式3相同的效果。
又，上述实施方式1～3的路面反作用力矩检测器12是装在轮胎9的测力传感器，将设在测力传感器的应变仪的变形作为实际路面反作用力矩Talign输出。
然而，不限于此，路面反作用力矩检测器也可利用例如日本特开2003-312521号公报揭示的方法，运算实际路面反作用力矩Talign。
在这种情况下，路面反作用力矩检测器首先根据操舵力矩Thdl和电机检测电流Imtr运算转向轴反作用力矩Ttran。接着，以将该转向轴反作用力矩Ttran通过低通滤波器的方式运算实际路面反作用力矩Talign。根据车速V和电机速度Smtr决定低通滤波器的时间常数。
在这种情况下，也能取得与上述实施方式1～3同样的效果。
又，实施方式1～3中，在实际路面反作用力矩信号Talign_act(s)、目标路面反作用力矩信号Talign_ref(s)、实际路面反作用力矩变化率信号dTalign_act(s)和目标路面反作用力矩变化率信号dTalign_ref(s)中的任一方因电噪声等的影响而振荡的情况下，干扰发生检测部20、20A可包含低通滤波器等特定频率滤除单元。
在这种情况下，能减小干扰的高频分量的影响。
又，上述实施方式1～3中，对前轮胎的转向角进行控制，但不限于此，也可控制后轮胎的转向角。
这时，操舵机构还配备使车辆的后轮胎转向角变化的后轮转向机构(未图示)。而且，控制单元(后轮转向角控制单元)根据干扰状态信号Dist(s)运算辅助力矩，以控制后轮胎。
在这种情况下，能进一步妥善地进行车辆的稳定化控制。
又，上述实施方式1～3中，以控制操舵机构的方式实施车辆的稳定化控制，但不限于此。
控制单元也可对例如能控制车辆的4轮的制动力的ESC(Electronic StabilityControl：电子稳定度控制)系统(制动力控制装置)输出干扰状态信号Dist(s)，并改变来自ESC系统的输出信号。
在这种情况下，能进一步妥善地进行车辆的稳定化控制。

Claims (18)

1.一种车辆用操舵装置，其特征在于，配备：
检测出车辆的车轮从路面受到的实际路面反作用力矩的路面反作用力矩检测单元；
检测出所述车辆的车速的车速检测单元；
检测出所述车辆的驾驶盘的驾驶盘角或所述车轮的转向角的角度检测单元；
根据所述车速和所述角度检测单元的输出，运算目标路面反作用力矩的目标路面反作用力矩运算单元；以及
检测出对所述车辆发生干扰，并输出干扰状态信号的干扰发生检测单元，并且
所述干扰发生检测单元包含对所述实际路面反作用力矩和所述目标路面反作用力矩的方向进行比较的符号比较单元。
2.如权利要求1中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
所述干扰发生检测单元包含偏差运算单元，所述偏差运算单元运算所述实际路面反作用力矩与所述目标路面反作用力矩的偏差来作为所述干扰的状态。
3.如权利要求1中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
所述干扰发生检测单元包含比率运算单元，所述比率运算单元运算所述实际路面反作用力矩与所述目标路面反作用力矩的比率来作为所述干扰的状态。
4.如权利要求2中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
所述干扰发生检测单元包含校正单元，该校正单元根据所述车速，校正所述符号比较单元或所述偏差运算单元的输出。
5.如权利要求3中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
所述干扰发生检测单元包含校正单元，该校正单元根据所述车速，校正所述符号比较单元或所述比率运算单元的输出。
6.如权利要求1中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，还配备：
检测出所述车辆的驾驶员的操舵力矩的操舵力矩检测单元；
产生用于辅助所述操舵力矩的辅助力矩的辅助电机；以及
决定所述辅助力矩的辅助力矩决定单元，并且
所述辅助力矩决定单元包含干扰补偿单元，所述干扰补偿单元根据所述干扰状态信号运算干扰补偿力矩，所述干扰补偿力矩用于补偿所述辅助力矩。
7.如权利要求1中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，还配备：
使所述车辆的前轮的转向角以独立于所述驾驶盘的驾驶盘角的方式变化的前轮转向机构；以及
根据所述干扰状态信号控制所述前轮的转向角的前轮转向角控制单元。
8.如权利要求1中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，还配备：
使所述车辆的后轮的转向角以独立于所述驾驶盘的驾驶盘角的方式变化的后轮转向机构；以及
根据所述干扰状态信号，控制所述后轮的转向角的后轮转向角控制单元。
9.如权利要求1中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
根据所述干扰状态信号，改变来自使所述车辆受到制动用的制动装置的输出信号。
10.一种车辆用操舵装置，其特征在于，配备：
检测出车辆的车轮从路面受到的实际路面反作用力矩的路面反作用力矩检测单元；
运算作为所述实际路面反作用力矩的时间变化率的实际路面反作用力矩变化率的实际路面反作用力矩变化率运算单元；
检测出所述车辆的车速的车速检测单元；
检测出对所述车辆的驾驶员的操舵力矩添加辅助力矩的辅助电机的电机速度的电机速度检测单元；
根据所述车速和所述电机速度，运算目标路面反作用力矩变化率的目标路面反作用力矩变化率运算单元；以及
检测出对所述车辆发生干扰，并输出干扰状态信号的干扰发生检测单元，并且
所述干扰发生检测单元包含对所述实际路面反作用力矩变化率和所述目标路面反作用力矩变化率的方向进行比较的符号比较单元。
11.如权利要求10中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
所述干扰发生检测单元包含偏差运算单元，所述偏差运算单元运算所述实际路面反作用力矩变化率与所述目标路面反作用力矩变化率的偏差来作为所述干扰的状态。
12.如权利要求10中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
所述干扰发生检测单元包含比率运算单元，所述比率运算单元运算所述实际路面反作用力矩变化率与所述目标路面反作用力矩变化率的比率来作为所述干扰的状态。
13.如权利要求11中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
所述干扰发生检测单元包含校正单元，该校正单元根据所述车速，校正所述符号比较单元或所述偏差运算单元的输出。
14.如权利要求12中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
所述干扰发生检测单元包含校正单元，该校正单元根据所述车速，校正所述符号比较单元或所述比率运算单元的输出。
15.如权利要求10中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，还配备：
检测出所述车辆的驾驶盘的操舵力矩的操舵力矩检测单元；
产生辅助所述操舵力矩用的辅助力矩的辅助电机；以及
决定所述辅助力矩的辅助力矩决定单元，并且
所述辅助力矩决定单元包含干扰补偿单元，所述干扰补偿单元根据所述干扰状态信号运算干扰补偿力矩，所述干扰补偿力矩用于补偿所述辅助力矩。
16.如权利要求10中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，还配备：
使所述车辆的前轮的转向角以独立于所述车辆的驾驶盘的驾驶盘角的方式变化的前轮转向机构；以及
根据所述干扰状态信号，控制所述前轮的转向角的前轮转向角控制单元。
17.如权利要求10中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，还配备：
使所述车辆的后轮的转向角以独立于所述车辆的驾驶盘的驾驶盘角的方式变化的后轮转向机构；以及
根据所述干扰状态信号，控制所述后轮的转向角的后轮转向角控制单元。
18.如权利要求10中所述的车辆用操舵装置，其特征在于，
根据所述干扰状态信号，改变来自使所述车辆受到制动用的制动装置的输出信号。
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