CN109562781B - 转向辅助装置及转向辅助方法 - Google Patents

Abstract

在转向辅助装置(1)中，转向控制部(74)在第1辅助部(14)能够产生使车辆的转向角成为为了使车辆行驶在车道的中央而根据曲率确定的目标转向角的转向辅助力的情况下，使第1辅助部(14)产生的转矩减少预定量地产生，并且使第2辅助部(20)产生预定量以下的转矩。

Description

转向辅助装置及转向辅助方法

技术领域

本公开涉及转向辅助装置及转向辅助方法，尤其涉及辅助弯道行驶时的转向的技术。

背景技术

以往，为适当地促进驾驶员的转向而提出了使转向转矩的中立值根据道路曲率而变化的转向力控制装置。例如在专利文献1中公开了用作为驱动源的转向辅助电机所产生的转向辅助力驱动经由减速器连接在齿条上的辅助小齿轮的技术。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开平11-198844号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

在上述那样的技术中，转向辅助力的产生源仅为电机。但是，在公共汽车或货车这样的大型车辆中，作为转向辅助力的产生源除电机之外，也存在包括以引擎为动力的液压缸的产生源。

作为转向辅助力产生源的电机与液压缸的输出特性存在不同。因此，在包括作为转向辅助力产生源的电机和液压缸这二者的转向辅助装置中，期望调整电机与液压缸的输出的技术。

本发明提供一种在包括作为转向辅助力产生源的电机和以油压为动力的动力缸的转向辅助装置中，调整电机与动力缸的输出的技术。

[用于解决技术课题的技术方案]

本发明的第1实施方式的转向辅助装置包括：曲率计算部，其计算车辆行驶的车道的曲率；辅助部，其包括通过液压产生用于辅助上述车辆的转向的转矩的第1辅助部、以及通过电力产生用于辅助上述车辆的转向的转矩的第2辅助部；以及转向控制部，其在上述第1辅助部能够产生使上述车辆的转向角成为目标转向角的转向辅助力的情况下，使上述第一辅助部产生的转矩减少预定量地产生，并且使上述第2辅助部产生上述预定量以下的转矩，所述目标转向角是为了使上述车辆行驶在上述车道的中央而根据上述曲率确定的。

也可以进一步包括：速度测定部，其测定上述车辆的行驶速度；以及保舵力计算部，其计算用于在上述速度测定部测定出的行驶速度下保持根据上述曲率确定的目标转向角而需要的保舵力，上述转向控制部也可以使上述第2辅助部产生抵消上述保舵力的方向的转矩，以便在上述目标转向角下上述保舵力为最小。

本发明的第2实施方式的转向辅助方法包含：检测车辆行驶的车道的曲率的步骤；测定上述车辆的行驶速度的步骤；计算用于在测定出的行驶速度下保持根据上述曲率确定的目标转向角而需要的保舵力的步骤；使基于液压的转向辅助力减少的步骤；以及通过电机产生抵消上述保舵力的方向的转矩以便在上述目标转向角下上述保舵力为最小的步骤。

发明效果

根据本发明，能够在包括作为转向辅助力产生源的电机和以液压为动力的动力缸的转向辅助装置中调整电机和动力缸的输出。

附图说明

图1是用于说明实施方式的转向辅助装置的概要的图。

图2是示意化地表示实施方式的转向辅助系统的构成的图。

图3是示意化地表示实施方式的转向辅助装置的功能构成的图。

图4的(a)、图4的(b)、图4的(c)以及图4的(d)是用于说明实施方式的转向控制部执行的辅助部的转矩控制的图。

图5是用于说明实施方式的转向辅助装置执行的转向辅助处理的流程的流程图。

具体实施方式

[实施方式的概要]

图1是用于说明实施方式的转向辅助装置的概要的图。实施方式的转向辅助装置被搭载在车辆V上，用于辅助该车辆V行驶弯道时的转向。虽不做限定，但实施方式的转向辅助装置适合用于公共汽车或货车等大型车辆V。以下在本说明书中，以车辆V为公共汽车或货车等大型车辆V作为前提进行说明。

一般在车辆V的方向盘11中车辆V的直行方向，即转向角为0度的方向上施加有转矩。因此，车辆V的驾驶员为行驶弯道而通过将能够对抗该转矩的保舵力施加到方向盘11上，从而使车辆V沿弯道行驶。实施方式的转向辅助装置将被搭载在车辆V上的电机与液压缸联动而辅助弯道行驶时的车辆V的转向。

具体来说，转向辅助装置解析摄像装置50拍摄到的车辆V前方的图像，计算车辆V行驶的车道的曲率。转向辅助装置辅助车辆V的转向，使得方向盘11成为为了使车辆V沿车道行驶而应保持的保舵角为θ。

即，一般，车辆V的方向盘11中，根据转向角不同，用于维持其角度所需要的转矩即保舵力会变化，但转向辅助装置控制转向，使得在根据车道曲率确定的保舵角θ下保舵力为最小。由此，因车辆V的驾驶员能够通过从方向盘11传来的扭矩而在感觉上理解应该保持的保舵角θ，所以能够使车辆V沿弯道自然地行驶。

[转向辅助系统的构成]

图2是示意化地表示实施方式的转向辅助系统SS的构成的图。如图2所示，转向辅助系统SS包括整体式转向单元10、电机20、转向角传感器30、车速传感器40、摄影装置50、泵单元60、以及控制部70。

整体式转向单元10为辅助驾驶员所进行的转向操作的单元。整体式转向单元10包括方向盘11、转向轴12、短轴(stub shaft)13、动力缸部14、储存罐15、以及控制阀16。

转向轴12的一端与方向盘11连接，并且另一端与短轴13连接。短轴13的一端与转向轴12连接，并且另一端与动力缸部14的输入轴连接。转向轴12和短轴13将被方向盘11赋予的转向转矩传递给动力缸部14。

动力缸部14向车辆V的转向轮80传递驱动力。

储存罐15储存被供给到动力缸部14的工作油。

控制阀16控制被供给到动力缸部14的工作油的油量，通过使与转向转矩相应的油压在动力缸部14内作用从而辅助驾驶员的转向操作。

电机20被安装在转向轴12上。电机20通过用从控制部70供给的电力进行旋转驱动从而向转向轴12赋予辅助转矩(转向辅助力)，辅助驾驶员的转向操作。电机20主要提供用于使车辆V沿行驶车道行驶的转向诱导功能。

转向角传感器30被设置在转向轴12上，检测转向轴12的旋转量，基于该旋转量检测转向角。转向角传感器30将检测到的转向角输出到控制部70。

车速传感器40检测车辆V的速度。车速传感器40将检测到的速度输出到控制部70。

摄像装置50为被搭载在车辆V上的车载照相机。摄像装置50拍摄包含车辆V行驶的车道的车辆V的行进方向前方。摄像装置50将拍摄到的图像输出到控制部70。

泵单元60包括已知的可变容量泵。泵单元60在控制部70的控制下，通过根据方向盘11的动作来控制被供给到动力缸部14的驱动油的流量，从而提供将与传递到动力缸部14的转向力相同方向的力更进一步地传递到动力缸部14的动力辅助功能。

泵单元60包括泵壳61、控制阀62、以及电磁阀63。

在泵壳61中划分形成有泵室。泵室经由吸入通路64而与储存罐15连接，经由吸入通路64从储存罐15吸入工作油。另外，在泵室上连接有向控制阀62供给工作油的第1连接通路65，并连接有向控制阀16供给工作油的第2连接通路66。

第2连接通路66包括与控制阀16连接的主油通路67、以及与控制阀62连接的可开闭的副油通路68。

控制阀62与电磁阀63协作，控制向动力缸部14供给的工作油的流量。

电磁阀63控制副油通路68的开闭。通过从控制部70向电磁阀63供给以转向角传感器30检测到的转向角和车速传感器40检测到的车辆V的行驶速度为基础的电力，从而控制电磁阀63。

例如，因转向角越大越需要转向辅助力，所以通向电磁阀63的通电量随转向角增大而增大。另外，因车辆V的速度越低速越需要转向辅助力，所以通向电磁阀63的通电量随车辆V的行驶速度减小而增大。

电磁阀63在非通电状态下闭锁副油通路68。若副油通路68被闭锁，则控制阀62使泵单元60的泵排出量减少。另一方面，电磁阀63在通电的情况下开放副油通路68。若副油通路68被开放，则控制阀62使泵单元60的泵排出量增大。

摄像装置50为被搭载在车辆V上的车载照相机。摄像装置50拍摄包含车辆V行驶的车道的车辆V行进方向前方的图像。控制部70解析摄像装置50拍摄到的图像，计算车辆V行驶的车道的曲率。控制部70根据计算出的曲率计算为了使车辆V行驶在车道上而需要的目标转向角。控制部70通过基于计算出的目标转向角控制动力缸部14和电机20，从而实现车辆V的车道维持辅助。

如上所述，实施方式的转向辅助装置1作为车辆V的动力辅助和车道维持辅助发挥功能，以下主要对用于实现车辆V的车道维持辅助功能的转向辅助装置1的功能构成进行说明。

[转向辅助装置1的功能构成]

图3是示意化地表示实施方式的转向辅助装置1的功能构成的图。

转向辅助装置1包括控制部70以及辅助部100。控制部70为包含未图示的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)或存储器等的计算资源，通过执行程序而实现曲率计算部71、速度测定部72、保舵力计算部73以及转向控制部74的功能。

辅助部100为辅助车辆V的驾驶员通过操作方向盘11来活动转向轮80的机构，包含电机20和动力缸部14。动力缸部14作为利用油压来产生用于辅助车辆V转向的转矩的第1辅助部发挥功能。另外，电机20作为利用电力来产生用于辅助车辆V转向的转矩的第2辅助部发挥功能。

曲率计算部71取得摄像装置50拍摄到的图像。曲率计算部71通过解析取得的图像来计算车辆V行驶的车道的曲率。具体来说，曲率计算部71通过使用边缘提取等已知的图像处理技术提取车辆V行驶的车道的车道划分线，从而计算车道的曲率。

速度测定部72使用车速传感器测定车辆V的行驶速度。保舵力计算部73计算根据曲率计算部71计算出的曲率确定的目标转向角。保舵力计算部73更进一步地计算为了在速度测定部72测定的行驶速度下保持计算出的目标转向角所需要的保舵力。

转向控制部74为了使在保舵力计算部73计算出的目标转向角下车辆V的驾驶员施加的保舵力为最小，而使电机20产生抵消保舵力的方向的转向辅助力。在此，即使在动力缸部14能够独立产生转向辅助力的情况下，转向控制部74也使电机20产生抵消保舵力的方向的转矩。更具体地说，转向控制部74在车辆V直线行驶中使动力缸部14产生的转矩减少预定量地产生，并且使电机20产生减少的预定量以下的转矩。

图4的(a)—(d)是用于说明实施方式的转向控制部74执行的辅助部100的转矩控制的图。图4的(a)、图4的(b)和图4的(d)是以方向盘11的转向角为横轴、并以作为操作方向盘11的驾驶员感到的成为阻力的转矩的大小为纵轴的表示转向角与转矩的关系的图。另一方面，图4的(c)是以方向盘11的转向角为横轴、并以转向控制部74使电机20产生的转矩为纵轴的表示转向角与转矩的关系的图。

在图4的(a)—(d)中，在车辆V的驾驶员将方向盘11向左转的情况下，转向角为负值，在将方向盘11向右转的情况下，转向角为正值。以下，为便于说明，有时将构成操作方向盘11的驾驶员感到的阻力的转矩的大小记载为“保舵转矩”，将转向控制部74使动力缸部14或电机20的产生的转矩的大小记载为“转向辅助力”。

图4的(a)是表示搭载有实施方式的转向辅助装置1的车辆V在直线行驶中的转向角与保舵转矩的关系的图。在车辆V直线行驶的情况下，转向控制部74进行控制，使得停止电机20所进行的转向辅助力的输出，仅使动力缸部14输出转向辅助力。

如图4所示，在仅通过动力缸部14所进行的转向辅助力来实现转向辅助的情况下，存在转向角在0度左右时保舵转矩的变化减少的倾向。因此，表示转向角与保舵转矩的关系的图形为大致U字形。

在图4的(a)—(d)中，角度θ表示保舵力计算部73计算的目标转向角。即，表示为了使车辆V沿车道行驶，驾驶员需要维持将方向盘11向右转角度θ的状态。

如图4的(a)所示，在仅使动力缸部14输出转向辅助力的情况下，即，在使辅助部100仅实现动力辅助功能的情况下，随着驾驶员想要将方向盘11比角度θ更向右转，而保舵转矩变大，相反地，随着使转向角度成为比角度θ小的角度，而保舵转矩变小。即，在方向盘11中力作用于转向角变小的方向。

因此，转向控制部74为了使角度θ时的保舵转矩为最小，而控制动力缸部14和电机20的输出。具体来说，转向控制部74首先将动力缸部14的输出整体上减少预定量t。其结果，表示转向角与保舵转矩的关系的图形的形状成为如图4的(b)所示的形状。若在保舵转矩的特性成为如图4的(b)所表示的形状的状态下操作了方向盘11，则车辆V的驾驶员会感到方向盘11整体上变重了由预定量t表示转矩的量。

转向控制部74将动力缸部14的输出减少预定量t，同时使电机20输出最大值在预定量t以下的转矩。

图4的(c)是表示转向控制部74使电机20输出的转向辅助力与转向角的关系的图表。如图4的(c)所示，转向控制部74使电机20输出朝向与方向盘11的转向方向相同方向的转向辅助力，使其在转向角为角度θ时达到最大。若转向角与角度θ偏离，则该偏离度越大而转向控制部74使电机20输出的转矩越小。

图4的(d)是表示在转向控制部74将动力缸部14的输出减少预定量t并且根据方向盘11的转向角使电机20输出转矩的情况下的保舵转矩的特性的图表。如图4的(d)所示，在方向盘11的转向角为作为目标转向角的角度θ时保舵力为最小。另外，方向盘11的转向角与作为目标转向角的角度θ越偏离而保舵力越大。

如上所述，为了使方向盘11的转向角在角度θ成为所谓谷值，转向控制部74控制动力缸部14与电机20的输出。这时，转向控制部74考虑动力缸部14在角度θ附近的转矩特性而决定使电机20产生的转矩的形状。作为结果，因能够使方向盘11的转向角在角度θ成为所谓谷值，所以车辆V的驾驶员能够根据传递到手上的阻力在感觉性上知道用于使车辆V沿车道行驶的方向盘11的转向角。

此外，如图4所示，转向控制部74控制动力缸部14和电机20，以使在方向盘11的转向角为作为目标转向角的角度θ时保舵力为最小，但保舵力的最小值优选为大于0。在这种情况下，为了使车辆V沿车道行驶，车辆V的驾驶员需要有意识地向方向盘11施加力。由此，能够抑制驾驶员漫不经心地使车辆V行驶的事态。

所以，转向控制部74将动力缸部14的输出减少的量即“预定量t”优选为与电机20能够输出的转矩的最大值为相同程度或在其以下。由此，转向控制部74能够将保舵力的最小值在0到预定量t的区间内任意设定。

[转向辅助装置1执行的转向辅助的处理流程]

图5是用于说明实施方式的转向辅助装置1执行的转向辅助处理的流程的流程图。本流程图中的处理例如在车辆V的引擎启动时开始。

曲率计算部71解析摄像装置50拍摄到的图像，检测车辆V行驶的车道的曲率(S2)。保舵力计算部73计算根据曲率计算部71计算的曲率确定的目标转向角(S4)。

速度测定部72使用车速传感器检测车辆V的车速(S6)。保舵力计算部73计算为了在速度测定部72测定出的行驶速度下保持计算出的目标转向角所需要的保舵力(S8)。

转向控制部74使动力缸部14在车辆V直线行驶中产生的转向辅助力减少预定量，并且使电机20产生的转向辅助力提高(S10)。

若转向控制部74控制动力缸部14和电机20产生的转向辅助力，则本流程的处理结束。转向辅助装置1通过在车辆V的行驶中重复上述处理，持续进行车辆V行驶中的转向辅助力的控制。

如以上说明，根据实施方式的转向辅助装置1，在包括作为转向辅助力的产生源的动力缸部14和电机20的转向辅助装置1中，能够调整动力缸部14和电机20的输出。

尤其是，即使在能够用动力缸部14独立产生使车辆V的转向角成为根据车道的曲率确定的目标转向角那样的转向辅助力的情况下，转向控制部74也不使动力缸部14独立产生转向辅助力。转向控制部74使动力缸部14产生的转向辅助力减少，并且用电机20的输出来弥补与所减少的量的转向辅助力相当的转向辅助力。

一般，电机20能够产生比动力缸部14粗的转矩，但动力缸部14能够比电机20更细致地调整产生转矩。因此，转向控制部74通过用电机20的转向辅助力来弥补动力缸部14所产生的转向辅助力的减少量，从而能够细致地调整保舵转矩相对于转向角的关系。

具体来说，使动力缸部14产生转向辅助力，使得在为了在车辆V的行驶速度下保持根据车道的曲率确定的目标转向角所需要的保舵力下，保舵力为最小。由此，车辆V的驾驶员能够根据传递到手上的阻力而在感觉上知道用于使车辆V沿车道行驶的方向盘11的转向角。

以上，使用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围并不被限定于上述实施方式记载的范围内。本领域技术人员应当明确，上述实施方式可以加以多种变更或者改良。根据权利要求的记载可明确这些加以变更或者改良的方式也包含在本发明的技术范围内。

本申请基于2016年7月27日申请的日本国专利申请(特愿2016-146988)，将其内容作为参考引用至此。

[工业可利用性]

本发明在包括作为转向辅助力的产生源的电机和以油压为动力的动力缸的转向辅助装置中，能够调整电机和动力缸的输出。

[附图标记说明]

1 转向辅助装置

10 整体式转向单元

11 方向盘

12 转向轴

13 短轴

14 动力缸部

15 储存罐

16 控制阀

20 电机

30 转向角传感器

40 车速传感器

50 摄像装置

60 泵单元

61 泵壳

62 控制阀

63 电磁阀

64 吸入通路

65 第1连接通路

66 第2连接通路

67 主油通路

68 副油通路

70 控制部

71 曲率计算部

72 速度测定部

73 保舵力计算部

74 转向控制部

80 转向轮

100 辅助部

SS 转向辅助系统

V 车辆

Claims (3)

1.一种转向辅助装置，其包括计算车辆行驶的车道的曲率的曲率计算部，其特征在于，

包括：

辅助部，其包括通过油压产生用于辅助上述车辆的转向的转矩的第1辅助部、以及通过电力产生用于辅助上述车辆的转向的第2辅助部，以及

转向控制部，其在上述第1辅助部能够产生使上述车辆的转向角成为目标转向角的转向辅助力的情况下，使上述第1辅助部产生的转矩减少预定量地产生，并且使上述第2辅助部产生上述预定量以下的转矩，所述目标转向角是为了使上述车辆行驶在上述车道的中央而根据上述曲率确定的。

2.如权利要求1所述的转向辅助装置，其进一步地包括：

速度测定部，其测定上述车辆的行驶速度，以及

保舵力计算部，其计算为了在上述速度测定部测定出的行驶速度下保持根据上述曲率确定的目标转向角而需要的保舵力；

上述转向控制部使上述第2辅助部产生抵消上述保舵力的方向的转矩，以便在上述目标转向角下上述保舵力为最小。

3.一种转向辅助方法，其包括：

检测车辆行驶的车道的曲率的步骤，

测定上述车辆的行驶速度的步骤，以及

计算为了在测定出的行驶速度下保持根据上述曲率确定的目标转向角而需要的保舵力的步骤，

所述转向辅助方法的特征在于，包括：

减少基于液压的转向辅助力的步骤，以及

使电机产生抵消上述保舵力的方向的转矩以便在上述目标转向角下上述保舵力为最小的步骤。

Images