CN109562785B - 转向辅助装置及转向辅助方法 - Google Patents

转向辅助装置及转向辅助方法 Download PDF

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Abstract

转向辅助装置(1)包括：转向角传感器(30)，其检测车辆(V)的转向角；电机(20)，其通过向转向轴(12)施加转矩而进行车辆(V)的转向辅助；以及控制部(70)，其在检测到的转向角被包含在转向不会使车辆(V)的转向轮的方向变化的转向游隙区间所对应的角度范围(rθ)内的情况下，与不被包含在该角度范围(rθ)内的情况相比，增加基于电机(20)的转向辅助的量。

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。
背景技术
已知车辆存在即使操作方向盘而转向力也不会改变车轮方向的转向游隙区间。专利文献1中公开了在转向游隙区间内通过向转向轴施加转矩，从而在转向游隙区间内使转向力传递到车轮的技术。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2006—199149号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
若如专利文献1所示在转向游隙区间内使转向力传递到车轮，则转向游隙区间消失。这种情况下，因车辆的振动等会造成方向盘被转向，从而需要修正该转向的转向，所以驾驶变得不稳定。另一方面，在存在转向游隙区间的情况下，若驾驶员不能掌握转向游隙区间到何处结束则不能正确地操纵车辆。
本发明鉴于这些点而完成，提供一种能够使驾驶员掌握转向游隙区间的转向辅助装置及转向辅助方法。
[用于解决技术课题的技术方案]
本发明的第1技术方案的转向辅助装置包括：转向角检测部，其检测车辆的转向角；转向辅助部，其通过向转向轴施加转矩而进行上述车辆的转向辅助；以及控制部，其在检测到的上述转向角被包含在转向不会使上述车辆的车轮方向变化的转向游隙区间所对应的角度范围内的情况下，与不被包含在上述角度范围内的情况相比，增多上述转向辅助部所进行的转向辅助的量。
也可以是，上述控制部在检测到的上述转向角被包含在上述角度范围内的情况下由上述转向辅助部进行转向辅助，在不被包含在上述角度范围内的情况下停止上述转向辅助部所进行的转向辅助。
也可以是，上述控制部在检测到的上述转向角被包含在上述角度范围内的情况下利用上述转向辅助部增加转向力，在不被包含在上述角度范围内的情况下利用上述转向辅助部减少转向力。
也可以是，上述控制部使上述转向辅助部进行转向辅助，以使上述车辆行驶在车道中央，在上述车辆行驶在车道中央的情况下检测到的上述转向角被包含在上述角度范围内时，与不被包含在上述角度范围内时相比，增加上述转向辅助部所进行的转向辅助的量。
本发明的第2技术方案的转向辅助方法包含：检测车辆的转向角的步骤；以及在检测到的上述转向角被包含在转向不会使上述车辆的车轮方向变化的转向游隙区间所对应的角度范围内的情况下，与未被包含在上述角度范围内的情况相比，通过向转向轴施加更大的转矩而进行上述车辆的转向辅助的步骤。
[发明效果]
根据本发明，获得能够使驾驶员掌握转向游隙区间的效果。
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的(a)至图3的(d)是用于说明实施方式的控制部执行的辅助部的转矩控制的图。
图4是用于说明实施方式的转向辅助装置执行的转向游隙区间识别辅助功能所涉及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，用于使驾驶员掌握转向不会使车辆V的车轮方向变化的转向游隙区间。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为前提进行说明。
实施方式的转向辅助装置使辅助量P1比辅助量P2多，该辅助量P1表示被设在车辆V中的方向盘11的转向角θ被包含在转向游隙区间所对应的角度范围rθ中的情况下的转向辅助的量，辅助量P2是不被包含在该角度范围rθ内的情况下的辅助量。由此，车辆V的驾驶员能够掌握是否为在转向游隙区间内的转向。然后，驾驶员能够识别给车辆V的前进方向带来变化的方向盘11的角度范围，正确地驾驶车辆V。
[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、摄像装置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，通过使与转向转矩对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安装在转向轴12上。电机20通过由控制部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θ。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的前进方向前方。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的工作油的流量，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。
电磁阀63在通电的情况下闭锁副油通路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在非通电状态下开放副油通路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。
例如，因转向角越大而越需要转向辅助力，所以通向电磁阀63的通电量随转向角增大而减小。另外，因车辆V的速度越低速而越需要转向辅助力，所以通向电磁阀63的通电量随车辆V的行驶速度减小而减小。
控制部70解析摄像装置50拍摄到的图像，计算车辆V距车辆V行驶的车道的中央位置的横向偏离量。例如在车辆V以预定速度以上行驶的情况下，控制部70通过基于计算出的横向偏离量控制泵单元60和电机20而使转向辅助力产生，从而进行转向诱导，以使车辆V行驶在车道中央。由此，控制部70实现车道维持辅助功能。
这样，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，以下主要说明用于实现使车辆V的驾驶员掌握转向游隙区间的转向游隙区间识别辅助功能的转向辅助装置1的功能结构。
[转向辅助装置1的功能结构]
转向辅助装置1包括控制部70以及辅助部。控制部70为包含未图示的CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)等处理器或存储器等的计算资源。
辅助部为辅助车辆V的驾驶员通过操作方向盘11来移动转向轮80的机构，包含电机20以及泵单元60。泵单元60作为第1辅助部发挥功能，该第1辅助部利用油压产生用于辅助车辆V转向的转向辅助力。另外，电机20作为第2辅助部发挥功能，该第2辅助部利用电力产生转矩，通过将该转矩作为转向辅助力施加到转向轴12而进行车辆V的转向辅助。
控制部70在车辆V行驶在车道中央的情况下，即在未利用车道维持辅助功能对车辆V产生转向辅助力的状态的情况下，使转向游隙区间识别辅助功能实现。
具体来说，控制部70在转向角被包含在与转向不会使转向轮80的方向改变的转向游隙区间对应的角度范围rθ内的情况下，与转向角未被包含在角度范围rθ内的情况相比，增加电机20的转向辅助量。
在此，角度范围rθ为将方向盘11未被操作的状态的转向角作为0度、将车辆V的驾驶员向右转方向盘11的情况下的转向角作为正值、将向左转方向盘11的情况下的转向角作为负值的情况下的转向角为-θ1～+θ1的范围。
例如，控制部70在检测到的转向角被包含在转向游隙区间所对应的角度范围rθ内的情况下，使电机20产生驾驶员的转向力增加的方向的转向辅助力。另外，控制部70在检测到的转向角不被包含在转向游隙区间所对应的角度范围rθ内的情况下，通过停止电机20而停止电机20的转向辅助。此外，也可以是，控制部70在检测到的转向角被包含在角度范围rθ内的情况下，通过使电机20产生驾驶员的转向力增加的方向的转向辅助力而使转向力增加；在不被包含在角度范围rθ内的情况下，通过使电机20产生驾驶员的转向力减少的方向的转向辅助力而使转向力减少。
在此，控制部70在能够由泵单元60独立产生所需的转向辅助力的情况下，也使电机20产生转向力增加的方向的转向辅助力。具体来说，控制部70使泵单元60产生的转向辅助力减少预定量地产生，并且使电机20产生转向力增加的方向的转向辅助力。
图3的(a)至图3的(d)是用于说明实施方式的控制部70执行的辅助部的转向辅助控制的图。图3的(a)、(b)和(d)是以方向盘11的转向角为横轴、并以构成操作方向盘11的驾驶员感到的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。图3的(c)是以方向盘11的转向角为横轴、并以控制部70使电机20产生的转向辅助力为纵轴的表示转向角与转向辅助力的关系的图。
在图3中，在车辆V的驾驶员将方向盘11向右转的情况下，转向角为正值，在将方向盘11向左转的情况下，转向角为负值。以下为便于说明，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”。
图3的(a)是表示在搭载有实施方式的转向辅助装置1的车辆V中，仅使泵单元60输出转向辅助力时的转向角与转向辅助力的关系的图。如图3的(a)所示，在仅使泵单元60输出转向辅助力的情况下，即，在使泵单元60仅实现动力辅助功能、而不使电机20产生转向辅助力的情况下，在转向游隙区间所对应的角度范围rθ与该区间外的边界附近，保舵转矩的变化较小。因此，对于驾驶员来说，难以掌握是否为转向游隙区间内的转向。
所以，控制部70控制电机20和泵单元60的输出，以使在检测到的转向角被包含在转向游隙区间所对应的角度范围rθ内的情况与不被包含的情况下，保舵转矩的变化增大。具体来说，控制部70首先将泵单元60的输出整体上减少预定量t。其结果，转向角与保舵转距的关系为如图3的(b)所示。若在保舵转矩的特性成为如图3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表示的转矩的量。
控制部70将泵单元60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以下的转向辅助力。
图3的(c)是表示搭载有实施方式的转向辅助装置1的车辆V在车道中央直线前进行驶的情况下的使电机20输出的转向辅助力与转向角的关系的图。如图3的(c)所示，控制部70在转向角在转向游隙区间所对应的角度范围rθ内的情况下，使电机20产生转向力增加的方向的转向辅助力(辅助转矩)。控制部70使电机20产生转向辅助力，以使转向辅助力随着转向角远离0度而变小。
图3的(d)是表示搭载有实施方式的转向辅助装置1的车辆V在车道中央直线前进行驶的情况下的转向角与保舵转矩的关系的图。如图3的(d)所示，基于电机20的辅助转矩被传递到转向轴12，结果，在转向游隙区间所对应的角度范围rθ中，与在该区间外相比，驾驶员能够以保舵转矩少的状态操作方向盘11。由此，车辆V的驾驶员能够掌握是否为在转向游隙区间内的转向。
[转向辅助装置1执行的转向辅助的处理流程]
图4是用于说明实施方式的转向辅助装置1执行的转向游隙区间识别辅助功能所涉及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行驶在车道中央的情况下开始。
转向角传感器30检测方向盘11的转向角(S2)。
控制部70判定检测到的转向角是否被包含在转向游隙区间所对应的角度范围rθ内(S4)。控制部70若判定为检测到的转向角被包含在角度范围rθ内，则将处理转移至S6，通过驱动电机20而产生驾驶员的转向力增加的方向的转矩。
控制部70若判定为检测到的转向角不被包含在角度范围rθ内，则结束本流程图的处理。转向辅助装置1通过在车辆V的行驶中重复上述处理，从而在车辆V行驶在车道中央的情况下持续转向游隙区间识别辅助功能所涉及的电机20的控制。
如上述说明，实施方式的转向辅助装置1在检测到的转向角被包含在转向游隙区间所对应的角度范围rθ内的情况下，与不被包含在该角度范围rθ内的情况相比，增加电机20的转向辅助的量。通过这样，在包括电机20的转向辅助装置1中，能够使车辆V的驾驶员掌握转向游隙区间。
另外，控制部70在检测到的转向角被包含在角度范围内的情况下进行电机20的转向辅助，在不被包含在角度范围内的情况下停止电机20的转向辅助。通过这样，使转向游隙区间外的方向盘11的操作感比转向游隙区间内的方向盘11的操作感重，在转向游隙区间外，能够给驾驶员带来正在使车辆V转向的感觉。
另外，控制部70在车辆V行驶在车道中央的情况下检测到的转向角被包含在角度范围rθ内时，与不被包含在角度范围rθ内时相比，增加基于电机20的转向辅助的量。通过这样，在车道中央行驶时，能够使驾驶员掌握转向游隙区间，容易进行直线前进时的修正转向。
以上利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。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。根据权利要求书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。
例如，在上述实施方式中说明了转向辅助装置1用于公共汽车或货车等大型车辆V的示例，但不限于此。例如，转向辅助装置1也可以用于不具有油压缸，而通过电机实现助力转向功能的载客车等车辆。
本申请基于2016年8月2日申请的日本国专利申请(特愿2016-152056)，将其内容作为参考引用至此。
[工业可利用性]
根据本发明，能使驾驶员掌握转向游隙区间。
[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
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
70 控制部
SS 转向辅助系统
V 车辆

Claims (5)

1.一种转向辅助装置，包括：
转向角检测部，其检测车辆的转向角，
转向辅助部，其通过向转向轴施加转矩而进行上述车辆的转向辅助，以及
控制部，其在检测到的上述转向角被包含在转向不会使上述车辆的车轮方向变化的转向游隙区间所对应的角度范围内的情况下，与不被包含在上述角度范围内的情况相比，增加上述转向辅助部所进行的转向辅助的量。
2.如权利要求1所述的转向辅助装置，其中，
上述控制部在检测到的上述转向角被包含在上述角度范围内的情况下由上述转向辅助部进行转向辅助，在不被包含在上述角度范围内的情况下停止上述转向辅助部所进行的转向辅助。
3.如权利要求1所述的转向辅助装置，其中，
上述控制部在检测到的上述转向角被包含在上述角度范围内的情况下利用上述转向辅助部使转向力增加，在不被包含在上述角度范围内的情况下利用上述转向辅助部使转向力减少。
4.如权利要求1至3的任意一项所述的转向辅助装置，其中，
上述控制部使上述转向辅助部进行转向辅助，以使上述车辆在车道中央行驶，在上述车辆在车道中央行驶的情况下检测到的上述转向角被包含在上述角度范围内时，与不被包含在上述角度范围内时相比，增加上述转向辅助部所进行的转向辅助的量。
5.一种转向辅助方法，包括：
检测车辆的转向角的步骤，以及
在检测到的上述转向角被包含在转向不会使上述车辆的车轮方向变化的转向游隙区间所对应的角度范围内的情况下，与不被包含在上述角度范围内的情况相比，通过向转向轴施加更大的转矩而进行上述车辆的转向辅助的步骤。
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