JP2004168150A - Electronic steering device - Google Patents

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JP2004168150A
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reaction torque
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steering angle
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Kazuo Hara
一男 原
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit and prevent the variation of steering reaction torque caused by disturbance such as kick-back. <P>SOLUTION: A characteristic line m1 indicating the correspondence of tire steering shaft torque Tt and basic steering reaction torque Tδ in a case free from the disturbance, and a characteristic line m2 wherein the variation of the basic steering reaction torque Tδ to the variation of the tire steering shaft torque Tt is smaller than that in the characteristic line m1, and the larger a steering angle is, the larger the basic steering reaction torque Tδ is, are determined. The basic steering reaction torque Tδ is determined on the basis of the characteristic line m1, when the disturbance is not found and the tire steering shaft torque Tt is less than the intersection of the characteristic lines m1 and m2, to generate the steering reaction torque corresponding to the tire steering shaft torque Tt, and is determined on the basis of the characteristic line m2, when the tire steering shaft torque Tt is larger than the intersection of the characteristic lines m1, m2 by the disturbance, to reduce the variation of the basic steering reaction torque Tδ to the tire steering shaft torque Tt, whereby the variation of the steering reaction torque in accompany with the variation of the tire steering shaft torque Tt caused by the disturbance is inhibited. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステアリングホイールの操作量に応じてアクチュエータにより転舵トルクを発生させて転舵を行うと共に、この転舵トルクに応じてアクチュエータによりステアリングホイールに操舵反力トルクを発生させるようにした電動式操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、運転者が操舵するステアリングホイールと転舵輪の転舵機構とが機械的に切り離され、エンコーダ等の検出器によりステアリングホイールの操舵角を検出し、この操舵角検出値に応じて、アクチュエータによりトルクを発生させて転舵輪を転舵する操舵装置として、ステアバイワイヤ式の操舵装置が知られている。
【0003】
この種の操舵装置では、操舵角に応じた転舵トルクを発生させると共に、転舵トルクに応じた操舵反力トルクを、アクチュエータによりステアリングホイールに付与することによって、ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に連結された場合と同等の操作環境を運転者に提供するようにしている。
ところで、前記操舵トルクを検出し、これに基づきトルク制御を行う際に、キックバック等の外乱を考慮し、トルク補正を行う方法として、例えば、特開平7−228263号公報に記載されるものや、特開2000−159135号公報に記載される、電動パワーステアリング装置が提案されている。
【0004】
このうち、特開平7−228263号公報に記載される電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに発生するトルクを操舵トルクとして検出し、この操舵トルクに応じてアシストトルクを付与するが、単位時間当たりの操舵角変化が少なく、且つ操舵トルクの変化量が大きいときに、路面からのキックバックが発生したと判定し、キックバックによる影響を考慮してアシストトルクを補正する構成としている。また、特開2000−159135号公報に記載される電動パワーステアリング装置は、過去の所定時間内の操舵角情報から目標中立位置を算出して補助操舵トルクを付加し、中立位置の操舵角情報から目標中立位置を算出して補助操舵トルクを付加し、中立位置の操舵反力を偏らせることにより路面カント等による負荷変化に伴う操舵反力トルクを低減する構成としている。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−228263号公報
【特許文献2】
特開2000−159135号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動パワーステアリング装置のうち、特開平7−228263号公報に記載されるものでは、単位時間当たりの操舵角変化が少なく、且つ操舵トルクの変化量が大きいときに路面からのキックバックが発生したと判定し、それからアシストトルクを補正する構成となっているため、少なくともキックバック判定までの、操舵トルク変化は抑制防止することができない。また、操舵中は、単位時間当たりの操舵角変化が少なくないので、キックバックが発生しても、これを検出することができず、アシストトルクも補正できない。また、路面カントのように定常的な入力の場合には、操舵トルクの変化量が大きくないためにアシストトルクの補正ができない。また、前記特開2000−159135号公報に記載される電動パワーステアリング装置では、路面カント等による負荷変化に伴う操舵反力トルクは低減できるが、短時間の外乱やキックバックによるハンドル取られまでは改善できない。
【0007】
したがって、ステアバイワイヤ式の転舵装置において、転舵機構に発生する転舵トルクを検出し、これに基づき操舵反力発生用のアクチュエータを駆動させて、ステアリングホイールに対して操舵反力を発生させる際に、上記特許文献1或いは2に記載されたようなキックバック等の外乱に対する処理を行った場合、この場合も上記と同様に、キックバック判定までの操舵反力トルク変化の抑制防止を行うことができず、また短時間の外乱やキックバックによるハンドル取られまでを改善することができないという問題がある。
【0008】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、キックバック等の外乱による操舵反力トルクの変動を適切に抑制防止することの可能な電動式操舵装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電動式操舵装置は、操舵機構と機械的に分離された転舵機構を、操舵機構の操舵量に応じて駆動制御すると共に、転舵機構の転舵軸トルクに応じた反力トルクを操舵機構に付与する。このとき、転舵軸トルクに対する反力トルクの特性を、操舵角に応じて変える。
【0010】
【発明の効果】
本発明に係る電動式操舵装置によれば、転舵軸トルクに応じた反力トルクを操舵機構に付与するが、転舵軸トルクに対する反力トルクの特性を操舵角に応じて変えるようにしたから、例えば、外乱等によって転舵軸トルク変動が生じた場合でも、この時点における操舵角に応じた反力トルク変動が生じることになる。よって、例えば、操舵角の変化に伴う転舵軸トルク変動に対する反力トルク変動に対し、操舵角一定での転舵軸トルク変動に対する反力トルク変動がより小さくなるような特性に設定すれば、外乱等により転舵軸トルク変動が生じた場合における、反力トルク変動を低減することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明における電動式操舵装置の一例を示す概略構成図である。
図中、1は、運転者が操舵するステアリングホイールであって、このステアリングホイール1の回転中心部には、ステアリングシャフト2が連結されている。このステアリングシャフト2には、操舵角センサ3、操舵トルクセンサ4及び反力発生モータ5が取り付けられている。
【0012】
前記操舵角センサ3は、例えばエンコーダ等から構成され、ステアリングシャフト2の回転角、すなわち操舵角δを検出し、これをコントロールユニット10に出力する。また、操舵トルクセンサ4は、例えば公知のトルクセンサで構成され、ステアリングシャフト2に発生する操舵トルクTsを検出してコントロールユニット10に出力する。前記反力発生モータ5は、コントロールユニット10によって駆動制御され、運転者がステアリングホイール1に加えている操舵力と反対方向に操舵反力を発生する。
【0013】
また、図1中、11はラック軸、12はラック軸11のラックギアと噛合するピニオンギアであって、ラック軸11とピニオンギア12とでラック・ピニオン機構を構成している。前記ピニオンギア12には、ピニオンシャフト13が設けられている。このピニオンシャフト13には、第1転舵モータ14が設けられ、第1転舵モータ14の回転運動が、ピニオンシャフト13を介してピニオンギア12に伝達され、ラック軸11の往復運動に変換されるようになっている。また、前記ラック軸11には、第2転舵モータ15が設けられ、第1転舵モータ14及び第2転舵モータ15を駆動することにより、ラック軸11を往復運動させるようになっている。そして、このラック軸11の往復直線運動は、タイロッド16と図示しないナックルアームとにより転舵輪20の転舵運動に変換され、これによって、転舵輪20の転舵が行われるようになっている。なお、前記第1及び第2転舵モータ14及び15は、コントロールユニット10によって駆動制御される。また、反力発生モータ5、第1転舵モータ14及び第2転舵モータ15は、例えばデューティ比制御により駆動制御され、何れかの方向に正逆転制御されるようになっている。
【0014】
前記タイロッド16には、転舵軸トルクTtを検出するための軸力センサ21及び、ラック軸11の移動量を検出するためのポテンショメータ等の変位センサ22が設けられている。
また、車両には自車両の車速を検出する車速センサ23が搭載され、これら各種センサの検出信号は、コントロールユニット10に供給される。
【0015】
このコントロールユニット10では、前記第1及び第2の転舵モータ14、15を駆動し転舵輪20を転舵させる転舵制御処理と、前記反力発生モータ5を駆動し操舵反力を発生させる反力発生処理とを実行する。
図2は、コントロールユニット10の構成を表す制御ブロック図である。
図中、31は前記反力発生処理を行う反力発生処理部、32は前記転舵制御処理を行う転舵制御処理部である。
【0016】
反力発生処理部31では、カウンタ判定部31aにおいて、操舵角センサ3で検出された操舵角δに基づきカウンタステア状態であるかどうかを判断し、このカウンタ判定部31aでの判断結果と、車速センサ23で検出された車速V、軸力センサ21で検出されたタイヤ転舵軸トルクTt及び操舵角センサ4で検出された操舵角δに基づき、目標操舵反力演算部31bにおいて目標操舵反力トルクTδを算出する。そして、演算部31cにおいて、操舵トルクセンサ4で検出された操舵トルクTsと目標操舵反力トルクTδとの差分値に基づいて、操舵トルクTsと目標操舵反力トルクTδとが一致するような駆動制御信号を生成し、この駆動制御信号に基づきモータドライバ31dが反力発生モータ5を駆動制御することにより、目標操舵反力トルクTδを発生させる。
【0017】
また、転舵制御処理部32では、目標タイヤ転舵角演算部32aにおいて、操舵角センサ3で検出した操舵角δに基づいて、公知の手順で、転舵輪20の目標転舵角δtを算出する。そして、演算部32bにおいて、目標転舵角δtと変位センサ22で検出された変位Xsとに基づいて、タイロッド16に付与すべき目標転舵トルクを演算して第1及び第2の転舵モータの駆動制御信号を生成し、この駆動制御信号に基づきモータドライバ32cが第1及び第2転舵モータ14、15を駆動し、変位センサ22の変位Xsを、ステアリングホイール1の操舵角δに追従させる。
【0018】
図3は、コントロールユニット10の反力発生処理部31で実行される反力発生処理の処理手順の一例を示すフローチャートであって、コントロールユニット10では、所定のサンプリング時間、例えば10msec.毎に、図3の演算処理を行うようになっている。なお、この演算処理では、特に通信のためのステップを設けていないが、算出された情報は随時記憶装置に更新記憶されると共に、記憶装置に記憶されている情報は随時演算処理装置に読み込まれる。
【0019】
この演算処理では、まず、ステップS1で、車速センサ23で検出された車速V、軸力センサ21で検出されたタイヤ転舵軸トルクTt、操舵角センサ3で検出された操舵角δ、操舵トルクセンサ4で検出された操舵トルクTsを読み込む。
次いで、ステップS2に移行し、前記ステップS1で読み込んだ操舵角δの時間微分値、すなわち、操舵角速度δ′を算出する。
【0020】
次いで、ステップS3に移行し、図4の制御マップにしたがって、ステップS1で読み込んだ車速Vに基づいて、操舵角係数Ksを算出する。前記図4の制御マップにおいて、横軸は車速V、縦軸は操舵角係数Ksであって、例えば、車速が所定車速v以下では、操舵角係数Ksは“0”となり、所定車速vよりも大きい車速v以上の領域では、操舵角係数Ksは“1”に設定され、車速vからvの間では、車速Vの増加に比例して操舵角係数Ksは“0”から“1”に増加する。
【0021】
なお、前記所定車速vは、例えば、停止時の据え切りや、タイヤセルフアライニングトルクが十分に発生されない車速域、例えば20km/h程度に設定される。この領域はタイヤ転舵負荷が高いことが知られている。
次いで、ステップS4に移行し、カウンタステア状態であるかどうかを判定するための、例えば図5に示す公知のカウンタ判定処理を行う。
【0022】
このカウンタ判定処理では、図5に示すように、まず、ステップS21で、操舵角δの絶対値を、カウンタステア中であるか否かの判断を行うためのカウンタ判断値δsと比較する。このカウンタ判断値δsは、中立点付近の例えば±10°程度の値に設定される。これは、目標操舵反力トルクTδは、操舵角に応じて設定されるので、目標操舵反力トルクTδがごく小さい範囲、すなわち、操舵角の絶対値|δ|が零に近いある範囲で切り替える必要があるからである。
【0023】
このステップS21の処理で、操舵角δの絶対値|δ|とカウンタ判断値δsとが等しい場合には、ステップS22に移行し、前回処理実行時に所定の記憶領域に格納した操舵角δ及び操舵角速度δ′を、前回値として所定の記憶領域に更新記憶すると共に、今回処理実行時における操舵角δ及び操舵角速度δ′を今回値として所定の記憶領域に格納する。
【0024】
次に、ステップS23に移行し、操舵角|δ|がカウンタ判断値δsであるときの、操舵角δ及び操舵角速度δ′それぞれの前回値及び今回値について符号を比較する。
ここで、中立点付近からの急転舵時には、操舵角と前輪の横滑り角との関係が保たれているので、操舵反力の抑制制御の停止は不要である。そのため、カウンタステア操舵と中立点付近からの急転舵との区別を行う必要がある。この区別を行うために、操舵角δ及び操舵角速度δ′の前回値及び今回値の符号の比較を行う。カウンタステア操舵時には、操舵の方向、すなわち、操舵角の符号が今回値δnと前回値δn−1とで互いに異なる。また、操舵角の今回値δnと操舵角速度の今回値δ′nと操舵角速度の前回値δ′n−1との符号が一致する。
【0025】
したがって、これらの条件からカウンタステア操舵と中立点付近からの急転舵とを区別することができる。
そして、ステップS23の処理で、操舵角及び操舵角速度の前回値及び今回値が、カウンタステア操舵とみなすことの可能な符号条件を満足している場合には、ステップS24に移行し、次に、今回の操舵角速度δ′と、操舵角速度δ′のしきい値δTH′とを比較する。
【0026】
ここで、カウンタステア操舵時の操舵角速度は、通常操舵時に比較して早くなるので、予め設定した操舵角速度δ′のしきい値δTH′と操舵角速度の今回値δ′とを比較し、今回値δ′が、しきい値δTH′以上であるとき、ステップS25に移行して、カウンタステア状態であるとし、カウンタ補正係数KcをKc=Kcmax に設定する。
【0027】
一方、前記ステップS23の処理で、符号条件を満足しないとき、また、ステップS24の処理で操舵角速度δ′が、しきい値δTH′を下回るときには、カウンタステア状態ではないと判断しそのまま処理を終了する。
また、前記ステップS21で、操舵角δの絶対値|δ|とカウンタ判断値δsとが等しくない場合にはステップS26に移行し、操舵角δがδ=0になったことを検出したならば、ステップS27に移行して、カウンタ補正係数KcをKc=1にセットする。そして、カウンタ判定処理を終了する。また、前記ステップS26で、操舵角δがδ=0になったことを検出しない場合には、そのまま処理を終了する。
【0028】
このようにして、ステップS4の処理でカウンタ判定処理を行ったならば、次いでステップS5に移行し、ステップS3で算出した操舵角係数Ksと、前記ステップS1で読み込んだ操舵角δの絶対値と、カウンタ補正係数Kcとを乗算し、操舵角影響度eδを算出する。
次いで、ステップS6に移行し、図6の制御マップにしたがって、前記ステップS5で算出された操舵角影響度eδ及びステップS1で読み込まれた軸力センサ21で検出されたタイヤ転舵軸トルクTtをもとに、タイヤ転舵軸トルクTtに応じた基本操舵反力トルクTδを算出する。
【0029】
図6の制御マップにおいて、横軸はタイヤ転舵軸トルクTt、縦軸は基本操舵反力トルクTδである。図6中、実線で示された曲線からなる特性線m1は、操舵角δと車速Vとから推測される、外乱が加わらないときの操舵反力トルクの発生範囲であって、タイヤ転舵軸トルクTtが大きいほど基本操舵反力トルクTδが増加するように設定され、且つ、タイヤ転舵軸トルクTtが小さいほど、タイヤ転舵軸トルクTtの変化量に対する基本操舵反力トルクTδの変化量が大きく、タイヤ転舵軸トルクTtが大きくなるほど、タイヤ転舵軸トルクTtの変化量に対する基本操舵反力トルクTδの変化量が小さくなるように設定される。
【0030】
また、図6中、破線で示された直線からなる特性線m2は、傾きが一定であり、且つ特性線m2よりも基本操舵反力トルクTδが小さくなるように設定され、特性線m2の縦軸との切片は、前記操舵角影響度eδに応じて変化し、操舵角影響度eδが最小値であるとき、切片は最小値となり、操舵角影響度eδがしきい値eδTH以上であるとき、特性線m2に基づく基本操舵反力トルクTδの最大値が、特性線m1における基本操舵反力トルクTδの最大値に限りなく接近するようになっている。
【0031】
そして、基本操舵反力トルクTδは、図6に曲線で示す特性線m1と、直線で示す特性線m2とに応じて設定され、タイヤ転舵軸トルクTtが、特性線m1と操舵角影響度eδに応じた特性線m2との交点におけるタイヤ転舵軸トルク以下であるときには、基本操舵反力トルクTδは特性線m1に基づいて設定され、タイヤ転舵軸トルクTtが特性線m1及びm2の交点におけるタイヤ転舵軸トルクを超えるときには特性線m2に基づいて設定される。
【0032】
つまり、操舵角係数Ksを一定、非カウンタステア操舵状態であると考えると、操舵角|δ|が小さいほど特性線m1と特性線m2との交点は、タイヤ転舵軸トルクTtが小さい方に移動する。そして、基本操舵反力トルクTδは、特性線m1とm2とで構成されるマップに従い、両者の交点よりもタイヤ転舵軸トルクTtが小さい領域では、特性線m1に応じて基本操舵反力トルクTδが設定され、両者の交点よりもタイヤ転舵軸トルクTtが大きい領域では、特性線m2にしたがって、基本操舵反力トルクTδが設定される。したがって、操舵角δの増加に応じてタイヤ転舵軸トルクが増加するとこれに伴って特性線m1に沿って、基本操舵反力トルクTδが増加するから、キックバック等の外乱がない状態では、タイヤ転舵軸トルクTtの増加に伴ってこれに応じた基本操舵反力トルクTδが設定されると共に、例えば、カント走行中のような小操舵角或いは操舵中に、短時間の外乱やキックバック等によってタイヤ転舵軸トルクTtが大きくなると、操舵角が一定であることから前記特性線m1から特性線m2に切り替わりこの特性線m2にしたがって、特性線m1に応じた基本操舵反力トルクTδよりもより小さな基本操舵反力トルクTδが設定される。よって、ハンドル取られ等を伴う操舵反力トルクの変動を抑制防止することが可能となる。
【0033】
また、車速Vが比較的小さい領域では、操舵角係数が“0”に設定されることから、切片が最小である特性線m2に応じて基本操舵反力トルクTδが設定されることになる。つまり、据え切りや微低速時には、タイヤ転舵軸トルクは走行時に比較して大きいため、操舵角に応じて特性線m2を変化させた場合、操舵角の増加に応じてタイヤ転舵軸トルクが増加するとこれに応じて基本操舵反力トルクTδも増加することになるが、車速Vが所定車速vよりも小さい場合には、操舵角係数が“0”又は“1”よりも小さい値に設定されることから、操舵角影響度eδが小さい値に制限され、操舵角の増加に伴う、基本操舵反力トルクTδの増加が抑制される。したがって、据え切りや微定速時での、操舵角の増加に伴う基本操舵反力トルクTδの増加が防止される。
【0034】
また、カウンタステア操舵状態である場合には、操舵角影響度eδに関わらず、特性線m1に沿って基本操舵反力トルクTδが設定される。つまり、前記カウンタ補正係数Kcmax は、操舵角δ及び操舵角係数Ksの値に関わらず、操舵角影響度eδ(=Ks・|δ|・Kcmax )がそのしきい値eδTH以上となる値に設定され、カウンタステア操舵状態である場合には、カウンタ補正係数KcがKc=Kcmax に設定されることから、操舵角影響度eδがしきい値eδTH以上となり、特性線m2が、特性線1に近づくことから、操舵角影響度eδに関わらず、特性線m1に沿って基本操舵反力トルクTδが設定されるようになっている。
【0035】
このようにして、ステップS6で基本操舵反力トルクTδが算出されたならば、ステップS7に移行し、図7の制御マップにしたがって、ステップS1で読み込んだ車速Vに応じた車速係数Kvを算出する。この図7の制御マップでは、車速Vが小さな領域では、車速係数Kvは比較的大きな一定値に設定され、車速Vが大きな領域では速度係数Kvは比較的小さな一定値に設定され、二つの領域の間では、車速Vの増加に伴って車速係数Kvがリニアに減少するように設定されている。
【0036】
次に、ステップS8に移行し、図8の制御マップにしたがって、ステップS2で算出された操舵角速度δ′をもとに、ダンピングトルクTdを算出する。このダンピングトルクTdは、ステアリングホイール1に意図的に与える重み或いは減衰力のようなものである。したがって、図8の制御マップは、操舵角速度δ′が大きいほど、ダンピングトルクTdがリニアに大きくなるように設定されている。
【0037】
次いで、ステップS9に移行し、前記ステップS6で算出された基本操舵反力トルクTδから、ステップS8で算出したダンピングトルクTdを減算し、これを目標操舵反力トルクTδとする。
次いで、ステップS10に移行し、ステップS9で算出した目標操舵反力トルクTδからステップS1で読み込んだ操舵トルクTsを減算し、これに基づいて、反力発生モータ5で発生すべきトルクに応じた駆動制御信号を生成し、これをモータドライバ31dに出力する。
【0038】
これによって、モータドライバ31dが反力発生モータ5を駆動制御し、目標操舵反力トルクTδが発生される。
次に、上記実施の形態の動作を説明する。
今、車速Vが所定値vよりも大きい状態であるとすると、操舵角係数KsはKs=1に設定される。
【0039】
外乱が発生していない場合、操舵が行われこれに伴ってタイヤ転舵軸トルクTtが増加すると、非カウンタステア状態であるから、カウンタ補正係数KcはKc=Kcmax に設定される。そして、タイヤ転舵軸トルクTtが比較的小さい領域では、操舵角の増加に伴って特性線m2の切片が上昇し、図6の制御マップに示す特性線m1に沿うように基本操舵反力トルクTδが設定される。このとき、図6の特性線m1は、予め外乱のない状況において、タイヤ転舵軸トルクTtが発生したときに、操舵角、車速に応じて発生すると予測される基本操舵反力トルクTδにしたがって設定されているから、操舵に伴って違和感を与えることのない操舵反力トルクがステアリングホイール1に作用する。また、操舵角が大きくなるにしたがって、特性線m1と特性線m2とが交わるときの基本操舵反力トルクTδが大きくなるように設定しているから、操舵角の増加に応じて特性線m2の切片が増加し、タイヤ転舵軸トルクTtが増加に伴って特性線m1に沿って基本操舵反力トルクTδが設定されることになり、外乱のない旋回走行時には、操舵に応じた適度な基本操舵反力トルクTδを設定することができる。
【0040】
そして、操舵角一定で旋回している状態で、キックバック、或いはカント走行等により外乱が発生すると、操舵角一定の状態で、タイヤ転舵軸トルクTtが変動することから、この時点における操舵角影響度eδに応じて特定される特性線m2に基づいて基本操舵反力トルクTδが設定されることになる。
ここで、図6に示すように、直線からなる特性線m2は、曲線からなる特性線m1よりも基本操舵反力トルクTδが小さくなるように設定されている。したがって、タイヤ転舵軸トルクTtの変動に対し、特性線m1に基づく基本操舵反力トルクTδの変動よりも特性線m2に基づく基本操舵反力トルクTδの変動の方が小さい。よって、外乱により操舵反力トルクが変動することに起因して、ハンドル取られが発生することを防止することができる。また、このとき、タイヤ転舵軸トルクTtと操舵角影響度eδとで特定される特性線m2に基づいて基本操舵反力トルクTtを検出するようにしている。したがって、外乱に伴うタイヤ転舵軸トルクTtの変動に追従して基本操舵反力トルクTδを抑制することができ、キックバック初期であっても操舵反力トルクの変動を低減することができ、外乱に対する操舵反力トルクの変動を速やかに低減することができる。
【0041】
また、カントのない路面からカント路に進入した場合、同じ操舵角であってもタイヤ転舵軸トルクTtが変動することになるが、タイヤ転舵軸トルクTtが変動すると、タイヤ転舵軸トルクTtと操舵角影響度eδに応じた特性線m2とに基づいて基本操舵反力トルクTδが特定されることになる。このとき、特性線m2に基づく基本操舵反力トルクTδの変動量は、特性線m1に基づく基本操舵反力トルクTδの変動量に比較して小さいから、カント路走行に進入したことに伴う操舵反力トルクの変動を低減することができる。
【0042】
また、旋回走行中に、運転者がカウンタステア操舵を行った場合、これがカウンタ判定処理によって検出され、カウンタ補正係数KcはKc=Kcmax に設定される。したがって、操舵角影響度eδがしきい値eδTH以上となり、特性線m2が、特性線1に近づくことから、操舵角影響度eδに関わらず、特性線m1に沿って基本操舵反力トルクTδが設定されることになる。したがって、カウンタステア操舵を行ったときには、基本操舵反力トルクTδは、タイヤ転舵軸トルクTtに応じた値に設定される。よって、カウンタステア操舵時には、タイヤ転舵軸トルクTtの変動に対する基本操舵反力トルクTδの変動の小さい特性線m2ではなく、特性線m1に基づいて基本操舵反力トルクTδが設定されるから、カウンタステア操舵に伴うタイヤ転舵軸トルクTtの変動に応じた操舵反力トルク変動が生じることになり、カウンタステア操舵時においても操舵反力トルクが軽くなり過ぎることを防止することができ、カウンタステア操舵時に操舵反力トルクを低減することに起因して運転者に違和感を与えることを回避することができる。
【0043】
一方、据え切りを行った場合には、操舵角係数Ksは“0”に設定されるから、操舵角影響度eδは、零となり特性線m2は、タイヤ転舵軸トルクTtに対応する基本操舵反力トルクTδが最小となる特性線に設定される。このとき、特性線m2が最小値である場合でもタイヤ転舵軸トルクTtが比較的小さい領域では、特性線m1に沿って基本操舵反力トルクTδが設定される。したがって、操舵を開始しタイヤ転舵軸トルクTtが小さい状態では、特性線m1に沿って基本操舵反力トルクTδが設定されるから、タイヤ転舵軸トルクTtの変動に応じた操舵反力が発生されるから、据え切り開始時にはある程度の操舵反力トルクが発生されることになり、タイヤ転舵軸トルクTtがさらに大きくなると、特性線m1に替えて特性線m2に基づいて基本操舵反力トルクTδが設定され、特性線m1に比較してタイヤ転舵軸トルクTtの変動に対する基本操舵反力トルクTδの変動は小さい。ここで、車速Vに応じた操舵角係数Ksを考慮せず、操舵角の増加に応じて特性線m2を変動させた場合、据え切り時に、操舵量が増加するに伴って操舵反力トルクが大きくなることになる。しかしながら、車速Vに応じた操舵角係数Ksに応じて特性線m2を特定するようにしているから、据え切り時に操舵量の増加に伴って操舵反力トルクが大きく増加することはなく、これに伴う違和感を運転者に与えることを防止することができる。
【0044】
また、車速Vがvからvの間である場合には、操舵角係数が“0”から“1”の値に設定される。このため、操舵角影響度eδは車速Vがvよりも大きい場合に比較してより小さい値に設定される。したがって、車速が比較的小さい領域また、上述の据え切り時等のようにセルフアライニングトルクが十分に発生されない車速域でありタイヤ転舵負荷が高い領域では、特性線m1に沿って基本操舵反力トルクTδを設定して、ある程度のタイヤ転舵軸トルクTtまではタイヤ転舵軸トルクTtの増加に応じた操舵反力トルクを発生させ、その後は、特性線m2に沿って基本操舵反力トルクTδを設定してタイヤ転舵軸トルクTtの増加量に伴う基本操舵反力トルクTδの変動を低減することにより、操舵量の増加に応じて操舵反力トルクTδが増加することを回避することができる。
【0045】
したがって、全車速域に渡って、適度な操舵反力トルクを発生させることができ、運転者に対し、良好な操舵フィーリングを与えることができる。
なお、上記実施の形態においては、コントロールユニットをマイクロコンピュータで構築する場合について説明したが、これに限らず、同等の演算回路や論理回路で構築するようにしてもよい。
【0046】
ここで、上記実施の形態において、ステアリングホイール1及びステアリングシャフト2が操舵機構に対応し、ラック軸11、タイロッド16及び転舵輪20が転舵機構に対応し、操舵角センサ3が操舵角検出手段に対応し、軸力センサ21が転舵軸トルク検出手段に対応し、反力発生モータ5及び図3の反力発生処理が反力トルク付与手段に対応し、車速センサ23が車速検出手段に対応し、図5のカウンタ判定処理がカウンタステア操作検出手段に対応し、図6の特性線m1が第1の特性に対応し、特性線m2が第2の特性に対応している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電動式操舵装置の位置実施形態を示す全体概略構成図である。
【図2】図1のコントロールユニット10の構成を示す制御ブロック図である。
【図3】図1のコントロールユニット10で実行される反力発生処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図4】車速と操舵角係数との対応を表す制御マップである。
【図5】図3のカウンタ判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図6】タイヤ転舵軸トルクTtと基本操舵反力トルクTsとの対応を表す制御マップである。
【図7】車速Vと車速係数Kvとの対応を表す制御マップである。
【図8】操舵角速度δ′とダンピングトルクTdとの対応を表す制御マップである。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 操舵角センサ
4 操舵トルクセンサ
5 反力発生モータ
10 コントロールユニット
14 第1転舵モータ
15 第2転舵モータ
21 軸力センサ
22 変位センサ
23 車速センサ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides an electric motor in which a steering torque is generated by an actuator in accordance with an operation amount of a steering wheel to perform steering, and a steering reaction torque is generated in the steering wheel by the actuator in accordance with the steering torque. The present invention relates to a steering system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a steering wheel steered by a driver and a steering mechanism of a steered wheel are mechanically separated, a steering angle of the steering wheel is detected by a detector such as an encoder, and an actuator is operated by an actuator according to the detected steering angle. 2. Description of the Related Art A steer-by-wire steering device is known as a steering device that generates torque to steer steered wheels.
[0003]
In this type of steering apparatus, a steering torque corresponding to a steering angle is generated, and a steering reaction torque corresponding to the steering torque is applied to the steering wheel by an actuator, so that the steering wheel and the steered wheels are mechanically connected to each other. This provides the driver with an operating environment equivalent to that when the vehicle is connected to the vehicle.
By the way, when the steering torque is detected and torque control is performed based on the steering torque, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-228263 may be used to perform torque correction in consideration of disturbance such as kickback. An electric power steering device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-159135 has been proposed.
[0004]
Among them, the electric power steering apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-228263 detects a torque generated on a steering shaft as a steering torque, and applies an assist torque according to the steering torque. When the change in the steering angle is small and the change in the steering torque is large, it is determined that kickback from the road surface has occurred, and the assist torque is corrected in consideration of the influence of the kickback. Further, the electric power steering apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-159135 calculates a target neutral position from steering angle information within a predetermined time in the past, adds an auxiliary steering torque, and calculates a target neutral position from the steering angle information at the neutral position. The target neutral position is calculated, an auxiliary steering torque is added, and the steering reaction force at the neutral position is biased to reduce the steering reaction torque due to a load change due to a road surface cant or the like.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-7-228263
[Patent Document 2]
JP 2000-159135 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, among the conventional electric power steering devices described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-228263, kicking from a road surface when the steering angle change per unit time is small and the steering torque change amount is large. Since the configuration is such that it is determined that the back has occurred and the assist torque is corrected based on that, the steering torque change at least up to the kick back determination cannot be prevented or suppressed. Further, during steering, since the steering angle change per unit time is not small, even if kickback occurs, it cannot be detected and the assist torque cannot be corrected. In the case of a steady input such as a road cant, the assist torque cannot be corrected because the amount of change in the steering torque is not large. Further, in the electric power steering apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-159135, the steering reaction torque due to a load change due to a road surface cant or the like can be reduced. Can't improve.
[0007]
Therefore, in the steer-by-wire type steering device, the steering torque generated in the steering mechanism is detected, and the actuator for generating the steering reaction force is driven based on the detected torque to generate the steering reaction force on the steering wheel. At this time, when a process for disturbance such as kickback described in Patent Document 1 or 2 is performed, in this case as well, the suppression of the change in the steering reaction torque until the kickback determination is performed. In addition, there is a problem that it is not possible to improve the handling of the steering wheel due to a short-time disturbance or kickback.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional unsolved problem, and an electric steering device capable of appropriately suppressing and preventing fluctuation of steering reaction torque due to disturbance such as kickback. It is intended to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electric steering device according to the present invention controls the driving of a steering mechanism mechanically separated from the steering mechanism according to the steering amount of the steering mechanism, and controls the turning of the steering mechanism. A reaction torque corresponding to the rudder shaft torque is applied to the steering mechanism. At this time, the characteristic of the reaction torque against the turning shaft torque is changed according to the steering angle.
[0010]
【The invention's effect】
According to the electric steering apparatus of the present invention, the reaction torque corresponding to the turning shaft torque is applied to the steering mechanism, but the characteristic of the reaction torque with respect to the turning shaft torque is changed according to the steering angle. Therefore, for example, even when the turning shaft torque fluctuates due to disturbance or the like, the reaction force torque fluctuates according to the steering angle at this time. Therefore, for example, if the characteristic is set such that the reaction torque fluctuation with respect to the turning shaft torque fluctuation at a constant steering angle is smaller than the reaction torque fluctuation with respect to the turning shaft torque fluctuation accompanying the change in the steering angle, Reaction torque fluctuations can be reduced when steering shaft torque fluctuations occur due to disturbance or the like.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an electric steering device according to the present invention.
In the figure, reference numeral 1 denotes a steering wheel steered by a driver, and a steering shaft 2 is connected to a rotation center of the steering wheel 1. The steering shaft 2 is provided with a steering angle sensor 3, a steering torque sensor 4, and a reaction force generating motor 5.
[0012]
The steering angle sensor 3 is composed of, for example, an encoder or the like, detects a rotation angle of the steering shaft 2, that is, a steering angle δ, and outputs this to the control unit 10. Further, the steering torque sensor 4 is configured by, for example, a known torque sensor, and detects a steering torque Ts generated in the steering shaft 2 and outputs the detected steering torque Ts to the control unit 10. The reaction force generating motor 5 is driven and controlled by the control unit 10 and generates a steering reaction force in a direction opposite to the steering force applied to the steering wheel 1 by the driver.
[0013]
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a rack shaft, and reference numeral 12 denotes a pinion gear that meshes with a rack gear of the rack shaft 11, and the rack shaft 11 and the pinion gear 12 constitute a rack and pinion mechanism. The pinion gear 12 is provided with a pinion shaft 13. The pinion shaft 13 is provided with a first steering motor 14, and the rotational motion of the first steering motor 14 is transmitted to the pinion gear 12 via the pinion shaft 13 and converted into a reciprocating motion of the rack shaft 11. It has become so. The rack shaft 11 is provided with a second steering motor 15, and the rack shaft 11 is reciprocated by driving the first steering motor 14 and the second steering motor 15. . The reciprocating linear motion of the rack shaft 11 is converted into a steering motion of the steered wheels 20 by the tie rods 16 and a knuckle arm (not shown), whereby the steered wheels 20 are steered. The drive of the first and second steering motors 14 and 15 is controlled by the control unit 10. Further, the reaction force generating motor 5, the first turning motor 14, and the second turning motor 15 are driven and controlled by, for example, duty ratio control, so that forward / reverse control is performed in any direction.
[0014]
The tie rod 16 is provided with an axial force sensor 21 for detecting a turning shaft torque Tt and a displacement sensor 22 such as a potentiometer for detecting the amount of movement of the rack shaft 11.
The vehicle is equipped with a vehicle speed sensor 23 that detects the vehicle speed of the host vehicle, and detection signals from these various sensors are supplied to the control unit 10.
[0015]
The control unit 10 drives the first and second steering motors 14 and 15 to steer the steered wheels 20, and drives the reaction force generation motor 5 to generate a steering reaction force. And a reaction force generation process.
FIG. 2 is a control block diagram illustrating a configuration of the control unit 10.
In the figure, reference numeral 31 denotes a reaction force generation processing unit that performs the reaction force generation processing, and reference numeral 32 denotes a turning control processing unit that performs the turning control processing.
[0016]
In the reaction force generation processing section 31, the counter determination section 31a determines whether or not the vehicle is in a counter steer state based on the steering angle δ detected by the steering angle sensor 3, and determines the result of the determination by the counter determination section 31a and the vehicle speed. Based on the vehicle speed V detected by the sensor 23, the tire turning shaft torque Tt detected by the axial force sensor 21, and the steering angle δ detected by the steering angle sensor 4, a target steering reaction force calculating unit 31 b calculates a target steering reaction force. Torque Tδ * Is calculated. Then, in the calculation unit 31c, the steering torque Ts detected by the steering torque sensor 4 and the target steering reaction force torque Tδ * , The steering torque Ts and the target steering reaction torque Tδ. * Is generated, and the motor driver 31d controls the drive of the reaction force generating motor 5 based on the drive control signal, thereby obtaining the target steering reaction torque Tδ. * Generate.
[0017]
In the turning control processing section 32, the target turning angle δt of the turning wheels 20 is determined in a known procedure based on the steering angle δ detected by the steering angle sensor 3 in the target tire turning angle calculation section 32a. * Is calculated. Then, in the calculation unit 32b, the target turning angle δt * A target steering torque to be applied to the tie rod 16 is calculated based on the displacement Xs detected by the displacement sensor 22 to generate drive control signals for the first and second steering motors. , The motor driver 32c drives the first and second steering motors 14 and 15 to cause the displacement Xs of the displacement sensor 22 to follow the steering angle δ of the steering wheel 1.
[0018]
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of a reaction force generation process performed by the reaction force generation processing unit 31 of the control unit 10. In the control unit 10, a predetermined sampling time, for example, 10 msec. Each time, the arithmetic processing of FIG. 3 is performed. It should be noted that in this arithmetic processing, there is no particular step for communication, but the calculated information is updated and stored in the storage device as needed, and the information stored in the storage device is read into the arithmetic processing device as needed. .
[0019]
In this calculation process, first, in step S1, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 23, the tire turning shaft torque Tt detected by the axial force sensor 21, the steering angle δ detected by the steering angle sensor 3, and the steering torque. The steering torque Ts detected by the sensor 4 is read.
Next, the process proceeds to step S2 to calculate a time differential value of the steering angle δ read in step S1, that is, a steering angular velocity δ '.
[0020]
Next, the process proceeds to step S3, and the steering angle coefficient Ks is calculated based on the vehicle speed V read in step S1 according to the control map of FIG. In the control map of FIG. 4, the horizontal axis represents the vehicle speed V and the vertical axis represents the steering angle coefficient Ks. 1 Hereinafter, the steering angle coefficient Ks becomes “0” and the predetermined vehicle speed v 1 Vehicle speed v greater than 2 In the above region, the steering angle coefficient Ks is set to “1” and the vehicle speed v 1 To v 2 During this period, the steering angle coefficient Ks increases from “0” to “1” in proportion to the increase in the vehicle speed V.
[0021]
Note that the predetermined vehicle speed v 1 Is set, for example, to a vehicle speed range in which stationary stop at the time of stop or tire self-aligning torque is not sufficiently generated, for example, about 20 km / h. It is known that the tire steering load is high in this region.
Next, the process proceeds to step S4 to perform a known counter determination process shown in FIG. 5, for example, to determine whether or not the vehicle is in the counter steer state.
[0022]
In this counter determination process, as shown in FIG. 5, first, in step S21, the absolute value of the steering angle δ is compared with a counter determination value δs for determining whether or not countersteering is being performed. The counter determination value δs is set to a value near the neutral point, for example, about ± 10 °. This is the target steering reaction torque Tδ * Is set according to the steering angle, the target steering reaction torque Tδ * Is required to be switched in a very small range, that is, a range in which the absolute value | δ | of the steering angle is close to zero.
[0023]
When the absolute value | δ | of the steering angle δ is equal to the counter determination value δs in the process of step S21, the process proceeds to step S22, and the steering angle δ and the steering angle stored in the predetermined storage area during the previous execution of the process. The angular velocity δ ′ is updated and stored in a predetermined storage area as a previous value, and the steering angle δ and the steering angular velocity δ ′ at the time of execution of the current process are stored in a predetermined storage area as a current value.
[0024]
Next, the process proceeds to step S23, where the signs of the previous and current values of the steering angle δ and the steering angular velocity δ 'when the steering angle | δ | is the counter determination value δs are compared.
Here, at the time of rapid turning from near the neutral point, the relationship between the steering angle and the sideslip angle of the front wheels is maintained, so it is not necessary to stop the control for suppressing the steering reaction force. Therefore, it is necessary to distinguish between counter-steering and sudden turning from near the neutral point. In order to make this distinction, the signs of the previous value and the current value of the steering angle δ and the steering angular velocity δ ′ are compared. At the time of countersteering, the direction of steering, that is, the sign of the steering angle is different between the current value δn and the previous value δn-1. Also, the sign of the current value δn of the steering angle, the current value δ'n of the steering angular velocity, and the sign of the previous value δ'n-1 of the steering angular velocity match.
[0025]
Therefore, it is possible to distinguish between countersteer steering and sudden steering from near the neutral point based on these conditions.
Then, in the process of step S23, when the previous value and the current value of the steering angle and the steering angular velocity satisfy the sign condition that can be regarded as the counter steer steering, the process proceeds to step S24, and then, The current steering angular velocity δ 'and the threshold δ of the steering angular velocity δ' TH '.
[0026]
Here, the steering angular velocity at the time of counter-steering steering is faster than that at the time of normal steering. TH And the current value δ ′ of the steering angular velocity, and the current value δ ′ TH If it is equal to or greater than ', the process proceeds to step S25, where it is determined that the vehicle is in the counter steer state, and the counter correction coefficient Kc is set to Kc = Kcmax.
[0027]
On the other hand, when the sign condition is not satisfied in the processing of the step S23, and when the steering angular velocity δ ′ is equal to the threshold δ in the processing of the step S24. TH ', It is determined that the vehicle is not in the counter steer state, and the process ends.
If it is determined in step S21 that the absolute value | δ | of the steering angle δ is not equal to the counter determination value δs, the process proceeds to step S26, and if it is detected that the steering angle δ has become δ = 0. Then, the flow shifts to step S27, where the counter correction coefficient Kc is set to Kc = 1. Then, the counter determination processing ends. If it is not detected in step S26 that the steering angle δ has become δ = 0, the process is terminated.
[0028]
After the counter determination process is performed in the process of step S4, the process proceeds to step S5, where the steering angle coefficient Ks calculated in step S3 and the absolute value of the steering angle δ read in step S1 are calculated. , And the counter correction coefficient Kc to calculate the steering angle influence degree eδ.
Next, the process proceeds to step S6, where the steering angle influence eδ calculated in step S5 and the tire turning shaft torque Tt detected by the axial force sensor 21 read in step S1 are calculated according to the control map of FIG. Based on this, the basic steering reaction torque Tδ corresponding to the tire turning shaft torque Tt is calculated.
[0029]
In the control map of FIG. 6, the horizontal axis represents the tire turning shaft torque Tt, and the vertical axis represents the basic steering reaction torque Tδ. In FIG. 6, a characteristic line m1 consisting of a curve shown by a solid line is a generation range of the steering reaction torque when no disturbance is applied, which is estimated from the steering angle δ and the vehicle speed V. The basic steering reaction torque Tδ is set to increase as the torque Tt increases, and the change amount of the basic steering reaction torque Tδ with respect to the change amount of the tire turning shaft torque Tt decreases as the tire turning shaft torque Tt decreases. Is set so that the change amount of the basic steering reaction torque Tδ with respect to the change amount of the tire turning shaft torque Tt decreases as the tire turning shaft torque Tt increases.
[0030]
In FIG. 6, a characteristic line m2 composed of a straight line indicated by a broken line is set so that the inclination is constant and the basic steering reaction torque Tδ is smaller than the characteristic line m2. The intercept with the axis changes according to the steering angle influence eδ, and when the steering angle influence eδ is the minimum value, the intercept becomes the minimum value and the steering angle influence eδ becomes the threshold value eδ. TH In this case, the maximum value of the basic steering reaction torque Tδ based on the characteristic line m2 approaches the maximum value of the basic steering reaction torque Tδ on the characteristic line m1 without limit.
[0031]
The basic steering reaction torque Tδ is set according to a characteristic line m1 indicated by a curve in FIG. 6 and a characteristic line m2 indicated by a straight line, and the tire turning shaft torque Tt is determined by the characteristic line m1 and the steering angle influence degree. When it is equal to or smaller than the tire turning shaft torque at the intersection with the characteristic line m2 corresponding to eδ, the basic steering reaction force torque Tδ is set based on the characteristic line m1, and the tire turning shaft torque Tt is set to the characteristic lines m1 and m2. When the torque exceeds the tire turning shaft torque at the intersection, it is set based on the characteristic line m2.
[0032]
In other words, assuming that the steering angle coefficient Ks is constant and the vehicle is in a non-counter-steer steering state, the smaller the steering angle | δ | Moving. The basic steering reaction torque Tδ is determined according to the characteristic line m1 and m2. In a region where the tire turning shaft torque Tt is smaller than the intersection between the two, the basic steering reaction torque Tδ is determined according to the characteristic line m1. Tδ is set, and in a region where the tire turning shaft torque Tt is larger than the intersection of the two, the basic steering reaction torque Tδ is set according to the characteristic line m2. Therefore, if the tire turning shaft torque increases in accordance with the increase in the steering angle δ, the basic steering reaction torque Tδ increases along the characteristic line m1 in accordance with the increase, and in a state where there is no disturbance such as kickback, As the tire turning shaft torque Tt increases, the basic steering reaction torque Tδ is set in accordance with the increase, and, for example, during a small steering angle such as during cant driving or a short-time disturbance or kickback during steering. When the tire turning shaft torque Tt becomes large due to, for example, the steering angle is constant, the characteristic line is switched from the characteristic line m1 to the characteristic line m2, and the basic steering reaction torque Tδ according to the characteristic line m1 is changed according to the characteristic line m2. Is set to a smaller basic steering reaction torque Tδ. Therefore, it is possible to prevent the fluctuation of the steering reaction torque due to the steering wheel being removed or the like.
[0033]
In a region where the vehicle speed V is relatively low, the steering angle coefficient is set to “0”, so that the basic steering reaction torque Tδ is set according to the characteristic line m2 having the minimum intercept. That is, when the vehicle is stationary or at a very low speed, the tire turning shaft torque is larger than that during traveling. Therefore, when the characteristic line m2 is changed according to the steering angle, the tire turning shaft torque becomes larger as the steering angle increases. When the vehicle speed V increases, the basic steering reaction torque Tδ also increases. 2 If the steering angle coefficient is smaller than 0, the steering angle coefficient is set to a value smaller than “0” or “1”. An increase in the reaction torque Tδ is suppressed. Accordingly, an increase in the basic steering reaction torque Tδ due to an increase in the steering angle at the time of stationary steering or fine constant speed is prevented.
[0034]
When the vehicle is in the counter steer steering state, the basic steering reaction torque Tδ is set along the characteristic line m1 regardless of the steering angle influence degree eδ. That is, the counter correction coefficient Kcmax is such that the steering angle influence degree eδ (= Ks · | δ | · Kcmax) is equal to the threshold value eδ irrespective of the values of the steering angle δ and the steering angle coefficient Ks. TH When the value is set to the above value and the steering is in the counter-steering state, the counter correction coefficient Kc is set to Kc = Kcmax. TH As described above, since the characteristic line m2 approaches the characteristic line 1, the basic steering reaction torque Tδ is set along the characteristic line m1 regardless of the steering angle influence degree eδ.
[0035]
When the basic steering reaction torque Tδ is calculated in step S6 in this manner, the process proceeds to step S7, and the vehicle speed coefficient Kv corresponding to the vehicle speed V read in step S1 is calculated according to the control map of FIG. I do. In the control map of FIG. 7, the vehicle speed coefficient Kv is set to a relatively large constant value in a region where the vehicle speed V is small, and the speed coefficient Kv is set to a relatively small constant value in a region where the vehicle speed V is large. Is set so that the vehicle speed coefficient Kv decreases linearly as the vehicle speed V increases.
[0036]
Next, the process proceeds to step S8, and the damping torque Td is calculated based on the steering angular velocity δ ′ calculated in step S2 according to the control map of FIG. The damping torque Td is a weight or a damping force intentionally applied to the steering wheel 1. Therefore, the control map of FIG. 8 is set such that the higher the steering angular velocity δ ′, the linearly the damping torque Td increases.
[0037]
Next, the process proceeds to step S9, in which the damping torque Td calculated in step S8 is subtracted from the basic steering reaction torque Tδ calculated in step S6, and this is subtracted from the target steering reaction torque Tδ. * And
Next, the process proceeds to step S10, in which the target steering reaction torque Tδ calculated in step S9. * Is subtracted from the steering torque Ts read in step S1, and a drive control signal corresponding to the torque to be generated by the reaction force generating motor 5 is generated based on the subtraction, and is output to the motor driver 31d.
[0038]
As a result, the motor driver 31d controls the driving of the reaction force generating motor 5, and the target steering reaction force torque Tδ * Is generated.
Next, the operation of the above embodiment will be described.
Now, when the vehicle speed V is a predetermined value v 2 If the steering angle coefficient is larger than the steering angle coefficient Ks, the steering angle coefficient Ks is set to Ks = 1.
[0039]
If no disturbance occurs, the steering is performed, and when the tire turning shaft torque Tt increases with this, the counter correction coefficient Kc is set to Kc = Kcmax because of the non-countersteer state. Then, in a region where the tire turning shaft torque Tt is relatively small, the intercept of the characteristic line m2 increases with an increase in the steering angle, and the basic steering reaction torque increases along the characteristic line m1 shown in the control map of FIG. Tδ is set. At this time, the characteristic line m1 in FIG. 6 is based on the basic steering reaction torque Tδ predicted to be generated according to the steering angle and the vehicle speed when the tire turning shaft torque Tt is generated in a state where there is no disturbance in advance. Since the setting is set, a steering reaction torque that does not give a sense of incongruity with the steering acts on the steering wheel 1. Further, since the basic steering reaction torque Tδ when the characteristic line m1 and the characteristic line m2 intersect increases as the steering angle increases, the characteristic line m2 changes as the steering angle increases. The intercept increases, and the basic steering reaction torque Tδ is set along the characteristic line m1 with the increase in the tire turning shaft torque Tt. The steering reaction torque Tδ can be set.
[0040]
If disturbance occurs due to kickback or cant running while turning at a constant steering angle, the tire turning shaft torque Tt fluctuates at a constant steering angle. The basic steering reaction torque Tδ is set based on the characteristic line m2 specified according to the degree of influence eδ.
Here, as shown in FIG. 6, the characteristic line m2 composed of a straight line is set so that the basic steering reaction torque Tδ is smaller than the characteristic line m1 composed of a curve. Therefore, the variation of the basic steering reaction torque Tδ based on the characteristic line m2 is smaller than the variation of the basic steering reaction torque Tδ based on the characteristic line m1 with respect to the variation of the tire turning shaft torque Tt. Therefore, it is possible to prevent the steering wheel from being pulled due to the fluctuation of the steering reaction torque due to the disturbance. At this time, the basic steering reaction torque Tt is detected based on the characteristic line m2 specified by the tire turning shaft torque Tt and the steering angle influence degree eδ. Therefore, the basic steering reaction torque Tδ can be suppressed by following the fluctuation of the tire turning shaft torque Tt due to the disturbance, and the fluctuation of the steering reaction torque can be reduced even in the early stage of kickback. Variations in steering reaction torque due to disturbance can be reduced quickly.
[0041]
Also, when the vehicle enters the cant road from a cant-free road surface, the tire turning shaft torque Tt fluctuates even at the same steering angle, but when the tire turning shaft torque Tt fluctuates, the tire turning shaft torque Tt changes. The basic steering reaction torque Tδ is specified based on Tt and the characteristic line m2 corresponding to the steering angle influence eδ. At this time, the amount of change in the basic steering reaction torque Tδ based on the characteristic line m2 is smaller than the amount of change in the basic steering reaction torque Tδ based on the characteristic line m1. Variations in the reaction torque can be reduced.
[0042]
In addition, when the driver performs counter-steer steering during turning, this is detected by the counter determination processing, and the counter correction coefficient Kc is set to Kc = Kcmax. Therefore, the steering angle influence degree eδ is equal to the threshold value eδ. TH As described above, since the characteristic line m2 approaches the characteristic line 1, the basic steering reaction torque Tδ is set along the characteristic line m1 regardless of the steering angle influence degree eδ. Therefore, when counter steering is performed, the basic steering reaction torque Tδ is set to a value corresponding to the tire turning shaft torque Tt. Therefore, at the time of counter steer steering, the basic steering reaction torque Tδ is set based on the characteristic line m1 instead of the characteristic line m2 in which the fluctuation of the basic steering reaction torque Tδ is small with respect to the fluctuation of the tire turning shaft torque Tt. A steering reaction torque fluctuation corresponding to the fluctuation of the tire turning shaft torque Tt accompanying the counter steer steering is generated, and it is possible to prevent the steering reaction torque from becoming too light even during the counter steer steering. It is possible to avoid giving the driver an uncomfortable feeling due to the reduction of the steering reaction torque during the steer steering.
[0043]
On the other hand, when stationary steering is performed, the steering angle coefficient Ks is set to “0”, the steering angle influence eδ becomes zero, and the characteristic line m2 indicates the basic steering angle corresponding to the tire turning shaft torque Tt. The characteristic line is set such that the reaction torque Tδ is minimized. At this time, even when the characteristic line m2 is the minimum value, in a region where the tire turning shaft torque Tt is relatively small, the basic steering reaction force torque Tδ is set along the characteristic line m1. Accordingly, when the steering is started and the tire turning shaft torque Tt is small, the basic steering reaction force torque Tδ is set along the characteristic line m1, so that the steering reaction force according to the fluctuation of the tire turning shaft torque Tt is reduced. Therefore, a certain degree of steering reaction torque is generated at the start of stationary steering, and when the tire turning shaft torque Tt further increases, the basic steering reaction force is changed based on the characteristic line m2 instead of the characteristic line m1. The torque Tδ is set, and the fluctuation of the basic steering reaction torque Tδ with respect to the fluctuation of the tire turning shaft torque Tt is smaller than the characteristic line m1. Here, when the characteristic line m2 is changed in accordance with the increase in the steering angle without considering the steering angle coefficient Ks corresponding to the vehicle speed V, the steering reaction torque becomes larger as the steering amount increases during stationary operation. It will be bigger. However, since the characteristic line m2 is specified in accordance with the steering angle coefficient Ks corresponding to the vehicle speed V, the steering reaction torque does not increase significantly with the increase in the steering amount during stationary operation. It is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable.
[0044]
When the vehicle speed V is v 1 To v 2 In the case where the steering angle coefficient is between the values, the steering angle coefficient is set to a value from “0” to “1”. For this reason, the steering angle influence degree eδ is determined by the vehicle speed V being v 2 It is set to a smaller value than when it is larger than. Therefore, in the region where the vehicle speed is relatively low, or in the vehicle speed region where the self-aligning torque is not sufficiently generated as in the above-described stationary operation and the region where the tire turning load is high, the basic steering reaction along the characteristic line m1 is performed. By setting the force torque Tδ, a steering reaction torque corresponding to the increase of the tire turning shaft torque Tt is generated up to a certain tire turning shaft torque Tt, and thereafter, the basic steering reaction force along the characteristic line m2. By setting the torque Tδ to reduce the fluctuation of the basic steering reaction torque Tδ caused by the increase in the tire turning shaft torque Tt, it is possible to prevent the steering reaction torque Tδ from increasing in accordance with the increase in the steering amount. be able to.
[0045]
Therefore, an appropriate steering reaction torque can be generated over the entire vehicle speed range, and a good steering feeling can be given to the driver.
In the above embodiment, the case where the control unit is constructed by a microcomputer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the control unit may be constructed by an equivalent arithmetic circuit or logic circuit.
[0046]
Here, in the above embodiment, the steering wheel 1 and the steering shaft 2 correspond to the steering mechanism, the rack shaft 11, the tie rod 16 and the steered wheels 20 correspond to the steering mechanism, and the steering angle sensor 3 is the steering angle detecting means. , The axial force sensor 21 corresponds to the steering shaft torque detecting means, the reaction force generating motor 5 and the reaction force generation processing of FIG. 3 correspond to the reaction force torque applying means, and the vehicle speed sensor 23 corresponds to the vehicle speed detecting means. Correspondingly, the counter determination processing in FIG. 5 corresponds to the counter steer operation detecting means, the characteristic line m1 in FIG. 6 corresponds to the first characteristic, and the characteristic line m2 corresponds to the second characteristic.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram showing a position embodiment of an electric steering device of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram showing a configuration of a control unit 10 of FIG.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of a reaction force generation process executed by a control unit 10 of FIG. 1;
FIG. 4 is a control map showing a correspondence between a vehicle speed and a steering angle coefficient.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of a counter determination process of FIG. 3;
FIG. 6 is a control map showing a correspondence between a tire turning shaft torque Tt and a basic steering reaction torque Ts.
FIG. 7 is a control map showing a correspondence between a vehicle speed V and a vehicle speed coefficient Kv.
FIG. 8 is a control map showing a correspondence between a steering angular velocity δ ′ and a damping torque Td.
[Explanation of symbols]
1 Steering wheel
2 Steering shaft
3 Steering angle sensor
4 Steering torque sensor
5 Reaction force generating motor
10 Control unit
14 1st steering motor
15 Second steering motor
21 Axial force sensor
22 Displacement sensor
23 Vehicle speed sensor

Claims (9)

操舵機構と機械的に分離された転舵機構を、前記操舵機構の操舵量に応じて駆動制御すると共に、前記転舵機構の転舵に伴う反力トルクを前記操舵機構に付与するようにした電動式操舵装置において、
操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、前記転舵機構の転舵軸トルクに応じた反力トルクを前記操舵機構に付与し且つ前記転舵軸トルクに対する反力トルクの特性を、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に応じて変えるようになっていることを特徴とする電動式操舵装置。
The steering mechanism mechanically separated from the steering mechanism is drive-controlled in accordance with the steering amount of the steering mechanism, and the reaction force torque accompanying the steering of the steering mechanism is applied to the steering mechanism. In an electric steering device,
A steering angle detecting means for detecting a steering angle; applying a reaction torque corresponding to a steering shaft torque of the steering mechanism to the steering mechanism; An electric steering apparatus characterized by changing according to a steering angle detected by an angle detecting means.
操舵機構と機械的に分離された転舵機構を、前記操舵機構の操舵量に応じて駆動制御すると共に、前記転舵機構の転舵に伴う反力トルクを前記操舵機構に付与するようにした電動式操舵装置において、
操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記転舵機構の転舵軸トルクを検出する転舵軸トルク検出手段と、
当該転舵軸トルク検出手段で検出された転舵軸トルクに応じた反力トルクを前記操舵機構に付与する反力トルク付与手段と、を備え、
当該反力トルク付与手段は、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に応じて前記転舵軸トルクに対する反力トルクの特性を変えるようになっていることを特徴とする電動式操舵装置。
The steering mechanism mechanically separated from the steering mechanism is drive-controlled in accordance with the steering amount of the steering mechanism, and the reaction force torque accompanying the steering of the steering mechanism is applied to the steering mechanism. In an electric steering device,
Steering angle detection means for detecting a steering angle;
Turning shaft torque detecting means for detecting a turning shaft torque of the turning mechanism;
Reaction torque applying means for applying to the steering mechanism a reaction torque corresponding to the turning shaft torque detected by the turning shaft torque detecting means,
The electric steering device, wherein the reaction torque applying means changes a characteristic of the reaction torque with respect to the turning shaft torque in accordance with the steering angle detected by the steering angle detection means.
前記反力トルク付与手段は、前記特性を、前記操舵角が小さいときほど、前記転舵軸トルクに対する反力トルクが小さくなるように変えることを特徴とする請求項2記載の電動式操舵装置。The electric steering apparatus according to claim 2, wherein the reaction torque applying means changes the characteristic such that the smaller the steering angle, the smaller the reaction torque with respect to the steered shaft torque. 車速を検出する車速検出手段を備え、
前記反力トルク付与手段は、前記特性を、前記車速が小さいときほど、前記転舵軸トルクに対する反力トルクが小さくなるように変えることを特徴とする請求項2又は3記載の電動式操舵装置。
A vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed,
The electric steering apparatus according to claim 2, wherein the reaction torque applying unit changes the characteristic such that the smaller the vehicle speed, the smaller the reaction torque with respect to the steered shaft torque. 5. .
カウンタステア操作を行っているかどうかを判断するカウンタステア操作検出手段を備え、
前記反力トルク付与手段は、車両に外乱が作用していないときの転舵軸トルクに相当する反力トルクに応じて設定される特性を基準とし、当該基準となる特性において特性の変更を行い、
前記カウンタステア操作検出手段でカウンタステア操作を検出した場合には、前記特性の変更を行わないようになっていることを特徴とする請求項2乃至4の何れかに記載の電動式操舵装置。
A counter steer operation detecting means for determining whether or not a counter steer operation is being performed;
The reaction torque applying means uses a characteristic set according to a reaction torque corresponding to a turning shaft torque when no disturbance acts on the vehicle as a reference, and changes the characteristic in the reference characteristic. ,
5. The electric steering apparatus according to claim 2, wherein the characteristic is not changed when the counter steer operation is detected by the counter steer operation detecting means.
前記反力トルク付与手段は、前記転舵軸トルクがしきい値以下のときには、第1の特性に基づいて前記反力トルクを決定し、前記転舵軸トルクがしきい値よりも大きいときには、前記第1の特性よりも、前記転舵軸トルクの変動量に対する前記反力トルクの変動量がより小さい第2の特性に基づいて前記反力トルクを決定し、前記操舵角検出手段で検出される操舵角が大きいときほど前記しきい値をより大きな値に設定するようになっていることを特徴とする請求項2記載の電動式操舵装置。The reaction torque applying means determines the reaction torque based on the first characteristic when the turning shaft torque is equal to or less than a threshold, and when the turning shaft torque is larger than the threshold, The reaction torque is determined based on a second characteristic in which the variation of the reaction torque with respect to the variation of the steering shaft torque is smaller than the first characteristic, and the reaction torque is detected by the steering angle detection means. The electric steering apparatus according to claim 2, wherein the threshold value is set to a larger value as the steering angle becomes larger. 車速を検出する車速検出手段を備え、
前記反力トルク付与手段は、前記車速が大きいときほど、前記しきい値をより大きな値に設定するようになっていることを特徴とする請求項6記載の電動式操舵装置。
A vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed,
7. The electric steering apparatus according to claim 6, wherein the reaction torque applying unit sets the threshold value to a larger value as the vehicle speed increases.
前記第1の特性は、車両に外乱が作用していないときの転舵軸トルクに相当する反力トルクに応じて設定されることを特徴とする請求項6又は7に記載の電動式操舵装置。The electric steering apparatus according to claim 6, wherein the first characteristic is set according to a reaction torque corresponding to a steering shaft torque when no disturbance acts on the vehicle. 9. . カウンタステア操作を行っているかどうかを判断するカウンタステア操作検出手段を備え、
当該カウンタステア操作検出手段でカウンタステア操作を検出した場合には、前記転舵軸トルクの大きさに関わらず前記第1の特性に基づいて前記反力トルクを設定することを特徴とする請求項6乃至8の何れかに記載の電動式操舵装置。
A counter steer operation detecting means for determining whether or not a counter steer operation is being performed;
When the counter steer operation is detected by the counter steer operation detecting means, the reaction torque is set based on the first characteristic regardless of the magnitude of the turning shaft torque. An electric steering device according to any one of claims 6 to 8.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004101346A1 (en) * 2003-05-16 2004-11-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Steering control device
JP2008013036A (en) * 2006-07-05 2008-01-24 Fuji Heavy Ind Ltd Steering control apparatus of vehicle
JP2008213507A (en) * 2007-02-28 2008-09-18 Mitsubishi Electric Corp Steering device of vehicle
JP2010089618A (en) * 2008-10-07 2010-04-22 Toyota Motor Corp Steering system for vehicle
JP2010167831A (en) * 2009-01-20 2010-08-05 Toyota Motor Corp Behavior control device
WO2014038452A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-13 日産自動車株式会社 Stability control device
US8818633B2 (en) 2010-09-17 2014-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steering apparatus, and kickback determination apparatus

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004101346A1 (en) * 2003-05-16 2004-11-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Steering control device
US7275617B2 (en) 2003-05-16 2007-10-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Steering control device
JP2008013036A (en) * 2006-07-05 2008-01-24 Fuji Heavy Ind Ltd Steering control apparatus of vehicle
JP2008213507A (en) * 2007-02-28 2008-09-18 Mitsubishi Electric Corp Steering device of vehicle
JP2010089618A (en) * 2008-10-07 2010-04-22 Toyota Motor Corp Steering system for vehicle
JP2010167831A (en) * 2009-01-20 2010-08-05 Toyota Motor Corp Behavior control device
US8818633B2 (en) 2010-09-17 2014-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steering apparatus, and kickback determination apparatus
WO2014038452A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-13 日産自動車株式会社 Stability control device
CN104602989A (en) * 2012-09-04 2015-05-06 日产自动车株式会社 Stability control device
CN104602989B (en) * 2012-09-04 2016-03-16 日产自动车株式会社 Control device for stability

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