JP2004168166A - Rudder angle ratio variable-type steering device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリングホイールの回転角とタイヤの切れ角との比を車両の運転状態に応じて変化させるための舵角比可変式操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
中、低車速域での大舵角時の操縦応答性を高めると共に、高車速域での操縦安定性を高めるために、ステアリングホイールの回転角(操舵角)とタイヤの切れ角(転舵角)との比、即ち舵角比を、車両の運転状態(操舵角並びに車速の変化)に応じて変化させるようにした舵角比可変式操舵装置が知られている(例えば、特公平4−38622号公報を参照されたい)。
【0003】
上記公報に記載の技術は、ステアリングホイールの回転角及び車速に応じて変化する係数をステアリングホイールの回転角に掛けて目標タイヤ切れ角を出力するものであり、ステアリングホイールの回転角が定常状態でのタイヤ切れ角は制御し得るが、ステアリングホイール操舵の過渡状態には十分に対応することはできない。
【0004】
他方、ステアリングホイールの回転角速度(操舵角速度)を加味して補助操舵装置を制御し、迅速に操舵される時と緩慢に操舵される時とで補助操舵装置に対する制御量を変化させるようにした舵角制御装置も知られている(例えば、特許公報第2722881号を参照されたい)。しかしこの技術によると、車速に応じてヨーレイトゲインが変化することには対応し得ない。
【0005】
【特許文献1】
特公平4−38622号公報
【特許文献2】
特許公報第2722881号
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の不都合、即ちステアリングホイール操舵の過渡状態に十分に対応できない点や車速に応じてヨーレイトゲインが変化することに対応できない点を改善すべく案出されたものであり、その主な目的は、車両のステアリングホイールの回転角とタイヤ切れ角との比を車両の運転状態に応じて変化させるための舵角比可変式操舵装置を、過渡状態における車両挙動を的確に制御可能なものとするところにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、車両のステアリングホイールの回転角とタイヤの切れ角との比を車両の運転状態に応じて変化させるための舵角比可変式操舵装置を、ステアリングホイールの回転角に依存する比例項と、ステアリングホイールの回転角速度に依存する微分項との和に基づいて舵角比を決定するものとし、微分項を、車速の増大に応じて正領域から負領域へ移行するものとした。
【0008】
このようにすれば、低車速域ではステアリンクホイールの操作を素早くすればするほどタイヤ切れ角が増大する方向に舵角比が変化し、高車速域では、ステアリングホイールの操舵に対するタイヤ切れ角の応答性が低くなるように舵角比が変化することとなる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明が適用される自動車用操舵装置の基本的構成の模式図である。この操舵装置Sは、ステアリングホイール1に加えた回転力をラック・アンド・ピニオン機構2を介してラック軸3の軸力に変換し、これをもって左右のフロントタイヤ4を転舵する主操舵機構5と、電動モータの回転力をラック軸の軸力に付加してステアリングホイール1の回転力を補助するアシスト機構(電動パワーステアリング装置)6と、主ステアリング機構5及びアシスト機構6の全体を車体に対して左右へ移動可能に支持するスライド機構7と、電動式軸力発生装置をもって主操舵機構5及びアシスト機構6を共に左右へ移動させる副操舵機構8とからなっている。
【0011】
アシスト機構6は、予め設定した所定の操舵条件に応じて運転者のステアリングホイール操作力に付加する補助トルクを発生するためのものであり、公知の所謂パワーステアリング装置と何等違いはないので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0012】
この操舵装置Sによれば、ステアリングホイール1を運転者が操舵することによってアシスト機構6を介してフロントタイヤ4が転舵されると共に、副操舵機構8の発生する軸力で主操舵機構5及びアシスト機構6の全体を左右に移動させることにより、ステアリングホイール1の操舵とは別にフロントタイヤ4が転舵される。そして運転者が与えたステアリングホイール1の回転角つまり操舵角θと、車両の走行速度つまり車速Vと、副操舵機構8の変位量とを検知し、これらの信号に基づいて総合的なタイヤ切れ角δが制御される。
【0013】
ここで副操舵機構8は、操舵角θに対するタイヤ切れ角δを、運転状態に応じて連続的に増減させるように制御される。これにより、操舵角θとタイヤ切れ角δとの比、即ち舵角比を運転状態に応じて変化させることができる。
【0014】
次に本発明による制御アルゴリズムについて図2を参照して説明する。
【0015】
目標タイヤ切れ角δは、操舵角θ(運転者が与えたステアリングホイール1の回転角)のみに基づく基本レシオ11で決定する値、つまり主操舵機構5の作用のみによる値δNと、操舵角θ及び車速Vに基づく関数発生器12で決定される値、つまり副操舵機構8の作用による値δCとを加算して決定される。
【0016】
ここで応答性補償目標タイヤ切れ角δCは、下式により算出される。
【0017】
δC=k1・(dθ/dt)+k0・θ
【0018】
但し、θは操舵角であり、k0はその時の操舵角θと車速Vとに応じて変化する係数(図3参照)であり、k1は車速Vに応じて変化する係数(図4参照)である。
【0019】
これによれば、操舵角速度dθ/dtとその時の車速Vに応じてk1を変化させると共に、操舵角θと車速Vに応じてk0を変化させることにより、低車速域のヨーレイトゲインの向上と、高車速域のヨーレイトゲインの低下とを両立することが可能となる(図5参照)。
【0020】
このような特性は、特に、微分係数k1の車速Vに応じた変化を、図4に示したように、微分係数k1を車速Vに応じてほぼ直線的に漸減させ、しかもある速度を境に正の領域から負の領域に移行させることによって得られる。つまり、低車速域ではステアリンクホイールの操作を素早くすればするほどタイヤ切れ角が増大する方向、つまりステアリングギアレシオがクイック傾向となってヨーレイトゲインの特性が高応答性の俊敏な操縦性が得られるようになり、高車速域では、ステアリンクホイールの操作を素早くするとむしろ切り戻される傾向となり、ステアリングホイールの操舵に対するタイヤ切れ角の応答が過敏にならず、ヨーレイトゲインの特性がダンピングの効いた収斂性の高い安定感のある操縦性が得られるようになる。
【0021】
以上のことから、同一条件で走行した場合、低車速域では従来車に比して高い応答性が得られるため、図6に示したように、車両挙動に対する修正舵角が少なくて済むようになり(操舵角のピーク値が低くなる)、また高車速域では、従来車に比してダンピング効果が高まるため、図7に示したように、ヨーレイトの収束時間が短縮されるようになる(ヨーレイトが早期にフラット化する)。
【0022】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、車速に対する定常ヨーレイトゲイン変化の体感上のリニア感が向上し、舵角比可変式操舵装置を用いた車両の低車速域でのクイック感と高車速域での安定感とをより一層高次元で両立する上に多大な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される舵角比可変式操舵装置の模式的な構成図
【図2】本発明の制御ブロック図
【図3】比例項係数の設定マップ図
【図4】微分項係数の設定マップ図
【図5】ヨーレイトゲインと車速との関係を示すグラフ
【図6】操舵角変化を示すグラフ
【図7】ヨーレイト変化を示すグラフ
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
5 主操舵機構
8 副操舵機構
11 基本レシオ
12 関数発生器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable steering angle ratio steering apparatus for changing a ratio between a rotation angle of a steering wheel of a vehicle and a turning angle of a tire according to a driving state of the vehicle.
[0002]
[Prior art]
In order to improve steering responsiveness at large steering angles at medium and low vehicle speeds, and to enhance steering stability at high vehicle speeds, the steering wheel rotation angle (steering angle) and tire turning angle (steering angle) ), That is, the steering angle ratio is changed according to the driving state of the vehicle (changes in the steering angle and the vehicle speed). 38622).
[0003]
The technique described in the above publication is to output a target tire turning angle by multiplying the rotation angle of the steering wheel by a coefficient that changes according to the rotation angle and the vehicle speed of the steering wheel, and output the target tire turning angle in a steady state. Can be controlled, but cannot sufficiently cope with the transient state of steering wheel steering.
[0004]
On the other hand, the auxiliary steering device is controlled in consideration of the rotational angular speed (steering angular speed) of the steering wheel, and the control amount for the auxiliary steering device is changed between when the steering is performed quickly and when the steering is performed slowly. Angle control devices are also known (see, for example, Patent Publication No. 2722881). However, according to this technique, it is not possible to cope with a change in the yaw rate gain according to the vehicle speed.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. Hei 4-38622 [Patent Document 2]
Patent Publication No. 2722881 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been devised to improve such disadvantages of the prior art, that is, the point that the transient state of the steering wheel steering cannot be sufficiently coped with and the point that the yaw rate gain cannot be changed in accordance with the vehicle speed. Its main purpose is to provide a variable steering angle ratio type steering device for changing the ratio between the turning angle of the steering wheel of the vehicle and the tire turning angle in accordance with the driving condition of the vehicle. Controllable.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, in the present invention, a variable steering angle ratio type steering device for changing the ratio between the rotation angle of the steering wheel of the vehicle and the turning angle of the tire according to the driving state of the vehicle, The steering angle ratio shall be determined based on the sum of the proportional term depending on the rotation angle of the steering wheel and the differential term depending on the rotational angular velocity of the steering wheel. Shift to the negative region.
[0008]
In this way, in a low vehicle speed range, the steer link wheel is operated more quickly, the steering angle ratio changes in a direction in which the tire turning angle increases, and in a high vehicle speed range, the steering angle ratio with respect to the steering wheel steering is changed. The steering angle ratio changes so that the response becomes low.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0010]
FIG. 1 is a schematic diagram of a basic configuration of a vehicle steering system to which the present invention is applied. The steering device S converts a rotational force applied to the steering wheel 1 into an axial force of a rack shaft 3 via a rack-and-
[0011]
The
[0012]
According to the steering device S, when the driver steers the steering wheel 1, the front tire 4 is turned via the
[0013]
Here, the auxiliary steering mechanism 8 is controlled so as to continuously increase or decrease the tire turning angle δ with respect to the steering angle θ according to the driving state. Thus, the ratio between the steering angle θ and the tire turning angle δ, that is, the steering angle ratio can be changed according to the driving state.
[0014]
Next, a control algorithm according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0015]
The target tire turning angle [delta], the steering angle θ value that determines the
[0016]
Here responsive compensation target tire turning angle [delta] C is calculated by the following equation.
[0017]
δ C = k 1 · (dθ / dt) + k 0 · θ
[0018]
Where θ is the steering angle, k 0 is a coefficient that varies according to the steering angle θ and the vehicle speed V at that time (see FIG. 3), and k 1 is a coefficient that varies according to the vehicle speed V (see FIG. 4). ).
[0019]
According to this, the changes the k 1 in accordance with the vehicle speed V at that time and the steering angular velocity d [theta] / dt, by changing the k 0 corresponding to the steering angle θ and the vehicle speed V, the improvement of the yaw rate gain of the low vehicle speed region And a decrease in yaw rate gain in a high vehicle speed range can be achieved (see FIG. 5).
[0020]
Such properties, particularly the change corresponding to the vehicle speed V of the differential coefficient k 1, as shown in FIG. 4, the differential coefficient k 1 in accordance with the vehicle speed V is substantially linearly decreasing, yet certain speed It is obtained by shifting from a positive region to a negative region at the boundary. In other words, in the low vehicle speed range, the quicker the operation of the steer link wheel, the more the tire turning angle increases, that is, the steering gear ratio tends to be quick, and the yaw rate gain characteristics provide high responsive agile maneuverability. At high vehicle speeds, the steer link wheel tends to be turned back when operated quickly, the response of the tire turning angle to steering wheel steering does not become too sensitive, and the yaw rate gain characteristics have a damping convergence. The maneuverability with a high sense of stability can be obtained.
[0021]
From the above, when traveling under the same conditions, high responsiveness is obtained in the low vehicle speed range as compared with the conventional vehicle. Therefore, as shown in FIG. (The peak value of the steering angle is reduced), and in a high vehicle speed range, the damping effect is increased as compared with the conventional vehicle, so that the convergence time of the yaw rate is reduced as shown in FIG. 7 ( Yaw rate flattens early).
[0022]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the linear sensation of the steady yaw rate gain change with respect to the vehicle speed is improved, and the quick sensation in the low vehicle speed range and the high vehi In addition, a great effect can be achieved in addition to achieving a sense of stability at a higher level.
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic configuration diagram of a variable steering angle ratio type steering device to which the present invention is applied; FIG. 2 is a control block diagram of the present invention; FIG. 3 is a setting map of a proportional term coefficient; FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between yaw rate gain and vehicle speed. FIG. 6 is a graph showing steering angle change. FIG. 7 is a graph showing yaw rate change.
Reference Signs List 1 steering wheel 5 main steering mechanism 8
Claims (1)
前記舵角比は、ステアリングホイールの回転角に依存する比例項と、ステアリングホイールの回転角速度に依存する微分項との和に基づいて決定されると共に、
前記微分項は、車速の増大に応じて正領域から負領域へ移行するものであることを特徴とする舵角比可変式操舵装置。A steering angle ratio variable steering device for changing a ratio between a rotation angle of a steering wheel of a vehicle and a turning angle of a tire according to a driving state of the vehicle,
The steering angle ratio is determined based on the sum of a proportional term that depends on the rotation angle of the steering wheel and a differential term that depends on the rotation angular velocity of the steering wheel,
The variable steering angle ratio type steering apparatus according to claim 1, wherein the differential term shifts from a positive region to a negative region in accordance with an increase in vehicle speed.
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