JP2006036124A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアリングギア比を可変する可変ギア比アクチュエータと、ドライバの操舵をアシストするパワーアシストアクチュエータとを備えたステアリング装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field of a steering apparatus including a variable gear ratio actuator that varies a steering gear ratio and a power assist actuator that assists a driver in steering.
従来のステアリング装置では、可変ギア比アクチュエータによるギア比可変制御を実施するために必要な操舵トルクの少なくとも一部を、パワーアシストアクチュエータのアシストトルクにより補償することにより、ギア比可変制御に伴うドライバの操舵負担増加を防止している(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来技術にあっては、可変ギア比アクチュエータがステアリング中立位置から外れた角度で停止した場合、ステアリングホイール中立位置とタイヤ中立位置とにずれが生じるため、ドライバがタイヤ中立位置に対応する操舵角を素早く感じ取ることが困難となる。よって、ドライバのステアリング操作が遅れがちになり、これに伴い車両挙動が乱れるおそれがある。 However, in the above prior art, when the variable gear ratio actuator stops at an angle deviating from the steering neutral position, a deviation occurs between the steering wheel neutral position and the tire neutral position, so that the driver corresponds to the tire neutral position. It becomes difficult to quickly sense the steering angle. Therefore, the driver's steering operation tends to be delayed, and accordingly, the vehicle behavior may be disturbed.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、可変ギア比アクチュエータ停止時におけるドライバの修正舵を容易とし、車両挙動を安定化できるステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a steering device that facilitates the driver's correction rudder when the variable gear ratio actuator is stopped and can stabilize the vehicle behavior. is there.
上述の目的を達成するため、本発明では、
ステアリング操作手段に加えた操舵角に対する操向輪の転舵角の比であるステアリングギア比を可変する可変ギア比アクチュエータと、
前記ステアリング操作手段に対し操舵補助力を出力するパワーアシストアクチュエータと、
を備えたステアリング装置において、
前記可変ギア比アクチュエータが停止したとき、可変ギア比アクチュエータの停止位置に応じて、前記パワーアシストアクチュエータの操舵補助力特性を変更する操舵補助力特性変更手段を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A variable gear ratio actuator that varies a steering gear ratio that is a ratio of a steered wheel turning angle to a steering angle applied to a steering operation means;
A power assist actuator that outputs a steering assist force to the steering operation means;
In a steering device with
When the variable gear ratio actuator stops, steering assist force characteristic changing means is provided for changing the steering assist force characteristic of the power assist actuator in accordance with the stop position of the variable gear ratio actuator.
本発明のステアリング装置にあっては、可変ギア比アクチュエータ停止後のステアリング中立位置のずれを、操舵補助力によりドライバに認識させることができるため、ドライバの操舵を容易とし、車両挙動を安定化できる。 In the steering device of the present invention, the driver can recognize the deviation of the steering neutral position after the variable gear ratio actuator stops by the steering assist force, so that the driver can easily perform the steering and the vehicle behavior can be stabilized. .
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the first embodiment.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1のステアリング装置を適用した車両のシステムブロック図である。
ステアリングホイール(ステアリング操作手段)13は、図示しない車室内部にドライバと対向するように、アッパコラムシャフト14aの上端に連結されている。ステアリングホイール13とアッパコラムシャフト14aとの間には、ドライバ操舵角を検出する操舵角センサ2が設けられている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a system block diagram of a vehicle to which the steering device of the first embodiment is applied.
The steering wheel (steering operation means) 13 is connected to the upper end of the
ステアリングギア15は、ロアコラムシャフト14bの下端に一体形成されたステアリングギアボックス16と、ラック軸17とを備えるラック&ピニオン式の舵取り装置により構成される。ラック軸17は、図示しない車両前部に、左右方向摺動可能に固定され、ラック軸17の両端は、図外のタイロッドを介して前輪(操向輪)18,19に連結されている。
The
可変ギア比アクチュエータである可変ギア比ステアリングシステム用アクチュエータ(以下、可変ギア比ステアリングシステムを、VGRSと略記する。)7は、アッパコラムシャフト14aに設けられ、モータ回転によりアッパコラムシャフト14aの回転を増速する。これにより、前輪18,19の転舵角に対するステアリングホイール13に加えたドライバ操舵角の比であるステアリングギア比(以下、ギア比と略記する。)を可変に制御する。なお、VGRSアクチュエータ7には、モータ回転角を検出するモータ回転角センサ3が設けられている。
An actuator for a variable gear ratio steering system (hereinafter, the variable gear ratio steering system is abbreviated as VGRS) 7 which is a variable gear ratio actuator is provided in the
ギア比は、車速に応じてあらかじめ定められたギア比特性に基づいて設定される。ギア比特性は、低〜中速域ではギア比を小さくして操舵応答をクイックにし、高速域ではギア比を大きくして操舵応答をスローにすることで、低〜中速域における軽く良好な操舵感と、高速域における緩やかで安定感のある操舵感との両立を図るよう設定されている。 The gear ratio is set based on a gear ratio characteristic determined in advance according to the vehicle speed. The gear ratio characteristics are light and good in the low to medium speed range by reducing the gear ratio in the low to medium speed range to make the steering response quick, and in the high speed range to increase the gear ratio and making the steering response slow. It is set so as to achieve both a steering feeling and a gentle and stable steering feeling in a high speed range.
パワーアシストアクチュエータである電動モータパワーステアリングシステム用モータ(以下、電動モータパワーステアリングシステムをEPSと略記する。)10は、ロアコラムシャフト14bに設けられ、ロアコラムシャフト14bに対しモータ回転によりドライバの操舵トルクを補助するPSアシストトルク(操舵補助力)を出力する。
A motor for an electric motor power steering system which is a power assist actuator (hereinafter, electric motor power steering system is abbreviated as EPS) 10 is provided on the
PSアシストトルクは、操舵トルクに応じてあらかじめ定められたPSアシスト特性に基づいて設定される。PSアシスト特性は、ステアリングホイール13の回転によりアッパコラムシャフト14aに加わる操舵トルクの絶対値が大きいほど、PSアシストトルクが大きくなるように設定されている。操舵トルクは、アッパコラムシャフト14aとロアコラムシャフト14bとの間に設けられたトルクセンサ4により検出される。
The PS assist torque is set based on a PS assist characteristic determined in advance according to the steering torque. The PS assist characteristic is set such that the PS assist torque increases as the absolute value of the steering torque applied to the
コントロールユニット20は、車速センサ1からの車速と、操舵角センサ2からのドライバ操舵角と、モータ回転角センサ3からのモータ回転角と、トルクセンサ4からの操舵トルクとが入力され、これらのセンサ値に応じてVGRSアクチュエータ7とEPSアクチュエータ10の駆動を制御する。
The
図2は、コントロールユニット20の制御ブロック図であり、コントロールユニット20は、VGRS目標舵角演算部5と、VGRS指令電流計算部6と、EPS目標トルク演算部8と、EPS指令電流計算部9と、直進状態判断部(直進状態判断手段)11と、VGRSフェール判断部12と、を有している。
2 is a control block diagram of the
VGRS目標舵角演算部5は、車速センサ1の出力と操舵角センサ2の出力とに基づいて、VGRS目標舵角を演算する。VGRS指令電流計算部6は、VGRS目標舵角演算部5の出力に基づいて、VGRS指令電流値を演算し、VGRSアクチュエータ7に流れる電流がVGRS指令電流値に近づくようにVGRSアクチュエータ7を駆動する。
The VGRS target rudder
EPS目標トルク演算部8は、操舵角センサ2の出力とモータ回転角センサ3の出力とトルクセンサ4の出力と直進状態判断部11の出力とVGRSフェール判断部12の出力とに基づいて、EPS目標トルクを演算する。EPS指令電流計算部9は、EPS目標トルク演算部8の出力に基づいて、EPS指令電流値を演算し、EPSアクチュエータ10に流れる電流がEPS指令電流値に近づくようにEPSアクチュエータ10を駆動する。
The EPS target
直進状態判断部11は、車速センサ1の出力と操舵角センサ2の出力とに基づいて、直進状態フラグを設定する。直進状態判断部11は、車両が直進状態であると判断したとき、直進状態フラグに1をセットし、車両が直進状態でないと判断したとき、直進状態フラグをゼロとする。
The straight traveling
VGRSフェール判断部12は、モータ回転角センサ3の出力とVGRS目標舵角演算部5の出力とから、VGRSフェールフラグを設定する。VGRSフェール判断部12は、VGRSアクチュエータ7に異常が発生していると判断したとき、VGRSフェールフラグに1をセットし、VGRSアクチュエータ7が正常であると判断したとき、VGRSフェールフラグをゼロとする。
The VGRS fail
図3は、EPS目標トルク演算部8の制御ブロック図であり、EPS目標トルク演算部8は、基本目標トルク演算部81と、目標トルク補正部(操舵補助力特性変更手段)82とを有している。基本目標トルク演算部81は、例えば、操舵トルクに応じてあらかじめ設定されたPSアシストマップから、EPS基本目標トルクを演算し、目標トルク補正部82へ出力する。
FIG. 3 is a control block diagram of the EPS target
目標トルク補正部82は、ギア比変化率トルク補正部821と、タイヤ中立操舵角偏差トルク補正部822と、モータ回転角偏差トルク補正部823と、を有している。
The target
ギア比変化率トルク補正部821は、VGRSモータ停止前後における、VGRS制御によって可変したギア比からVGRSモータ停止時のギア比(車両のメカニカルなステアリングギア比)へのギア比変化率から、ギア比変化率補正ゲインKgearを演算する。
The gear ratio change rate
タイヤ中立操舵角偏差トルク補正部822は、VGRSアクチュエータ7が停止したときのモータ回転角度と、ドライバ操舵角との偏差、およびステアリングホイール13の操舵方向から、タイヤ中立操舵角偏差補正ゲインを演算する。
The tire neutral steering angle deviation
モータ回転角偏差トルク補正部823は、VGRSアクチュエータ停止後の、モータ回転指令値と実際のモータ回転角センサ3からのモータ回転角値との偏差から、モータ回転角偏差補正ゲインを演算する。
The motor rotation angle deviation
目標トルク補正部82は、VGRSフェール判断部12から出力されたVGRSフェールフラグが1であるとき、上記3つのトルク補正部821,822,823により求めたギア比変化率補正ゲイン、タイヤ中立操舵角偏差補正ゲインおよびモータ回転角偏差補正ゲインに基づいて、EPS基本目標トルクを補正し、EPS目標トルクを求め、EPS指令電流計算部9へ出力する。
When the VGRS fail flag output from the VGRS
次に、作用を説明する。
[PSアシスト制御処理]
図4は、コントロールユニット20で実行されるPSアシスト制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
Next, the operation will be described.
[PS assist control processing]
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of PS assist control processing executed by the
ステップS1では、基本目標トルク演算部81において、トルクセンサ4からドライバの操舵トルクを読み込み、ステップS2へ移行する。
In step S1, the basic
ステップS2では、基本目標トルク演算部81において、ステップS1で読み込んだ操舵トルクから、EPS基本目標トルクを演算し、ステップS3へ移行する。
In step S2, the basic
ステップS3では、VGRSフェール判断部12において、VGRSアクチュエータ7の故障を検出し、VGRSの故障を検出する。VGRSアクチュエータ7に異常が発生して停止していると判断した場合にはステップS4へ移行し、VGRSアクチュエータ7が正常であると判断した場合にはステップS12へ移行する。
In step S3, the VGRS
VGRSフェール判断部12は、例えば、VGRS目標舵角演算部5から出力されたVGRS目標舵角とモータ回転角とを比較し、目標舵角が出力され変化しているにもかかわらず、モータ回転角が変化しない時間が設定時間Tf以上継続した場合には、VGRSアクチュエータ7に異常が発生して停止していると判断する。
For example, the VGRS fail
ステップS4では、ギア比変化率トルク補正部821において、アクチュエータ停止前のギア比GVGRSとアクチュエータ停止後のギア比をGbaseとから、下記の式(1)を用い、ギア比変化率Gfail'を演算する。
Gfail'=(Gbase−GVGRS)/Gbase …(1)
続いて、図5に示すギア比変化率補正ゲインマップを参照してギア比変化率補正ゲインKgearを算出し、ステップS5へ移行する。
In step S4, the gear ratio change rate
G fail '= (G base -G VGRS ) / G base (1)
Subsequently, the gear ratio change rate correction gain K gear is calculated with reference to the gear ratio change rate correction gain map shown in FIG. 5, and the process proceeds to step S5.
ステップS5では、タイヤ中立操舵角偏差トルク補正部822において、下記の式(2)を用い、アクチュエータ停止後のタイヤ中立操舵角θtNを演算する(タイヤ中立位置検出手段に相当)。
タイヤ中立操舵角θtN=−θmtr(θmtr:モータ回転角) …(2)
ここで、『タイヤ中立操舵角』とは、タイヤが直進状態となるステアリング角度であり、VGRSアクチュエータ7が回転して停止している場合、その回転方向と逆方向へ同じ角度だけステアリングホイール13を操舵した位置がタイヤ中立操舵角となる。
In step S5, the tire neutral steering angle deviation
Tire neutral steering angle θ tN = −θ mtr (θ mtr : Motor rotation angle)… (2)
Here, the “tire neutral steering angle” is a steering angle at which the tire goes straight. When the
続いて、ドライバ操舵角θstrの時間変化等からドライバの操舵方向を検出し(操舵方向検出手段に相当)、検出した操舵方向と、タイヤ中立操舵角θtNと、ドライバ操舵角θstrとに基づき、図6のタイヤ中立操舵角偏差補正ゲインマップを参照してタイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNを算出し、ステップS6へ移行する。 Subsequently, the driver's steering direction is detected from the time change of the driver steering angle θ str (corresponding to the steering direction detection means), and the detected steering direction, the tire neutral steering angle θ tN, and the driver steering angle θ str are detected. Based on the tire neutral steering angle deviation correction gain map of FIG. 6, the tire neutral steering angle deviation correction gain K tN is calculated, and the process proceeds to step S6.
ステップS6では、目標トルク補正部82において、アクチュエータ停止後にドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを超えたかどうかを判断する。YESの場合にはステップS7へ移行し、NOの場合にはステップS8へ移行する。
In step S6, the target
ステップS7では、目標トルク補正部82において、タイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNから、補正トルク演算2を実施し、ステップS11へ移行する。
In step S7, the target
補正トルク演算2では、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを超えた場合、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNを認識するのを容易にするため、下記の式(3)を用い、補正後EPS目標トルクを算出する。
補正後EPS目標トルク=
EPS基本目標トルク×タイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtN …(3)
すなわち、EPS基本目標トルクに対し補正ゲインを乗することで、PSアシストトルクを、タイヤ中立位置に近づく方向には軽く、遠ざかる方向には重くなるように変化させる。これにより、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNに操舵するのを容易にする。
The
EPS target torque after correction =
EPS basic target torque × tire neutral steering angle deviation correction gain K tN (3)
That is, by multiplying the EPS basic target torque by the correction gain, the PS assist torque is changed so as to be light in the direction approaching the tire neutral position and heavy in the direction away from the tire neutral position. This facilitates the driver to steer to the tire neutral steering angle θtN .
ステップS8では、EPS目標トルク演算部8において、ギア比変化率補正ゲインKgearとタイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNとから、補正トルク演算1を実施し、ステップS9へ移行する。
In step S8, the EPS target
補正トルク演算1では、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを超えていない場合、アクチュエータ停止直後におけるギア比急変の影響を抑えるため、PSアシスト特性を、下記の式(4)を用い、補正後EPS目標トルクを算出する。
補正後EPS目標トルク=EPS基本目標トルク×Kgear×|KtN| …(4)
In the corrected
EPS target torque after correction = EPS basic target torque × K gear × | K tN |… (4)
ステップS9では、モータ回転角偏差補正部823において、モータ回転指令値と実際のセンサ値(モータ回転角センサ3の出力)との偏差を求め(操舵状態検出手段に相当)、偏差が有る場合にはステップS10へ移行し、偏差が無い場合にはステップS12へ移行する。
In step S9, the motor rotation angle
ステップS10では、モータ回転角偏差トルク補正部823において、ドライバ操舵角θstrに基づき、図7に示すモータ回転角偏差ゲインマップを参照し、モータ回転角指令値と実際のセンサ値との偏差の絶対値に応じたモータ回転角偏差補正ゲインKmtrを求め、下記の式(5)を用い、偏差補正後EPS目標トルクを算出し、ステップS11へ移行する。
偏差補正後EPS目標トルク=EPS基本目標トルク+(補正後EPS目標トルク−EPS基本目標トルク)×モータ回転角偏差補正ゲインKmtr …(5)
ただし、モータ回転角偏差補正ゲインKmtrは、増加方向にのみ変更される。
In step S10, the motor rotation angle deviation
EPS target torque after deviation correction = EPS basic target torque + (EPS target torque after correction−EPS basic target torque) × Motor rotation angle deviation correction gain K mtr (5)
However, the motor rotation angle deviation correction gain K mtr is changed only in the increasing direction.
ステップS11では、直進状態判断部11において、車速、操舵角およびモータ回転角から、車両が直進状態であるかどうかを判断する。車両が直進状態である場合にはステップS12へ移行し、直進状態ではない場合にはステップS13へ移行する。
In step S11, the straight traveling
ここでは、車速に応じてあらかじめ定められた直進状態判断時間しきい値TNと直進状態判断操舵しきい値θntrとを用い、操舵角がタイヤ中立操舵角±θntrである時間が直進状態判断操舵しきい値TNを超えた場合は、車両が直進状態であると判断する。 Here, the straight traveling state determination time threshold value T N and the straight traveling state determination steering threshold value θ ntr that are determined in advance according to the vehicle speed are used, and the time during which the steering angle is the tire neutral steering angle ± θ ntr is the straight traveling state. When the judgment steering threshold value T N is exceeded, it is judged that the vehicle is in a straight traveling state.
ステップS12では、PSアシスト特性をノーマル状態(アクチュエータ停止による変更前のPSアシスト特性)に戻し、ステップS13へ移行する。 In step S12, the PS assist characteristic is returned to the normal state (PS assist characteristic before change due to actuator stop), and the process proceeds to step S13.
ステップS13では、最終的に求められたPSアシスト特性にてEPSアクチュエータ10を作動させ、リターンへ移行する。
In step S13, the
[ギア比変化率Gfail'に応じたPSアシスト特性の変更制御ロジック]
VGRSアクチュエータ7が停止すると、その停止前後でドライバ操舵角θstrからタイヤ実舵角までのギア比が変化する。つまり、VGRSアクチュエータ7によりドライバ操舵角θstrよりもタイヤの切れ角を大きくし、ギア比をクイックにした状態で走行中に停止すると、ギア比がもともとのスローなギア比に変化する。このとき、ギア比の急変により、ドライバに違和感を与える。
[PS assist characteristic change control logic according to gear ratio change rate G fail ']
When the
実施例1では、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを通過するまで、ギア比の変化率に応じて、図5に示したギア比変化率補正ゲインマップからギア比変化率補正ゲインKgearを算出し、これをEPS基本目標トルクに乗じることにより、PSアシスト特性を変化させる。 In the first embodiment, the gear ratio change rate correction gain is obtained from the gear ratio change rate correction gain map shown in FIG. 5 according to the change rate of the gear ratio until the driver steering angle θ str passes through the tire neutral steering angle θ tN . The PS assist characteristics are changed by calculating K gear and multiplying this by EPS basic target torque.
図5のギア比変化率補正ゲインマップは、VGRSアクチュエータ7の停止前後でギア比がスローからクイックになる場合は、ギア比変化率補正ゲインKgearを小さくし、逆にギア比がクイックからスローになる場合は、ギア比変化率補正ゲインKgearを大きくするように設定されている。
The gear ratio change rate correction gain map in FIG. 5 shows that when the gear ratio changes from slow to quick before and after the stop of the
すなわち、VGRSアクチュエータ7の停止に伴い、ギア比がよりクイックになる場合は、より重いPSアシスト特性とすることにより、ドライバの過剰操舵を抑制できる。また、ギア比がよりスローになる場合は、より軽いPSアシスト特性とすることにより、ドライバの操舵負担を軽減できる。
That is, when the gear ratio becomes quicker as the
なお、図5に示すように、ギア比変化率補正ゲインKgearには、過大なEPS目標トルクが設定されるのを防止するため、上限値と下限値が設けられている。 As shown in FIG. 5, the gear ratio change rate correction gain K gear is provided with an upper limit value and a lower limit value in order to prevent an excessive EPS target torque from being set.
[タイヤ中立操舵角偏差に応じたPSアシスト特性の変更制御ロジック]
走行中にVGRSアクチュエータ7が回転した状態で停止すると、ドライバは車両が直進するタイヤ中立操舵角θtNが分からなくなり、これに伴い車両挙動が不安定となるおそれがある。
[PS assist characteristic change control logic according to tire neutral steering angle deviation]
If the vehicle stops while the
これを防止するため、実施例1では、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを通過した後、ドライバ操舵角θstrとタイヤ中立操舵角θtNとの偏差と、操舵方向とに応じて、図6に示したタイヤ中立操舵角偏差補正ゲインマップからタイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNを算出し、これをEPS基本目標トルクに乗じることにより、PSアシスト特性を変化させる。 To prevent this, in Example 1, after the driver steering angle theta str passes the tire neutral steering angle theta tN, the deviation between the driver steering angle theta str and tire neutral steering angle theta tN, depending on the steering direction The tire neutral steering angle deviation correction gain K tN is calculated from the tire neutral steering angle deviation correction gain map shown in FIG. 6 and multiplied by the EPS basic target torque to change the PS assist characteristic.
図6のタイヤ中立操舵角偏差ゲインマップは、タイヤ中立操舵角θtNに近づく方向の操舵時には、ドライバ操舵角θstrとタイヤ中立操舵角θtNとの偏差の絶対値が大きいほど、タイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNを大きくし、タイヤ中立操舵角θtNから遠ざかる方向の操舵時には、ドライバ操舵角θstrとタイヤ中立操舵角θtNとの偏差の絶対値が大きいほど、タイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNを小さくするように設定されている。 Tire neutral steering angle deviation gain map of FIG. 6, the direction of steering at the time of approaching the tire neutral steering angle theta tN, as the absolute value of the deviation between the driver steering angle theta str and tire neutral steering angle theta tN is large, the tire neutral steering the angular deviation correction gain K tN increased, the direction of steering at the time away from the tire neutral steering angle theta tN, as the absolute value of the deviation between the driver steering angle theta str and tire neutral steering angle theta tN is large, the tire neutral steering angle deviation The correction gain K tN is set to be small.
すなわち、タイヤ中立操舵角θtNに近づく方向の操舵を軽くし、タイヤ中立操舵角θtNから遠ざかる方向の操舵を重くすることにより、アクチュエータ停止後にドライバがタイヤ中立操舵角θtNを見つけやすくしている。 In other words, by reducing the steering in the direction approaching the tire neutral steering angle θ tN and increasing the steering in the direction away from the tire neutral steering angle θ tN , the driver can easily find the tire neutral steering angle θ tN after the actuator stops. Yes.
なお、図6に示すように、タイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNには、過大なEPS目標トルクが設定されるのを防止するため、上限値と下限値が設けられている。 As shown in FIG. 6, the tire neutral steering angle deviation correction gain K tN is provided with an upper limit value and a lower limit value in order to prevent an excessive EPS target torque from being set.
[モータ回転角偏差に応じたPSアシスト特性の変更制御ロジック]
コーナーを旋回中にVGRSアクチュエータ7が停止した場合、一定舵角で保舵中であれば、指令値通りの位置で停止しているため、ギア比変化率Gfail'に対応したPSアシスト特性に変化させる必要は無い。一方、転舵したときに、モータ回転角指令値が変化しているのにモータが回転しない場合には、ギア比変化率Gfail'に応じたPSアシスト特性に変更する必要がある。
[PS assist characteristic change control logic according to motor rotation angle deviation]
If the
実施例1では、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを通過するまで、モータ回転角指令値と実際のセンサ値との偏差に応じて、図7に示したモータ回転角偏差ゲインマップからモータ回転角偏差補正ゲインKmtrを算出し、これを補正後EPS目標トルクに乗じることにより、PSアシスト特性のギア比変化率Gfail'に応じた変化量に制限を加える。 In the first embodiment, the motor rotation angle deviation gain map shown in FIG. 7 is used in accordance with the deviation between the motor rotation angle command value and the actual sensor value until the driver steering angle θ str passes through the tire neutral steering angle θ tN . From this, a motor rotation angle deviation correction gain K mtr is calculated and multiplied by the corrected EPS target torque to limit the amount of change according to the gear ratio change rate G fail ′ of the PS assist characteristic.
図7のモータ回転角偏差ゲインマップは、モータ回転角指令値と実回転角との偏差の絶対値が所定値θa以下では、小さいほど、モータ回転角偏差補正ゲインKmtrを小さくするように設定されている。 Motor rotational angle deviation gain map of FIG. 7, the absolute value of the difference between the motor rotation angle command value and the actual rotation angle is equal to or less than a predetermined value theta a is smaller, so as to reduce the motor rotational angle deviation correction gain K mtr Is set.
すなわち、モータ回転角指令値と実回転角との偏差が小さい保舵中では、PSアシスト特性のギア比変化率Gfail'に応じた変更量を小さくし、VGRSアクチュエータ7の故障前後でのギア比変化によって、ドライバが違和感を感じるくらいの所定値θa以上の偏差となった以降は、ギア比変化率Gfail'に応じたPSアシスト特性に変化させることにより、保舵中で、VGRSアクチュエータ7が停止したときに、PSアシスト特性が変化するのを抑制できる。
That is, during steering while the deviation between the motor rotation angle command value and the actual rotation angle is small, the amount of change according to the gear ratio change rate G fail ′ of the PS assist characteristic is reduced, and the gear before and after the failure of the
なお、図7の横軸は、VGRSアクチュエータ停止前後のドライバ操舵角の偏差としてもよい。 Note that the horizontal axis in FIG. 7 may be the deviation of the driver steering angle before and after stopping the VGRS actuator.
[タイヤ中立操舵角認識後のノーマルアシスト特性への復帰制御ロジック]
アクチュエータ停止によるPSアシスト特性変更後、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNを認識できたにもかかわらず、PSアシスト特性変更制御を継続すると、操舵感がノーマル状態の場合と異なるため、ドライバに違和感を与えてしまう。
[Return control logic to normal assist characteristics after tire neutral steering angle recognition]
Even if the driver can recognize the tire neutral steering angle θ tN after changing the PS assist characteristic by stopping the actuator, if the PS assist characteristic change control is continued, the steering feeling is different from the normal state, so the driver feels uncomfortable. I will give it.
実施例1では、アクチュエータ停止後に車両が直進状態(直進走行を所定時間継続した状態)となったとき、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNを認識できたと判断し、PSアシスト特性をノーマル状態に戻すことにより、ドライバに違和感を与えるのを防止している。 In the first embodiment, when the vehicle goes straight after stopping the actuator (a state where the straight running is continued for a predetermined time), the driver determines that the tire neutral steering angle θ tN can be recognized, and returns the PS assist characteristic to the normal state. This prevents the driver from feeling uncomfortable.
図4のPSアシスト制御処理の流れを示すフローチャートは、以上説明した制御ロジックに基づいて実行されるものである。 The flowchart showing the flow of the PS assist control process in FIG. 4 is executed based on the control logic described above.
[PSアシスト特性変更制御作用]
VGRSアクチュエータ7に故障が発生し停止した場合には、図4のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6へと進む流れとなる。
[PS assist characteristic change control action]
When a failure occurs in the
すなわち、ステップS4において、ギア比変化率Gfail'に応じたギア比変化率補正ゲインKgearが算出され、ステップS5において、タイヤ中立操舵角θtNに応じたタイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNが算出される。 That is, in step S4, a gear ratio change rate correction gain K gear corresponding to the gear ratio change rate G fail ′ is calculated. In step S5, a tire neutral steering angle deviation correction gain K tN corresponding to the tire neutral steering angle θ tN is calculated. Is calculated.
続いて、ステップS6において、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを超えていない場合には、ステップS6→ステップS8→ステップS9→ステップS10→ステップS11→ステップS13へと進む流れとなる。 Subsequently, in step S6, when the driver steering angle θ str does not exceed the tire neutral steering angle θ tN , the flow proceeds from step S6 to step S8 to step S9 to step S10 to step S11 to step S13. .
すなわち、ステップS8において、EPS基本目標トルクに対し、ギア比変化率補正ゲインKgearとタイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNの絶対値とを乗算した補正後EPS目標トルクが演算され、ステップS9において、モータ回転角指令値と実回転角との偏差に応じてモータ回転角偏差補正ゲインKmtrが演算され、ステップS10において、補正後EPS目標トルクとEPS基本目標トルクの差に補正ゲインKmtrを乗じて偏差補正後EPS目標トルクが算出される。 That is, in step S8, the corrected EPS target torque obtained by multiplying the EPS basic target torque by the absolute value of the gear ratio change rate correction gain K gear and the tire neutral steering angle deviation correction gain K tN is calculated, and in step S9. The motor rotation angle deviation correction gain K mtr is calculated according to the deviation between the motor rotation angle command value and the actual rotation angle. In step S10, the correction gain K mtr is set to the difference between the corrected EPS target torque and the EPS basic target torque. Multiply to calculate the corrected EPS target torque.
よって、ギア比変化率Gfail'に応じてPSアシスト特性が変更されるため、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを超えないアクチュエータ停止直後において、アクチュエータ停止によるギア比急変が操舵に与える影響を抑えることができる。 Therefore, since the PS assist characteristic is changed according to the gear ratio change rate G fail ′, immediately after the actuator stops when the driver steering angle θ str does not exceed the tire neutral steering angle θ tN , the gear ratio sudden change due to the actuator stop becomes steering. The influence that it has can be suppressed.
また、タイヤ中立操舵角偏差に応じてPSアシスト特性が変更されるため、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNを認識するのが容易となる。さらに、モータ回転角偏差に応じてPSアシスト特性が変更されるため、モータ回転角指令値と実回転角との偏差が小さい保舵中に、PSアシスト特性が変化するのを抑制できる。 In addition, since the PS assist characteristic is changed according to the tire neutral steering angle deviation, it is easy for the driver to recognize the tire neutral steering angle θtN . Furthermore, since the PS assist characteristic is changed in accordance with the motor rotation angle deviation, it is possible to suppress the PS assist characteristic from changing during steering while the deviation between the motor rotation angle command value and the actual rotation angle is small.
ステップS6において、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを超えている場合には、ステップS6→ステップS7→ステップS11→ステップS13へと進む流れとなる。すなわち、ステップS7において、EPS基本目標トルクに対し、タイヤ中立操舵角偏差補正ゲインKtNを乗じて補正後EPS目標トルクが算出される。 If the driver steering angle θ str exceeds the tire neutral steering angle θ tN in step S6, the flow proceeds from step S6 to step S7 to step S11 to step S13. That is, in step S7, the corrected EPS target torque is calculated by multiplying the EPS basic target torque by the tire neutral steering angle deviation correction gain KtN .
よって、タイヤ中立操舵角偏差に応じてPSアシスト特性が変更されるため、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNを超えた場合には、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNを認識するのが容易となる。 Therefore, since the PS assist characteristic is changed according to the tire neutral steering angle deviation, when the driver steering angle θ str exceeds the tire neutral steering angle θ tN , the driver recognizes the tire neutral steering angle θ tN . Becomes easy.
アクチュエータ停止後、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNを認識し、車両が直進状態となった場合には、図4のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS11→ステップS12→ステップS13、または、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS8→ステップS9→ステップS10→ステップS11→ステップS12→ステップS13へと進む流れとなる。 After the actuator stops, when the driver recognizes the tire neutral steering angle θ tN and the vehicle goes straight, in the flowchart of FIG. 4, step S1, step S2, step S3, step S4, step S5, step S6 → Step S7 → Step S11 → Step S12 → Step S13 or Step S1 → Step S2 → Step S3 → Step S4 → Step S5 → Step S6 → Step S8 → Step S9 → Step S10 → Step S11 → Step S12 → Step S13 It becomes the flow to go to.
すなわち、ステップS11において、車両が直進状態であると判断され、ステップS12において、PSアシスト特性が変更前のノーマル状態に戻されるため、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNを認識したにもかかわらず、PSアシスト特性が変更されたままの状態となることに起因し、ドライバへ違和感を与えてしまうのを防止できる。 That is, in step S11, it is determined that the vehicle is in a straight traveling state, and in step S12, the PS assist characteristic is returned to the normal state before the change, so the driver has recognized the tire neutral steering angle θ tN , It is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable due to the PS assist characteristic being changed.
[アクチュエータ故障時のステアリング中立ずれ]
図8は、可変ギア比アクチュエータ停止時のステアリング中立ずれを示す説明図である。
[Steering neutral deviation due to actuator failure]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a steering neutral deviation when the variable gear ratio actuator is stopped.
図8(a)に示すように、従来の可変ギア比アクチュエータを備えたステアリング装置では、通常時、ステアリングホイール中立位置とタイヤ中立位置とは一致している。 As shown in FIG. 8 (a), in a steering apparatus provided with a conventional variable gear ratio actuator, the steering wheel neutral position and the tire neutral position coincide with each other at normal times.
ここで、ステアリングホイールを左右に操舵しているとき、可変ギア比アクチュエータに故障が発生してアクチュエータが停止すると、ステアリングホイールを中立位置に戻したとき、モータの回転分、タイヤが切れた状態となる(図8(b))。 Here, when the steering wheel is being steered left and right, if the variable gear ratio actuator fails and the actuator stops, when the steering wheel is returned to the neutral position, the motor is rotated and the tire is out of condition. (FIG. 8 (b)).
この状態でタイヤを中立位置に戻したとき、モータの回転分、ステアリングホイールが逆方向に切れた状態となる(図8(c))ため、ドライバが操舵トルクからタイヤ中立位置に対応する操舵角を素早く感じ取ることが困難となる。 When the tire is returned to the neutral position in this state, the steering wheel is cut in the opposite direction by the amount of rotation of the motor (FIG. 8 (c)), so that the driver can adjust the steering angle corresponding to the tire neutral position from the steering torque. It is difficult to feel quickly.
[アクチュエータ故障時のPSアシスト特性変更作用]
これに対し、実施例1のステアリング装置では、図9(a)に示すように、ステアリングホイール13を左に操舵した状態でVGRSアクチュエータ7が停止したとき、タイヤ中立操舵角θtNに近づく操舵を軽くし、タイヤ中立操舵角θtNから遠ざかる操舵を重くすることにより(図9(b))、ステアリングホイール13がタイヤ中立操舵角θtNへ操舵され易くなり、ドライバにタイヤ中立操舵角θtNを認識し易くできる。よって、ドライバの操舵が容易となる。
[PS assist characteristics change action when actuator fails]
On the other hand, in the steering device of the first embodiment, as shown in FIG. 9A, when the
すなわち、図10に示すように、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNへ近づく方向に操舵されている場合には、ドライバの操舵力を通常特性よりも軽くすることにより、ドライバ操舵角θstrをタイヤ中立操舵角θtNへ導き易くできる。また、ドライバ操舵角θstrがタイヤ中立操舵角θtNから遠ざかる方向へ操舵されている場合には、ドライバの操舵力を通常特性よりも重くすることにより、ドライバ操舵角θstrをタイヤ中立操舵角θtNから遠ざかりにくくできる。 That is, as shown in FIG. 10, when the driver steering angle θ str is steered in a direction approaching the tire neutral steering angle θ tN , the driver steering angle is reduced by making the driver's steering force lighter than normal characteristics. It is possible to easily guide θ str to the tire neutral steering angle θ tN . Further, when the driver steering angle θ str is steered away from the tire neutral steering angle θ tN , the driver steering angle θ str is made to be heavier than the normal characteristic so that the driver steering angle θ str is changed to the tire neutral steering angle. It is difficult to keep away from θ tN .
次に、効果を説明する。
実施例1のステアリング装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the steering device of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) VGRSアクチュエータ7が停止したとき、VGRSアクチュエータ7の停止位置に応じて、PSアシスト特性をノーマル状態の特性から変化させる目標トルク補正部82を設けたため、アクチュエータ故障後のステアリング中立位置のずれを、PSアシストトルクによりドライバに認識させることができ、ドライバの操舵を容易として車両挙動を安定化できる。
(1) When the
(2) ステアリングホイール13の操舵方向を検出する操舵方向検出と、前輪18,19が直進状態となるタイヤ中立位置を検出するタイヤ中立位置検出手段とを設け、目標トルク補正部82は、操舵方向がタイヤ中立操舵角θtNへ近づく方向のときのPSアシストトルクよりも遠ざかる方向のときのPSアシストトルクを小さくするため、ステアリングホイール13がよりタイヤ中立操舵角θtNへ操舵されやすくなり、車両が直進状態へ復帰するのが容易となる。
(2) A steering direction detection for detecting the steering direction of the
(3) 前輪18,19が直進状態となるタイヤ中立位置を検出するタイヤ中立位置検出手段を設け、目標トルク補正部82は、タイヤ中立操舵角θtNとドライバ操舵角θstrとの偏差が大きいほど、アシストトルク変更量を大きくするため、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNをより見つけやすくなる。
(3) Tire neutral position detecting means for detecting the tire neutral position where the
(4) 目標トルク補正部82は、VGRSアクチュエータ7が停止したときのギア比変化率Gfail'が大きいほど、ノーマル状態のアシストトルクに対するアシストトルク変更量を大きくするため、アクチュエータ停止に伴うギア比急変が操舵感に与える影響を抑制でき、よりスムーズに操舵を行うことができる。
(4) The target
(5) 目標トルク補正部82は、モータ回転指令値と実回転角との偏差が所定値θa以下のとき、ノーマル状態のアシストトルクに対するアシストトルク変更量を小さくするため、一定舵角で保舵中など、モータ回転指令値と実回転角との偏差が小さい場合には、VGRSアクチュエータ7が停止してもPSアシスト特性の変更量が抑制されるため、ドライバへ違和感を与えることがない。
(5) target
(6) 目標トルク補正部82は、通常特性に対する操舵補助力の変更量に制限値を設けるため、過大なEPS目標トルクの設定による車両挙動を安定でき、定格を超える過度なEPS指令電流がEPSアクチュエータ10へ供給されるのとを防止できる。
(6) Since the target
(7) 前輪18,19が直進状態となるタイヤ中立位置を検出するタイヤ中立位置検出手段を設け、目標トルク補正部82は、VGRSアクチュエータ停止後、タイヤ中立操舵角θtNを通過後、PSアシスト特性を変更するため、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNを認識するのが容易となる。
(7) Tire neutral position detecting means for detecting the tire neutral position where the
(8) 前輪18,19が直進状態となるタイヤ中立位置を検出するタイヤ中立位置検出手段を設け、目標トルク補正部82は、タイヤ中立操舵角θtNを通過するまで、PSアシスト特性を変更するため、アクチュエータ停止直後においても、ギア比急変が操舵感に与える影響を抑制でき、よりスムーズに操舵を行うことができる。
(8) Tire neutral position detecting means for detecting the tire neutral position where the
(9) 車両の直進状態を判断する直進状態判断部11を設け、目標トルク補正部82は、PSアシスト特性の変更後、直進状態が所定時間以上継続したとき、PSアシスト特性をノーマル状態に戻すため、ドライバがタイヤ中立操舵角θtNを認識したにもかかわらず、PSアシスト特性が変更され続けることにより、ドライバに違和感を与えるのを防止できる。
(9) A straight-running
(他の実施例)
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1に基づいて説明したが、具体的な構成については、この実施例1に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
(Other examples)
Although the best mode for carrying out the present invention has been described based on the first embodiment, the specific configuration is not limited to the first embodiment, and each claim of the claims Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention.
例えば、実施例1では、操舵トルクのみをベースとしてPSアシストトルクを制御する例を示したが、PSアシスト特性は、例えば、車速や操舵角速度等に応じた特性としてもよい。 For example, in the first embodiment, the PS assist torque is controlled based only on the steering torque. However, the PS assist characteristic may be a characteristic according to the vehicle speed, the steering angular speed, or the like, for example.
また、実施例1では、車速と操舵角に応じてステアリングギア比を可変に制御する例を示したが、操舵角速度等、他の条件を含むステアリングギア比可変制御としてもよい。 In the first embodiment, the steering gear ratio is variably controlled according to the vehicle speed and the steering angle. However, the steering gear ratio variable control including other conditions such as the steering angular speed may be used.
1 車速センサ
2 操舵角センサ
3 モータ回転角センサ
4 トルクセンサ
5 目標舵角演算部
6 指令電流計算部
7 VGRSアクチュエータ
8 目標トルク演算部
81 基本目標トルク演算部
82 目標トルク補正部
821 トルク補正部
822 トルク補正部
823 トルク補正部
9 指令電流計算部
10 EPSアクチュエータ
11 直進状態判断部
12 フェール判断部
13 ステアリングホイール
14a アッパコラムシャフト
14b ロアコラムシャフト
15 ステアリングギア
16 ステアリングギアボックス
17 ラック軸
18,19 前輪
20 コントロールユニット
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ステアリング操作手段に対し操舵補助力を出力するパワーアシストアクチュエータと、
を備えたステアリング装置において、
前記可変ギア比アクチュエータが停止したとき、可変ギア比アクチュエータの停止位置に応じて、前記パワーアシストアクチュエータの操舵補助力特性を変更する操舵補助力特性変更手段を設けたことを特徴とするステアリング装置。 A variable gear ratio actuator that varies a steering gear ratio that is a ratio of a steered wheel turning angle to a steering angle applied to a steering operation means;
A power assist actuator that outputs a steering assist force to the steering operation means;
In a steering device with
A steering apparatus, comprising: a steering assist force characteristic changing unit that changes a steering assist force characteristic of the power assist actuator in accordance with a stop position of the variable gear ratio actuator when the variable gear ratio actuator stops.
前記ステアリング操作手段の操舵方向を検出する操舵方向検出手段と、
前記操向輪が直進状態となるタイヤ中立位置を検出するタイヤ中立位置検出手段と、
を設け、
前記操舵補助力特性変更手段は、前記操舵方向が前記タイヤ中立位置へ近づく方向のときの操舵補助力よりも、遠ざかる方向のときの操舵補助力を小さくすることを特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to claim 1, wherein
Steering direction detection means for detecting the steering direction of the steering operation means;
Tire neutral position detecting means for detecting a tire neutral position where the steering wheel is in a straight traveling state;
Provided,
The steering assisting force characteristic changing means reduces the steering assisting force when the steering direction is away from the steering assisting force when the steering direction is closer to the tire neutral position.
前記操向輪が直進状態となるタイヤ中立位置を検出するタイヤ中立位置検出を設け、
前記操舵補助力特性変更手段は、前記タイヤ中立位置と前記ステアリング操作手段の中立位置との偏差が大きいほど、操舵補助力の変更量を大きくすることを特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to claim 1 or 2,
Provided a tire neutral position detection for detecting a tire neutral position where the steered wheel goes straight.
The steering assisting force characteristic changing means increases the amount of change in the steering assisting force as the deviation between the neutral position of the tire and the neutral position of the steering operating means increases.
前記操舵補助力特性変更手段は、可変ギア比アクチュエータが停止したときのステアリングギア比変化率が大きいほど、操舵補助力の変更量を大きくすることを特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The steering assisting force characteristic changing means increases the change amount of the steering assisting force as the steering gear ratio change rate when the variable gear ratio actuator stops is larger.
運転者の操舵状態を検出する操舵状態検出手段を設け、
前記操舵補助力特性変更手段は、可変ギア比アクチュエータ停止後、前記操舵状態が保舵状態のとき、操舵補助力の変更量を小さくすることを特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein:
A steering state detection means for detecting the steering state of the driver is provided,
The steering assisting force characteristic changing means reduces the amount of change in the steering assisting force when the steering state is a steering holding state after stopping the variable gear ratio actuator.
前記操舵補助力特性変更手段は、前記操舵補助力の変更量に制限値を設けることを特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The steering assisting force characteristic changing means provides a limit value for the change amount of the steering assisting force.
前記操向輪が直進状態となるタイヤ中立位置を検出するタイヤ中立位置検出手段を設け、
前記操舵補助力特性変更手段は、前記可変ギア比アクチュエータ停止後、前記タイヤ中立位置を通過後、前記操舵補助力特性の変更を行うことを特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to any one of claims 1 to 6,
Provided is a tire neutral position detecting means for detecting a tire neutral position where the steering wheel is in a straight traveling state,
The steering assisting force characteristic changing means changes the steering assisting force characteristic after passing through the tire neutral position after stopping the variable gear ratio actuator.
前記操向輪が直進状態となるタイヤ中立位置を検出するタイヤ中立位置検出手段を設け、
前記操舵補助力特性変更手段は、前記可変ギア比アクチュエータ停止後、前記タイヤ中立位置を通過するまで、前記操舵補助力特性の変更を行うことを特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to any one of claims 3 to 6,
Provided is a tire neutral position detecting means for detecting a tire neutral position where the steering wheel is in a straight traveling state,
The steering assisting force characteristic changing means changes the steering assisting force characteristic after passing through the tire neutral position after stopping the variable gear ratio actuator.
車両の直進状態を判断する直進状態判断手段を設け、
前記操舵補助力特性変更手段は、操舵補助力特性の変更後、直進状態が所定時間以上継続したとき、操舵補助力特性を変更前の特性に戻すことを特徴とするステアリング装置。
The steering apparatus according to any one of claims 1 to 8,
Providing straight running state judging means for judging straight running state of the vehicle,
The steering assisting force characteristic changing means returns the steering assisting force characteristic to the characteristic before the change when the straight traveling state continues for a predetermined time or longer after the steering auxiliary force characteristic is changed.
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