JP2006123611A - Steering device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行状態に応じて操向輪の転舵角を制御する転舵制御手段を備えた車両用操舵装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a vehicle steering apparatus that includes a steering control unit that controls a steering angle of a steered wheel according to a traveling state.
従来の後輪転舵機構を備えた車両用操舵装置では、高速走行時にブレーキペダルが踏み込まれたとき、後輪舵角を前輪舵角と同相側に固定することにより、高速から低速に減速したときに後輪舵角が逆相側に制御されることを防止し、車両挙動の安定化を狙っている(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、制動力発生量にかかわらず、ブレーキ踏み込みの有無により後輪舵角を固定しているため、操舵応答がスローのまま固定されるのに加え、減速に伴うタイヤ横力の減少により、制動時の旋回性能が低下するという問題があった。 However, in the above prior art, the rear wheel steering angle is fixed depending on whether or not the brake is stepped on regardless of the amount of braking force generated. There has been a problem that turning performance during braking is reduced due to a decrease in tire lateral force.
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、制動時の旋回性能を向上できる車両用操舵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 vehicle steering apparatus capable of improving turning performance during braking.
上記目的を達成するため、本発明では、
ステアリング操作手段の操舵角に応じて操向輪の転舵角を制御する転舵制御手段を備えた車両用操舵装置において、
前記操向輪のタイヤ前後力を推定するタイヤ前後力推定手段と、
前記タイヤ前後力が減速方向に増加したとき、操舵初期における前記転舵角を、車両のヨーレートが増加する方向に補正する転舵角補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention,
In a vehicle steering apparatus including a steering control unit that controls a steering angle of a steered wheel according to a steering angle of a steering operation unit,
Tire longitudinal force estimating means for estimating the tire longitudinal force of the steering wheel;
When the tire longitudinal force increases in the deceleration direction, the turning angle correction means for correcting the turning angle in the initial stage of steering in the direction in which the yaw rate of the vehicle increases;
It is characterized by providing.
本発明にあっては、タイヤ前後力から操舵初期の転舵角を、ヨーレートが増加する方向に補正するため、タイヤ横力が低下しヨーレートが減少する制動時において、旋回性能を向上させることができる。 In the present invention, since the turning angle at the initial stage of steering is corrected from the tire longitudinal force in the direction in which the yaw rate increases, the turning performance can be improved during braking in which the tire lateral force decreases and the yaw rate decreases. it can.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1,2に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on Examples 1 and 2.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の車両用操舵装置の全体システム図であり、実施例1の車両用操舵装置は、前輪操舵機構12と後輪操舵機構15を備え、前後輪の角度を独立に制御可能な操舵装置である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram of the vehicle steering apparatus according to the first embodiment. The vehicle steering apparatus according to the first embodiment includes a front
ステアリングホイール(ステアリング操作手段)10と前輪(操向輪)11,11を操舵させる前輪操舵機構12とを連結するコラムシャフト13に、操舵角センサ(操舵角検出手段)1と前輪操舵アクチュエータ7が設けられている。
A steering angle sensor (steering angle detection means) 1 and a front
前輪操舵アクチュエータ7は、例えば、モータと減速機等により構成され、コラムシャフト13に、減速機を介してモータの出力軸が連結されている。この前輪操舵アクチュエータ7は、前輪操舵コントローラ5からの舵角指令値により、コラムシャフト13を介して入力される回転を可変ギア比により減速して前輪操舵機構12のステアリングギアへ出力するもので、これにより、前輪11,11の舵角に対するステアリングホイール10の操舵角の比であるステアリングギア比を可変に制御する。
The front
後輪操舵アクチュエータ8は、前輪操舵アクチュエータ7と同様に、モータと減速機等により構成され、後輪(操向輪)14,14を操舵させる後輪操舵機構15のラック軸に、減速機を介してモータの出力軸が連結されている。この後輪操舵アクチュエータ8は、後輪操舵コントローラ6からの舵角指令値により、後輪14,14の舵角を可変に制御する。
The rear
前輪操舵コントローラ5は、操舵制御コントローラ(転舵制御手段)3により生成された目標前輪舵角と、前輪実舵角センサ16で検出された実際の前輪舵角値との偏差を無くすような舵角指令値を算出し、算出した舵角指令値を前輪操舵アクチュエータ7に出力する。
The front
後輪操舵コントローラ6は、操舵制御コントローラ3により生成された目標後輪舵角と、後輪実舵角センサ17で検出された実際の後輪舵角値との偏差を無くすような舵角指令値を算出し、算出した舵角指令値を後輪操舵アクチュエータ8に出力する。
The rear
操舵角センサ1は、パルスエンコーダ等を用いて、ステアリングホイール10の操舵角を検出する。車速センサ2は、各車輪速の平均値等から車体速を検出する。また、タイヤ前後力推定部(タイヤ前後力推定手段)4は、ブレーキ液圧に基づいて、発生するタイヤ前後力量を演算する。横Gセンサ(横加速度検出手段)18は、車両の横方向に作用する横加速度(横G)を検出する。ロール角センサ(ロール角検出手段)19は、サスペンションストローク等から、車両の前後軸回りの回転角であるロール角を検出する。
The
操舵制御コントローラ3は、操舵角センサ1により検出された操舵角と、車速センサ2により検出された車体速と、タイヤ前後力推定部4により推定されたタイヤ前後力と、横Gセンサ18により検出された横Gと、ロール角センサ19により検出されたロール角とに応じて、目標前輪舵角と目標後輪舵角とを生成し、目標前輪舵角を前輪操舵コントローラ5へ出力し、目標後輪舵角を後輪操舵コントローラ6へ出力する。
The
操舵制御コントローラ3は、低車速域では、ステアリングギア比を小さくすると共に後輪14,14を前輪11,11と逆相側に転舵させ、高車速域では、ステアリングギア比を大きくすると共に後輪14,14を前輪11,11と同相側に転舵させる。これにより、低速時の定常旋回性能の向上と、高速時の走行安定性の確保とを両立する。
The
図2は、操舵制御コントローラ3の制御ブロック図であり、操舵制御コントローラ3は、目標値生成部(目標ヨーレート算出手段)31と、目標出力生成部32とを備えている。
FIG. 2 is a control block diagram of the
目標値生成部31は、操舵角、車速、タイヤ前後力、横Gおよびロール角に基づいて、目標ヨーレートと目標横速度とを生成する。生成した目標ヨーレートと目標横速度は、目標出力生成部32へ出力される。
The target
目標出力生成部32は、目標値生成部31からの目標ヨーレートと目標横速度とに基づいて、目標前輪舵角と目標後輪舵角を生成する。
The target
図3は、目標値生成部31の制御ブロック図であり、目標値生成部31は、車両モデル演算部311と、目標値演算部312とを備えている。車両モデル演算部311は、操舵角と車体速とに基づき、2輪モデルを用いて車両パラメータを演算する。演算された車両パラメータは、目標値演算部312へ出力される。
FIG. 3 is a control block diagram of the target
目標値演算部312は、目標特性パラメータ演算部3121と、目標特性パラメータ補正部3122と、目標ヨーレート演算部3123と、目標横速度演算部3124とを備えている。
The target
目標特性パラメータ演算部3121は、車速と車両パラメータとから、車両の目標特性パラメータを演算する。演算された目標特性パラメータは、目標特性パラメータ補正部3122へ出力される。
The target characteristic
目標特性パラメータ補正部3122は、目標特性パラメータとタイヤ前後力推定部4により推定された推定タイヤ前後力と、タイヤ前後力発生時の車両特性(横G,ロール角)等から、補正後目標特性パラメータを演算する。演算された補正後目標特性パラメータは、目標ヨーレート演算部3123および目標横速度演算部3124へ出力される。
The target characteristic
目標ヨーレート演算部3123は、操舵角と補正後目標特性パラメータとから、車両の目標ヨーレートを演算する。演算された目標ヨーレートは、目標出力値生成部32へ出力される。目標横速度演算部3124は、操舵角と補正後目標特性パラメータとから、車両の目標横速度を演算する。演算された目標横速度は、目標出力値生成部32へ出力される。
The target yaw
図4は、目標出力生成部32の制御ブロック図であり、目標出力生成部32は、目標前後舵角演算部321と、目標後輪舵角演算部322とを備えている。目標前輪舵角演算部321は、目標ヨーレートと目標横速度から、目標前輪舵角を決定する。目標後輪舵角演算部322は、目標ヨーレートと目標横速度から、目標後輪舵角を決定する。
FIG. 4 is a control block diagram of the target
次に、作用を説明する。
[車両モデル演算]
車両モデル演算部311では、以下に示す車両モデルを用いて車両パラメータを演算する。
Next, the operation will be described.
[Vehicle model calculation]
The vehicle
一般に、2輪モデルを仮定すると、車両のヨーレートと横速度は、下記の式(1)で表せる。
ここで、
状態方程式より前輪操舵に対するヨーレート、横速度の伝達関数を求めると、下記の式(3),(4)となる。
ヨーレート伝達関数は、式(3)より下記の式(5)と表される。
同様に、横速度伝達関数は、式(4)より下記の式(7)と表される。
以上から、車両パラメータ
[目標値演算]
目標値演算部312の目標特性パラメータ演算部3121では、車体速V、車両パラメータと後述する目標値パラメータから、目標ヨーレートψ'*と目標横速度Vy *を求める。
[Target value calculation]
A target characteristic
目標ヨーレートψ'*は、式(5)から下記の式(9)により表される。
目標横速度Vy *は、式(7)から下記の式(10)により表される。
ここで、目標ヨーレートψ'*のパラメータは、下記の式(11)で表される。
また、目標横速度Vy *のパラメータは、下記の式(12)で表される。
[目標値補正演算]
目標特性パラメータ補正部3122では、制動時など、タイヤ前後力が発生した場合、タイヤ前後力推定部4により算出された推定タイヤ前後力Fxを用い、ヨーレートの応答特性を変化させるために、目標ヨーレート応答ωψ'*(V)に対し補正を行う。
[Target value correction calculation]
The target characteristic
実施例1では、推定タイヤ前後力Fxを、前輪11,11のブレーキ圧から求める。ブレーキ圧と推定タイヤ前後力Fxとの関係は、あらかじめ実験等により求めることができるため、実施例1では、図5に示すマップを用いて推定タイヤ前後力Fxを求める。
In Example 1, the estimated tire longitudinal force F x, determined from the brake pressure of the
通常時(補正なし)における目標ヨーレート応答ωψ'*(V)は、式(11)より、下記の式(13)から求めることができる。
ωψ'*(V)=ωψ'(V)×yrate_omegn_map …(13)
ここで、αを目標ヨーレート応答補正係数とすると、補正後の目標ヨーレート応答ωdψ'*(V)は、推定タイヤ前後力Fxより、下記の式(14)のように求める。
ωdψ'*(V)=ωψ'(V)×yrate_omegn_map×α(Fx) …(14)
The target yaw rate response ω ψ ′ * (V) at the normal time (without correction) can be obtained from the following equation (13) from the equation (11).
ω ψ '* (V) = ω ψ' (V) × yrate_omegn_map… (13)
If α is the target yaw rate response correction coefficient, the corrected target yaw rate response ω dψ ′ * (V) is obtained from the estimated tire longitudinal force F x as shown in the following equation (14).
ω dψ '* (V) = ω ψ' (V) × yrate_omegn_map × α (F x )… (14)
目標ヨーレート応答補正係数αは、推定タイヤ前後力Fxを元にした式、実験等であらかじめ予測したものを、図6に示すようなマップとして記憶しておき、推定タイヤ前後力Fxにより参照してもよい。図6に示すように、目標ヨーレート応答補正係数αは、推定タイヤ前後力Fxが制動力側に大きいほど、すなわちタイヤ前後力が減速方向に大きいほど、大きくなるように設定されている。また、目標ヨーレート応答補正係数αは、推定タイヤ前後力Fxがゼロまたは駆動力側に大きいとき、すなわち、推定タイヤ前後力Fxがゼロまたは加速方向となったとき、1となるように設定されている。これにより、ブレーキ圧が発生していない場合、補正後の目標ヨーレート応答ωdψ'*(V)は、補正前の目標ヨーレート応答ωψ'*(V)のままとなる。 The target yaw rate response correction coefficient α is stored as a map as shown in FIG. 6 that is predicted in advance using an equation based on the estimated tire longitudinal force F x , an experiment, or the like, and is referred to by the estimated tire longitudinal force F x . May be. As shown in FIG. 6, the target yaw rate response correction coefficient α is set so as to increase as the estimated tire longitudinal force F x increases toward the braking force, that is, as the tire longitudinal force increases in the deceleration direction. Also, the target yaw rate response correction coefficient alpha, when the estimated tire longitudinal force F x is greater zero or in driving force, i.e., when the estimated tire longitudinal force F x is zero or acceleration direction, set to be 1 Has been. Thereby, when the brake pressure is not generated, the corrected target yaw rate response ω dψ ′ * (V) remains the target yaw rate response ω ψ ′ * (V) before correction.
さらに、目標ヨーレート応答補正係数αは、推定タイヤ前後力Fxが制動力側に作用しているとき、横加速度(横G)やロール角が大きいほど、大きくなるように設定されている。すなわち、横Gやロール角が発生している場合には、通常時よりも車両の応答性が劣るため、横Gやロール角の発生量に応じて、目標ヨーレート応答補正係数αをさらに増加させることで、制動力以外の要因で低下するヨーレート応答に対し、補正を追加することで、旋回性能の低下を抑制できる。 Further, the target yaw rate response correction coefficient α is set so as to increase as the lateral acceleration (lateral G) or roll angle increases when the estimated tire longitudinal force F x acts on the braking force side. That is, when the lateral G and the roll angle are generated, the response of the vehicle is inferior to that of the normal time. Therefore, the target yaw rate response correction coefficient α is further increased according to the amount of the lateral G and the roll angle generated. Thus, by adding correction to the yaw rate response that decreases due to factors other than braking force, it is possible to suppress a decrease in turning performance.
以上により、制動時の目標ヨーレートは、
[目標前輪舵角演算]
目標出力値生成部32の目標前輪舵角演算部321では、補正後目標ヨーレート、ψd'*と目標横速度Vy *から、目標前輪舵角θ*を算出する。
The target front wheel steering
よって、目標前輪舵角θ*は、下記の式(18)となる。
[目標後輪舵角演算]
同様に、目標後輪舵角演算部322では、補正後目標ヨーレート、ψd'*と目標横速度Vy *から、目標後輪舵角δ*を算出する。
目標後輪舵角δ*は、下記の式(19)となる。
δlim *=sign(δ*)×min(|δ*|,δmax *) …(20)
とする。ここで、δmax *は、後輪最大舵角とする。
[Target rear wheel rudder angle calculation]
Similarly, the target rear wheel steering
The target rear wheel steering angle δ * is expressed by the following equation (19).
And Here, δ max * is the rear wheel maximum steering angle.
なお、目標前輪舵角θ*および補正後目標後輪舵角δ*は、補正なしの場合の前輪舵角θおよび後輪舵角δの収束時間よりも、収束時間が短くなるように設定する。収束時間を短くする方法としては、例えば、チューニングパラメータの1つであるyrate_zeta_map(ヨーレート減衰率)を変化させることがで実現できる。 The target front wheel steering angle θ * and the corrected target rear wheel steering angle δ * are set so that the convergence time is shorter than the convergence time of the front wheel steering angle θ and the rear wheel steering angle δ without correction. . As a method of shortening the convergence time, for example, it can be realized by changing yrate_zeta_map (yaw rate attenuation rate) which is one of the tuning parameters.
[補正制御終了判断]
補正制御を終了させるタイミングは、タイヤ前後力推定部4から出力される、タイヤ前後力(制動力)Fxの発生量がゼロになったときとする。これにより、制動中は制御を続行させることができ、走行中にブレーキ解除等でFx=0となっても、過渡舵角の補正が変化するだけであり、目標とする定常値は『補正なし』と変らないので、制御変更による影響は残らない。
[Correction control end judgment]
The timing to terminate the correction control, and when the output from the longitudinal
また、停止(車速=0)時においても、補正制御を終了させることとし、ブレーキを踏み続け停止、すなわちFx≠0のまま停止した場合に、制御を解除することができる。この時、次回補正制御の開始には、Fx=0かつ車速上昇を条件とする。 Further, even when the vehicle is stopped (vehicle speed = 0), the correction control is terminated, and the control can be released when the brake is continuously depressed, that is, when the vehicle is stopped with F x ≠ 0. At this time, the next correction control is started on the condition that F x = 0 and the vehicle speed is increased.
[目標ヨーレート応答補正制御]
図7は、操舵制御コントローラ3の目標特性パラメータ補正部3122で実行される目標ヨーレート応答補正制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
[Target yaw rate response correction control]
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the target yaw rate response correction control process executed by the target characteristic
ステップS1では、車速センサ2により検出される車速が、ゼロではないかを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS5へ移行する。
In step S1, it is determined whether the vehicle speed detected by the
ステップS2では、推定タイヤ前後力Fxがゼロではないかを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはステップS3へ移行する。 In step S2, a determination is made as to whether the estimated tire longitudinal force F x is not zero. If YES, the process proceeds to step S4. If NO, the process proceeds to step S3.
ステップS3では、目標ヨーレート応答ωψ'*(V)の目標ヨーレート応答補正係数αを1とし、ステップS6へ移行する。 In step S3, the target yaw rate response correction coefficient α of the target yaw rate response ω ψ ′ * (V) is set to 1, and the process proceeds to step S6.
ステップS4では、目標ヨーレート応答ωψ'*(V)の目標ヨーレート応答補正係数αを、推定タイヤ前後力Fxと図6に示すマップを参照して求め、ステップS6へ移行する。 In step S4, the target yaw rate response correction coefficient α of the target yaw rate response ω ψ ′ * (V) is obtained with reference to the estimated tire longitudinal force F x and the map shown in FIG. 6, and the process proceeds to step S6.
ステップS5では、目標ヨーレート応答ωψ'*(V)の目標ヨーレート応答補正係数αを1とし、ステップS6へ移行する。 In step S5, the target yaw rate response correction coefficient α of the target yaw rate response ω ψ ′ * (V) is set to 1, and the process proceeds to step S6.
ステップS6では、ステップS3ないしステップS5のいずれかで求めた目標ヨーレート応答補正係数αに基づいて、補正後の目標ヨーレート応答ωdψ'*(V)を求め、リターンへ移行する(転舵角補正手段に相当)。 In step S6, the corrected target yaw rate response ω dψ ′ * (V) is obtained based on the target yaw rate response correction coefficient α obtained in any of steps S3 to S5, and the process proceeds to return (turning angle correction). Equivalent to means).
[目標ヨーレート応答補正制御作動]
走行中に運転者がブレーキを踏んでいない場合には、図7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S6へと進む流れとなり、ステップS3では、目標ヨーレート応答補正係数αが1とされるため、ステップS6では、補正後の目標ヨーレート応答ωdψ'*(V)は、補正前の目標ヨーレート応答ωψ'*(V)とされる。
[Target yaw rate response correction control operation]
When the driver does not step on the brake while traveling, the flow proceeds from step S1 to step S2 to step S3 to step S6 in the flowchart of FIG. 7. In step S3, the target yaw rate response correction coefficient α is 1. Therefore , in step S6, the corrected target yaw rate response ω dψ ′ * (V) is set to the target yaw rate response ω ψ ′ * (V) before correction.
走行中に運転者がブレーキを踏んだ場合には、図7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S4→ステップS6へと進む流れとなり、ステップS4では、推定タイヤ前後力Fxに応じて目標ヨーレート応答補正係数αが設定され、ステップS6では、ステップS4で設定された目標ヨーレート応答補正係数αにより補正後の目標ヨーレート応答ωdψ'*(V)が算出される。 When stepping on the driver braking during traveling, in the flowchart of FIG. 7, it will flow from step S1 → step S2 → step S4 → step S6, in step S4, in accordance with the estimated tire longitudinal force F x The target yaw rate response correction coefficient α is set, and in step S6, the corrected target yaw rate response ω dψ ′ * (V) is calculated using the target yaw rate response correction coefficient α set in step S4.
このとき、制動力が大きいほど目標ヨーレート応答補正係数αが大きな値(α>1)に設定され、補正後の目標ヨーレート応答ωdψ'*(V)が補正前の目標ヨーレート応答ωψ'*(V)よりも大きくなるため、目標ヨーレートψ'*の位相が早められ、前輪・後輪の過渡舵角、すなわち操舵初期の前後輪舵角を大きくすることができる。これにより、ヨーレートψ'の立ち上がりを早くしつつ、目標定常値は通常時と同じ(ステアリングギア比が通常時と同じ)にできるため、運転者にとって違和感が無く、修正操舵を行いやすい。 At this time, as the braking force increases, the target yaw rate response correction coefficient α is set to a larger value (α> 1), and the corrected target yaw rate response ω dψ ′ * (V) is the target yaw rate response ω ψ ′ * before correction . Since it becomes larger than (V), the phase of the target yaw rate ψ ′ * is advanced, and the transient steering angle of the front wheels and the rear wheels, that is, the front and rear wheel steering angles at the initial stage of steering can be increased. As a result, the target steady-state value can be made the same as the normal time (the steering gear ratio is the same as the normal time) while the yaw rate ψ ′ rises quickly, so that the driver does not feel uncomfortable and can easily perform the corrective steering.
また、横Gやロール角が大きいほど目標ヨーレート応答補正係数αが大きな値に設定され、補正後の目標ヨーレート応答ωdψ'*(V)が補正前の目標ヨーレート応答ωψ'*(V)よりも大きくなるため、直進走行時よりもさらに旋回性能が劣る横Gやロール発生時において、制動力以外の要因で低下するヨーレート応答に対し、旋回性能を高めることができる。 Further, the larger the lateral G and the roll angle, the larger the target yaw rate response correction coefficient α is set, and the corrected target yaw rate response ω dψ ′ * (V) becomes the target yaw rate response ω ψ ′ * (V) before correction. Therefore, the turning performance can be improved with respect to the yaw rate response that decreases due to a factor other than the braking force when the lateral G or roll is generated, which is further inferior to the straight running performance.
[従来技術の問題点]
車両の状態に応じて、ステアリングギア比可変制御および後輪舵角制御を行う車両用操舵装置では、操縦性、安定性を向上させるために、車速による前後輪舵角の変更(高速時:前輪操舵応答スロー/後輪同相制御、低速時:前輪操舵応答クイック/後輪逆相制御)を行っている。ところが、急減速時においても車速に応じてステアリングギア比および後輪舵角が変化するため、運転者の意図しない車両挙動となるおそれがあった。
[Problems of conventional technology]
In a vehicle steering system that performs steering gear ratio variable control and rear wheel steering angle control according to the state of the vehicle, in order to improve maneuverability and stability, the front and rear wheel steering angles are changed according to the vehicle speed (at high speed: front wheels). Steering response slow / rear wheel in-phase control, low speed: front wheel steering response quick / rear wheel reverse phase control). However, even during sudden deceleration, the steering gear ratio and the rear wheel rudder angle change according to the vehicle speed, which may result in vehicle behavior unintended by the driver.
上記問題に対し、実公平3−6548号公報には、ブレーキペダルの踏み込みによって後輪舵角を一定とすることで、制動時における車両挙動の安定性を確保する技術が記載されている。また、特開平11−301506号公報には、ABS作動時には前輪のステアリングギア比を固定することで、制動時における車両挙動の安定化を確保する技術が記載されている。 In response to the above problem, Japanese Utility Model Publication No. 3-6548 discloses a technique for ensuring the stability of the vehicle behavior during braking by making the rear wheel steering angle constant by depressing the brake pedal. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-301506 describes a technique for securing the stability of the vehicle behavior during braking by fixing the steering gear ratio of the front wheels during ABS operation.
ところが、上記従来技術のうち前者にあっては、制動力発生量にかかわらず、ブレーキ踏み込みの有無によって後輪舵角を固定するため、緩制動においても舵角比が固定される。したがって、ブレーキを踏んだまま高速から低速へ滑らかに変化している状態での転舵では、同相のままであるため、操縦性を向上させることができない。また、前輪または前後輪制御に適用すると、高速での緊急回避(急制動→転舵)では、前輪操舵応答スロー/後輪同相(または中立)制御の状態で固定され、なおかつ急制動時にはタイヤ力が制動に取られているため、コーナリングフォースが減少して車両の応答性が低下し、操舵が効きにくくなる→旋回しにくくなる(回避性能低下)という問題があった。 However, in the former of the above prior arts, the steering angle ratio is fixed even in slow braking because the rear wheel steering angle is fixed depending on whether or not the brake is depressed regardless of the amount of braking force generated. Therefore, the steering in a state where the brake pedal is smoothly changed from the high speed to the low speed remains in the same phase, so that the maneuverability cannot be improved. Also, when applied to front wheel or front and rear wheel control, at high-speed emergency avoidance (rapid braking → steering), the front wheel steering response slow / rear wheel in-phase (or neutral) control is fixed and tire force is applied during sudden braking. Since the cornering force is reduced, the vehicle responsiveness is lowered, and the steering is difficult to work. → It is difficult to turn (avoidance performance is lowered).
また、後者にあっては、ABS作動有無を検知してステアリングギア比をスローのまま固定するため、通常時と操舵特性が変わり(通常はクイックな操舵応答)、運転者にとって狙ったラインに合わせづらい(運転者の意図した操作量に足りない/多すぎる状態から修正しにくい等)という問題があった。 In the latter case, since the steering gear ratio is fixed at a slow speed by detecting the presence or absence of ABS operation, the steering characteristics change from normal (usually a quick steering response) to match the target line for the driver. There was a problem that it was difficult (eg, the amount of operation intended by the driver was insufficient / too difficult to correct from too much).
[目標ヨーレート応答補正作用]
これに対し、実施例1では、タイヤ前後力(制動力)Fxの発生量が、タイヤ前後力推定部4により出力されると、目標ヨーレート応答ωψ'*(V)が式(14)により補正(α>1)される。これにより、目標ヨーレートψ'*の立ち上がりが速くなり、式(18),(19)により前後輪の舵角を計算した場合、過渡舵角が増加する結果となる。
[Target yaw rate response correction]
On the other hand, in Example 1, when the generation amount of the tire longitudinal force (braking force) F x is output by the tire longitudinal
図8に示すように、目標ヨーレート応答の補正ありの場合の前輪舵角は、補正なしの場合と比較して、過渡舵角が大きくなるため、過渡的なヨーが発生する。また、図9に示すように、補正ありの場合の後輪舵角は、補正なしの場合と比較して、過渡舵角が大きくなるため、横速度の増加が抑制される。 As shown in FIG. 8, the front wheel rudder angle with the correction of the target yaw rate response is larger than that without the correction, so that a transient yaw is generated. Further, as shown in FIG. 9, the rear wheel steering angle with correction has a larger transient steering angle than that without correction, and thus the increase in lateral speed is suppressed.
さらに、実施例1において、前輪舵角θおよび後輪舵角δの収束点は、補正なしの場合よりも早い地点となる。すなわち、前輪舵角θおよび後輪舵角δの収束時間が、補正なしよりも短いため、過渡舵角を大きくしつつ、車両挙動の早期安定化を図ることができる。 Furthermore, in the first embodiment, the convergence point of the front wheel steering angle θ and the rear wheel steering angle δ is a point earlier than the case without correction. That is, since the convergence time of the front wheel steering angle θ and the rear wheel steering angle δ is shorter than that without correction, it is possible to achieve early stabilization of the vehicle behavior while increasing the transient steering angle.
過渡応答の増加により、図10に示すように、車両ヨーレート応答を早くすることができる上、舵角の定常値は、補正無しの場合の値と同一であるため、運転者による修正操舵も容易となる。ちなみに、図10において、「減速による差」とは、減速に伴う必要ヨーレートの減少分である。 By increasing the transient response, the vehicle yaw rate response can be accelerated as shown in FIG. 10, and the steady value of the rudder angle is the same as the value without correction, so that the driver can easily perform correction steering. It becomes. Incidentally, in FIG. 10, the “difference due to deceleration” is a decrease in the necessary yaw rate accompanying deceleration.
実施例1では、以上の制御ロジックにより、例えば、減速中に障害物回避のための転舵を行った場合でも、過渡ヨーレートを増すことができるため、走行ラインを操舵量に応じた走行ライン、すなわち、運転者の意図する目標ラインにより近づけることができる(図11参照)。 In the first embodiment, the above control logic can increase the transient yaw rate even when, for example, steering for obstacle avoidance during deceleration, the travel line according to the steering amount, That is, it can be brought closer to the target line intended by the driver (see FIG. 11).
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用操舵装置では、以下に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) ステアリングホイール10の操舵角に応じて前輪11,11および後輪14,14の転舵角を制御する操舵制御コントローラ3を備えた車両用操舵装置において、前輪11,11および後輪14,14のタイヤ前後力を推定するタイヤ前後力推定部4と、推定タイヤ前後力Fxが減速方向に増加したとき、操舵初期における前輪舵角θおよび後輪舵角δを、車両のヨーレートが増加する方向に補正する転舵角補正手段(図7のステップS6)と、を備えるため、タイヤ横力の低下に伴いヨーレートψ'が減少する制動時において、旋回性能を向上させることができる。
(1) In a vehicle steering apparatus including a
(2) 車速を検出する車速センサ2と、ステアリングホイール10の操舵角を検出する操舵角センサ1と、車速と操舵角とに応じて目標ヨーレートψ'*を算出する目標値生成部31と、を備え、操舵制御コントローラ3は、目標ヨーレートに基づいて、目標前輪舵角θ*および目標後輪舵角δ*を設定し、転舵角補正手段は、推定タイヤ前後力Fxに基づいて、操舵初期における目標ヨーレート応答ωψ'*(V)を補正する。すなわち、制動時において、緊急回避等に必要な旋回初期のヨーレート応答ωψ'*(V)を高めるために、目標ヨーレートψ'*の位相のみを早めることで、前輪11,11、後輪14,14の過渡舵角を大きくすることができる。これにより、ヨーレートψ'の立ち上がりを早くしつつ、目標定常値を通常と同じにできるため、運転者にとって違和感が少なく、修正操舵を行いやすい。
(2) a
(3) 転舵角補正手段は、推定タイヤ前後力Fxが減速方向に大きいほど、目標ヨーレート補正係数αを大きな値(α>1)に設定し、目標ヨーレート応答ωψ'*(V)を大きくするため、制動力が大きくなるほどタイヤ横力が低下するのに対し、過渡舵角を大きくすることで、走行ラインを運転者の意図する目標ラインに近づけることができる。 (3) The turning angle correction means sets the target yaw rate correction coefficient α to a larger value (α> 1) as the estimated tire longitudinal force F x increases in the deceleration direction, and sets the target yaw rate response ω ψ ′ * (V) To increase the braking force, the lateral force of the tire decreases as the braking force increases. On the other hand, by increasing the transient steering angle, the traveling line can be brought closer to the target line intended by the driver.
(4) 転舵角補正手段は、補正なしの場合の転舵角の収束時間よりも、補正後の転舵角の収束時間の方が短くなるように、前記転舵角を補正するため、過渡舵角を大きくして旋回性能を高めつつ、車両挙動の早期安定化を図ることができる。 (4) The turning angle correction means corrects the turning angle so that the convergence time of the turning angle after correction is shorter than the convergence time of the turning angle without correction. It is possible to achieve early stabilization of the vehicle behavior while increasing the turning performance by increasing the transient steering angle.
(5) タイヤ前後力推定部4は、前輪11,11のブレーキ圧に基づいて、推定タイヤ前後力Fxを求めるため、より簡便な方法を用いてタイヤの制動力を推定できる。実施例1では、タイヤの駆動力の推定は不要であるため、ブレーキ圧から制動力を推定する方法が最も簡便な方法である。
(5) longitudinal
(6) 車両の横Gを検出する横Gセンサ18を備え、転舵角補正手段は、横Gが大きいほど、目標ヨーレート補正係数αを大きな値(α>1)に設定し、目標ヨーレート応答ωψ'*(V)を大きくするため、横Gの発生により低下するヨーレート応答を補正でき、旋回性能の低下を抑制できる。
(6) A
(7) 車両のロール角を検出するロール角センサ19を備え、転舵角補正手段は、ロール角が大きいほど、目標ヨーレート補正係数αを大きな値(α>1)に設定し、目標ヨーレート応答ωψ'*(V)を大きくするため、ロールの発生により低下するヨーレート応答を補正でき、旋回性能の低下を抑制できる。
(7) A
(8) 転舵角補正手段は、推定タイヤ前後力Fxがゼロまたは加速方向となったとき、目標ヨーレート補正係数αを1とし、転舵角の補正を終了するため、走行中にブレーキ解除等で推定タイヤ前後力Fxがゼロとなった場合でも、過渡舵角の補正のみが変化し、目標とする定常値は変化しないため、制御変更による影響を残さない。 (8) When the estimated tire longitudinal force F x is zero or in the acceleration direction, the turning angle correction means sets the target yaw rate correction coefficient α to 1 and terminates the correction of the turning angle. Even when the estimated tire longitudinal force Fx becomes zero due to the above or the like, only the correction of the transient steering angle changes, and the target steady-state value does not change.
実施例2では、タイヤ前後力推定部4において、前後加速度Gxと横加速度Gyから前後荷重移動量推定値ΔWXと横荷重移動量推定値ΔWYを算出し、これらの偏差から推定タイヤ前後力Fxを求める。なお、実施例2の構成については、図1〜4に示した実施例1の構成と同一であるため、説明を省略する。
In the second embodiment, the tire longitudinal
まず、前後加速度Gx、横加速度Gy、前軸〜重心点距離Lf、重心点〜後軸距離Lr、前軸幅df、後軸幅dr、前ロール軸高hf、後ロール軸高hr、重心高〜車両ロール軸高距離hs、重心高HG、前ロール剛性Rf、後ロール剛性Rrおよび車両重量Wから、前後荷重移動量推定値ΔWX、横荷重移動量ΔWYを下記の式(21),(22)のように求める。
続いて、偏差ΔWX−ΔWYにより、推定タイヤ前後力Fxを求める。なお、推定タイヤ前後力Fxの求め方としては、図5に示した実施例1の推定タイヤ前後力算出マップに対し、横軸をブレーキ圧から偏差ΔWX−ΔWYに置き換えたものを用いることができる。 Subsequently, the estimated tire longitudinal force F x is obtained from the deviation ΔW X −ΔW Y. As a method for obtaining the estimated tire longitudinal force F x , the one in which the horizontal axis is replaced with the deviation ΔW X −ΔW Y from the brake pressure with respect to the estimated tire longitudinal force calculation map of Example 1 shown in FIG. 5 is used. be able to.
なお、実施例2の目標ヨーレート応答補正作用については、実施例1と同様であるため、説明を省略する。 Note that the target yaw rate response correcting action of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
次に、効果を説明する。
実施例2の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(4)および(6)〜(9)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering system of the second embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects (1) to (4) and (6) to (9) of the first embodiment.
(9) タイヤ前後力推定部4は、前後加速度Gxと横加速度Gyから前後荷重移動量推定値ΔWXと横荷重移動量推定値ΔWYを算出し、これらの偏差から推定タイヤ前後力Fxを求める。すなわち、車両挙動(前後加速度Gx,横加速度Gy)に基づいて推定タイヤ前後力Fxを算出するため、ブレーキ圧からタイヤ前後力を推定する実施例1の方法と比較して、タイヤ前後力Fxをより正確に推定できる。
(9) The tire longitudinal
(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、本発明の具体的な構成は、実施例1に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
(Other examples)
The best mode for carrying out the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration of the present invention is not limited to the first embodiment and does not depart from the gist of the present invention. Any change in the design of the range is included in the present invention.
例えば、実施例では、前輪の転舵角制御に可変ギア比機構を用いたが、本発明は、ステアリングホイールと前輪とが機械的に切り離された、いわゆるステア・バイ・ワイヤシステムにも適用できる。 For example, in the embodiment, the variable gear ratio mechanism is used for the steering angle control of the front wheels, but the present invention can also be applied to a so-called steer-by-wire system in which the steering wheel and the front wheels are mechanically separated. .
実施例では、前輪転舵制御と後輪転舵制御を用いたが、本発明は、前輪転舵制御のみ、または後輪転舵制御のみの構成にも適用できる。また、タイヤ前後力の推定方法は任意であり、ブレーキ液圧や輪荷重に限らず、タイヤスリップ率や路面μ等のパラメータを用いて推定してもよい。 In the embodiment, the front wheel steering control and the rear wheel steering control are used, but the present invention can also be applied to a configuration of only the front wheel steering control or only the rear wheel steering control. Moreover, the estimation method of the tire longitudinal force is arbitrary, and may be estimated using parameters such as a tire slip ratio and road surface μ, without being limited to the brake fluid pressure and the wheel load.
1 操舵角センサ
2 車速センサ
3 操舵制御コントローラ
31 目標値生成部
311 車両モデル演算部
312 目標値演算部
3121 目標特性パラメータ演算部
3122 目標特性パラメータ補正部
3123 目標ヨーレート演算部
3124 目標横速度演算部
32 目標出力生成部
321 目標前輪舵角演算部
322 目標後輪舵角演算部
323 ゲイン演算部
4 タイヤ前後力推定部
5 前輪操舵コントローラ
6 後輪操舵コントローラ
7 前輪操舵アクチュエータ
8 後輪操舵アクチュエータ
10 ステアリングホイール
11,11 前輪
12 前輪操舵機構
13 コラムシャフト
14,14 後輪
15 後輪操舵機構
16 前輪実舵角センサ
17 後輪実舵角センサ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記操向輪のタイヤ前後力を推定するタイヤ前後力推定手段と、
前記タイヤ前後力が減速方向に増加したとき、操舵初期における前記転舵角を、車両のヨーレートが増加する方向に補正する転舵角補正手段と、
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。 In a vehicle steering apparatus including a steering control unit that controls a steering angle of a steered wheel according to a steering angle of a steering operation unit,
Tire longitudinal force estimating means for estimating the tire longitudinal force of the steering wheel;
When the tire longitudinal force increases in the deceleration direction, the turning angle correction means for correcting the turning angle in the initial stage of steering in the direction in which the yaw rate of the vehicle increases;
A vehicle steering apparatus comprising:
車速を検出する車速検出手段と、
前記ステアリング操作手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車速と操舵角とに基づいて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、
を備え、
前記転舵制御手段は、前記目標ヨーレートに応じて、前記操向輪の目標転舵角を設定し、
前記転舵角補正手段は、操舵初期における前記目標ヨーレートを補正することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1,
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Steering angle detection means for detecting a steering angle of the steering operation means;
Target yaw rate calculating means for calculating a target yaw rate based on the vehicle speed and the steering angle;
With
The steering control means sets a target steering angle of the steered wheel according to the target yaw rate,
The steering angle correction means corrects the target yaw rate at the initial stage of steering.
前記転舵角補正手段は、前記タイヤ前後力が減速方向に大きいほど、前記転舵角の補正量を大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1 or 2,
The steering angle correction means increases the amount of correction of the turning angle as the tire longitudinal force increases in the deceleration direction.
前記転舵角補正手段は、補正なしの場合の前記転舵角の収束時間よりも、前記転舵角の収束時間の方が短くなるように、前記転舵角を補正することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The turning angle correcting means corrects the turning angle so that the turning time of the turning angle is shorter than the turning time of the turning angle without correction. Vehicle steering system.
前記タイヤ前後力推定手段は、前記操向輪のブレーキ圧に基づいて、前記タイヤ前後力を推定することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein:
The vehicle steering device according to claim 1, wherein the tire longitudinal force estimating means estimates the tire longitudinal force based on a brake pressure of the steering wheel.
前記タイヤ前後力推定手段は、前記操向輪の輪荷重に基づいて、前記タイヤ前後力を推定することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the tire longitudinal force estimating means estimates the tire longitudinal force based on a wheel load of the steered wheels.
車両の横加速度を検出する横加速度検出手段を備え、
前記転舵角補正手段は、前記横加速度が大きいほど、前記転舵角の補正量を大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein:
A lateral acceleration detecting means for detecting the lateral acceleration of the vehicle;
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the turning angle correction means increases the correction amount of the turning angle as the lateral acceleration increases.
車両のロール角を検出するロール角検出手段を備え、
前記転舵角補正手段は、前記ロール角が大きいほど、前記転舵角の補正量を大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 7,
Roll angle detection means for detecting the roll angle of the vehicle,
The steering apparatus for a vehicle, wherein the turning angle correction means increases the amount of correction of the turning angle as the roll angle increases.
前記転舵角補正手段は、前記タイヤ前後力がゼロまたは加速方向となったとき、前記転舵角の補正を終了することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The steering angle correction means ends the correction of the steering angle when the tire longitudinal force becomes zero or in an acceleration direction.
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