JP2007038880A - Steering device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に不安定挙動が発生したとき、タイヤ切れ角に対するハンドル角の比であるギヤ比を車両挙動が安定する方向へと変更する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 changes a gear ratio, which is a ratio of a steering wheel angle to a tire turning angle, in a direction in which the vehicle behavior is stable when unstable behavior occurs in the vehicle.
従来、ギヤ比アクチュエータと電動パワーステアリング装置を備えた車両用操舵装置では、ギヤ比アクチュエータにより変更されたギヤ比に応じてモータアシスト量を変更することで、ギヤ比の変更を加味した操舵力のアシストを実現している(例えば、特許文献1参照)。
一般的に、不安定な車両挙動が発生した場合、ドライバの操舵にかかわらずタイヤ切れ角を車両運動が安定する方向へ自動操舵するアクティブフロントステアは、車両不安定挙動を抑制する非常に有効な手段である。しかし、アクティブフロントステアはドライバの意思である操舵入力と車両挙動との関係を変化させることになるので、不安定挙動発生時のような緊急時での作動以外ではドライバへ大きな違和感を与えることになる。従って、アクティブフロントステアによるギヤ比の変更は、微少量ずつ行うか、または緊急回避時に行うのが好ましい。 In general, when unstable vehicle behavior occurs, active front steering that automatically steers the tire turning angle in a direction where the vehicle motion is stable regardless of the driver's steering is very effective in suppressing vehicle unstable behavior. Means. However, since the active front steering changes the relationship between the steering input, which is the driver's intention, and the vehicle behavior, it gives a great sense of incongruity to the driver other than in an emergency operation such as when unstable behavior occurs. Become. Therefore, it is preferable to change the gear ratio by active front steering little by little or during emergency avoidance.
しかしながら、上記従来技術にあっては、ギヤ比に応じてモータアシスト量を変更するため、上述のようなギヤ比変更をシーンに応じて行うと、ドライバの感じる操舵力は不安定挙動が発生しているときに変化することになる。一方、車両の不安定挙動はドライバの意思によりハンドルが操作され、車両の持つ固有の限界以上の操舵が行われた場合に発生する。従って、ギヤ比に応じて操舵力制御するのみでは、ドライバの操作により車両が不安定挙動へ陥ることを回避できないという問題があった。 However, in the above prior art, since the motor assist amount is changed according to the gear ratio, if the gear ratio change as described above is performed according to the scene, the steering force felt by the driver has an unstable behavior. Will change when you are. On the other hand, the unstable behavior of the vehicle occurs when the steering wheel is operated by the driver's intention and steering beyond the inherent limit of the vehicle is performed. Therefore, there is a problem that it is not possible to avoid the vehicle falling into an unstable behavior by the driver's operation only by controlling the steering force according to the gear ratio.
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、不安定挙動発生時の操舵力変動による違和感を低減しつつ、ドライバのハンドル操作に伴い車両挙動がより不安定となるのを抑制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-mentioned problem, and the object of the present invention is to reduce the uncomfortable feeling caused by the fluctuation of the steering force when the unstable behavior occurs, and to make the vehicle behavior more unstable as the driver operates the steering wheel. An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can suppress the above.
上述の目的を達成するため、本発明では、
ステアリング系に操舵補助力を加える操舵力アクチュエータと、
タイヤ切れ角に対するハンドル角の比であるギヤ比を可変するギヤ比アクチュエータと、
ハンドル角に応じて車両に、該車両の安定挙動限界を越えた不安定挙動が発生したとき、車両挙動が安定する方向へ前記ギヤ比アクチュエータを駆動制御する操舵制御手段と、
を備えた車両用操舵装置において、
前記操舵制御手段は、車両に前記不安定挙動が発生したとき、車両挙動が安定する方向へのギヤ比変更を行う前に、車両挙動が不安定となる方向へのハンドル操作を抑制する方向へ前記操舵力アクチュエータを駆動制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A steering force actuator for applying a steering assist force to the steering system;
A gear ratio actuator that varies a gear ratio that is a ratio of a steering wheel angle to a tire turning angle;
Steering control means for driving and controlling the gear ratio actuator in a direction in which the vehicle behavior becomes stable when an unstable behavior exceeding the stable behavior limit of the vehicle occurs in the vehicle according to the steering wheel angle;
In a vehicle steering apparatus comprising:
When the unstable behavior occurs in the vehicle, the steering control means suppresses the steering operation in the direction in which the vehicle behavior becomes unstable before changing the gear ratio in the direction in which the vehicle behavior becomes stable. The steering force actuator is driven and controlled.
本発明にあっては、車両挙動が安定する方向へのギヤ比変更を行う前に、車両挙動が不安定となる方向へのハンドル操作を抑制する方向へ操舵力アクチュエータが駆動制御される。すなわち、ギヤ比変更前に車両挙動を不安定とするハンドル操作を抑制することで、不安定挙動発生時の操舵力変動による違和感を低減しつつ、ドライバのハンドル操舵に伴い車両挙動がより不安定となるのを抑制できる。 In the present invention, before changing the gear ratio in a direction in which the vehicle behavior becomes stable, the steering force actuator is driven and controlled in a direction to suppress the steering operation in the direction in which the vehicle behavior becomes unstable. In other words, by suppressing the steering operation that makes the vehicle behavior unstable before the gear ratio is changed, the vehicle behavior becomes more unstable as the driver steers the steering wheel while reducing the uncomfortable feeling caused by the fluctuation of the steering force when the unstable behavior occurs. Can be suppressed.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1〜5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 to 5.
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構成図である。
ドライバの舵取り操作用のハンドル1と、舵取り動作を行う舵取り機構2とを連結する操舵軸3に、ハンドル1に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ4と、ドライバの操舵力を補助するモータ(操舵力アクチュエータ)5とが配置されている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle steering apparatus according to a first embodiment.
A
ハンドル1は、図示しない車室内部のドライバと対向する位置に、軸周りに回動可能に設けられている。舵取り機構2は、操舵軸3の下端に一体形成されたピニオン6と、これに噛合するラック軸7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ている。ラック軸7は、図示しない車両前部に、左右方向摺動可能に固定されており、その両端は、左右のタイロッド8,9を介して操向用の操向輪10,11に連結されている。
The
モータ5は、モータ5の発生トルクを操舵軸3の回転トルクに変換する減速器12を介して、操舵軸3に結合されている。このモータ5に供給されるモータ電流は、コントローラ(操舵制御手段)13により制御されている。
The
操舵軸3には、ハンドル1の角度とピニオン6の角度のギヤ比を機械的に変更可能な可変ギヤ比機構(ギヤ比アクチュエータ)14が設けられている。可変ギヤ比機構14には、タイヤ切れ角(以下、タイヤ角)に対するハンドル角(ハンドルの操舵量)の比(ハンドル角/タイヤ角)であるギヤ比を変更するモータ15が取り付けられている。モータ15に供給されるモータ電流は、コントローラ13により制御されている。
The
コントローラ13には、ドライバの操舵量を検出する信号として、トルクセンサ4と、モータ5の角度を検知するエンコーダ16とが接続されている。エンコーダ16は、モータ5の回転角を計測しており、コントローラ13内で減速器12の減速比を換算することでハンドル角としている。
The
また、コントローラ13には、車両挙動状態量を検出する信号として、車両の走行速度を検出する車速センサ17と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ18とが接続されている。コントローラ13には、コントローラ自体の作動電源と、モータ5,15への供給電源として、バッテリ20が接続されている。
The
続いて、図2の制御ブロック図を用い、実施例1の制御系の構成およびその作用を説明する。 Next, the configuration and operation of the control system of the first embodiment will be described with reference to the control block diagram of FIG.
[操舵アシスト制御ブロック]
ドライバによりハンドル1が操舵されると、ハンドル1と機械的に連結された操向輪10,11が操向される。このとき、トルクセンサ4に入力される捩れ方向の負荷は、操舵トルクとしてコントローラ13へ入力される。さらに、このコントローラ13には、車速センサ17等の信号が与えられる。
[Steering assist control block]
When the
目標電流演算部101では、操舵トルクと車速に応じた基本アシスト電流が算出される。この基本アシスト電流特性は、一般的に、操舵トルクに比例してアシスト量を増加させ、ドライバの操舵トルクを低減する。また、車速に比例してアシスト量を低下させ、低速ではアシスト量を増やしてドライバの操舵トルクを低減することで、ドライバの負荷を少なくする。そして、高速ではアシスト量を減らし、操舵トルクを増加させることで、高速走行時のドライバによる過大操舵を抑制する。
The target
加算器102では、基本アシスト電流と後述する補正電流とを加算することで、アシストモータ5の目標電流値を決定する。比較器103では、電流サーボを行うために、後述する電流センサ106の値をフィードバックして電流指令値を作成し、制御電圧演算部104にて電流指令値をPWM電圧制御の電圧指令値、またはデューティー比へ変換する。
The
駆動回路105は、トランジスタ等で構成され、モータ5へ流れる電流の量と方向を制御し、モータ5を駆動する。モータ5に流れる電流は、電流センサ106にて検知され、電流サーボ(比較器103)へフィードバックされる。
以上の構成および作用により、モータ5に電流が流れ、モータ5のアシストトルクによりドライバの操作負荷が低減される。
The
With the above configuration and operation, a current flows through the
[可変ギヤ比制御ブロック]
コントローラ13は、車速に応じてタイヤ角に対するハンドル角の比であるギヤ比を可変に制御する可変ギヤ比機構14も制御する。
目標ギヤ比演算部107では、車速に応じてギヤ比を変更する基準ギヤ比を算出する。ギヤ比は、一般的、車速が高くなるほどタイヤ角に対するハンドル角を大きく(以下ギヤ比を大きくする)。低速ではギヤ比を小さくし、例えば、駐停車時等のハンドル操作量が大きくなりがちな車速域では少ないハンドル操作量でタイヤが大きく動きやすくすることで、ドライバの操作負荷を低減する。一方、高速ではギヤ比を大きくし、例えば、高速走行時に微小なハンドル操作に対して車両が余り動かないようにすることで、直進安定性を向上させる。
[Variable gear ratio control block]
The
The target gear
加算器108では、基本ギヤ比と後述する補正ギヤ比とを加算することで可変ギヤ比機構14の目標ギヤ比値を決定する。比較器109では、電流サーボを行うために、後述する電流センサ112の値をフィードバックして電流指令値を作成し、制御電圧演算部110にて電流指令値をPWM電圧制御の電圧指令値、またはデューティー比へ変換する。
The
駆動回路111は、トランジスタ等で構成され、モータ15へ流れる電流の量と方向を制御し、モータ15を駆動する。モータに流れる電流は、電流センサ112にて検知され、電流サーボ(比較器109)へフィードバックされる。
[補正量算出ブロック]
不安定量算出部(不安定量算出手段)113では、車速、ハンドル角、車両挙動状態量から車両の不安定量(車両挙動の不安定の程度)を判断する。算出された不安定量に応じて補正量算出部114にて基本アシストを補正する補正量を算出し、さらに、車速による補正(車速補正部115)や転舵速度(転舵速補正部116)の補正を行い、加算器102にて基本アシストと本補正量が加算されてアシストモータ5を制御することになる。
The
[Correction amount calculation block]
An unstable amount calculation unit (unstable amount calculation means) 113 determines an unstable amount of the vehicle (a degree of instability of the vehicle behavior) from the vehicle speed, the steering wheel angle, and the vehicle behavior state amount. A correction amount for correcting the basic assist is calculated by the correction
また、補正量算出部117において、算出された不安定量に応じて可変ギヤ比機構14のギヤ比を補正する補正量が算出され、加算器108にて基本ギヤ比と本補正ギヤ比とが加算されて、可変ギヤ比機構14のギヤ比を制御する。
Further, the correction
[不安定量算出ブロック]
図3は、実施例1の不安定量算出部113の制御ブロック図であり、不安定量算出部113は、車両モデル201と不安定量算出マップ202とを備えている。
[Unstable amount calculation block]
FIG. 3 is a control block diagram of the
車両モデル201は、例えば、一般的な2輪モデルが用いられ、ハンドル角入力に対し理想的な基準ヨーレートを出力する。不安定量算出マップ202では、車両モデル201から出力される基準ヨーレートとヨーレートセンサ18の出力である実ヨーレートとを比較することで、車両の不安定量を算出する。不安定算出マップ202は、横軸を基準ヨーレート、縦軸を実ヨーレートとすると、不安定量がゼロ、すなわち不安定な車両挙動が発生していなければ実線Aの関係となる。
As the
そして、図4(a)のようにハンドル角がランプ状に入力されたとき、強オーバーステアが発生すると、図4(b)の破線に示すように、基準ヨーレートよりも大きなヨーレートが発生する。一方、強フロントドリフト等のアンダーステアが発生すると、図4(b)の一点鎖線に示すように、基準ヨーレートよりも小さな実ヨーレートしか発生しない。従って、実線Aと実際の基準ヨーレートと実ヨーレートとの関係を比較することで、オーバーステアかアンダーステアなのか、また、その程度はどのくらいかが判断できることになる。実施例1では、基準ヨーレートと実ヨーレートとの差を不安定量とする。 When the steering angle is input in a ramp shape as shown in FIG. 4A, if a strong oversteer occurs, a yaw rate larger than the reference yaw rate is generated as shown by the broken line in FIG. 4B. On the other hand, when understeering such as strong front drift occurs, only an actual yaw rate smaller than the reference yaw rate is generated, as indicated by the one-dot chain line in FIG. Therefore, by comparing the relationship between the solid line A, the actual reference yaw rate, and the actual yaw rate, it is possible to determine whether oversteering or understeering and to what extent. In the first embodiment, the difference between the reference yaw rate and the actual yaw rate is an unstable amount.
[アシスト補正量およびギヤ比補正量の算出方法]
続いて、図5(a),(b)のマップを用いて車両不安定挙動に応じたアシスト補正量およびギヤ比補正量の算出方法について説明する。
[Calculation method of assist correction amount and gear ratio correction amount]
Next, a method for calculating the assist correction amount and the gear ratio correction amount according to the vehicle unstable behavior will be described using the maps of FIGS. 5 (a) and 5 (b).
図5(a)に示すように、アシスト補正量は、基準ヨーレートから実ヨーレートを引いた値を横軸とすると、右(左)旋回時は基準ヨーレートから実ヨーレートを引いた値の絶対値が第1設定値α以上のとき、アシスト量を左(右)方向へ発生させる。基準アシストは操舵トルクが軽くなるようにアシストするので、右(左)旋回の場合は右方向(左)へアシストを発生させている。従って、基準アシストと補正量との和は、基準アシストよりも少なくなり、操舵トルクは重くなることになる。 As shown in FIG. 5 (a), when the horizontal axis is the value obtained by subtracting the actual yaw rate from the reference yaw rate, the absolute value of the value obtained by subtracting the actual yaw rate from the reference yaw rate is the right (left) turn. When the value is equal to or greater than the first set value α, the assist amount is generated in the left (right) direction. Since the reference assist assists the steering torque to be light, the assist is generated in the right direction (left) when turning right (left). Therefore, the sum of the reference assist and the correction amount is smaller than that of the reference assist, and the steering torque becomes heavier.
また、図5(b)に示すように、ギヤ比補正量は、基準ヨーレートから実ヨーレートを引いた値を横軸とすると、不安定挙動の発生とは無関係に、まず所定のギヤ比とする(図5(b)のB)。基準ヨーレートから実ヨーレートを引いた値の絶対値が、アシストの補正を開始する第1設定値αよりも大きな第2設定値β以上のとき、ギヤ比をより大きな値に補正する。 As shown in FIG. 5B, the gear ratio correction amount is first set to a predetermined gear ratio regardless of the occurrence of unstable behavior, where the horizontal axis is the value obtained by subtracting the actual yaw rate from the reference yaw rate. (B in FIG. 5B). When the absolute value of the value obtained by subtracting the actual yaw rate from the reference yaw rate is equal to or larger than the second setting value β that is larger than the first setting value α at which the assist correction is started, the gear ratio is corrected to a larger value.
[オーバーステア抑制作用]
オーバーステア時の作用について図6を用いて説明する。
図6(a)のようにハンドル角がランプ状に入力されたとすると、実施例1の制御を行わない場合、車両は強オーバーステア状態になる。
[Oversteer inhibitory action]
The operation during oversteer will be described with reference to FIG.
If the steering wheel angle is input in a ramp shape as shown in FIG. 6A, the vehicle is in a strong oversteer state when the control of the first embodiment is not performed.
実施例1では、ヨーレートの振る舞いから、基準ヨーレートより実ヨーレートが大きくなり始めると(時点t1)、操舵トルクが重くなるようにアシスト量が補正される(図6(c))。その結果、ハンドル角入力が抑制され(図6(a)の時点t1以降の破線)、結果としてヨーレートの発生も抑制される(図6(b)の時点t1以降の破線)。そこからさらにハンドル1が切り増しされて基準ヨーレートと実ヨーレートとの差がさらに大きくなると(図6(b)の時点t2)、ギヤ比が大きくなるように変更される。ギヤ比が大きくなると、図6(d)に示すようにハンドル角は増加する方向へ操作されても、タイヤ角はハンドル操作方向と逆方向へ動くことになり、オーバーステアの進行した状態である強オーバーステアモードにおいてカウンター操作が自動でなされることになる。
In the first embodiment, when the actual yaw rate starts to become larger than the reference yaw rate due to the behavior of the yaw rate (time point t1), the assist amount is corrected so that the steering torque becomes heavier (FIG. 6 (c)). As a result, the steering wheel angle input is suppressed (dashed line after time t1 in FIG. 6A), and as a result, the generation of the yaw rate is also suppressed (dashed line after time t1 in FIG. 6B). When the
[アンダーステア抑制作用]
続いて、アンダーステア時の作用について図7を用いて説明する。
図7(a)のようにハンドル角がランプ状に入力されたとすると、実施例1の制御を行わない場合は、アンダーステアが発生し車両はドリフトアウト状態になる。
[Understeer suppression]
Next, the operation during understeer will be described with reference to FIG.
If the steering wheel angle is input in a ramp shape as shown in FIG. 7A, understeer occurs and the vehicle enters a drift-out state when the control of the first embodiment is not performed.
実施例1では、ヨーレートの振る舞いから、基準ヨーレートより実ヨーレートが小さくなり始めると(時点t1)、操舵トルクが重くなるようにアシスト量が補正される(図7(c))。その結果、ハンドル角入力が抑制され(図7(a)の時点t1以降の破線)、結果としてアンダーステアを助長するハンドル切り増しが抑制される(図7(a)の時点t1以降の破線)。そこからさらにハンドル1が切り増しされて基準ヨーレートと実ヨーレートとの差がさらに大きくなると(図7(b)の時点t2)、ギヤ比が大きくなるように変更される。ギヤ比が大きくなると、図7(d)に示すようにハンドル角は増加する方向へ操作されても、タイヤ角はハンドル操作に比例して増加することはなく、アンダーステアの進行を抑制できる。
In the first embodiment, when the actual yaw rate starts to become smaller than the reference yaw rate due to the behavior of the yaw rate (time point t1), the assist amount is corrected so that the steering torque becomes heavier (FIG. 7 (c)). As a result, the steering wheel angle input is suppressed (broken line after time t1 in FIG. 7A), and as a result, the steering wheel increase that promotes understeer is suppressed (broken line after time t1 in FIG. 7A). When the
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用操舵装置にあっては、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) ステアリング系に操舵補助力を加えるモータ5と、タイヤ切れ角に対するハンドル角の比であるギヤ比を可変する可変ギヤ比機構14と、ハンドル角に応じて車両に、該車両の安定挙動限界を超えた不安定挙動が発生したとき、車両挙動が安定する方向へ可変ギヤ比機構14を駆動制御するコントローラ13と、を備えた車両用操舵装置において、コントローラ13は、車両に前記不安定挙動が発生したとき、車両挙動が安定する方向へのギヤ比変更を行う前に、車両挙動が不安定となる方向へのハンドル操作を抑制する方向へモータ5を駆動制御する。よって、不安定挙動発生時の操舵力変動による違和感を低減しつつ、ドライバのハンドル操舵に伴い車両挙動がより不安定となるのを抑制できる。
(1) A
(2) ハンドル角を検出するエンコーダ16と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ18と、ハンドル角とヨーレート18から車両の不安定量を算出する不安定量算出部113と、を備え、コントローラ13は、不安定量に応じて操舵補助力とギヤ比を変更する。よって、ハンドル角とヨーレートから車両の不安定量をより正確に算出でき、確実に車両の不安定挙動を抑制できる。
(2) The
(3) コントローラ13は、ハンドル角とヨーレートに応じて操舵補助力を変更するため、ヨーレートがハンドル角に応じた適正な値となるようにドライバのハンドル操作を誘導する操舵力制御を実現できる。
(3) Since the
(4) コントローラ13は、操舵補助力を連続的に変化させる。すなわち、通常時の操舵力制御と、車両の不安定挙動の発生自体を抑制することを狙った操舵力制御と、車両の不安定挙動発生時の操舵力制御を、連続的に変化させることで、操舵力変動を小さく抑えることができ、ドライバへ与える違和感を抑制できる。
(4) The
(5) コントローラ13は、不安定量が第1設定値α以上のとき操舵補助力を変更し、第2設定値β(>α)以上のときギヤ比を変更する。すなわち、車両の不安定挙動の発生自体を抑制することを狙った操舵力制御と、車両の不安定挙動発生時の操舵力制御を、同じ不安定量に基づいて行うことで、確実に車両の不安定挙動の発生自体を抑制することを狙った操舵力制御を、車両の不安定挙動発生時の操舵力制御が行われる前に行うことができる。
(5) The
実施例2は、ギヤ比が大きいほどアシスト補正量を減少させる例である。なお、実施例2の構成は実施例1と同様であるため、説明を省略する。 The second embodiment is an example in which the assist correction amount is decreased as the gear ratio is increased. In addition, since the structure of Example 2 is the same as that of Example 1, description is abbreviate | omitted.
図8に示すように、実施例2では、不安定挙動発生時のギヤ比に応じてアシスト補正量を設定し、不安定挙動発生時のギヤ比が大きいほど、アシスト補正量を減少させている。すなわち、ギヤ比が大きい場合は、ドライバのハンドル入力に対する車両挙動のゲインが低下しているので、不安定挙動発生時にはそれほど大きな補正をする必要がない。従って、ギヤ比が大きいほどアシスト補正量を大きくすることで、違和感の少ない操舵特性を実現できる。 As shown in FIG. 8, in the second embodiment, the assist correction amount is set according to the gear ratio when the unstable behavior occurs, and the assist correction amount is decreased as the gear ratio when the unstable behavior occurs. . That is, when the gear ratio is large, the vehicle behavior gain with respect to the driver's steering wheel input decreases, so that it is not necessary to make a large correction when unstable behavior occurs. Therefore, by increasing the assist correction amount as the gear ratio increases, it is possible to realize a steering characteristic with less sense of incongruity.
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)〜(5)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus of the second embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment.
(6) コントローラ13は、ギヤ比に応じて操舵補助力を変更するため、ドライバのハンドル操作による車両不安定挙動が発生する前に、操舵力を車両の不安定挙動を発生させにくい方向へ発生させドライバの操作を抑制することができるため、車両の不安定挙動の発生自体を抑制できる。さらに、上記操舵力制御に加え、車両挙動を安定させる方向へ可変ギヤ比機構14が作動したことに伴い、操舵力でも車両安定方向へドライバの操作を誘導するため、確実に車両挙動が不安定となるのを抑制することができる。
(6) Since the
実施例3は、ステア状態に応じてアシスト補正量を異ならせる例である。なお、実施例3の構成は実施例1と同様であるため、説明を省略する。 The third embodiment is an example in which the assist correction amount is varied according to the steering state. In addition, since the structure of Example 3 is the same as that of Example 1, description is abbreviate | omitted.
図9に示すように、実施例3では、右(左)旋回の場合において(図9の実線)、基準ヨーレートから実ヨーレートを引いた値が負(正)の場合よりも、基準ヨーレートから実ヨーレートを引いた値が正(負)の場合のアシスト補正量を大きくしている。すなわち、アンダーステアの場合よりもオーバーステアの場合のアシスト補正量を大きくしている。その結果、車両挙動としてより不安定なオーバーステア時において、十分な車両挙動安定効果を得られる。 As shown in FIG. 9, in Example 3, in the case of a right (left) turn (solid line in FIG. 9), the actual value from the reference yaw rate is greater than the case where the value obtained by subtracting the actual yaw rate from the reference yaw rate is negative (positive). When the value obtained by subtracting the yaw rate is positive (negative), the assist correction amount is increased. That is, the assist correction amount in the case of oversteer is made larger than that in the case of understeer. As a result, a sufficient vehicle behavior stabilization effect can be obtained during oversteering where vehicle behavior is more unstable.
次に、効果を説明する。
実施例3の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(5)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus of the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment.
(7) 不安定量算出部113は、ステア状態に基づいて不安定量を算出し、かつ、アンダーステア状態の場合の不安定量よりもオーバーステア状態の場合の不安定量を大きく設定する。よって、車両挙動が不安定となるステア状態に応じて、オーバーステア時とアンダーステア時とでそれぞれ安定方向へ操舵補助力を発生させることができ、さらに車両挙動がより不安定となるオーバーステア時でも十分な車両挙動安定効果を得られる。
(7) The unstable
実施例4は、車速が高いほど不安定量に対するアシスト補正量を増加させる例である。なお、実施例4の構成は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。 The fourth embodiment is an example in which the assist correction amount for the unstable amount is increased as the vehicle speed is higher. In addition, since the structure of Example 4 is the same as that of Example 1, description is abbreviate | omitted.
図10に示すように、実施例4では、車両の不安定挙動に応じたアシスト補正量を、車速が高くなるほど増加させ、アシスト量を減らすことでドライバの操舵トルクを重くしている。このとき、操舵力制御を開始する第1設定値αを、車速が高くなるほど小さな値α'とすることで、ギヤ比制御を開始する第2設定値βとの差を大きくしている。 As shown in FIG. 10, in the fourth embodiment, the assist correction amount corresponding to the unstable behavior of the vehicle is increased as the vehicle speed increases, and the steering amount of the driver is increased by decreasing the assist amount. At this time, the difference between the first set value α for starting the steering force control and the second set value β for starting the gear ratio control is increased by setting the first set value α to a smaller value α ′ as the vehicle speed increases.
このような構成とすることにより、車両は高速になるにつれハンドル角入力に対する車両挙動のゲインは高くなる特性を持っているという問題に対し、不安定挙動発生時に車速に応じて操舵トルクを重くすることが可能となり、効果的に車両の不安定挙動を抑制することが可能となる。 By adopting such a configuration, as the vehicle has a characteristic that the gain of the vehicle behavior with respect to the steering wheel angle input increases as the vehicle speed increases, the steering torque is increased according to the vehicle speed when the unstable behavior occurs. This makes it possible to effectively suppress the unstable behavior of the vehicle.
すなわち、車両挙動は車速が高くなるほど不安定になりやすく、かつ、安定から不安定へ至る状態変化が早くなるが、車速が高くなるほどアシスト量を増加させることで、車速に応じて車両の不安定挙動の発生自体を抑制することを狙った操舵力制御を、車両の不安定挙動発生時の操舵力制御より早く実施することが可能となり、車両の不安定挙動の発生自体を抑制することができる。 In other words, the vehicle behavior tends to become unstable as the vehicle speed increases, and the state change from stable to unstable becomes faster. However, the vehicle becomes unstable depending on the vehicle speed by increasing the assist amount as the vehicle speed increases. Steering force control aiming to suppress the occurrence of behavior itself can be performed earlier than steering force control when unstable behavior of the vehicle occurs, and the occurrence of unstable behavior of the vehicle itself can be suppressed. .
次に、効果を説明する。
実施例4の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(5)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus of the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment.
(8) コントローラ13は、車速が高くなるほど第1設定値αと第2設定値βとの差を大きく設定するため、車速にかかわらず車両の不安定挙動の発生を抑制できる。
(8) Since the
実施例5では、転舵速(=ハンドル角速度)が高いほど不安定量に対するアシスト補正量を増加させる例である。なお、実施例4の構成は、実施例1と同様であるため、説明を省略。 The fifth embodiment is an example in which the assist correction amount for the unstable amount is increased as the turning speed (= steering wheel angular velocity) is higher. In addition, since the structure of Example 4 is the same as that of Example 1, description is abbreviate | omitted.
図11に示すように、実施例5では、車両の不安定挙動に応じたアシスト補正量を、転舵速が高くなるほど増加させ、アシスト量を減らすことでドライバの操舵トルクを重くしている。このとき、操舵力制御を開始する第1設定値αを、転舵速が高くなるほど小さな値α'とすることで、ギヤ比制御を開始する第2設定値βとの差を大きくしている。 As shown in FIG. 11, in the fifth embodiment, the assist correction amount corresponding to the unstable behavior of the vehicle is increased as the turning speed is increased, and the driver's steering torque is increased by decreasing the assist amount. At this time, the difference between the first set value α for starting the steering force control and the second set value β for starting the gear ratio control is increased by setting the first set value α to a smaller value α ′ as the turning speed increases. .
すなわち、車両挙動は転舵角が大きく、または転舵速が高くなるほど不安定になりやすく、かつ、安定から不安定へ至る状態変化が早くなるが、転舵速が高くなるほどアシスト補正量を大きくすることで、過度な転舵速の発生を抑制できるとともに、操舵量変化に応じて車両の不安定挙動の発生自体を抑制することを狙った操舵力制御を、車両の不安定挙動発生時の操舵力制御より早く実施することが可能となり、車両の不安定挙動の発生自体を抑制することができる。 That is, the vehicle behavior tends to become unstable as the turning angle increases or the turning speed increases, and the state change from stable to unstable becomes faster, but the assist correction amount increases as the turning speed increases. Therefore, the steering force control aiming at suppressing the occurrence of unstable behavior of the vehicle itself according to the change in the steering amount can be controlled at the time of occurrence of the unstable behavior of the vehicle. It becomes possible to carry out earlier than the steering force control, and the occurrence of unstable behavior of the vehicle itself can be suppressed.
次に、効果を説明する。
実施例5の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(5)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus of the fifth embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment.
(9)コントローラ13は、転舵速が高くなるほど第1設定値αと第2設定値βとの差を大きく設定するため、転舵速にかかわらず車両の不安定挙動の発生を抑制できる。
(9) Since the
(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1〜5に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例1〜5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)
As mentioned above, although the best form for implementing this invention was demonstrated based on Examples 1-5, the concrete structure of this invention is not limited to Examples 1-5, The invention Design changes and the like within a range that does not depart from the gist are also included in the present invention.
例えば、実施例1では、車両挙動状態量として車両のヨーレートを用い、ヨーレートに基づいて車両の不安定量を算出したが、他の車両挙動状態量である横Gや車体スリップアングル、これらの組み合わせ、またはこれらの変化速度等の組み合わせに基づいて車両の不安定量を算出してもよい。 For example, in the first embodiment, the vehicle yaw rate is used as the vehicle behavior state quantity, and the unstable amount of the vehicle is calculated based on the yaw rate. However, the lateral G and the vehicle body slip angle, which are other vehicle behavior state quantities, combinations thereof, Alternatively, the amount of vehicle instability may be calculated based on a combination of these change rates and the like.
実施例1では、ハンドル角をエンコーダ16から求める方法を用いたが、ハンドル角は操舵軸3の回転角等から直接計測してもよい。また、タコジェネレータ等の角速度センサの信号を積分処理してハンドル角を推定してもよい。
また、実施例1では、可変ギヤ比機構14のモータ制御を電流制御とした例を示したが、可変ギヤ比機構のギヤ比を直接計測してフィードバックしてもよい。
In the first embodiment, the method of obtaining the handle angle from the
In the first embodiment, the motor control of the variable
1 ハンドル
2舵取り機構
3 操舵軸
4 トルクセンサ
5 モータ
6 ピニオン
7 ラック
8,9 タイロッド
10,11車輪
12 減速器
13 コントローラ
14可変ギヤ比機構
15 モータ
16 エンコーダ
17 車速センサ
18 ヨーレートセンサ
20 バッテリ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
タイヤ切れ角に対するハンドル角の比であるギヤ比を可変するギヤ比アクチュエータと、
ハンドル角に応じて車両に、該車両の安定挙動限界を越えた不安定挙動が発生したとき、車両挙動が安定する方向へ前記ギヤ比アクチュエータを駆動制御する操舵制御手段と、
を備えた車両用操舵装置において、
前記操舵制御手段は、車両に前記不安定挙動が発生したとき、車両挙動が安定する方向へのギヤ比変更を行う前に、車両挙動が不安定となる方向へのハンドル操作を抑制する方向へ前記操舵力アクチュエータを駆動制御することを特徴とする車両用操舵装置。 A steering force actuator for applying a steering assist force to the steering system;
A gear ratio actuator that varies a gear ratio that is a ratio of a steering wheel angle to a tire turning angle;
Steering control means for driving and controlling the gear ratio actuator in a direction in which the vehicle behavior becomes stable when an unstable behavior exceeding the stable behavior limit of the vehicle occurs in the vehicle according to the steering wheel angle;
In a vehicle steering apparatus comprising:
When the unstable behavior occurs in the vehicle, the steering control means suppresses the steering operation in the direction in which the vehicle behavior becomes unstable before changing the gear ratio in the direction in which the vehicle behavior becomes stable. A steering apparatus for a vehicle, wherein the steering force actuator is driven and controlled.
ハンドルの操舵量を検出する操舵量検出手段と、
車両に発生する車両挙動状態量を検出する車両挙動状態量検出手段と、
前記操舵量と前記車両挙動状態量から車両の不安定量を算出する不安定量算出手段と、
を備え、
前記操舵制御手段は、前記不安定量に応じて前記操舵補助力と前記ギヤ比を変更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,
Steering amount detection means for detecting the steering amount of the steering wheel;
Vehicle behavior state quantity detecting means for detecting a vehicle behavior state quantity generated in the vehicle;
An unstable amount calculating means for calculating an unstable amount of the vehicle from the steering amount and the vehicle behavior state amount;
With
The vehicle steering apparatus, wherein the steering control means changes the steering assist force and the gear ratio according to the unstable amount.
前記操舵制御手段は、前記操舵量と前記車両挙動状態量の少なくとも一方に応じて前記操舵補助力を変更することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 2,
The vehicle steering apparatus, wherein the steering control means changes the steering assist force in accordance with at least one of the steering amount and the vehicle behavior state amount.
前記操舵制御手段は、前記ギヤ比に応じて前記操舵補助力を変更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 vehicle steering apparatus, wherein the steering control means changes the steering assist force in accordance with the gear ratio.
前記操舵制御手段は、前記操舵補助力を少なくとも2段階以上の多段階、または連続的に変化させ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 apparatus, wherein the steering control means changes the steering assist force in at least two or more stages or continuously.
前記不安定量算出手段は、ステア状態に基づいて前記不安定量を算出し、かつ、アンダーステア状態の場合の不安定量よりもオーバーステア状態の場合の不安定量を大きく設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 2 to 5,
The unstable amount calculation means calculates the unstable amount based on a steer state, and sets the unstable amount in the oversteer state to be larger than the unstable amount in the understeer state. apparatus.
前記操舵制御手段は、前記不安定量が第1設定値以上のとき前記操舵補助力を変更し、前記不安定量が前記第1設定値よりも大きな第2設定値以上のとき前記ギヤ比を変更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 2 to 6,
The steering control means changes the steering assist force when the unstable amount is greater than or equal to a first set value, and changes the gear ratio when the unstable amount is greater than or equal to a second set value greater than the first set value. A vehicle steering apparatus characterized by the above.
前記操舵制御手段は、車速が高くなるほど前記第1設定値と前記第2設定値との差を大きく設定することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 7, wherein
The vehicle steering apparatus, wherein the steering control means sets a difference between the first set value and the second set value as the vehicle speed increases.
前記操舵制御手段は、前記操舵量の変化速度が高くなるほど前記第1設定値と前記第2設定値との差を大きく設定することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 8, wherein
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the steering control means sets a difference between the first set value and the second set value as the change rate of the steering amount increases.
車両に前記不安定挙動が発生したとき、車両挙動が安定する方向へのギヤ比変更を行う前に、車両挙動が不安定となる方向へのハンドル操作を抑制する方向へ操舵補助力を発生させることを特徴とする車両用操舵装置。 In a vehicle steering apparatus for changing a gear ratio, which is a ratio of a steering wheel angle to a tire turning angle, in a direction in which the vehicle behavior is stable when an unstable behavior exceeding the stable behavior limit of the vehicle occurs in the vehicle,
When the unstable behavior occurs in the vehicle, the steering assist force is generated in a direction to suppress the steering operation in the direction in which the vehicle behavior becomes unstable before changing the gear ratio in the direction in which the vehicle behavior becomes stable. A vehicle steering apparatus characterized by the above.
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