JP2008049963A - Vehicular steering control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の操舵力伝達系における摩擦特性を変更可能とした車両操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus capable of changing a friction characteristic in a steering force transmission system of a vehicle.
従来、車両の摩擦特性を変更可能とした車両操舵装置としては、特許文献1に記載されるように、運転操作状況に応じて摩擦特性を変更するものが知られている。この装置は、運転者が片手でハンドルを操作していることを検出すると、操舵力伝達系に設けられる摩擦特性可変機構によって、両手でハンドルを操作しているときに比べて操舵トルクに対するハンドルの操舵角が大きくなるように、摩擦特性を変更するものである。
しかし、特許文献1に記載の車両操舵装置では、運転者の運転操作状況に応じて摩擦特性を変更するが、車両の車速に応じて摩擦特性を変更するものではない。そのため、車速に応じてきめ細かく操舵フィーリングを向上させることができない。
However, in the vehicle steering apparatus described in
そこで、本発明の目的は、車両の車速に応じて操舵フィーリングを向上させる車両操舵装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that improves the steering feeling in accordance with the vehicle speed of the vehicle.
本発明に係る車両操舵装置は、車両の車速を検出する車速検出手段と、操舵力伝達系に設けられ、当該操舵力伝達系における摩擦特性を変更可能とした摩擦特性可変手段と、車速検出手段で検出した車速に応じて摩擦特性可変手段により摩擦特性を変更する制御手段とを備えることを特徴とする。 A vehicle steering apparatus according to the present invention includes a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed of a vehicle, a friction characteristic variable unit that is provided in a steering force transmission system and that can change a friction characteristic in the steering force transmission system, and a vehicle speed detection unit. And a control means for changing the friction characteristic by the friction characteristic variable means according to the vehicle speed detected in step (b).
この車両操舵装置では、車速検出手段で検出した車両の車速に応じて、操舵力伝達系の摩擦特性が変更される。そのため、車速に応じて操舵力伝達系における摩擦特性を変更することにより、操舵特性におけるヒステリシス幅を調整することができ、車両の車速に応じて操舵フィーリングを向上させることが可能となる。例えば、高速走行時には摩擦を大きくしてヒステリシス幅を大きくすることで、高速走行時における保舵の安定性を向上させることが可能となり、低速走行時には摩擦を小さくすることで、ハンドル戻り性能を向上させることが可能となる。 In this vehicle steering apparatus, the friction characteristic of the steering force transmission system is changed according to the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means. Therefore, by changing the friction characteristic in the steering force transmission system according to the vehicle speed, the hysteresis width in the steering characteristic can be adjusted, and the steering feeling can be improved according to the vehicle speed of the vehicle. For example, by increasing the friction and increasing the hysteresis width during high-speed driving, it is possible to improve the stability of the rudder during high-speed driving and improving the steering wheel return performance by reducing the friction during low-speed driving. It becomes possible to make it.
また、本発明に係る車両操舵装置は、車両の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、制御手段は、操舵角検出手段で検出した操舵角が小さい場合、操舵角が大きい場合に比べて摩擦を小さくすることが好適である。この車両操舵装置では、操舵角検出手段で検出した車両の操舵角が小さいと、操舵力伝達系における摩擦が小さくなるように摩擦特性が変更され、操舵特性におけるヒステリシス幅が小さくなる。そのため、直進中立付近では微小な操舵トルクでもヨーが出やすくなるため、直進中立付近での修正操舵を容易に行うことが可能となる。特に、高速走行時に操舵力伝達系の摩擦を大きくした場合、直進中立付近での修正操舵が行いやすくなる。 The vehicle steering apparatus according to the present invention further includes a steering angle detection unit that detects a steering angle of the vehicle, and the control unit has a smaller steering angle detected by the steering angle detection unit than a large steering angle. It is preferable to reduce the friction. In this vehicle steering apparatus, when the vehicle steering angle detected by the steering angle detection means is small, the friction characteristic is changed so that the friction in the steering force transmission system is small, and the hysteresis width in the steering characteristic is small. For this reason, yaw is likely to be generated even with a small steering torque in the vicinity of the straight traveling neutrality, so that the correction steering can be easily performed in the vicinity of the straight traveling neutrality. In particular, when the friction of the steering force transmission system is increased during high-speed traveling, it becomes easier to perform corrective steering near the straight-running neutral position.
また、本発明に係る車両操舵装置は、車両の走行状態を判断する走行状態判断手段を備え、制御手段は、走行状態判断手段で判断した走行状態が悪路であると判断し、かつ、車速検出手段で検出した車速が所定値よりも低い場合、車速に応じた摩擦に比べて摩擦を大きくすることが好適である。ここで所定値とは、車両が低速で走行している車速域の上限値を示す値である。そのため、車速が所定値よりも低い場合とは、車両が低速で走行している場合を意味する。この車両操舵装置では、低速で悪路を走行すると、操舵力伝達系の摩擦が大きくなる。そして、操舵力伝達系を構成するギヤ等のクリアランス(例えば、操舵力伝達系としてラック&ピニオン機構を採用する場合、ラックとピニオンとのクリアランス)が小さくなる。このため、悪路走行により生ずる操舵力伝達系の歯打ち音を低減することが可能となる。なお、低速で走行しているときに操舵力伝達系の摩擦を小さくした場合、操舵力伝達系を構成するギヤ等のクリアランスが大きくなって歯打ち音が大きくなるため、このような場合には、クリアランスを小さくするために操舵力伝達系の摩擦を大きくする必要がある。 In addition, the vehicle steering apparatus according to the present invention includes a traveling state determination unit that determines a traveling state of the vehicle, the control unit determines that the traveling state determined by the traveling state determination unit is a bad road, and the vehicle speed. When the vehicle speed detected by the detection means is lower than a predetermined value, it is preferable to increase the friction compared to the friction according to the vehicle speed. Here, the predetermined value is a value indicating an upper limit value of a vehicle speed range in which the vehicle is traveling at a low speed. Therefore, the case where the vehicle speed is lower than the predetermined value means a case where the vehicle is traveling at a low speed. In this vehicle steering device, when the vehicle travels on a rough road at a low speed, the friction of the steering force transmission system increases. Then, the clearance of gears and the like constituting the steering force transmission system (for example, when a rack and pinion mechanism is adopted as the steering force transmission system), the clearance between the rack and the pinion is reduced. For this reason, it is possible to reduce the rattling noise of the steering force transmission system caused by traveling on a rough road. If the friction of the steering force transmission system is reduced when traveling at low speed, the clearance of the gears etc. constituting the steering force transmission system will increase and the rattling noise will increase. In order to reduce the clearance, it is necessary to increase the friction of the steering force transmission system.
本発明によれば、車速に応じて操舵力伝達系における摩擦特性を変更することにより、車速に応じて操舵フィーリングを向上させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the steering feeling according to the vehicle speed by changing the friction characteristic in the steering force transmission system according to the vehicle speed.
以下、図面を参照して、本発明に係る車両操舵装置の実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of a vehicle steering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2を参照して、本実施の形態に係る車両操舵装置1について説明する。図1は、本実施形態に係る車両操舵装置の構成を示した図である。図2は、車両操舵装置の摩擦特性可変機構の構成を示した図である。
With reference to FIG.1 and FIG.2, the
車両操舵装置1は、運転者のハンドル操作により発生する操舵力を、操舵力伝達系を介して車両の操舵輪10a,10bに伝達する。さらに、車両操舵装置1は、車速及び走行状態に応じて操舵力伝達系の摩擦特性を変更する。そのために、車両操舵装置1は、図1に示すように、主に、ステアリングギヤボックス2、摩擦特性可変機構3、車輪速センサ4a〜4d、操舵トルクセンサ5、操舵角センサ6及びECU(Electronic Control Unit)7を備えている。
The
操舵力伝達系では、ハンドル8にステアリングシャフト9を介してステアリングギヤボックス2が接続されている。ステアリングシャフト9には、操舵トルクセンサ5と操舵角センサ6が配設されている。ステアリングギヤボックス2は、ラック&ピニオン機構で構成されており、ステアリングギヤボックス2の両端には、タイロッド等を介して左右の操舵輪10a,10bが取り付けられている。そして、ステアリングギヤボックス2には、ラック&ピニオン機構の摩擦を変更する摩擦特性可変機構3が取り付けられている。操舵輪10a,10bを含む前後左右の車輪10a〜10dには、車輪速センサ4a〜4dがそれぞれ配設されている。
In the steering force transmission system, the
図2に示すように、摩擦特性可変機構3は、ラック11、ピニオン12を主要構成部品とするステアリングギヤボックス2に設けられ、ステアリングギヤボックス2におけるギヤ摩擦の大きさを変えることで摩擦特性を変更可能とするものである。摩擦特性可変機構3は、モータ13を備えている。モータ13は、ギヤ摩擦におけるクーロン摩擦及び弾性摩擦の増減を調整するアクチュエータとして機能するものであり、ラック11に対するラックガイド14の押圧力を調整してクーロン摩擦及び弾性摩擦を増減する。なお、ラックガイド14は、ラック11を挟んでピニオン12の反対側に設置され、ラック11をピニオン12側へ押圧して支持する部材である。
As shown in FIG. 2, the friction
モータ13の回転軸17は、ステアリングギヤボックス2のギヤハウジング15に固定されたベース部材16を貫通しており、その周面にベース部材16と噛み合うネジが刻設されている。そのため、モータ13が駆動すると、回転軸17は、回転してラックガイド14に対して進退する。回転軸17の先端には、プレート18が取り付けられている。このプレート18とラックガイド14との間には、スプリング19が縮設されている。スプリング19は、ラックガイド14をピニオン12側へ付勢する付勢手段である。
The rotating
モータ13の駆動によりプレート18がラックガイド14に接近するように前進すると、ラック11に対するラックガイド14の押圧力が大きくなり、クーロン摩擦及び弾性摩擦が増加する。一方、モータ13の駆動によりプレート18がラックガイド14から離間するように後退すると、ラック11に対するラックガイド14の押圧力が小さくなり、クーロン摩擦及び弾性摩擦が減少する。
When the
ラックガイド14は、その外周にOリング20が配設されており、ギヤハウジング15内にはめ込まれている。Oリング20は、ラックガイド14の径クリアランスを調整すると共にラックガイド14を支持する弾性支持部材として機能する。ラックガイド14の径クリアランスはOリング20の弾性変形により生じ、ラック11のストロークに伴いラックガイド14が移動することで、ラック11とピニオン12との弾性摩擦が徐々に増加していく。このラックストロークに対する弾性摩擦の増加の割合が弾性摩擦勾配となる。なお、ステアリングギヤボックス2とラックガイド14との間隔を変えることで、Oリング20の弾性変形により生ずるラックガイド14の径クリアランスを変えることができ、弾性摩擦勾配の傾斜角を調整することができる。
The
図3は、ピニオントルクとラックストロークとの関係を示した図である。図3に示すように、摩擦特性が固定の場合の一般的な摩擦特性(以下「一般的な摩擦特性」という)においては、ピニオン12(ハンドル8)にトルクを加えていくと、クーロン摩擦C0及び弾性摩擦E0を受けながらラック11がストロークしていく。そして、摩擦特性可変機構3のモータ13によってプレート18を前進させてラック11とピニオン12との摩擦を大きくすると、クーロン摩擦C0よりも大きなクーロン摩擦Caと弾性摩擦E0よりも大きな弾性摩擦Eaが生じる。そのため、ラックストロークに対するピニオントルクが大きくなって、ハンドル8が重たくなる。また、摩擦特性可変機構3のモータ13によってプレート18を後退させてラック11とピニオン12との摩擦を小さくすると、クーロン摩擦C0よりも小さなクーロン摩擦Cbと弾性摩擦E0よりも小さな弾性摩擦Ebが生じる。そのため、ラックストロークに対するピニオントルクが小さくなって、ハンドル8が軽くなる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between pinion torque and rack stroke. As shown in FIG. 3, in the general friction characteristic when the friction characteristic is fixed (hereinafter referred to as “general friction characteristic”), when torque is applied to the pinion 12 (handle 8), the Coulomb friction C 0 and
車輪速センサ4a〜4dは、車輪10a〜10dの回転速度をそれぞれ検出するセンサである。車輪速センサ4a〜4dでは、その検出値を車輪速信号としてECU7にそれぞれ送信する。そして、ECU7において、車輪速センサ4a〜4dの検出値から車速が求められる。
The
操舵トルクセンサ5は、ハンドル8から入力された操舵トルクを検出するセンサである。操舵トルクセンサ5では、その検出値を操舵トルク信号としてECU7に送信する。
The
操舵角センサ6は、ステアリングシャフト9の回転角と回転方向(ハンドル8の操舵角と操舵方向)を検出するセンサである。操舵角センサ6では、その検出値を操舵角信号としてECU7に送信する。
The
ECU7は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等からなる電子制御ユニットである。ECU7は、摩擦特性可変機構3、車輪速センサ4a〜4d、操舵トルクセンサ5、操舵角センサ6と接続されている。そして、ECU7は、車輪速センサ4a〜4dからの車輪速信号、操舵トルクセンサ5からの操舵トルク信号、操舵角センサ6からの操舵角信号に基づき、摩擦特性可変機構3の摩擦特性を変更するための制御を行う。そのために、ECU7では、車速及び操舵角に応じた摩擦トルクを設定した摩擦特性マップ及び悪路マップを保持している。
The
図4は、摩擦特性マップ及び悪路マップを示した図である。図4に示すように、摩擦特性マップは、車両が高速、中速、低速で走行しているときの操舵角と摩擦トルクとの関係を示している。各車速は適宜設定される。低速の摩擦特性マップでは、一般的な摩擦特性の摩擦トルクよりも小さな摩擦トルクが設定され、高速の摩擦特性マップでは、一般的な摩擦特性の摩擦トルクよりも大きな摩擦トルクが設定され、中速の摩擦特性マップでは、高速の摩擦特性マップと低速の摩擦特性マップとの中間程度になるように摩擦トルクが設定される。そして、各車速に対応する摩擦特性マップは、操舵角が大きくなるに従い大きな摩擦トルクが設定される。また、各車速に対応する摩擦特性マップは、直進中立付近(操舵角が0度付近で操舵がニュートラルの状態)に近づくに従い急激に小さくなる摩擦トルクが設定され、直進中立付近では一般的な摩擦特性の摩擦トルクよりも小さくなっている。悪路マップは、低速で走行しているときの摩擦トルクのみが設定されており、全操舵角域において、低速の摩擦特性マップにおける摩擦トルクに比べて大きな摩擦トルクが設定されている。なお、摩擦特性マップは高速、中速、低速の3つの車速についてのみ設定されているので、他の車速については、ECU7において、高速、中速、低速の摩擦特性マップを用いて線形補間することにより、対応車速の摩擦特性マップが求められる。
FIG. 4 is a diagram showing a friction characteristic map and a rough road map. As shown in FIG. 4, the friction characteristic map shows the relationship between the steering angle and the friction torque when the vehicle is traveling at high speed, medium speed, and low speed. Each vehicle speed is set appropriately. In the low-speed friction characteristic map, a friction torque smaller than the friction torque of the general friction characteristic is set, and in the high-speed friction characteristic map, a friction torque larger than the friction torque of the general friction characteristic is set. In this friction characteristic map, the friction torque is set so as to be intermediate between the high speed friction characteristic map and the low speed friction characteristic map. In the friction characteristic map corresponding to each vehicle speed, a larger friction torque is set as the steering angle increases. In addition, the friction characteristic map corresponding to each vehicle speed is set to a friction torque that decreases rapidly as it approaches near straight neutrality (steering angle is near 0 degrees and steering is in a neutral state). It is smaller than the characteristic friction torque. In the rough road map, only the friction torque when traveling at a low speed is set, and a larger friction torque is set than the friction torque in the low-speed friction characteristic map in the entire steering angle region. Since the friction characteristic map is set only for three vehicle speeds of high speed, medium speed, and low speed, the other vehicle speeds are linearly interpolated in the
まず、ECU7では、車輪速信号、操舵角信号及び操舵トルク信号から車両の車速、操舵角及び操舵トルクを取得する。そして、ECU7では、車速、操舵角及び操舵トルクに基づき摩擦特性マップと悪路マップの何れかを選択する。操舵角が直進閾値以下かつ操舵トルク変動が変動閾値以上であって、車速が低速閾値以下の場合は、悪路マップを選択する。一方、操舵角が直進閾値以下かつ操舵トルク変動が変動閾値以上であって、車速が低速閾値以下の何れか1つでも該当しない場合は、車速に応じて摩擦特性マップを選択する。ここで、直進閾値とは、運転者が車両を直進走行させていると判断される操舵角の最大値である。変動閾値とは、悪路と判断される路面から操舵輪10a,10bを介してステアリングシャフト9に入力される操舵トルクの最小値である。つまり、操舵角が直進閾値以下かつ操舵トルク変動が変動閾値以上の場合とは、直進走行しているにも拘らず、路面状況(悪路)によって操舵輪10a,10bに外力が加わり、ステアリングシャフト9にトルクが生じる場合である。また、低速閾値とは、車両が低速で走行していると判断される車速域の最大値である。そのため、車速が低速閾値以下のときは低速走行時であり、低速閾値よりも大きいときは中速又は高速走行時となる。そして、ECU7は、選択したマップに基づいて操舵角に応じた摩擦トルクを抽出する。
First, the
そして、ECU7では、操舵力伝達系の摩擦が抽出した摩擦トルクになるように、摩擦特性可変機構3のモータ13の回転制御を行う。具体的には、ECU7では、摩擦トルクとプレート18−ラックガイド14間の間隔との関係を示した摩擦トルクマップ(不図示)を保持しており、この摩擦トルクマップに基づいて抽出した摩擦トルクに応じた間隔を求め、その間隔にするために必要なモータ電流を算出する。そして、ECU7では、このモータ電流をモータ13に送出することでモータ13の回転制御を行い、プレート18−ラックガイド14間の間隔を調整することで、摩擦トルクの調整を行う。
Then, the
図5は、一般的な摩擦特性における操舵トルクとヨーレートとの関係を示した図である。図6は、摩擦特性可変の場合の摩擦を大きくしたときの操舵トルクとヨーレートとの関係を示した図である。図7は、摩擦特性可変の場合の摩擦を小さくしたときの操舵トルクとヨーレートとの関係を示した図である。図8は、一般的な摩擦特性における操舵トルクと操舵角との関係を示した図である。図9は、摩擦特性可変の場合の摩擦を小さくしたときの操舵トルクと操舵角との関係を示した図である。図10は、図5における操舵トルクが0付近(直進中立付近)の拡大図である。図11は、図6における操舵トルクが0付近(直進中立付近)の拡大図である。図12は、図7における操舵トルクが0付近(直進中立付近)の拡大図である。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between steering torque and yaw rate in general friction characteristics. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the steering torque and the yaw rate when the friction is increased when the friction characteristic is variable. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the steering torque and the yaw rate when the friction is reduced when the friction characteristic is variable. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between steering torque and steering angle in general friction characteristics. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the steering torque and the steering angle when the friction is reduced when the friction characteristic is variable. FIG. 10 is an enlarged view of the case where the steering torque in FIG. FIG. 11 is an enlarged view of the case where the steering torque in FIG. FIG. 12 is an enlarged view of the case where the steering torque in FIG.
高速走行時には、高速の摩擦特性マップに従い、操舵力伝達系に対する摩擦トルクが大きくなるように、摩擦特性可変機構3を用いてラック11とピニオン12との摩擦を大きくする。図5と図6とを対比すると明らかなように、摩擦を大きくするとヒステリシス幅が大きくなる。そのため、操舵トルクが大きくなると、操舵トルクをある程度変動させてもヨーレートが大きく変動せず、高速旋回時の保舵を安定させることができ、運転者の保舵力を低減させることができる。
When traveling at high speed, the friction between the
高速走行時の直進中立付近(操舵角が0度付近)のときは、高速の摩擦特性マップに従い、操舵力伝達系に対する摩擦トルクが小さくなるように、摩擦特性可変機構3を用いてラック11とピニオン12との摩擦を小さくする。図10、図11及び図12を対比すると明らかなように、摩擦を小さくすると、操舵トルクをかけ始めたとき(操舵トルクが0付近)にヨーレートが早く出るようになる。そのため、僅かな操舵トルクでもヨーレートが出るようになり、直進中立付近での修正操舵を容易に行うことが可能となる。なお、図10と図11を対比すると明らかなように、摩擦を大きくすると、操舵トルクをかけ始めたとき(操舵トルクが0付近)のヨーレートの立ち上がりが鈍くなる。そのため、大きな操舵トルクをかけないとヨーレートが出ないため、直進中立付近での修正操舵を行い難くなる。
When the vehicle is in the vicinity of straight running neutral at high speed (steering angle is near 0 degree), the friction characteristic
低速走行時であって良路を走行するときは、低速の摩擦特性マップに従い、操舵力伝達系に対する摩擦トルクが小さくなるように、摩擦特性可変機構3を用いてラック11とピニオン12との摩擦を小さくする。摩擦を小さくすると、摩擦感のないすっきりした操舵フィーリングを得ることができる。また、図5と図7とを対比すると明らかなように、摩擦を小さくすると、ヒステリシス幅が小さくなる。そのため、操舵トルクを少し変動させるだけでヨーレートが敏感に応答するようになり、車両を機敏に旋回させることができる。一般に、低速走行時は、車両に作用する横荷重が小さくなるため、操舵輪の復元力が下がってハンドルが戻りづらくなる。そのため、一般的な摩擦特性の場合、図8に示すように、低速走行時は操舵トルクがニュートラル付近(操舵トルクが0付近)に戻っても操舵角が十分に戻り切らない。ところが、低速走行時に摩擦を小さくすると、図9に示すように、ヒステリシス幅が格段に小さくなるため、操舵トルクがニュートラル付近(操舵トルクが0付近)に戻ったときの操舵角が小さくなり、ハンドル戻り性能が向上する。
When traveling on a good road at low speed, the friction between the
一方、低速走行時であって悪路を走行するときは、悪路マップに従い、操舵力伝達系に対する摩擦トルクが大きくなるように、摩擦特性可変機構3を用いてラック11とピニオン12との摩擦を大きくする。低速の摩擦特性マップでは摩擦を小さくするため、ラック11とピニオン12とのクリアランスが大きくなり、ラック11とピニオン12との歯打ち音が大きくなる。そこで、悪路マップに従い摩擦を大きくすると、ピニオン12に対するラック11の押圧力が強くなり、ラック11とピニオン12とのクリアランスが小さくなり、ラック11とピニオン12との歯打ち音が小さくなる。
On the other hand, when traveling on a rough road at low speed, the friction between the
次に車両操舵装置1の動作について説明する。特にECU7の処理については、図13のフローチャートを用いて説明する。図13は、ECU7の処理の流れを示すフローチャートである。図13の制御処理は、ECU7により繰り返し行われる。
Next, the operation of the
車輪速センサ4a〜4dでは、車輪10a〜10dの車輪速を検出して、車輪速信号をECU7に送出している。操舵トルクセンサ5では、ステアリングシャフト9の操舵トルクを検出して、操舵トルク信号をECU7に送出している。操舵角センサ6では、ステアリングシャフト9の操舵角を検出して、操舵角信号を送出している。
The
ECU7では、一定の時間毎に、車輪速センサ4a〜4dからの車輪速信号と、操舵角センサ6からの操舵角信号と、操舵トルクセンサ5からの操舵トルク信号とを受信し、各信号に基づいて車速、操舵角及び操舵トルクを取得する(S1)。そして、ECU7では、操舵角が直進閾値以下かつ操舵トルク変動が変動閾値以上であるか否かを判断する(S2)。そして、ECU7では、操舵角情報が直進閾値以下かつ変動閾値以上でない場合は良路と判定し(S3)、直進閾値以下かつ変動閾値以上である場合は悪路と判定する(S5)。
The
良路と判定した場合、ECU7では、車速に応じた摩擦特性マップを選択する(S4)。一方、悪路と判定した場合、ECU7では、車速が低速閾値以下か否かを判断する(S6)。そして、ECU7では、車速が低速閾値以下でなければ、低速走行時ではないと判断して車速に応じた摩擦特性マップを選択し(S4)、車速が低速閾値以下であれば、低速走行時であると判断して悪路マップを選択する(S7)。そして、ECU7では、それぞれ選択されたマップに基づき、操舵角に対応した摩擦トルクを求める。さらに、ECU7では、操舵力伝達系の摩擦が求めた摩擦トルクになるように、摩擦トルクマップに基づいて摩擦トルクに応じたプレート18−ラックガイド14間の間隔を求め、その間隔にするために必要なモータ電流を算出する。そして、ECU7では、このモータ電流をモータ13に送出してモータ13の回転制御を行い、プレート18−ラックガイド14間の間隔を変えることで摩擦トルクの調整を行う(S8)。
If it is determined that the road is good, the
モータ13は、ECU7からのモータ電流を受けて駆動し、回転軸17を回転させる。この回転軸17の回転によりプレート18が進退し、スプリング19の付勢力が加減されることにより、ピニオン12に対するラック11の押圧力が増減する。このようにして、摩擦特性可変機構3によりラック11とピニオン12との摩擦を変更する。
The
この車両操舵装置1によれば、車速及び操舵角に基づいて操舵力伝達系の摩擦特性を変更することにより、操舵特性におけるヒステリシス幅を調整することができる。これにより、車両の車速及び操舵角に応じて操舵フィーリングを向上させることが可能となる。
According to the
特に、高速走行時には、高速の摩擦特性マップに基づき摩擦特性可変機構3の摩擦を大きくすることで、ヒステリシス幅が大きくなり、高速旋回時の保舵を安定させることが可能となる。さらに、高速走行時の直進中立付近のときは、高速の摩擦特性マップに基づき摩擦特性可変機構3の摩擦を小さくすることで、操舵トルクをかけ始めたときにヨーレートが早く出るようになり、直進中立付近での修正操舵を容易に行うことが可能となる。また、低速走行時に良路を走行するときは、低速の摩擦特性マップに基づき摩擦を小さくすることで、ヒステリシス幅が小さくなり、車両を機敏に旋回させられると共にハンドル戻り性能が向上する。悪路かつ低速走行のときには、悪路マップに基づき摩擦を大きくすることで、特に悪路かつ低速走行のときに生ずるステアリングギヤボックス2におけるラック11とピニオン12との歯打ち音を低減することが可能となる。
In particular, when traveling at high speed, by increasing the friction of the friction characteristic
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
例えば、本実施の形態では、摩擦特性マップ及び悪路マップは車速及び操舵角に対応した摩擦トルクを設定しているが、車速及びヨーレートに対応した摩擦トルクを設定してもよい。この場合、車両にヨーレートセンサを備え、このヨーレートセンサで検出した信号をヨーレート信号としてECUに送出し、ECUにおいて車速及びヨーレートに対応した摩擦トルクを求め、摩擦特性可変機構の摩擦特性を変更する。 For example, in the present embodiment, the friction characteristic map and the rough road map set the friction torque corresponding to the vehicle speed and the steering angle, but the friction torque corresponding to the vehicle speed and the yaw rate may be set. In this case, the vehicle includes a yaw rate sensor, and a signal detected by the yaw rate sensor is sent to the ECU as a yaw rate signal. The ECU obtains a friction torque corresponding to the vehicle speed and the yaw rate, and changes the friction characteristic of the friction characteristic variable mechanism.
また、本実施の形態では、摩擦特性マップは高速、中速、低速の3つのみ、悪路マップは低速のみ摩擦トルクを設定しているが、さらに多くの車速について摩擦特性マップ及び悪路マップを設定しても良く、車速を複数の車速域に分割し、各車速域ごとに摩擦特性マップ及び悪路マップを設定しても良い。 In the present embodiment, only three friction characteristic maps are set, i.e., high speed, medium speed, and low speed, and the rough road map sets the friction torque only for low speed. However, the friction characteristic map and the rough road map are set for more vehicle speeds. The vehicle speed may be divided into a plurality of vehicle speed ranges, and a friction characteristic map and a rough road map may be set for each vehicle speed range.
また、本実施の形態では、悪路の判定基準として操舵角と操舵トルク変動を用いたが、悪路を走行していることが判定できればよく、例えば車両の振動を検出する振動センサを備え、この振動センサで検出された振動を用いて悪路を判定しても良い。 Further, in the present embodiment, the steering angle and the steering torque fluctuation are used as the rough road determination criteria, but it is only necessary to be able to determine that the vehicle is traveling on a rough road. For example, a vibration sensor that detects the vibration of the vehicle is provided. You may determine a bad road using the vibration detected by this vibration sensor.
なお、摩擦特性マップ及び悪路マップに設定される摩擦トルクは、車速や操舵角を基にした相対的な大きさである。そのため、実際には、車両や操舵力伝達系の特性等を考慮して、摩擦特性マップ及び悪路マップに対応する具体的な摩擦トルクが定められる。 The friction torque set in the friction characteristic map and the rough road map is a relative magnitude based on the vehicle speed and the steering angle. Therefore, in practice, specific friction torques corresponding to the friction characteristic map and the rough road map are determined in consideration of the characteristics of the vehicle and the steering force transmission system.
1…車両操舵装置、2…ステアリングギヤボックス、3…摩擦特性可変機構、4a〜4d…車輪速センサ、5…操舵トルクセンサ、6…操舵角センサ、7…ECU、8…ハンドル、9…ステアリングシャフト、10a〜10d…車輪、11…ラック、12…ピニオン、13…モータ、14…ラックガイド、15…ギヤハウジング、16…ベース部材、17…回転軸、18…プレート、19…スプリング、20…Oリング。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
操舵力伝達系に設けられ、当該操舵力伝達系における摩擦特性を変更可能とした摩擦特性可変手段と、
前記車速検出手段で検出した車速に応じて前記摩擦特性可変手段により摩擦特性を変更する制御手段とを備えることを特徴とする車両操舵装置。 Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle;
Friction characteristic variable means provided in the steering force transmission system and capable of changing the friction characteristic in the steering force transmission system;
A vehicle steering apparatus comprising: control means for changing a friction characteristic by the friction characteristic changing means according to a vehicle speed detected by the vehicle speed detection means.
前記制御手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が小さい場合、操舵角が大きい場合に比べて摩擦を小さくすることを特徴とする請求項1に記載の車両操舵装置。 Steering angle detection means for detecting the steering angle of the vehicle,
2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the control unit reduces the friction when the steering angle detected by the steering angle detection unit is small compared to when the steering angle is large.
前記制御手段は、前記走行状態判断手段で判断した走行状態が悪路であると判断し、かつ、前記車速検出手段で検出した車速が所定値よりも低い場合、車速に応じた摩擦に比べて摩擦を大きくすることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両操舵装置。 A traveling state determining means for determining a traveling state of the vehicle;
The control means determines that the traveling state determined by the traveling state determination means is a rough road, and the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means is lower than a predetermined value, compared to the friction according to the vehicle speed. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein friction is increased.
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