JP2008265613A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果と、車両の走行速度の検出結果とに基づいて駆動されるモータの回転力を操舵機構に加えて操舵を補助するように構成された電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention is an electric motor configured to assist steering by applying a rotational force of a motor driven based on a detection result of a steering torque applied to a steering member and a detection result of a traveling speed of a vehicle to a steering mechanism. The present invention relates to a power steering device.
ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの発生力を舵取機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられる操舵トルクをトルクセンサにより検出し、検出された操舵トルクに基づいて目標補助力を定め、この目標補助力を発生させるべく前記モータを駆動制御する構成となっている。 An electric power steering device that drives a steering assist motor in response to a rotation operation of a steering member such as a steering wheel and assists steering by applying the generated force of the motor to a steering mechanism is a steering torque applied to the steering member. Is detected by a torque sensor, a target auxiliary force is determined based on the detected steering torque, and the motor is driven and controlled to generate the target auxiliary force.
このような電動パワーステアリング装置においては、より良好な操舵感を得るべく、車速、ヨーレート等の操舵に影響を与える車両の走行状態に応じて前記目標補助力を補正する補正制御が広く実施されている。 In such an electric power steering device, in order to obtain a better steering feeling, correction control for correcting the target auxiliary force according to the traveling state of the vehicle that affects the steering such as the vehicle speed and the yaw rate is widely performed. Yes.
一方近年においては、車両の走行状態を監視し、危険回避のための警告を発し、また、エンジン、ブレーキの制御により車速を調整する等の運転支援動作を実行する運転支援装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置は、先行車、対向車、車線等の走行状態に直接的に関連する検出結果に基づいて前述した運転支援動作を行うと共に、運転者の注意力の低下を引き起こし、走行状態に影響を及ぼすと予想される車載機器の操作に着目し、この種の操作がなされた場合に警告を発生する構成としてある。
特許文献1に開示された発明においては、注意力の低下を招く車載機器として、ナビゲーション装置、エアコン装置、ミラー調節装置等を想定し、これらの操作がなされた場合に警告するようにしてあるから、安全な走行を実現するための一定の効果が得られる。
In the invention disclosed in
一方この発明においては、車両の安全走行のために最も重要な操作である操舵及び加減速に対する対応が想定されておらず、疲労の蓄積等の原因により運転者の操舵及び加減速操作が乱雑となり、思わぬ危険を招来する虞れがあるが、このような危険の発生を未然に防止することは難しい。 On the other hand, in the present invention, the response to steering and acceleration / deceleration, which are the most important operations for safe driving of the vehicle, is not assumed, and the driver's steering and acceleration / deceleration operations become complicated due to the accumulation of fatigue and the like. Although there is a risk of unexpected danger, it is difficult to prevent such danger from occurring.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電動パワーステアリング装置に一般的に備えられているセンサの検出結果を利用することにより、乱雑な操作による危険の発生を未然に防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by using the detection result of a sensor generally provided in an electric power steering apparatus, the occurrence of danger due to messy operations can be prevented in advance. With the goal.
本発明の第1発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと、車両の走行速度を検出する車速センサと、前記トルクセンサ及び車速センサの検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータとを備える電動パワーステアリング装置において、前記トルクセンサの検出結果に基づいて所定時間内での急操舵の回数を計数する急操舵計数手段と、前記車速センサの検出結果に基づいて所定時間内での急減速の回数を計数する急減速計数手段と、前記急操舵計数手段及び急減速計数手段による計数値と夫々の閾値との比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。 An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention is based on a torque sensor that detects a steering torque applied to a steering member, a vehicle speed sensor that detects a traveling speed of a vehicle, and detection results of the torque sensor and the vehicle speed sensor. In the electric power steering apparatus comprising the steering assist motor driven by the motor, a sudden steering counting means for counting the number of times of sudden steering within a predetermined time based on the detection result of the torque sensor, and detection of the vehicle speed sensor Based on the result, the sudden deceleration counting means for counting the number of sudden decelerations within a predetermined time, and whether there is an abnormality based on the comparison result between the count value by the sudden steering counting means and the sudden deceleration counting means and the respective threshold values. An abnormality determining means for determining is provided.
本発明の第2発明に係る電動パワーステアリング装置は、第1発明における閾値が、前記車両の走行ルート毎に設定してあることを特徴とする。 An electric power steering apparatus according to a second aspect of the present invention is characterized in that the threshold value in the first aspect is set for each travel route of the vehicle.
第1発明に係る電動パワーステアリング装置においては、トルクセンサによる操舵トルクの検出結果に基づいて、例えば、操舵トルクの微分値として得られるトルク変化から急操舵の有無を監視し、また車速センサによる走行速度の検出結果に基づいて、例えば、車速の微分値から急減速の有無を監視して、所定時間内での急操舵及び急減速の回数が閾値を超えたとき、異常な操舵又は減速状態にあると判定するから、この判定の結果を、警告音の発生、警告表示、操舵部材の加振等の適宜の手段により運転者に報知して注意を喚起し、乱雑な操舵又は減速操作による危険の発生を未然に防止することができる。 In the electric power steering apparatus according to the first aspect of the invention, based on the detection result of the steering torque by the torque sensor, for example, the presence or absence of sudden steering is monitored from the torque change obtained as the differential value of the steering torque, and the traveling by the vehicle speed sensor is performed. Based on the detection result of the speed, for example, the presence or absence of sudden deceleration is monitored from the differential value of the vehicle speed, and when the number of sudden steering and sudden deceleration within a predetermined time exceeds a threshold value, an abnormal steering or deceleration state is entered. Therefore, the result of this determination is notified to the driver by appropriate means such as generation of warning sound, warning display, vibration of the steering member, etc. Can be prevented in advance.
第2発明においては、走行ルート毎に異なる閾値を設定するから、例えば、頻繁な操舵の繰り返しが必要な走行ルートにおいて無為な異常判定がなされることを防止し、判定精度の向上を図ることができる。なお、閾値の設定のための走行ルートの情報は、ナビゲーション装置から与えられるようにしてもよく、運転者の操作により与えるようにしてもよい。また夫々の走行ルートにおける閾値は、同一ルートでの過去の走行履歴に基づいて変更されるのが望ましい。 In the second invention, since different threshold values are set for each travel route, for example, it is possible to prevent unnecessary abnormality determination on a travel route that requires frequent steering, and to improve determination accuracy. it can. The travel route information for setting the threshold value may be given from the navigation device or may be given by the driver's operation. Further, it is desirable that the threshold value for each travel route is changed based on the past travel history on the same route.
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図である。なお本図においては、ラックピニオン式の操舵機構1を備える車両への適用例が示されているが、本発明は、操舵機構の形式の如何に拘らず適用可能である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention. In addition, in this figure, although the example applied to a vehicle provided with the rack and pinion
ラックピニオン式の操舵機構1は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックハウジング10の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸11と、ラックハウジング10の中途に交叉するピニオンハウジング20の内部に回転自在に支持されたピニオン軸2とを備えている。ラック軸11の両端は、ラックハウジング10の両側外部に突出させてあり、これらの突出端は、各別のタイロッド12,12を介して操舵輪としての左右の前輪13,13に連結されている。またピニオンハウジング20の外部に突出するピニオン軸2の上端は、ステアリング軸3を介して操舵部材としてのステアリングホイール30に連結されている。
The rack-and-pinion
ピニオンハウジング20の内部に延びるピニオン軸2の下部には、図示しないピニオンが一体形成されており、このピニオンは、ラックハウジング10との交叉部において、ラック軸11の中途部外面に適長に亘って設けられたラックに噛合させてある。ステアリング軸3は、筒形をなすハウジング31の内部に回転自在に支持され、該ハウジング31を介して、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って取り付けてあり、ハウジング31の下方へのステアリング軸3の突出端にピニオン軸2が連結され、同じく上方への突出端にステアリングホイール30が固設されている。
A pinion (not shown) is integrally formed at the lower part of the
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール30が回転操作された場合、この回転がステアリング軸3を介してピニオン軸2に伝達され、該ピニオン軸2の回転が、ピニオンとラックとの噛合部においてラック軸11の軸長方向の移動に変換される。このように生じるラック軸11の移動が各別のタイロッド12,12を介して左右の前輪13,13に伝えられ、これらの前輪13,13が向きを変えて操舵がなされる。
With the above configuration, when the
ステアリング軸3を支持するハウジング31の中途には、ステアリングホイール30の操作によりステアリング軸3に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ4が設けてあり、このトルクセンサ4の下部に操舵補助用のモータ5が取付けてある。
A
トルクセンサ4は、検出対象となるステアリング軸3を、捩れ特性が既知のトーションバーにより同軸上に連結された上下の2軸に分割し、これらの2軸間にトーションバーの捩れを伴って生じる相対角変位を適宜の手段により検出する公知の構成を有している。操舵補助用のモータ5は、ハウジング31の外側に軸心を略直交させて取り付けてあり、ハウジング31の内部に延びるモータ5の出力軸の回転を、ハウジング31の内部に構成されたウォームギヤ減速機により減速してステアリング軸3に伝えるようになしてある。
The
このように取付けられた操舵補助用のモータ5は、アシスト制御装置6から図示しない駆動回路を介して与えられる制御指令に従って駆動される。アシスト制御装置6には、トルクセンサ4による操舵トルクの検出値が与えられ、また車両の適宜部位に配された車速センサ7による車速の検出値が与えられている。
The
またアシスト制御装置6は、車両に装備されたナビゲーション装置8と、例えば、車載LANによる情報の授受を可能として接続されている。アシスト制御装置6は、車両が走行中の走行ルートに関する情報をナビゲーション装置8から取得し、また後述のように実施される異常判定の結果を報知すべくナビゲーション装置8に報知指令を与える動作をなす。
The assist control device 6 is connected to a
図2は、アシスト制御装置6の内部構成を示すブロック図である。なお本図には、個々の動作機能を機能ブロックとして示してあるが、実際のアシスト制御装置6は、CPU、ROM及びRAMを備え、ROMに記憶された制御プログラムに従うCPUの動作により以下のアシスト制御動作及び異常判定動作を実行するECUとして構成されている。 FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the assist control device 6. Although the individual operation functions are shown as functional blocks in this figure, the actual assist control device 6 includes a CPU, a ROM, and a RAM, and the following assists are provided by the operation of the CPU according to the control program stored in the ROM. The ECU is configured to execute a control operation and an abnormality determination operation.
アシスト制御装置6は、アシスト制御部60及び異常判定部61を備え、また微分演算部62及び履歴記憶部63を備えている。トルクセンサ4から入力される操舵トルクの検出値は、アシスト制御部60に与えられ、また微分演算部62を経てアシスト制御部60及び異常判定部61に与えられている。また車速センサ7から入力される車速の検出値は、アシスト制御部60及び異常判定部61に与えられている。
The assist control device 6 includes an
アシスト制御部60は、操舵補助用のモータ5を制御対象とするアシスト制御動作をなす演算制御部である。このアシスト制御動作は、トルクセンサ4から与えられる操舵トルクの検出値を取り込み、この操舵トルクを予め設定された制御マップに適用して、発生すべき操舵補助力の目標値(目標補助力)を定め、この目標補助力を発生すべく操舵補助用のモータ5に制御指令を発し、該モータ5を駆動制御する公知の動作である。
The
目標補助力の決定に用いる制御マップは、車速に応じて複数準備されており、車速センサ7から取り込まれる車速の検出値に応じて選定して使用される。これにより、車速の高低に応じて補助力特性を異ならせることができ、例えば、前輪13,13に加わる路面反力が小さい高速走行時には、モータ5が発生する操舵補助力を低く抑え、ステアリングホイール30に剛性感を付与して、ふらつきのない安定した走行を実現し、逆に、路面反力が大きい停止時及び低速走行時には、操舵補助力を高めてステアリングホイール30の操作を軽快に行わせ、操舵に要する労力負担を軽減することが可能となる。
A plurality of control maps used for determining the target assist force are prepared according to the vehicle speed, and are selected and used according to the detected value of the vehicle speed taken from the
また微分演算部62を経てアシスト制御部60に与えられる操舵トルクの微分値、即ち、操舵トルクの変化速度は、前述の如く決定される目標補助力の補正に用いられる。この補正は、例えば、操舵トルクの変化速度の増大に応じて目標補助力を減少するようになされ、この補正により、ステアリングホイール30の急激な操作に応じて発生される操舵補助力を低く抑え、急操舵に起因する危険な走行を抑制することができる。
Further, the differential value of the steering torque given to the assist
異常判定部61は、ナビゲーション装置8に接続されている。ナビゲーション装置8は、走行ルートに関する情報を異常判定部61に与え、また異常判定部61から与えられる異常報知指令に応じて所定の警報表示をなすように構成されている。なおナビゲーション装置8による警報表示は、ナビゲーション装置8の表示画面上へのメッセージ表示であってもよく、スピーカによる音声表示であってもよい。またこの警報表示は、ナビゲーション装置8とは別個に設けられた専用の警報手段により行わせることも可能である。
The
異常判定部61は、微分演算部62から与えられる操舵トルクの変化速度と車速センサ7から与えられる車速とを用いて運転者の異常を判定するための以下の異常判定動作をなす。異常判定部61には、履歴記憶部63が付設されており、逐次与えられる操舵トルクの変化速度及び車速の履歴が記憶させてあり、異常判定部61の異常判定動作は、履歴記憶部63の記憶内容を参照してなされる。
The
図3は、異常判定部61の動作内容を示すフローチャートである。このフローチャートに従う異常判定部61の動作は、アシスト制御部60による前述したアシスト制御動作と並行して、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation content of the
異常判定部61は、まず、微分演算部62から与えられる操舵トルクの変化速度ΔTと車速センサ7から与えられる車速Vとを取り込み(ステップS1)、これらを履歴記憶部63に記憶させる(ステップS2)。
First, the
履歴記憶部63は、制御機会毎に与えられるΔT及びVを逐次記憶し、予め定めた所定時間分の時系列的なデータとして格納しており、次に異常判定部61は、現状の変化速度ΔT及び車速Vを含む履歴記憶部63の記憶データを読み出し(ステップS3)、読み出したΔT及びVの時系列データを参照して、ΔTの時系列データ中に存在する急操舵の回数と、Vの時系列データ中に存在する急減速の回数とを夫々計数し(ステップS4)またナビゲーション装置8から与えられる現状の走行ルートを認識し(ステップS5)、認識された走行ルートに対応する閾値を選定する(ステップS6)。
The
図4は、ステップS4において参照されるΔT及びVの時系列データの一例を示す図である。図示の如く操舵トルクの変化速度ΔTは、走行中になされる操舵の都度、その時点での操舵トルクTの変化の大きさに対応するピークが現出するデータとして与えられ、図中にAとして示すように、所定の大きさ、例えば、30Nm/秒を超えるピークが生じたとき急操舵がなされたと判定される。ステップS4においては、このようなピークの数を急操舵の回数として計数する。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of time-series data of ΔT and V referred to in step S4. As shown in the figure, the change rate ΔT of the steering torque is given as data in which a peak corresponding to the magnitude of the change in the steering torque T at that time appears every time steering is performed. As shown, when a peak exceeding a predetermined size, for example, 30 Nm / sec, is determined that sudden steering has been performed. In step S4, the number of such peaks is counted as the number of sudden steerings.
また車速Vは、走行中になされる加減速に応じて増減するデータとして与えられ、図中にBとして示すように、所定の大きさ、例えば、(20km/h)/秒を超える急激な車速の低下が生じたとき急減速がなされたと判定される。ステップS4においては、このような車速低下の回数を急減速の回数として計数する。 The vehicle speed V is given as data that increases or decreases according to the acceleration / deceleration performed during traveling. As indicated by B in the figure, the vehicle speed V is a rapid vehicle speed exceeding a predetermined magnitude, for example, (20 km / h) / second. It is determined that sudden deceleration has been performed when a decrease in the number of times occurs. In step S4, the number of such vehicle speed reductions is counted as the number of sudden decelerations.
ステップS6において選定される閾値は、異常判定のための基準として用いる基準値であり、急操舵及び急減速の回数の夫々に対し、過去の走行の間に得られる平均的な値として走行ルート毎に逐次更新して記憶させてある。ステップS5において認識される走行ルートが初めての走行ルートである場合には、予め定めた標準的な閾値が選定される。 The threshold value selected in step S6 is a reference value used as a reference for abnormality determination, and for each of the travel routes, an average value obtained during the past travel for each of the number of times of sudden steering and sudden deceleration. Are sequentially updated and stored. If the travel route recognized in step S5 is the first travel route, a predetermined standard threshold value is selected.
次いで異常判定部61は、ステップS4における急操舵及び急減速の計数値をステップS6において選定した夫々の閾値と比較し、この比較結果に基づいて異常操舵の有無、及び異常減速の有無を判定し(ステップS7,S8)、異常操舵有り又は異常減速有りとの判定がなされた場合(ステップS7又はS8:YES)には、ナビゲーション装置8に異常報知指令を発して(ステップS9)、該ナビゲーション装置8に所定の警報表示を行わせて一連の動作を終了し、また異常操舵無し及び異常減速無しとの判定がなされた場合(ステップS7,S8:NO)には、異常報知動作を行わずに一連の動作を終了する。
Next, the
以上の異常判定部61の動作により、現時点よりも前の所定時間内における操舵トルクの変化及び車速の履歴が参照され、この履歴中に現出している急操舵の回数及び急減速の回数に応じて異常な操舵又は減速操作がなされているか否かが判定されて、この結果がナビゲーション装置8の警報表示により報知されるから、操舵及び減速操作が乱雑となっていることを運転者に報知して注意を喚起することができ、疲労の蓄積等に起因する乱雑な操舵又は加減速操作による危険の発生を未然に防止することができる。
By the operation of the
ステップS7,S8での判定に用いる閾値は、ステップS5及びS6において車両の走行ルート毎に選定されるから、異常判定の精度を向上し、無為な警報表示がなされる虞れを軽減することができる。ナビゲーション装置8を備えていない車両においては、ステップS5及びS6をなくし、予め定めた閾値を用いて判定を行うようにすればよく、また運転者による走行ルートの指定操作に応じて閾値が選定される構成としてもよい。前記指定操作は、例えば、山道、高速道路、一般道等、走行ルートの種別を指定するようになされる。
Since the threshold value used for the determination in steps S7 and S8 is selected for each travel route of the vehicle in steps S5 and S6, it is possible to improve the accuracy of the abnormality determination and to reduce the possibility of an unnecessary alarm display. it can. In a vehicle that does not include the
ナビゲーション装置8による警報表示は、警告メッセージの画面表示、警告音の発生、音声メッセージの発生、これらの組み合わせ等の適宜の形態にて行わせることができる。ステップS7,S8での異常判定を段階的に実施し、異常の程度に応じて異常報知指令の種別を変え、警告表示の形態を変えることも可能である。また、ナビゲーション装置8とは別個に設けた警報手段に異常報知指令を与え、この警報手段に所定の警報動作を行わせることも可能である。
The alarm display by the
実施の形態に示すアシスト制御装置6は、ナビゲーション装置8との間の情報の授受を利用して、例えば、ナビゲーション装置8に設定された走行ルート中に存在する交差点において、トルクセンサ4から与えられる操舵トルクの検出値を監視し、設定されたルートから外れる方向への操舵が実行された場合に適宜の報知を行わせるルート監視動作等、操舵に関連する他の制御動作を併せて行うように構成することができる。
The assist control device 6 shown in the embodiment is given from the
この場合の報知も、ナビゲーション装置8における画面表示又は音声表示により行わせることができ、更には、操舵補助用のモータ5を反復回動させ、ステアリング軸3を介してステアリングホイール30を加振し、該ステアリングホイール30を把持する運転者にルート外れの虞れを直接伝えるようにしてもよい。なお、ステアリングホイール30の加振は、前述した異常操舵又は異常減速の報知手段としても利用することができる。
The notification in this case can also be performed by screen display or voice display in the
4 トルクセンサ、5 モータ、6 アシスト制御装置、7 車速センサ、30 ステアリングホイール(操舵部材)、61 異常判定部(異常判定手段) 4 Torque sensor, 5 Motor, 6 Assist control device, 7 Vehicle speed sensor, 30 Steering wheel (steering member), 61 Abnormality determination unit (abnormality determination means)
Claims (2)
前記トルクセンサの検出結果に基づいて所定時間内での急操舵の回数を計数する急操舵計数手段と、
前記車速センサの検出結果に基づいて所定時間内での急減速の回数を計数する急減速計数手段と、
前記急操舵計数手段及び急減速計数手段による計数値と夫々の閾値との比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 Electric power provided with a torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering member, a vehicle speed sensor for detecting the traveling speed of the vehicle, and a steering assist motor driven based on the detection results of the torque sensor and the vehicle speed sensor In the steering device,
Sudden steering counting means for counting the number of times of sudden steering within a predetermined time based on the detection result of the torque sensor;
Sudden deceleration counting means for counting the number of sudden decelerations within a predetermined time based on the detection result of the vehicle speed sensor;
An electric power steering apparatus comprising: an abnormality determination unit that determines whether or not there is an abnormality based on a comparison result between the count values obtained by the sudden steering counting unit and the rapid deceleration counting unit and respective threshold values.
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