JP2010058570A - Steering device for vehicle - Google Patents

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JP2010058570A JP2008224309A JP2008224309A JP2010058570A JP 2010058570 A JP2010058570 A JP 2010058570A JP 2008224309 A JP2008224309 A JP 2008224309A JP 2008224309 A JP2008224309 A JP 2008224309A JP 2010058570 A JP2010058570 A JP 2010058570A
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Yuichi Onoda
裕一 小野田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device for a vehicle capable of properly changing a turning range of a steered wheel according to a behavior state of the vehicle. <P>SOLUTION: An electronic control unit 36 compares a detected real yaw rate γ with a target yaw rate γ* for judging an oversteer condition to judge whether or not the vehicle is in an oversteer condition. If the vehicle is in an oversteer condition, the electronic control unit 36 calculates a turning range deficiency δa, that is, a difference between a mechanically maximum turning range of right and left front wheels FW1 and FW2 and a turning range thereof to be limited depending on a vehicle speed V, and calculates a vehicle body slip angle β generated in the vehicle body. Then, the electronic control unit 36 determines, by using the turning range deficiency δa and the vehicle body slip angle β, a turning range that allows the front wheels FW1 and FW2 to turn to the direction decreasing the vehicle body slip angle β. This enables effective counter-steering and stabilizes a turning behavior of the vehicle in an oversteer condition. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、車両の車速を検出する車速検出手段と、前記転舵アクチュエータを駆動制御して前記操舵ハンドルの操作に対する前記転舵輪の転舵範囲を前記車速検出手段によって検出された車速の増大に伴って減少させて転舵輪を転舵させる転舵制御装置とを備えた車両の操舵装置に関する。   The present invention includes a steering handle operated by a driver to steer a vehicle, a steering actuator for steering a steered wheel, vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed of the vehicle, and driving the steering actuator. A steering control device that controls and steers the steered wheels by decreasing the steered range of the steered wheels in response to the operation of the steering wheel with an increase in the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means; The present invention relates to a steering device.

従来から、例えば、下記特許文献1に示されたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置は知られている。また、従来から、例えば、下記特許文献2に示された車両の操舵装置も知られている。これら従来の車両の操舵装置は、車両の車速が小さいとき操舵ハンドルの操舵角に対して転舵輪を大きく転舵させ、車両の車速が大きいとき操舵ハンドルの操舵角に対して転舵輪を小さく転舵させるようになっている。このように、車速に応じて転舵輪の転舵量を変更することにより、運転者が操舵ハンドルを持ち替えることなく操作して車両を所望の態様で旋回させるようになっている。
特開2007−320333号公報 特開2007−137400号公報
Conventionally, for example, a steering-by-wire vehicle steering apparatus disclosed in Patent Document 1 below is known. Conventionally, for example, a vehicle steering apparatus disclosed in Patent Document 2 below is also known. In these conventional vehicle steering devices, the steered wheels are steered with respect to the steering angle of the steering handle when the vehicle speed is low, and the steered wheels are steered with respect to the steering angle of the steering handle when the vehicle speed is high. It is designed to steer. In this way, by changing the steered amount of steered wheels according to the vehicle speed, the driver operates the vehicle without changing the steering handle to turn the vehicle in a desired manner.
JP 2007-320333 A JP 2007-137400 A

ところで、一般的に、車両の操舵特性として、転舵輪が転舵されても意図した旋回半径よりも実際の旋回半径が大きくなるアンダーステア特性と、転舵輪が転舵されることによって意図した旋回半径よりも実際の旋回半径が小さくなるオーバーステア特性とを挙げることができる。特に、オーバーステア特性によって転舵輪を転舵させたときに車両が旋回しすぎるオーバーステア状態が発生した状況では、車両の旋回挙動が乱れやすくなる。このため、オーバーステア状態が発生した状況では、旋回に伴って車体に発生する車体すべり角が小さくなる方向に転舵輪を転舵させるカウンターステアを行い、車両の旋回挙動を安定させることが好ましい。   By the way, generally, as a steering characteristic of a vehicle, an understeer characteristic in which an actual turning radius is larger than an intended turning radius even when the steered wheel is steered, and an intended turning radius by turning the steered wheel The oversteer characteristic that the actual turning radius becomes smaller than that can be mentioned. In particular, in a situation where an oversteer state where the vehicle turns too much when the steered wheels are steered by oversteer characteristics, the turning behavior of the vehicle is likely to be disturbed. For this reason, in a situation where an oversteer state has occurred, it is preferable to perform counter steering in which the steered wheels are steered in a direction in which the vehicle slip angle generated in the vehicle body becomes smaller along with turning to stabilize the turning behavior of the vehicle.

しかしながら、上記従来の車両の操舵装置のように、特に、車速が大きいときに転舵輪を小さく転舵させる場合には、転舵輪の転舵範囲が制限される。このため、車速が大きい状態で万が一オーバーステア状態が発生した場合には、カウンターステアによって車両の旋回挙動の幾分かの改善は得られるものの、十分に転舵輪を転舵させることができないために、より効果的なカウンターステアを行うことが難しい場合がある。   However, the steering range of the steered wheels is limited, particularly when the steered wheels are steered small when the vehicle speed is high, as in the conventional vehicle steering apparatus. For this reason, in the unlikely event of an oversteer condition with a high vehicle speed, the countersteer can provide some improvement in the turning behavior of the vehicle, but the steered wheels cannot be sufficiently steered. It can be difficult to do more effective countersteering.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両の挙動状態に応じて転舵輪の転舵範囲を適切に変更することができる車両の操舵装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a vehicle steering apparatus capable of appropriately changing the steered range of steered wheels according to the behavior state of the vehicle. It is in.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、車両の車速を検出する車速検出手段と、前記転舵アクチュエータを駆動制御して前記操舵ハンドルの操作に対する前記転舵輪の転舵範囲を前記車速検出手段によって検出された車速の増大に伴って減少させて転舵輪を転舵させる転舵制御装置とを備えた車両の操舵装置において、前記転舵制御装置が、旋回状態にある車両に発生して車両の旋回挙動を表す所定の物理量を検出する物理量検出手段と、前記検出された所定の物理量と前記検出された車速に基づいて決定される車両の目標旋回挙動を表す目標物理量とを比較して、車両の旋回挙動状態を判定する旋回挙動状態判定手段と、前記旋回挙動状態判定手段によって前記検出された所定の物理量が前記目標物理量よりも大きい車両の旋回挙動状態であると判定されると、機械的に決定される前記転舵輪の転舵し得る最大の転舵範囲に対する前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲との差分を演算する差分演算手段と、前記差分演算手段によって演算された前記差分を用いて、前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲を、前記検出された所定の物理量が前記目標物理量以下となる転舵輪の転舵範囲に変更する転舵範囲変更手段とを備えていることにある。この場合、前記車両の操舵装置が、例えば、前記操舵ハンドルと前記転舵輪との機械的な連結が解除されているステアリングバイワイヤ方式であるとよい。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a steering handle operated by a driver to steer a vehicle, a steering actuator for steering steered wheels, and a vehicle speed for detecting the vehicle speed of the vehicle. The steered wheel is steered by decreasing the steered range of the steered wheel with respect to the operation of the steering handle by increasing the vehicle speed detected by the vehicle speed sensing means by drivingly controlling the steerable actuator and the steerable actuator. A steering apparatus for a vehicle comprising a steering control device, wherein the steering control device detects a predetermined physical quantity that is generated in a vehicle in a turning state and represents a turning behavior of the vehicle, and the detected A turning behavior state determining means for comparing a predetermined physical quantity with a target physical amount representing a target turning behavior of the vehicle determined based on the detected vehicle speed and determining a turning behavior state of the vehicle When the turning behavior state determining means determines that the predetermined physical quantity detected is a turning behavior state of the vehicle that is larger than the target physical quantity, the maximum steerable wheel that can be steered is determined mechanically. The difference calculation means for calculating a difference between the steered wheel steered range reduced according to the detected vehicle speed with respect to the steered range and the difference computed by the difference computation means, the detection A turning range changing means for changing the turning range of the steered wheels, which is reduced according to the vehicle speed, to the steered range of the steered wheels in which the detected predetermined physical quantity is equal to or less than the target physical quantity. There is to be. In this case, the vehicle steering device may be, for example, a steering-by-wire system in which mechanical connection between the steering handle and the steered wheels is released.

そして、より具体的には、前記旋回挙動状態判定手段が前記検出された所定の物理量を用いて判定する前記車両の旋回挙動状態は、転舵輪を転舵させたときに車両が旋回しすぎるオーバーステア状態であり、前記転舵範囲変更手段は、前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲を、前記オーバーステア状態の発生に伴って車体に発生する車体すべり角を減少させる方向への前記転舵輪の転舵を許容する転舵範囲に変更するとよい。   More specifically, the turning behavior state of the vehicle determined by the turning behavior state determination means using the detected predetermined physical quantity is an overshoot of the vehicle when turning the steered wheels. The steered range changing means is configured to change a steered range of the steered wheels, which is decreased according to the detected vehicle speed, to a vehicle slip angle generated in the vehicle body when the oversteer state occurs. It is good to change to the steered range which permits the steered wheels to be steered in the decreasing direction.

この場合、より具体的には、前記物理量検出手段が検出する所定の物理量は、旋回状態にある車両に発生するヨーレートであり、前記旋回挙動状態判定手段は、前記検出されたヨーレートと、少なくとも前記検出された車速に応じて決定される目標ヨーレートとを比較し、前記検出されたヨーレートが前記目標ヨーレートよりも大きいとき、前記車両の旋回挙動状態が前記オーバーステア状態であると判定するとよい。   In this case, more specifically, the predetermined physical quantity detected by the physical quantity detection means is a yaw rate generated in a vehicle in a turning state, and the turning behavior state determination means includes at least the detected yaw rate, A target yaw rate determined according to the detected vehicle speed is compared, and when the detected yaw rate is larger than the target yaw rate, it is preferable to determine that the turning behavior state of the vehicle is the oversteer state.

また、前記転舵範囲変更手段は、前記検出された車速が予め設定された所定の車速よりも大きいときに、前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲を前記検出された所定の物理量が前記目標物理量以下となる前記転舵輪の転舵範囲に変更するとよい。   The steered range changing means detects the steered range of the steered wheels that is decreased according to the detected vehicle speed when the detected vehicle speed is higher than a predetermined vehicle speed set in advance. It is good to change into the steered range of the steered wheels in which the predetermined physical quantity made becomes below the target physical quantity.

また、前記転舵範囲変更手段は、前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲における中立位置を前記検出された所定の物理量が前記目標物理量以下となる前記転舵輪の転舵範囲における中立位置まで変更するとよい。   Further, the turning range changing means is configured to reduce the neutral position in the turning range of the steered wheels that has been decreased according to the detected vehicle speed, so that the detected predetermined physical quantity is equal to or less than the target physical quantity. It is good to change to the neutral position in the turning range.

さらに、前記転舵制御装置が、前記転舵範囲変更手段によって前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲が変更されると、前記転舵アクチュエータを駆動制御して前記変更された前記転舵輪の転舵範囲内まで前記転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータ駆動制御手段を備えているとよい。   Further, when the steered range of the steered wheels changed by the steered range changing unit according to the detected vehicle speed is changed by the steered range changing unit, the steered actuator is driven to control the steered actuator. It is good to provide the steering actuator drive control means which steers the steered wheel to within the steered range of the changed steered wheel.

これらによれば、車速に応じて転舵輪の転舵範囲を減少させた場合であっても、旋回状態にある車両の旋回挙動状態、より具体的には、車両がオーバーステア状態であるときには、このオーバーステア状態を解消して車両の旋回挙動状態を安定させる方向に転舵輪を転舵させることを許容する転舵範囲に変更することができる。より具体的には、オーバーステア状態において車体に発生する車体すべり角を減少させる方向に転舵輪を転舵させることを許容する転舵範囲に変更することができる。   According to these, even when the steered range of the steered wheels is reduced according to the vehicle speed, the turning behavior state of the vehicle in the turning state, more specifically, when the vehicle is in the oversteer state, It is possible to change to a steered range that allows the steered wheels to be steered in a direction that eliminates the oversteer state and stabilizes the turning behavior state of the vehicle. More specifically, the steering range can be changed to allow the steered wheels to be steered in a direction that reduces the vehicle slip angle generated in the vehicle body in the oversteer state.

これにより、ある程度車速が大きい車速域で車両が走行しているときに、旋回に伴って万が一オーバーステア状態が発生しても、適切なカウンターステアによって転舵輪を十分に車体すべり角が減少する方向に転舵させることができる。したがって、車両の旋回挙動を良好に安定させることができる。   As a result, when the vehicle is traveling in a vehicle speed range where the vehicle speed is high to some extent, even if an oversteer condition occurs in the event of a turn, the direction in which the vehicle slip angle is sufficiently reduced by the appropriate countersteer Can be steered to. Therefore, the turning behavior of the vehicle can be stabilized satisfactorily.

また、転舵輪の転舵範囲が変更されると、自動的に転舵アクチュエータを駆動制御してこの変更された転舵範囲まで転舵輪を転舵させることができる。これにより、例えば、運転者が積極的に操舵ハンドルを操作してカウンターステアを行わない場合であっても、転舵輪を自動的に車体すべり角が減少する方向に転舵させることができる。したがって、車両の旋回挙動を良好にかつ確実に安定させることができる。   Further, when the steered range of the steered wheels is changed, the steered wheels can be steered to the changed steered range by automatically driving and controlling the steered actuator. Thus, for example, even when the driver does not perform counter-steer by actively operating the steering handle, the steered wheels can be automatically steered in a direction in which the vehicle slip angle decreases. Therefore, the turning behavior of the vehicle can be stabilized satisfactorily and reliably.

以下、本発明の実施形態に係る車両の操舵装置について、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係り、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置を概略的に示している。   Hereinafter, a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically illustrates a steering-by-wire vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

この車両の操舵装置は、転舵輪としての左右前輪FW1,FW2を転舵するために、運転者によって回動操作される操舵ハンドル11を備えている。操舵ハンドル11は、操舵入力軸12の上端に固定されており、操舵入力軸12の下端は電動モータおよび減速機構からなる反力アクチュエータ13に接続されている。反力アクチュエータ13は、運転者の操舵ハンドル11の回動操作に対して反力を付与する。   The vehicle steering apparatus includes a steering handle 11 that is turned by a driver to steer left and right front wheels FW1 and FW2 as steered wheels. The steering handle 11 is fixed to the upper end of the steering input shaft 12, and the lower end of the steering input shaft 12 is connected to a reaction force actuator 13 including an electric motor and a speed reduction mechanism. The reaction force actuator 13 applies a reaction force to the turning operation of the steering handle 11 by the driver.

また、この車両の操舵装置は、電動モータおよび減速機構からなる転舵アクチュエータ21を備えている。この転舵アクチュエータ21による転舵力は、転舵出力軸22、ピニオンギア23およびラックバー24を介して左右前輪FW1,FW2に伝達される。この構成により、転舵アクチュエータ21からの回転力は転舵出力軸22を介してピニオンギア23に伝達され、ピニオンギア23の回転によりラックバー24が軸線方向に変位して、このラックバー24の軸線方向の変位により、左右前輪FW1,FW2は左右に転舵される。   Further, the vehicle steering apparatus includes a steering actuator 21 including an electric motor and a speed reduction mechanism. The turning force by the turning actuator 21 is transmitted to the left and right front wheels FW1 and FW2 via the turning output shaft 22, the pinion gear 23, and the rack bar 24. With this configuration, the rotational force from the steering actuator 21 is transmitted to the pinion gear 23 via the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the rotation of the pinion gear 23. Due to the displacement in the axial direction, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered left and right.

次に、これらの反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21の作動を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵角センサ31、転舵角センサ32、車速センサ33、対地速度センサ34およびヨーレートセンサ35を備えている。   Next, an electric control device that controls the operation of the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 will be described. The electric control device includes a steering angle sensor 31, a turning angle sensor 32, a vehicle speed sensor 33, a ground speed sensor 34, and a yaw rate sensor 35.

操舵角センサ31は、操舵入力軸12に組み付けられて、操舵入力軸12すなわち操舵ハンドル11の中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ32は、転舵出力軸22に組み付けられて、転舵出力軸22の中立位置からの回転角を検出して実転舵角δ(左右前輪FW1,FW2の転舵角に対応)として出力する。なお、操舵角θおよび実転舵角δは、中立位置を「0」とし、左方向の回転角を正の値で表すとともに、右方向の回転角を負の値でそれぞれ表す。車速センサ33は、車速Vを検出して出力する。対地速度センサ34は、例えば、光や音響などを利用して、路面に対する車両の前後左右の速度Vx,Vyを検出して出力する。ヨーレートセンサ35は、車両の実ヨーレートγを検出して出力する。なお、車両の前後左右の速度Vx,Vyは、車両の前方向および左方向の速度を正の値で表わし、車両の後方向および右方向の速度を負の値で表わす。また、実ヨーレートγは、左方向のヨーレートを正の値で表わし、右方向のヨーレートを負の値で表す。   The steering angle sensor 31 is assembled to the steering input shaft 12, detects the rotation angle from the neutral position of the steering input shaft 12, that is, the steering handle 11, and outputs it as the steering angle θ. The steered angle sensor 32 is assembled to the steered output shaft 22, detects the rotational angle from the neutral position of the steered output shaft 22, and corresponds to the actual steered angle δ (the steered angle of the left and right front wheels FW1, FW2). ) Is output. Note that the steering angle θ and the actual turning angle δ are represented by setting the neutral position to “0”, the left rotation angle as a positive value, and the right rotation angle as a negative value. The vehicle speed sensor 33 detects and outputs the vehicle speed V. The ground speed sensor 34 detects and outputs the speeds Vx, Vy of the front, rear, left and right of the vehicle with respect to the road surface using, for example, light or sound. The yaw rate sensor 35 detects and outputs the actual yaw rate γ of the vehicle. Note that the front and rear, left and right speeds Vx and Vy of the vehicle represent the front and left speeds of the vehicle as positive values, and the rear and right speeds of the vehicle as negative values. The actual yaw rate γ represents the left yaw rate as a positive value and the right yaw rate as a negative value.

これらの各センサ31〜35は、電子制御ユニット36に接続されている。電子制御ユニット36は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、後述する転舵範囲変更プログラムを含む各種プログラムの実行により反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21の作動をそれぞれ制御する。電子制御ユニット36の出力側には、反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21を駆動制御するための駆動回路37,38がそれぞれ接続されている。駆動回路37,38内には、反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21内の電動モータに流れる駆動電流を検出するための電流検出器37a,38aが設けられている。電流検出器37a,38aによって検出された駆動電流は、両電動モータの駆動を制御するために、電子制御ユニット36にフィードバックされている。   Each of these sensors 31 to 35 is connected to the electronic control unit 36. The electronic control unit 36 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as main components, and operates the reaction force actuator 13 and the turning actuator 21 by executing various programs including a turning range changing program described later. To control each. Drive circuits 37 and 38 for driving and controlling the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are connected to the output side of the electronic control unit 36, respectively. In the drive circuits 37 and 38, current detectors 37a and 38a for detecting a drive current flowing in the electric motors in the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are provided. The drive current detected by the current detectors 37a and 38a is fed back to the electronic control unit 36 in order to control the drive of both electric motors.

次に、上記のように構成した車両の操舵装置が運転者によって操作されたときの動作について説明する。運転者によって図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、電子制御ユニット36は図示しないプログラムを実行して反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21の作動を制御する。   Next, the operation when the vehicle steering apparatus configured as described above is operated by the driver will be described. When an ignition switch (not shown) is turned on by the driver, the electronic control unit 36 executes a program (not shown) to control the operation of the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21.

すなわち、電子制御ユニット36は、操舵角センサ31によって検出された操舵ハンドル11の操舵角θを入力するとともに、車速センサ33によって検出された車速Vを入力する。そして、電子制御ユニット36は、入力した操舵角θに応じて反力アクチュエータ13の作動を制御することによって運転者による操舵ハンドル11の回動操作に対する適切な反力を付与し、入力した操舵角θおよび車速Vに応じて転舵アクチュエータ21の作動を制御することによって運転者が意図する態様で車両を旋回させるために左右前輪FW1,FW2を転舵させる。   That is, the electronic control unit 36 inputs the steering angle θ of the steering handle 11 detected by the steering angle sensor 31 and also inputs the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33. The electronic control unit 36 controls the operation of the reaction force actuator 13 according to the input steering angle θ, thereby giving an appropriate reaction force to the turning operation of the steering handle 11 by the driver, and the input steering angle. By controlling the operation of the steering actuator 21 according to θ and the vehicle speed V, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to turn the vehicle in a manner intended by the driver.

具体的に説明すると、電子制御ユニット36は、操舵角センサ31から入力した検出操舵角θの絶対値に対して線形的(比例関数的)に変化する反力トルクTzを決定する。なお、反力トルクTzは、検出操舵角θの絶対値の増大に伴って増大する変化特性であるとよく、線形的な変化特性に代えて、例えば、検出操舵角θの絶対値の増大に対して非線形的(べき乗関数的または指数関数的)に増大する変化特性を採用することもできる。   More specifically, the electronic control unit 36 determines a reaction force torque Tz that changes linearly (proportional function) with respect to the absolute value of the detected steering angle θ input from the steering angle sensor 31. The reaction torque Tz may be a change characteristic that increases as the absolute value of the detected steering angle θ increases. For example, instead of a linear change characteristic, the reaction force torque Tz may increase the absolute value of the detected steering angle θ. On the other hand, it is also possible to employ a change characteristic that increases nonlinearly (power function or exponential function).

そして、電子制御ユニット36は、決定した反力トルクTzが操舵ハンドル11に入力されるように、駆動回路37を制御する。すなわち、電子制御ユニット36は、駆動回路37の電流検出器37aから反力アクチュエータ13内の電動モータに流れる駆動電流を入力する。そして、電子制御ユニット36は、操舵ハンドル11(より詳しくは、操舵入力軸12)に入力する反力トルクTzに対応した駆動電流が適切に流れるように駆動回路37をフィードバック制御する。これにより、操舵ハンドル11に対して反力トルクTzが付与されて、運転者は、適切な反力トルクTzすなわち反力を知覚しながら操舵ハンドル11を回動操作することができる。   Then, the electronic control unit 36 controls the drive circuit 37 so that the determined reaction force torque Tz is input to the steering handle 11. That is, the electronic control unit 36 inputs a drive current flowing from the current detector 37 a of the drive circuit 37 to the electric motor in the reaction force actuator 13. The electronic control unit 36 then feedback-controls the drive circuit 37 so that a drive current corresponding to the reaction force torque Tz input to the steering handle 11 (more specifically, the steering input shaft 12) flows appropriately. As a result, a reaction force torque Tz is applied to the steering handle 11, and the driver can turn the steering handle 11 while perceiving an appropriate reaction force torque Tz, that is, a reaction force.

一方で、電子制御ユニット36は、操舵角センサ31から入力した検出操舵角θに応じて、左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを計算する。具体的には、電子制御ユニット36は、検出操舵角θを入力すると、この入力した操舵角θに応じた左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを、例えば、下記式1に従って計算する。
δd=(1+Kh・V2)/V・L・γg・θ …式1
ただし、前記式1中のKhは予め決められたスタビリティーファクタ(定数)を示し、Vは車速センサ33によって検出された車速を示し、Lは車両のホイールベース(定数)を示すものである。また、γgは車速センサ33によって検出された車速Vにおけるヨーゲインを示し、θは操舵角センサ31によって検出された操舵角を示すものである。
On the other hand, the electronic control unit 36 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 in accordance with the detected steering angle θ input from the steering angle sensor 31. Specifically, when the detected steering angle θ is input, the electronic control unit 36 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 according to the input steering angle θ, for example, according to the following equation 1.
δd = (1 + Kh · V 2 ) / V · L · γg · θ Equation 1
In Equation 1, Kh represents a predetermined stability factor (constant), V represents a vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 33, and L represents a vehicle wheel base (constant). Γg represents the yaw gain at the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33, and θ represents the steering angle detected by the steering angle sensor 31.

そして、電子制御ユニット36は、入力した検出車速Vが小さい場合には、前記式1に従い操舵角θに対して大きな目標転舵角δdを計算する。一方、電子制御ユニット36は、入力した検出車速Vが大きい場合には、前記式1に従い操舵角θに対して小さな目標転舵角δdを計算する。   When the input detected vehicle speed V is small, the electronic control unit 36 calculates a target turning angle δd that is large with respect to the steering angle θ according to the equation 1. On the other hand, when the input detected vehicle speed V is large, the electronic control unit 36 calculates a target turning angle δd that is small with respect to the steering angle θ according to the equation (1).

このように目標転舵角δdを計算すると、電子制御ユニット36は、左右前輪FW1,FW2が目標転舵角δdとなるように、駆動回路38を制御する。すなわち、電子制御ユニット36は、転舵角センサ33によって検出された実転舵角δを入力するとともに駆動回路38の電流検出器38aから転舵アクチュエータ21内の電動モータに流れる駆動電流を入力する。そして、電子制御ユニット36は、左右前輪FW1,FW2の実転舵角δが目標転舵角δdと一致するまで電動モータを駆動させるために、駆動回路38をフィードバック制御する。これにより、左右前輪FW1,FW2が目標転舵角δdまで転舵されて、運転者は、車速Vに応じた態様で車両を旋回させることができる。   When the target turning angle δd is calculated in this way, the electronic control unit 36 controls the drive circuit 38 so that the left and right front wheels FW1, FW2 become the target turning angle δd. That is, the electronic control unit 36 inputs the actual turning angle δ detected by the turning angle sensor 33 and also inputs the drive current flowing from the current detector 38a of the drive circuit 38 to the electric motor in the turning actuator 21. . The electronic control unit 36 performs feedback control of the drive circuit 38 in order to drive the electric motor until the actual turning angle δ of the left and right front wheels FW1 and FW2 matches the target turning angle δd. Thus, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the target turning angle δd, and the driver can turn the vehicle in a manner corresponding to the vehicle speed V.

すなわち、車両が車速Vの小さな低速走行している状況では、運転者による操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2が大きく(素早く)転舵される。これにより、低速域においては、運転者が操舵ハンドル11を持ち替えることなく、具体的には、180°未満の操舵ハンドル11の回動操作によって左右前輪FW1,FW2を大きく転舵させることができるため、操作負担を軽減しつつ車両の取り回し性を大幅に向上させることができる。   That is, in a situation where the vehicle is traveling at a low speed with a low vehicle speed V, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered large (quickly) with respect to the turning operation of the steering handle 11 by the driver. As a result, in the low speed range, the driver can turn the left and right front wheels FW1, FW2 greatly by rotating the steering handle 11 less than 180 ° without changing the steering handle 11 specifically. Thus, the handling of the vehicle can be greatly improved while reducing the operation burden.

一方、車両が車速Vの比較的大きな中・高速走行している状況では、運転者による操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2が小さく(緩やかに)転舵される。これにより、中・高速域においては、運転者による操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2が急峻に転舵されることを防止することができ、旋回時における車両の挙動を安定させることができる。   On the other hand, in a situation where the vehicle is traveling at a medium / high speed with a relatively large vehicle speed V, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered small (slowly) with respect to the turning operation of the steering handle 11 by the driver. As a result, in the middle and high speed range, it is possible to prevent the left and right front wheels FW1 and FW2 from being steered sharply in response to the turning operation of the steering handle 11 by the driver. It can be stabilized.

このことをより具体的に説明すると、ステアリングバイワイヤ方式を採用した車両の操舵装置においては、図2に示すように、検出車速Vの大きさに応じて左右前輪FW1,FW2の転舵範囲が変化する。すなわち、低速域で車両が走行している場合には、左右前輪FW1,FW2の転舵範囲が機械的に決定された左側エンド位置および右側エンド位置によって設定される転舵範囲となり、操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2が大きく(素早く)転舵される。そして、検出車速Vが増大するに伴って、左右前輪FW1,FW2の転舵範囲は一様に狭くなり、高速域では図2に示したように最も小さな転舵範囲となるため、操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2が小さく(ゆっくりと)転舵される。   More specifically, in a vehicle steering apparatus employing a steering-by-wire system, as shown in FIG. 2, the turning range of the left and right front wheels FW1, FW2 changes according to the magnitude of the detected vehicle speed V. To do. That is, when the vehicle is traveling in a low speed range, the steering range of the left and right front wheels FW1 and FW2 becomes the steering range set by the left end position and the right end position determined mechanically, and the steering handle 11 The left and right front wheels FW1, FW2 are steered large (quickly) with respect to the turning operation. As the detected vehicle speed V increases, the steered range of the left and right front wheels FW1, FW2 is uniformly narrowed and becomes the smallest steered range as shown in FIG. The left and right front wheels FW1, FW2 are steered small (slowly) with respect to the turning operation.

言い換えれば、ステアリングバイワイヤ方式を採用した車両の操舵装置においては、検出車速Vの大きさに応じて転舵範囲を変更することにより、低速域から高速域まで操舵ハンドル11の回動操作範囲(具体的には、180°未満の操舵ハンドル11の回動操作範囲)を変更することなく、左右前輪FW1,FW2を転舵させることができる。その結果、運転者は、常に同一の操作範囲内で操舵ハンドル11を回動操作することにより、低速域における良好な車両の取り回し性と中・高速域における良好な挙動安定性とを享受することができる。   In other words, in a vehicle steering apparatus that employs a steering-by-wire system, the turning range of the steering handle 11 from the low speed range to the high speed range (specifically, by changing the turning range according to the magnitude of the detected vehicle speed V (specifically). Specifically, the left and right front wheels FW1, FW2 can be steered without changing the rotation operation range of the steering handle 11 less than 180 °. As a result, the driver always enjoys good vehicle handling at low speeds and good behavioral stability at medium and high speeds by turning the steering wheel 11 within the same operating range. Can do.

ところで、車両の操舵特性として、一般的に、左右前輪FW1,FW2が転舵されても車両が旋回しにくい(意図した旋回半径よりも実際の旋回半径が大きくなる)特性すなわちアンダーステア特性と、左右前輪FW1,FW2が転舵されることによって車両が旋回しやすい(意図した旋回半径よりも実際の旋回半径が小さくなる)特性すなわちオーバーステア特性とがある。特に、オーバーステア特性により、車両が旋回しすぎる状態(オーバーステア状態)が発生した場合には、旋回に伴って車体に生じる車体すべり角が小さくなる方向に左右前輪FW1,FW2を転舵させるカウンターステアを行うことにより、車両の挙動を安定させることができる。   By the way, as the steering characteristics of the vehicle, in general, even if the left and right front wheels FW1, FW2 are steered, the vehicle is difficult to turn (the actual turning radius is larger than the intended turning radius), that is, the understeer characteristic, By turning the front wheels FW1 and FW2, there is a characteristic that the vehicle easily turns (the actual turning radius is smaller than the intended turning radius), that is, an oversteer characteristic. In particular, a counter that steers the left and right front wheels FW1 and FW2 in a direction in which the vehicle slip angle generated in the vehicle body with the turning decreases when the vehicle turns too much (oversteer state) due to oversteer characteristics. By performing the steering, the behavior of the vehicle can be stabilized.

しかしながら、上述のように、検出車速Vの増大に応じて左右前輪FW1,FW2の転舵範囲を狭くする状況、特に、高速域で車両が走行していて転舵範囲が最も狭くなる状況において、万が一オーバーステア状態が発生した場合には、転舵範囲が制限されるために左右前輪FW1,FW2の転舵量(転舵角)が不足し、効果的なカウンターステアを行うことができない可能性がある。このため、電子制御ユニット36は、図3に示す転舵範囲変更プログラムを実行し、オーバーステア状態の発生に適切に対処できるようにする。以下、この転舵範囲変更プログラムを詳細に説明する。   However, as described above, in the situation where the turning range of the left and right front wheels FW1, FW2 is narrowed according to the increase in the detected vehicle speed V, particularly in the situation where the vehicle is traveling in the high speed range and the turning range is the narrowest, In the unlikely event that an oversteer condition occurs, the steered range is limited, so the amount of steered (steered angle) of the left and right front wheels FW1, FW2 may be insufficient, and effective countersteer may not be performed. There is. Therefore, the electronic control unit 36 executes the steered range changing program shown in FIG. 3 so that it can appropriately cope with the occurrence of the oversteer state. Hereinafter, this steering range change program will be described in detail.

運転者によって図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、電子制御ユニット36(より詳しくは、CPU)は、図3に示す転舵範囲変更プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。   When an ignition switch (not shown) is turned on by the driver, the electronic control unit 36 (more specifically, the CPU) repeatedly executes the steered range changing program shown in FIG. 3 every predetermined short time.

すなわち、電子制御ユニット36は、転舵範囲変更プログラムの実行をステップS10にて開始し、ステップS11にて、操舵角センサ31、車速センサ33、対地速度センサ34およびヨーレートセンサ35によって検出された各検出値、すなわち、操舵角θ、車速V、前後左右の速度Vx,Vyおよびヨーレートγを入力する。そして、電子制御ユニット36は、各検出値を入力すると、ステップS12に進む。   That is, the electronic control unit 36 starts execution of the steered range changing program in step S10. In step S11, the electronic control unit 36 detects each of the steering angle sensor 31, the vehicle speed sensor 33, the ground speed sensor 34, and the yaw rate sensor 35 detected by the steering angle sensor 31. The detected values, that is, the steering angle θ, the vehicle speed V, the front and rear speeds Vx and Vy, and the yaw rate γ are input. And the electronic control unit 36 will progress to step S12, if each detection value is input.

ステップS12においては、電子制御ユニット36は、車両がオーバーステア状態であるか否かを判定する。具体的に説明すると、電子制御ユニット36は、前記ステップS11にてヨーレートセンサ35から入力した実ヨーレートγの絶対値と、オーバーステア状態を判定するための目標ヨーレートγ*の絶対値とを下記式2に従って比較する。
|γ|−|γ*|>γo …式2
ただし、前記式2中のγoは、実験的に予め設定された所定の正の定数である。また、目標ヨーレートγ*に関しては、例えば、車両の前後輪のコーナリングパワー、ヨーイング慣性モーメント、車速、転舵角などをパラメータとする周知の関係に基づいて予め実験的に定められるものである。このため、例えば、前記式1に従って検出車速Vに応じて計算される目標転舵角δdや転舵角センサ32によって検出された実転舵角δを用い、電子制御ユニット36がこの目標転舵角δdや実転舵角δに対応する目標ヨーレートγ*を設定するとよい。
In step S12, the electronic control unit 36 determines whether or not the vehicle is in an oversteer state. More specifically, the electronic control unit 36 calculates the absolute value of the actual yaw rate γ input from the yaw rate sensor 35 in step S11 and the absolute value of the target yaw rate γ * for determining the oversteer state by the following equation. Compare according to 2.
| Γ | − | γ * |> γo Equation 2
However, γo in the expression 2 is a predetermined positive constant experimentally set in advance. Further, the target yaw rate γ * is experimentally determined in advance based on a well-known relationship using, for example, the cornering power of the front and rear wheels of the vehicle, the yawing inertia moment, the vehicle speed, the turning angle, and the like as parameters. For this reason, for example, the target turning angle δd calculated according to the detected vehicle speed V according to the equation 1 and the actual turning angle δ detected by the turning angle sensor 32 are used, and the electronic control unit 36 makes this target turning. A target yaw rate γ * corresponding to the angle δd and the actual turning angle δ may be set.

そして、電子制御ユニット36は、前記式2が成立すると、車両がオーバーステア状態であるために「Yes」と判定してステップS13に進む。一方、前記式2が成立しなければ、車両はオーバーステア状態となっていないために「No」と判定してステップS15に進み、転舵範囲変更プログラムの実行を一旦終了する。なお、この場合には、オーバーステア状態が発生していないため、図2に示した転舵範囲によって左右前輪FW1,FW2を転舵させることにより、車両を適切に旋回させることができる。そして、電子制御ユニット36は、所定の短時間の経過後、ふたたび、ステップS10にて転舵範囲変更プログラムの実行を開始する。   And when the said Formula 2 is materialized, since the vehicle is an oversteer state, the electronic control unit 36 will determine "Yes", and will progress to step S13. On the other hand, if Formula 2 is not satisfied, the vehicle is not in an oversteer state, so it is determined as “No”, the process proceeds to Step S15, and the execution of the steered range changing program is temporarily terminated. In this case, since the oversteer state has not occurred, the vehicle can be appropriately turned by turning the left and right front wheels FW1, FW2 within the turning range shown in FIG. Then, after a predetermined short time has elapsed, the electronic control unit 36 again starts executing the steered range changing program in step S10.

ステップS13においては、電子制御ユニット36は、図2に示したように検出車速Vに応じて変更(制限)される転舵範囲内での左右前輪FW1,FW2の転舵制御(以下、この制御を通常制御という)におけるニュートラル位置(すなわち中立位置)からの最大転舵角δmaxと、ニュートラル位置から左側エンド位置(または右側エンド位置)までの左右前輪FW1,FW2が機械的に転舵し得る最大タイヤ角ΔMAXとの差分(以下、この差分を転舵不足量δaという)を演算する。以下、この転舵不足量δaの演算を詳細に説明する。   In step S13, the electronic control unit 36 turns the left and right front wheels FW1, FW2 within the turning range that is changed (restricted) according to the detected vehicle speed V as shown in FIG. The maximum turning angle δmax from the neutral position (that is, neutral position) and the maximum left and right front wheels FW1, FW2 from the neutral position to the left end position (or right end position) can be mechanically steered. A difference from the tire angle ΔMAX (hereinafter, this difference is referred to as an insufficient steering amount δa) is calculated. Hereinafter, the calculation of the steering insufficient amount Δa will be described in detail.

上述したように、車両が低速域で走行している場合の左右前輪FW1,FW2の転舵範囲はニュートラル位置から左側エンド位置(または右側エンド位置)までの転舵範囲となり、左右前輪FW1,FW2は操舵ハンドル11の回動操作に対して最大タイヤ角ΔMAXまで転舵することができる。そして、検出車速Vが予め設定された所定の車速Voよりも大きくなる中・高速域で車両が走行している場合には、左右前輪FW1,FW2の最大転舵角δmaxは最大タイヤ角ΔMAXよりも小さくなる。すなわち、図4に示すように、左右前輪FW1,FW2の最大転舵角δmaxは、検出車速Vが所定の車速Voよりも大きくなると、最大タイヤ角ΔMAXよりも小さくなり、転舵不足量δaが生じるようになる。   As described above, the steering range of the left and right front wheels FW1 and FW2 when the vehicle is traveling in a low speed range is the steering range from the neutral position to the left end position (or right end position), and the left and right front wheels FW1 and FW2 Can be steered to the maximum tire angle ΔMAX with respect to the turning operation of the steering handle 11. When the vehicle is traveling in the middle / high speed range where the detected vehicle speed V is greater than a predetermined vehicle speed Vo set in advance, the maximum turning angle δmax of the left and right front wheels FW1, FW2 is greater than the maximum tire angle ΔMAX. Becomes smaller. That is, as shown in FIG. 4, the maximum turning angle δmax of the left and right front wheels FW1 and FW2 becomes smaller than the maximum tire angle ΔMAX when the detected vehicle speed V becomes larger than a predetermined vehicle speed Vo, and the steering shortage amount δa becomes smaller. It comes to occur.

ここで、検出車速Vが所定の車速Voよりも大きいときの左右前輪FW1,FW2の最大転舵角δmaxは、前記式1における操舵角θに対して予め決められた操舵ハンドル11の最大操舵角θmaxを代入した下記式3によって表すことができる。
δmax=(1+Kh・V2)/V・L・γg・θmax …式3
したがって、検出車速Vが所定の車速Voよりも大きいときに生じる転舵不足量δaは、検出車速Vを用いて前記式3に従って計算される最大転舵角δmaxと、予め決められた最大タイヤ角ΔMAXとからなる下記式4に従って計算される。
δa=ΔMAX−δmax …式4
そして、電子制御ユニット36は、前記式4に従って転舵不足量δaを計算すると、ステップS14に進む。
Here, the maximum turning angle δmax of the left and right front wheels FW1 and FW2 when the detected vehicle speed V is higher than the predetermined vehicle speed Vo is the maximum steering angle of the steering handle 11 that is predetermined with respect to the steering angle θ in the equation (1). It can be expressed by the following formula 3 in which θmax is substituted.
δmax = (1 + Kh · V 2 ) / V · L · γg · θmax Equation 3
Therefore, the steering deficit amount δa that occurs when the detected vehicle speed V is greater than the predetermined vehicle speed Vo is calculated by using the detected vehicle speed V and the maximum turning angle δmax calculated according to the above-described equation 3 and the predetermined maximum tire angle. It is calculated according to the following equation 4 consisting of ΔMAX.
δa = ΔMAX−δmax Equation 4
Then, when the electronic control unit 36 calculates the steering shortage amount δa according to the equation 4, the electronic control unit 36 proceeds to step S14.

ステップS14においては、電子制御ユニット36は、現在、車両に発生しているオーバーステア状態に対処するためのカウンターステアが適切に行えるように、左右前輪FW1,FW2の転舵範囲を変更する。以下、具体的に説明する。   In step S14, the electronic control unit 36 changes the steered range of the left and right front wheels FW1 and FW2 so that counter-steering for coping with the oversteer state currently occurring in the vehicle can be appropriately performed. This will be specifically described below.

上述したように、車両にオーバーステア状態が発生した場合には、カウンターステアにより、旋回に伴って発生する車体すべり角が小さくなるように左右前輪FW1,FW2を転舵させて車両の挙動を安定させることが有効である。このため、電子制御ユニット36は、現在、車体に発生している車体すべり角βを計算する。具体的には、電子制御ユニット36は、前記ステップS11にて対地速度センサ34から入力した車両前後方向の速度Vxと車両左右方向の速度Vyとを用いた下記式5に従って車体すべり角βを計算する。
β=tan-1(Vy/Vx) …式5
なお、車体すべり角βの計算に関しては種々の方法を採用することができ、車両前後方向の速度Vxと車両左右方向の速度Vyを用いることに代えて、例えば、車両に搭載された加速度センサによって検出された車両の前後方向の加速度を加速度Gxとし、車両の左右方向の加速度を加速度Gyとして前記式5を変形して計算することも可能である。
As described above, when an oversteer condition occurs in the vehicle, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered by the countersteer so that the slip angle of the vehicle body generated along with the turning is reduced, thereby stabilizing the behavior of the vehicle. It is effective to make it. For this reason, the electronic control unit 36 calculates the vehicle slip angle β currently occurring in the vehicle body. Specifically, the electronic control unit 36 calculates the vehicle slip angle β according to the following equation 5 using the vehicle longitudinal velocity Vx and the vehicle lateral velocity Vy input from the ground speed sensor 34 in step S11. To do.
β = tan -1 (Vy / Vx) ... Formula 5
Note that various methods can be employed for calculating the vehicle slip angle β. Instead of using the vehicle longitudinal speed Vx and the vehicle lateral speed Vy, for example, by using an acceleration sensor mounted on the vehicle. It is also possible to calculate by transforming Equation 5 with the detected longitudinal acceleration of the vehicle as acceleration Gx and the lateral acceleration of the vehicle as acceleration Gy.

そして、電子制御ユニット36は、計算した車体すべり角βに応じて、図2で示した通常制御における制限された転舵範囲の大きさを維持した状態でニュートラル位置を補正して変更する。具体的には、電子制御ユニット36は、図5に示すように、車体すべり角βの絶対値の変化に対するニュートラル位置の補正量δoの変化特性を表すテーブルを参照して、計算した車体すべり角βの絶対値に対応する補正量δoを計算する。なお、補正量δoは、図5に示すように、車体すべり角βの絶対値の増加に対して前記ステップS13にて計算した転舵不足量δaまで変化する特性を有する。   The electronic control unit 36 corrects and changes the neutral position in accordance with the calculated vehicle slip angle β while maintaining the size of the limited turning range in the normal control shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 5, the electronic control unit 36 refers to a table representing the change characteristic of the neutral position correction amount δo with respect to the change in the absolute value of the vehicle slip angle β, and calculates the calculated vehicle slip angle. A correction amount δo corresponding to the absolute value of β is calculated. As shown in FIG. 5, the correction amount δo has a characteristic that changes to the steering shortage amount δa calculated in step S13 with respect to an increase in the absolute value of the vehicle slip angle β.

このように、ニュートラル位置の補正量δoを計算すると、電子制御ユニット36は、このニュートラル位置の補正量δoを用いた下記式6に従い、時々刻々と変化する車体すべり角βに対応して変化するニュートラル位置δc_newを決定する。
δc_new=δc_old−sign(γ)・δo …式6
ただし、前記式6中のδc_oldは前回までのプログラムの実行によって決定されたニュートラル位置を表す。また、前記式6中のsign(γ)は実ヨーレートγの符号関数を表すものであって、車両の左旋回すなわち実ヨーレートγが正のときsign(γ)は「+」となり、車両の右旋回すなわち実ヨーレートγが負のときsign(γ)は「−」となる。
Thus, when the neutral position correction amount δo is calculated, the electronic control unit 36 changes according to the vehicle body slip angle β that changes from moment to moment according to the following equation 6 using the neutral position correction amount δo. A neutral position δc_new is determined.
δc_new = δc_old−sign (γ) · δo Equation 6
However, δc_old in the equation 6 represents a neutral position determined by executing the program up to the previous time. Further, sign (γ) in the above equation 6 represents the sign function of the actual yaw rate γ, and when the vehicle turns left, that is, when the actual yaw rate γ is positive, sign (γ) becomes “+”, and the right side of the vehicle When the turning, that is, the actual yaw rate γ is negative, the sign (γ) is “−”.

このように、ニュートラル位置δc_newを決定することにより、例えば、高速域において万が一車両にオーバーステア状態が発生した場合であっても、適切なカウンターステアを行うことができる。このことを具体的に例を挙げて説明する。   Thus, by determining the neutral position Δc_new, for example, even if an oversteer condition occurs in the vehicle in the high speed range, appropriate countersteering can be performed. This will be described with a specific example.

今、高速域で走行している車両が右方向に旋回を開始し、その結果、車両にオーバーステア状態が発生した状況を想定する。この状況においては、車両が右方向に旋回しているため、車両に発生する実ヨーレートγは右方向に発生しており、車体に発生する車体すべり角βの方向は車両左方向となる。したがって、この状況において、車両に発生したオーバーステア状態に対処するためには、左右前輪FW1,FW2を左方向にカウンターステアする必要がある。   Assume a situation in which a vehicle running in a high speed region starts turning rightward, and as a result, an oversteer state has occurred in the vehicle. In this situation, since the vehicle is turning rightward, the actual yaw rate γ generated in the vehicle is generated in the right direction, and the direction of the vehicle slip angle β generated in the vehicle body is the left direction of the vehicle. Therefore, in this situation, in order to cope with the oversteer state that has occurred in the vehicle, it is necessary to counter-steer the left and right front wheels FW1, FW2 in the left direction.

ここで、今、車両が右方向に旋回しているため、電子制御ユニット36がヨーレートセンサ35から入力する実ヨーレートγは負の値である。したがって、前記式6に従うと、ニュートラル位置δc_newは、ニュートラル位置δc_oldが「0」であれば「+δo」となる。すなわち、この場合には、図6に示すように、ニュートラル位置δc_newは車両の左方向に「+δo」だけ変更され、この変更されたニュートラル位置を中心とした左右前輪FW1,FW2の転舵範囲は通常制御における転舵範囲の大きさと同一となるように維持される。このように、ニュートラル位置を変更することにより、通常制御の場合に比して、車両左方向への左右前輪FW1,FW2の転舵範囲を増大させることができるため、右旋回している車両に発生したオーバーステア状態に対処するための左方向へのカウンターステアを適切に行うことができる。   Here, since the vehicle is turning rightward, the actual yaw rate γ input from the yaw rate sensor 35 by the electronic control unit 36 is a negative value. Therefore, according to Equation 6, the neutral position δc_new is “+ δo” if the neutral position δc_old is “0”. That is, in this case, as shown in FIG. 6, the neutral position δc_new is changed by “+ δo” in the left direction of the vehicle, and the turning range of the left and right front wheels FW1 and FW2 around the changed neutral position is It is maintained to be the same as the size of the steering range in the normal control. In this way, by changing the neutral position, the steered range of the left and right front wheels FW1, FW2 in the left direction of the vehicle can be increased compared to the case of normal control. Counter-steering in the left direction to deal with the oversteer state that has occurred can be appropriately performed.

また、オーバーステア状態が発生した状況であっても、ニュートラル位置を中心とした左右前輪FW1,FW2の転舵範囲の大きさは通常制御の場合と同一となるように維持されるため、左右前輪FW1,FW2は運転者による操舵ハンドル11の回動操作に対して通常制御と同様に緩やかに転舵される。したがって、運転者が積極的に操舵ハンドル11を回動操作してカウンターステアを行う場合であっても、左右前輪FW1,FW2が急峻に転舵されることがなく、操舵ハンドル11の回動操作に伴って車両の挙動が乱れることを防止することができる。   Even in the situation where the oversteer state occurs, the size of the steered range of the left and right front wheels FW1 and FW2 with the neutral position as the center is maintained to be the same as in the case of normal control. FW1 and FW2 are gently steered in the same manner as in the normal control with respect to the turning operation of the steering handle 11 by the driver. Therefore, even when the driver actively rotates the steering handle 11 to perform counter-steering, the left and right front wheels FW1 and FW2 are not steered sharply, and the steering handle 11 is rotated. Accordingly, it is possible to prevent the behavior of the vehicle from being disturbed.

一方で、電子制御ユニット36は、例えば、運転者がカウンターステアを行うための操舵ハンドル11の回動操作に遅れが生じた場合であっても、転舵アクチュエータ21を作動させて車体すべり角βが減少する方向に左右前輪FW1,FW2を転舵させる(所謂、アクティブカウンターステアさせる)ことができる。したがって、運転者による操舵ハンドル11の回動操作を好適にアシストすることができて、車両の挙動を安定させることができる。さらに、例えば、運転者が積極的にカウンターステアを行わない場合であっても、車両に発生したオーバーステア状態に対処して、電子制御ユニット36はアクティブカウンターステアによって左右前輪FW1,FW2を適切な方向に転舵させることができ、車両の挙動を安定させることができる。   On the other hand, the electronic control unit 36 operates the steering actuator 21 to turn the vehicle body slip angle β even when, for example, a delay occurs in the turning operation of the steering handle 11 for the driver to perform counter-steering. The left and right front wheels FW1, FW2 can be steered (so-called active counter-steering) in the direction of decreasing. Therefore, it is possible to favorably assist the driver to rotate the steering handle 11, and the behavior of the vehicle can be stabilized. Further, for example, even when the driver does not actively perform counter-steering, the electronic control unit 36 appropriately handles the left and right front wheels FW1 and FW2 by active counter-steering in response to an oversteer state occurring in the vehicle. The vehicle can be steered in the direction, and the behavior of the vehicle can be stabilized.

以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、通常制御によって検出車速Vに応じて左右前輪FW1,FW2の転舵範囲を減少させた場合であっても、車両がオーバーステア状態であるときには、このオーバーステア状態を解消して車両の旋回挙動状態を安定させる方向に左右前輪FW1,FW2を転舵させることを許容する転舵範囲に変更することができる。より具体的には、オーバーステア状態において車体に発生する車体すべり角βを減少させる方向に左右前輪FW1,FW2を転舵させることを許容する転舵範囲に変更することができる。   As can be understood from the above description, according to the present embodiment, even when the steered range of the left and right front wheels FW1, FW2 is reduced according to the detected vehicle speed V by the normal control, the vehicle is in the oversteer state. In this case, the steering range can be changed to allow the left and right front wheels FW1 and FW2 to be steered in a direction in which the oversteer state is canceled and the turning behavior state of the vehicle is stabilized. More specifically, the steering range can be changed to allow the left and right front wheels FW1 and FW2 to be steered in the direction of decreasing the vehicle slip angle β generated in the vehicle body in the oversteer state.

これにより、ある程度車速が大きい中・高速域で車両が走行しているときに、旋回に伴って万が一オーバーステア状態が発生しても、適切なカウンターステアによって左右前輪FW1,FW2を十分に車体すべり角βが減少する方向に転舵させることができる。したがって、車両の旋回挙動を良好に安定させることができる。   As a result, when the vehicle is traveling in a medium / high speed range where the vehicle speed is somewhat high, even if an oversteer condition occurs due to turning, the left and right front wheels FW1 and FW2 are sufficiently slipped by appropriate countersteering. It can be steered in the direction in which the angle β decreases. Therefore, the turning behavior of the vehicle can be stabilized satisfactorily.

また、左右前輪FW1,FW2の転舵範囲が変更されると、自動的に転舵アクチュエータ21を駆動制御してこの変更された転舵範囲まで左右前輪FW1,FW2を転舵させることができる。これにより、例えば、運転者が積極的に操舵ハンドル11を操作してカウンターステアを行わない場合であっても、左右前輪FW1,FW2を自動的に車体すべり角βが減少する方向に転舵させることができる。したがって、車両の旋回挙動を良好にかつ確実に安定させることができる。   Further, when the turning range of the left and right front wheels FW1, FW2 is changed, the steering actuator 21 is automatically driven and controlled, and the left and right front wheels FW1, FW2 can be turned to the changed turning range. Thereby, for example, even when the driver does not actively operate the steering handle 11 to perform counter-steering, the left and right front wheels FW1, FW2 are automatically steered in the direction in which the vehicle body slip angle β decreases. be able to. Therefore, the turning behavior of the vehicle can be stabilized satisfactorily and reliably.

本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   In carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、操舵入力軸12と転舵出力軸22とが相対回転可能な操舵装置としてステアリングバイワイヤ方式の操舵装置を採用し、車両にオーバーステア状態が発生した場合にカウンターステアが確実に行えるように、左右前輪FW1,FW2の転舵範囲を変更するように実施した。しかし、操舵入力軸と転舵出力軸とが相対回転可能な操舵装置として、例えば、伝達比を車速に応じて変更する電動モータ(転舵アクチュエータに相当)を備えた伝達比可変方式の操舵装置を採用し、車両にオーバーステア状態が発生した場合にカウンターステアが確実に行えるように、左右前輪FW1,FW2の転舵範囲を変更することも可能である。   For example, in the above-described embodiment, a steering-by-wire type steering device is adopted as a steering device in which the steering input shaft 12 and the steering output shaft 22 can rotate relative to each other, and the counter steer is generated when an oversteer state occurs in the vehicle. The steering range of the left and right front wheels FW1, FW2 was changed so as to be surely performed. However, as a steering device in which the steering input shaft and the steering output shaft can rotate relative to each other, for example, a transmission device having a variable transmission ratio system including an electric motor (corresponding to a steering actuator) that changes the transmission ratio according to the vehicle speed. It is also possible to change the steered range of the left and right front wheels FW1, FW2 so that countersteering can be reliably performed when an oversteer condition occurs in the vehicle.

このような伝達比可変方式の操舵装置においても、運転者が操舵ハンドルを持ち替えることなく、電動モータを駆動させることによって低速域で運転者による操舵ハンドルの回動操作に対して転舵輪を大きく(素早く)転舵させ、中・高速域で運転者による操舵ハンドルの回動操作に対して転舵輪を小さく(緩やかに)転舵させることができる。したがって、この伝達比可変方式の操舵装置においても、上記実施形態のステアリングバイワイヤ方式の操舵装置と同様に、車両に万が一オーバーステア状態が発生した場合には、転舵輪の転舵量(転舵角)が不足して効果的なカウンターステアを行えない可能性がある。   Even in such a transmission ratio variable type steering device, the driver can increase the steered wheel with respect to the turning operation of the steering handle by the driver in the low speed range by driving the electric motor without changing the steering handle ( The steering wheel can be steered quickly, and the steered wheel can be steered small (slowly) in response to the turning operation of the steering handle by the driver in the middle / high speed range. Therefore, also in this transmission ratio variable type steering device, as in the case of the steering-by-wire type steering device of the above-described embodiment, in the unlikely event that an oversteer state occurs in the vehicle, the turning amount of the steered wheels (the turning angle) ) May not be effective and effective counter-steering may not be possible.

これに対して、伝達比可変方式の操舵装置において、上記実施形態の転舵範囲変更プログラムを実行することにより、オーバーステア状態が発生したときの転舵輪の転舵範囲を適切に変更することができる。したがって、伝達比可変方式の操舵装置においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。   On the other hand, in the transmission ratio variable type steering device, by executing the steering range change program of the above-described embodiment, it is possible to appropriately change the steered range of the steered wheels when the oversteer state occurs. it can. Therefore, the same effect as that of the above-described embodiment can also be expected in the transmission ratio variable type steering device.

また、上記実施形態においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル11を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。   In the above embodiment, the steering handle 11 that is turned to steer the vehicle is used. However, instead of this, for example, a joystick-type steering handle that is linearly displaced may be used, or any other one that can be operated by the driver and instructed to steer the vehicle is used. May be.

さらに、上記各実施形態においては、転舵アクチュエータ21を用いて転舵出力軸22を回転させることにより、左右前輪FW1,FW2を転舵するようにした。しかし、これに代えて、転舵アクチュエータ21を用いてラックバー24をリニアに変位させることにより、左右前輪FW1,FW2を転舵するようにしてもよい。   Further, in each of the above embodiments, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered by rotating the steered output shaft 22 using the steered actuator 21. However, instead of this, the left and right front wheels FW1, FW2 may be steered by linearly displacing the rack bar 24 using the steered actuator 21.

本発明の実施形態に係る車両の操舵装置の概略図である。1 is a schematic view of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 通常制御における転舵輪の転舵範囲を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the steered range of the steered wheel in normal control. 図1の電子制御ユニットによって実行される転舵範囲変更プログラムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the steering range change program performed by the electronic control unit of FIG. 転舵不足量を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the steering shortage amount. ニュートラル位置を変更するための補正量と車体すべり角との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the corrected amount for changing a neutral position, and a vehicle body slip angle. オーバーステア状態が発生したときの転舵輪の転舵範囲の変更を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the steered range of a steered wheel when an oversteer state generate | occur | produces.

符号の説明Explanation of symbols

FW1,FW2…前輪、11…操舵ハンドル、12…操舵入力軸、13…反力アクチュエータ、21…転舵アクチュエータ、22…転舵出力軸、31…操舵角センサ、32…転舵角センサ、33…車速センサ、34…対地速度センサ、35…ヨーレートセンサ、36…電子制御ユニット FW1, FW2 ... front wheels, 11 ... steering handle, 12 ... steering input shaft, 13 ... reaction actuator, 21 ... steering actuator, 22 ... steering output shaft, 31 ... steering angle sensor, 32 ... steering angle sensor, 33 ... Vehicle speed sensor 34 ... Ground speed sensor 35 ... Yaw rate sensor 36 ... Electronic control unit

Claims (7)

車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、車両の車速を検出する車速検出手段と、前記転舵アクチュエータを駆動制御して前記操舵ハンドルの操作に対する前記転舵輪の転舵範囲を前記車速検出手段によって検出された車速の増大に伴って減少させて転舵輪を転舵させる転舵制御装置とを備えた車両の操舵装置において、前記転舵制御装置が、
旋回状態にある車両に発生して車両の旋回挙動を表す所定の物理量を検出する物理量検出手段と、
前記検出された所定の物理量と前記検出された車速に基づいて決定される車両の目標旋回挙動を表す目標物理量とを比較して、車両の旋回挙動状態を判定する旋回挙動状態判定手段と、
前記旋回挙動状態判定手段によって前記検出された所定の物理量が前記目標物理量よりも大きい車両の旋回挙動状態であると判定されると、機械的に決定される前記転舵輪の転舵し得る最大の転舵範囲に対する前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲との差分を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段によって演算された前記差分を用いて、前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲を、前記検出された所定の物理量が前記目標物理量以下となる転舵輪の転舵範囲に変更する転舵範囲変更手段とを備えていることを特徴とする車両の操舵装置。
A steering handle operated by a driver to steer the vehicle, a steering actuator for steering the steered wheels, vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed of the vehicle, and driving control of the steering actuator to In a steering apparatus for a vehicle, comprising: a steering control device that reduces the steered range of the steered wheels in response to an operation of a steering wheel as the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means decreases and steers the steered wheels; The steering control device,
Physical quantity detection means for detecting a predetermined physical quantity generated in a vehicle in a turning state and representing the turning behavior of the vehicle;
A turning behavior state determining means for comparing the detected predetermined physical quantity and a target physical quantity representing a target turning behavior of the vehicle determined based on the detected vehicle speed to determine a turning behavior state of the vehicle;
When it is determined that the predetermined physical quantity detected by the turning behavior state determining means is a turning behavior state of the vehicle that is larger than the target physical quantity, the maximum steerable wheel that can be steered mechanically is determined. Difference calculating means for calculating a difference with the steered range of the steered wheels that has been reduced according to the detected vehicle speed with respect to the steered range;
A steered wheel in which the detected predetermined physical quantity is equal to or less than the target physical quantity in the steered range of the steered wheel that has been reduced according to the detected vehicle speed using the difference calculated by the difference calculating means. A vehicle steering apparatus comprising: a turning range changing means for changing to a turning range.
請求項1に記載した車両の操舵装置において、
前記旋回挙動状態判定手段が前記検出された所定の物理量を用いて判定する前記車両の旋回挙動状態は、転舵輪を転舵させたときに車両が旋回しすぎるオーバーステア状態であり、
前記転舵範囲変更手段は、
前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲を、前記オーバーステア状態の発生に伴って車体に発生する車体すべり角を減少させる方向への前記転舵輪の転舵を許容する転舵範囲に変更することを特徴とする車両の操舵装置。
In the vehicle steering apparatus according to claim 1,
The turning behavior state of the vehicle determined by the turning behavior state determining means using the detected predetermined physical quantity is an oversteer state in which the vehicle turns too much when turning the steered wheels,
The steered range changing means is
The turning range of the steered wheels reduced according to the detected vehicle speed is allowed to steer the steered wheels in a direction to reduce the vehicle slip angle generated in the car body due to the occurrence of the oversteer state. A steering apparatus for a vehicle, wherein the steering range is changed to a steering range.
請求項2に記載した車両の操舵装置において、
前記物理量検出手段が検出する所定の物理量は、旋回状態にある車両に発生するヨーレートであり、
前記旋回挙動状態判定手段は、前記検出されたヨーレートと、少なくとも前記検出された車速に応じて決定される目標ヨーレートとを比較し、前記検出されたヨーレートが前記目標ヨーレートよりも大きいとき、前記車両の旋回挙動状態が前記オーバーステア状態であると判定することを特徴とする車両の操舵装置。
In the vehicle steering apparatus according to claim 2,
The predetermined physical quantity detected by the physical quantity detection means is a yaw rate generated in a vehicle in a turning state,
The turning behavior state determination means compares the detected yaw rate with a target yaw rate determined according to at least the detected vehicle speed, and when the detected yaw rate is greater than the target yaw rate, the vehicle It is determined that the turning behavior state of the vehicle is the oversteer state.
請求項1に記載した車両の操舵装置において、
前記転舵範囲変更手段は、
前記検出された車速が予め設定された所定の車速よりも大きいときに、前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲を前記検出された所定の物理量が前記目標物理量以下となる前記転舵輪の転舵範囲に変更することを特徴とする車両の操舵装置。
In the vehicle steering apparatus according to claim 1,
The steered range changing means is
When the detected vehicle speed is larger than a predetermined vehicle speed set in advance, the detected predetermined physical quantity is less than the target physical quantity in the steered range of the steered wheels that is decreased according to the detected vehicle speed. The vehicle steering apparatus is changed to a steered range of the steered wheels.
請求項1に記載した車両の操舵装置において、
前記転舵範囲変更手段は、
前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲における中立位置を前記検出された所定の物理量が前記目標物理量以下となる前記転舵輪の転舵範囲における中立位置まで変更することを特徴とする車両の操舵装置。
In the vehicle steering apparatus according to claim 1,
The steered range changing means is
Changing the neutral position in the steered range of the steered wheels, which is decreased according to the detected vehicle speed, to the neutral position in the steered range of the steered wheels in which the detected predetermined physical quantity is equal to or less than the target physical quantity. A vehicle steering apparatus characterized by the above.
請求項1に記載した車両の操舵装置において、
前記転舵制御装置が、
前記転舵範囲変更手段によって前記検出された車速に応じて減少させた前記転舵輪の転舵範囲が変更されると、前記転舵アクチュエータを駆動制御して前記変更された前記転舵輪の転舵範囲内まで前記転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータ駆動制御手段を備えていることを特徴とする車両の操舵装置。
In the vehicle steering apparatus according to claim 1,
The steering control device,
When the steered range of the steered wheels decreased according to the detected vehicle speed by the steered range changing means is changed, the steered actuator is driven and controlled to change the steered wheels. A steering apparatus for a vehicle, comprising a steering actuator drive control means for steering the steered wheels to within a range.
前記操舵ハンドルと前記転舵輪との機械的な連結が解除されている請求項1に記載した車両の操舵装置。   The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the mechanical connection between the steering wheel and the steered wheel is released.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112315678A (en) * 2020-10-19 2021-02-05 南京工程学院 Electric wheelchair driving control method and system

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