JP2010132221A - Steering device for vehicle - Google Patents

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JP2010132221A JP2008312171A JP2008312171A JP2010132221A JP 2010132221 A JP2010132221 A JP 2010132221A JP 2008312171 A JP2008312171 A JP 2008312171A JP 2008312171 A JP2008312171 A JP 2008312171A JP 2010132221 A JP2010132221 A JP 2010132221A
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Daisuke Fujii
大介 藤井
Yoshiyasu Akita
好恭 飽田
Akihito Kimata
亮人 木俣
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device for a vehicle capable of traveling on a curved road without making a driver have the feeling of discomfort of the delay in turning steering wheel. <P>SOLUTION: The steering device for the vehicle is equipped with a steering angle sensor 3 for detecting a steering angle θh of the steering wheel, and an angular velocity calculation part 23 for calculating a steering angular velocity dθh/dt of the steering wheel, sets a target turning angle θf based on the steering angle θh and the steering angular velocity dθh/dt, and turns the turning wheel so that the turning angle of the turning wheel of the vehicle becomes the target turning angle θf. The steering device for the vehicle detects the radius R of the curve of the center line of the vehicle road where the vehicle currently travels, sets a steering angular velocity gain K1 so as to increase when the radius R of the curve becomes small, and sets the target turning angle θf based on the sum of the product K0×θh of the steering angle θh and the steering angle gain K0, and the product K1×dθh/dt of the steering angular velocity dθh/dt and the steering angular velocity gain K1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ステアリングホイルの操舵角と操舵角速度に基づいて目標転舵角を設定し、車両の転舵輪の転舵角が前記目標転舵角になるように転舵する車両用操舵装置に関する。   The present invention relates to a vehicle steering apparatus that sets a target turning angle based on a steering angle and a steering angular velocity of a steering wheel, and performs turning so that a turning angle of a turning wheel of the vehicle becomes the target turning angle.

従来、運転者によるステアリングホイルの操舵角に対する、車両の転舵輪の転舵角を可変できるアクティブ前輪操舵(AFS:Active front steering)とステア・バイ・ワイヤ(SBW:Steer by Wire)とが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような操舵装置では、ステアリングホイルの操作量や、車両の車速に応じて、転舵輪の目標転舵角を決定し、この目標転舵角に応じて転舵輪を転舵させている。
特開2008−189200号公報
Conventionally, active front steering (AFS) and steer-by-wire (SBW), which can change the turning angle of the steering wheel of the vehicle relative to the steering angle of the steering wheel by the driver, have been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). In such a steering device, the target turning angle of the steered wheels is determined according to the operation amount of the steering wheel and the vehicle speed, and the steered wheels are steered according to the target steered angle.
JP 2008-189200 A

前記アクティブ前輪操舵やステア・バイ・ワイヤを搭載した車両に限らず、一般の車両において、車両がカーブに進入すると、車両はアンダーステアになり、運転者は、切り遅れというステアリングホイルが思ったように切れない違和感を抱く場合があった。   Not only in vehicles equipped with active front wheel steering and steer-by-wire, but in general vehicles, when the vehicle enters a curve, the vehicle becomes understeer, and the driver thinks that the steering wheel is delayed There was a case of feeling uncomfortable.

そこで、本発明は、運転者がステアリングホイルの切り遅れという違和感を抱くことなく、カーブを走行可能な車両用操舵装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that allows a driver to travel a curve without feeling uncomfortable that the steering wheel is delayed.

本発明は、ステアリングホイルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記ステアリングホイルの操舵角速度を算出する操舵角速度算出手段とを備え、前記操舵角と前記操舵角速度に基づいて目標転舵角を設定し、車両の転舵輪の転舵角が前記目標転舵角になるように前記転舵輪を転舵する車両用操舵装置において、
前記車両が現在走行している車道の中心線の曲線半径を検出し、
操舵角速度ゲインを、前記曲線半径が小さくなると増大するように設定し、
前記操舵角と操舵角ゲインの積と、前記操舵角速度と前記操舵角速度ゲインの積との和に基づいて前記目標転舵角を設定することを特徴とする。
The present invention comprises a steering angle detection means for detecting a steering angle of a steering wheel and a steering angular speed calculation means for calculating a steering angular speed of the steering wheel, and a target turning angle is determined based on the steering angle and the steering angular speed. In the vehicle steering apparatus that sets and steers the steered wheels so that the steered angle of the steered wheels of the vehicle becomes the target steered angle,
Detecting the curve radius of the centerline of the roadway on which the vehicle is currently traveling;
Set the steering angular velocity gain to increase as the curve radius decreases,
The target turning angle is set based on a sum of a product of the steering angle and a steering angle gain and a product of the steering angular velocity and the steering angular velocity gain.

車両が現在走行している車道の中心線の曲線半径が小さいほど、車両の転舵輪の転舵角を大きくしなければならず、応じて、ステアリングホイルの操舵角も大きくしなければならない。本発明によれば、曲線半径が小さい場合、大きな操舵角速度ゲインを設定でき、さらに、この大きな操舵角速度ゲインと操舵角速度との積に基づいて目標転舵角が設定できるので、結果的に、操舵角は小さくても、目標転舵角を大きくできる。このため、カーブでのアンダーステアは発生し難く、運転者の抱くステアリングホイルが思ったように切れないという切り遅れの違和感を抑制することができる。また、操舵角速度ゲインと操舵角速度との積に基づいて目標転舵角が設定できるので、運転者がステアリングホイルを速く切って、迅速に転舵したい場合は、操舵角速度が大きくなるので、目標転舵角も大きくでき、カーブ時の操舵角の応答性を高められる。これによっても、運転者の抱くステアリングホイルが思ったように切れないという切り遅れの違和感を抑制することができる。   The smaller the curve radius of the center line of the roadway on which the vehicle is currently traveling, the larger the steered angle of the steered wheels of the vehicle, and accordingly, the steered wheel must also be steered. According to the present invention, when the curve radius is small, a large steering angular velocity gain can be set, and further, the target turning angle can be set based on the product of the large steering angular velocity gain and the steering angular velocity. Even if the angle is small, the target turning angle can be increased. For this reason, understeer on the curve is unlikely to occur, and it is possible to suppress the uncomfortable feeling of delay in cutting that the steering wheel held by the driver cannot be cut as expected. In addition, since the target turning angle can be set based on the product of the steering angular velocity gain and the steering angular velocity, if the driver wants to turn the steering wheel quickly and steer quickly, the steering angular velocity increases. The steering angle can also be increased, and the response of the steering angle when turning can be improved. This also can suppress the uncomfortable feeling that the steering wheel held by the driver cannot be cut as expected.

また、本発明の前記曲線半径の検出では、ナビゲーションシステムから取得される前記車道の地図情報に基づいて、前記曲線半径が検出されることが好ましい。ナビゲーションシステムでは、走行中には、車両が現在走行している車道を含めた付近の地図情報を有している。この地図情報から、車両の予定ルートに沿った車両が現在走行している車道の道路情報を取得すれば、その道路情報から、その車道(道路情報)の中心線の曲線半径は、画像処理により、容易に検出することができる。   In the detection of the curve radius of the present invention, it is preferable that the curve radius is detected based on map information of the roadway acquired from a navigation system. The navigation system has map information of the vicinity including the roadway on which the vehicle is currently traveling during traveling. From this map information, if the road information of the roadway on which the vehicle along the planned route of the vehicle is currently traveling is obtained, the curve radius of the center line of the roadway (road information) is obtained from the road information by image processing. Can be easily detected.

また、本発明の前記曲線半径の検出では、カメラで撮影される前記車道の画像情報に基づいて、前記曲線半径が検出されることが好ましい。車載されているカメラで撮影された車両が現在走行している車道の画像情報からは、画像処理により、その車道の中心線の曲線半径を容易に検出することができる。   In the detection of the curve radius of the present invention, it is preferable that the curve radius is detected based on image information of the roadway photographed by a camera. From the image information of the roadway on which the vehicle photographed by the camera mounted on the vehicle is currently traveling, the curve radius of the centerline of the roadway can be easily detected by image processing.

また、本発明では、前記転舵角に対する前記操舵角の伝達レシオを変化させる差動ギヤを有し、前記差動ギヤは、前記転舵角が前記目標転舵角になるように、前記操舵角に応じて前記伝達レシオを変化させることが好ましい。これによれば、本発明に係る車両用操舵装置を、アクティブ前輪操舵において提供することができる。   In the present invention, there is provided a differential gear that changes a transmission ratio of the steering angle with respect to the steering angle, and the differential gear is configured so that the steering angle becomes the target turning angle. It is preferable to change the transmission ratio according to the angle. According to this, the vehicle steering apparatus according to the present invention can be provided in active front wheel steering.

また、本発明では、発生するトルクを前記ステアリングホイルに伝達させることなく、前記転舵輪を転舵させるように駆動する転舵アクチュエータを有することが好ましい。これによれば、本発明に係る車両用操舵装置を、ステア・バイ・ワイヤにおいて提供することができる。   In the present invention, it is preferable to have a turning actuator that drives the steered wheels to be steered without transmitting generated torque to the steering wheel. According to this, the vehicle steering apparatus according to the present invention can be provided in steer-by-wire.

本発明によれば、運転者がステアリングホイルの切り遅れという違和感を抱くことなく、カーブを走行可能な車両用操舵装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a vehicle steering apparatus that allows a driver to travel a curve without feeling uncomfortable that the steering wheel is delayed.

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1に、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置1の構成図を示す。
車両用操舵装置1は、運転者が操舵可能なステアリングホイル2と、その操舵による操舵角θhを検出する操舵角センサ(操舵角検出手段)3と、その操舵による操舵トルクを検出するトルクセンサ4と、操舵角θhに対する車両の転舵輪11の転舵角の比である伝達レシオK2の大きさを可変させる伝達レシオ可変機構5と、ステアリングホイル2の操舵角θh(操舵力)を転舵輪11の転舵角(操舵力)に変換するラック&ピニオン型ギヤボックス6と、転舵角を検出する転舵角センサ7とを有している。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a vehicle steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
The vehicle steering apparatus 1 includes a steering wheel 2 that can be steered by a driver, a steering angle sensor (steering angle detection means) 3 that detects a steering angle θh by the steering, and a torque sensor 4 that detects a steering torque by the steering. The transmission ratio variable mechanism 5 that varies the magnitude of the transmission ratio K2 that is the ratio of the turning angle of the vehicle turning wheel 11 to the steering angle θh, and the steering angle θh (steering force) of the steering wheel 2 is changed to the turning wheel 11. A rack and pinion type gear box 6 that converts the steering angle into a steering angle (steering force) and a steering angle sensor 7 that detects the steering angle.

ステアリングホイル2は、ステアリングシャフト2aに連結され、ステアリングホイル2に伴ってステアリングシャフト2aが回転することによって、操舵角θh(操舵力)が伝達可変機構5に伝達される。操舵角センサ(操舵角検出手段)3と、トルクセンサ4とは、ステアリングシャフト2aの近傍に設けられている。検出された操舵角θhと操舵トルクとは、制御手段8へ送信される。操舵角θhは、中立位置をθh=0として、正の値で定義されるものとする。また、ここで、ステアリングホイル2の中立位置とは、転舵輪11が直進状態になるように制御されるステアリングホイル2の位置に対応する。   The steering wheel 2 is connected to the steering shaft 2 a, and the steering angle θh (steering force) is transmitted to the transmission variable mechanism 5 when the steering shaft 2 a rotates with the steering wheel 2. The steering angle sensor (steering angle detection means) 3 and the torque sensor 4 are provided in the vicinity of the steering shaft 2a. The detected steering angle θh and steering torque are transmitted to the control means 8. The steering angle θh is defined as a positive value with the neutral position θh = 0. Here, the neutral position of the steering wheel 2 corresponds to the position of the steering wheel 2 that is controlled so that the steered wheels 11 are in a straight traveling state.

伝達レシオ可変機構5は、ステアリングシャフト2aとラック&ピニオン型ギヤボックス6のそれぞれに連結する差動ギヤ5bと、伝達レシオK2を変化させるために差動ギヤ5bを回動させる差動ギヤ用モータ5aと、制御手段8から伝達レシオK2を受信し、受信した伝達レシオK2になるように差動ギヤ用モータ5aを駆動するための駆動電流を流す駆動手段5cとを有している。   The transmission ratio variable mechanism 5 includes a differential gear 5b connected to each of the steering shaft 2a and the rack and pinion type gear box 6, and a differential gear motor that rotates the differential gear 5b to change the transmission ratio K2. 5a and drive means 5c for receiving a transmission ratio K2 from the control means 8 and supplying a drive current for driving the differential gear motor 5a so as to obtain the received transmission ratio K2.

ラック&ピニオン型ギヤボックス6は、軸方向に移動して転舵輪11を転舵させる略棒状のラック軸6dと、ステアリングホイル2等の回転運動をラック軸6dの軸方向の直線運動に変換するラック&ピニオン6aと、ラック軸6dに転舵力の補助力を付与するEPSモータ6bと、EPSモータ6bをPWM駆動し補助力を発生させるための駆動電流を供給する駆動手段6cとを有している。   The rack and pinion type gear box 6 converts the rotational motion of the substantially rod-shaped rack shaft 6d that moves in the axial direction and steers the steered wheels 11 and the steering wheel 2 into linear motion in the axial direction of the rack shaft 6d. A rack and pinion 6a; an EPS motor 6b that applies a steering force assisting force to the rack shaft 6d; and a drive unit 6c that supplies a driving current for generating an assisting force by PWM driving the EPS motor 6b. ing.

ラック軸6dの両端部には、それぞれ、ステアリングロッド14、タイロッド13、及びナックルアーム12を介して、転舵輪11が連結されている。ラック軸6dに伝達した転舵力によって、ステアリングロッド14が直線運動し、タイロッド13及びナックルアーム12を介して、転舵輪11は、その転舵角を変化させる。 The steered wheels 11 are connected to both ends of the rack shaft 6d through a steering rod 14, a tie rod 13, and a knuckle arm 12, respectively. The steering rod 14 linearly moves by the turning force transmitted to the rack shaft 6d, and the steered wheels 11 change the turning angle through the tie rod 13 and the knuckle arm 12.

転舵角センサ7は、ラック軸6dに設けられている。転舵角センサ7は、ステアリングロッド14の移動量を検出するポテンショメータを有している。 The turning angle sensor 7 is provided on the rack shaft 6d. The steered angle sensor 7 has a potentiometer that detects the amount of movement of the steering rod 14.

トルクセンサ4は、ステアリングホイル2と差動ギヤ5bの間に装備され、ステアリングホイル2にかかる操舵トルクを直接検出できるようになっている。トルクセンサ4で計測された操舵トルクは、制御手段8に送信される。制御手段8では、操舵トルクに基づいて前記補助力の大きさが決定され、その補助力に見合った駆動電流をEPSモータ6bへ出力するように、駆動手段6cに制御信号を送信する。EPSモータ6bは、運転者がステアリングホイル2に作用させる操舵力を軽減させるために、補助力を発生させるのであって、操舵角θhに対して対応する転舵角を小さくさせたり大きくさせたりして変化させることは基本的に無い。一方、伝達レシオ可変機構5は、操舵角θhに対して対応する転舵角(伝達レシオK2)を小さくさせたり大きくさせたり変化させることができる。伝達レシオK2は所定の値に設定されると、実質的に、ステアリングホイル2から転舵輪11までは、機械的に連結され、EPSモータ6b単独でラック軸6dを移動させることは基本的にできない。   The torque sensor 4 is provided between the steering wheel 2 and the differential gear 5b so that the steering torque applied to the steering wheel 2 can be directly detected. The steering torque measured by the torque sensor 4 is transmitted to the control means 8. The control means 8 determines the magnitude of the auxiliary force based on the steering torque, and transmits a control signal to the drive means 6c so as to output a drive current corresponding to the auxiliary force to the EPS motor 6b. The EPS motor 6b generates an assisting force to reduce the steering force that the driver acts on the steering wheel 2, and reduces or increases the turning angle corresponding to the steering angle θh. There is basically no change. On the other hand, the transmission ratio variable mechanism 5 can change the turning angle (transmission ratio K2) corresponding to the steering angle θh to be small or large. When the transmission ratio K2 is set to a predetermined value, the steering wheel 2 to the steered wheel 11 are substantially mechanically coupled, and the EPS motor 6b alone cannot basically move the rack shaft 6d. .

このことから、(目標)転舵角θfは、式1によって求めることができる。ここで、K0は、操舵角ゲインである。伝達レシオK2は、車両が現在走行している車道の中心線の曲線半径Rによって変化することになるが、操舵角ゲインK0は、曲線半径Rによって変化しない値である。

θf=K2×K0×θh・・・式1
From this, the (target) steered angle θf can be obtained by Equation 1. Here, K0 is a steering angle gain. The transmission ratio K2 changes with the curve radius R of the center line of the roadway on which the vehicle is currently traveling, but the steering angle gain K0 is a value that does not change with the curve radius R.

θf = K2 × K0 × θh Equation 1

そして、制御手段8には、ナビゲーションシステム9aとカメラ9bとの少なくともどちらか一方が接続されている。制御手段8は、ナビゲーションシステム9aから取得される車両が現在走行している車道の地図情報に基づいて、前記曲線半径Rを検出する。また、制御手段8は、カメラ9bで撮影される車両が現在走行している車道の画像情報に基づいて、前記曲線半径Rを検出する。   The control means 8 is connected to at least one of the navigation system 9a and the camera 9b. The control means 8 detects the curve radius R based on the map information of the roadway on which the vehicle is currently traveling obtained from the navigation system 9a. The control means 8 detects the curve radius R based on image information of the roadway on which the vehicle photographed by the camera 9b is currently traveling.

図2に、制御手段8のブロック図を示す。制御手段8は、操舵角ゲイン設定部21と、乗算部22と、角速度算出部23と、R検出部24と、操舵角速度ゲイン設定部25と、乗算部26と、和算部27と、伝達レシオ算出部28とを有している。   FIG. 2 shows a block diagram of the control means 8. The control means 8 includes a steering angle gain setting unit 21, a multiplication unit 22, an angular velocity calculation unit 23, an R detection unit 24, a steering angular velocity gain setting unit 25, a multiplication unit 26, an addition unit 27, and a transmission. A ratio calculation unit 28;

R検出部24には、ナビゲーションシステム9aとカメラ9bの少なくともどちらか一方が接続されている。ナビゲーションシステム9aが接続されている場合は、図3に示すような車両が現在走行している車道周辺の地図情報31が、ナビゲーションシステム9aからR検出部24へ送信される。地図情報31は、車両が現在走行している車道の形状、すなわち、どこを通って、どう曲がっているかのわかる道路情報32を有している。R検出部24は、地図情報31から、道路情報32を抽出する。R検出部24は、抽出した道路情報32に基づいて、車両が現在走行している車道の中心線33を作成する。中心線33は、車両の現在の位置を示す車両位置35の前後に作成される。なお、この中心線33に替えて、ナビゲーションシステム9aが作成した、車両が目的地に向かうために選択された予定ルートを用いてもよい。次に、R検出部24は、車両位置35の前後の中心線33にフィッティングする円34の半径を前記曲線半径Rとして検出する。   The R detector 24 is connected to at least one of the navigation system 9a and the camera 9b. When the navigation system 9 a is connected, map information 31 around the roadway on which the vehicle is currently traveling as shown in FIG. 3 is transmitted from the navigation system 9 a to the R detection unit 24. The map information 31 includes road information 32 that indicates the shape of the roadway on which the vehicle is currently traveling, that is, where and how the vehicle is turning. The R detection unit 24 extracts road information 32 from the map information 31. Based on the extracted road information 32, the R detection unit 24 creates a center line 33 of the roadway on which the vehicle is currently traveling. The center line 33 is created before and after the vehicle position 35 indicating the current position of the vehicle. Instead of the center line 33, a planned route created by the navigation system 9a and selected for the vehicle to go to the destination may be used. Next, the R detector 24 detects the radius of the circle 34 fitted to the center line 33 before and after the vehicle position 35 as the curve radius R.

また、R検出部24にカメラ9bが接続されている場合は、図4に示すような車両が現在走行している車道を、カメラ9bで撮影した画像情報36が、カメラ9bからR検出部24へ送信される。R検出部24は、画像情報36に基づいて、車道の両端である縁石37と中央分離38とを抽出する。R検出部24は、縁石37と中央分離38との中央に、車両が現在走行している車道の中心線39を作成する。次に、R検出部24は、中心線39にフィッティングする円弧40の半径を前記曲線半径Rとして検出する。   When the camera 9b is connected to the R detection unit 24, image information 36 obtained by photographing the roadway on which the vehicle is currently traveling as shown in FIG. 4 with the camera 9b is transferred from the camera 9b to the R detection unit 24. Sent to. The R detection unit 24 extracts the curbstone 37 and the center separation 38 that are both ends of the roadway based on the image information 36. The R detection unit 24 creates a center line 39 of the roadway on which the vehicle is currently traveling at the center between the curbstone 37 and the center separation 38. Next, the R detector 24 detects the radius of the arc 40 fitted to the center line 39 as the curve radius R.

そして、検出された曲線半径Rは、R検出部24から、操舵角速度ゲイン設定部25へ送信される。   Then, the detected curve radius R is transmitted from the R detection unit 24 to the steering angular velocity gain setting unit 25.

図5に、操舵角速度ゲイン設定部25が、入力する曲線半径Rと、その曲線半径Rに対して設定(出力)する操舵角速度ゲインK1の関係を示す。図5に示すように、操舵角速度ゲイン設定部25に入力される曲線半径Rが小さくなる程、操舵角速度ゲイン設定部25から出力される操舵角速度ゲインK1は大きくなるように設定されている。このような設定は、曲線半径Rと操舵角速度ゲインK1の関係をデータベースに記憶させておき、入力した曲線半径Rに応じて、対応する操舵角速度ゲインK1を読み出し出力することで実現することができる。   FIG. 5 shows the relationship between the curve radius R input by the steering angular velocity gain setting unit 25 and the steering angular velocity gain K1 set (output) with respect to the curve radius R. As shown in FIG. 5, the steering angular velocity gain K1 output from the steering angular velocity gain setting unit 25 is set to increase as the curve radius R input to the steering angular velocity gain setting unit 25 decreases. Such a setting can be realized by storing the relationship between the curve radius R and the steering angular velocity gain K1 in the database, and reading out and outputting the corresponding steering angular velocity gain K1 according to the input curve radius R. .

また、図2に示すように、制御手段8では、操舵角センサ3から受信した操舵角θhを、乗算部22と、角速度算出部23と、伝達レシオ算出部28とが受信する。   Further, as shown in FIG. 2, in the control means 8, the multiplier 22, the angular velocity calculator 23, and the transmission ratio calculator 28 receive the steering angle θh received from the steering angle sensor 3.

乗算部22では、操舵角θhと前記操舵角ゲインK0とを乗算し、その積K0・θhを出力する。前記したように操舵角ゲインK0は、曲線半径Rによって変化しない値であるので、操舵角ゲイン設定部21に所定の操舵角ゲインK0を予め設定して記憶しておき、必要に応じて読み出せばよい。   The multiplier 22 multiplies the steering angle θh and the steering angle gain K0 and outputs the product K0 · θh. As described above, since the steering angle gain K0 is a value that does not change depending on the curve radius R, a predetermined steering angle gain K0 is preset and stored in the steering angle gain setting unit 21, and can be read out as necessary. That's fine.

角速度算出部(操舵角速度算出手段)23は、受信した操舵角θhを用いて、操舵角θhの時間微分である操舵角速度dθh/dtを算出し、乗算部26へ送信する。   The angular velocity calculation unit (steering angular velocity calculation means) 23 calculates a steering angular velocity dθh / dt, which is a time derivative of the steering angle θh, using the received steering angle θh, and transmits it to the multiplication unit 26.

乗算部26では、操舵角速度dθh/dtと前記操舵角速度ゲインK1とを乗算し、その積K1・dθh/dtを出力する。   The multiplication unit 26 multiplies the steering angular velocity dθh / dt and the steering angular velocity gain K1 and outputs the product K1 · dθh / dt.

和算部27では、積K0・θhと、積K1・dθh/dtとを和算し、その和(K0×θh+K1×dθh/dt)を目標転舵角θfとして出力する。目標転舵角θfは、制御手段8が車両の転舵輪の転舵角を制御して近づけ一致させようとする目標値である。すなわち、制御手段8は、その和を目標転舵角θfに設定したことになる(θf=K0×θh+K1×dθh/dt)。   The summation unit 27 sums the product K0 · θh and the product K1 · dθh / dt, and outputs the sum (K0 × θh + K1 × dθh / dt) as the target turning angle θf. The target turning angle θf is a target value that the control means 8 attempts to closely match the turning angles of the steered wheels of the vehicle. That is, the control means 8 sets the sum to the target turning angle θf (θf = K0 × θh + K1 × dθh / dt).

伝達レシオ算出部28では、和算部27から受信する目標転舵角θfに基づいて、前記式1を用いて、伝達レシオK2を算出する。算出された伝達レシオK2は、駆動手段5c(図1参照)へ送信され、伝達レシオ可変機構5(図1参照)において、転舵角が目標転舵角θfに一致するような伝達レシオK2が実現されることになる。また、制御手段8は、転舵角センサ7で計測される転舵角を受信し、受信した転舵角が目標転舵角θfに一致するようにフィードバック制御を行いことで、その一致の精度を高めることができる。   Based on the target turning angle θf received from the summation unit 27, the transmission ratio calculation unit 28 calculates the transmission ratio K2 using Equation 1 above. The calculated transmission ratio K2 is transmitted to the drive means 5c (see FIG. 1). In the transmission ratio variable mechanism 5 (see FIG. 1), the transmission ratio K2 is such that the turning angle matches the target turning angle θf. Will be realized. Further, the control means 8 receives the turning angle measured by the turning angle sensor 7, and performs feedback control so that the received turning angle matches the target turning angle θf. Can be increased.

図6に、ステアリングホイルを操舵した際の目標転舵角θfの時間変化を示す。目標転舵角θfは、操舵角依存成分(K0・θh)と操舵角速度依存成分(K1・dθh/dt)の和であるので、操舵角依存成分(K0・θh)に、操舵角速度依存成分(K1・dθh/dt)が加算されて上積みされている様子として図6を表している。また、実線の「大R」は、図5に示すように曲線半径Rが大きい場合であり、破線の「小R」は曲線半径Rが小さい場合である。   FIG. 6 shows the change over time of the target turning angle θf when the steering wheel is steered. Since the target turning angle θf is the sum of the steering angle dependent component (K0 · θh) and the steering angular velocity dependent component (K1 · dθh / dt), the steering angular velocity dependent component (K0 · θh) FIG. 6 shows a state where K1 · dθh / dt) is added and stacked. Further, the “large R” of the solid line is a case where the curve radius R is large as shown in FIG. 5, and the “small R” of the broken line is a case where the curve radius R is small.

これより、曲線半径Rが小さい方が、操舵角は同じでも、目標転舵角θfを大きくでき、カーブでのアンダーステアは発生し難く、運転者の抱くステアリングホイル2が思ったように切れないという切り遅れの違和感を抑制することができる。また、曲線半径Rが小さい方が、操舵開始から目標転舵角θfがピークに達するまでの時間が短いので、カーブ時の操舵角の応答性が高くなり、運転者の抱くステアリングホイル2が思ったように切れないという切り遅れの違和感を抑制することができる。   Therefore, the smaller the curve radius R, the larger the target turning angle θf, even if the steering angle is the same, the understeer in the curve is unlikely to occur, and the steering wheel 2 held by the driver is not cut as expected. The uncomfortable feeling of cutting delay can be suppressed. In addition, when the curve radius R is smaller, the time from the start of steering until the target turning angle θf reaches the peak is shorter, so the response of the steering angle at the time of the curve becomes higher, and the steering wheel 2 held by the driver is thought. It is possible to suppress a sense of incongruity of the cutting delay that cannot be cut.

図7に、本発明の実施形態の変形例に係る車両用操舵装置1の構成図を示す。図1の実施形態に係る車両用操舵装置1は、アクティブ前輪操舵によっていたが、図7の実施形態の変形例に係る車両用操舵装置1は、ステア・バイ・ワイヤによっている。変形例が、実施形態と異なる点は、トルクセンサ4と伝達レシオ可変機構5が省かれ、反力モータ15と反力モータ駆動手段15aとが設けられている点である。また、ラック&ピニオン6aとEPSモータ6bと駆動手段6cが省かれ、転舵アクチュエータ16と転舵アクチュエータ駆動手段16aが設けられている点が異なっている。特に、伝達レシオ可変機構5とラック&ピニオン6aが省かれたことにより、ステアリングホイル2とラック軸6dとが機械的に接続されていない点が大きく異なっている。さらに、伝達レシオ可変機構5が省かれたことによって、制御手段8は、伝達レシオK2を出力することなく、目標転舵角θfを出力すればよいので、図2の伝達レシオ算出部28は省くことができる。   In FIG. 7, the block diagram of the steering device 1 for vehicles which concerns on the modification of embodiment of this invention is shown. Although the vehicle steering apparatus 1 according to the embodiment of FIG. 1 is based on active front wheel steering, the vehicle steering apparatus 1 according to a modification of the embodiment of FIG. 7 is based on steer-by-wire. The modification differs from the embodiment in that the torque sensor 4 and the transmission ratio variable mechanism 5 are omitted, and a reaction force motor 15 and a reaction force motor driving means 15a are provided. Further, the rack and pinion 6a, the EPS motor 6b, and the driving means 6c are omitted, and the turning actuator 16 and the turning actuator driving means 16a are provided. In particular, since the transmission ratio variable mechanism 5 and the rack and pinion 6a are omitted, the steering wheel 2 and the rack shaft 6d are not mechanically connected to each other. Further, since the transmission ratio variable mechanism 5 is omitted, the control means 8 need only output the target turning angle θf without outputting the transmission ratio K2, so the transmission ratio calculation unit 28 in FIG. 2 is omitted. be able to.

反力モータ15は、その出力軸がステアリングシャフト2aと連結されており、これにより、ステアリングホイル2を中立位置(θh=0)に復帰させる方向に作用する反力と、この中立位置(θh=0)に復帰させる方向とは反対の方向に作用させる復帰抵抗力と、を発生させることが可能になっている。制御手段8は、操舵角θhに基づいた制御信号を反力モータ駆動手段15aに出力する。反力モータ駆動手段15aは、制御信号に基づいて、反力モータ15を駆動し、車両の走行状態及び運転者による操作状態に応じて、ステアリングホイル2に対して反力、又は、復帰抵抗力を付与する。 The output shaft of the reaction force motor 15 is coupled to the steering shaft 2a, whereby the reaction force acting in the direction of returning the steering wheel 2 to the neutral position (θh = 0) and the neutral position (θh = It is possible to generate a return resistance force that acts in a direction opposite to the direction of returning to 0). The control means 8 outputs a control signal based on the steering angle θh to the reaction force motor drive means 15a. The reaction force motor driving means 15a drives the reaction force motor 15 based on the control signal, and reacts against the steering wheel 2 according to the traveling state of the vehicle and the operation state by the driver, or the return resistance force. Is granted.

転舵アクチュエータ16は、ラック軸6dに転舵動力を付与して、ラック軸6dを軸方向に移動させ、転舵輪11を転舵させる。転舵アクチュエータ駆動手段16aは、制御手段8から、目標転舵角θfを受信する。転舵アクチュエータ駆動手段16aは、転舵角が目標転舵角θfに近づき一致するように、転舵アクチュエータ16を駆動させ、ラック軸6dを移動させる。   The turning actuator 16 applies turning power to the rack shaft 6d, moves the rack shaft 6d in the axial direction, and turns the steered wheels 11. The turning actuator driving means 16 a receives the target turning angle θf from the control means 8. The steered actuator driving means 16a drives the steered actuator 16 and moves the rack shaft 6d so that the steered angle approaches and coincides with the target steered angle θf.

本発明の実施形態に係る車両用操舵装置の構成図である。It is a lineblock diagram of the steering device for vehicles concerning the embodiment of the present invention. 制御手段のブロック図である。It is a block diagram of a control means. ナビゲーションシステムから取得した地図情報の例であり、曲線半径の検出方法を示している。It is an example of the map information acquired from the navigation system, and shows a method for detecting a curve radius. カメラから取得した画像情報の例であり、曲線半径の検出方法を示している。It is an example of the image information acquired from the camera, and shows a method for detecting the curve radius. 操舵角速度ゲイン設定部が、入力する曲線半径Rと、その曲線半径Rに対して設定(出力)する操舵角速度ゲインK1の関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship between an input curve radius R and a steering angular velocity gain K1 set (output) with respect to the curve radius R by a steering angular velocity gain setting unit. ステアリングホイルを操舵した際の目標転舵角θfの時間変化を示すグラフであり、操舵角依存成分(K0・θh)に、曲線半径Rが大きい場合と小さい場合の操舵角速度依存成分(K1・dθh/dt)が加算されている様子を示している。It is a graph which shows the time change of the target turning angle (theta) f at the time of steering a steering wheel, and the steering angle dependence component (K1 * d (theta) h when a curve radius R is large and small is included in a steering angle dependence component (K0 * thetah). / Dt) is added. 本発明の実施形態の変形例に係る車両用操舵装置の構成図である。It is a block diagram of the steering apparatus for vehicles which concerns on the modification of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 車両用操舵装置
2 ステアリングホイル
2a ステアリングシャフト
3 操舵角センサ(操舵角検出手段)
4 トルクセンサ
5 伝達レシオ可変機構
5a 差動ギヤ用モータ
5b 差動ギヤ(遊星ギヤ)
5c 駆動手段
6 ラック&ピニオン型ギヤボックス
6a ラック&ピニオン
6b EPSモータ
6c 駆動手段
6d ラック軸
7 転舵角センサ
8 制御手段
9a ナビゲーションシステム
9b カメラ
11 転舵輪
12 ナックルアーム
13 タイロッド
14 ステアリングロッド
15 反力モータ
15a 反力モータ駆動手段
16 転舵アクチュエータ
16a 転舵アクチュエータ駆動手段
21 操舵角ゲイン設定部
22 乗算部
23 角速度算出部
24 R検出部
25 操舵角速度ゲイン設定部
26 乗算部
27 和算部
28 伝達レシオ算出部
31 地図情報
32 道路情報
33 中心線
34 フィッティングした円
35 車両位置
36 画像情報
37 縁石
38 中央分離
39 中心線
40 フィッティングした円弧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle steering device 2 Steering wheel 2a Steering shaft 3 Steering angle sensor (steering angle detection means)
4 Torque sensor 5 Transmission ratio variable mechanism 5a Differential gear motor 5b Differential gear (planetary gear)
5c Driving means 6 Rack & pinion type gear box 6a Rack & pinion 6b EPS motor 6c Driving means 6d Rack shaft 7 Steering angle sensor 8 Control means 9a Navigation system 9b Camera 11 Steering wheel 12 Knuckle arm 13 Tie rod 14 Steering rod 15 Reaction force Motor 15a Reaction force motor drive means 16 Steering actuator 16a Steering actuator drive means 21 Steering angle gain setting unit 22 Multiplying unit 23 Angular velocity calculation unit 24 R detection unit 25 Steering angular velocity gain setting unit 26 Multiplying unit 27 Summing unit 28 Transmission ratio Calculation unit 31 Map information 32 Road information 33 Center line 34 Fitted circle 35 Vehicle position 36 Image information 37 Curb 38 Center separation 39 Center line 40 Fitted arc

Claims (5)

ステアリングホイルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記ステアリングホイルの操舵角速度を算出する操舵角速度算出手段とを備え、前記操舵角と前記操舵角速度に基づいて目標転舵角を設定し、車両の転舵輪の転舵角が前記目標転舵角になるように前記転舵輪を転舵する車両用操舵装置において、
前記車両が現在走行している車道の中心線の曲線半径を検出し、
操舵角速度ゲインを、前記曲線半径が小さくなると増大するように設定し、
前記操舵角と操舵角ゲインの積と、前記操舵角速度と前記操舵角速度ゲインの積との和に基づいて前記目標転舵角を設定することを特徴とする車両用操舵装置。
A steering angle detecting means for detecting a steering angle of the steering wheel; and a steering angular speed calculating means for calculating a steering angular speed of the steering wheel, wherein a target turning angle is set based on the steering angle and the steering angular speed, In the vehicle steering apparatus that steers the steered wheels so that the steered angle of the steered wheels becomes the target steered angle,
Detecting the curve radius of the centerline of the roadway on which the vehicle is currently traveling;
Set the steering angular velocity gain to increase as the curve radius decreases,
The vehicle steering apparatus, wherein the target turning angle is set based on a sum of a product of the steering angle and a steering angle gain and a product of the steering angular velocity and the steering angular velocity gain.
前記曲線半径の検出では、ナビゲーションシステムから取得される前記車道の地図情報に基づいて、前記曲線半径が検出されることを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵装置。   2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein in detecting the curve radius, the curve radius is detected based on map information of the roadway acquired from a navigation system. 3. 前記曲線半径の検出では、カメラで撮影される前記車道の画像情報に基づいて、前記曲線半径が検出されることを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵装置。   2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the curve radius is detected based on image information of the roadway photographed by a camera. 3. 前記転舵角に対する前記操舵角の伝達レシオを変化させる差動ギヤを有し、
前記差動ギヤは、前記転舵角が前記目標転舵角になるように、前記操舵角に応じて前記伝達レシオを変化させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の車両用操舵装置。
A differential gear that changes a transmission ratio of the steering angle to the steering angle;
4. The differential gear according to claim 1, wherein the differential gear changes the transmission ratio according to the steering angle so that the turning angle becomes the target turning angle. 5. The vehicle steering device according to claim 1.
発生するトルクを前記ステアリングホイルに伝達させることなく、前記転舵輪を転舵させるように駆動する転舵アクチュエータを有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の車両用操舵装置。   The vehicle according to any one of claims 1 to 3, further comprising a steering actuator that drives the steered wheels to steer without transmitting generated torque to the steering wheel. Steering device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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