JP2018162007A - Turn control device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵アシストトルクを制御可能なパワーステアリング装置を備えた車両の旋回制御装置に係る。 The present invention relates to a vehicle turning control device including a power steering device capable of controlling steering assist torque.
自動車などの車両に搭載されるパワーステアリング装置は、パワーステアリングユニットによって操舵装置に操舵アシストトルクを付与することにより、運転者の操舵負担を軽減すると共に、操舵フィーリングを向上させる。パワーステアリング装置の制御装置は、上記機能を達成するための目標操舵アシストトルクを演算し、実際の操舵アシストトルクが目標操舵アシストトルクになるようにパワーステアリングユニットを制御する。 A power steering device mounted on a vehicle such as an automobile reduces steering burden on a driver and improves steering feeling by applying a steering assist torque to the steering device by a power steering unit. The control device of the power steering apparatus calculates a target steering assist torque for achieving the above function, and controls the power steering unit so that the actual steering assist torque becomes the target steering assist torque.
車両がUターンするときのように低車速にて操舵角が大きく変化される状況においては、目標操舵アシストトルクは高い値になる。しかし、パワーステアリング装置が発生し得る操舵アシストトルクには限界がある。そのため、車両の走行状況によってはパワーステアリング装置により発生される操舵アシストトルクが不足し、運転者が操舵の引っ掛かり感を覚える事態が生じることがある。このような事態が生じる虞を低減すべく、例えば下記の特許文献1には、車速が基準値未満であるときには、電動パワーステアリング装置の電動機の界磁を弱めて電動機の出力を増大させる弱め界磁制御を行うことが知られている。 In a situation where the steering angle is greatly changed at a low vehicle speed, such as when the vehicle makes a U-turn, the target steering assist torque has a high value. However, there is a limit to the steering assist torque that can be generated by the power steering apparatus. For this reason, depending on the traveling state of the vehicle, the steering assist torque generated by the power steering device may be insufficient, and the driver may feel that the steering is caught. In order to reduce the possibility of such a situation, for example, in Patent Document 1 below, when the vehicle speed is less than a reference value, field weakening control that weakens the field of the motor of the electric power steering device and increases the output of the motor. Is known to do.
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、弱め界磁制御が行われると、電動機に対する制御電圧が高くなり、電動パワーステアリング装置の電動機及び電源に対する負荷が高くなるため、電動パワーステアリング装置及び電源の劣化が促進されることが避けられない。また、弱め界磁制御は車速が基準値未満であるときに行われるため、実際には操舵アシストトルクが不足していない状況において不必要な弱め界磁制御が行われる場合がある。
[Problems to be Solved by the Invention]
However, when field-weakening control is performed, the control voltage for the electric motor becomes high, and the load on the electric motor and the power source of the electric power steering device becomes high. Therefore, the deterioration of the electric power steering device and the power source is unavoidable. Further, since the field weakening control is performed when the vehicle speed is less than the reference value, unnecessary field weakening control may be performed in a situation where the steering assist torque is not actually insufficient.
本発明の主要な課題は、パワーステアリング装置の電動機及び電源などに対する負荷を高くすることなく、操舵アシストトルクの不足に起因して運転者が操舵の引っ掛かり感を覚える虞を低減することである。 The main object of the present invention is to reduce the possibility that the driver will feel a steering catch due to the lack of steering assist torque without increasing the load on the motor and power supply of the power steering device.
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、転舵輪(20FL、20FR)の転舵を補助するアシストトルク(Ta)を発生するよう構成されたパワーステアリング装置(12)と、転舵輪のキャンバ角(αc)を変化させるよう構成されたキャンバ角可変装置(14FL、14FR)と、目標アシストトルク(Taat)を演算し、アシストトルクが目標アシストトルクになるようにパワーステアリング装置を制御するよう構成された制御装置(16)と、を有する車両の旋回制御装置(10)が提供される。
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
According to the present invention, the power steering device (12) configured to generate the assist torque (Ta) for assisting the turning of the steered wheels (20FL, 20FR), and the camber angle (αc) of the steered wheels are changed. The camber angle varying device (14FL, 14FR) configured as described above and the control device (16) configured to calculate the target assist torque (Taat) and control the power steering device so that the assist torque becomes the target assist torque. A turning control device (10) for a vehicle is provided.
制御装置(16)は、パワーステアリング装置(12)が目標アシストトルク(Taat)よりも小さいアシストトルク(Ta)しか発生することができないときには、キャンバ角可変装置(14FL、14FR)を制御することにより、転舵輪の接地幅(Wt)が小さくなるように転舵輪のキャンバ角(αc)を変化させるよう構成される。 The control device (16) controls the camber angle varying device (14FL, 14FR) when the power steering device (12) can only generate an assist torque (Ta) smaller than the target assist torque (Taat). The camber angle (αc) of the steered wheels is changed so that the ground contact width (Wt) of the steered wheels is reduced.
車両が低車速且つ大舵角にて旋回する場合には、図10に示されているように、車輪のタイヤには復元モーメントが作用する。図10において、100は車輪のタイヤを示し、Oはタイヤ100の接地面の中心を示している。Wtはタイヤ100の接地幅を示し、Cは図10には示されていない車両の旋回中心を示している。図10に示されているように、タイヤ100の接地面における速度は、接地面の中心Oよりも旋回内側においては接地面の中心Oに於ける速度よりも低く、逆に接地面の中心Oよりも旋回外側においては接地面の中心Oに於ける速度よりも高い。そのため、接地面の中心Oよりも旋回内側においては駆動スリップが生じ、接地面の中心Oよりも旋回外側においては制動スリップが生じ、この現象はターンスリップと呼ばれている。
When the vehicle turns at a low vehicle speed and a large steering angle, a restoring moment acts on the tires of the wheels as shown in FIG. In FIG. 10, 100 indicates a wheel tire, and O indicates the center of the ground contact surface of the
ターンスリップが生じると、駆動スリップ及び制動スリップに起因してタイヤ100が路面から受ける力により、タイヤには接地面の中心Oの周りに旋回半径を大きくする方向へ車輪の舵角を変化させる復元モーメントMtsが作用する。復元モーメントMtsは、車両の旋回半径が小さいほど大きく、タイヤ100の接地幅Wtが小さいほど小さい。復元モーメントMtsは操舵系を経てステアリングホイールへ伝達され、操舵トルクを増大させるよう作用する。
When turn slip occurs, the
よって、復元モーメントMtsに起因する操舵トルクの増大量を低減するためには、タイヤ100の接地幅Wtを低減することによって復元モーメントMtsを低減することが有効である。更に、タイヤは、対地キャンバ角が大きいほど接地幅Wtが小さくなる形状を有している。従って、車両が低車速且つ大舵角にて旋回するような状況において、操舵アシストトルクの不足に起因して運転者が操舵の引っ掛かり感を覚える虞を低減するためには、車輪の対地キャンバ角を変化させてタイヤ100の接地幅Wtを低減することが有効である。
Therefore, in order to reduce the amount of increase in the steering torque caused by the restoring moment Mts, it is effective to reduce the restoring moment Mts by reducing the ground contact width Wt of the
上記の構成によれば、パワーステアリング装置が目標アシストトルクよりも小さいアシストトルクしか発生することができないときには、キャンバ角可変装置を制御することにより、転舵輪の接地幅が小さくなるように転舵輪のキャンバ角が変化される。よって、転舵輪の接地幅が小さくなることにより、車輪の復元モーメントが低減されるので、復元モーメントに起因する操舵トルクの増大量を低減して目標アシストトルクを低減することができる。従って、パワーステアリング装置により発生される操舵アシストトルクが目標アシストトルクに比して不足する虞を低減することができるので、操舵アシストトルクの不足に起因して運転者が操舵の引っ掛かり感を覚える虞を低減することができる。 According to the above configuration, when the power steering device can generate only assist torque smaller than the target assist torque, the camber angle varying device is controlled to reduce the ground contact width of the steered wheels. The camber angle is changed. Therefore, since the ground contact width of the steered wheels is reduced, the restoring moment of the wheels is reduced, so that the amount of increase in steering torque caused by the restoring moment can be reduced and the target assist torque can be reduced. Therefore, the possibility that the steering assist torque generated by the power steering device is insufficient as compared with the target assist torque can be reduced, so that the driver may feel that the steering is caught due to the lack of the steering assist torque. Can be reduced.
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。 In the above description, in order to help understanding of the present invention, the reference numerals used in the embodiment are attached to the configuration of the invention corresponding to the embodiment described later in parentheses. However, each component of the present invention is not limited to the component of the embodiment corresponding to the reference numerals appended in parentheses. Other objects, other features and attendant advantages of the present invention will be readily understood from the description of the embodiments of the present invention described with reference to the following drawings.
[実施形態]
以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明の実施形態にかかる旋回制御装置10は、電動パワーステアリング(EPS)装置12と、キャンバ角可変装置14FL及び14FRと、これらを制御する制御装置としての電子制御装置16と、を有し、車両18に適用されている。
A
図1に示されているように、車両18は、転舵輪である左右の前輪20FL、20FR及び非転舵輪である左右の後輪20RL、20RRを有している。前輪20FL及び20FRは、運転者によるステアリングホイール22の操作に応答して駆動される電動パワーステアリング装置12によりラックバー24及びタイロッド26L及び26Rを介して転舵される。ステアリングホイール22は、ステアリングシャフト28及びユニバーサルジョイント32を介して電動パワーステアリング装置12のピニオンシャフト34に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
なお、図1には示されていないが、左右の前輪20FL及び20FRは、金属製のホイール部材と、該ホイール部材の外周に装着されたゴム製のタイヤとを含んでいる。左右の前輪のキャンバは、ニュートラルキャンバ又はネガティブキャンバに設定されており、左右の前輪のタイヤは、図5に示されているように、ネガティブの対地キャンバ角αcが大きいほど、タイヤの接地幅Wtが小さくなる形状を有している。 Although not shown in FIG. 1, the left and right front wheels 20FL and 20FR include a metal wheel member and a rubber tire attached to the outer periphery of the wheel member. The left and right front wheel cambers are set to neutral camber or negative camber, and the left and right front wheel tires, as shown in FIG. 5, the larger the negative ground camber angle αc, the greater the tire ground contact width Wt. Has a smaller shape.
実施形態においては、電動パワーステアリング装置12は、ラック同軸型の電動パワーステアリング装置であり、電動機36と、電動機36の回転トルクをラックバー24の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構38とを有している。電動パワーステアリング装置12は、ハウジング40に対しラックバー24を駆動する力を発生することにより、左右の前輪20FL及び20FRの転舵を補助する操舵アシストトルクTaを発生するよう構成されている。
In the embodiment, the electric
電動パワーステアリング装置12は、ラックバー24に駆動力を付与するようになっているが、例えばステアリングシャフト28にトルクを付与するよう構成されたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置であってもよい。電子制御装置16による電動パワーステアリング装置12の制御については、後に詳細に説明する。
The electric
図1には詳細に示されていないが、キャンバ角可変装置14FL及び14FRは、それぞれ左右の前輪20FL及び20FRのキャンバ角を変化させるよう構成されている。なお、キャンバ角可変装置14FL及び14FRは、転舵輪のキャンバ角を変化させるよう構成されている限り任意の構成の装置であってよく、例えば特開2007−210456号公報及び特開2008−155759号公報に記載された装置であってよい。電子制御装置16によるキャンバ角可変装置14の制御についても、後に詳細に説明する。
Although not shown in detail in FIG. 1, the camber angle varying devices 14FL and 14FR are configured to change the camber angles of the left and right front wheels 20FL and 20FR, respectively. The camber angle varying devices 14FL and 14FR may be any devices as long as they are configured to change the camber angle of the steered wheels. For example, JP 2007-210456 A and JP 2008-155759 A. It may be an apparatus described in the publication. The control of the camber angle varying device 14 by the
図2に示されているように、電子制御装置16はEPS制御部16A及びキャンバ角制御部16Bを有している。EPS制御部16Aは目標操舵アシストトルク演算ブロック41及び操舵アシストトルク制御ブロック42を含んでいる。キャンバ角制御部16Bは、前輪タイヤの復元モーメント演算ブロック44、目標接地幅演算ブロック46及びキャンバ角制御ブロック48を含んでいる。
As shown in FIG. 2, the
実施形態においては、ステアリングシャフト28には、該ステアリングシャフトの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ50と、操舵トルクTsを検出する操舵トルクセンサ52とが設けられている。操舵トルクセンサ52はピニオンシャフト34に設けられていてもよい。図2に示されているように、操舵角θを示す信号及び操舵トルクTを示す信号は、EPS制御部16Aの目標操舵アシストトルク演算ブロック41へ入力され、操舵トルクTsを示す信号は、キャンバ角制御部16Bの目標接地幅演算ブロック46にも入力される。車両18には、車速Vを検出する車速センサ54が設けられており、車速Vを示す信号はEPS制御部16Aの目標操舵アシストトルク演算ブロック41及びキャンバ角制御部16Bの前輪タイヤの復元モーメント演算ブロック44へ入力される。
In the embodiment, the steering
車両18には、車両のヨーレートYrを検出するヨーレートセンサ56が設けられており、ヨーレートYrを示す信号はキャンバ角制御部16Bの前輪タイヤの復元モーメント演算ブロック44へ入力される。更に、車両18には、左右の前輪20FL及び20FRの支持荷重である車輪荷重Fzl及びFzrを検出する車輪荷重センサ58FL及び58FRが設けられており、車輪荷重Fzl及びFzrを示す信号もキャンバ角制御部16Bの前輪タイヤの復元モーメント演算ブロック44へ入力される。なお、操舵角θ、操舵トルクTs及びヨーレートYrは、車両の左旋回方向への操舵の場合に正の値になり、後述の操舵角速度θdは操舵角θが車両の左旋回方向へ増大する場合に正の値になる。
The
電子制御装置16のEPS制御部16A及びキャンバ角制御部16Bは、それぞれCPU、ROM、RAM及び入出力ポート装置を有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含んでいる。EPS制御部16A及びキャンバ角制御部16Bは、必要に応じて通信により相互に情報の授受を行う。
The
EPS制御部16Aの目標操舵アシストトルク演算ブロック41は、図3に示されたフローチャートに対応する制御プログラム(ROMに格納されている)に従って、運転者の操舵負担を軽減するための目標基本操舵アシストトルクTabを演算する。目標操舵アシストトルク演算ブロック41は、操舵角速度θd及び車速Vに基づいて操舵アシストトルクの減衰制御成分である目標減衰トルクTdtを演算し、操舵角θの絶対値及び車速Vに基づいて操舵アシストトルクの摩擦制御成分である目標摩擦トルクTftを演算する。更に、目標操舵アシストトルク演算ブロック41は、目標基本操舵アシストトルクTab、目標減衰トルクTdt及び目標摩擦トルクTftの和として目標アシストトルクTatを演算する。
The target steering assist
EPS制御部16Aの操舵アシストトルク制御ブロック42は、目標操舵アシストトルクが電動パワーステアリング装置12により発生可能な操舵アシストトルクを越えないよう、必要に応じて目標操舵アシストトルクを修正することにより、最終目標アシストトルクTaatを演算する。更に、操舵アシストトルク制御ブロック42は、電動パワーステアリング装置12が発生するアシストトルクTaが最終目標アシストトルクTaatになるように電動パワーステアリング装置12を制御する。
The steering assist
キャンバ角制御部16Bの前輪タイヤの復元モーメント演算ブロック44は、図4に示されたフローチャートに対応する制御プログラム(ROMに格納されている)に従って、左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの復元モーメントMtsl及びMtsrを演算する。目標接地幅演算ブロック46は、復元モーメントMtsl及びMtsrの和Mtsl+Mtsrに基づいて、左右の前輪20FL及び20FRの接地幅Wtを小さくする必要があるか否かを判定し、必要があると判定すると、左右の前輪20FL及び20FRの目標接地幅Wttを演算する。キャンバ角制御ブロック48は、左右の前輪20FL及び20FRの接地幅Wtを目標接地幅Wttにするための左右の前輪の目標キャンバ角αctを演算し、左右前輪のキャンバ角αcが目標キャンバ角αctになるよう、キャンバ角可変装置14FL及び14FRを制御する。
The restoring
次に、図3に示されたフローチャートを参照して、実施形態における操舵アシストトルクの制御ルーチンについて説明する。なお、図3に示されたフローチャートによる制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、所定の時間毎に繰返し実行される。 Next, a control routine for the steering assist torque in the embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Note that the control according to the flowchart shown in FIG. 3 is repeatedly executed at predetermined time intervals when an ignition switch (not shown) is on.
まず、ステップ10においては、操舵トルクTs及び車速Vに基づいて図6に示されたマップが参照されることにより、運転者の操舵負担を軽減するための目標基本操舵アシストトルクTabが演算される。図6に示されているように、目標基本操舵アシストトルクTabは、操舵トルクTsの絶対値が大きいほど絶対値が大きくなると共に、車速Vが低いほど絶対値が大きくなるように演算される。
First, in
ステップ20においては、例えば操舵角θの時間微分値として操舵角速度θdが演算され、操舵角速度θd及び車速Vに基づいて、操舵アシストトルクの減衰制御成分である目標減衰トルクTdtが演算される。目標減衰トルクTdtは、車速Vが高いほど絶対値が大きくなると共に、操舵角速度θdの絶対値が基準値θd0(正の値)未満のときには操舵角速度θdの絶対値が大きいほど絶対値が大きくなり、操舵角速度θdの絶対値が基準値θd0以上のときには一定の値になるよう、演算される。
In
ステップ30においては、操舵アシストトルクの摩擦制御成分である目標摩擦トルクTftが演算される。
In
なお、目標減衰トルクTdtは、ステアリングホイール22のふらつきを低減するためのトルクであり、目標摩擦トルクTftは操舵に適度の抵抗を与えるためのトルクであり、何れも操舵に対し抗力トルクとして作用する。目標減衰トルクTdt及び目標摩擦トルクTftは、運転者の操舵フィーリングを向上させるための操舵アシストトルクである。これらの操舵アシストトルクの演算について必要ならば、例えば特開2009−126244号公報を参照されたい。
The target damping torque Tdt is a torque for reducing the wobbling of the
ステップ40においては、目標操舵アシストトルクTatが、目標基本操舵アシストトルクTab、目標減衰トルクTdt及び目標摩擦トルクTftの和(Tab+Tdt+Tf)として演算される。目標操舵アシストトルクTatは、上記トルクの和に限定されるものではなく、目標基本操舵アシストトルクTabを含む限り当技術分野において公知の任意のトルクの和として演算されてよい。
In
ステップ50においては、操舵角速度θdとパワーステアリング装置12のギヤ比との積として電動機36の回転数Nが演算される。更に、図7において、目標操舵アシストトルクTat及び演算された回転数Npの点Pが、パワーステアリング装置12による操舵アシストトルクTaの発生が可能な所定の領域60(ハッチングが施された領域)内にあるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、即ち点Pが所定の領域60内にないときには、操舵アシストトルクの制御はステップ70へ進み、肯定判別が行われたときには、ステップ60において最終目標操舵アシストトルクTaatが目標操舵アシストトルクTatに設定される。
In
ステップ70においては、回転数NがNpであることを示す直線62と所定の領域60の境界線64との交点Qの操舵アシストトルクTaが最終目標操舵アシストトルクTaatとして演算されることにより、目標操舵アシストトルクTaが低減修正される。
In
なお、図7において、二点鎖線66は、前述の弱め界磁制御が行われる場合の境界線64に対応する境界線を示している。図7の横軸の操舵アシストトルクTa及び縦軸の回転数Nは、それぞれパワーステアリング装置12の電動機36へ供給される制御電流の電流値及び電圧値に対応する。よって、弱め界磁制御が行われる場合には、操舵アシストトルクTatを低減することなく達成可能であるが、消費電力が増大することが避けられないことが解る。
In FIG. 7, a two-
ステップ80においては、パワーステアリング装置12の操舵アシストトルクTaが最終目標操舵アシストトルクTaatになるよう、最終目標操舵アシストトルクTaatに基づいてパワーステアリング装置12が制御される。
In
以上の説明から解るように、ステップ10乃至40において、目標操舵アシストトルクTatが演算され、ステップ50において、目標操舵アシストトルクTatはパワーステアリング装置12により発生可能な操舵アシストトルクであるか否かが判定される。目標操舵アシストトルクTatがパワーステアリング装置12により発生可能な値であるときには、最終目標操舵アシストトルクTaatは目標操舵アシストトルクTatに設定される。これに対し、目標操舵アシストトルクTatがパワーステアリング装置12により発生不可能な値であるときには、最終目標操舵アシストトルクTaatは目標操舵アシストトルクTatが低減修正されることにより、パワーステアリング装置12により発生可能な値に設定される。よって、パワーステアリング装置12はそれにより発生可能な最終目標操舵アシストトルクTaatに基づいて制御される。
As will be understood from the above description, the target steering assist torque Tat is calculated in
なお、ステップ10乃至40は、EPS制御部16Aの目標操舵アシストトルク演算ブロック41における制御に対応し、ステップ50乃至80は、EPS制御部16Aの操舵アシストトルク制御ブロック42における制御に対応している。
次に、図4に示されたフローチャートを参照して、実施形態における左右前輪のキャンバ角の制御ルーチンについて説明する。なお、図4に示されたフローチャートによる制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、所定の時間毎に繰返し実行される。以下の説明においては、図4に示されたフローチャートによる制御を、単に「キャンバ角制御」と指称する。 Next, a control routine for the camber angles of the left and right front wheels in the embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Note that the control according to the flowchart shown in FIG. 4 is repeatedly executed at predetermined time intervals when an ignition switch (not shown) is on. In the following description, the control according to the flowchart shown in FIG. 4 is simply referred to as “camber angle control”.
まず、ステップ110においては、車両18が旋回中であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、キャンバ角制御はステップ150へ進み、肯定判別が行われたときには、キャンバ角制御はステップ120へ進む。
First, in
ステップ120においては、キャンバ角可変装置14FL及び14FRにより制御されている左右の前輪のキャンバ角αcl及びαcrに基づいて、図5に示されたマップが参照されることにより、それぞれ左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの接地幅Wtl及びWtrが演算される。
In
ステップ130においては、車両18のヨーレートYrに基づいて車両の旋回方向が判定される。車両が左旋回状態にあるときには、下記の式(1)及び(2)に従って左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの復元モーメントMtsl及びMtsrが演算される。これに対し、車両が左旋回状態にないときには、下記の式(3)及び(4)に従って左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの復元モーメントMtsl及びMtsrが演算される。
Mtsl=Fzl・Cx・Wtl2/(12Ri) …(1)
Mtsr=Fzr・Cx・Wtr2/(12Ro) …(2)
Mtsl=Fzl・Cx・Wtl2/(12Ro) …(3)
Mtsr=Fzr・Cx・Wtr2/(12Ri) …(4)
In
Mtsl = Fzl · Cx · Wtl 2 / (12Ri) (1)
Mtsr = Fzr · Cx · Wtr 2 / (12Ro) (2)
Mtsl = Fzl · Cx · Wtl 2 / (12Ro) (3)
Mtsr = Fzr · Cx · Wtr 2 / (12Ri) (4)
なお、車速Vを車両のヨーレートYrにて除算することにより演算される車両の旋回半径をRとし、前輪のトレッドをTr(正の定数)として、上記式(1)乃至(4)におけるRiはR−Tr/2であり、RoはR+Tr/2である。更に、Cxは車輪荷重にて正規化されたドライビングスティフネス(正の定数)である。 In the above formulas (1) to (4), R is the turning radius of the vehicle calculated by dividing the vehicle speed V by the yaw rate Yr of the vehicle and R is the tread of the front wheel. R−Tr / 2, and Ro is R + Tr / 2. Further, Cx is a driving stiffness (positive constant) normalized by the wheel load.
ステップ140においては、左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの復元モーメントMtsl及びMtsrを低減するために、左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの接地幅Wtl及びWtrが低減される必要があるか否かの判別が行われる。この判別は、操舵トルクセンサ52により検出された操舵トルクTsと最終目標操舵アシストトルクTaatと左右前輪のセルフアライニングトルクTsatとの和Ts+Taat+Tsatが、ステアリングギヤ比の逆数γと前輪の復元モーメントMts(=Mtsl+Mtsr)との積γ・Mtsよりも小さいか否かの判別により行われる。否定判別が行われたときには、ステップ150において左右前輪の目標キャンバ角αctl及びαctrが予め設定された標準値αcn(正の定数)に設定され、肯定判別が行われたときには、キャンバ角制御はステップ160へ進む。
In
ステップ160においては、下記の式(5)に従って左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの合計の目標復元モーメントMtstが演算される。更に、下記の式(6)及び(7)に従って左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの目標復元モーメントMtstl及びMtstrが演算される。
Mtst=(Ts+Taat+Tsat)/γ …(5)
Mtstl=Mtst(Mtsl/Mts) …(6)
Mtstr=Mtst(Mtsr/Mts) …(7)
In
Mtst = (Ts + Taat + Tsat) / γ (5)
Mtstl = Mtst (Mtsl / Mts) (6)
Mtstr = Mtst (Mtsr / Mts) (7)
ステップ170においては、車両が左旋回状態にあるときには、それぞれ上記式(1)及び(2)に対応する下記の式(8)及び(9)に従って、左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの目標接地幅Wttl及びWttrが演算される。これに対し、車両が左旋回状態にないときには、それぞれ上記式(3)及び(4)に対応する下記の式(10)及び(11)に従って、左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの目標接地幅Wttl及びWttrが演算される。
Wttl={(12Ri・Mtstl)/(Fzl・Cx)}1/2 …(8)
Wttr={(12Ro・Mtstr)/(Fzr・Cx)}1/2 …(9)
Wttl={(12Ro・Mtstl)/(Fzl・Cx)}1/2 …(10)
Wttr={(12Ri・Mtstr)/(Fzr・Cx)}1/2 …(11)
In
Wttl = {(12Ri · Mtstl) / (Fzl · Cx)} 1/2 (8)
Wttr = {(12Ro · Mtstr) / (Fzr · Cx)} 1/2 (9)
Wttl = {(12Ro · Mtstl) / (Fzl · Cx)} 1/2 (10)
Wttr = {(12Ri · Mtstr) / (Fzr · Cx)} 1/2 (11)
ステップ180においては、左右前輪のタイヤの目標接地幅Wttl及びWttrに基づいて図5に対応する図8に示されたマップが参照されることにより、それぞれ左右の前輪20FL及び20FRの目標キャンバ角αctl及びαctrが演算される。なお、目標キャンバ角αctl又はαctrがキャンバ角可変装置14FL及び14FRにより制御可能な範囲を越える場合には、当該目標キャンバ角はキャンバ角可変装置により制御可能な範囲の最大値に設定される。
In
ステップ190においては、左右の前輪20FL及び20FRのキャンバ角αcl及びαcrがそれぞれ目標キャンバ角αctl及びαctrになるよう、キャンバ角可変装置14FL及び14FRが制御される。
In
以上の説明から解るように、ステップ110乃至130において、左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの復元モーメントMtsが演算され、ステップ140において、左右前輪のタイヤの接地幅Wtが低減される必要があるか否かの判別が行われる。左右前輪のタイヤの接地幅Wtが低減される必要がないときには、車両18の非旋回時と同様に、ステップ150において、左右前輪の目標キャンバ角αctl及びαctrが標準値αcnに設定される。これに対し、左右前輪のタイヤの接地幅Wtが低減される必要があるときには、ステップ160において、操舵トルクTsと最終目標操舵アシストトルクTaatと左右前輪のセルフアライニングトルクTsatとの和Ts+Taat+Tsatに対応する左右前輪のタイヤの目標復元モーメントMtstl及びMtstrが演算される。
As can be understood from the above description, in
更に、ステップ170において、左右前輪の復元モーメントMtsl及びMtsrをそれぞれ目標復元モーメントMtstl及びMtstrにするための左右前輪のタイヤの目標接地幅Wttl及びWttrが演算される。ステップ180において、左右前輪のタイヤの目標接地幅Wttl及びWttrに基づいて左右前輪の目標キャンバ角αctl及びαctrが演算される。更に、ステップ190において、左右前輪のキャンバ角αcl及びαcrがそれぞれ目標キャンバ角αctl及びαctrになるよう、キャンバ角可変装置14FL及び14FRが制御される。
Further, in
なお、ステップ110乃至130は、キャンバ角制御部16Bの前輪タイヤの復元モーメント演算ブロック44における制御に対応している。ステップ140、160及び170は、キャンバ角制御部16Bの目標接地幅演算ブロック46における制御に対応している。更に、ステップ150、180及び190は、キャンバ角制御部16Bのキャンバ角制御ブロック48における制御に対応している。
実施形態によれば、左右前輪のタイヤの復元モーメントMtsl、Mtsrに起因してパワーステアリング装置12により発生される操舵アシストトルクTaが不足するときには、左右前輪のキャンバ角αcl、αcrが増大され、それらの接地幅Wtl、Wtrが低減されることにより、復元モーメントMtsl、Mtsrが低減される。よって、復元モーメントMtsl、Mtsrの低減量に対応する量だけ操舵トルクTsが減少し、これに対応して最終目標操舵アシストトルクTaatが減少する。従って、左右前輪のキャンバ角αcl、αcrが増大されない場合に比して、最終目標操舵アシストトルクTaatがパワーステアリング装置12により発生不可能な値を越えて操舵アシストトルクTaが不足することに起因して運転者が操舵操作時に引っ掛かり感を覚える虞を低減することができる。
According to the embodiment, when the steering assist torque Ta generated by the
図9は、運転者により操舵角θの大きさが大きく変化するよう往復操舵された場合における操舵角θ(上段)、操舵トルクTs(中段)、及び操舵アシストトルクTa(下段)の変化の一例を示すグラフである。なお、図9の中段及び下段において、実線は左右前輪のキャンバ角αcl、αcrが制御されない従来技術の場合を示し、破線は実施形態の場合を示している。図9の下段において、一点鎖線は前述の特許文献1の場合を示している。 FIG. 9 shows an example of changes in the steering angle θ (upper stage), the steering torque Ts (middle stage), and the steering assist torque Ta (lower stage) when the driver reciprocates so that the magnitude of the steering angle θ changes greatly. It is a graph which shows. In the middle and lower stages of FIG. 9, the solid line indicates the case of the prior art in which the camber angles αcl and αcr of the left and right front wheels are not controlled, and the broken line indicates the case of the embodiment. In the lower part of FIG.
従来技術の場合には、最終目標操舵アシストトルクTaatの大きさが、パワーステアリング装置により発生可能な操舵アシストトルクTaの大きさの最大値Tamaxを越える領域においては、操舵アシストトルクTaの大きさが最大値Tamaxに制限される。そのため、運転者が操舵アシストトルクTaの大きさが制限されることに起因して引っ掛かり感を覚えることが避けられない。 In the case of the prior art, in the region where the magnitude of the final target steering assist torque Taat exceeds the maximum value Tamax of the steering assist torque Ta that can be generated by the power steering device, the magnitude of the steering assist torque Ta is It is limited to the maximum value Tamax. Therefore, it is unavoidable that the driver feels a catch due to the limitation of the magnitude of the steering assist torque Ta.
特許文献1の場合には、最終目標操舵アシストトルクTaatの大きさが最大値Tamaxを越える領域においても、弱め界磁の制御により、必要な操舵アシストトルクTaが発生される。しかし、パワーステアリング装置の電動機及び電源に対する負荷が高くなることが避けられない。 In the case of Patent Document 1, even in a region where the magnitude of the final target steering assist torque Taat exceeds the maximum value Tamax, the necessary steering assist torque Ta is generated by the field weakening control. However, it is inevitable that the load on the electric motor and the power source of the power steering device becomes high.
これらに対し、実施形態によれば、パワーステアリング装置により発生可能な操舵アシストトルクTaの大きさが必要な操舵アシストトルクよりも小さくなる領域においては、左右前輪のキャンバ角αcl、αcrが増大され、それらの接地幅Wtl、Wtrが低減されることにより、復元モーメントMtsl、Mtsrが低減される。その結果、操舵トルクTsの大きさが減少し、最終目標操舵アシストトルクTaatの大きさも減少するので、パワーステアリング装置により発生される操舵アシストトルクTaの大きさも減少する。よって、操舵アシストトルクTaの大きさが最大値Tamaxに制限される虞が低減されるので、運転者が操舵アシストトルクTaの大きさが制限されることに起因して引っ掛かり感を覚える虞を低減することができる。 On the other hand, according to the embodiment, in the region where the magnitude of the steering assist torque Ta that can be generated by the power steering device is smaller than the necessary steering assist torque, the camber angles αcl, αcr of the left and right front wheels are increased, By reducing the ground contact widths Wtl and Wtr, the restoring moments Mtsl and Mtsr are reduced. As a result, the magnitude of the steering torque Ts is reduced and the magnitude of the final target steering assist torque Taat is also reduced, so that the magnitude of the steering assist torque Ta generated by the power steering apparatus is also reduced. Therefore, since the possibility that the magnitude of the steering assist torque Ta is limited to the maximum value Tamax is reduced, the possibility that the driver feels a catch due to the magnitude of the steering assist torque Ta being reduced is reduced. can do.
特に、実施形態によれば、操舵アシストトルクTaが不足するか否かの判別は、ステップ140においては、操舵トルクTsと最終目標操舵アシストトルクTaatと左右前輪のセルフアライニングトルクTsatとの和Ts+Taat+Tsatが、ステアリングギヤ比の逆数γと復元モーメントMts(=Mtsl+Mtsr)との積γ・Mtsよりも小さいか否かの判別により行われる。復元モーメントMtsl及びMtsrはステップ120及び130において左右前輪のキャンバ角αcl及びαcrに基づいて演算される。よって、左右前輪のキャンバ角αcl及びαcrの如何に関係なく、操舵アシストトルクTaが不足するか否かの判別、即ち左右前輪のタイヤの接地幅Wtl及びWtrを低減する必要があるか否かの判別を、適正に行うことができる。
In particular, according to the embodiment, whether or not the steering assist torque Ta is insufficient is determined in
更に、実施形態によれば、操舵アシストトルクTaが不足するか否かの判別は、操舵トルクTsと目標操舵アシストトルクTatとの和Ts+Tatではなく、操舵トルクTsと最終目標操舵アシストトルクTaatと左右前輪のセルフアライニングトルクTsatとの和Ts+Taat+Tsatに基づいて行われる。よって、目標操舵アシストトルクTatがパワーステアリング装置12により発生不可能な値であり、最終目標操舵アシストトルクTaatが目標操舵アシストトルクTatを低減修正した値である場合にも、操舵アシストトルクTaが不足するか否かの判別を正確に行うことができる。更に、左右前輪のセルフアライニングトルクTsatが考慮されない場合に比して、操舵アシストトルクTaが不足するか否かの判別を正確に行うことができる。
Furthermore, according to the embodiment, the determination as to whether or not the steering assist torque Ta is insufficient is not the sum Ts + Tat of the steering torque Ts and the target steering assist torque Tat, but the steering torque Ts and the final target steering assist torque Taat This is based on the sum Ts + Taat + Tsat with the front wheel self-aligning torque Tsat. Therefore, the steering assist torque Ta is insufficient even when the target steering assist torque Taat is a value that cannot be generated by the
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。 Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. This will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上述の実施形態においては、左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの復元モーメントMtsl及びMtsrが式(1)及び(2)又は式(3)及び(4)に従って演算される際の車両の旋回半径Rは、車速Vが車両のヨーレートYrにて除算されることにより演算される。しかし、車両の旋回半径Rは、操舵角センサ50により検出される操舵角θに基づいて推定されるよう修正されてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the turning of the vehicle when the restoring moments Mtsl and Mtsr of the tires of the left and right front wheels 20FL and 20FR are calculated according to the equations (1) and (2) or the equations (3) and (4). The radius R is calculated by dividing the vehicle speed V by the vehicle yaw rate Yr. However, the turning radius R of the vehicle may be corrected so as to be estimated based on the steering angle θ detected by the
また、上述の実施形態においては、左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの復元モーメントMtsl及びMtsrは、それらのタイヤの空気圧が考慮されることなく演算されるようになっている。しかし、復元モーメントMtsl及びMtsrは、左右の前輪20FL及び20FRのタイヤの空気圧を考慮して演算されるよう修正されてもよい。 In the above-described embodiment, the restoring moments Mtsl and Mtsr of the tires of the left and right front wheels 20FL and 20FR are calculated without considering the tire air pressure. However, the restoring moments Mtsl and Mtsr may be corrected so as to be calculated in consideration of the tire air pressure of the left and right front wheels 20FL and 20FR.
また、上述の実施形態においては、ステップ140において左右前輪のタイヤの接地幅Wtl及びWtrが低減される必要がないと判別されると、ステップ150において左右前輪の目標キャンバ角αctl及びαctrが予め設定された標準値αcnに設定されるようになっている。しかし、左右前輪のタイヤの接地幅Wtl及びWtrが低減される必要がないと判別されると、左右前輪の目標キャンバ角αctl及びαctrが現在の値αcに設定され、左右前輪のキャンバ角αctl及びαctrが変更されないよう修正されてもよい。
In the above-described embodiment, if it is determined in
また、上述の実施形態においては、左右の前輪20FL及び20FRのキャンバは、ニュートラルキャンバ又はネガティブキャンバに設定されており、ネガティブの対地キャンバ角αcl及びαcrが大きくされることにより、タイヤの接地幅Wtl及びWtrが小さくされるようになっている。しかし、本発明は、操舵輪のキャンバがポジティブキャンバに設定された車両に適用されてもよく、その場合にはポジティブの対地キャンバ角αcl及びαcrが大きくされることにより、タイヤの接地幅Wtl及びWtrが小さくされてよい。 In the above-described embodiment, the cambers of the left and right front wheels 20FL and 20FR are set to neutral cambers or negative cambers, and the ground contact width Wtl of the tire is increased by increasing the negative ground camber angles αcl and αcr. And Wtr are reduced. However, the present invention may be applied to a vehicle in which the camber of the steered wheel is set to a positive camber, in which case the positive ground camber angles αcl and αcr are increased so that the tire ground contact width Wtl and Wtr may be reduced.
更に、上述の実施形態においては、転舵輪の転舵を補助する操舵アシストトルクを発生するよう構成されたパワーステアリング装置は、電動パワーステアリング装置12である。しかし、操舵アシストトルクを発生可能であり操舵アシストトルクを制御可能である限り、パワーステアリング装置は、例えば電気油圧式パワーステアリング装置のような他の型式のパワーステアリング装置であってもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the power steering device configured to generate the steering assist torque that assists the turning of the steered wheels is the electric
10…旋回制御装置、12…電動パワーステアリング(EPS)装置、14FL、14FR…キャンバ角可変装置、16…電子制御装置、20FL〜20RR…車輪、36…電動機、50…操舵角センサ、52…トルクセンサ、54…車速センサ、56…ヨーレートセンサ、58FL、58FR…車輪荷重センサ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記制御装置は、前記パワーステアリング装置が前記目標アシストトルクよりも小さいアシストトルクしか発生することができないときには、前記キャンバ角可変装置を制御することにより、前記転舵輪の接地幅が小さくなるように前記転舵輪のキャンバ角を変化させるよう構成された、
車両の旋回制御装置。
A power steering device configured to generate assist torque for assisting turning of the steered wheels, a camber angle varying device configured to change the camber angle of the steered wheels, and calculating a target assist torque to assist torque And a control device configured to control the power steering device so as to be the target assist torque,
The control device controls the camber angle varying device when the power steering device can only generate assist torque smaller than the target assist torque, so that the ground contact width of the steered wheels is reduced. Configured to change the camber angle of the steered wheels,
Vehicle turning control device.
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WO2023037601A1 (en) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | 日立Astemo株式会社 | Vehicle control device |
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