JP2021113027A - Power steering device and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、パワーステアリング装置および車両に関する。 The present disclosure relates to power steering devices and vehicles.
従来、車両が道路を走行する際、車線の中央付近を維持するようにステアリングの操舵を支援し、運転者の運転負担を軽減するレーンキープアシスト(Lane Keeping Assistant System : LKAS)が知られている。 Conventionally, Lane Keeping Assistant System (LKAS) has been known, which assists steering to maintain the vicinity of the center of the lane when the vehicle travels on the road and reduces the driving burden on the driver. ..
例えば、特許文献1には、レーンキープアシスト時において、ステアリングシャフトにアシスト力を付与するアクチュエータを備えたパワーステアリング装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a power steering device including an actuator that applies an assist force to the steering shaft at the time of lane keep assist.
この種のパワーステアリング装置では、レーンキープアシスト時において、ステアリングシャフトにアシスト力が付与されるため、運転者がステアリングホイールに触れずに、車両を走行することが可能となる。 In this type of power steering device, the assist force is applied to the steering shaft at the time of lane keep assist, so that the driver can drive the vehicle without touching the steering wheel.
ところで、レーンキープアシスト時においては、運転者がステアリングホイールに触れている場合と、ステアリングホイールに触れていない場合とで、ステアリングシャフトに付与されるアシスト力の大きさに相違が設定されてない。 By the way, at the time of lane keep assist, there is no difference in the magnitude of the assist force applied to the steering shaft between the case where the driver is touching the steering wheel and the case where the driver is not touching the steering wheel.
これにより、運転者がステアリングホイールに触れない場合、運転者がステアリングホイールに触れている場合よりもステアリングホイールが回転し易くなって、その結果、回転し過ぎるおそれがある。そのため、レーンキープアシスト時において、安全性を向上する観点から改善する余地があるといえる。 As a result, when the driver does not touch the steering wheel, the steering wheel is more likely to rotate than when the driver touches the steering wheel, and as a result, the steering wheel may rotate too much. Therefore, it can be said that there is room for improvement from the viewpoint of improving safety during lane keep assist.
本開示の目的は、レーンキープアシスト時において、安全性を向上することが可能なパワーステアリング装置および車両を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a power steering device and a vehicle capable of improving safety during lane keep assist.
上記の目的を達成するため、本開示におけるパワーステアリング装置は、
車両が車線内を維持して走行することを補助するためのアシスト力を、ステアリングシャフトに付与するアクチュエータと、
前記ステアリングシャフトが取り付けられるステアリングホイールに運転者が触れているか否かについて判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記アシスト力を調整するように前記アクチュエータを制御する制御部と、
を備える。
In order to achieve the above object, the power steering device in the present disclosure is
An actuator that applies an assisting force to the steering shaft to assist the vehicle in maintaining the lane and running.
A determination unit for determining whether or not the driver is touching the steering wheel to which the steering shaft is attached, and a determination unit.
A control unit that controls the actuator so as to adjust the assist force based on the determination result of the determination unit.
To be equipped.
本開示における車両は、上記パワーステアリング装置を備える。 The vehicle in the present disclosure includes the power steering device.
本開示のパワーステアリング装置によれば、レーンキープアシスト時において、安全性を向上することができる。 According to the power steering device of the present disclosure, safety can be improved at the time of lane keep assist.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本開示の実施の形態に係るパワーステアリング装置3を備えた車両Vの構成を模式的に示す図である。以下の明細書では、車両Vがバスやトラック等の大型の車両Vであることを前提に説明するが、本開示は、大型の車両Vに限定されない。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a vehicle V including the power steering device 3 according to the embodiment of the present disclosure. In the following specification, it is assumed that the vehicle V is a large vehicle V such as a bus or a truck, but the present disclosure is not limited to the large vehicle V.
車両Vは、アシスト部としてのパワーステアリング装置3を有している。車両Vの運転者が車両Vに設けられるステアリングホイール1を操舵することにより発生した操舵力に対し、モータによるモータアシスト力及び油圧による油圧アシスト力を発生させることにより、操舵補助を実現する。また、車両Vは、ステアリングホイール1の操舵や、車両Vを車線内に維持して走行させるレーンキープアシスト(LKAS)等の制御に応じて、モータアシスト力や、油圧アシスト力を発生させることにより、操舵補助を実現する。 The vehicle V has a power steering device 3 as an assist unit. Steering assistance is realized by generating a motor assist force by the motor and a hydraulic assist force by the flood control with respect to the steering force generated by the driver of the vehicle V steering the steering wheel 1 provided on the vehicle V. Further, the vehicle V generates a motor assist force and a hydraulic assist force in response to the steering of the steering wheel 1 and the control of the lane keep assist (LKAS) for keeping the vehicle V in the lane and traveling. , Realize steering assistance.
<車両Vの構成>
図1に示すように、車両Vは、ステアリングホイール1と、ステアリングシャフト2と、パワーステアリング装置3とを車両ECU10(Electronic Control Unit)とを備える。
<Vehicle V configuration>
As shown in FIG. 1, the vehicle V includes a steering wheel 1, a steering shaft 2, a power steering device 3, and a vehicle ECU 10 (Electronic Control Unit).
ステアリングシャフト2は、一端がステアリングホイール1に接続されるとともに、他端がスタブシャフト4を介してパワーステアリング装置3のパワーシリンダ部34の入力軸に接続されている。ステアリングシャフト2は、ステアリングホイール1に付与された操舵トルクをパワーシリンダ部34に伝達する。
One end of the steering shaft 2 is connected to the steering wheel 1, and the other end is connected to the input shaft of the
パワーステアリング装置3は、トルクセンサ31と、電動モータ32と、パワーシリンダ部34と、ポンプユニット35とを備える。
The power steering device 3 includes a
トルクセンサ31は、ステアリングシャフト2に設けられる。トルクセンサ31は、運転者によりステアリングホイール1が操舵される際にステアリングシャフト2に付与される入力トルク(操舵トルク)を検出する。
The
車両ECU10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、バックアップRAM(又は不揮発性メモリ)及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。CPUは、ROMに格納されたインストラクション(ルーチン)を実行することにより各種機能(後述する)を実現する。 The vehicle ECU 10 is a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a backup RAM (or a non-volatile memory), an interface, and the like. Is an electronic control circuit having the above as a main component. The CPU realizes various functions (described later) by executing instructions (routines) stored in the ROM.
車両ECU10は、トルクセンサ31から入力トルクを取得する。EEPROMには、入力トルクと指示値とを対応付けた指示値マップが格納されている。車両ECU10は、指示値マップに基づいて、入力トルクに対応する指示値を電動モータ32に出力する。
The vehicle ECU 10 acquires the input torque from the
電動モータ32は、ステアリングシャフト2に連結されており、車両ECU10からの指示値に従った回転速度にて回転して回転駆動力(モータアシスト力)を発生させる。これにより、モータアシスト力がパワーシリンダ部34の入力軸に伝達される。電動モータ32は、モータアシスト部として機能する。
The
ポンプユニット35は、車両ECU10の制御の下、リザーバータンク(不図示)からパワーシリンダ部34に供給される作動油の流量を制御する。
The
パワーシリンダ部34およびポンプユニット35は、油圧によるアシスト力である油圧アシスト力を発生させる油圧アシスト部として機能する。これにより、油圧アシスト力がリンク機構5を介して車両Vの転舵輪6に伝達される。本開示にかかるアクチュエータは、モータアシスト部として機能する電動モータ32、並びに、油圧アシスト部として機能するパワーシリンダ部34およびポンプユニット35を備える。
The
以上により、モータアシスト力および油圧アシスト力が車両Vの転舵輪6に伝達される。これにより、転舵輪6が回転する。 As described above, the motor assist force and the hydraulic assist force are transmitted to the steering wheel 6 of the vehicle V. As a result, the steering wheel 6 rotates.
ところで、レーンキープアシスト(LKAS)においては、ステアリングシャフト2にアシスト力が付与されるため、運転者がステアリングホイール1に触れずに、車両を走行することが可能となる。しかし、運転者がステアリングホイール1に触れている場合と、運転者がステアリングホイール1に触れていない場合とで、アシスト力の大きさに相違が設けられていない。これにより、アシスト力が付与されるステアリングシャフト2は、運転者がステアリングホイール1に触れない場合、運転者がステアリングホイール1に触れている場合よりも回転し易くなり、その結果、回転し過ぎるおそれがある。そのため、安全性を向上する観点から改善する余地があるといえる。 By the way, in the lane keep assist (LKAS), since the assist force is applied to the steering shaft 2, the driver can drive the vehicle without touching the steering wheel 1. However, there is no difference in the magnitude of the assist force between the case where the driver touches the steering wheel 1 and the case where the driver does not touch the steering wheel 1. As a result, when the driver does not touch the steering wheel 1, the steering shaft 2 to which the assist force is applied is more likely to rotate than when the driver touches the steering wheel 1, and as a result, the steering shaft 2 may rotate too much. There is. Therefore, it can be said that there is room for improvement from the viewpoint of improving safety.
そこで、本実施の形態にかかる車両ECU10は、安全性を向上するための機能を有する。
Therefore, the
以下、車両ECU10の詳細について説明する。車両ECU10は、図2に示すように、取得部101、判定部102、制御部103としての各機能とを有する。
Hereinafter, the details of the vehicle ECU 10 will be described. As shown in FIG. 2, the vehicle ECU 10 has functions as an
また、本実施の形態にかかるパワーステアリング装置3は、運転者がステアリングホイール1に触れているか否か(接触の有無)を検出可能な公知の検出部(不図示)を備えている。例えば、検出部は、運転者の手とステアリングホイール1との間の形成される静電容量に基づいて、接触の有無を検出可能な静電容量形タッチセンサでもよい。また、検出部は、パワーステアリング装置3が発生する操舵トルクの大きさの違いに基づいて、接触の有無を検出するものでもよい。また、検出部は、ステアリングホイール1を撮像する車載カメラでもよい。 Further, the power steering device 3 according to the present embodiment includes a known detection unit (not shown) capable of detecting whether or not the driver is touching the steering wheel 1 (presence or absence of contact). For example, the detection unit may be a capacitance type touch sensor that can detect the presence or absence of contact based on the capacitance formed between the driver's hand and the steering wheel 1. Further, the detection unit may detect the presence or absence of contact based on the difference in the magnitude of the steering torque generated by the power steering device 3. Further, the detection unit may be an in-vehicle camera that captures an image of the steering wheel 1.
記憶部(例えば、EEPROM)には、レーンキープアシスト時において車両ECU10から電動モータ32に出力する指示値を示すマップが格納されている。マップは、運転者がステアリングホイール1に触れていない場合に参照されるマップAと、運転者がステアリングホイール1に触れている場合に参照されるマップBとを有する。
The storage unit (for example, EEPROM) stores a map showing an instruction value output from the
また、本実施の形態にかかるパワーステアリング装置3は、ステアリングホイール1の操舵速度を検出可能な公知の検出部(不図示)を備えている。記憶部(例えば、EEPROM)には、また、ステアリングホイール1の操舵速度の予め定められた目標値Na(図3Aを参照)および目標値Nb(図3Bを参照)が格納されている。なお、目標値Naは、目標値Nbと同じでもよく、目標値Nbよりも小さくてもよく、目標値Nbよりも大きくてもよい。 Further, the power steering device 3 according to the present embodiment includes a known detection unit (not shown) capable of detecting the steering speed of the steering wheel 1. The storage unit (for example, EEPROM) also stores a predetermined target value Na (see FIG. 3A) and a target value Nb (see FIG. 3B) of the steering speed of the steering wheel 1. The target value Na may be the same as the target value Nb, may be smaller than the target value Nb, or may be larger than the target value Nb.
取得部101は、検出部から検出結果(検出信号や撮像データ)を取得する。
The
判定部102は、検出部の検出結果から、運転者がステアリングホイール1に触れているか否かについて判定する。
The
<運転者がステアリングホイール1に触れていない場合>
制御部103は、レーンキープアシスト時において運転者がステアリングホイール1に触れていない場合、マップAを参照してモータアシスト力を調整するようにモータアシスト部を制御する。これにより、マップAに示された指令値が車両ECU10から電動モータ32に出力される。
<When the driver is not touching the steering wheel 1>
When the driver does not touch the steering wheel 1 during lane keep assist, the
制御部103は、また、ステアリングホイール1の操舵速度が目標値Na以上である場合、モータアシスト力を低減させるようにモータアシスト部を制御する。
The
図3Aは、ステアリングホイール1の操舵速度とモータアシスト力との関係を示す図である。図3Aの横軸に操舵速度(m/s)を示し、縦軸にモータアシスト力(N・m)を示す。 FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the steering speed of the steering wheel 1 and the motor assist force. The horizontal axis of FIG. 3A shows the steering speed (m / s), and the vertical axis shows the motor assist force (Nm).
マップAに示された指令値が車両ECU10から電動モータ32に出力される場合、モータアシスト力は、図3Aに示すように、急激に立ち上がるため、ステアリングホイール1の操舵速度が目標値Naに達するのが速い。モータアシスト力は、操舵速度が目標値Naに達した後、急激に下降する。これにより、ステアリングシャフト2に付与されるモータアシスト力は比較的に小さなものとなる。したがって、レーンキープアシスト時において、運転者がステアリングホイール1に触れない場合であっても、ステアリングホイール1が回転し過ぎることを抑えることが可能となる。
When the command value shown in the map A is output from the
<運転者がステアリングホイール1に触れている場合>
一方、制御部103は、レーンキープアシスト時において運転者がステアリングホイール1に触れている場合、マップBを参照してモータアシスト力を調整するようにモータアシスト部を制御する。これにより、マップBに示された指令値が車両ECU10から電動モータ32に出力される。
<When the driver is touching the steering wheel 1>
On the other hand, when the driver touches the steering wheel 1 during lane keep assist, the
制御部103は、また、ステアリングホイール1の操舵速度が目標値Nb以上である場合、モータアシスト力を低減させるようにモータアシスト部を制御する。
The
図3Bは、ステアリングホイール1の操舵速度とモータアシスト力との関係を示す図である。図3Bの横軸に操舵速度(m/s)を示し、縦軸にモータアシスト力(N・m)を示す。 FIG. 3B is a diagram showing the relationship between the steering speed of the steering wheel 1 and the motor assist force. The horizontal axis of FIG. 3B shows the steering speed (m / s), and the vertical axis shows the motor assist force (Nm).
マップBに示された指令値が車両ECU10から電動モータ32に出力される場合、モータアシスト力は、図3Bに示すように、比較的緩やかに立ち上がるため、ステアリングホイール1の操舵速度が目標値Nbに達するのが遅い。モータアシスト力は、操舵速度が目標値Nbに達した後、緩やかに下降する。これにより、レーンキープアシスト時において、運転者がステアリングホイール1に触れることで、ステアリングホイール1の回転方向とは反対の摩擦力が作用するため、ステアリングホイール1が回転し過ぎることはない。
When the command value shown in the map B is output from the
次に、レーンキープアシスト時におけるモータアシスト力の調整方法について図4を参照して説明する。図4は、モータアシスト力の調整方法の一例を示すフローチャートである。本フローは、レーンキープアシスト時において所定の時間間隔で開始される。また、ここでは、取得部101、判定部102および制御部103の機能を車両ECU10が実行するものとして説明する。
Next, a method of adjusting the motor assist force during lane keep assist will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a method for adjusting the motor assist force. This flow starts at a predetermined time interval at the time of lane keep assist. Further, here, it is assumed that the
先ず、ステップS100において、車両ECU10は、検出部から検出結果を取得する。
First, in step S100, the
次に、ステップS110において、車両ECU10は、検出部の検出結果に基づいて、運転者がステアリングホイール1に触れているか否かについて判定する。運転者がステアリングホイール1に触れていない場合(ステップS110:NO)、処理はステップS120に遷移する。運転者がステアリングホイール1に触れている場合(ステップS110:YES)、処理はステップS150に遷移する。
Next, in step S110, the
ステップS120において、車両ECU10は、マップAを参照してモータアシスト部を制御する。
In step S120, the
次に、ステップS130において、車両ECU10は、ステアリングホイール1の操舵速度が目標値Na以上であるか否かにつて判定する。操舵速度が目標値Na以上である場合(ステップS130:YES)、処理はステップS140に遷移する。操舵速度が目標値Na未満である場合(ステップS130:NO)、処理はステップS120の前に戻る。
Next, in step S130, the
次に、ステップS140において、車両ECU10は、マップAを参照して、モータアシスト力を減少させるようにモータアシスト部を制御する。その後、図4に示す処理は終了する。
Next, in step S140, the
ステップS150において、車両ECU10は、マップBを参照してモータアシスト部を制御する。
In step S150, the
ステップS160において、車両ECU10は、ステアリングホイール1の操舵速度が目標値Nb以上であるか否かにつて判定する。操舵速度が目標値Nb以上である場合(ステップS160:YES)、処理はステップS170に遷移する。操舵速度が目標値Nb未満である場合(ステップS160:NO)、処理はステップS150の前に戻る。
In step S160, the
ステップS170において、車両ECU10は、マップBを参照して、モータアシスト力を減少させるようにモータアシスト部を制御する。その後、図4に示す処理は終了する。
In step S170, the
上記実施の形態におけるパワーステアリング装置3は、車両Vが車線内を維持して走行することを補助するためのモータアシスト力を、ステアリングシャフト2に付与するモータアシスト部と、ステアリングシャフト2が取り付けられるステアリングホイール1に運転者が触れているか否かについて判定する判定部102と、判定部102の判定結果に基づいて、モータアシスト力を調整するようにモータアシスト部を制御する制御部103と、を備える。
In the power steering device 3 according to the above embodiment, a motor assist portion that applies a motor assist force for assisting the vehicle V to maintain the lane and travel is attached to the steering shaft 2, and the steering shaft 2 is attached. A
上記構成により、レーンキープアシスト時において、運転者がステアリングホイール1に触れていない場合、モータアシスト力を調整することで、ステアリングホイール1が回転し過ぎることを防止することが可能となる。その結果、レーンキープアシスト時において、安全性を向上することができる。 With the above configuration, when the driver is not touching the steering wheel 1 at the time of lane keep assist, it is possible to prevent the steering wheel 1 from rotating excessively by adjusting the motor assist force. As a result, safety can be improved during lane keep assist.
その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, the above embodiments are merely examples of embodiment of the present disclosure, and the technical scope of the present disclosure should not be construed in a limited manner by these. .. That is, the present disclosure can be implemented in various forms without departing from its gist or its main features.
上記実施の形態では、レーンキープアシスト時において運転者がステアリングホイール1に触れていない場合、マップAを参照してモータアシスト部を制御し、運転者がステアリングホイール1に触れている場合に、マップBを参照してモータアシスト部を制御する。しかし、本開示はこれに限らない。例えば、運転者がステアリングホイール1を触れているときの把持力(トルク)の大きさに応じて複数のマップを作成し、それらのマップを参照してモータアシスト部を制御してもよい。また、複数のマップを作成する場合、運転者がステアリングホイール1に触れていないときの把持力(最少トルク)と、大きな把持力(最大トルク)との間の把持力(トルク)を、最少トルクの場合に作成したマップと最大トルクの場合に作成したマップとにより補完してもよい。 In the above embodiment, when the driver does not touch the steering wheel 1 during lane keep assist, the motor assist unit is controlled with reference to the map A, and when the driver touches the steering wheel 1, the map is used. The motor assist unit is controlled with reference to B. However, this disclosure is not limited to this. For example, a plurality of maps may be created according to the magnitude of the gripping force (torque) when the driver is touching the steering wheel 1, and the motor assist unit may be controlled by referring to these maps. Further, when creating a plurality of maps, the minimum torque is the gripping force (torque) between the gripping force (minimum torque) when the driver is not touching the steering wheel 1 and the large gripping force (maximum torque). The map created in the case of the above and the map created in the case of the maximum torque may be complemented.
また、上記実施の形態においては、例えば、レーンキープアシスト時において運転者がステアリングホイール1に触れていない場合、モータアシスト力を調整するとき、マップAに示された指令値が車両ECU10から電動モータ32に出力される。しかし、本開示はこれに限らない。例えば、所定の計算式に基づいて算出された指示値が車両ECU10から電動モータ32に出力されてもよい。
Further, in the above embodiment, for example, when the driver does not touch the steering wheel 1 at the time of lane keep assist, when adjusting the motor assist force, the command value shown in the map A is sent from the
また、上記実施の形態においては、本開示をモータアシスト部および油圧アシスト部の両方を備えるアクチュエータに適用したが、モータアシスト部の一方を備えるアクチュエータに適用してもよい。 Further, in the above embodiment, the present disclosure is applied to an actuator including both a motor assist unit and a hydraulic assist unit, but the present disclosure may be applied to an actuator including one of the motor assist units.
本開示は、レーンキープアシスト時において、安全性を向上することが要求されるパワーステアリング装置3を備える車両に好適に利用される。 The present disclosure is suitably used for a vehicle provided with a power steering device 3 that is required to improve safety at the time of lane keep assist.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 パワーステアリング装置
4 スタブシャフト
5 リンク機構
6 転舵輪
10 車両ECU
31 トルクセンサ
32 電動モータ
34 パワーシリンダ部
35 ポンプユニット
101 取得部
102 判定部
103 制御部
1 Steering wheel 2 Steering shaft 3 Power steering device 4 Stub shaft 5 Link mechanism 6
31
Claims (4)
前記ステアリングシャフトが取り付けられるステアリングホイールに運転者が触れているか否かについて判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記アシスト力を調整するように前記アクチュエータを制御する制御部と、
を備える、
パワーステアリング装置。 An actuator that applies an assisting force to the steering shaft to assist the vehicle in maintaining the lane and running.
A determination unit for determining whether or not the driver is touching the steering wheel to which the steering shaft is attached, and a determination unit.
A control unit that controls the actuator so as to adjust the assist force based on the determination result of the determination unit.
To prepare
Power steering device.
請求項1に記載のパワーステアリング装置。 The control unit controls the actuator so as to reduce the assist force when the steering speed of the steering wheel is equal to or higher than a predetermined target value.
The power steering device according to claim 1.
前記制御部は、前記アシスト力を調整するように前記モータアシスト部を制御する、
請求項1または2に記載のパワーステアリング装置。 The actuator includes a motor assist unit that generates the assist force by a motor and a hydraulic assist unit that generates the assist force by a flood control.
The control unit controls the motor assist unit so as to adjust the assist force.
The power steering device according to claim 1 or 2.
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