JP3147635B2 - Steering reaction force control device - Google Patents

Steering reaction force control device

Info

Publication number
JP3147635B2
JP3147635B2 JP35084493A JP35084493A JP3147635B2 JP 3147635 B2 JP3147635 B2 JP 3147635B2 JP 35084493 A JP35084493 A JP 35084493A JP 35084493 A JP35084493 A JP 35084493A JP 3147635 B2 JP3147635 B2 JP 3147635B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
vehicle
steering reaction
reaction force
vehicle speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP35084493A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07186983A (en
Inventor
末晴 名切
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP35084493A priority Critical patent/JP3147635B2/en
Publication of JPH07186983A publication Critical patent/JPH07186983A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3147635B2 publication Critical patent/JP3147635B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の走行状況を実
験室内で模擬するドライビングシミュレータや、操舵輪
とステアリングホイールとが直結されていない車両にお
いて、ドライバーがステアリングホイールを操舵すると
きに受ける操舵反力を付与する装置の制御装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving simulator for simulating the running condition of an automobile in a laboratory, and to a steering system in which a driver does not directly connect a steering wheel to a steering wheel when the driver operates the steering wheel. The present invention relates to a control device for a device for applying a reaction force.

【0002】[0002]

【従来の技術】ドライビングシミュレータにおいて、ド
ライバーがステアリングホイールを操舵するときに受け
る操舵反力を付与する装置として、特願平4−8269
8号がある。この従来技術は、ドライバーに与える操舵
反力を操舵角度、車速及びスリップ角とに基づいて演算
し、操舵感の向上を図っているが、車両が停止した状態
における操舵反力及び停止状態からの発進時の操舵反力
を模擬できない場合がある。
2. Description of the Related Art In a driving simulator, a device for applying a steering reaction force received when a driver steers a steering wheel is disclosed in Japanese Patent Application No. Hei 4-8269.
There is No. 8. This prior art calculates a steering reaction force given to a driver based on a steering angle, a vehicle speed, and a slip angle to improve a steering feeling. There is a case where the steering reaction force at the time of starting cannot be simulated.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ドラ
イバーがステアリングホイールを操舵するときに受ける
操舵反力を付与する装置において、車両が停止した状態
における操舵反力及び停止状態からの発進時のような低
速時における操舵反力の模擬を行なうことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a device for applying a steering reaction force which a driver receives when steering a steering wheel. It is to simulate the steering reaction force at a low speed as described above.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の操舵反力制御装
置は、ステアリングホイールの操舵角度を検出する操舵
角度検出手段と、車両の車速を検出または演算する車速
検出演算手段と、該車速に基づき車両が停止しているか
否かを判定する判定手段と、該車速と前記操舵角度とに
基づいて操舵輪のスリップ角を演算するスリップ角演算
手段と、前記操舵角度、前記車速及び前記スリップ角と
に基づいて操舵反力トルクを演算し、車速の低い状態に
おいて、操舵反力トルクを車速が増加するにつれて大き
くする操舵反力トルク演算手段と、摩擦力を車速が増加
するにつれて小さくする摩擦力演算手段と、前記操舵反
力トルクに対し前記スリップ角に基づいて重み付けを行
い補正操舵反力トルクを演算する操舵反力トルク補正手
段とから成り、車両が停止状態である場合は、前記摩擦
力に基づいてステアリングホイールに付与する操舵反力
を制御し、車両が走行状態である場合は、前記補正操舵
反力トルクと前記摩擦力とに基づいてステアリングホイ
ールに付与する操舵反力を制御することを特徴とする操
舵反力制御装置。
A steering reaction force control device according to the present invention comprises: a steering angle detecting means for detecting a steering angle of a steering wheel; a vehicle speed detecting / calculating means for detecting or calculating a vehicle speed of a vehicle; Determining means for determining whether or not the vehicle is stopped, a slip angle calculating means for calculating a slip angle of a steered wheel based on the vehicle speed and the steering angle, the steering angle, the vehicle speed and the slip angle. And a steering reaction torque calculating means for calculating the steering reaction torque on the basis of the above, and increasing the steering reaction torque as the vehicle speed increases in a low vehicle speed state; and a friction force for decreasing the friction force as the vehicle speed increases. A steering reaction torque correction means for weighting the steering reaction torque based on the slip angle to calculate a corrected steering reaction torque; When the vehicle is in a stopped state, a steering reaction force applied to a steering wheel is controlled based on the frictional force. When the vehicle is in a running state, steering is controlled based on the corrected steering reaction force torque and the frictional force. A steering reaction force control device for controlling a steering reaction force applied to a wheel.

【0005】[0005]

【作用】本発明は、以下に述べるような作用を奏する。
本発明においては、まず、車両の車速に基づいて、車両
が停止した状態か否かを判断する。車両停止時(据え切
り時)においては、摩擦力付与手段によって操舵角度及
び操舵角速度によらずほぼ一定の操舵反力をステアリン
グホイールに付与する。以下にこのような操舵反力を付
与することの妥当性について説明する。据え切り時にお
いては、タイヤと路面との接触面に作用する摩擦力が大
きいため、パワーステアリングを装着した車両において
は、車両停止時の操舵力を軽減するために操舵力の補助
力を最大とする。そのため、パワーステアリングポンプ
によって作動油は最高設定圧力に近い状態まで加圧され
る。また、前記摩擦力は操舵角度によらずほぼ一定であ
る。
The present invention has the following functions.
In the present invention, first, it is determined whether or not the vehicle has stopped based on the vehicle speed of the vehicle. When the vehicle is stopped (during stationary operation), a substantially constant steering reaction force is applied to the steering wheel by the frictional force applying means regardless of the steering angle and the steering angular velocity. Hereinafter, the validity of applying such a steering reaction force will be described. When the vehicle is stationary, the frictional force acting on the contact surface between the tire and the road surface is large.Therefore, in vehicles equipped with power steering, the auxiliary force of the steering force should be maximized to reduce the steering force when the vehicle is stopped. I do. Therefore, the hydraulic oil is pressurized by the power steering pump to a state close to the maximum set pressure. Further, the frictional force is substantially constant regardless of the steering angle.

【0006】従って、このような最高設定圧力に近い状
態では、車両のステアリングホイールに連結されたトー
ションバーのねじれ角度は、操舵角度によらず最大値付
近の狭い領域で変化することになる。このことは、据え
切り時における操舵反力がほぼ一定であることを意味す
る。
Therefore, in a state close to such a maximum set pressure, the torsion angle of the torsion bar connected to the steering wheel of the vehicle changes in a narrow region near the maximum value regardless of the steering angle. This means that the steering reaction force at the time of stationary steering is substantially constant.

【0007】また、据え切り時にステアリングホイール
の転舵を中止して手を放すと、それに応じて操舵反力は
消滅し、ステアリングホイールは手を放した操舵角度で
停止する。また、この場合の操舵反力は、速度が高い場
合に比較して大きく設定することが好ましい。
Further, when the steering wheel is turned and the steering wheel is released and the hand is released, the steering reaction force disappears accordingly, and the steering wheel stops at the released steering angle. Further, it is preferable that the steering reaction force in this case is set to be larger than when the speed is high.

【0008】車両が停止していない場合、つまり車両走
行時においては、まず、ステアリングホイールの操舵角
度と、車両の車速とに基づいて操舵輪のスリップ角を演
算する。次に、前記操舵角度、前記車速及び前記スリッ
プ角とに基づいて操舵反力を演算する。更に、該操舵反
力に対し前記スリップ角に基づいて重み付けを行い補正
操舵反力を演算する。
When the vehicle is not stopped, that is, when the vehicle is running, first, the slip angle of the steered wheels is calculated based on the steering angle of the steering wheel and the vehicle speed. Next, a steering reaction force is calculated based on the steering angle, the vehicle speed, and the slip angle. Further, the steering reaction force is weighted based on the slip angle to calculate a corrected steering reaction force.

【0009】この場合、特徴的なのは、車両停止状態か
らの発進時のような速度の低い状態において、操舵反力
トルクを車速が増大するにつれて大きくし、摩擦力を車
速が増加するにつれて小さくすることである。これによ
って、車両停止状態における操舵反力トルク付与手段の
駆動トルクに比較して摩擦力付与手段の発生するブレー
キトルクが大きい状態から、車速の増大によるセルフア
ライニングトルクの増大により、操舵反力トルクがブレ
ーキトルクよりも大きくなる状態へと操舵反力が連続的
につながる。
In this case, the characteristic feature is that, in a low speed state such as when starting from a stopped state of the vehicle, the steering reaction torque increases as the vehicle speed increases, and the frictional force decreases as the vehicle speed increases. It is. This increases the self-aligning torque from the state in which the braking torque generated by the frictional force applying means is larger than the driving torque of the steering reaction force applying means in the vehicle stopped state, and increases the steering reaction force torque by increasing the vehicle speed. The steering reaction force is continuously connected to a state in which is larger than the brake torque.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上のように、据え切り時においては、
摩擦力付与手段によって操舵角度及び操舵角速度によら
ずほぼ一定の操舵反力をステアリングホイールに付与す
ることによって、実車の操舵反力を模擬することができ
る。また、車両停止状態からの発進時のような速度の低
い状態において、操舵反力トルクを車速が増加するにつ
れて大きくして、摩擦力を車速が増加するにつれて小さ
くすることによって、車両停止状態における操舵反力ト
ルク付与手段の駆動トルクに比較して摩擦力付与手段の
発生するブレーキトルクが大きい状態から、車速の増大
によるセルフアライニングトルクの増大により、操舵反
力トルクがブレーキトルクよりも大きくなる状態へと操
舵反力が連続的につながる。従って、本発明は、車両が
停止した状態における操舵反力及び停止状態からの発進
時のような低速時における操舵反力を良好に模擬でき
る。
As described above, during stationary operation,
By applying a substantially constant steering reaction force to the steering wheel irrespective of the steering angle and the steering angular velocity by the frictional force applying means, it is possible to simulate the steering reaction force of the actual vehicle. Also, in a low-speed state such as when starting from a vehicle stop state, the steering reaction torque is increased as the vehicle speed increases, and the frictional force is decreased as the vehicle speed increases, so that steering in the vehicle stop state is performed. A state in which the braking torque generated by the frictional force applying means is larger than the driving torque of the reaction force torque applying means, and a state in which the steering reaction force torque is larger than the brake torque due to an increase in the self-aligning torque due to an increase in vehicle speed. The steering reaction force is continuously connected to. Therefore, the present invention can satisfactorily simulate the steering reaction force when the vehicle is stopped and the steering reaction force at a low speed such as when starting from a stopped state.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明をドライビングシミュレータに
用いた場合を実施例として説明する。本実施例の構成を
図1に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a driving simulator will be described below. FIG. 1 shows the configuration of this embodiment.

【0012】本実施例のドライビングシミュレータは、
ドライバーが、ステアリングホイール1及びアクセル
6、ブレーキ7を操作した場合、これらの操作量に基づ
いてパーソナルコンピュータ11内で車両の運動を計算
する構成となっている。本実施例は前輪に関するセルフ
アライニングトルクやキャスター効果による操舵反力を
求め、この操舵反力を前輪のスリップ角βf の関数によ
り重み付けを行い、実車のパワーステアリング機構の装
備された模擬操舵反力をドライバーに付与することに特
徴がある。この操舵反力を付与するアクチュエータ2
は、電気モータであり、このモータのトルクは、パーソ
ナルコンピュータからの反力指令に応じてモータ駆動回
路8でコントロールされる。
The driving simulator of this embodiment is
When the driver operates the steering wheel 1, the accelerator 6, and the brake 7, the motion of the vehicle is calculated in the personal computer 11 based on the operation amounts of these. In this embodiment, a steering reaction force due to a self-aligning torque and a caster effect for the front wheels is obtained, and the steering reaction force is weighted by a function of a front wheel slip angle βf, and a simulated steering reaction force equipped with a power steering mechanism of a real vehicle is obtained. Is given to the driver. Actuator 2 for giving this steering reaction force
Is an electric motor, and the torque of this motor is controlled by a motor drive circuit 8 in response to a reaction force command from a personal computer.

【0013】一方、ステアリングホイール1とアクチュ
エータ2の間に設けられた平ベルト車3と、この平ベル
ト5により平ベルト車3と連結されたパウダブレーキ4
により操舵反力模擬装置の摩擦付与機構を構成してい
る。パウダブレーキ4のブレーキ力は、車速、操舵角、
操舵速度に応じてパーソナルコンピュータ11により求
められ、この演算値をブレーキ駆動回路9によって制御
された電流がパウダブレーキ4に加えられる。
On the other hand, a flat belt wheel 3 provided between the steering wheel 1 and the actuator 2, and a powder brake 4 connected to the flat belt wheel 3 by the flat belt 5.
Constitutes a friction imparting mechanism of the steering reaction force simulator. The braking force of the powder brake 4 includes vehicle speed, steering angle,
A current controlled by the brake drive circuit 9 is calculated by the personal computer 11 according to the steering speed, and the calculated value is applied to the powder brake 4.

【0014】ステアリングホイール1の回転角すなわち
操舵角は、電気モータ2に装備されたパルスジェネレー
タ10により検出される。この操舵角は、パーソナルコ
ンピュータ11に付属するI/Oインターフェースによ
りデジタル値に変換される。
The rotation angle of the steering wheel 1, that is, the steering angle, is detected by a pulse generator 10 provided in the electric motor 2. This steering angle is converted into a digital value by an I / O interface attached to the personal computer 11.

【0015】また、アクセル開度は、アクセルペダル6
のストロークを、ポテンショメータによりアナログ的に
検出し、この信号をパーソナルコンピュータ11に付属
するアナログ/デジタル変換器によってデジタル値に変
換される。
The accelerator opening is determined by the accelerator pedal 6
Is detected in an analog manner by a potentiometer, and this signal is converted into a digital value by an analog / digital converter attached to the personal computer 11.

【0016】ブレーキ信号は、ブレーキペダル7のスト
ロークを、アクセル開度の場合と同様にポテンショメー
タによりアナログ的に検出し、パーソナルコンピュータ
11のアナログ/デジタル変換器によってデジタル値に
変換される。
The brake signal is obtained by detecting the stroke of the brake pedal 7 in an analog manner using a potentiometer, as in the case of the accelerator opening, and converting the signal into a digital value by an analog / digital converter of the personal computer 11.

【0017】次に、パーソナルコンピュータ11内で行
われる演算処理について図3を用いて説明する。まず、
ステップ30において、ドライバーの運転動作すなわ
ち、アクセル、ブレーキ、操舵のデジタル化された各信
号から車両の走行状態を計算する車両モデルについて簡
単に説明する。車両の前後方向の加速度u’は、 u’=A*VA −B*VB −C*u2 −D*u (1) で近似的に求められる。ここで、VA :アクセル開度、
VB :ブレーキストローク、A、B、C、Dは適切に設
定された定数である。
Next, the arithmetic processing performed in the personal computer 11 will be described with reference to FIG. First,
In step 30, a vehicle model for calculating the driving state of the vehicle from the digitized signals of the driving operation of the driver, that is, accelerator, brake, and steering will be briefly described. The longitudinal acceleration u 'of the vehicle is approximately determined by the following equation: u' = A * VA-B * VB-C * u2-D * u (1) Here, VA: accelerator opening,
VB: Brake stroke, A, B, C, D are appropriately set constants.

【0018】まず、u=0つまり車両停止時(据え切り
時)の操舵反力について説明する。車両停止時(据え切
り時)においては、パウダブレーキ4によって操舵角度
及び操舵角速度によらずほぼ一定の操舵反力をステアリ
ングホイールに付与する。このように、ほぼ一定の操舵
反力を付与することの妥当性について次に説明する。据
え切り時においては、タイヤと路面との接触面に作用す
る摩擦力が大きいため、パワーステアリングを装着した
車両においては、車両停止時の操舵力を軽減するために
操舵力の補助力を最大とする。そのため、パワーステア
リングポンプによって作動油は最高設定圧力に近い状態
まで加圧される。また、前記摩擦力は操舵角度によらず
ほぼ一定である。
First, the steering reaction force when u = 0, that is, when the vehicle is stopped (during stationary operation), will be described. When the vehicle is stopped (when the vehicle is stationary), the powder brake 4 applies a substantially constant steering reaction force to the steering wheel regardless of the steering angle and the steering angular velocity. The validity of applying a substantially constant steering reaction force will be described below. When the vehicle is stationary, the frictional force acting on the contact surface between the tire and the road surface is large.Therefore, in vehicles equipped with power steering, the auxiliary force of the steering force should be maximized to reduce the steering force when the vehicle is stopped. I do. Therefore, the hydraulic oil is pressurized by the power steering pump to a state close to the maximum set pressure. Further, the frictional force is substantially constant regardless of the steering angle.

【0019】従って、このような最高設定圧力に近い状
態では、図10に示すように車両のステアリングホイー
ルに連結されたトーションバーのねじれ角度は、操舵角
度によらず最大値付近の狭い領域で変化することにな
る。このことは、据え切り時における操舵反力がほぼ一
定であることを意味する。また、据え切り時にステアリ
ングホイールの転舵を中止して手を放すと、それに応じ
て操舵反力は消滅し、ステアリングホイールは手を放し
た操舵角度で停止する。以上のように、据え切り時にお
いては、パウダブレーキ4によって操舵角度及び操舵角
速度によらずほぼ一定の操舵反力をステアリングホイー
ルに付与することによって、実車の操舵反力を模擬する
ことができる。また、この場合の操舵反力は、速度が高
い場合に比較して大きく設定することが好ましい。
Therefore, in a state close to the maximum set pressure, as shown in FIG. 10, the torsion angle of the torsion bar connected to the steering wheel of the vehicle changes in a narrow region near the maximum value regardless of the steering angle. Will do. This means that the steering reaction force at the time of stationary steering is substantially constant. Further, if the steering of the steering wheel is stopped and the hand is released at the time of stationary steering, the steering reaction force disappears accordingly, and the steering wheel stops at the steering angle at which the hand is released. As described above, at the time of stationary steering, by applying a substantially constant steering reaction force to the steering wheel irrespective of the steering angle and the steering angular velocity by the powder brake 4, the steering reaction force of the actual vehicle can be simulated. Further, it is preferable that the steering reaction force in this case is set to be larger than when the speed is high.

【0020】つぎに、u>0つまり車両が走行状態であ
る場合について説明する。
Next, the case where u> 0, that is, the vehicle is in a running state will be described.

【0021】車両が走行状態である場合は、ステップ3
1において、(1)式によって求められた車速と操舵角
によって、次に車両の横方向とヨー方向の運動を次式で
求める。
If the vehicle is running, step 3
In step (1), the lateral and yaw movements of the vehicle are determined by the following equations based on the vehicle speed and the steering angle determined by equation (1).

【0022】[0022]

【数1】 (Equation 1)

【0023】ここで、 m:車両の重量 β:車両の横すべり角 r:車両のヨーレート kf :前輪のコーナリングパワー kr :後輪のコーナリングパワー lf :前輪から車両重心までの距離 lr :後輪から車両重心までの距離 θh :操舵角度 G:操舵系のギヤ比(ステアリングホイール角/前輪実
舵角) I:車両のヨー慣性モーメント
Here, m: weight of the vehicle β: slip angle of the vehicle r: yaw rate of the vehicle kf: cornering power of the front wheel kr: cornering power of the rear wheel if: distance from the front wheel to the center of gravity of the vehicle lr: vehicle from the rear wheel Distance to center of gravity θh: Steering angle G: Steering system gear ratio (steering wheel angle / front wheel actual steering angle) I: Yaw moment of inertia of vehicle

【0024】更に、ステップ32において、(1)、
(2)、(3)の連立微分方程式を解いて求められた車
両の横すべり角β、ヨーレートrと検出された操舵角度
θh とから、前輪のスリップ角βf は次式で求められ
る。 βf =β+(lf /u)r−θh /G (4)
Further, in step 32, (1),
The slip angle βf of the front wheels is obtained from the following equation from the vehicle slip angle β, the yaw rate r, and the detected steering angle θh, which are obtained by solving the simultaneous differential equations (2) and (3). βf = β + (lf / u) r-θh / G (4)

【0025】ステップ33において、前輪のセルフアラ
イニングトルクMは、前輪の横すべり角が小さい範囲で
は、次式で近似することができる。 M=ξkf βf (5) ここでξは、ニューマチックトレールである。
In step 33, the self-aligning torque M of the front wheels can be approximated by the following equation in a range where the front wheelslip angle is small. M = {kf βf (5) where ξ is a pneumatic trail.

【0026】従って、(1)〜(3)式によって車両の
走行状況が、アクセル、ブレーキ、操舵の各信号によっ
て求められ、次に前輪に関するセルフアライニングトル
クが(4)、(5)式で求められる。
Accordingly, the running condition of the vehicle is obtained from the signals of the accelerator, the brake and the steering by the equations (1) to (3), and the self-aligning torque for the front wheels is then calculated by the equations (4) and (5). Desired.

【0027】また、ステップ35、36、37において
キャスター効果による走行抵抗に伴うトルクMC は、θ
h が |θh |≦GC *G (6) までは MC =kC (θh /G) (7) で求められ、 |θh |>GC *G (8) では、 MC =GC *kC (9) で求められる。(6)〜(9)式をまとめて表すと、図
2のようになる。
In steps 35, 36 and 37, the torque MC associated with the running resistance due to the caster effect is θ
When h is | θh | ≦ GC * G (6), MC = kC (θh / G) (7), and when | θh |> GC * G (8), MC = GC * kC (9) Desired. FIG. 2 shows the expressions (6) to (9) collectively.

【0028】最後に、ステップ39において、(5)式
で求められたセルフアライニングトルクMと(7)ある
いは(9)式で求められるキャスター効果によるトルク
MCとが加えられる。この加算されたトルクは、パワー
ステアリング機構を具備しないマニュアルステアリング
車の操舵反力である。
Finally, in step 39, the self-aligning torque M obtained by the equation (5) and the torque MC by the caster effect obtained by the equation (7) or (9) are added. This added torque is the steering reaction force of a manually-steered vehicle without a power steering mechanism.

【0029】ところで、前述したようにパワーステアリ
ングシステムは、ドライバーの操舵トルクすなわち作
用、反作用の関係にある操舵反力に応じてアシスト力が
作用し、このドライバーの操舵力とアシスト力との和
が、前輪が直進状態に戻ろうとする力とを均衡する。従
って、(5)式で求められるセルフアライニングトルク
と(7)あるいは(9)式で求められるキャスター効果
によるトルクとの和、すなわち合成トルクの一部分をド
ライビングシミュレータにおける操舵反力としてドライ
バーに付与すれば、パワーステアリング機構を模擬する
ことが可能となる。
By the way, as described above, in the power steering system, the assisting force acts according to the steering torque of the driver, that is, the steering reaction force which is in the relation of the action and the reaction, and the sum of the steering force of the driver and the assist force is calculated. , And the force of the front wheels to return to the straight running state. Therefore, the sum of the self-aligning torque determined by the equation (5) and the torque due to the caster effect determined by the equation (7) or (9), that is, a part of the combined torque is given to the driver as a steering reaction force in the driving simulator. This makes it possible to simulate a power steering mechanism.

【0030】この合成トルクを前輪スリップ角の関数f
(βf )で重み付けすれば、パワーステアリング機構を
効果的に模擬することができる。この関数f(βf )
は、例えば図4のようなものである。すなわち、前輪の
スリップ角βf が小さい範囲では、f(βf )はほぼ1
であり、βf が大きくなるに従って、f(βf )は小さ
くなるような関数である。このようにして求められた操
舵反力指令は次式のようになる。 Th * =f(βf )*(M+MC ) (10)
This combined torque is calculated as a function f of the front wheel slip angle.
By weighting with (βf), the power steering mechanism can be effectively simulated. This function f (βf)
Is, for example, as shown in FIG. That is, in the range where the front wheel slip angle βf is small, f (βf) is almost 1
And f (βf) is a function that decreases as βf increases. The steering reaction force command obtained in this way is as follows. Th * = f (βf) * (M + MC) (10)

【0031】ところで、車速感応型パワーステアリング
の操舵反力を模擬する場合には、(10)式で示される
操舵反力指令Th * を車速の関数g(u)を用いて重み
付けすれば良いことがわかる。この関数g(u)は、図
5に示すようなものである。
When simulating the steering reaction force of the vehicle speed-sensitive power steering, the steering reaction force command Th * expressed by the equation (10) should be weighted using the vehicle speed function g (u). I understand. This function g (u) is as shown in FIG.

【0032】この場合、特徴的なのは、車両停止状態か
らの発進時のような速度の低い状態において、関数g
(u)の値を車速が増加するにつれて大きくして、後述
するブレーキ力指令TBUを車速が増加するにつれて小さ
くすることによって、車両停止状態における電気モータ
2の駆動トルクに比較してパウダブレーキ4の発生する
ブレーキトルクが大きい状態から、車速の増大によるセ
ルフアライニングトルクの増大により、操舵反力トルク
がブレーキトルクよりも大きくなる状態へと操舵反力が
連続的につながる。
In this case, the characteristic feature is that the function g is obtained in a low speed state such as when starting from a vehicle stopped state.
By increasing the value of (u) as the vehicle speed increases, and decreasing the braking force command TBU, which will be described later, as the vehicle speed increases, the value of the powder brake 4 compared to the drive torque of the electric motor 2 in the vehicle stopped state. The steering reaction force is continuously connected from a state where the generated brake torque is large to a state where the steering reaction torque becomes larger than the brake torque due to an increase in the self-aligning torque due to an increase in the vehicle speed.

【0033】図1における操舵反力を付与するためのア
クチュエータである電気モータ2を駆動するモータ駆動
回路8に与えられる反力指令Th は、次式となる。 Th =g(u)*f(βf )(M+MC ) (11)
The reaction force command Th given to the motor drive circuit 8 for driving the electric motor 2 which is an actuator for applying a steering reaction force in FIG. Th = g (u) * f (βf) (M + MC) (11)

【0034】(11)式で求められた操舵反力Th は、
ステアリングホイールをドライバーが切り込んでいく場
合と戻していく場合とで同じ値になってしまう。しか
し、実車の場合は、ステアリングを切り込む場合の方が
戻す場合より重くなっている。すなわち、操舵角と操舵
反力の関係は、図6に示すようなヒステリシスが存在す
る。
The steering reaction force Th obtained by the equation (11) is
The value is the same when the driver cuts the steering wheel and when the driver returns. However, in the case of an actual vehicle, turning the steering wheel is heavier than returning the steering wheel. That is, the relationship between the steering angle and the steering reaction force has a hysteresis as shown in FIG.

【0035】図6のようなヒステリシス特性は、図1に
示したように、アクチュエータ2とステアリングホイー
ル1との間に設けられた摩擦機構すなわちパウダブレー
キ4によって作り出すことができる。このパウダブレー
キ力が常に一定であれば図6に示すヒステリシスの幅B
が操舵角によらず一定となる。しかし、実際の車におい
ては、このヒステリシスの幅は、車速、操舵角、操舵角
速度によって異なる。
The hysteresis characteristic as shown in FIG. 6 can be produced by a friction mechanism provided between the actuator 2 and the steering wheel 1, that is, the powder brake 4, as shown in FIG. If this powder braking force is always constant, the width B of the hysteresis shown in FIG.
Becomes constant regardless of the steering angle. However, in an actual vehicle, the width of the hysteresis varies depending on the vehicle speed, the steering angle, and the steering angular speed.

【0036】図7は、車速によるブレーキ力指令TBUを
示すものである。この場合、特徴的なのは、車両停止状
態からの発進時のような速度の低い状態において、ブレ
ーキ力指令TBUを車速が増加するにつれて小さくしてい
ることである。ブレーキ力指令TBUを関数g(u)の値
に対して相対的に大きくすることによって、車両停止状
態における電気モータ2の駆動トルクに比較してパウダ
ブレーキ4の発生するブレーキトルクが大きい状態か
ら、車速の増大によるセルフアライニングトルクの増大
により、操舵反力トルクがブレーキトルクよりも大きく
なる状態へと操舵反力が連続的につながる。
FIG. 7 shows a braking force command TBU depending on the vehicle speed. In this case, what is characteristic is that the brake force command TBU is made smaller as the vehicle speed increases in a low-speed state such as when starting from a vehicle stop state. By increasing the braking force command TBU relatively to the value of the function g (u), the brake torque generated by the powder brake 4 is larger than the drive torque of the electric motor 2 when the vehicle is stopped. Due to the increase of the self-aligning torque due to the increase of the vehicle speed, the steering reaction force is continuously connected to a state where the steering reaction torque becomes larger than the brake torque.

【0037】例えば、据え切りでステアリングホイール
をいっぱいまで切った状態から発進した場合、車速が数
km/hになるまでは、電気モータ2の駆動トルクに比
較してパウダブレーキ4の発生するブレーキトルクが大
きいため、ドライバーがステアリングホイールから手を
放した状態においてもステアリングホイールはそのまま
の舵角を維持する。更に、車速が数km/hより高くな
ると、パウダブレーキ4の発生するブレーキトルクに比
較して電気モータ2の駆動トルクが大きくなるため、ド
ライバーがステアリングホイールを保舵する場合、ステ
アリングホイールが中立位置に戻ろうとする反力を感じ
ることになる。このように、関数g(u)の値を車速が
増大するにつれて大きくして、ブレーキ力指令TBUを車
速が増大するにつれて小さくすることによって、車両停
止状態からの発進時のような速度の低い状態における操
舵反力を適切に模擬することができる。
For example, when the vehicle is started from a state in which the steering wheel is fully turned in a stationary state, the brake torque generated by the powder brake 4 is smaller than the drive torque of the electric motor 2 until the vehicle speed becomes several km / h. Therefore, the steering wheel maintains the same steering angle even when the driver releases the steering wheel. Further, when the vehicle speed is higher than several km / h, the driving torque of the electric motor 2 becomes larger than the braking torque generated by the powder brake 4, so that when the driver holds the steering wheel, the steering wheel is in the neutral position. You will feel the reaction to return to. As described above, by increasing the value of the function g (u) as the vehicle speed increases, and decreasing the brake force command TBU as the vehicle speed increases, a low speed state such as when starting from a vehicle stop state is obtained. Can appropriately simulate the steering reaction force.

【0038】また、図8は、操舵角度によるブレーキ力
指令TBaを示すものである。さらに、図9は操舵角速度
によるブレーキ力指令TBVを示すものである。
FIG. 8 shows a braking force command TBa based on the steering angle. FIG. 9 shows a braking force command TBV based on the steering angular velocity.

【0039】これまで述べてきたモータ駆動回路8への
操舵反力指令Th 、およびブレーキ駆動回路9への指令
(TBU+TBa+TBV)は、図1に示すパーソナルコンピ
ュータ11によって計算され、これに付属するデジタル
/アナログ変換器によってアナログ値に変換される。こ
のアナログ信号に基づいて電気モータ2のトルクおよび
パウダブレーキ4のブレーキ力が制御される。
The steering reaction force command Th to the motor drive circuit 8 and the command (TBU + TBa + TBV) to the brake drive circuit 9 described above are calculated by the personal computer 11 shown in FIG. It is converted to an analog value by an analog converter. The torque of the electric motor 2 and the braking force of the powder brake 4 are controlled based on the analog signal.

【0040】以上のように本実施例は、前輪に関するセ
ルフアライニングトルク及びキャスター効果による操舵
反力を求め、この操舵反力を前輪のスリップ角βf の関
数により重み付けを行い、実車のパワーステアリング機
構の装備された模擬操舵反力を発生することができる。
As described above, in this embodiment, the self-aligning torque for the front wheels and the steering reaction force due to the caster effect are obtained, and the steering reaction force is weighted by the function of the slip angle βf of the front wheels to obtain the power steering mechanism of the actual vehicle. Can produce a simulated steering reaction force.

【0041】また、本実施例は、車速の低い状態におい
て、操舵反力トルクを車速が増加するにつれて大きくす
るとともに、摩擦力を車速が増加するにつれて小さくす
ることによって、車速感応パワーステアリングを装着し
た車両において、車両が停止した状態における操舵反力
及び停止状態からの発進時のような低速時における操舵
反力を良好に模擬できる。さらに本実施例は、パウダブ
レーキ力を車速、操舵角、操舵角速度を考慮して決定
し、操舵反力のヒステリシス特性を良好に模擬できる。
Further, in this embodiment, the vehicle speed-sensitive power steering is mounted by increasing the steering reaction torque as the vehicle speed increases and decreasing the frictional force as the vehicle speed increases in a low vehicle speed state. In the vehicle, the steering reaction force when the vehicle is stopped and the steering reaction force at low speed such as when starting from a stopped state can be simulated well. Further, in this embodiment, the powder braking force is determined in consideration of the vehicle speed, the steering angle, and the steering angular speed, and the hysteresis characteristic of the steering reaction force can be simulated well.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の全体構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例のキャスター効果による走行抵
抗に伴うトルクMc と操舵角度θh との関係を表す線図
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a torque Mc associated with running resistance due to a caster effect and a steering angle θh according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例のセルフアライニングトルクM
とキャスター効果による走行抵抗に伴うトルクMc とを
演算するフローチャート
FIG. 3 shows a self-aligning torque M according to the embodiment of the present invention.
For calculating the torque Mc associated with the running resistance due to the caster effect

【図4】本発明の実施例の操舵輪スリップ角による重み
付けのための関数を表す線図
FIG. 4 is a diagram illustrating a function for weighting by a steered wheel slip angle according to the embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施例において、速度感応型パワース
テアリングの操舵反力を演算するときに、車速による重
み付けを行なうための関数を表す線図
FIG. 5 is a diagram showing a function for performing weighting based on a vehicle speed when calculating a steering reaction force of a speed-sensitive power steering in the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例の操舵反力のヒステリシスを表
す線図
FIG. 6 is a diagram showing a hysteresis of a steering reaction force according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例の車速によるブレーキ力指令T
buを表す線図
FIG. 7 shows a braking force command T based on vehicle speed according to the embodiment of the present invention.
Diagram representing bu

【図8】本発明の実施例の操舵角度によるブレーキ力指
令Tbaを表す線図
FIG. 8 is a diagram showing a braking force command Tba depending on a steering angle according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例の操舵角速度によるブレーキ力
指令Tbvを表す線図
FIG. 9 is a diagram showing a braking force command Tbv based on a steering angular velocity according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステアリングホイール 2 電気モータ 3 平ベルト車 4 パウダブレーキ 5 平ベルト 6 アクセル 7 ブレーキ 8 モータ駆動回路 9 ブレーキ駆動回路 10 パルスジェネレータ 11 パーソナルコンピュータ Reference Signs List 1 steering wheel 2 electric motor 3 flat belt car 4 powder brake 5 flat belt 6 accelerator 7 brake 8 motor drive circuit 9 brake drive circuit 10 pulse generator 11 personal computer

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ステアリングホイールの操舵角度を検出
する操舵角度検出手段と、 車両の車速を検出または演算する車速検出演算手段と、 該車速に基づき車両が停止しているか否かを判定する判
定手段と、 該車速と前記操舵角度とに基づいて操舵輪のスリップ角
を演算するスリップ角演算手段と、 前記操舵角度、前記車速及び前記スリップ角とに基づい
て操舵反力トルクを演算し、車速の低い状態において、
操舵反力トルクを車速が増加するにつれて大きくする操
舵反力トルク演算手段と、 摩擦力を車速が増加するにつれて小さくする摩擦力演算
手段と、 前記操舵反力トルクに対し前記スリップ角に基づいて重
み付けを行い補正操舵反力トルクを演算する操舵反力ト
ルク補正手段とから成り、 車両が停止状態である場合は、前記摩擦力に基づいてス
テアリングホイールに付与する操舵反力を制御し、車両
が走行状態である場合は、前記補正操舵反力トルクと前
記摩擦力とに基づいてステアリングホイールに付与する
操舵反力を制御することを特徴とする操舵反力制御装
置。
1. A steering angle detecting means for detecting a steering angle of a steering wheel; a vehicle speed detecting and calculating means for detecting or calculating a vehicle speed of a vehicle; and a determining means for determining whether or not the vehicle is stopped based on the vehicle speed. A slip angle calculating means for calculating a slip angle of a steered wheel based on the vehicle speed and the steering angle; calculating a steering reaction torque based on the steering angle, the vehicle speed and the slip angle; In the low state,
Steering reaction torque calculation means for increasing the steering reaction torque as the vehicle speed increases, friction force calculation means for decreasing the friction force as the vehicle speed increases, weighting the steering reaction torque based on the slip angle A steering reaction torque correction means for calculating a corrected steering reaction torque by performing a steering reaction force applied to a steering wheel based on the frictional force when the vehicle is in a stopped state. A steering reaction force control device that controls a steering reaction force applied to a steering wheel based on the corrected steering reaction torque and the frictional force when the vehicle is in a state.
JP35084493A 1993-12-28 1993-12-28 Steering reaction force control device Expired - Fee Related JP3147635B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35084493A JP3147635B2 (en) 1993-12-28 1993-12-28 Steering reaction force control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35084493A JP3147635B2 (en) 1993-12-28 1993-12-28 Steering reaction force control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07186983A JPH07186983A (en) 1995-07-25
JP3147635B2 true JP3147635B2 (en) 2001-03-19

Family

ID=18413275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35084493A Expired - Fee Related JP3147635B2 (en) 1993-12-28 1993-12-28 Steering reaction force control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3147635B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3493568B2 (en) * 1997-02-12 2004-02-03 光洋精工株式会社 Car steering system
JP4203062B2 (en) 2005-11-02 2008-12-24 三菱電機株式会社 Vehicle steering system
JP4764254B2 (en) * 2006-05-25 2011-08-31 Udトラックス株式会社 Steering reaction force generator for vehicle driving simulation system
JP2009101972A (en) * 2007-10-25 2009-05-14 Toyota Central R&D Labs Inc Steering device, steering reaction force simulation device and steering reaction force setting method
JP5231793B2 (en) * 2007-12-10 2013-07-10 トヨタ自動車株式会社 Steering device
JP5131324B2 (en) * 2010-07-09 2013-01-30 トヨタ自動車株式会社 Vehicle steering system

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07186983A (en) 1995-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3394249B2 (en) Vehicle motion control method
JP3532672B2 (en) Motor control device for steering system
US8370025B2 (en) Steering apparatus, steering method, and computer readable storage medium
CN104955701A (en) Vehicle controller
CN101704382B (en) Controller of electric power steering device of vehicle in which steered wheels are driven
JPH0615340B2 (en) Steering reaction force control device
JPH0541466B2 (en)
US20080221769A1 (en) Vehicle Driving Assist System
JP2007038766A (en) Vehicle steering system
JP3147635B2 (en) Steering reaction force control device
JP3919908B2 (en) Driver's driving characteristic determination device
JP2000085604A (en) Steering control device
US20230038390A1 (en) Steer-by-wire steering system with acceleration dependent steering torque feedback
JPH0692159A (en) Drive feeling control device, human characteristic identifying method and simulation feeling giving device
JP6395789B2 (en) Vehicle control device
JP3007220B2 (en) Steering reaction force control device
JP2008273439A (en) Steering reaction force control device
JPH1178826A (en) Controller for assisting driving operation
JP4959277B2 (en) Vehicle motion control device
JP3646026B2 (en) Vehicle steering system
JP2018161943A (en) Vehicle deceleration-time posture control device
JP4517555B2 (en) Electric power steering device for automobile
JP3313626B2 (en) Vehicle steering system
JP4062754B2 (en) vehicle
JPH06312666A (en) Power steering device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees