JP3557907B2 - Power steering device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車において、ドライバの操舵操作を油圧アクチュエータの油圧力又は電動モータの回転力によりアシストする、パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車において、ドライバのハンドルの操作時に、ドライバが付与する操舵トルクとは別の補助操舵トルクを付与し、ドライバの操舵トルクをアシストして操舵操作時のドライバの負担を軽減するパワーステアリング装置が知られている。
【0003】
補助操舵トルクの付与手段としては、油圧アクチュエータや電動モータ(以下、モータという)が一般に用いられており、油圧アクチュエータの油圧トルクやモータの回転トルクが補助操舵トルクとして付与されるようになっている。特に、後者のモータを用いた電動パワーステアリング装置では、ドライバの操舵操作とは独立して自由にモータの回転トルクの大きさを設定することができるため、ドライバのフィーリングに適合した細かな補助操舵トルクの制御が可能となる。このため、近年、例えば特許第2651762号公報に示すように、電動パワーステアリング装置についての開発,実用化が進められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来のパワーステアリング装置では、ドライバの操舵トルクの大きさに応じて、また、車速に応じて、補助操舵トルクの大きさが制御されていた。具体的には、ドライバの操舵トルクが小さい時、また、車速が小さい時には、大きな補助操舵トルクを付与してドライバの操舵負担を軽減し、逆に、ドライバの操舵トルクが大きい時や車速が大きい時には、補助操舵トルクによるアシストを低減して、しっかりした手応えのある操舵感が得られるような制御が行われていた。
【0005】
しかしながら、補助操舵トルクによるアシストが必要とされるのは、何もドライバの操舵トルクが小さい時や車速が小さい時に限られない。例えば、進行方向前方に障害物があり、これを回避するような場合には、通常の操舵操作に比べて遙に速い速度での操舵操作が必要となるため、大きな補助操舵トルクによるアシストが望まれる。特に、障害物に達するまでの時間(衝突余裕時間)が短い程、より速やかな操舵操舵が要求され、補助操舵トルクによるアシストも大きなものが望まれる。
【0006】
ところが、従来のパワーステアリング装置では、上述のように、専らドライバの操舵トルクの大きさ,車速の大きさといった自車両の運転状態にのみ応じて設定されており、前方の障害物の存在等の外部との関係に応じた制御はなされていなかった。このため、高速で走行している進行方向前方に障害物を発見し、これを回避しようとした場合にも、補助操舵トルクは小さく設定されたままであり、回避のための操舵操作を行なうドライバの負担は大きかった。
【0007】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、進行方向前方の障害物までの衝突余裕時間に応じて補助操舵トルクの大きさを設定し、衝突回避のための操舵操作を容易かつ速やかにできるようにした、パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のパワーステアリング装置(請求項1)では、ドライバのハンドル操舵時の操舵トルクの大きさに応じて補助操舵トルクを算出することによりドライバのハンドル操舵をアシストするとともに、前方物体検出手段により自車両前方に存在する物体を検出し、その検出情報に基づき物体の自車両に対する相対位置を前方物体位置測定手段により測定し、測定された物体の相対位置と相対位置の時間変化とに基づき自車両が物体に衝突するまでに要する時間を余裕時間として余裕時間算出手段により算出する。そして、制御ゲイン設定手段により、余裕時間算出手段で算出された余裕時間が所定値以下になったときに、前記補助操舵トルクを増大させる制御ゲインを設定する。
【0009】
望ましくは、前記余裕時間が短くなるにつれて前記補助操舵トルクを増大させる(請求項2)。
これにより、ドライバのハンドル操舵をアシストする補助操舵トルクは、余裕時間が短いほど、即ち、衝突回避の緊急性が高いほど、大きくなるように調整されることになる。
また、前記制御ゲイン設定手段は、ドライバのハンドル操舵の操舵角速度が大きいほど、前記補助操舵トルクを増大させる制御ゲインを設定することが好ましい(請求項3)。
また、前記制御ゲイン設定手段は、障害物を回避するドライバの意思があると判定された場合のみ、前記補助操舵トルクを増大させる制御ゲインを設定することが好ましい(請求項4)。
また、前記自車両の予測進路を算出する進路予測手段と、前記予測進路の障害物に対する横ずれ量の時間変化を計測し、該横ずれ量が増大しているとき、ドライバの障害物を回避する意思があると判定する判定手段とを備えることが好ましい(請求項5)。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1〜図4は本発明の一実施形態としてのパワーステアリング装置を示すものであるが、本パワーステアリング装置は、従来のパワーステアリング装置と同様に、ドライバの操舵トルクと自車両の車速に応じて補助操舵トルクの大きさを制御しながらも、進行方向前方に障害物が存在する場合には、障害物までの衝突余裕時間に応じて補助操舵トルクの大きさを制御し、ドライバが衝突回避のための操舵操作を容易かつ速やかにできるようにするものである。
【0011】
このため、図1に示すように、本パワーステアリング装置では、ドライバがハンドルを操舵操作する際の操舵トルクTd を検出する操舵トルクセンサ1と、自車両の車速Vを検出する車速センサ2とがそなえられるとともに、進行方向前方に存在する障害物を検出し、この検出した障害物と衝突のおそれがある場合に衝突までに要する時間を衝突余裕時間(余裕時間)として算出するための種々の情報検出手段がそなえられている。この情報検出手段とは、前方障害物の自車両に対する相対位置(前方物体位置)、即ち、前方障害物までの距離dと前方障害物の自車両中心線に対するヨー角ずれ量β〔以下、前方物体位置φ(d,β)と表記する〕とを検出するレーザレーダ,超音波センサ等の前方物体検出センサ(前方物体検出手段)3や、ドライバの操舵操作時のハンドル角(操舵角)θを検出する操舵角センサ4である。
【0012】
そして、これらのセンサ1〜4の検出情報に基づいてパワーステアリング機構10を制御する制御手段100がそなえられており、制御手段100は、直流モータ11へ供給する電流値を制御することにより、センサ1〜4の検出情報に基づき設定した補助操舵トルクをパワーステアリング機構10から発生させるようになっている。つまり、本実施形態では、直流モータ11の回転トルクによってドライバの操舵操作をアシストする電動パワーステアリング装置により本発明のパワーステアリング装置を構成した場合について示している。
【0013】
なお、パワーステアリング機構10は、図1に示すように、直流モータ11と、直流モータ11の出力軸に連結されたウォーム軸12a,ウォーム軸12aと噛み合って駆動されるウォームホイール軸12bからなる減速機12と、ウォームホイール軸12bとラック軸14の歯部14aと噛み合うピニオン軸13とをそなえている。このような構成により、パワーステアリング機構10では、直流モータ11で発生する回転トルクを減速機12において増幅させ、補助操舵トルクとしてピニオン軸13を介してラック軸14に伝達することにより、ドライバの操舵操作をアシストするようになっている。なお、ドライバがハンドルを操舵することで生じる操舵トルクは、図示しないステアリングシャフトを介してラック軸14に伝達されるようになっている。
【0014】
ここで、制御手段100の内部構成及び機能について詳述すると、制御手段100には、その機能要素として、操舵トルク測定手段101,車速測定手段102,前方物体位置測定手段103,操舵角測定手段104がそなえられており、上述の各センサ1〜4の検出情報に基づき、それぞれ操舵トルクTd ,車速V,前方物体位置φ(d,β),操舵角θを測定するようになっている。
【0015】
また、余裕時間算出手段105と操舵角速度算出手段114とがそなえられており、余裕時間算出手段105は、前方物体位置測定手段103で測定された前方障害物までの距離dの時間変化に基づき相対速度Vd (=Δd/Δt)を算出し、前方障害物までの距離dと算出した相対速度Vd とから、自車両が検出した障害物に衝突するおそれのある場合、衝突するまでの衝突余裕時間tC (=d/Vd )を算出するようになっている。操舵角速度算出手段114は、操舵角測定手段104で測定された操舵角θの時間変化に基づき、操舵角速度ω(=Δθ/Δt)を算出するようになっている。
【0016】
さらに、制御手段100には、モータ電流値算出駆動手段106がそなえられている。モータ電流値算出駆動手段106について説明すると、モータ電流値算出駆動手段106は、直流モータ11に供給すべき電流値を算出し、算出した電流を直流モータ11に供給して駆動する機能を有しており、モータ電流値算出手段107,モータ電流値補正手段108,モータ駆動手段111とから構成されている。
【0017】
まず、モータ電流値算出手段107は、直流モータ11に供給すべき電流値を算出するようになっている。直流モータ11では、供給された電流値の大きさに比例した回転トルクTr が発生し、ラック軸14には、この回転トルクTr が増幅されて補助操舵トルクTとして付与されるようになる。このため、モータ電流値算出手段107では、まず、ラック軸14に付与すべき補助操舵トルクの基本値(基本補助操舵トルク)T0 を設定し、その基本補助操舵トルクT0 の大きさに応じた電流値を算出するようになっている。
【0018】
ここでの基本補助操舵トルクT0 の大きさは、従来の電動パワーステアリング装置と同様に、操舵トルクTd と車速Vとに応じて設定されるようになっている。つまり、操舵トルクTd が小さい時、また、車速Vが小さい時には、大きなアシストによりドライバの操舵負担を軽減し、操舵トルクTd が大きくなるに連れ、また、車速Vが大きくなるに連れ、アシストを低減してしっかりした手応えのある操舵感が得られるような基本補助操舵トルクT0 の設定となっているのである。
【0019】
次に、モータ電流値補正手段108は、モータ電流値算出手段107で算出された電流値に適宜の制御ゲインK1 ,K2 を乗じることにより電流値の調整(変更)を行なうものであり、付与される補助操舵トルクT(T=K1 ×K2 ×T0 )の大きさを適宜制御する機能を有している。具体的には、モータ電流値補正手段108には、第1の制御ゲイン設定手段109と第2の制御ゲイン設定手段110との2つの制御ゲイン設定手段がそなえられており、前者の第1の制御ゲイン設定手段109は、余裕時間算出手段105で算出された前方の障害物までの衝突余裕時間tC に応じて、第1のゲインK1 を設定するようになっている。
【0020】
図2は、その設定マップの一例を示すものであり、衝突余裕時間tC が大きい時、即ち、ドライバが障害物を回避するのに十分な時間がある場合には、ゲインK1 は1.0に設定され、通常の操舵トルクTd と車速Vとに応じた電流が直流モータ11に供給されるようになっている。そして、衝突余裕時間tC がある所定値tC0以下になった時には、衝突余裕時間tC の減少度に応じてゲインK1 を増加させるようになっており、補助操舵トルクTを増大させてドライバの速やかな操舵操作を可能にしている。
【0021】
一方、後者の第2の制御ゲイン設定手段110は、ドライバの操舵角速度ωに応じて第2のゲインK2 を設定するものである。つまり、前方の障害物を回避しようとする場合、ドライバがハンドルを操作する操舵角速度ωが高い程、緊急性が高いとみなすことができるため、このような緊急性の高い場合には、直流モータ11に供給する電流値を大きくして補助操舵トルクTを増大させ、ドライバの速やかな操舵操作を可能にするようになっている。
【0022】
図3は、ゲインK2 の設定マップの一例を示すものであり、操舵角速度ωが0の時はゲインK2 を1.0とし、操舵角速度ωの上昇に応じてゲインK2 も増大させるようになっている。ただし、操舵角速度ωが所定値ω0 以上の場合には、ゲインK2 の大きさは所定値k0 に保持され、過大な補助操舵トルクTの付与により却ってドライバの操舵操作を不安定にしてしまうことを防止するようになっている。
【0023】
このように、モータ電流値補正手段108では、衝突余裕時間tC と操舵角速度ωとに応じて制御ゲインK1 ,K2 を設定して基本補助操舵トルクT0 に応じた電流値をこれらの制御ゲインK1 ,K2 により調整するようになっているが、これらの制御ゲインK1 ,K2 の設定は、あくまでもドライバが前方の障害物を回避しようとした時の操舵操作をアシストするためのものである。このため、ドライバが回避操舵をしようとしていない時には、ドライバの意思を尊重して敢えて制御ゲインK1 ,K2 によるモータ電流値の変更は行なわない(つまり、K1 =1,K2 =1とする)ようになっている。
【0024】
したがって、制御ゲイン設定手段109,110では、いずれも、前方に障害物が存在し、且つ、ドライバがそれを回避しようとしている場合にのみ、衝突余裕時間tC と操舵角速度ωとに応じた制御ゲインK1 ,K2 によるモータ電流値の変更制御を行なうようになっている。そして、前方に障害物が存在しない場合や、障害物が存在する場合でもドライバがそれを回避しようとしていない場合には、制御ゲインK1 ,K2 を1.0に保持するようになっている。
【0025】
上述のドライバが前方の障害物を回避しようとしているか否かの判定は、判定手段112により行なわれるようになっている。判定手段112は、前方の障害物の位置と自車両の予測進路とを比較することにより、自車両の進行方向に障害物が存在するか否か判定し、さらに、自車両の予測進路の障害物に対するずれ量の時間変化からドライバが障害物を回避しようとしているか否か判定するようになっている。
【0026】
まず、前方の障害物の位置は、前方物体位置測定手段103における測定結果が用いられるようになっている。前方物体検出センサ3は、自車両の前方一定角度範囲内をスキャンし、その発信部から発信した波動が障害物で反射して受信部で受信されるまでの応答時間を検出するようになっているため、前方物体位置測定手段103では、応答時間から自車両から障害物までの距離dが算出されるとともに、反射波動の受信方向から障害物の自車両中心線に対するヨー角ずれ量βが算出され、これにより、自車両に対する障害物の位置関係を把握することができるようになっているのである。
【0027】
一方、自車両の予測進路は、進路予測手段113において算出されるようなっている。進路予測手段113には、車速測定手段102,操舵角測定手段104から車速Vと操舵角θとが入力されるようになっており、これらの車速V,操舵角θと操舵角θから算出されるヨーレイトとから、自車両の予測進路を算出するようになっている。なお、ヨーレイトは、操舵角θにから算出するのではなく、別にヨーレイトセンサを設けて検出するようにしてもよい。
【0028】
そして、判定手段112における、自車両の進行方向に障害物が存在するか否かの判定とドライバが障害物を回避しようとしているか否かの判定とは、共に進路予測手段113において算出された予測進路からの前方障害物の横ずれ量に基づいて行なわれるようになっている。
まず、自車両の進行方向に障害物が存在するか否かの判定は、予測進路からの前方障害物の横ずれ量を所定量(例えば、道路車線幅)とを比較し、横ずれ量が所定量以下であった場合、その障害物が進行方向に存在すると判定するようになっている。一方、ドライバが障害物を回避しようとしているか否かの判定は、横ずれ量の時間変化を計測し、横ずれ量が増大している場合、即ち、自車両の予測進路が前方障害物から遠ざかっている場合には、ドライバが障害物を回避するための操舵操作を行なっていると判定するようになっている。
【0029】
モータ電流値補正手段108は、判定手段112が、障害物が進行方向に存在し、且つ、それを回避しようとしていると判定した時にのみ、前述の衝突余裕時間tC と操舵角速度ωとに応じた制御ゲインK1 ,K2 の変更制御(1.0以外に設定する処理)を行なうようになっている。
こうして、モータ電流値算出手段107で算出され、モータ電流値補正手段108で適宜の制御ゲインK1 ,K2 を乗じられた電流値は、モータ駆動手段111に入力されるようになっている。モータ駆動手段111は、入力された電流値に応じた電流を直流モータ11に供給するようになっており、直流モータ11が出力する回転トルクが減速機12で増幅されて、補助操舵トルクT(T=K1 ×K2 ×T0 )としてラック軸に入力されるようになっている。なお、モータ駆動手段111には、図示しないローパスフィルタがそなえられており、モータ電流値補正手段108における制御ゲインK1 ,K2 の変更制御にともなう電流値の急変を緩和し、補助操舵トルクTの急変や不自然な変動を防止するようになっている。
【0030】
本発明の一実施形態としてのパワーステアリング装置は上述のごとく構成されているので、例えば、図4に示すようなフローで、パワーステアリング機構10に発生させるべき補助操舵トルクTが設定される。
まず、本パワーステアリング装置では、操舵トルクセンサ1,車速センサ2,前方物体検出センサ3,操舵角センサ4の各検出情報に基づき、操舵トルク測定手段101,車速測定手段102,前方物体位置測定手段103,操舵角測定手段104により、操舵トルクTd ,車速V,前方物体位置φ(d,β),操舵角θを測定する(ステップS10)。
【0031】
そして、モータ電流値算出手段107において、測定した操舵トルクTd と車速Vとに基づき、操舵トルクTd が小さい時、また、車速Vが小さい時には大きなアシストが得られ、操舵トルクTd が大きくなるに連れ、また、車速Vが大きくなるに連れアシスト量が減少するように、補助操舵トルクの基本値(基本補助操舵トルク)T0 を設定する。そして、この基本補助操舵トルクT0 に対応した回転トルクを発生させるべく直流モータ11に供給すべき電流値を算出する(ステップS20)。
【0032】
このとき、判定手段111では、車速V,操舵角θから算出される予測進路からの前方障害物の横ずれ量を予め設定した所定量と比較することにより、自車両の進行方向に障害物が存在するか否かを判定する(ステップS30)とともに、横ずれ量が所定量以上の場合には、進行方向に障害物が存在すると判定し、更に、横ずれ量の時間変化に基づきドライバが障害物を回避しようとしているか否かを判定する(ステップS40)。
【0033】
そして、横ずれ量が増大している場合には、ドライバが障害物を回避するための操舵操作を行なっていると判定し、余裕時間算出手段105により障害物までの距離dと相対速度Vr とに基づき衝突余裕時間Tc を算出するとともに、操舵角速度算出手段113により操舵角θの時間変化に基づき操舵角速度ωを算出する(ステップS50)。
【0034】
モータ電流値補正手段108では、この判定を受けて制御ゲインK1 ,K2 の変更制御を行なうが、まず、第1の制御ゲイン設定手段109では、衝突余裕時間tC が大きい場合にはゲインK1 を1.0に設定しておき、衝突余裕時間tC がある所定値tC0以下になった時には、衝突余裕時間tC の減少度に応じてゲインK1 を増加させていく。一方、第2の制御ゲイン設定手段110では、ドライバがハンドルを操作する操舵角速度ωが高い程、緊急性が高いとみなして操舵角速度ωの上昇に応じてゲインK2 を増大させていく。
【0035】
これにより、ドライバが自車両前方の障害物を回避する操舵操作を行なった場合には、モータ駆動手段111から、基本補助操舵トルクT0 に対応した電流値にこれらの制御ゲインK1 ,K2 が乗じられた値の電流が直流モータ11に供給され、衝突余裕時間tC と操舵角速度ωとに応じた補助操舵トルクT(T=K1 ×K2 ×T0 )がパワーステアリング装置10よりラック軸14へ出力される(アシスト可変制御,ステップS60)。
【0036】
このように、本パワーステアリング装置によれば、進行方向前方に障害物が存在し、ドライバがこれを回避するような操舵操作を行なった場合には、ドライバの操舵操作をアシストするための補助操舵トルクT(T=K1×K2×T0)の制御ゲインK1を増加させるようになっているので、ドライバは、制御ゲインK1の増加に伴い増大した補助操舵トルクTのアシストを受けて、容易に衝突回避のための操舵操作を行なうことができるという利点がある。そして、この制御ゲインK1は、衝突余裕時間t c が短いほど大きくなるように設定されているので、衝突回避の緊急度が高い程、より速やかな回避操舵が可能になるという利点もある。
【0037】
また、進行方向前方に障害物が存在し、これを回避するような場合には、ドライバのハンドルの操舵角速度ωに応じて制御ゲインK2 を増大するようになっているので、ドライバが急な操舵操作を要している場合程、より強力なアシストを得ることができ、衝突回避のための操舵操作を速やかに行なうことができる利点もある。
【0038】
さらに、本パワーステアリング装置では、前方に障害物が検出された場合でも、ドライバが衝突回避のための操舵操作を行なわない場合には、衝突余裕時間Tc や操舵角速度ωに応じた制御ゲインK1 ,K2 の調整は行なわないようになっているので、ドライバの意思を尊重するとともに、前方物体検出センサ3の誤検出情報に基づくアシスト制御によってドライバに違和感を与えてしまうことを防止することができる利点もある。
【0039】
また、本パワーステアリング装置は、機械構成としては従来の電動パワーステアリング装置の構成をそのまま利用することができるため、低コストで上述の効果が得られるとともに、フェイルセーフについても従来の電動パワーステアリング装置と同様の処理によって行なうことができる利点もある。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施形態では、本発明のパワーステアリング装置を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、油圧式パワーステアリング装置へ適用することも可能である。この場合は、例えば、油圧機構と並列に電動モータをそなえ、その電動モータの回転トルクを衝突余裕時間t c や操舵角速度ωに応じて制御するようにすればよい。
【0040】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のパワーステアリング装置(請求項1)によれば、進行方向前方に物体が存在する場合には、その物体に衝突するまでの余裕時間が所定値以下になったときに、補助操舵トルクを増大させる制御ゲインが設定されるようになっているので、ドライバは、制御ゲインの調整によりその大きさを適宜調整された補助操舵トルクのアシストを受けて、速やかに衝突回避のための操舵操作を行なうことができるという利点がある。
また、本発明のパワーステアリング装置(請求項2)によれば、衝突回避の緊急度が高いほど、より速やかな回避操舵が可能になるという利点がある。
また、本発明のパワーステアリング装置(請求項3)によれば、ドライバが急な操舵操作を要している場合ほど、より強力なアシストを得ることができ、衝突回避のための操舵操作を速やかに行なうことができるという利点がある。
また、本発明のパワーステアリング装置(請求項4,5)によれば、ドライバの意思を尊重することができ、また、前方物体の誤検出情報に基づくアシスト制御によってドライバに違和感を与えてしまうことを防止することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としてのパワーステアリング装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態としてのパワーステアリング装置にかかる衝突余裕時間に応じた制御ゲインK1 の設定例を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態としてのパワーステアリング装置にかかる操舵角速度に応じた制御ゲインK2 の設定例を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態としてのパワーステアリング装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 操舵トルクセンサ
2 車速センサ
3 前方物体検出センサ(前方物体検出手段)
4 操舵角センサ
10 パワーステアリング機構
11 直流モータ
12 減速機
13 ピニオン軸
14 ラック軸
100 制御手段
103 前方物体位置測定手段
105 余裕時間算出手段
106 モータ電流値算出駆動手段
107 モータ電流値算出手段
108 モータ電流値補正手段
109 第1の制御ゲイン設定手段(制御ゲイン設定手段)
110 第2の制御ゲイン設定手段
111 モータ駆動手段
112 判定手段
113 進路予測手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power steering device that assists a driver's steering operation in a motor vehicle by hydraulic pressure of a hydraulic actuator or rotational force of an electric motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an automobile, a power steering that applies an auxiliary steering torque different from the steering torque applied by a driver when operating a steering wheel of a driver and assists the steering torque of the driver to reduce a burden on the driver during the steering operation. Devices are known.
[0003]
As a means for applying the auxiliary steering torque, a hydraulic actuator or an electric motor (hereinafter referred to as a motor) is generally used, and the hydraulic torque of the hydraulic actuator or the rotation torque of the motor is applied as the auxiliary steering torque. . In particular, in the latter type of electric power steering device using a motor, since the magnitude of the rotational torque of the motor can be freely set independently of the steering operation of the driver, fine assistance suitable for the driver's feeling is provided. The steering torque can be controlled. For this reason, in recent years, as shown in, for example, Japanese Patent No. 2651762, development and commercialization of an electric power steering device have been advanced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional power steering device, the magnitude of the auxiliary steering torque is controlled according to the magnitude of the steering torque of the driver and according to the vehicle speed. Specifically, when the driver's steering torque is small, or when the vehicle speed is low, a large auxiliary steering torque is applied to reduce the driver's steering burden, and conversely, when the driver's steering torque is large or when the vehicle speed is large. At times, control is performed such that assist by the auxiliary steering torque is reduced and a firm and responsive steering feeling is obtained.
[0005]
However, the need for assisting with the assisting steering torque is not limited to when the steering torque of the driver is low or when the vehicle speed is low. For example, in the case where there is an obstacle ahead in the traveling direction and the obstacle is to be avoided, a steering operation at a much higher speed than in a normal steering operation is required. It is. In particular, as the time until the vehicle reaches the obstacle (the time to allow collision) is shorter, faster steering is required, and it is desired that the assist by the assist steering torque is larger.
[0006]
However, in the conventional power steering apparatus, as described above, the setting is made exclusively in accordance with the driving state of the own vehicle such as the magnitude of the steering torque of the driver and the magnitude of the vehicle speed. There was no control according to the relationship with the outside. For this reason, even if an obstacle is found ahead of the traveling direction traveling at a high speed and the driver tries to avoid the obstacle, the auxiliary steering torque remains set to a small value, and the driver who performs the steering operation for avoiding the obstacle is set to a small value. The burden was heavy.
[0007]
The present invention has been made in view of such a problem, and sets the magnitude of the auxiliary steering torque in accordance with a margin for collision with an obstacle ahead in the traveling direction, thereby facilitating a steering operation for collision avoidance. An object of the present invention is to provide a power steering device that can be quickly operated.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the power steering device of the present invention (claim 1) , the steering wheel assist of the driver is assisted by calculating the auxiliary steering torque according to the magnitude of the steering torque at the time of steering the steering wheel of the driver. Also, an object existing ahead of the own vehicle is detected by the front object detecting means, and the relative position of the object with respect to the own vehicle is measured by the front object position measuring means based on the detected information, and the relative position and relative position of the measured object are measured. The time required until the host vehicle collides with the object is calculated as a margin time by the margin time calculation means based on the time change of the vehicle. Then, the control gain setting means sets a control gain for increasing the auxiliary steering torque when the margin time calculated by the margin time calculating means becomes equal to or less than a predetermined value .
[0009]
Preferably, the auxiliary steering torque is increased as the margin time is shortened (claim 2) .
As a result, the assist steering torque for assisting the driver to steer the steering wheel is adjusted to increase as the margin time is shorter, that is, as the urgency of collision avoidance is higher.
Further, it is preferable that the control gain setting means sets a control gain that increases the auxiliary steering torque as the steering angular velocity of the steering of the driver increases.
Further, it is preferable that the control gain setting means sets a control gain for increasing the auxiliary steering torque only when it is determined that there is a driver's intention to avoid an obstacle.
A path predicting means for calculating a predicted path of the host vehicle; and measuring a time change of a lateral shift amount of the predicted path with respect to the obstacle, and when the lateral shift amount is increasing, a driver's intention to avoid the obstacle. It is preferable to include a determination unit that determines that there is a condition (claim 5).
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1 to 4 show a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. This power steering apparatus, like a conventional power steering apparatus, responds to the driver's steering torque and the vehicle speed of the host vehicle. If an obstacle is present ahead of the traveling direction while controlling the magnitude of the auxiliary steering torque, the driver controls the magnitude of the auxiliary steering torque according to the time to collision with the obstacle, and the driver avoids the collision. The steering operation can be performed easily and quickly.
[0011]
For this reason, as shown in FIG. 1, in the present power steering device, a steering torque sensor 1 that detects a steering torque Td when a driver performs a steering operation on a steering wheel, and a
[0012]
A control means 100 for controlling the
[0013]
As shown in FIG. 1, the
[0014]
Here, the internal configuration and functions of the control unit 100 will be described in detail. The control unit 100 includes, as its functional elements, a steering
[0015]
Further, a margin
[0016]
Further, the control means 100 includes a motor current value calculation driving means 106. The motor current value calculation drive unit 106 will be described. The motor current value calculation drive unit 106 has a function of calculating a current value to be supplied to the DC motor 11 and supplying the calculated current to the DC motor 11 for driving. It comprises a motor current value calculation means 107, a motor current value correction means 108, and a motor drive means 111.
[0017]
First, the motor current value calculation means 107 calculates a current value to be supplied to the DC motor 11. The DC motor 11 generates a rotation torque Tr proportional to the magnitude of the supplied current value, and the rotation torque Tr is amplified and applied to the rack shaft 14 as the auxiliary steering torque T. . Therefore, the motor current
[0018]
The size of the basic assist steering torque T 0 Here, as in the conventional electric power steering apparatus, and is set according to the steering torque T d and the vehicle speed V. That is, when the steering torque Td is small and the vehicle speed V is low, the driver's steering load is reduced by the large assist, and the assist is increased as the steering torque Td increases and the vehicle speed V increases. the is the steering sense of firm response by reducing has become a set of basic assist steering torque T 0 as obtained.
[0019]
Next, the motor current value correction means 108 adjusts (changes) the current value by multiplying the current value calculated by the motor current value calculation means 107 by appropriate control gains K 1 and K 2 . It has a function of appropriately controlling the magnitude of the applied auxiliary steering torque T (T = K 1 × K 2 × T 0 ). Specifically, the motor current value correction means 108 is provided with two control gain setting means, a first control gain setting means 109 and a second control gain setting means 110. control gain setting means 109, depending on the collision tolerable time t C to the preceding obstacles calculated by the margin
[0020]
Figure 2 illustrates an example of the setting map, when the collision tolerable time t C is large, i.e., if the driver has enough time to avoid the obstacle, the gain K 1 is 1. The current is set to 0, and a current corresponding to the normal steering torque Td and the vehicle speed V is supplied to the DC motor 11. Then, when the time to collision t C becomes equal to or less than a predetermined value t C0 , the gain K 1 is increased in accordance with the degree of decrease in the time to collision t C , and the auxiliary steering torque T is increased. This enables the driver to perform quick steering operations.
[0021]
On the other hand, the latter second control gain setting means 110 is for setting the second gain K 2 in accordance with the steering angular velocity ω of the driver. That is, when trying to avoid an obstacle in front, the higher the steering angular velocity ω at which the driver operates the steering wheel, the higher the urgency can be considered. Therefore, in such a high urgency, the DC motor The auxiliary steering torque T is increased by increasing the value of the current supplied to the motor 11 to enable the driver to perform a quick steering operation.
[0022]
FIG. 3 shows an example of a setting map of the gain K 2, and 1.0 the gain K 2 when the steering angular velocity ω is 0, so that the gain K 2 is also increased in response to an increase in the steering angular velocity ω It has become. However, when the steering angular velocity ω is equal to or more than the predetermined value ω 0 , the magnitude of the gain K 2 is maintained at the predetermined value k 0, and the steering operation of the driver is destabilized by applying an excessive auxiliary steering torque T. It is designed to prevent that.
[0023]
As described above, the motor current value correction means 108 sets the control gains K 1 and K 2 according to the time to collision t C and the steering angular velocity ω, and sets the current values according to the basic auxiliary steering torque T 0 to these values. The control gains K 1 and K 2 are adjusted. However, these control gains K 1 and K 2 are set to assist the steering operation when the driver tries to avoid a forward obstacle. belongs to. Therefore, when the driver is not trying to perform the avoidance steering, the motor current value is not changed by the control gains K 1 and K 2 while respecting the driver's intention (that is, K 1 = 1 and K 2 = 1). To).
[0024]
Thus, the control gain setting means 109 and 110, both, there is an obstacle ahead, and, only when the driver is trying to avoid it, control in accordance with the collision tolerable time t C and the steering angular velocity ω The change control of the motor current value is performed by the gains K 1 and K 2 . Then, when there is no obstacle ahead or when the driver does not try to avoid the obstacle even if it exists, the control gains K 1 and K 2 are held at 1.0. .
[0025]
The
[0026]
First, as the position of the obstacle ahead, the measurement result of the forward object position measuring means 103 is used. The front
[0027]
On the other hand, the predicted course of the own vehicle is calculated by the course predicting means 113. The vehicle speed V and the steering angle θ are input from the vehicle
[0028]
The determination of whether or not an obstacle is present in the traveling direction of the host vehicle and the determination of whether or not the driver is trying to avoid the obstacle by the determination means 112 are both performed by the prediction calculated by the course prediction means 113. This is performed based on the amount of lateral displacement of the obstacle ahead of the course.
First, it is determined whether or not an obstacle exists in the traveling direction of the host vehicle by comparing the amount of lateral displacement of the obstacle ahead of the predicted course with a predetermined amount (for example, the width of the road lane), and determining the amount of lateral deviation. In the following cases, it is determined that the obstacle exists in the traveling direction. On the other hand, whether or not the driver is trying to avoid an obstacle is determined by measuring the time change of the lateral deviation amount, and when the lateral deviation amount is increasing, that is, the predicted course of the own vehicle is moving away from the obstacle ahead. In such a case, it is determined that the driver is performing a steering operation to avoid an obstacle.
[0029]
Motor current
Thus, the current value calculated by the motor current value calculating means 107 and multiplied by the appropriate control gains K 1 and K 2 by the motor current value correcting means 108 is input to the motor driving means 111. The motor driving means 111 supplies a current corresponding to the input current value to the DC motor 11, and the rotational torque output from the DC motor 11 is amplified by the
[0030]
Since the power steering device as one embodiment of the present invention is configured as described above, the auxiliary steering torque T to be generated in the
First, in this power steering apparatus, a steering torque measuring means 101, a vehicle speed measuring means 102, a front object position measuring means based on each detection information of a steering torque sensor 1, a
[0031]
Then, based on the measured steering torque Td and the vehicle speed V, the motor current value calculation means 107 provides a large assist when the steering torque Td is small and when the vehicle speed V is small, and the steering torque Td is large. as the made, and as assist amount as the vehicle speed V increases is reduced, to set basic value of the steering assist torque (basic steering assist torque) T 0. Then, to calculate a current value to be supplied to the DC motor 11 in order to generate a rotational torque corresponding to the basic assist steering torque T 0 (step S20).
[0032]
At this time, the judging means 111 compares the amount of lateral deviation of the forward obstacle from the predicted course calculated from the vehicle speed V and the steering angle θ with a predetermined amount, thereby detecting the presence of the obstacle in the traveling direction of the own vehicle. (Step S30), and when the lateral deviation amount is equal to or more than a predetermined amount, it is determined that an obstacle exists in the traveling direction, and further, the driver avoids the obstacle based on a temporal change in the lateral deviation amount. It is determined whether the user is trying to do so (step S40).
[0033]
If the amount of lateral displacement is increasing, it is determined that the driver is performing a steering operation to avoid the obstacle, and the margin
[0034]
In response to this determination, the motor current value correction means 108 performs control for changing the control gains K 1 and K 2. First, the first control gain setting means 109 sets the gain when the collision margin time t C is large. K 1 and may be set to 1.0, when it is less than the predetermined value t C0 there is collision tolerable time t C is gradually increasing the gain K 1 according to the decrease of the collision tolerable time t C. On the other hand, in the second control
[0035]
Thus, when the driver performs a steering operation to avoid an obstacle in front of the host vehicle, the
[0036]
As described above, according to the present power steering apparatus, when an obstacle is present ahead of the traveling direction and the driver performs a steering operation to avoid the obstacle, the auxiliary steering for assisting the driver's steering operation is performed. Since the control gain K 1 of the torque T (T = K 1 × K 2 × T 0 ) is increased, the driver receives the assist of the auxiliary steering torque T which increases with the increase of the control gain K 1. Therefore, there is an advantage that the steering operation for avoiding the collision can be easily performed. Then, the control gain K 1, so the collision tolerable time t c is set to be shorter greater, the higher the degree of urgency of the collision avoidance, there is an advantage that enables more rapid avoidance steering.
[0037]
Further, there is an obstacle ahead in the traveling direction, in the case so as to avoid this, since so as to increase the control gain K 2 in accordance with the steering angular velocity ω of the driver of the handle, the driver steep As the steering operation is required, more powerful assist can be obtained, and there is an advantage that the steering operation for avoiding a collision can be quickly performed.
[0038]
Further, in the present power steering apparatus, even when an obstacle is detected ahead, if the driver does not perform a steering operation for avoiding a collision, the control gain K according to the collision margin time Tc and the steering angular velocity ω. 1, since the so adjustment of K 2 is not carried out, with respect to the driver's intention, possible to prevent the giving uncomfortable feeling to the driver by the assist control based on erroneous detection information of the forward
[0039]
Further, the power steering apparatus of the present invention can use the configuration of the conventional electric power steering apparatus as it is as the mechanical configuration, so that the above-described effects can be obtained at low cost, and the fail-safe can be applied to the conventional electric power steering apparatus. There is also an advantage that it can be performed by the same processing as described above.
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which the power steering device of the present invention is applied to an electric power steering device. However, the power steering device may be applied to a hydraulic power steering device. In this case, for example, it includes an electric motor in parallel with the hydraulic mechanism may be to control in accordance with the rotational torque collision tolerable time of the electric motor t c and the steering angular velocity omega.
[0040]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the power steering device of the present invention (claim 1) , when an object is present ahead of the traveling direction, the margin time before the collision with the object is less than or equal to a predetermined value. At this time, since the control gain for increasing the auxiliary steering torque is set , the driver receives the assist of the auxiliary steering torque, the magnitude of which is appropriately adjusted by adjusting the control gain, and promptly causes a collision. There is an advantage that steering operation for avoidance can be performed.
Further, according to the power steering device of the present invention (claim 2), there is an advantage that the higher the urgency of collision avoidance, the more quickly the avoidance steering can be performed.
Further, according to the power steering device of the present invention (claim 3), the stronger the driver requires a steer steering operation, the stronger the assist can be obtained, and the faster the steering operation for avoiding a collision. There is an advantage that can be performed.
Further, according to the power steering apparatus of the present invention (claims 4 and 5), the driver's intention can be respected, and the driver can feel uncomfortable by assist control based on erroneous detection information of a forward object. There is an advantage that can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a power steering device as one embodiment of the present invention.
It is a diagram illustrating a setting example of a control gain K 1 according to this collision tolerable time power steering apparatus as an embodiment of the present invention; FIG.
3 is a diagram showing a setting example of a control gain K 2 corresponding to the steering angular velocity according to the power steering apparatus as an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing of the power steering device as one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1
Reference Signs List 4
110 second control gain setting means 111 motor driving means 112 determination means 113 course prediction means
Claims (5)
自車両前方の物体を検出する前方物体検出手段と、
該前方物体検出手段の検出情報に基づき該物体の自車両に対する相対位置を測定する前方物体位置測定手段と、
該前方物体位置測定手段で測定された物体の相対位置と該相対位置の時間変化とに基づき前記自車両が前記物体に衝突するまでに要する時間を余裕時間として算出する余裕時間算出手段と、
該余裕時間算出手段で算出された該余裕時間が所定値以下になったときに、前記補助操舵トルクを増大させる制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段とを備えた
ことを特徴とする、パワーステアリング装置。A power steering device that calculates an auxiliary steering torque according to a magnitude of a steering torque at the time of steering of a driver's steering wheel, and assists a steering wheel of the driver with the auxiliary steering torque,
Forward object detection means for detecting an object in front of the vehicle,
Forward object position measurement means for measuring a relative position of the object with respect to the own vehicle based on the detection information of the front object detection means,
A margin time calculation unit that calculates a time required until the host vehicle collides with the object based on a relative position of the object measured by the front object position measurement unit and a time change of the relative position as a margin time,
When said margin time calculated by the time margin calculating means is equal to or less than a predetermined value, and wherein <br/> that a control gain setting means for setting a control gain that increases the auxiliary steering torque Power steering device.
ことを特徴とする、請求項1記載のパワーステアリング装置。The power steering device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のパワーステアリング装置。The power steering device according to claim 1 or 2, wherein:
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のパワーステアリング装置。The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記予測進路の障害物に対する横ずれ量の時間変化を計測し、該横ずれ量が増大しているとき、ドライバの障害物を回避する意思があると判定する判定手段とを備えたA determination unit that measures a temporal change in a lateral shift amount of the predicted course with respect to the obstacle and determines that the driver has an intention to avoid the obstacle when the lateral shift amount is increased.
ことを特徴とする、請求項4記載のパワーステアリング装置。The power steering apparatus according to claim 4, wherein:
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