JP3770048B2 - Steering device - Google Patents

Steering device Download PDF

Info

Publication number
JP3770048B2
JP3770048B2 JP2000130667A JP2000130667A JP3770048B2 JP 3770048 B2 JP3770048 B2 JP 3770048B2 JP 2000130667 A JP2000130667 A JP 2000130667A JP 2000130667 A JP2000130667 A JP 2000130667A JP 3770048 B2 JP3770048 B2 JP 3770048B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
steering actuator
actuator
wheel
actuators
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
JP2000130667A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001310751A (en
Inventor
光弘 牧田
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2000130667A priority Critical patent/JP3770048B2/en
Publication of JP2001310751A publication Critical patent/JP2001310751A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3770048B2 publication Critical patent/JP3770048B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0418Electric motor acting on road wheel carriers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0472Controlling the motor for damping vibrations

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操舵状態に応じて左右の車輪を個別に操舵することができる操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特開平8−337106号公報には、サスペンション装置を構成するリンクの一部をアクチュエータによって伸縮し、左右の後輪を個別に操舵する操舵装置が開示されている。この操舵装置は、後輪を補助操舵するものであるが、これを一般的な主操舵輪、即ち前輪に適用することも可能である。この場合には、例えば操舵軸回りに回転可能に指示された左右の前輪の前方か、又は後方を、個別のアクチュエータによって車両幅方向に押し出すか、又は引き込むことによって、それらを個別に操舵することが可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の後輪操舵装置を前輪に操舵装置に展開したものでは、凡そアクチュエータを、車両前後軸方向に対して対称に配置することになるが、左右の操舵アクチュエータの駆動方向が一致するために、その駆動反力も同じ方向に作用し、例えば極低速などでの取り回し時、前輪を据え切りするような場合には、後輪タイヤの捩り剛性によって決まる回転中心を中心として、車体が操舵方向に回転する。このようになると、車体と左右前輪との実舵角が小さくなり、操舵の応答性が低下してしまうという問題が発生する。
【0004】
本発明はこれらの諸問題に鑑みて開発されたものであり、前左右輪を個別の操舵アクチュエータで操舵するにあたり、据え切り時にも車体が操舵方向に回転するのを抑制防止することができる操舵装置を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を解決するために、本発明のうち請求項1に係る操舵装置は、左右の車輪の夫々を個別に操舵する左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータと、運転者による操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、少なくとも前記操舵状態検出手段で検出された操舵状態に応じて前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータを駆動する制御手段とを備え、前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータは、操舵時の車体に対する駆動反力が互いに逆向きになるように車体に配設され、且つ前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータが電動アクチュエータであり、前記制御手段は、前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータの駆動量が所定量以上であるときに、両者を交互に駆動することを特徴とするものである。
【0006】
また、本発明のうち請求項2に係る操舵装置は、前記請求項1の発明において、前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータのうち、何れか一方は、操舵対象車軸位置より車両後方に配設され、他方は、操舵対象車軸位置より車両前方に配設されていることを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項3に係る操舵装置は、前記請求項2の発明において、前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータは、車両平面視で、操舵対象車軸位置から、互いに等距離又はほぼ等距離の位置に配設されていることを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明のうち請求項に係る操舵装置は、前記請求項1乃至の発明において、前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータは、互いに同等の構成であることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の効果】
而して、本発明のうち請求項1に係る操舵装置によれば、操舵時の車体に対する駆動反力が互いに逆向きになるように、左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータを車体に配設したことにより、両操舵アクチュエータの駆動反力が互いに相殺し、操舵時に車体が回転するのを抑制防止することができる。
また、左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータを電動アクチュエータとし、左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータの駆動量が所定量以上であるときに、両操舵アクチュエータを交互に駆動することとしたため、蓄電装置などのエネルギー供給源の容量を不必要に大きくする必要がなく、また消費エネルギーを低減することが可能となると共に、交互駆動のタイミングを短くすれば、消費エネルギーを低減しながら、左右両輪を同じように操舵することができる。
【0010】
また、本発明のうち請求項2に係る操舵装置によれば、左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータのうち、何れか一方を、操舵対象車軸位置より車両後方に配設し、他方を、操舵対象車軸位置より車両前方に配設したことにより、車両平面視でも、両操舵アクチュエータは、車両前後軸に対して非対称であり、駆動反力を相殺し、同時に車体を回転しようとするモーメントをもほぼ相殺することができる。
【0011】
また、本発明のうち請求項3に係る操舵装置によれば、車両平面視で、操舵対象車軸位置から、互いに等距離又はほぼ等距離の位置に左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータを配設したことにより、駆動反力を相殺し、車体を回転しようとするモーメントを相殺することができる
【0012】
また、本発明のうち請求項に係る操舵装置によれば、左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータを、互いに同等の構成としたため、部品の同一化をはかり、コストや部品種類の低減が可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の操舵装置の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
まず、図1に四輪操舵装置の全体的な構成を簡潔に示す。同図において、10FL,10FRは操舵輪である左右の前輪であり、10RL,10RRは、個々では操舵されない左右の後輪である。このうち、前輪10FL,10FRは、アクスル11FL、11FRによって、車体に対して操舵軸回りに回転可能に支持されている。なお、前輪10FL,10FRは、一般的な車両のように、ステアリングホイール15に、機械的に接続されていない。
【0014】
図2にも示すように、前記二つの前輪のうち、前右輪10FRのアクスル11FRには、車両前方端部にタイロッド13の一端部が揺動可能に連結され、前左輪10FLのアクスル11FLには、車両前方端部にタイロッド13の一端部が揺動可能に連結されている。そして、夫々のタイロッド13の他方の端部は、サスペンションメンバ13の前後、つまり前車軸の車両前方及び車両後方に取付けられたアクチュエータ14FR,14FLの駆動ロッド16に揺動可能に連結されている。
【0015】
これらのアクチュエータ14FR,14FLは、同じ構造のものであり、図3に示すように、モータ20の回転によって駆動ロッド16を車両幅方向、即ち図示左右方向に移動させるものである。即ち、前記モータ20はブラシ20Bとステータ20Sとロータ20Rとで構成されるが、このロータ20の回転軸21は中空の円筒管となっており、その内部に駆動ロッド16が挿通されている。駆動ロッド16は軸受26によって回転自在に支持され、モータ20の回転軸21は軸受22で回転自在に支持されているが、当該回転軸21の拡径部分に、ボールねじのナット23が形成され、駆動ロッド16の外周部分にボールねじの雄ねじ部24が形成され、両者の間にボール25が介装されている。従って、モータ20のロータ20Rにブラシ20Bから給電すると、ロータ20Rと共に回転軸21及びボールねじのナット23が回転し、ねじの推力がボール25を介してボールねじの雄ネジ部24に伝達されるので、駆動ロッド16は、その軸線方向、即ち図示左右方向であって、車両幅方向に移動される。このように、左右のアクチュエータ14FL、14FRを同じ構造とすることにより、部品の種類を低減し、コストの低廉化を図ることができる。なお、図中の符号27は、前記ボールねじのナット23,即ちモータ20のロータ20Rの回転角度から、前左右輪10FL,10FRの舵角δfL,δfRを検出するための舵角センサである。
【0016】
従って、図2では、前右輪用のアクチュエータ14FRを伸長すると前右輪10FRが右操舵され、収縮すると左操舵される。また、前左輪用のアクチュエータ14FLを伸長すると前左輪10FLが右操舵され、収縮すると左操舵される。従って、これ以降、単に前右操舵アクチュエータ14FR、前左操舵アクチュエータ14FLとも記す。
【0017】
この実施形態におけるアクスル11FR,11FLと操舵アクチュエータ14FR,14FRとの相対的な位置関係は図4に示すようになっている。即ち、操舵の対称となる前車軸を挟んで、前右操舵アクチュエータ14FRが車両前方にあり、前左操舵アクチュエータ14FLが車両後方にあり、しかも前車軸から等距離の位置に配設されている。なおかつ、前左右輪10FL,10FRを右操舵するときには両操舵アクチュエータ14FL,14FRを伸長し、左操舵するときには、共に収縮するように構成されている。
【0018】
一方、前記ステアリングホイール15を支持するステアリングシャフト17には、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ18,操舵角を検出する操舵角センサ19,ステアリングシャフト17からステアリングホイール15に操舵反力を付与する操舵反力モータ9が取付けられている。また、車両には、車速を検出する車速センサ4が取付けられている。
【0019】
また、車両には、前記前輪10FL,10FRの舵角を制御すると共に、前記ステアリングホイール15への操舵反力を制御するコントロールユニット3が設けられている。このコントロールユニット3は、A/D変換機能等を有する入力インタフェース回路,中央演算装置(CPU),記憶装置(ROM,RAM),D/A変換機能等を有する出力インタフェース回路等を有するマイクロコンピュータや、このマイクロコンピュータからの出力信号を各アクチュエータ駆動用の駆動信号に変換する駆動回路等を備えて構成される。
【0020】
次に、前記コントロールユニット3のマイクロコンピュータで実行される前輪操舵制御のための演算処理を、図5のフローチャートに基づいて説明する。この演算処理は、所定制御時間ΔT(例えば10msec.)毎のタイマ割込処理として実行される。また、この演算処理では特に通信のためのステップを設けていないが、前記記憶装置のROMに記憶されているプログラムやマップ或いはRAMに記憶されている各種のデータ等は常時演算処理装置のバッファ等に伝送され、また演算処理装置で算出された各演算結果も随時記憶装置に記憶される。
【0021】
この演算処理では、まず、ステップS1で、前記車速センサ4からの車速VSP及び前記操舵角センサ19からの操舵角θ及び前輪舵角センサ27からの前左輪舵角δfL、前右輪舵角δfRを読込む。
次に、ステップS2に移行して、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記操舵角θの時間微分値、即ち操舵角速度θ’を算出する。具体的には、例えば前回制御時刻における操舵角θ(n-1) と今回制御時刻における操舵角θ(n) との差分値を前記制御時間ΔTで除してもよいし、適切な位相進み特性を有するハイパスフィルタ処理を行ってもよい。
【0022】
次に、ステップS3に移行して、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記ステップS1で読込んだ車速VSP、操舵角θ及び前記ステップS2で算出した操舵角速度θ’に応じた目標前輪舵角δf * を算出する。具体的には、操舵角θが大きければ大きいほど、目標前輪舵角δf * を大きく設定するのは当然だが、例えば車速VSPが大きいときには安定性を考慮して目標前輪舵角δf * を少し小さめに設定するとか、操舵角速度θ’が大きいときには応答性を考慮して目標前輪舵角δf * を少し大きめに設定する。
【0023】
次に、ステップS4に移行して、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前左右輪舵角差ΔδfL、ΔδfRを算出する。具体的には、前左輪舵角差ΔδfLは前記目標後輪舵角δf * から前左輪舵角δfLを減じた値、前右輪舵角差ΔδfRは前記目標後輪舵角δf * から前右輪舵角δfRを減じた値からなる。
次に、ステップS5に移行して、前記車速VSPが予め設定された比較的小さな所定車速値VSP0 以下であるか否かを判定し、当該車速VSPが所定車速値VSP0 以下である場合にはステップS6に移行し、そうでない場合にはステップS7に移行する。
【0024】
前記ステップS6では、前記ステップS4で算出した前左輪舵角差ΔδfLが予め設定された比較的大きな所定前輪舵角差値Δδf0以上であるか否かを判定し、前左輪舵角差ΔδfLが所定前輪舵角差値Δδf0以上である場合にはステップS8に移行し、そうでない場合にはステップS9に移行する。
前記ステップS9では、前記ステップS4で算出した前右輪舵角差ΔδfRが前記所定前輪舵角差値Δδf0以上であるか否かを判定し、前右輪舵角差ΔδfRが所定前輪舵角差値Δδf0以上である場合には前記ステップS8に移行し、そうでない場合には前記ステップS7に移行する。
【0025】
前記ステップS8では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記前左右輪舵角差ΔδFL、ΔδfRに応じた電流値制御信号を左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRに短時間毎に交互に出力してからメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップS9では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記前左右輪舵角差ΔδFL、ΔδfRに応じた電流値制御信号を左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRに同時に出力してからメインプログラムに復帰する。
【0026】
ちなみに、このコントロールユニット3では、この演算処理の他に、操舵反力トルクの制御も行われる。この操舵反力トルク制御は、例えば車速VSP、操舵角θ、操舵角速度θ’などに基づいて、目標とする操舵反力トルクを設定し、その操舵反力トルクが発生されるように前記操舵反力モータ9を駆動するようになっている。
【0027】
前記図5の演算処理によれば、ステップS1で種々の検出値を読込み、ステップ2で操舵角速度θ’を算出した後、ステップS3で目標前輪舵角δf * を算出し、更にステップS4で前左右輪舵角差ΔδfL、ΔδfRを算出する。そして、車速VSPが前記低速所定車速値VSP0 より大きいか、或いは前記前左右輪舵角差ΔδfL、ΔδfRの何れもが前記比較的大きな所定前輪舵角差値Δδf0未満である場合にはステップS7に移行し、ここで前左右輪舵角差ΔδfL、ΔδfRに応じた電流値制御信号を左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRに向けて同時に出力する。
【0028】
このとき、例えば図6に示すように、目標前輪舵角δf * が右操舵状態で、前左右輪10FL、10FRを右操舵する場合、左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRを共に伸長することになる。車体、具体的には前記フロントサスペンションメンバ13には、この操舵アクチュエータ14FL、14FRの伸長方向と逆方向に駆動反力が作用するが、図6に示すように、両操舵アクチュエータ14FL、14FRの駆動反力NFL、NFRは、互いに逆向きで、しかも二つのアクチュエータ14FL、14FRが同じ構造をしていることから、その反力NFL、NFRの大きさも等しい。従って、二つの操舵アクチュエータ14FL、14FRの駆動反力NFL、NFRは互いに相殺する。また、左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRは、前車軸から等距離の位置に配設されているため、前左右輪10FL、10FRを操舵する際、それらの接地点回り、即ち凡そ前車軸位置で発生する駆動反力によるモーメントの大きさも同じになるので、そのモーメントも相殺される。
【0029】
図10は、前左右のアクスルAXFL,AXFRに対して、操舵アクチュエータACTFL,ACTFRを、共に前車軸より車両後方に、当該前車軸から等距離の位置に配設した操舵装置である。両アクチュエータACTFL,ACTFRの構成は前記実施形態のものと同様であるとする。このような操舵装置では、例えば前左右輪WFL,WFRを右操舵する場合、図11に示すように、前右操舵アクチュエータACTFRは収縮、前左操舵アクチュエータACTFLは伸長しなければならないが、そのとき、車体に発生するアクチュエータの駆動反力NFL、NFRは、共に同じ向き、この場合は右向きに作用する。図中のO(図6も同じ)は、後輪タイヤの捩り剛性に応じて決まる車体回転中心を示しているが、例えば据え切りのように、極低速で前左右輪WFL、WFRを大きく操舵しなければならない場合、当然ながら左右の操舵アクチュエータACTFL、ACTFRが発生する駆動力も大きくなり、その駆動反力NFL、NFRも大きくなるから、車体は前記回転中心Oを中心として操舵方向、即ちこの場合は右方向に回転してしまう。前左右輪WFL、WFRの操舵方向が右で、車体も右に回転してしまうと、前左右輪WFL、WFRの実舵角は小さくなることになり、操舵に対する応答性が低下することになる。
【0030】
本実施形態では、前述のように駆動反力NFL、NFRが互いに相殺され、そのモーメントも相殺されるので、前記回転中心Oを中心として、操舵時に車体が回転することがなく、操舵に対する応答性を確保することができる。
一方、車速VSPが前記低速所定車速値VSP0 以下で、前記前左右輪舵角差ΔδfL、ΔδfRの何れかが前記比較的大きな所定前輪舵角差値Δδf0以上である場合には、前記図5の演算処理のステップS8に移行して、前左右輪舵角差ΔδfL、ΔδfRに応じた電流値制御信号を左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRに向けて短時間毎に交互に出力する。つまり、この場合には、図7に示すように、例えば前左右輪10FL、10FRを右操舵する場合であっても、例えば先に前左操舵アクチュエータ14FLを伸長して前左輪10FLを少し右操舵し、次に前左操舵アクチュエータ14FLを停止して、前右操舵アクチュエータ14FRを伸長して前右輪10FRを少し右操舵し、次に前右操舵アクチュエータ14FRを停止して、前左操舵アクチュエータ14FLを伸長して前左輪10FLを少し右操舵し、という動作を繰り返して、前左右輪10FL、10FRを少しずつ交互に操舵する。
【0031】
このように左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRを交互に作動させることにより、最大電流値、つまり消費エネルギーを低減することが可能となる。即ち、図8に示すように、左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRを同時に駆動するときの消費エネルギー、つまり電流値が破線のように大きな値だとすると、左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRを交互に駆動すれば、消費エネルギー、つまり電流値は、その半分程度の実線のような値で済む。消費電流値が小さいことは、例えばバッテリなどのエネルギー供給源の容量が小さくて済むことになり、同時に省エネルギーを達成することができる。
【0032】
但し、このように左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRを交互に駆動する場合には、前記後輪タイヤの捩り剛性によって決まる回転中心Oを中心として車体を回転方向に加振してしまう恐れがある。この場合の共振周波数は、車体の慣性モーメントJを前記後輪タイヤの捩り剛性G(二輪分)で除した値の平方根であるから、例えば車体の慣性モーメントJが800kg/m2 で、後輪タイヤの捩り剛性Gが12kgf/deg.だとすると、共振周波数は5Hzとなるので、この共振周波数より高い周波数で左右の操舵アクチュエータ14FL、14FRを交互駆動すれば、車体は加振されることがない。
【0033】
なお、前記実施形態はコントロールユニット3としてマイクロコンピュータを適用した場合について説明したが、これに代えてカウンタ,比較器等の電子回路を組み合わせて構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の操舵装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】図1の操舵装置の主要構成要素の構成図である。
【図3】図2の操舵アクチュエータの構造説明図である。
【図4】図2の操舵装置のアクスルと操舵アクチュエータとの相対的な位置関係の説明図である。
【図5】図1のコントロールユニットを行われる演算処理のフローチャートである。
【図6】図5の演算処理による操舵の説明図である。
【図7】図5の演算処理による操舵の説明図である。
【図8】図5の演算処理による操舵アクチュエータへの電流値制御信号の説明図である。
【図9】左右の操舵アクチュエータを交互駆動するときの周波数の設定説明図である。
【図10】操舵アクチュエータを操舵対称車軸に対して同じ側に配設した操舵装置のアクスルと操舵アクチュエータとの相対的な位置関係の説明図である。
【図11】図10の操舵装置による操舵の説明図である。
【符号の説明】
3はコントロールユニット
4は車速センサ
10FL〜10RRは前左輪〜後右輪
11FL、11FRは前左右アクスル
13はタイロッド
14FL、14FRは前左右操舵アクチュエータ
15はステアリングホイール
16は駆動ロッド
17はステアリングシャフト
18は操舵トルクセンサ
19は操舵角センサ
20はモータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering device capable of individually steering left and right wheels according to a steering state of a driver.
[0002]
[Prior art]
For example, JP-A-8-337106 discloses a steering device in which a part of a link constituting a suspension device is expanded and contracted by an actuator and the left and right rear wheels are individually steered. This steering device assists the rear wheels, but it can also be applied to general main steering wheels, that is, front wheels. In this case, for example, the front or rear of the left and right front wheels instructed to be rotatable around the steering shaft are individually steered by pushing or retracting them in the vehicle width direction by individual actuators. Is possible.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where the conventional rear wheel steering device is deployed on the steering device as a front wheel, the actuators are arranged symmetrically with respect to the vehicle longitudinal axis direction, but the driving directions of the left and right steering actuators coincide. Therefore, the driving reaction force also acts in the same direction.For example, when steering the front wheel at extremely low speeds, the vehicle body is steered around the center of rotation determined by the torsional rigidity of the rear tire. Rotate in the direction. In this case, the actual steering angle between the vehicle body and the left and right front wheels becomes small, and there arises a problem that steering responsiveness is lowered.
[0004]
The present invention has been developed in view of these problems. When steering the front left and right wheels with individual steering actuators, the steering that can prevent and suppress the rotation of the vehicle body in the steering direction even when the vehicle is stationary. The object is to provide an apparatus.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above object, a steering apparatus according to claim 1 of the present invention includes a left steering actuator and a right steering actuator that individually steer left and right wheels, and a steering state that detects a steering state by a driver. Detection means, and control means for driving the left steering actuator and the right steering actuator according to at least the steering state detected by the steering state detection means. The left steering actuator and the right steering actuator The left steering actuator and the right steering actuator are electric actuators, and the control means is configured so that the drive amounts of the left steering actuator and the right steering actuator are when it is more than a predetermined amount, also and drives both alternately It is.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, in the steering device according to the first aspect, any one of the left steering actuator and the right steering actuator is disposed rearward of the steering target axle position. The other is characterized in that it is arranged in front of the vehicle from the steering target axle position.
According to a third aspect of the present invention, in the steering device according to the second aspect, the left steering actuator and the right steering actuator are equidistant or substantially equal to each other from the steering target axle position in a plan view of the vehicle. It is arrange | positioned in the position of distance.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, the steering apparatus according to the first to third aspects is characterized in that the left steering actuator and the right steering actuator have the same configuration.
[0009]
【The invention's effect】
Thus, according to the steering apparatus of the first aspect of the present invention, the left steering actuator and the right steering actuator are disposed on the vehicle body so that the driving reaction forces on the vehicle body during steering are opposite to each other. Thus, the drive reaction forces of the two steering actuators cancel each other, and the vehicle body can be prevented from rotating during steering.
In addition, since the left steering actuator and the right steering actuator are electric actuators, and when the driving amounts of the left steering actuator and the right steering actuator are equal to or greater than a predetermined amount, both the steering actuators are driven alternately. There is no need to unnecessarily increase the capacity of the supply source, and it is possible to reduce energy consumption. If the alternate drive timing is shortened, the left and right wheels are steered in the same way while reducing energy consumption. can do.
[0010]
According to the steering device of the present invention, the left steering actuator or the right steering actuator is arranged behind the steering target axle position, and the other is set as the steering target axle. By arranging in front of the vehicle from the position, both steering actuators are asymmetrical with respect to the longitudinal axis of the vehicle even in plan view of the vehicle, canceling the driving reaction force and simultaneously canceling out the moment to rotate the vehicle body at the same time. can do.
[0011]
In the steering device according to claim 3 of the present invention, the left steering actuator and the right steering actuator are disposed at equidistant or substantially equidistant positions from the steering target axle position in plan view of the vehicle. Thus, the driving reaction force can be canceled and the moment to rotate the vehicle body can be canceled .
[0012]
Further, according to the steering device according to claim 4 of the present invention, since the left steering actuator and the right steering actuator have the same configuration, it is possible to equalize parts and reduce costs and parts types. .
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a steering device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, FIG. 1 briefly shows the overall configuration of a four-wheel steering apparatus. In the figure, 10FL and 10FR are left and right front wheels which are steering wheels, and 10RL and 10RR are left and right rear wheels which are not individually steered. Among these, the front wheels 10FL and 10FR are supported by the axles 11FL and 11FR so as to be rotatable around the steering shaft with respect to the vehicle body. The front wheels 10FL and 10FR are not mechanically connected to the steering wheel 15 as in a general vehicle.
[0014]
As shown in FIG. 2, of the two front wheels, one end of a tie rod 13 is swingably connected to the axle 11FR of the front right wheel 10FR at the front end of the vehicle, and is connected to the axle 11FL of the front left wheel 10FL. Is connected to the front end of the vehicle in such a manner that one end of the tie rod 13 can swing. The other end of each tie rod 13 is swingably connected to the drive rod 16 of actuators 14FR and 14FL attached to the front and rear of the suspension member 13, that is, the front and rear of the front axle.
[0015]
These actuators 14FR and 14FL have the same structure, and, as shown in FIG. 3, the drive rod 16 is moved in the vehicle width direction, that is, in the left-right direction in the drawing, by the rotation of the motor 20. That is, the motor 20 includes a brush 20B, a stator 20S, and a rotor 20R. A rotating shaft 21 of the rotor 20 is a hollow cylindrical tube, and a drive rod 16 is inserted into the hollow cylindrical tube. The drive rod 16 is rotatably supported by a bearing 26, and the rotating shaft 21 of the motor 20 is rotatably supported by the bearing 22. A ball screw nut 23 is formed on the diameter-expanded portion of the rotating shaft 21. A male screw portion 24 of a ball screw is formed on the outer peripheral portion of the drive rod 16, and a ball 25 is interposed therebetween. Therefore, when power is supplied to the rotor 20R of the motor 20 from the brush 20B, the rotating shaft 21 and the nut 23 of the ball screw rotate together with the rotor 20R, and the thrust of the screw is transmitted to the male screw portion 24 of the ball screw via the ball 25. Therefore, the drive rod 16 is moved in the vehicle width direction in the axial direction, that is, in the horizontal direction in the figure. Thus, by making the left and right actuators 14FL and 14FR have the same structure, the types of parts can be reduced and the cost can be reduced. Reference numeral 27 in the figure denotes a steering angle sensor for detecting the steering angles δ fL and δ fR of the front left and right wheels 10FL and 10FR from the rotation angle of the nut 23 of the ball screw, that is, the rotor 20R of the motor 20. is there.
[0016]
Accordingly, in FIG. 2, when the front right wheel actuator 14FR is extended, the front right wheel 10FR is steered to the right, and when contracted, the left steer is steered. Further, when the front left wheel actuator 14FL is extended, the front left wheel 10FL is steered to the right, and when contracted, the left steer is steered. Therefore, hereinafter, the front right steering actuator 14FR and the front left steering actuator 14FL are also simply described.
[0017]
The relative positional relationship between the axles 11FR and 11FL and the steering actuators 14FR and 14FR in this embodiment is as shown in FIG. That is, the front right steering actuator 14FR is located at the front of the vehicle, the front left steering actuator 14FL is located at the rear of the vehicle, and is disposed at an equidistant position from the front axle across the front axle that is symmetrical with respect to steering. In addition, both the steering actuators 14FL and 14FR are extended when the front left and right wheels 10FL and 10FR are steered to the right, and are both contracted when the left steering is steered.
[0018]
On the other hand, the steering shaft 17 that supports the steering wheel 15 has a steering torque sensor 18 that detects steering torque, a steering angle sensor 19 that detects a steering angle, and steering that applies a steering reaction force from the steering shaft 17 to the steering wheel 15. A reaction force motor 9 is attached. A vehicle speed sensor 4 for detecting the vehicle speed is attached to the vehicle.
[0019]
Further, the vehicle is provided with a control unit 3 for controlling the steering angle of the front wheels 10FL and 10FR and controlling the steering reaction force to the steering wheel 15. The control unit 3 includes an input interface circuit having an A / D conversion function, a microcomputer having a central processing unit (CPU), a storage device (ROM, RAM), an output interface circuit having a D / A conversion function, etc. The drive circuit is configured to convert an output signal from the microcomputer into a drive signal for driving each actuator.
[0020]
Next, arithmetic processing for front wheel steering control executed by the microcomputer of the control unit 3 will be described based on the flowchart of FIG. This calculation process is executed as a timer interrupt process every predetermined control time ΔT (for example, 10 msec.). In this arithmetic processing, there is no particular communication step, but the program stored in the ROM of the storage device, the map, various data stored in the RAM, etc. are always stored in the buffer of the arithmetic processing device, etc. Each calculation result calculated by the calculation processing device is also stored in the storage device as needed.
[0021]
In this calculation process, first, in step S1, the vehicle speed V SP from the vehicle speed sensor 4, the steering angle θ from the steering angle sensor 19, the front left wheel steering angle δ fL from the front wheel steering angle sensor 27, the front right wheel steering. Read the angle δ fR .
Next, the process proceeds to step S2, and the time differential value of the steering angle θ, that is, the steering angular velocity θ ′ is calculated in accordance with individual calculation processing performed in the step. Specifically, for example, to a difference value between the steering angle theta (n) in the steering angle θ (n-1) and the current control time at the previous control time may be divided by the control time [Delta] T, the process proceeds appropriate phase High pass filter processing having characteristics may be performed.
[0022]
Next, the process proceeds to step S3, and in accordance with the vehicle speed V SP , the steering angle θ read in step S1, and the steering angular speed θ ′ calculated in step S2, according to individual calculation processing performed in the step. The target front wheel rudder angle δ f * is calculated. Specifically, it is natural that the larger the steering angle θ is, the larger the target front wheel steering angle δ f * is set. However, for example, when the vehicle speed V SP is high, the target front wheel steering angle δ f * is considered in consideration of stability . Is set slightly smaller, or when the steering angular velocity θ ′ is large, the target front wheel steering angle δ f * is set slightly larger in consideration of responsiveness.
[0023]
Next, the process proceeds to step S4, and the front left and right wheel steering angle differences Δδ fL and Δδ fR are calculated in accordance with individual calculation processing performed in the step. Specifically, the front left wheel steering angle difference Δδ fL is a value obtained by subtracting the front left wheel steering angle δ fL from the target rear wheel steering angle δ f * , and the front right wheel steering angle difference Δδ fR is the target rear wheel steering angle δ It consists of the value obtained by subtracting the front right wheel steering angle δ fR from f * .
Then control proceeds to step S5, the vehicle speed V SP is equal to or a preset relatively small predetermined vehicle speed value V SP0 below, the vehicle speed V SP is equal to or less than a predetermined vehicle speed value V SP0 If so, the process proceeds to step S6. If not, the process proceeds to step S7.
[0024]
In the step S6, it is determined whether the left wheel steering angle difference .DELTA..delta fL before calculated in step S4 is relatively preset large predetermined front wheel steering angle difference value .DELTA..delta f0 above, the front left wheel steering angle difference .DELTA..delta If fL is greater than or equal to the predetermined front wheel steering angle difference value Δδ f0 , the process proceeds to step S8, and if not, the process proceeds to step S9.
In step S9, it is determined whether or not the front right wheel steering angle difference Δδ fR calculated in step S4 is equal to or greater than the predetermined front wheel steering angle difference value Δδ f0 , and the front right wheel steering angle difference Δδ fR is determined to be the predetermined front wheel. If it is greater than or equal to the steering angle difference value Δδ f0 , the process proceeds to step S8, and if not, the process proceeds to step S7.
[0025]
In step S8, current value control signals corresponding to the front left and right wheel steering angle differences Δδ FL and Δδ fR are alternately supplied to the left and right steering actuators 14FL and 14FR every short time in accordance with individual calculation processing performed in the same step. To return to the main program.
On the other hand, in step S9, current value control signals corresponding to the front left and right wheel steering angle differences Δδ FL and Δδ fR are simultaneously output to the left and right steering actuators 14FL and 14FR in accordance with individual calculation processing performed in the same step. Then return to the main program.
[0026]
Incidentally, in this control unit 3, in addition to this calculation processing, control of the steering reaction force torque is also performed. In this steering reaction force torque control, for example, the target steering reaction force torque is set based on the vehicle speed V SP , the steering angle θ, the steering angular velocity θ ′, and the like so that the steering reaction force torque is generated. The reaction force motor 9 is driven.
[0027]
According to the calculation process of FIG. 5, various detection values are read in step S1, the steering angular velocity θ ′ is calculated in step 2, the target front wheel steering angle δ f * is calculated in step S3, and further in step S4. The front left and right wheel steering angle differences Δδ fL and Δδ fR are calculated. When the vehicle speed V SP is greater than the low speed predetermined vehicle speed value V SP0 , or both the front left and right wheel steering angle differences Δδ fL and Δδ fR are less than the relatively large predetermined front wheel steering angle difference value Δδ f0. In step S7, the current value control signals corresponding to the front left and right wheel steering angle differences Δδ fL and Δδ fR are simultaneously output to the left and right steering actuators 14FL and 14FR.
[0028]
At this time, as shown in FIG. 6, for example, when the front left and right wheels 10FL and 10FR are steered to the right when the target front wheel steering angle δ f * is the right steering state, both the left and right steering actuators 14FL and 14FR are extended. . A driving reaction force acts on the vehicle body, specifically, the front suspension member 13 in a direction opposite to the extending direction of the steering actuators 14FL and 14FR. However, as shown in FIG. 6, the driving of both steering actuators 14FL and 14FR is performed. The reaction forces N FL and N FR are opposite to each other, and since the two actuators 14FL and 14FR have the same structure, the reaction forces N FL and N FR are equal in magnitude. Accordingly, the driving reaction forces N FL and N FR of the two steering actuators 14FL and 14FR cancel each other. Further, since the left and right steering actuators 14FL and 14FR are disposed at equal distances from the front axle, when steering the front left and right wheels 10FL and 10FR, they are generated around the ground contact points, that is, approximately at the front axle position. Since the magnitude of the moment due to the driving reaction force is the same, the moment is also cancelled.
[0029]
FIG. 10 shows a steering apparatus in which steering actuators ACT FL and ACT FR are both disposed rearward from the front axle and equidistant from the front axle with respect to the front left and right axles AX FL and AX FR . . Assume that the configurations of both actuators ACT FL and ACT FR are the same as those in the above embodiment. In such a steering apparatus, for example, when the front left and right wheels W FL and W FR are steered to the right, as shown in FIG. 11, the front right steering actuator ACT FR must contract and the front left steering actuator ACT FL must expand. However, at that time, the driving reaction forces N FL and N FR of the actuator generated in the vehicle body both act in the same direction, in this case, in the right direction. O in the figure (same in FIG. 6) indicates the vehicle body rotation center determined according to the torsional rigidity of the rear wheel tire. For example, the front left and right wheels W FL and W FR When the vehicle must be steered greatly, the driving force generated by the left and right steering actuators ACT FL and ACT FR is naturally increased and the driving reaction forces N FL and N FR are also increased. Therefore, the vehicle body is centered on the rotation center O. It rotates in the steering direction, that is, in this case, to the right. If the steering direction of the front left and right wheels W FL and W FR is right and the vehicle body is also rotated to the right, the actual steering angle of the front left and right wheels W FL and W FR becomes smaller, and the response to steering is reduced. Will do.
[0030]
In the present embodiment, as described above, the driving reaction forces N FL and N FR cancel each other and their moments are also cancelled. Therefore, the vehicle body does not rotate around the rotation center O at the time of steering. Responsiveness can be ensured.
On the other hand, when the vehicle speed V SP is equal to or lower than the low-speed predetermined vehicle speed value V SP0 and any of the front left and right wheel steering angle differences Δδ fL and Δδ fR is equal to or greater than the relatively large predetermined front wheel steering angle difference value Δδ f0. Then, the process shifts to step S8 of the calculation process of FIG. 5, and current value control signals corresponding to the front left and right wheel steering angle differences Δδ fL and Δδ fR are alternately directed to the left and right steering actuators 14FL and 14FR every short time. Output. That is, in this case, as shown in FIG. 7, for example, even when the front left and right wheels 10FL and 10FR are steered to the right, for example, the front left steering actuator 14FL is first extended to slightly steer the front left wheel 10FL to the right. Next, the front left steering actuator 14FL is stopped, the front right steering actuator 14FR is extended and the front right wheel 10FR is slightly steered to the right, then the front right steering actuator 14FR is stopped, and the front left steering actuator 14FL is stopped. The front left wheel 10FL is steered slightly to the right by repeating the operation, and the front left and right wheels 10FL, 10FR are steered alternately little by little.
[0031]
Thus, by alternately operating the left and right steering actuators 14FL and 14FR, the maximum current value, that is, the energy consumption can be reduced. That is, as shown in FIG. 8, if the energy consumed when driving the left and right steering actuators 14FL and 14FR simultaneously, that is, the current value is a large value as shown by the broken line, the left and right steering actuators 14FL and 14FR can be driven alternately. The energy consumption, that is, the current value may be a value that is about half that of the solid line. When the current consumption value is small, the capacity of an energy supply source such as a battery may be small, and energy saving can be achieved at the same time.
[0032]
However, when the left and right steering actuators 14FL and 14FR are alternately driven in this way, the vehicle body may be vibrated in the rotational direction about the rotation center O determined by the torsional rigidity of the rear tire. The resonance frequency in this case is the square root of the value obtained by dividing the inertia moment J of the vehicle body by the torsional rigidity G (for two wheels) of the rear wheel tire, so that, for example, the inertia moment J of the vehicle body is 800 kg / m 2 and the rear wheel If the torsional rigidity G of the tire is 12 kgf / deg., The resonance frequency is 5 Hz. Therefore, if the left and right steering actuators 14FL and 14FR are alternately driven at a frequency higher than this resonance frequency, the vehicle body will not be vibrated.
[0033]
In the above embodiment, the microcomputer is applied as the control unit 3. However, instead of this, an electronic circuit such as a counter and a comparator may be combined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a steering apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of main components of the steering device of FIG. 1;
3 is an explanatory diagram of the structure of the steering actuator of FIG. 2. FIG.
4 is an explanatory diagram of a relative positional relationship between an axle and a steering actuator of the steering device of FIG. 2;
FIG. 5 is a flowchart of calculation processing performed by the control unit of FIG. 1;
6 is an explanatory diagram of steering by the calculation process of FIG. 5. FIG.
7 is an explanatory diagram of steering by the calculation process of FIG. 5. FIG.
8 is an explanatory diagram of a current value control signal to the steering actuator by the calculation process of FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram of setting a frequency when the left and right steering actuators are alternately driven.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a relative positional relationship between an axle and a steering actuator of a steering apparatus in which a steering actuator is disposed on the same side with respect to a steering symmetrical axle.
11 is an explanatory diagram of steering by the steering device of FIG. 10;
[Explanation of symbols]
3 is a control unit 4 is a vehicle speed sensor 10FL to 10RR is a front left wheel to a rear right wheel 11FL, 11FR is a front left / right axle 13 is a tie rod 14FL, 14FR is a front left / right steering actuator 15, a steering wheel 16 is a drive rod 17 is a steering shaft 18 is The steering torque sensor 19 is a steering angle sensor 20 is a motor.

Claims (4)

左右の車輪の夫々を個別に操舵する左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータと、運転者による操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、少なくとも前記操舵状態検出手段で検出された操舵状態に応じて前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータを駆動する制御手段とを備え、前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータは、操舵時の車体に対する駆動反力が互いに逆向きになるように車体に配設され、且つ前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータが電動アクチュエータであり、前記制御手段は、前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータの駆動量が所定量以上であるときに、両者を交互に駆動することを特徴とする操舵装置。A left steering actuator and a right steering actuator that individually steer each of the left and right wheels; a steering state detection unit that detects a steering state by a driver; and at least the left in accordance with the steering state detected by the steering state detection unit and control means for driving the steering actuator and the right steering actuator, the left steering actuator and the right steering actuator, driving reaction force with respect to the vehicle body during steering is arranged on the vehicle body so as to be opposite to each other, and the left The steering actuator and the right steering actuator are electric actuators, and the control means alternately drives both the left steering actuator and the right steering actuator when the drive amounts of the left steering actuator and the right steering actuator are equal to or larger than a predetermined amount. . 前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータのうち、何れか一方は、操舵対象車軸位置より車両後方に配設され、他方は、操舵対象車軸位置より車両前方に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の操舵装置。  One of the left steering actuator and the right steering actuator is disposed behind the steering target axle position, and the other is disposed ahead of the steering target axle position. Item 2. The steering device according to Item 1. 前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータは、車両平面視で、操舵対象車軸位置から、互いに等距離又はほぼ等距離の位置に配設されていることを特徴とする請求項2に記載の操舵装置。  The steering apparatus according to claim 2, wherein the left steering actuator and the right steering actuator are disposed at equidistant or substantially equidistant positions from the steering target axle position in a plan view of the vehicle. 前記左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータは、互いに同等の構成であることを特徴とする請求項1乃至の何れかに記載の操舵装置。The steering apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the left steering actuator and the right steering actuator have the same configuration.
JP2000130667A 2000-04-28 2000-04-28 Steering device Expired - Fee Related JP3770048B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000130667A JP3770048B2 (en) 2000-04-28 2000-04-28 Steering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000130667A JP3770048B2 (en) 2000-04-28 2000-04-28 Steering device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001310751A JP2001310751A (en) 2001-11-06
JP3770048B2 true JP3770048B2 (en) 2006-04-26

Family

ID=18639715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000130667A Expired - Fee Related JP3770048B2 (en) 2000-04-28 2000-04-28 Steering device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3770048B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4826346B2 (en) * 2006-06-07 2011-11-30 日本精工株式会社 Steer-by-wire steering device
JP4810474B2 (en) 2007-03-16 2011-11-09 本田技研工業株式会社 Vehicle with actuator
DE102014224970A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Steering drive and steering system for a vehicle
JP6579377B2 (en) * 2015-11-30 2019-09-25 株式会社ジェイテクト Vehicle steering system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001310751A (en) 2001-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3105847B2 (en) Steering wheel control structure for electrically steered vehicles
JP4468509B2 (en) Vehicle steering system
JPH0930438A (en) Rear wheel steering device
KR20210122048A (en) Vehicle steering system
JP4635753B2 (en) Steering device
JP3770048B2 (en) Steering device
JP2962364B2 (en) Electric car
JP7200920B2 (en) steering device
JP2779510B2 (en) Rear steering device
JP4775091B2 (en) Vehicle travel control device
JP3076541B2 (en) Steering wheel control structure
JP3345804B2 (en) Vehicle steering system
CN103359160A (en) Steering control device
JP2001130431A (en) Steering device for vehicle
JPH0221341Y2 (en)
JP2009101857A (en) Vehicular steering device
JP3582334B2 (en) Power steering device
JP2003165450A (en) Steering gear
JP2010058619A (en) Vehicular steering device
JPS63184576A (en) Rear wheel steering device for automobile
JPH01175572A (en) Steering device for automobile
JP4007712B2 (en) Vehicle steering control device
JP2003112650A (en) Steering device
JPS62199569A (en) Rear wheel steering gear for automobile
JP2003112651A (en) Steering device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050929

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051018

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060130

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees