JP3774052B2

JP3774052B2 - Vehicle steering device

Info

Publication number: JP3774052B2
Application number: JP33769497A
Authority: JP
Inventors: 雅也瀬川; 勝利西崎
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: JPH11152055A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の制動システムと連係するステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
カーブ走行時における速度超過やドライバーの運転ミス等により、車両がスピンやドリフトを起こした場合、ドライバーの意図に沿って車両を操舵することができなくなる。
【０００３】
そのようなドリフトやスピン等の不安定な車両挙動を防ぐため、車両の制動力や駆動力を制御する技術が開発されている。
【０００４】
しかし、そのような従来技術は、グリップ力が飽和する車両の運動限界付近での車両挙動の安定化を図るものである。その運動限界付近ではタイヤの路面に対するグリップ力に余裕がないため、車両挙動の制御に限界がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできるステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両のステアリング装置は、操舵時における車両挙動の不安定化防止時に、車両の方向変換時における制動操作に対する操舵の優先度に対応する操舵依存度に応じて、車両の操舵に要する力の制御信号と車両の制動力の制御信号を出力することを特徴とする。
本発明は、車両挙動の不安定化にドライバーの操舵依存度が影響することに着目したことに基づくものである。
図４に示すようにパイロンＰを並べることで、幅３．５ｍの走行路を形成した。その走行路は、図において破線矢印で示すように、車両１０が一台のみ走行できる幅を有し、途中で進路変更のために操舵が必要とされている。また、その進路変更できる距離は１０ｍとされ、進路変更が遅れたり、進路変更が早すぎる場合はパイロンＰに車両１０が衝突するものとされている。
その走行路において複数のドライバーにより時速５０ｋｍでの車両１０の走行試験を行った。なお、車両挙動の不安定化防止が必要な状況を創り出すため、通常の操舵では進路変更ができないように操舵抑制力を作用させ、車両挙動の不安定化に影響する程に急激な操舵を行った場合のみ操舵抑制力を解除できるようにした。
図５、図６は、その走行試験結果であり、図中△印はパイロンＰを倒すことなく車両１０が通過でき、図中○印は車両１０が停止し、図中□はパイロンＰに車両１０が衝突した場合である。図５における横軸は操舵の優先度に対応する最大操舵トルクであり、縦軸は制動操作の優先度に対応する平均減速度である。図６における横軸は操舵の優先度に対応する最大舵角であり、縦軸は制動操作の優先度に対応する平均減速度である。
この走行試験から、車両の方向変換時における制動操作に対する操舵の優先度が高い程に、すなわちドライバーの操舵依存度が大きくなる程にパイロンＰに車両１０が衝突する傾向があり、その制動操作に対する操舵の優先度が低い程に、すなわちドライバーの操舵依存度が小さくなる程に車両１０は停止する傾向があり、制動操作と操舵とがバランスする程にパイロンＰを倒すことなく車両１０は通過できる傾向があることが確認できた。
すなわち、車両の方向変換を行う場合、操舵と制動操作の何れを優先するかはドライバー毎に異なり、その操舵の優先度が高い程に操舵依存度が大きくなる。例えば、車両の方向変換時において操舵トルクが大きく、車両の減速度が小さく、ブレーキペダルの踏力が小さく、操舵の開始時点に対するブレーキ操作の開始時点の遅れが大きくなる程に、操舵依存度は大きくなる。その操作依存度が過大であったり、逆に小さ過ぎる場合、車両の操舵に要する力と車両の制動力とがアンバランスになり、車両挙動が不安定になって車両姿勢をドライバー自らにより制御することができなくなる。
上記本発明の構成によれば、その操舵依存度が大きくなる程に車両の操舵に要する力と車両の制動力を大きくし、その操舵依存度が小さくなる程に車両の操舵に要する力と車両の制動力を小さくすることで、車両の操舵に要する力と車両の制動力とのバランスを適正化することができる。これにより、車両が運動限界に達する前の通常の運転状態において、ドライバー自らの操舵により車両挙動の安定化を図って安全性を向上できる。
【０００７】
その操舵依存度に相関するパラメータを求める手段と、そのパラメータと操舵依存度の関係を記憶する手段と、その求めたパラメータと記憶した関係とに基づき操舵依存度を演算する手段とを備えるのが好ましい。
この構成によれば、その操舵依存度をパラメータに基づき演算することで、時々刻々変化する状況に応じて車両挙動を安定化することができる。
その操舵依存度に相関するパラメータとして、操舵トルクの大きさ、車両の減速度、ブレーキペダルの踏力、操舵の開始時点に対するブレーキ操作の開始時点の遅れ等を求めることができる。
そのパラメータと操舵依存度の関係は、その関係に従うことで、そのパラメータから操舵依存度を求めることができるように定めればよい。
【０００８】
その操舵依存度を任意の値に設定可能な手段を備えるのが好ましい。
この構成によれば、操舵依存度を予め最適な任意の値に設定することで、ドライバーの特性に応じて車両挙動を安定化することができる。
【０００９】
本発明のステアリング装置において、操舵時における車両挙動の不安定化に影響する変量を求める手段と、その変量と車両挙動の不安定化防止の必要性との予め定めた関係を記憶する手段と、その求めた変量と記憶した関係とに基づき、車両挙動の不安定化防止の必要性を判断する手段と、その変量と操舵依存度と車両の操舵に要する力と車両の制動力との予め定めた関係を記憶する手段と、車両挙動の不安定化防止の必要時に、その求めた変量と操舵依存度と記憶した関係とに基づき、車両の操舵に要する力の制御信号と車両の制動力の制御信号を出力する手段とを備えるのが好ましい。
この構成によれば、操舵依存度に応じて操舵に要する力と制動力とを適正化して円滑に車両挙動を安定化させることができる。
その操舵時における車両挙動の不安定化に影響する変量として、例えば車速、舵角、舵角変化速度、操舵トルク等を求めることができ、さらに、車両と路面との間の摩擦係数、車輪回転速度、車両のヨーレート、車両に作用する横加速度等を併せて求めてもよく、多種の変量を求める程に車両挙動の不安定化防止の精度を向上することができる。
その変量と車両挙動の不安定化防止の必要性との関係は、その関係に従うことで、求められた変量から車両挙動の不安定化防止の必要性の有無判断を行うことができ、また、その判断を車両挙動が不安定になる前に行えるように定めればよい。
その変量と操舵依存度と車両の操舵に要する力と車両の制動力との関係は、その関係に従うことで、求めた変量と操舵依存度とに対応する車両の操舵に要する力と車両の制動力とを求めることができ、この求められた値になるように車両の操舵に要する力と車両の制動力とを制御することで車両の挙動安定化を図ることができるように定めればよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１に示す車両のラックピニオン式電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイールＨに連結される入力軸２と、この入力軸２にトルクセンサ３を介して連結される出力軸４とを備えている。その入力軸２と出力軸４とが、ドライバーにより操舵のために付与されるトルクを車輪に伝達するステアリングシャフトを構成する。その出力軸４はユニバーサルジョイント５を介してピニオン６に接続され、そのピニオン６に噛み合うラック７に車輪８が連結される。操舵トルクがステアリングホイールＨ、入力軸２、トルクセンサ３、出力軸４、およびピニオン６を介してラック７に伝達されると、そのラック７の移動により車両の操舵がなされる。また、その入力軸２に舵角センサ９が取り付けられている。なお、本実施形態では前輪が操舵されるが、前後輪が操舵されてもよい。
【００１２】
その出力軸４の外周にベベルギヤ１２が嵌合され、このベベルギヤ１２に噛み合うベベルギヤ１５が、アクチュエータ１３により回転駆動される。これにより、そのアクチュエータ１３は、ドライバーにより付与されるトルクに付加されるトルクを発生する。
【００１３】
車両の各車輪８を制動するために制動システムが設けられている。すなわち、ブレーキペダル１６の踏力に応じた制動圧をマスターシリンダ１７により発生させる。その制動圧は、制動圧制御ユニット１８により増幅されると共に各車輪８のブレーキ装置１９に分配され、各ブレーキ装置１９が各車輪８に制動力を作用させる。その制動圧制御ユニット１８は、コンピューターにより構成されるブレーキ系コントローラ６０に接続される。そのブレーキ系コントローラ６０に、各車輪８それぞれの回転速度を個別に検知するセンサ５２と、各車輪８それぞれの制動力を個別に検知するセンサ６１が接続される。そのブレーキ系コントローラ６０は、その車輪速センサ５２により検知される各車輪８の回転速度と制動力検知センサ６１によるフィードバック値に応じて、制動圧を増幅すると共に分配することができるように制動圧制御ユニット１８を制御し、これにより、各車輪の制動力を個別に制御することが可能とされている。なお、制動圧制御ユニット１８は、ブレーキペダル１６の操作がなされていない場合でも、内蔵するポンプにより制動圧を発生することが可能とされている。
【００１４】
そのトルクセンサ３は、その入力軸２から出力軸４へ伝達するトルク、すなわちステアリングシャフトにより伝達される操舵トルクを検出する。そのトルクセンサ３は、コンピューターにより構成されるステアリング系コントローラ５０に接続される。そのステアリング系コントローラ５０に、舵角センサ９、アクチュエータ１３、車速センサ５１、車両と路面との間の摩擦係数を検知する摩擦係数センサ６２、およびブレーキ系コントローラ６０が接続される。
【００１５】
操舵時における車両挙動の不安定化に影響する変量として、例えば、上記車速センサ５１により車速が求められ、舵角センサ９により舵角が求められ、トルクセンサ３により操舵トルクが求められ、舵角センサ９によって求められる舵角からステアリング系コントローラ５０により舵角変化速度が求められ、車輪速センサ５２により各車輪８の回転速度が求められ、摩擦係数センサ６２により車両と路面との間の摩擦係数が求められる。
【００１６】
そのステアリング系コントローラ５０は、その変量と車両挙動の不安定化防止の必要性との関係を記憶する。その変量と車両挙動の不安定化防止の必要性との関係は、その関係に従うことで、求めた変量から車両挙動の不安定化防止の必要性の有無判断を行うことができ、また、その判断を車両挙動が不安定になる前に行えるように定めればよい。この関係は実験により求めることができる。この記憶した関係と求めた変量に基づいて、ステアリング系コントローラ５０は車両挙動の不安定化防止の必要性を判断することができる。
例えば、図２に示すように、タイヤスリップ角とコーナリングフォースとの関係は、タイヤスリップ角が小さい間は線形関係であるが、大きくなると線形関係から外れるため車両挙動は不安定になる。よって、その変量からタイヤスリップ角を求め、そのタイヤスリップ角が設定値以上になった時点で車両挙動の不安定化防止が必要であると判断する。その変量とタイヤスリップ角との関係は実験により求めることができる。
【００１７】
車両の方向変換時における制動操作に対する操舵の優先度に対応する操舵依存度に相関するパラメータとして、例えば、操舵トルク、車両の減速度、ブレーキペダル１６の踏力、操舵の開始時点に対するブレーキ操作の開始時点の遅れが求められる。そのブレーキペダル１６の踏力は制動圧検知センサ６４の検出値により、操舵の開始時点は舵角センサ９の検出開始時点により、ブレーキ操作の開始時点は制動圧検知センサ６４の検出開始時点により求めることができる。
【００１８】
ステアリング系コントローラ５０は、そのパラメータと操舵依存度の関係を記憶し、その求めたパラメータと記憶した関係とに基づき操舵依存度を演算する。操舵トルクが大きく、車両の減速度が小さく、ブレーキペダル１６の踏力が小さく、操舵の開始時点に対するブレーキ操作の開始時点の遅れが大きい程に、操舵依存度は大きくなる。
【００１９】
そのステアリング系コントローラ５０は、上記変量と操舵依存度と車両の操舵に要する力と車両の制動力との予め定めた関係を記憶する。その変量と操舵依存度と車両の操舵に要する力と車両の制動力との関係は、この関係に従うことで、求めた変量と操舵依存度とに対応する車両の操舵に要する力と車両の制動力とを求めることができ、この求められた値になるように車両の操舵に要する力と車両の制動力とを制御することで、車両の挙動安定化を図ることができるように定められる。この関係は実験により求めることができる。
【００２０】
そのステアリング系コントローラ５０に、その操舵依存度を任意の値に設定するための入力装置７０が接続され、オペレータによる入力操作によって、操舵依存度を任意の値に設定することが可能とされている。この入力装置７０は、例えばキーボードにより構成できる。その操舵依存度の入力値はステアリング系コントローラ５０により記憶される。また、その入力装置７０から、操舵依存度の選択信号がステアリング系コントローラ５０にオペレータの操作により入力可能とされ、操舵依存度として入力装置７０により設定された値と上記のようにステアリング系コントローラ５０により演算されることで自動設定された値の何れを用いるかを選択することが可能とされている。
【００２１】
そのステアリング系コントローラ５０は、その求めた変量と、操舵依存度と、記憶した変量と操舵依存度と車両の操舵に要する力と車両の制動力との関係とに基づき、車両挙動の不安定化防止の必要時に、求めた変量と操舵依存度とに対応する車両の操舵に要する力と車両の制動力とを求める。この求められた値になるように車両の操舵に要する力の制御信号をアクチュエータ１３に出力すると共に、車両の制動力の制御信号をブレーキ系コントローラ６０に出力する。これにより、検知された操舵トルクと、その求められた操舵に要する力に対応するトルクとの偏差が零になるようにアクチュエータ１３が制御される。また、上記制動力検知センサ６１により検知される各車輪８の制動力と、その求められた制動力との偏差が零になるように、各ブレーキ装置１９が制御される。このアクチュエータ１３によって付加されるトルクと制動力の制御により、その操舵依存度が大きい程に車両の操舵に要する力と車両の制動力が大きくされる。つまり、アクチュエータ１３の駆動力が小さくされる。また、その操舵依存度が小さい程に車両の操舵に要する力と車両の制動力が小さくされる。つまり、アクチュエータ１３の駆動力が大きくされる。これにより、車両の操舵に要する力と車両の制動力とのバランスが適正化される。
【００２２】
図３のフローチャートは上記システムの制御手順を示す。
まず、ステアリング系コントローラ５０およびブレーキ系コントローラ６０は、上記各センサにより検知されるデータを読み込む（ステップ１）。
【００２３】
次に、上記のように、操舵時における車両挙動の不安定化に影響する求められた変量に基づいて、車両挙動の不安定化防止の必要性の有無を判断する（ステップ２）。
【００２４】
車両挙動の不安定化防止の必要性がない場合、ステアリング系コントローラ５０によるアクチュエータ１３の制御により、検知された操舵トルクと車速に応じて通常の操舵補助力が付与される（ステップ３）。
【００２５】
ステップ２において車両挙動の不安定化防止の必要性がある場合、操舵依存度として、ステアリング系コントローラ５０により演算されることで自動設定される値を用いるか否かが、上記入力装置７０から入力される選択信号に基づき判断される（ステップ４）。
【００２６】
ステップ４において、操舵依存度として自動設定される値が用いられる場合、上記のように求めたパラメータと記憶した関係とに基づき操舵依存度を演算し、その演算した値を操舵依存度として設定する（ステップ５）。
【００２７】
ステップ４において、操舵依存度として自動設定される値を用いない場合、入力装置７０によりオペレータにより操舵依存度として設定された値を読み出し、その値を操舵依存度として設定する（ステップ６）。
【００２８】
ステップ５またはステップ６において操舵依存度を設定した後に、ステアリング系コントローラ５０は、上記のように、求めた変量と操舵依存度とに対応する車両の操舵に要する力と車両の制動力とを求め、この求められた値になるように車両の操舵に要する力の制御信号をアクチュエータ１３に出力すると共に、車両の制動力の制御信号をブレーキ系コントローラ６０に出力する。これにより、車両の操舵に要する力と車両の制動力とのバランスを適正化することで車両の安定化制御を行う（ステップ７）。
【００２９】
上記制御は車両のエンジンが停止するまで繰り返される（ステップ８）。
【００３０】
上記構成によれば、操舵依存度が大きくなる程に車両の操舵に要する力と車両の制動力を大きくし、その操舵依存度が小さくなる程に車両の操舵に要する力と車両の制動力を小さくすることで、車両の操舵に要する力と車両の制動力とのバランスを適正化することができる。これにより、車両が運動限界に達する前の通常の運転状態において、ドライバー自らの操舵により円滑に車両挙動の安定化を図って安全性を向上できる。その操舵依存度をパラメータに基づき求めることで、時々刻々変化する状況に応じて車両挙動を安定化することができる。また、その操舵依存度を予め最適な任意の値に設定することで、ドライバーの特性に応じて車両挙動を安定化することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ステアリング装置はラックピニオン式に限定されず、ボールスクリュー式であってもよい。さらに、アクチュエータ、そのアクチュエータの減速機の種類、アクチュエータの操舵機構への連結位置は任意に設定できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、ドライバー自らの操舵により円滑に車両挙動の安定化を図ることで、安全性、操舵フィーリングを向上できる車両のステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の構成説明図
【図２】タイヤスリップ角とコーナリングフォースとの関係を示す図
【図３】本発明の実施形態のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図４】車両の走行試験の説明図
【図５】車両の走行試験の結果を示す最大操舵トルクと平均減速度との関係を示す図
【図６】車両の走行試験の結果を示す最大舵角と平均減速度との関係を示す図
【符号の説明】
１ラックピニオン式電動パワーステアリング装置
３トルクセンサ
８車輪
９舵角センサ
１３アクチュエータ（電動モータ）
１８制動圧制御ユニット
１９ブレーキ装置
５０ステアリング系コントローラ
５１車速センサ
５２車輪速検知センサ
６０ブレーキ系コントローラ
６１制動力検知センサ
６２摩擦係数センサ
６４制動圧検知センサ
７０入力装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering device that is linked to a vehicle braking system.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
If the vehicle spins or drifts due to excessive speed or a driver's driving error when driving on a curve, the vehicle cannot be steered according to the driver's intention.
[0003]
In order to prevent such unstable vehicle behavior such as drift and spin, a technology for controlling the braking force and driving force of the vehicle has been developed.
[0004]
However, such conventional technology is intended to stabilize the vehicle behavior near the motion limit of the vehicle where the grip force is saturated. In the vicinity of the movement limit, there is no allowance for grip force on the road surface of the tire, so there is a limit in control of vehicle behavior.
[0005]
An object of the present invention is to provide a steering device that can solve the above-described problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the vehicle steering device of the present invention, the force required for steering the vehicle according to the steering dependency corresponding to the priority of the steering with respect to the braking operation at the time of changing the direction of the vehicle when preventing the instability of the vehicle behavior at the time of steering. And a control signal for the braking force of the vehicle.
The present invention is based on the fact that the driver's steering dependency affects the instability of vehicle behavior.
By arranging the pylon P as shown in FIG. 4, a travel path with a width of 3.5 m was formed. The travel path has a width that allows only one vehicle 10 to travel as indicated by the broken-line arrow in the drawing, and steering is required to change the course on the way. Further, the distance that the course can be changed is 10 m. When the course change is delayed or the course change is too early, the vehicle 10 collides with the pylon P.
A traveling test of the vehicle 10 at a speed of 50 km / h was performed by a plurality of drivers on the traveling path. In addition, in order to create a situation where it is necessary to prevent instability of the vehicle behavior, a steering suppression force is applied so that the course cannot be changed by normal steering, and steering is performed so rapidly that the instability of the vehicle behavior is affected. The steering suppression force can be released only when
FIGS. 5 and 6 show the results of the running test. In FIG. 5, Δ marks indicate that the vehicle 10 can pass without defeating the pylon P, ○ marks indicate that the vehicle 10 has stopped, and This is a case where 10 collides. The horizontal axis in FIG. 5 is the maximum steering torque corresponding to the steering priority, and the vertical axis is the average deceleration corresponding to the priority of the braking operation. The horizontal axis in FIG. 6 is the maximum steering angle corresponding to the steering priority, and the vertical axis is the average deceleration corresponding to the priority of the braking operation.
From this running test, the vehicle 10 tends to collide with the pylon P as the steering priority for the braking operation at the time of changing the direction of the vehicle increases, that is, as the driver's steering dependency increases. The lower the steering priority is, that is, the smaller the driver's steering dependency is, the more the vehicle 10 tends to stop, and the vehicle 10 can pass without defeating the pylon P to the extent that the braking operation and the steering are balanced. It was confirmed that there was a tendency.
In other words, when changing the direction of the vehicle, which of steering and braking operation is given priority depends on the driver, and the higher the steering priority, the greater the steering dependency. For example, the steering dependence increases as the steering torque increases, the vehicle deceleration decreases, the brake pedal depression force decreases, and the delay in starting the brake operation relative to the steering start time increases. Become. When the operation dependency is excessive or too small, the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle become unbalanced, the vehicle behavior becomes unstable, and the vehicle posture is controlled by the driver himself. I can't do that.
According to the configuration of the present invention, the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle are increased as the steering dependency increases, and the force required for the vehicle steering and the vehicle are decreased as the steering dependency is decreased. By reducing the braking force, the balance between the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle can be optimized. Thereby, in a normal driving state before the vehicle reaches the motion limit, the vehicle behavior can be stabilized by the driver's own steering and safety can be improved.
[0007]
Means for obtaining a parameter correlated with the steering dependence, means for storing the relationship between the parameter and the steering dependence, and means for calculating the steering dependence based on the obtained parameter and the stored relation preferable.
According to this configuration, the behavior of the vehicle can be stabilized according to the situation that changes from moment to moment by calculating the steering dependency based on the parameters.
As parameters that correlate with the degree of steering dependence, it is possible to obtain the magnitude of steering torque, the deceleration of the vehicle, the depression force of the brake pedal, the delay of the start time of the brake operation with respect to the start time of steering, and the like.
The relationship between the parameter and the steering dependency may be determined so that the steering dependency can be obtained from the parameter by following the relationship.
[0008]
It is preferable to provide means capable of setting the steering dependency to an arbitrary value.
According to this configuration, the vehicle behavior can be stabilized in accordance with the driver characteristics by setting the steering dependency to an optimal arbitrary value in advance.
[0009]
In the steering device of the present invention, a means for obtaining a variable that affects the destabilization of the vehicle behavior during steering, a means for storing a predetermined relationship between the variable and the necessity of preventing the destabilization of the vehicle behavior, Based on the obtained variable and the stored relationship, a means for determining the necessity of preventing the destabilization of the vehicle behavior, a predetermined amount of the variable, the steering dependency, the force required for steering the vehicle, and the braking force of the vehicle are determined in advance. The control signal of the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle based on the stored relationship with the means for storing the relationship and when the vehicle behavior needs to be prevented from becoming unstable. And a means for outputting a control signal.
According to this configuration, the vehicle behavior can be stabilized smoothly by optimizing the steering force and braking force according to the steering dependency.
For example, vehicle speed, rudder angle, rudder angle change speed, steering torque, etc. can be obtained as variables affecting the destabilization of vehicle behavior during steering, and further, the friction coefficient between the vehicle and the road surface, wheel rotation The speed, the yaw rate of the vehicle, the lateral acceleration acting on the vehicle, and the like may be obtained together, and the accuracy of preventing the vehicle behavior from becoming unstable can be improved as various variables are obtained.
The relationship between the variable and the need for prevention of destabilization of vehicle behavior can be determined based on the relationship, and the necessity of prevention of destabilization of vehicle behavior can be determined from the obtained variable. What is necessary is just to determine that the judgment can be made before the vehicle behavior becomes unstable.
The relationship between the variable, the steering dependency, the force required for steering the vehicle, and the braking force of the vehicle follows the relationship, and the force required for steering the vehicle and the vehicle control corresponding to the obtained variable and the steering dependency. It is only necessary to determine that the vehicle behavior can be stabilized by controlling the force required to steer the vehicle and the braking force of the vehicle so that the calculated value can be obtained. .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
A rack and pinion type electric power steering apparatus 1 for a vehicle shown in FIG. 1 includes an input shaft 2 connected to a steering wheel H and an output shaft 4 connected to the input shaft 2 via a torque sensor 3. . The input shaft 2 and the output shaft 4 constitute a steering shaft that transmits torque applied for steering by the driver to the wheels. The output shaft 4 is connected to a pinion 6 via a universal joint 5, and a wheel 8 is connected to a rack 7 that meshes with the pinion 6. When the steering torque is transmitted to the rack 7 via the steering wheel H, the input shaft 2, the torque sensor 3, the output shaft 4, and the pinion 6, the vehicle is steered by the movement of the rack 7. A steering angle sensor 9 is attached to the input shaft 2. In the present embodiment, the front wheels are steered, but the front and rear wheels may be steered.
[0012]
A bevel gear 12 is fitted to the outer periphery of the output shaft 4, and a bevel gear 15 that meshes with the bevel gear 12 is driven to rotate by an actuator 13. Thereby, the actuator 13 generates a torque added to the torque applied by the driver.
[0013]
A braking system is provided for braking each wheel 8 of the vehicle. In other words, the master cylinder 17 generates a braking pressure corresponding to the depression force of the brake pedal 16. The braking pressure is amplified by the braking pressure control unit 18 and distributed to the brake devices 19 of the wheels 8, and each brake device 19 applies a braking force to each wheel 8. The braking pressure control unit 18 is connected to a brake system controller 60 configured by a computer. A sensor 52 that individually detects the rotational speed of each wheel 8 and a sensor 61 that individually detects the braking force of each wheel 8 are connected to the brake system controller 60. The brake system controller 60 amplifies and distributes the braking pressure according to the rotational speed of each wheel 8 detected by the wheel speed sensor 52 and the feedback value from the braking force detection sensor 61 so that the braking pressure can be distributed. By controlling the control unit 18, it is possible to individually control the braking force of each wheel. The braking pressure control unit 18 can generate a braking pressure by a built-in pump even when the brake pedal 16 is not operated.
[0014]
The torque sensor 3 detects torque transmitted from the input shaft 2 to the output shaft 4, that is, steering torque transmitted by the steering shaft. The torque sensor 3 is connected to a steering system controller 50 configured by a computer. A steering angle sensor 9, an actuator 13, a vehicle speed sensor 51, a friction coefficient sensor 62 that detects a friction coefficient between the vehicle and the road surface, and a brake system controller 60 are connected to the steering system controller 50.
[0015]
As variables that affect the destabilization of the vehicle behavior during steering, for example, the vehicle speed sensor 51 determines the vehicle speed, the steering angle sensor 9 determines the steering angle, the torque sensor 3 determines the steering torque, and the steering angle. The steering angle change speed is obtained by the steering system controller 50 from the steering angle obtained by the sensor 9, the rotational speed of each wheel 8 is obtained by the wheel speed sensor 52, and the friction coefficient between the vehicle and the road surface is obtained by the friction coefficient sensor 62. Is required.
[0016]
The steering system controller 50 stores the relationship between the variable and the necessity of preventing instability of the vehicle behavior. The relationship between the variable and the need for prevention of destabilization of vehicle behavior can be determined based on the relationship, and the necessity of prevention of destabilization of vehicle behavior can be determined from the obtained variable. The determination may be made so that the determination can be made before the vehicle behavior becomes unstable. This relationship can be determined by experiment. Based on the stored relationship and the obtained variable, the steering system controller 50 can determine the necessity of preventing the destabilization of the vehicle behavior.
For example, as shown in FIG. 2, the relationship between the tire slip angle and the cornering force is a linear relationship while the tire slip angle is small. Therefore, the tire slip angle is obtained from the variable, and it is determined that it is necessary to prevent the vehicle behavior from becoming unstable when the tire slip angle becomes equal to or greater than the set value. The relationship between the variable and the tire slip angle can be obtained by experiments.
[0017]
For example, the steering torque, the deceleration of the vehicle, the depressing force of the brake pedal 16, and the start of the brake operation with respect to the start time of the steering may be used as parameters correlated with the steering dependency corresponding to the priority of the steering with respect to the braking operation at the time of changing the vehicle direction Time delay is required. The depressing force of the brake pedal 16 is obtained from the detection value of the braking pressure detection sensor 64, the steering start time is obtained from the detection start time of the steering angle sensor 9, and the brake operation start time is obtained from the detection start time of the braking pressure detection sensor 64. Can do.
[0018]
The steering system controller 50 stores the relationship between the parameter and the steering dependency, and calculates the steering dependency based on the obtained parameter and the stored relationship. The greater the steering torque is, the smaller the vehicle deceleration is, the smaller the pedal effort of the brake pedal 16 is, and the greater the delay in the start time of the brake operation relative to the start time of steering, the greater the steering dependency.
[0019]
The steering system controller 50 stores a predetermined relationship among the variable, the steering dependency, the force required for steering the vehicle, and the braking force of the vehicle. The relationship between the variable, the steering dependency, the force required for steering the vehicle, and the braking force of the vehicle follows this relationship, so that the force required for steering the vehicle and the vehicle control corresponding to the obtained variable and the steering dependency are determined. It is determined so that the behavior of the vehicle can be stabilized by controlling the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle so that the calculated value can be obtained. This relationship can be determined by experiment.
[0020]
An input device 70 for setting the steering dependence degree to an arbitrary value is connected to the steering system controller 50, and the steering dependence degree can be set to an arbitrary value by an input operation by the operator. . The input device 70 can be constituted by a keyboard, for example. The input value of the steering dependency is stored by the steering system controller 50. Further, a selection signal for the steering dependency can be input from the input device 70 to the steering system controller 50 by an operator's operation, and the value set by the input device 70 as the steering dependency and the steering system controller 50 as described above. It is possible to select which of the automatically set values to be used by being calculated by.
[0021]
The steering system controller 50 destabilizes the vehicle behavior based on the obtained variable, the steering dependency, and the relationship between the stored variable, the steering dependency, the force required for steering the vehicle, and the braking force of the vehicle. When the prevention is necessary, a force required for steering the vehicle and a braking force of the vehicle corresponding to the obtained variable and the steering dependency are obtained. A control signal for the force required to steer the vehicle is output to the actuator 13 so that the calculated value is obtained, and a control signal for the braking force of the vehicle is output to the brake system controller 60. As a result, the actuator 13 is controlled so that the deviation between the detected steering torque and the torque corresponding to the calculated steering force becomes zero. Further, each brake device 19 is controlled so that the deviation between the braking force of each wheel 8 detected by the braking force detection sensor 61 and the obtained braking force becomes zero. By controlling the torque and the braking force applied by the actuator 13, the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle are increased as the steering dependency increases. That is, the driving force of the actuator 13 is reduced. Further, the smaller the steering dependency, the smaller the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle. That is, the driving force of the actuator 13 is increased. As a result, the balance between the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle is optimized.
[0022]
The flowchart of FIG. 3 shows the control procedure of the system.
First, the steering system controller 50 and the brake system controller 60 read data detected by the sensors (step 1).
[0023]
Next, as described above, it is determined whether or not it is necessary to prevent instability of the vehicle behavior based on the obtained variable that affects the instability of the vehicle behavior during steering (step 2).
[0024]
When there is no need to prevent the vehicle behavior from becoming unstable, a normal steering assist force is applied according to the detected steering torque and vehicle speed under the control of the actuator 13 by the steering system controller 50 (step 3).
[0025]
If there is a need to prevent instability of the vehicle behavior in step 2, whether or not to use a value automatically set by calculation by the steering system controller 50 as the steering dependency is input from the input device 70. The determination is made based on the selection signal (step 4).
[0026]
In step 4, when a value automatically set as the steering dependency is used, the steering dependency is calculated based on the parameter obtained as described above and the stored relationship, and the calculated value is set as the steering dependency. (Step 5).
[0027]
When the value automatically set as the steering dependence is not used in step 4, the value set as the steering dependence by the operator is read by the input device 70, and the value is set as the steering dependence (step 6).
[0028]
After setting the steering dependence in step 5 or step 6, the steering system controller 50 obtains the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle corresponding to the obtained variable and the steering dependence as described above. The control signal for the force required for steering the vehicle is output to the actuator 13 so that the calculated value is obtained, and the control signal for the braking force of the vehicle is output to the brake system controller 60. Thus, the vehicle stabilization control is performed by optimizing the balance between the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle (step 7).
[0029]
The above control is repeated until the vehicle engine stops (step 8).
[0030]
According to the above configuration, as the steering dependency increases, the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle are increased, and as the steering dependency decreases, the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle are increased. By reducing the size, the balance between the force required for steering the vehicle and the braking force of the vehicle can be optimized. Thus, in a normal driving state before the vehicle reaches the movement limit, the vehicle behavior can be stabilized smoothly by the driver's own steering and safety can be improved. By obtaining the steering dependency based on the parameters, the vehicle behavior can be stabilized according to the situation that changes from moment to moment. Further, by setting the steering dependency to an optimal arbitrary value in advance, the vehicle behavior can be stabilized according to the driver characteristics.
[0031]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the steering device is not limited to a rack and pinion type, and may be a ball screw type. Furthermore, the actuator, the type of speed reducer of the actuator, and the connection position of the actuator to the steering mechanism can be arbitrarily set.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a vehicle steering apparatus that can improve safety and steering feeling by smoothly stabilizing the vehicle behavior by the driver's own steering.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a steering device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a tire slip angle and a cornering force. FIG. 4 is an explanatory diagram of a vehicle running test. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the maximum steering torque and the average deceleration showing the results of the vehicle running test. FIG. 6 is the maximum rudder showing the results of the vehicle running test. Diagram showing the relationship between angle and average deceleration 【Explanation of symbols】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rack and pinion type electric power steering apparatus 3 Torque sensor 8 Wheel 9 Steering angle sensor 13 Actuator (electric motor)
18 Braking pressure control unit 19 Brake device 50 Steering system controller 51 Vehicle speed sensor 52 Wheel speed detection sensor 60 Brake system controller 61 Braking force detection sensor 62 Friction coefficient sensor 64 Braking pressure detection sensor 70 Input device

Claims

The degree to which the magnitude of the steering torque increases when the vehicle changes direction, the degree that the vehicle decreases when the vehicle deceleration changes when the vehicle changes direction, and the steering start time when the vehicle changes direction This is a degree corresponding to at least one of the degree of increase as the delay at the start of the brake operation increases, and the degree of dependence on the steering by the driver over the braking operation when changing the direction of the vehicle as, when the tire slip angle when the steering is equal to or greater than the set value, the force and the braking force of the vehicle required for steering the vehicle to the extent that steering rudder dependence increases increases, the vehicle enough to steering dependence decreases Steering of a vehicle that outputs a control signal for the force required for steering the vehicle and a control signal for the braking force of the vehicle so that the force required for steering and the braking force for the vehicle are reduced. Grayed apparatus.

Means for obtaining a parameter correlated with the steering dependency;
Means for storing the relationship between the parameter and the steering dependence;
The vehicle steering apparatus according to claim 1, further comprising means for calculating a steering dependency based on the obtained parameter and the stored relationship.

The vehicle steering apparatus according to claim 1, further comprising an input device for setting the steering dependency, wherein the steering dependency can be set to an arbitrary value by an input operation of the input device.

Means for determining a variable for determining the tire slip angle of the vehicle behavior during steering;
Means for storing a predetermined relationship between the variable and the tire slip angle;
Means for determining whether the tire slip angle is equal to or greater than a set value based on the obtained variable and the stored relationship;
Means for storing a predetermined relationship between the variable, the steering dependency, the force required for steering the vehicle, and the braking force of the vehicle;
Means for outputting a control signal for the force required to steer the vehicle and a control signal for the braking force of the vehicle, based on the stored variable and the steering dependence when the tire slip angle is greater than or equal to the set value; The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 3.