JP4147854B2

JP4147854B2 - Steering system

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Publication number: JP4147854B2
Application number: JP2002217043A
Authority: JP
Inventors: 友保嘉田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP2004058730A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に搭載され、ドライバーの操舵動作に応じて車両の舵取り動作を行うステアリングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用のステアリングシステムでは、車両に設けられた操向車輪とドライバーにより運転操作される操舵部材とを機械的に連結した連結タイプと機械的な連結を行わずにそれらを分離させた分離タイプの二つのタイプが開発されている。これらのいずれのタイプにおいても、ドライバーの運転操作に伴い上記操舵部材に加わる操舵角などを検出部にて検出し、制御装置が検出部からの検出結果に基づいて当該操舵部材と上記操向車輪との間に設けたステアリング機構の駆動を制御することで車輪角度（タイヤ角）を変え、車両の舵取りをドライバー操作に合わせるようになっている（連結タイプ及び分離タイプのステアリングシステムについては、例えば特開平１１−９９９５６号公報及び特開平９−１４２３３０号公報をそれぞれ参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなステアリングシステムでは、上記ステアリング機構の駆動制御を変更することにより車両の操舵特性を変え、ドライバーの操舵負担を軽減している。具体的には、上記連結タイプでは、そのステアリング機構に含まれた遊星ギヤ機構等からなる伝達比可変機構において操舵角とタイヤ角との比であるステアリングギヤ比を変更することで操舵負担が軽減するように操舵特性を変えている。また、操舵補助部としての電動モータをステアリング機構に備えた連結タイプ、つまり電動パワーステアリングシステムでは、その電動モータから付与させる操舵補助力（モータ回転力）を変えることで操舵特性を変更して操舵負担を軽減している。
【０００４】
また、上記分離タイプとしてのステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式のステアリングシステムでは、左右の操向車輪の間に設けられたステアリングギヤでの上記ステアリングギヤ比を変更することにより、上記操舵特性を変えドライバーの負担軽減を実現している。また、このＳＢＷ方式または上記伝達比可変機構を備えた連結タイプのシステムでは、操舵補助用電動モータを備えた連結タイプと異なり、車両が走行する路面との摩擦による操舵抵抗やセルフアライニングトルクは操舵部材を介してドライバーに伝わらない。それ故、ＳＢＷ方式及び伝達比可変機構を備えたシステムでは、制御装置が検出部からの検出結果に基づき操舵部材に加えられた操舵方向と正反対の方向に作用する反力を演算し、その演算結果及び上記操舵特性の変更に従って反力発生用電動モータを駆動することにより、操舵動作に応じた操舵フィーリングをドライバーに与えている。
【０００５】
ところが、上記従来のステアリングシステムでは、車両が走行するカーブや交差点等の道路形状などによっては、上記ステアリング機構におけるステアリングギヤ比や操舵補助力などを走行道路に合わせて最適にできないことがあった。この結果、ドライバーの操舵負担を軽減できなかったり、操舵フィーリングが低下したりするという問題を生じることがあった。
また、従来のシステムでは、例えば上記特開平１１−９９９５６号公報に開示されているように、走行道路の路面状態を推定し上記ステアリングギヤ比を決定する際にその推定した路面状態を考慮することも提案されているが、車両が交差点を左折する場合などでは、決定したギヤ比がその交差点での当該車両の左折走行に必ずしも最適なものとならずにドライバーの負担軽減や操舵フィーリングの低下防止を十分に行えないことがあった。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、交差点等の車両が走行する道路形状などに応じて、当該車両の操舵特性を最適に変更することができ、よってドライバーの負担軽減及び操舵フィーリングの低下防止を確実に、かつ十分に行うことができるステアリングシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵部材と、この操舵部材に加わるドライバーの操舵動作に応じて車両の操向車輪の転舵量を変化させるステアリング機構と、このステアリング機構の駆動を制御する制御手段とを備えたステアリングシステムであって、前記制御手段が、交差点に関する交差点情報を含む所定の道路情報に基づいて、前記操舵部材への操舵動作量に対する前記操向車輪の転舵量の比であるギヤ比を変更するように、前記ステアリング機構の駆動制御を変更するものであり、少なくとも前記道路情報を予め記憶する記憶手段がさらに設けられ、前記ギヤ比は、前記交差点情報である交差点の大きさに関する関数と、その交差点の交差角度に関する関数との乗算結果に基づいて求められることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
上記のように構成されたステアリングシステムでは、制御手段が上記交差点情報を含んだ道路情報に基づいてステアリング機構の駆動制御を変更し、操舵部材への操舵動作に対する操向車輪の転舵量を変更しているので、例えば車両が交差点を左折する場合でも、制御手段は上記交差点情報から得られる交差点形状に対応して当該ステアリング機構の駆動制御を的確に行うことができ、車両の操舵特性を交差点等の道路形状などに合わせて最適に変更することができる。
【０００９】
また、この場合、上記記憶手段に車両の走行予定経路に対応した上記道路情報を予め記憶させることができる。
【００１０】
また、上記ステアリングシステム（請求項１）において、車両の走行環境を示す走行環境情報を外部から受信する情報受信手段を備え、
前記制御手段が、前記道路情報及び前記情報受信手段が受信した走行環境情報に基づいて前記ステアリング機構の駆動制御を変更し、前記操舵部材への操舵動作に対する前記操向車輪の転舵量を変更することが好ましい（請求項２）。
この場合、制御手段が道路情報に加え上記走行環境情報に基づいてステアリング機構の駆動制御を変更することにより、走行環境の変化に対応してステアリング機構の駆動制御をより一層的確に行うことができ、車両の操舵特性をさらに最適に変更することができる。
【００１１】
また、上記ステアリングシステム（請求項１または２）において、前記制御手段が、少なくとも前記道路情報に基づいて前記車両に設けられたエンジン制御系に対する駆動制御を変更させてもよい（請求項３）。
この場合、制御手段が例えばエンジン系などの車両側の制御系に対する駆動制御を少なくとも道路情報に基づき変更するので、走行する道路形状などに応じて当該車両を適切に駆動させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のステアリングシステムを示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、操舵部材と操向車輪とを機械的に連結していない分離タイプのステアリングシステムを自動車に適用した場合を例示して説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態に係るステアリングシステムの具体例を模式的に示す図であり、図２は上記ステアリングシステムの要部構成例を示すブロック図である。
図１において、本実施形態のステアリングシステムは、ドライバーの操舵動作が加わる操舵部材（ステアリングホイール）１と、この操舵部材１及び左右一対の操向車輪５０の間に設けられたステアリング機構２と、このステアリング機構２の駆動を制御する制御装置３とを備えており、ステアリング機構２が制御装置３からの指示信号に従って動作することにより、当該ステアリング機構２は操向車輪５０の向き（すなわちタイヤ角）を変え、ステアリングシステムはドライバーの操舵動作に応じた自動車の舵取り動作を行う。
【００１４】
上記ステアリング機構２は、操舵部材１側に取り付けられ、その操舵部材１に付与する反力を発生する反力発生用アクチュエータ部４と、操向車輪５０側に取り付けられ、その操向車輪５０のタイヤ角を実質的に変更する操舵用アクチュエータ部５とを備えたものであり、これら分離配置されたアクチュエータ部４，５と上記制御装置３とが電気配線で接続されたステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式により構成されている。また、このＳＢＷ方式のステアリング機構２では、舵取り操作手段としての上記操舵部材１と自動車側の操向車輪５０とが機械的に互いに連結されていないことから、ドライバーの操舵動作を受容可能な例えばジョイスティックを上記ステアリングホイールに代えて用いることができる。
【００１５】
上記反力発生用アクチュエータ部４には、上端部が操舵部材１に一体回転可能に取り付けられた回転軸４ａと、この回転軸４ａに連結された電動モータ４ｂと、この電動モータ４ｂを駆動する駆動回路４ｃとが設けられている。上記回転軸４ａには、ドライバーの操舵動作に伴い回転する操舵部材１の所定の中立位置（例えば自動車が直進する、上記タイヤ角が０度）からの回転角を示す操舵角δｉ及びその回転トルクを示す操舵トルクＴｉをそれぞれ検出する操舵角検出部６及び操舵トルク検出部７が設けられている。また、上記駆動回路４ｃは、制御装置３からの指示信号（反力発生指令）に従って上記電動モータ４ｂを駆動するように構成されており、操舵部材１が操舵動作によって例えば左回転した場合に、その操舵部材１が上記中立位置に復帰するよう当該操舵部材１を右回転させる反力を回転軸４ａを介して与えるようになっている。
また、電動モータ４ｂが発生する反力は、制御装置３において上記操舵角δｉ及び操舵トルクＴｉの検出結果と後述のデータ記憶部に予め格納されている道路情報を用いて決定されており（詳細は後述）、自動車が走行する道路形状などにかかわらず操舵動作に十分フィットした操舵フィーリングをドライバーに体感させるようになっている。
【００１６】
上記操舵用アクチュエータ部５は、自動車の車幅方向（図の左右方向）に配置されているステアリングロッド５１に連結されたステアリングギヤ５ａと、このステアリングギヤ５ａを回転駆動する電動モータ５ｂと、この電動モータ５ｂを駆動する駆動回路５ｃとを備えている。上記ステアリングギヤ５ａは、ボールネジ機構等により構成されたものであり、電動モータ５ｂの回転動作をステアリングロッド５１の直線運動に変換することにより、タイロッド５２及びナックルアーム５３を介在させて当該ステアリングロッド５１の両端部に連結された上記左右一対の操向車輪５０のタイヤ角を変更する。また、上記駆動回路５ｃには、制御装置３から電動モータ５ｂの回転角度及び速度を指示する指示信号（操舵指令）が入力されるようになっており、駆動回路５ｃがその操舵指令に従って電動モータ５ｂを回転させて上記タイヤ角の変更動作を行わせる。
【００１７】
また、上記ステアリングギヤ５ａには、操向車輪５０のタイヤ角δｏを検出するタイヤ角検出部８が取り付けられており、当該ステアリングギヤ５ａによるステアリングロッド５１の移動量を検出し、その検出値を示す検出信号を制御装置３に出力するようになっている。さらに、制御装置３には車速センサ９が接続されており、制御装置３は車速センサ９からの検出信号を用いて自動車の速度Ｖを取得し、上記タイヤ角δｏと速度Ｖとに基づきステアリングギヤ５ａのステアリングギヤ比（操舵角δｉとタイヤ角δｏとの比）を適切に設定し、自動車の操舵特性を変更してドライバーの操舵負担を軽減するようになっている。具体的には、自動車の速度Ｖが低下するにつれて、操舵角δｉに対してタイヤ角δｏが大きく変化するように上記ステアリングギヤ比が設定される。
また、このステアリングギヤ比は、後に詳述するように、自動車が走行する道路形状などに対応して適切に設定されるようになっており、自動車の操舵特性をその走行道路形状などに応じて最適に変更して、操舵負担が極力増加しないようになっている。
また、上記操舵角検出部６、操舵トルク検出部７、タイヤ角検出部８、及び車速センサ９が、ドライバーの運転操作に応じた信号を出力する検出手段を構成している。
【００１８】
上記制御装置３には、図２も参照して、不揮発性メモリなどにより構成されたデータ記憶部３ａと、ＣＰＵなどにより構成された演算部３ｂと、ナビゲーション装置１３等の自動車内に設けられた他の情報機器及び車外の送信設備１４との間で情報を送受信可能に構成された情報送受信部３ｃとが設けられており、上記検出手段からの検出信号を入力してステアリング機構２の駆動制御を行うようになっている。
また、制御装置３は、上記検出手段以外に、自動車側に設けられ、ドライバーの運転操作を直接的にまたは間接的に検出する検出機器、装置等の検出部からの検出信号を入力可能に構成されており、これら検出手段及び検出部の検出結果とデータ記憶部３ａに記憶されている情報等を用いて、上記ステアリング機構２及び自動車側に設けられたエンジン系やブレーキ系等の制御系の各駆動制御を行えるようになっている。尚、自動車側に設けられた上記検出部には、図２に図示するように、アクセルペダル１１への踏込み量を検出する踏込み量検出部１０と、ブレーキペダル１６の踏込み量を検出する踏込み量検出部１５がある。さらに、この検出部には、他にＣＣＤカメラ等を含んで構成され、少なくとも自動車の前部及び後部側の道路路面をカラー撮影し車線の塗装色や障害物の有無などを認識するための車線認識センサやミリ波レーダ等からなる衝突回避用レーダ、またはハンドブレーキ等のレバー操作、あるいは方向指示器やハザードランプなどのライト類のスイッチ操作の状態を検出するセンサなどが含まれている。
【００１９】
上記データ記憶部３ａには、上記演算部３ｂ等で用いられるプログラムや演算式等のデータ、例えば当該ステアリングシステムのシステムゲインＫ１が格納されており、さらには制御装置３に入力される上記検出手段等の検出結果などを示す情報が適宜記憶されるようになっている。
また、データ記憶部３ａは、所定の道路情報を予め記憶する記憶手段を構成するものであり、自動車が走行する道路形状に応じてステアリングギヤ比を適切に変更するための道路ゲインＫ２を保持している。上記道路情報には、走行道路におけるカーブの曲率半径や傾斜角度（道路勾配）等あるいは高速道路や一般道路、山道等の種類を含んだ道路形状を示すデータ情報や、交差点の大きさや交差角度などの交差点形状を数値化または関数化したデータ等からなる交差点に関する交差点情報が含まれており、上記演算部３ｂが演算式等を用いることで上記道路ゲインＫ２を自動車の走行道路に合わせ適切に変更できるようになっている。
【００２０】
上記演算部３ｂは、上記データ記憶部３ａに記憶されている所定の道路情報に基づいて上記ステアリング機構２の駆動制御を変更する制御手段を構成している。具体的には、演算部３ｂは、上記データ記憶部３ａに記憶されている記憶情報のうち、車速センサ９の検出結果で得られる自動車の速度Ｖ及び現在走行している道路にそれぞれ基づいて、上記システムゲインＫ１及び道路ゲインＫ２を選択し決定することにより、上記ステアリングギヤ比を設定する。
この道路ゲインＫ２を決定する際での走行道路の判別処理は、演算部３ｂが例えば上記ナビゲーション装置１３に予め設定された自動車の走行予定経路あるいは上記送信設備１４から情報送受信部３ｃを介して取得した位置情報などに従って行われる。また、上記ステアリングギヤ比を設定する際、情報送受信部３ｃが受信した情報に自動車の走行環境に関する走行環境情報またはこの情報により決定されるステアリングギヤ比を変更するための環境ゲインＫ３が含まれている場合は、演算部３ｂは当該環境ゲインＫ３をも加味してステアリングギヤ比を設定する。そして、演算部３ｂは、操舵角検出部６及びタイヤ角検出部８の検出結果に基づいて、操舵部材１での上記操舵角δｉとその操舵速度及び実際に動いた操向車輪５０の上記タイヤ角δｏを取得するとともに、上記決定したステアリングギヤ比と取得した操舵角δｉ及びタイヤ角δｏとを用いて上記操舵用アクチュエータ部５に対する操舵指令を生成してそのアクチュエータ部５の電動モータ５ｂを駆動させる。このように、演算部３ｂは自動車の速度Ｖ及び走行中の道路形状などに対応したステアリングギヤ比を設定することができ、上記操舵指令生成処理を当該速度Ｖ及び道路形状などに応じて最適に行うことができる。
【００２１】
また、演算部３ｂは、上記反力発生用アクチュエータ部４に対しても、上記検出手段の検出結果及びデータ記憶部３ａの記憶情報を用いることにより、自動車速度及び走行道路形状などに応じて反力の大きさなどを適宜変更するようになっている。具体的には、演算部３ｂは、操舵角検出部６及び操舵トルク検出部７の検出結果により上記操舵角δｉ及び操舵トルクＴｉをそれぞれ求めるとともに、例えばそれらの検出値と上記システムゲインＫ１、道路ゲインＫ２、及び環境ゲインＫ３とを用いて設定したステアリングギヤ比に応じて反力が生じるように、反力発生用アクチュエータ部４の電動モータ４ｂにより発生させる反力の方向及び大きさを決定し上記反力発生指令に含めて駆動回路４ｃに指示する。このように、演算部３ｂは上記反力発生指令生成処理を検出した速度Ｖ及び道路形状などに応じて最適に行うことができる。
【００２２】
また、上記演算部３ｂは、上記検出手段や検出部の検出結果及び道路情報等のデータ記憶部３ａに記憶されている記憶情報を用いて、上記エンジン系やブレーキ系等の自動車側の各制御系に対する指示信号を生成して対応する制御系の駆動制御を行う。具体的には、踏込み量検出部１０からの検出信号に基づきアクセルペダル１１の移動距離を算出し、その算出した値に応じて必要なガソリンをエンジン１２に供給させる。このとき、演算部３ｂが例えば上記道路情報に道路勾配のデータが含まれていることを判別した場合、そのデータ値に応じてガソリン供給量を変更することにより、自動車を道路勾配に対応して適切に加速させることができ、ドライバーの操作負担などを軽減することができる。
【００２３】
上記情報送受信部３ｃは、自動車の走行環境を示す上記走行環境情報を外部から受信する情報受信手段を含んで構成されたものであり、上記道路情報を含んだ走行環境情報を外部から受信しデータ記憶部３ａに記憶させるとともに、データ記憶部３ａに記憶されている記憶情報を外部に送信できるよう構成されている。上記走行環境情報には、道路の規制状況や混雑状況を示す情報や天候などを示す情報、さらにはデータ記憶部３ａに保持されている道路情報を更新するための当該道路情報の最新情報などが含まれており、それ故、演算部３ｂが動的に変化する走行環境に応じて上記道路ゲインＫ２及び環境ゲインＫ３を決定しステアリングギヤ比や反力を設定できるようになっている。
【００２４】
また、上記情報送受信部３ｃは、演算部３ｂの指示に従って上記ナビゲーション装置１３等の車内の他の情報機器のデータメモリなどの情報記憶部にアクセス可能に構成されており、演算部３ｂが必要に応じて情報記憶部のデータを参照できるようになっている。また、情報送受信部３ｃに情報送信を行う送信設備１４の具体例には、道路沿いに設けられ、交通管理センターなどからの送信情報を無線送信する送信局、あるいはＦＭ放送局等の放送設備、さらには携帯電話やメール通信を伝達する中継局があり、情報送受信部３ｃが演算部３ｂの指示に従って走行予定の道路情報などの必要な情報をデータ記憶部３ａにダウンロードできるようになっている。
また、上記情報参照やダウンロードは、上記ステアリングギヤ比などの設定と同様に、演算部３ｂが走行道路の上記判別処理に結果に基づいて自動車の走行予定経路を判断して自動的に行うようになっているが、情報送受信部３ｃにドライバーの指示を直接的に入力させる入力手段を制御装置３に設けたり、上記ナビゲーション装置１３の操作ボタンや携帯電話などを上記入力手段として使用できるよう当該情報送受信部３ｃを構成することもできる。
【００２５】
上記のように構成されたステアリングシステムの動作について、図１〜図５を参照して具体的に説明する。尚、以下の説明では、説明の簡略化のために、自動車１００が図４の実線Ｒ１にて示す軌跡を描き交差点Ｆを左折する場合での操舵用アクチュエータ部５に対する制御動作について主に説明する。また、システムゲインＫ１及び道路ゲインＫ２を用いてステアリングギヤ比を変更する場合を例示して説明する。
図３のステップＳ１に示すように、演算部３ｂはデータ記憶部３ａに設定されている記憶領域内の制御フラグのＯＮ／ＯＦＦを判別することにより、当該データ記憶部３ａ内の道路情報を用いてステアリングギヤ比を変更する必要があるかについて判断する。制御フラグがＯＮである場合には、上記ギヤ比を変更する必要があると判断し、後述のステップＳ９に示す処理を行う。
【００２６】
また、上記制御フラグがＯＦＦである場合には、演算部３ｂはステアリングギヤ比を変更する必要がないと判断し、例えばナビゲーション装置１３を用いて設定され、データ記憶部３ａに予め格納されている走行予定経路に従って、次の交差点情報及び右左折する各場合に対応する必要な情報（後述のステップＳ７，Ｓ１０における第１及び第２判定基準等）をデータ記憶部３ａから読み出す（ステップＳ２）。さらに、演算部３ｂは、上記ナビゲーション装置１３や車線認識センサなどからの情報を用いることにより、自動車が左折可能な車線を走行中か否かについて判断する（ステップＳ３）。
左折可能な車線を走行していないと判断した場合、演算部３ｂはステップＳ６に示す、δｏ＝Ｋ１・δｉの（１）式を満足するように、上記タイヤ角δｏについてフィードバック制御を行う。つまり、演算部３ｂは、上記車速センサ９の検出結果により自動車の速度Ｖを求め、この求めた速度Ｖに応じて上記システムゲインＫ１を選択する。さらに、演算部３ｂは、操舵角検出部６及びタイヤ角検出部８の検出結果から操舵角δｉ及びタイヤ角δｏをそれぞれ取得し、そのタイヤ角δｏが上記（１）式を満足するように操舵用アクチュエータ部５に対する上記操舵指令を生成し通知する。これにより、速度Ｖに応じたステアリングギヤ比が適切に設定され、その速度Ｖで自動車１００を直進させる場合に最適な操舵特性に変更される。
【００２７】
一方、上記ステップＳ３において、左折可能な車線を走行していると判断した場合、演算部３ｂは交差点Ｆの上記軌跡Ｒ１に沿う左折走行に応じた道路ゲインＫ２を上記ステップＳ２で読み込んだ交差点情報を用いて算出する（ステップＳ４）。具体的には、演算部３ｂは、読み込んだ交差点情報のうち上記軌跡Ｒ１にて自動車１００が左折走行する場合での上記交差点Ｆの大きさに関する関数ｆ（ｘ）と、その交差点Ｆの交差角度に関する関数ｆ（ｙ）とを選択し、それらを乗算することにより、上記道路ゲインＫ２を求める。この関数ｆ（ｘ）は交差点の規模を示す車線数に応じて変化するものであり、データ記憶部３ａ内に保持されている上記交差点Ｆ固有の値ｘを代入することで求められる。また、関数ｆ（ｙ）は交差点の交差角度に応じて変化するものであり、同記憶部３ａ内に保持されている交差点Ｆ固有の値ｙを代入することで求められる。上記固有値ｘ，ｙは、軌跡Ｒ１上で左折走行する場合でのドライバーによる操舵部材１の操舵動作量（操舵角）を減らすよう決定されたものであり、必要な操舵動作量が大きくなるにつれて、操舵角δｉに対してタイヤ角δｏが大きく変化するよう上記ギヤ比を決定する値が選択されている。
【００２８】
次に、演算部３ｂは、左折用の方向指示器からの信号に基づいて、ドライバーにより上記方向指示器が操作されているか否かについて判別し（ステップＳ５）、同指示器が操作されていないことを判別した場合、演算部３ｂは交差点Ｆを左折しないと判断して上記ステップＳ６に進んで上記処理動作を実施する。
一方、上記方向指示器が操作されていることを判別した場合、演算部３ｂは交差点Ｆを左折すると判断し、操舵角検出部６の検出結果から得られる操舵角δｉ及び操舵速度が上記ステップＳ２で読み込んだ上記第１判定基準を満足しているか否かについて判別することにより、実際に左折走行を開始しているかどうかについて判断する（ステップＳ７）。具体的には、同ステップＳ７に示すように、演算部３ｂが操舵角検出部６の検出結果に基づいて、操舵部材１が例えば−３０（deg/S）より早い回転速度で、かつ−２０（deg）よりも小さい回転操作されたことを判別したときは、演算部３ｂは実際に左折走行が行われていないと判断してステップＳ６に示した処理動作を行う。
【００２９】
一方、上記ステップＳ７において、検出した操舵角δｉ及び操舵速度が上記第１判定基準を満足していると判別した場合、演算部３ｂは左折走行が開始されていると判断して上記制御フラグをＯＮとする（ステップＳ８）。
続いて、演算部３ｂは、上記ステップＳ６と同様に、ステップＳ９に示す、δｏ＝Ｋ１・Ｋ２・δｉの（２）式を満足するように、上記タイヤ角δｏについてフィードバック制御を行う。すなわち、演算部３ｂが、操舵角検出部６及びタイヤ角検出部８の検出結果から操舵角δｉ及びタイヤ角δｏをそれぞれ取得しつつ、そのタイヤ角δｏが上記（２）式を満足するように操舵用アクチュエータ部５に対する上記操舵指令を生成し通知する。これにより、検出した速度Ｖで交差点Ｆを左折走行する場合に応じたステアリングギヤ比が適切に設定され、自動車１００の操舵特性は上記軌跡Ｒ１上の左折走行に最適に変更される。
【００３０】
その後、演算部３ｂは、ステップＳ１０に示すように、操舵部材１での上記操舵角δｉがステップＳ２で読み込まれた終了判定用の上記第２判定基準、例えば−２０（deg）より大きく、かつ２０（deg）より小さい範囲の値かどうかについて判別する。そして、操舵角δｉが上記範囲内の値であることを判別した場合は、演算部３ｂは左折走行が終了されたと判断し、制御フラグをＯＦＦに変更してステップＳ６の処理動作に進む。
一方、操舵角δｉが上記範囲外の値であることを判別した場合は、演算部３ｂは左折走行が終了されていないと判断し、上記道路ゲインＫ２を用いたギヤ比を維持する必要ありと判断して上記ステップＳ１に戻る。以上のように、演算部３ｂが操舵角検出部６などの検出結果とデータ記憶部３ａに記憶されている道路情報とを用いることにより、演算部３ｂは交差点Ｆを左折走行する際でのステアリングギヤ比を適宜設定し、自動車１００の操舵特性を常に最適なものに変更することができる。
【００３１】
尚、上記の説明では、システムゲインＫ１及び道路ゲインＫ２を用いてステアリングギヤ比を設定する場合について説明したが、上記環境ゲインＫ３を用いる場合には、上記（１）式及び（２）式の各右辺の項にその環境ゲインＫ３を乗算することにより、ステアリングギヤ比の設定が行われる。また、右折動作を行う場合にも、上記左折動作の場合と同様な制御動作が行われる。
また、上記の説明では、自動車１００が交差点Ｆを軌跡Ｒ１に沿って左折走行する場合について説明したが、交差点Ｆの左折走行において、自動車１００が例えば図４に一点鎖線にて示す軌跡Ｒ２に沿って左折走行する場合では、演算部３ｂは上記ステップＳ４において上記軌跡Ｒ２に対応した道路ゲインＫ２を算出し、上記ステップＳ７，１０において軌跡Ｒ２用の第１及び第２判定基準を用いることにより、ステアリングギヤ比を適切に設定し当該軌跡Ｒ２上の左折走行を円滑に行わせることができる。また、このように自動車１００が交差点Ｆを左折する場合に上記軌跡Ｒ１だけでなくそれ以外の軌跡Ｒ２にも対応可能に構成されているので、演算部３ｂが速度Ｖや操舵角δｉ等の検出データを用いて自動車の挙動を把握している点とも相まって、ドライバーによる危険回避操作などによってナビゲーション装置１３などに予め設定されていた走行予定経路（例えば軌跡Ｒ１）と異なる走行経路（例えば軌跡Ｒ２）が選択された場合でも、演算部３ｂはその運転操作に応じた記憶情報を用いることにより、ステアリングギヤ比などを適切に設定して容易に対処することができる。
【００３２】
また、上記道路情報に自動車１００が走行する道路の種類が含まれている場合には、演算部３ｂはその道路種類に応じてステアリングギヤ比を設定する。例えば図５の実線４０に示す一般道路を走行する場合でのステアリングギヤ比に対して、操舵角δｉに対するタイヤ角δｏの変化を大きくすることが要求される山道を走行する場合、演算部３ｂは同図の一点鎖線４１のようにギヤ比を変更する。また、操舵角δｉに対するタイヤ角δｏの変化を抑えることが要求される高速道路を走行する場合、演算部３ｂは同図の破線４２に示すようにギヤ比を設定し操舵特性を変更する。このように、演算部３ｂが道路種類等に応じつつ、ギヤ比を変更することにより、自動車走行での安全性を高めることことができる。
【００３３】
以上のように構成された本実施形態のステアリングシステムでは、演算部（制御手段）３ｂが操舵角検出部６などの上記検出手段の検出結果及びデータ記憶部３ａに予め記憶されている道路情報を用いて、ステアリング機構２の反力発生用アクチュエータ部４及び操舵用アクチュエータ部５への指示信号を生成している。これにより、検出した速度Ｖ及び走行中の道路形状に対応したステアリングギヤ比及び反力を設定し、道路形状などに応じてステアリング機構２の駆動制御を的確に行うことができ、自動車の操舵特性を道路形状などに合わせて最適に変更することができる。従って、上記従来例と異なり、道路形状などにかかわらずドライバーの負担軽減及び操舵フィーリングの低下防止を確実に、かつ十分に行うことができる。
【００３４】
また、本実施形態では、データ記憶部３ａに自動車の走行予定経路に対応した少なくとも上記道路情報を予め記憶させることができるので、演算部３ｂがその走行予定経路に従いステアリング機構２の駆動制御を変更することにより、自動車の操舵特性を容易に変更することができ、ドライバーの負担軽減及び操舵フィーリングの低下防止をより確実に行うことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、情報送受信部３ｃが外部から上記走行環境情報を受信し、演算部３ｂがその受信した走行環境情報をも用いてステアリング機構２でのステアリングギヤ比及び反力の設定を行うので、刻々と変化する走行環境に対して、当該ステアリング機構２の駆動制御及び車両の操舵特性をより動的に対応させることができる。この結果、ドライバーの負担軽減及び操舵フィーリングの低下防止をより確実に、かつさらに十分に行うことができる。また、情報送受信部３ｃが受信した走行環境情報をデータ記憶部３ａに適宜記憶させることができるので、当該記憶部３ａの記憶容量が増大するのを抑えることができ、制御装置３の回路構成が複雑、かつ大型化するのを防ぐことができる。
【００３６】
また、本実施形態では、エンジン系などの自動車側の制御系が道路情報に基づいて変更されるように、演算部３ｂが少なくとも上記検出結果及び道路情報に基づきエンジン系などの自動車側の制御系に対する指示信号を生成するので、自動車が走行する道路形状などに応じてエンジン系などの自動車側の制御系を適切に駆動させることができ、道路形状などに応じた自動車走行を快適でしかも安全に行わせることができる。
【００３７】
尚、上記の説明では、分離タイプのステアリングシステムに適用した場合について説明したが、本発明は上記交差点情報を含む道路情報を用いてステアリング機構の駆動制御を変更し、操舵部材への操舵動作（操舵角δｉ）に対する操向車輪の転舵量（タイヤ角δｏ）を変更することにより、道路形状などに応じて車両の操舵特性を最適に変更できるものであればよく、ステアリング機構の構成、形式や検出手段の種類や結果データなどは上記のものに何等限定されるものではなく、操舵部材と操向車輪とが機械的に連結されている連結タイプのステアリングシステムにも適用することができる。具体的には、例えば遊星ギヤ機構により構成された伝達比可変機構によってステアリング機構でのステアリングギヤ比を変更可能に構成された連結タイプに適用する場合、そのステアリング機構でのギヤ比と反力とを上記分離タイプのものと同様に、道路形状などに応じて上記操舵特性を最適に変更することにより、ドライバーの負担軽減及び操舵フィーリングの低下防止を確実に、かつ十分に行うことができる。また、操舵補助用電動モータを用いた電動パワーステアリング装置に適用する場合は、そのモータで発生させる操舵補助力を上記検出結果及び道路情報を用いて決定することにより、道路形状などに応じて操舵補助力の操舵部材に加わる操作力に対するアシストレシオを適切に設定することができる。これにより、車両の操舵特性を道路形状などに合わせて最適なものとすることができ、操舵フィーリングを全く低下させることなくドライバーの負担を確実に、かつ十分に軽減できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のステアリングシステムによれば、上記ステアリング機構におけるステアリングギヤ比や操舵補助力などを交差点等の車両が走行する道路形状などに応じて適切に設定することができ、当該車両の操舵特性を道路形状などに合わせて最適に変更することができるので、道路形状などにかかわらずドライバーの負担軽減及び操舵フィーリングの低下防止を確実に、かつ十分に行うことができる。
【００３９】
また、請求項２のステアリングシステムによれば、上記記憶手段に車両の走行予定経路に対応した上記道路情報を予め記憶させることができるので、制御手段はその走行予定経路に従いステアリング機構の駆動制御を順次変更することで上記操舵特性を容易に変更してドライバーの負担軽減及び操舵フィーリングの低下防止をより確実に行うことができる。
【００４０】
また、請求項３のステアリングシステムによれば、制御手段が情報受信手段で受信した上記走行環境情報も用いてステアリング機構の駆動制御を行うので、刻々と変化する走行環境に対して、当該ステアリング機構の駆動制御及び車両の操舵特性をより動的に対応させることができ、ドライバーの負担軽減及び操舵フィーリングの低下防止をより確実に、かつさらに十分に行うことができる。また、情報受信手段が受信した走行環境情報を記憶手段に適宜記憶させることができるので、当該記憶手段の記憶容量が増大するのを抑えることができる。
【００４１】
また、請求項４のステアリングシステムによれば、上記制御手段は車両が走行する道路形状などに応じてエンジン系などの車両に設けられた制御系を適切に駆動させることができるので、道路形状などに応じた車両走行を快適でしかも安全に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るステアリングシステムの具体例を模式的に示す図である。
【図２】上記ステアリングシステムの要部構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示した制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図４】上記ステアリングシステムによる具体的な自動車の挙動を示す図である。
【図５】上記制御装置の他の動作例を示すグラフである。
【符号の説明】
１操舵部材
２ステアリング機構
３制御装置
３ａデータ記憶部（記憶手段）
３ｂ演算部（制御手段）
３ｃ情報送受信部（情報受信手段）
６操舵角検出部
７操舵トルク検出部
８タイヤ角検出部
９車速センサ
１０踏込み量検出部（車両側の制御系）
１１アクセルペダル（車両側の制御系）
１２エンジン（車両側の制御系）
１３ナビゲーション装置
１４送信設備
１５踏込み量検出部（車両側の制御系）
１６ブレーキペダル（車両側の制御系）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering system that is mounted on a vehicle such as an automobile and performs a steering operation of the vehicle according to a steering operation of a driver.
[0002]
[Prior art]
For example, in a steering system for an automobile, a connection type in which a steering wheel provided in a vehicle and a steering member that is operated by a driver are mechanically connected, and a separation type in which they are separated without mechanical connection. Two types have been developed. In any of these types, the detection unit detects a steering angle applied to the steering member in accordance with the driving operation of the driver, and the control device detects the steering member and the steering wheel based on the detection result from the detection unit. The wheel angle (tire angle) is changed by controlling the driving of the steering mechanism provided between the vehicle and the steering of the vehicle to match the driver's operation (for connection type and separation type steering systems, for example, (See JP-A-11-99956 and JP-A-9-142330, respectively).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the steering system as described above, the steering characteristic of the vehicle is changed by changing the drive control of the steering mechanism, thereby reducing the driver's steering burden. Specifically, in the above connection type, the steering burden is reduced by changing the steering gear ratio, which is the ratio of the steering angle to the tire angle, in the transmission ratio variable mechanism including the planetary gear mechanism included in the steering mechanism. The steering characteristics are changed to Further, in a connection type in which an electric motor as a steering assist unit is provided in a steering mechanism, that is, an electric power steering system, the steering characteristics are changed by changing the steering assist force (motor rotational force) applied from the electric motor. The burden is reduced.
[0004]
Further, in the steer-by-wire (SBW) type steering system as the separated type, the steering characteristic is changed by changing the steering gear ratio in the steering gear provided between the left and right steering wheels. Reduces the burden. In addition, in the connection type system including the SBW system or the transmission ratio variable mechanism, the steering resistance and the self-aligning torque due to the friction with the road surface on which the vehicle travels are different from the connection type including the steering assist electric motor. Not transmitted to the driver through the steering member. Therefore, in a system equipped with the SBW method and the transmission ratio variable mechanism, the control device calculates a reaction force acting in the direction opposite to the steering direction applied to the steering member based on the detection result from the detection unit, and calculates the calculation. By driving the reaction force generating electric motor in accordance with the result and the change in the steering characteristics, the driver is given a steering feeling corresponding to the steering operation.
[0005]
However, in the conventional steering system, the steering gear ratio and the steering assist force in the steering mechanism may not be optimized in accordance with the traveling road depending on the road shape such as a curve or intersection where the vehicle travels. As a result, there are cases in which the driver's steering burden cannot be reduced or the steering feeling is lowered.
Further, in the conventional system, as disclosed in, for example, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-99956, the estimated road surface condition is taken into account when the road surface condition of the traveling road is estimated and the steering gear ratio is determined. However, when the vehicle makes a left turn at an intersection, the determined gear ratio is not necessarily optimal for left turn of the vehicle at the intersection, reducing the driver's burden and lowering the steering feeling. In some cases, the prevention could not be performed sufficiently.
[0006]
In view of the conventional problems as described above, the present invention can optimally change the steering characteristics of a vehicle according to the shape of a road on which the vehicle such as an intersection travels, and thus reduces the burden on the driver and the steering. It is an object of the present invention to provide a steering system that can reliably and sufficiently prevent the feeling from being lowered.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a steering member, a steering mechanism that changes a steering amount of a steered wheel of a vehicle according to a steering operation of a driver applied to the steering member, and a control unit that controls driving of the steering mechanism. In the steering system, the control unit changes a gear ratio that is a ratio of a steering amount of the steered wheel to a steering operation amount to the steering member based on predetermined road information including intersection information regarding an intersection. To change the drive control of the steering mechanism Storage means for preliminarily storing at least the road information is provided, and the gear ratio is based on a multiplication result of a function relating to the size of the intersection as the intersection information and a function relating to the intersection angle of the intersection. Required (Claim 1).
[0008]
In the steering system configured as described above, the control means changes the drive control of the steering mechanism based on the road information including the intersection information, and changes the steered amount of the steered wheels for the steering operation to the steering member. Therefore, for example, even when the vehicle turns left at the intersection, the control means can accurately perform drive control of the steering mechanism corresponding to the intersection shape obtained from the intersection information, and the vehicle steering characteristics can be determined. It can be changed optimally according to the road shape.
[0009]
Also This In this case, the road information corresponding to the planned travel route of the vehicle can be stored in advance in the storage means.
[0010]
The steering system (claim) 1) The information receiving means for receiving the driving environment information indicating the driving environment of the vehicle from the outside,
The control means changes drive control of the steering mechanism based on the road information and travel environment information received by the information receiving means, and changes the steered amount of the steered wheels with respect to the steering operation to the steering member. (Claims) 2 ).
In this case, the control means can change the driving control of the steering mechanism based on the driving environment information in addition to the road information, so that the driving control of the steering mechanism can be performed more accurately in response to changes in the driving environment. Further, the steering characteristics of the vehicle can be changed more optimally.
[0011]
Further, the steering system (claim 1). Or 2 ), The control means may change drive control for an engine control system provided in the vehicle based on at least the road information. 3 ).
In this case, the control means changes the drive control for the control system on the vehicle side such as the engine system based on at least the road information, so that the vehicle can be appropriately driven according to the road shape and the like that travels.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment showing a steering system of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a case where a separation type steering system in which a steering member and a steered wheel are not mechanically connected is applied to an automobile will be described as an example.
[0013]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a specific example of a steering system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part of the steering system.
In FIG. 1, the steering system of this embodiment includes a steering member (steering wheel) 1 to which a driver's steering operation is applied, a steering mechanism 2 provided between the steering member 1 and a pair of left and right steering wheels 50, And a control device 3 that controls the driving of the steering mechanism 2, and the steering mechanism 2 operates according to an instruction signal from the control device 3, whereby the steering mechanism 2 is directed to the steering wheel 50 (that is, the tire angle). The steering system performs the steering operation of the car according to the steering operation of the driver.
[0014]
The steering mechanism 2 is attached to the steering member 1 side, and is attached to the reaction force generating actuator unit 4 that generates the reaction force applied to the steering member 1 and the steering wheel 50 side. A steer-by-wire (SBW) system in which a steering actuator unit 5 that substantially changes the tire angle is provided, and the actuator units 4 and 5 that are separately disposed and the control device 3 are connected by electrical wiring. It is comprised by. In the SBW type steering mechanism 2, the steering member 1 as the steering operation means and the steered wheel 50 on the vehicle side are not mechanically connected to each other. A joystick can be used in place of the steering wheel.
[0015]
The reaction force generating actuator unit 4 has a rotating shaft 4a whose upper end is attached to the steering member 1 so as to be integrally rotatable, an electric motor 4b connected to the rotating shaft 4a, and the electric motor 4b. A drive circuit 4c is provided. The rotation shaft 4a includes a steering angle δi indicating a rotation angle from a predetermined neutral position of the steering member 1 that rotates in accordance with the steering operation of the driver (for example, the vehicle goes straight, and the tire angle is 0 degrees) and its rotation torque. A steering angle detection unit 6 and a steering torque detection unit 7 are provided for detecting the steering torque Ti. The drive circuit 4c is configured to drive the electric motor 4b in accordance with an instruction signal (reaction force generation command) from the control device 3, and when the steering member 1 rotates, for example, counterclockwise by a steering operation, A reaction force that rotates the steering member 1 to the right is applied via the rotating shaft 4a so that the steering member 1 returns to the neutral position.
The reaction force generated by the electric motor 4b is determined by the control device 3 using the detection results of the steering angle δi and the steering torque Ti and road information stored in advance in a data storage unit described later (details). The driver feels the steering feeling that fits well in the steering operation regardless of the shape of the road on which the vehicle is traveling.
[0016]
The steering actuator unit 5 includes a steering gear 5a connected to a steering rod 51 disposed in the vehicle width direction (left-right direction in the figure) of the automobile, an electric motor 5b that rotationally drives the steering gear 5a, And a drive circuit 5c for driving the electric motor 5b. The steering gear 5a is constituted by a ball screw mechanism or the like, and converts the rotational operation of the electric motor 5b into a linear motion of the steering rod 51, thereby interposing the tie rod 52 and the knuckle arm 53 with respect to the steering rod 51. The tire angle of the pair of left and right steering wheels 50 connected to both ends of the steering wheel 50 is changed. In addition, an instruction signal (steering command) for instructing the rotation angle and speed of the electric motor 5b is input from the control device 3 to the driving circuit 5c, and the driving circuit 5c receives the electric motor in accordance with the steering command. The tire angle changing operation is performed by rotating 5b.
[0017]
Further, the steering gear 5a is provided with a tire angle detection unit 8 for detecting the tire angle δo of the steered wheel 50. The amount of movement of the steering rod 51 by the steering gear 5a is detected, and the detected value is obtained. The detection signal shown is output to the control device 3. Further, a vehicle speed sensor 9 is connected to the control device 3, and the control device 3 acquires a vehicle speed V using a detection signal from the vehicle speed sensor 9, and a steering gear based on the tire angle δo and the speed V. The steering gear ratio 5a (the ratio between the steering angle δi and the tire angle δo) is appropriately set, and the steering characteristic of the vehicle is changed to reduce the steering burden on the driver. Specifically, the steering gear ratio is set so that the tire angle δo changes greatly with respect to the steering angle δi as the vehicle speed V decreases.
Further, as will be described in detail later, the steering gear ratio is appropriately set according to the shape of the road on which the vehicle travels, and the steering characteristics of the vehicle are determined according to the shape of the traveling road. The steering load is not increased as much as possible by optimally changing.
The steering angle detection unit 6, the steering torque detection unit 7, the tire angle detection unit 8, and the vehicle speed sensor 9 constitute detection means for outputting a signal corresponding to the driving operation of the driver.
[0018]
With reference to FIG. 2, the control device 3 is provided in a vehicle such as a data storage unit 3 a configured by a non-volatile memory, a calculation unit 3 b configured by a CPU, and the navigation device 13. An information transmission / reception unit 3c configured to be able to transmit / receive information to / from other information equipment and the transmission facility 14 outside the vehicle is provided, and a drive signal of the steering mechanism 2 is input by inputting a detection signal from the detection means. Is supposed to do.
In addition to the above detection means, the control device 3 is provided on the vehicle side, and is configured to be able to input a detection signal from a detection unit such as a detection device or device that directly or indirectly detects the driving operation of the driver. By using the detection results of the detection means and the detection unit and information stored in the data storage unit 3a, the control system such as the engine system and the brake system provided on the steering mechanism 2 and the vehicle side is used. Each drive control can be performed. As shown in FIG. 2, the detection unit provided on the vehicle side includes a depression amount detection unit 10 that detects the depression amount to the accelerator pedal 11 and a depression amount that detects the depression amount of the brake pedal 16. There is a detector 15. In addition, the detection unit is configured to include a CCD camera or the like. At least a lane for recognizing the paint color of the lane, the presence or absence of an obstacle, etc. by color photographing at least the front and rear road surfaces of the car. A collision avoidance radar including a recognition sensor, a millimeter wave radar, or the like, or a sensor for detecting a lever operation such as a hand brake or a switch operation of lights such as a direction indicator and a hazard lamp is included.
[0019]
The data storage unit 3a stores data such as programs and arithmetic expressions used in the calculation unit 3b and the like, for example, the system gain K1 of the steering system, and further the detection means input to the control device 3 The information indicating the detection result is stored as appropriate.
The data storage unit 3a constitutes storage means for storing predetermined road information in advance, and holds a road gain K2 for appropriately changing the steering gear ratio according to the road shape on which the vehicle is traveling. ing. The above road information includes data information indicating the shape of the road including the curvature radius and inclination angle (road gradient) of the road on which the vehicle is traveling, or the type of expressway, general road, mountain road, etc., the size of the intersection, the angle of intersection, etc. Intersection information consisting of data obtained by digitizing or functionalizing the intersection shape of the vehicle, etc. is included, and the calculation unit 3b uses the calculation formula or the like to appropriately change the road gain K2 according to the driving road of the vehicle. It can be done.
[0020]
The arithmetic unit 3b constitutes a control unit that changes the drive control of the steering mechanism 2 based on predetermined road information stored in the data storage unit 3a. Specifically, the calculation unit 3b is based on the vehicle speed V obtained from the detection result of the vehicle speed sensor 9 and the road on which the vehicle is currently traveling, among the stored information stored in the data storage unit 3a. The steering gear ratio is set by selecting and determining the system gain K1 and the road gain K2.
The determination process of the traveling road when determining the road gain K2 is acquired by the calculation unit 3b from the planned traveling route of the vehicle set in advance in the navigation device 13 or the transmission facility 14 via the information transmission / reception unit 3c. This is performed according to the position information. Further, when setting the steering gear ratio, the information received by the information transmitting / receiving unit 3c includes driving environment information related to the driving environment of the vehicle or an environmental gain K3 for changing the steering gear ratio determined by this information. If so, the calculation unit 3b sets the steering gear ratio in consideration of the environmental gain K3. Based on the detection results of the steering angle detection unit 6 and the tire angle detection unit 8, the calculation unit 3b calculates the steering angle δi of the steering member 1, its steering speed, and the tire of the steering wheel 50 that has actually moved. The angle δo is acquired, and the steering command for the steering actuator unit 5 is generated using the determined steering gear ratio, the acquired steering angle δi, and the tire angle δo, and the electric motor 5b of the actuator unit 5 is driven. Let As described above, the calculation unit 3b can set the steering gear ratio corresponding to the speed V of the automobile and the road shape during travel, and the steering command generation process is optimized according to the speed V and the road shape. It can be carried out.
[0021]
In addition, the calculation unit 3b uses the detection result of the detection unit and the storage information of the data storage unit 3a for the reaction force generation actuator unit 4 to respond to the vehicle speed and the shape of the traveling road. The magnitude of force is appropriately changed. Specifically, the calculation unit 3b obtains the steering angle δi and the steering torque Ti from the detection results of the steering angle detection unit 6 and the steering torque detection unit 7, respectively, for example, the detected value, the system gain K1, the road The direction and magnitude of the reaction force generated by the electric motor 4b of the reaction force generating actuator unit 4 are determined so that the reaction force is generated according to the steering gear ratio set using the gain K2 and the environmental gain K3. Instructed to the drive circuit 4c in the reaction force generation command. Thus, the calculating part 3b can perform optimally according to the speed V and road shape etc. which detected the said reaction force generation | occurrence | production command generation process.
[0022]
In addition, the calculation unit 3b uses the storage information stored in the data storage unit 3a such as the detection means and the detection result of the detection unit and road information to control each control on the vehicle side such as the engine system and the brake system. An instruction signal for the system is generated to perform drive control of the corresponding control system. Specifically, the travel distance of the accelerator pedal 11 is calculated based on the detection signal from the depression amount detection unit 10, and the required gasoline is supplied to the engine 12 according to the calculated value. At this time, for example, when the calculation unit 3b determines that the road information includes road gradient data, the vehicle is made to correspond to the road gradient by changing the gasoline supply amount according to the data value. It is possible to accelerate appropriately and reduce the operation burden on the driver.
[0023]
The information transmitting / receiving unit 3c includes information receiving means for receiving the driving environment information indicating the driving environment of the vehicle from the outside. The information transmitting / receiving unit 3c receives the driving environment information including the road information from the outside and receives data. While being memorize | stored in the memory | storage part 3a, the memory | storage information memorize | stored in the data memory | storage part 3a can be transmitted outside. The travel environment information includes information indicating road regulation status and congestion status, information indicating weather, and the like, and the latest information on the road information for updating the road information stored in the data storage unit 3a. Therefore, the calculation unit 3b can determine the road gain K2 and the environmental gain K3 in accordance with the dynamically changing traveling environment and set the steering gear ratio and the reaction force.
[0024]
The information transmitting / receiving unit 3c is configured to be accessible to an information storage unit such as a data memory of another information device in the vehicle such as the navigation device 13 in accordance with an instruction from the calculating unit 3b. Accordingly, the data in the information storage unit can be referred to. In addition, in a specific example of the transmission facility 14 that transmits information to the information transmitting / receiving unit 3c, a transmission station that is provided along the road and wirelessly transmits transmission information from a traffic management center or the like, or a broadcast facility such as an FM broadcast station, Further, there is a relay station for transmitting a mobile phone or mail communication, and the information transmitting / receiving unit 3c can download necessary information such as road information scheduled to travel to the data storage unit 3a in accordance with instructions from the calculation unit 3b.
In addition, the information reference and download are performed automatically by the calculation unit 3b determining the planned driving route of the vehicle based on the result of the determination processing of the traveling road, similarly to the setting of the steering gear ratio and the like. However, the information is provided so that the control device 3 can be provided with input means for directly inputting the driver's instructions to the information transmitting / receiving unit 3c, or the operation buttons, mobile phones, etc. of the navigation device 13 can be used as the input means. The transmission / reception unit 3c can also be configured.
[0025]
The operation of the steering system configured as described above will be specifically described with reference to FIGS. In the following description, for the sake of simplification of explanation, the control operation for the steering actuator unit 5 when the automobile 100 draws a locus indicated by the solid line R1 in FIG. 4 and turns left at the intersection F will be mainly described. . Further, a case where the steering gear ratio is changed using the system gain K1 and the road gain K2 will be described as an example.
As shown in step S1 of FIG. 3, the calculation unit 3b uses the road information in the data storage unit 3a by determining ON / OFF of the control flag in the storage area set in the data storage unit 3a. To determine if it is necessary to change the steering gear ratio. If the control flag is ON, it is determined that the gear ratio needs to be changed, and a process shown in step S9 described later is performed.
[0026]
When the control flag is OFF, the calculation unit 3b determines that it is not necessary to change the steering gear ratio, and is set using, for example, the navigation device 13 and stored in advance in the data storage unit 3a. In accordance with the planned travel route, the next intersection information and necessary information (first and second determination criteria in steps S7 and S10 described later) corresponding to each case of turning right and left are read from the data storage unit 3a (step S2). Further, the calculation unit 3b determines whether or not the vehicle is traveling in a lane where the vehicle can turn left by using information from the navigation device 13 or the lane recognition sensor (step S3).
When it is determined that the vehicle is not traveling in a lane that can turn left, the calculation unit 3b performs feedback control on the tire angle δo so as to satisfy the equation (1) of δo = K1 · δi shown in step S6. That is, the calculation unit 3b obtains the vehicle speed V from the detection result of the vehicle speed sensor 9, and selects the system gain K1 according to the obtained speed V. Further, the calculation unit 3b acquires the steering angle δi and the tire angle δo from the detection results of the steering angle detection unit 6 and the tire angle detection unit 8, respectively, and performs steering so that the tire angle δo satisfies the above equation (1). The steering command for the actuator unit 5 is generated and notified. As a result, the steering gear ratio corresponding to the speed V is set appropriately, and the steering characteristic is changed to an optimum steering characteristic when the vehicle 100 goes straight at the speed V.
[0027]
On the other hand, if it is determined in step S3 that the vehicle is traveling in a lane where left turn is possible, the calculation unit 3b receives the road gain K2 corresponding to the left turn along the locus R1 of the intersection F at the intersection information read in step S2. (Step S4). Specifically, the calculation unit 3b includes the intersection F when the automobile 100 makes a left turn on the locus R1 in the read intersection information. of The road gain K2 is obtained by selecting the function f (x) relating to the size and the function f (y) relating to the intersection angle of the intersection F and multiplying them. This function f (x) changes according to the number of lanes indicating the size of the intersection, and is obtained by substituting the value x unique to the intersection F held in the data storage unit 3a. The function f (y) changes according to the intersection angle of the intersection, and is obtained by substituting the value y specific to the intersection F held in the storage unit 3a. The eigenvalues x and y are determined so as to reduce the steering operation amount (steering angle) of the steering member 1 by the driver when traveling left on the locus R1, and as the necessary steering operation amount increases, A value that determines the gear ratio is selected so that the tire angle δo changes greatly with respect to the steering angle δi.
[0028]
Next, the calculation unit 3b determines whether or not the direction indicator is operated by the driver based on a signal from the left turn direction indicator (step S5), and the indicator is not operated. If it is determined that the calculation unit 3b does not turn left at the intersection F, the operation proceeds to step S6 to perform the processing operation.
On the other hand, when it is determined that the direction indicator is operated, the calculation unit 3b determines to turn left at the intersection F, and the steering angle δi and the steering speed obtained from the detection result of the steering angle detection unit 6 are determined in the above step S2. By determining whether or not the first determination criterion read in step 1 is satisfied, it is determined whether or not the left turn has actually started (step S7). Specifically, as shown in step S7, the calculation unit 3b is based on the detection result of the steering angle detection unit 6, and the steering member 1 has a rotational speed faster than, for example, −30 (deg / S) and −20. When it is determined that the rotation operation is smaller than (deg), the calculation unit 3b determines that the left turn traveling is not actually performed and performs the processing operation shown in step S6.
[0029]
On the other hand, when it is determined in step S7 that the detected steering angle δi and the steering speed satisfy the first determination criterion, the calculation unit 3b determines that the left turn is started and sets the control flag. Turn on (step S8).
Subsequently, similarly to step S6, the calculation unit 3b performs feedback control on the tire angle δo so as to satisfy the equation (2) of δo = K1, K2, and δi shown in step S9. That is, the calculation unit 3b acquires the steering angle δi and the tire angle δo from the detection results of the steering angle detection unit 6 and the tire angle detection unit 8, respectively, so that the tire angle δo satisfies the above equation (2). The steering command for the steering actuator unit 5 is generated and notified. Thus, the steering gear ratio corresponding to the case where the vehicle turns left at the intersection F at the detected speed V is appropriately set, and the steering characteristic of the automobile 100 is optimally changed to the left turn traveling on the locus R1.
[0030]
Thereafter, as shown in step S10, the calculation unit 3b is configured such that the steering angle δi at the steering member 1 is larger than the second determination criterion for termination determination read in step S2, for example, −20 (deg), and It is determined whether the value is in a range smaller than 20 (deg). If it is determined that the steering angle δi is a value within the above range, the calculation unit 3b determines that the left turn traveling has ended, changes the control flag to OFF, and proceeds to the processing operation of step S6.
On the other hand, when it is determined that the steering angle δi is a value outside the above range, the calculation unit 3b determines that the left turn traveling is not finished, and it is necessary to maintain the gear ratio using the road gain K2. Determination is made and the process returns to step S1. As described above, the calculation unit 3b uses the detection result of the steering angle detection unit 6 and the like and the road information stored in the data storage unit 3a, so that the calculation unit 3b performs the steering operation when turning left at the intersection F. By appropriately setting the gear ratio, the steering characteristics of the automobile 100 can always be changed to an optimum one.
[0031]
In the above description, the steering gear ratio is set using the system gain K1 and the road gain K2. However, when the environmental gain K3 is used, the above formulas (1) and (2) are used. The steering gear ratio is set by multiplying each right term by its environmental gain K3. Also, when performing a right turn operation, the same control operation as in the case of the left turn operation is performed.
In the above description, the case where the automobile 100 makes a left turn along the trajectory R1 has been described. However, when the automobile 100 makes a left turn along the trajectory R1, the automobile 100 follows the trajectory R2 indicated by a one-dot chain line in FIG. When the vehicle turns left, the calculation unit 3b calculates the road gain K2 corresponding to the trajectory R2 in step S4, and uses the first and second determination criteria for the trajectory R2 in steps S7 and S10. The steering gear ratio can be set appropriately, and the left turn on the locus R2 can be smoothly performed. Further, when the automobile 100 makes a left turn at the intersection F, the calculation unit 3b can detect the speed V, the steering angle δi, and the like because it can handle not only the trajectory R1 but also the other trajectory R2. Coupled with the fact that the behavior of the vehicle is grasped using data, a travel route (for example, trajectory R2) that is different from the planned travel route (for example, trajectory R1) set in advance in the navigation device 13 or the like by a danger avoidance operation by the driver or the like. Even when is selected, the calculation unit 3b can easily cope with the problem by appropriately setting the steering gear ratio and the like by using the stored information corresponding to the driving operation.
[0032]
When the road information includes the type of road on which the automobile 100 travels, the calculation unit 3b sets the steering gear ratio according to the road type. For example, when traveling on a mountain road where it is required to increase the change in the tire angle δo with respect to the steering angle δi with respect to the steering gear ratio when traveling on a general road indicated by a solid line 40 in FIG. The gear ratio is changed as indicated by the alternate long and short dash line 41 in FIG. When traveling on an expressway that is required to suppress a change in the tire angle δo with respect to the steering angle δi, the calculation unit 3b sets the gear ratio and changes the steering characteristics as indicated by a broken line 42 in the figure. Thus, the safety | security in driving | running | working a vehicle can be improved because the calculating part 3b changes a gear ratio according to a road kind etc.
[0033]
In the steering system of the present embodiment configured as described above, the calculation unit (control unit) 3b uses the detection result of the detection unit such as the steering angle detection unit 6 and road information stored in advance in the data storage unit 3a. By using this, an instruction signal to the reaction force generation actuator unit 4 and the steering actuator unit 5 of the steering mechanism 2 is generated. As a result, the steering gear ratio and the reaction force corresponding to the detected speed V and the running road shape can be set, and the drive control of the steering mechanism 2 can be accurately performed according to the road shape and the like. Can be optimally changed according to the road shape. Therefore, unlike the conventional example, the driver's burden can be reduced and the steering feeling can be prevented from being lowered reliably and sufficiently regardless of the road shape.
[0034]
In the present embodiment, since at least the road information corresponding to the planned travel route of the car can be stored in advance in the data storage unit 3a, the calculation unit 3b changes the drive control of the steering mechanism 2 according to the planned travel route. Thus, the steering characteristics of the vehicle can be easily changed, and the driver's burden can be reduced and the steering feeling can be prevented from being lowered more reliably.
[0035]
In the present embodiment, the information transmission / reception unit 3c receives the traveling environment information from the outside, and the calculation unit 3b also uses the received traveling environment information to set the steering gear ratio and reaction force in the steering mechanism 2. Therefore, the driving control of the steering mechanism 2 and the steering characteristics of the vehicle can be more dynamically associated with the traveling environment that changes every moment. As a result, the driver's burden can be reduced and the steering feeling can be prevented from being lowered more reliably and more sufficiently. Further, since the travel environment information received by the information transmitting / receiving unit 3c can be stored in the data storage unit 3a as appropriate, an increase in the storage capacity of the storage unit 3a can be suppressed, and the circuit configuration of the control device 3 can be reduced. Complicated and large size can be prevented.
[0036]
Further, in the present embodiment, the calculation unit 3b controls the vehicle-side control system such as the engine system based on at least the detection result and the road information so that the vehicle-side control system such as the engine system is changed based on the road information. The control signal on the vehicle side, such as the engine system, can be driven appropriately according to the shape of the road on which the vehicle travels, making it comfortable and safe to drive the vehicle according to the shape of the road. Can be done.
[0037]
In the above description, the case where the present invention is applied to a separation type steering system has been described. However, the present invention changes the driving control of the steering mechanism using the road information including the intersection information, and the steering operation to the steering member ( It is only necessary that the steering characteristic of the vehicle can be changed optimally according to the road shape by changing the steered wheel turning amount (tire angle δo) with respect to the steering angle δi). The type of detection means, the result data, and the like are not limited to those described above, and can be applied to a connection type steering system in which a steering member and a steered wheel are mechanically connected. Specifically, for example, when applied to a connection type configured such that the steering gear ratio in the steering mechanism can be changed by a transmission ratio variable mechanism configured by a planetary gear mechanism, the gear ratio and reaction force in the steering mechanism As in the case of the separation type, the steering characteristics are optimally changed in accordance with the road shape and the like, so that the driver's burden can be reduced and the steering feeling can be prevented from being lowered. In addition, when applied to an electric power steering device using a steering assist electric motor, the steering assist force generated by the motor is determined using the detection result and the road information, so that the steering can be performed according to the road shape. The assist ratio for the operation force applied to the steering member of the assist force can be set appropriately. Thereby, the steering characteristic of the vehicle can be optimized according to the road shape and the like, and the burden on the driver can be surely and sufficiently reduced without reducing the steering feeling at all.
[0038]
【The invention's effect】
The present invention configured as described above has the following effects.
According to the steering system of the first aspect, the steering gear ratio, the steering assist force, and the like in the steering mechanism can be appropriately set according to the road shape on which the vehicle such as the intersection travels, and the steering characteristics of the vehicle can be set. Since it can be optimally changed in accordance with the road shape and the like, it is possible to reliably and sufficiently reduce the burden on the driver and prevent the steering feeling from being lowered regardless of the road shape.
[0039]
According to the steering system of claim 2, the road information corresponding to the planned travel route of the vehicle can be stored in the storage means in advance, so that the control means controls the driving of the steering mechanism according to the planned travel route. By sequentially changing the steering characteristics, it is possible to easily change the steering characteristics and more reliably reduce the burden on the driver and prevent the steering feeling from being lowered.
[0040]
According to the steering system of the third aspect, since the driving mechanism is controlled using the traveling environment information received by the information receiving means by the control means, the steering mechanism can be applied to the ever-changing traveling environment. The drive control and the steering characteristic of the vehicle can be made to correspond more dynamically, and the driver's burden can be reduced and the steering feeling can be prevented from being lowered more reliably and more sufficiently. Moreover, since the driving environment information received by the information receiving unit can be stored in the storage unit as appropriate, it is possible to suppress an increase in the storage capacity of the storage unit.
[0041]
Further, according to the steering system of claim 4, the control means can appropriately drive a control system provided in the vehicle such as an engine system in accordance with a road shape on which the vehicle travels. The vehicle can be driven comfortably and safely according to the conditions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a specific example of a steering system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a main part of the steering system.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation example of the control device shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a specific behavior of an automobile by the steering system.
FIG. 5 is a graph showing another operation example of the control device.
[Explanation of symbols]
1 Steering member
2 Steering mechanism
3 Control device
3a Data storage unit (storage means)
3b Calculation unit (control means)
3c Information transmitter / receiver (information receiving means)
6 Steering angle detector
7 Steering torque detector
8 Tire angle detector
9 Vehicle speed sensor
10 Depression amount detection unit (vehicle-side control system)
11 Accelerator pedal (vehicle-side control system)
12 Engine (Vehicle side control system)
13 Navigation device
14 Transmission equipment
15 Depression amount detection unit (vehicle-side control system)
16 Brake pedal (vehicle control system)

Claims

A steering system includes a steering member, a steering mechanism that changes a steering amount of a steered wheel of a vehicle according to a steering operation of a driver applied to the steering member, and a control unit that controls driving of the steering mechanism. And
The steering means is configured to change a gear ratio, which is a ratio of a steering amount of the steered wheel with respect to a steering operation amount to the steering member, based on predetermined road information including intersection information regarding an intersection. It is to change the drive control of the mechanism ,
Storage means for preliminarily storing at least the road information is further provided, and the gear ratio is obtained based on a multiplication result of a function relating to the size of the intersection as the intersection information and a function relating to the intersection angle of the intersection. Steering system characterized by

Comprising information receiving means for receiving driving environment information indicating the driving environment of the vehicle from the outside;
The control means changes the steering control of the steering mechanism based on the road information and the travel environment information received by the information receiving means, and changes the steered amount of the steered wheel for the steering operation to the steering member. steering system according to claim 1, characterized in that.

The steering system according to claim 1 or 2, wherein the control means changes drive control for an engine control system provided in the vehicle based on at least the road information .