JP4226169B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用操舵装置に関し、特に手動転舵力に対する付加転舵力を電動機で発生するように構成された車両用操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
運転者の操舵力を軽減するための所謂パワーステアリング装置として、ステアリングホイールに加わる手動操舵力を電動機で補助するように構成すると共に、ステアリングホイールに運転者が加えた操舵トルクの検出信号の増幅度を車速や道路状況などに応じて変化させることにより、最適な操舵トルクが常に得られるように電動機の出力を増減するようにしたものが知られている(特公昭50−33584号公報など参照)。
【0003】
この従来のパワーステアリング装置は、運転者が操舵して初めて電動機が補助操舵トルクを発生するように構成されている。従って、走行中に強い横風を受けたり、轍路を走行したりして車両の実走行ラインが目標走行ラインを外れてしまう場合のような外乱による転舵に対しては、このパワーステアリング装置の電動機は駆動トルクを発生しない。しかも上記従来のパワーステアリング装置は、一般に車両の横加速度並びにヨーレイトの一時的な増大に対しては補助操舵トルクが小さくなるようにしている。そのため、外乱による車両の偏向を抑えるためには、運転者自身がステアリングホイールを操作しなければならないのだが、その偏向が大きければ大きいほど、修正に要する手動操舵トルクが大きくなるという不都合があった。
【0004】
そこで、例えば特開平5−105100号公報には、ヨーレート、横加速度などの車両挙動の検出値に基づいて反力トルク値を決定すると共に、手動操舵トルク値などに基づいて補助トルク値を決定し、これらの反力トルク値と補助トルク値とに基づいて電動機の駆動トルクを制御するようにしたものが提案されている。
【0005】
この構成によれば、横風や路面の轍などによる外乱が車両に作用した際の偏向抑制性能を高めて車両の走行安定性を向上することができ、しかも雪道などのようにタイヤと路面間の摩擦係数が低い路面での走行時や低速走行時にも、ステアリングホイールの操舵力を最適化し得る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、ヨーレート、横加速度などの車両挙動を検出し、その検出値に基づいて決定された反力トルク値と、手動操舵トルクなどの検出値に基づいて決定された補助トルク値とに基づいて上記電動機の駆動トルクを制御するものの場合、センサの故障等によって車両挙動の検出値が誤ると、反力トルク値が誤って決定され、それに伴って電動機の駆動トルクが誤った値となることがあり得た。つまり上記従来の構成には、車両挙動を検出するセンサが故障すると、操舵上の違和感を運転者に与えかねないという不都合があった。
【0007】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、車両挙動を検出するセンサが故障した場合にも、操舵上の違和感を運転者に与えずに済むように改良された車両用操舵装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、車両の操向車輪(6)に手動転舵力を加えるための手動操舵手段(ステアリングホイール1)と、手動操舵トルクの検出手段(12)と、操向車輪に付加転舵力を加えるための電動機(9)と、操舵トルクの検出値に基づいて付加転舵力に含まれる補助トルク成分を決定するための補助トルク決定手段(21)と、車両挙動の検出手段(操舵角速度センサ11、ヨーレイトセンサ15)の検出値に基づいて付加転舵力に含まれる反力トルク成分を決定するための反力トルク決定手段(22)と、補助トルク値と反力トルク値との合算値である駆動トルク目標値をもって電動機を制御するための制御手段(操舵制御ユニット17)とを有する車両用操舵装置において、操舵トルク検出手段の検出値と前記電動機に与える駆動トルク目標値とを所定時間比較するための比較手段(31)と、反力トルク決定手段が決定した反力トルク値の制御手段への入力を比較手段での比較結果に基づいて禁止するための禁止手段(40)とを有するものとした。
【0009】
これによれば、操舵トルク検出手段の検出値と駆動トルク目標値との方向を比較し、例えばこれらが所定時間互いに異なる場合には、車両挙動の検出手段の故障と判断し、補助トルク決定手段が決定した補助トルク値のみによって電動機が制御される。従って、ステアリングホイールの操作力が無用に増大せずに済む。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【0011】
図1は、本発明が適用された車両用操舵装置の概略構成を示す。この操舵装置は、ステアリングホイール1に一体結合されたステアリングシャフト2に自在継手を有する連結軸3を介して連結され、ステアリングホイール1を介して手動操舵力が加えられるピニオン4、及びピニオン4に噛合して車幅方向に往復動し得ると共にタイロッド5を介して操向車輪としての左右の前輪6のナックルアーム7にその両端が連結されたラック軸8を有するラック・アンド・ピニオン機構と、電動パワーステアリング装置としての補助操舵力をラック軸8に加えるべく、ラック軸8の中間部に同軸的に配役された電動機9とからなっている。
【0012】
ラック・アンド・ピニオン機構のピニオン4の近傍には、ステアリングホイール1の回転角速度を検出するための操舵角速度センサ11と、ピニオン4に作用する手動操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ12とが設けられている。そしてこれら2つのセンサ11・12の信号出力は、車両のヨーレイト(ヨーイング角速度)に対応した信号を出力するためにヨーレイトセンサ15と、車両の走行速度に対応した信号を出力するための車速センサ16との出力信号と共に、電動機9の出力を制御するための操舵制御ユニット17に入力されている。
【0013】
図2に示されるように、操舵制御ユニット17内には、電動パワーステアリング装置としての通常の補助トルク成分を演算するための補助トルク決定手段21と、外乱入力に対して車両挙動を安定化するべくラック・アンド・ピニオン機構のラック軸8に加える反力トルク成分を演算するための反力トルク決定手段22と、補助トルク決定手段21および反力トルク決定手段22から出力される各トルク値に応じて電動機9に与える目標電流を設定する目標電流決定手段23と、その目標電流に応じて電動機9に流す電流を制御する出力電流制御手段24とが設けられている。
【0014】
補助トルク決定手段21には、操舵角速度センサ11、トルクセンサ12、及び車速センサ16の各検出信号が入力しており、これらに応じて目標補助トルクATが決定される。また反力トルク決定手段22には、車両挙動検出手段としての操舵角速度センサ11、ヨーレイトセンサ15、及び車速センサ16の各検出信号が入力しており、これらに応じて目標反力トルクCTが決定される。そして出力電流制御手段24からの電流制御信号が、操舵制御ユニット17と電動機9との間に設けられた駆動回路25に入力され、駆動回路25から電動機9に対して駆動電流が供給され、かつ駆動回路25と出力電流制御手段24との間で出力電流のフィードバック制御が行われるようになっている。
【0015】
次にステアリングホイール1に入力した操舵トルクと電動機9が発生する駆動トルクとの比較手段31について説明する。
【0016】
この比較手段31においては、操舵トルクセンサ12からの操舵トルク値TSと基準操舵トルク設定手段32が設定した操舵トルク基準値TSRとを操舵トルク比較手段33で比較し、この比較結果を論理積演算手段34に出力する。これと同時に、出力電流制御手段24からの駆動トルク目標値TMと基準駆動トルク設定手段35が設定した駆動トルク基準値TMRとを駆動トルク比較手段36で比較し、この比較結果を論理積演算手段34に出力する。そして操舵トルクTSと駆動トルク目標値TMとの関係が図3に網線で示したセンサ故障判定領域に有るか否かを判定し、無しであれば論理レベル0、有りであれば論理レベル1の方向判定信号Dを計時手段37に出力する。
【0017】
計時手段37は、論理積演算手段34の論理レベル1(存在有り)の継続時間を計測して得られる計時信号T1を時間比較手段38に出力する。これと同時に基準時間設定手段39は、所定の(たとえば15msec)基準時間信号T2を時間比較手段38に出力する。すると時間比較手段38は、計時信号T1と基準時間信号T2とを比較し、基準時間信号T2以上計時信号T1が継続した場合(T1≧T2)は、時間比較手段38が、禁止手段をなすスイッチ40に対して論理レベル1の時間比較信号を反力制御禁止信号として出力し、通常は閉じているスイッチ40を開く。これにより、電動機9の目標駆動トルクに反力トルク成分が付加されることが禁止される。
【0018】
このようにして、本発明に係る車両用操舵装置においては、比較手段31及びスイッチ40(禁止手段)を操舵制御ユニット17に設けることにより、ラック軸8に加わる電動機9による駆動トルクの方向と、ピニオン4に加わる操舵トルクの方向とが、所定時間(例えば15msec)互いに異なる場合には、電動機9がラック軸8に加える反力トルク成分を零にすることができる。なお、反力トルクの入力を禁止する信号の生成には、上記の如き論理積演算手段34でなく、アナログ回路を用いてもよい。さらに、センサ故障判定領域における操舵トルクTSと駆動トルク目標値TMとに応じて基準時間設定手段39の基準時間信号T2を変えることにより(図3参照)、電動機9の特性や、車重および車両の過渡特性などに応じて反力トルク成分の出力が停止するまでの時間を最適制御することが可能である。
【0019】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ヨーレート、横加速度などの車両挙動を検出するセンサが故障した際には、電動機が発生する反力トルク成分が操向車輪に加わることが禁止されるので、運転者に違和感を与える操舵力の変化を生ぜずに済む。また、本発明による反力トルク入力の禁止手段は、所定時間に満たない時は電動機による反力トルク成分の付加を禁止しないので、横風や轍路における瞬時のハンドル取られに対しては手動操舵トルクの方向に対して逆方向のトルクを発生させることができる。従って、本発明により、操縦安定性の向上とセンサ故障時の安全性とをより一層高次元に両立する上に大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される車両用操舵装置の概略構成図
【図2】本発明の制御系のブロック図
【図3】センサの故障判定領域図
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
6 前輪
9 電動機
11 操舵角速度センサ
12 操舵トルクセンサ
15 ヨーレイトセンサ
17 操舵制御ユニット
21 補助トルク決定手段
22 反力トルク決定手段
31 比較手段
40 スイッチ(禁止手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering apparatus, and more particularly to a vehicle steering apparatus configured to generate an additional turning force with respect to a manual turning force with an electric motor.
[0002]
[Prior art]
As a so-called power steering device for reducing the steering force of the driver, the motor is used to assist the manual steering force applied to the steering wheel, and the amplification degree of the detection signal of the steering torque applied by the driver to the steering wheel It is known that the output of the motor is increased or decreased so that the optimum steering torque can always be obtained by changing the vehicle speed according to the vehicle speed or road conditions (see Japanese Patent Publication No. 50-33584). .
[0003]
This conventional power steering apparatus is configured such that the electric motor generates the auxiliary steering torque only after the driver steers. Therefore, this power steering device can be used for turning due to disturbances such as when the vehicle is subjected to strong crosswinds or traveling on a narrow road and the actual travel line of the vehicle deviates from the target travel line. The electric motor does not generate drive torque. In addition, the conventional power steering apparatus generally reduces the auxiliary steering torque against a temporary increase in the lateral acceleration and yaw rate of the vehicle. Therefore, in order to suppress the deflection of the vehicle due to disturbance, the driver himself has to operate the steering wheel. However, the greater the deflection, the greater the manual steering torque required for correction. .
[0004]
Therefore, for example, in JP-A-5-105100, a reaction force torque value is determined based on a detected value of a vehicle behavior such as a yaw rate and a lateral acceleration, and an auxiliary torque value is determined based on a manual steering torque value. There has been proposed an apparatus in which the driving torque of the electric motor is controlled based on the reaction force torque value and the auxiliary torque value.
[0005]
According to this configuration, it is possible to improve the vehicle running stability by improving the deflection suppression performance when a disturbance caused by a cross wind or road surface is applied to the vehicle, and also between the tire and the road surface such as a snowy road. The steering force of the steering wheel can be optimized even when traveling on a road surface having a low friction coefficient or traveling at a low speed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the vehicle behavior such as the yaw rate and the lateral acceleration is detected, and the above described based on the reaction torque value determined based on the detected value and the auxiliary torque value determined based on the detected value such as the manual steering torque. In the case of controlling the drive torque of the motor, if the detected value of the vehicle behavior is wrong due to a sensor failure or the like, the reaction torque value may be erroneously determined, and accordingly the drive torque of the motor may be an incorrect value. Obtained. In other words, the above-described conventional configuration has a disadvantage that the driver may feel a sense of incongruity in steering if a sensor for detecting vehicle behavior fails.
[0007]
The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main purpose is to provide a driver with a sense of discomfort in steering even when a sensor for detecting vehicle behavior fails. It is an object of the present invention to provide an improved vehicle steering apparatus that does not need to be applied to the vehicle.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, in the present invention, manual steering means (steering wheel 1) for applying a manual turning force to the steering wheel (6) of the vehicle, and manual steering torque detecting means (12). And an electric motor (9) for applying an additional turning force to the steered wheel, and an auxiliary torque determining means (21) for determining an auxiliary torque component included in the additional turning force based on a detected value of the steering torque. A reaction force torque determining means (22) for determining a reaction force torque component included in the additional turning force based on the detection values of the vehicle behavior detecting means (steering
[0009]
According to this, the direction of the detected value of the steering torque detecting means and the direction of the drive torque target value are compared. If they are different from each other for a predetermined time, for example, it is determined that the vehicle behavior detecting means has failed, and the auxiliary torque determining means The electric motor is controlled only by the auxiliary torque value determined by. Therefore, the operation force of the steering wheel does not increase unnecessarily.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a vehicle steering apparatus to which the present invention is applied. The steering device is connected to a
[0012]
Near the pinion 4 of the rack and pinion mechanism, a steering
[0013]
As shown in FIG. 2, in the
[0014]
Detection signals from the steering
[0015]
Next, the
[0016]
In this comparison means 31, the steering torque value TS from the
[0017]
The time measuring means 37 outputs a time measuring signal T1 obtained by measuring the duration of the logical level 1 (existence) of the logical product calculating means 34 to the
[0018]
In this manner, in the vehicle steering apparatus according to the present invention, by providing the comparison means 31 and the switch 40 (prohibition means) in the
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a sensor for detecting vehicle behavior such as yaw rate or lateral acceleration fails, the reaction force torque component generated by the motor is prohibited from being applied to the steering wheel. It is not necessary to produce a change in the steering force that gives a strange feeling to the user. Further, the reaction force torque input prohibition means according to the present invention does not prohibit addition of the reaction force torque component by the electric motor when the predetermined time is not reached, so that manual steering is performed against an instantaneous handle removal in a crosswind or a narrow road. Torque in a direction opposite to the direction of torque can be generated. Therefore, according to the present invention, a great effect can be obtained in further improving the handling stability and the safety at the time of sensor failure at a higher level.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle steering system to which the present invention is applied. FIG. 2 is a block diagram of a control system according to the present invention.
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記操舵トルク検出手段の検出値と前記電動機に与える駆動トルク目標値とを所定時間比較するための比較手段と、
前記反力トルク決定手段が決定した反力トルク値の前記制御手段への入力を前記比較手段での比較結果に基づいて禁止するための禁止手段とを有することを特徴とする車両用操舵装置。Manual steering means for applying a manual steering force to the steering wheel of the vehicle, steering torque detection means for detecting a steering torque applied to the manual steering means, and additional steering force to the steering wheel An electric motor for applying, auxiliary torque determining means for determining an auxiliary torque component included in the additional turning force based on a detection value of the steering torque detecting means, and detecting behavior of the vehicle including yaw rate Vehicle behavior detection means, reaction force torque determination means for determining a reaction force torque component included in the additional turning force based on a detection value of the vehicle behavior detection means, the auxiliary torque value and the reaction force In a vehicle steering apparatus having a control means for controlling the electric motor with a drive torque target value that is a combined value with a torque value ,
A comparison means for comparing a detection value of the steering torque detection means with a drive torque target value applied to the electric motor for a predetermined time;
A vehicle steering apparatus comprising: prohibiting means for prohibiting input of the reaction force torque value determined by the reaction force torque determining means to the control means based on a comparison result of the comparing means.
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