JP4359317B2 - Steering system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、前輪の転舵角と車速にもとづいて、後輪のトー角を作動制御する操舵システムに関し、特に前輪の転舵を補助する電動パワーステアリング装置を組合わせた操舵システムに関する。 The present invention relates to a steering system that operates and controls a toe angle of a rear wheel based on a turning angle and a vehicle speed of a front wheel, and more particularly to a steering system that combines an electric power steering device that assists the turning of a front wheel.
電動パワーステアリング装置は、電動機が操舵トルクの大きさに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをステアリング系に伝達して、運転者が操舵する操舵力を軽減するものである。特許文献1には、操向ハンドルの操作角と車速にもとづいて、全走行輪を独立して作動制御する全輪独立操舵装置の技術が開示されている。また、特許文献2には、ステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、転舵に関する異常(フェイル)が発生した場合には、電子制御ユニットが転舵角に対する操舵トルクの変換テーブルにもとづき、操舵トルクが大きく(いわゆる、重く)なるマップを採用して変更し、運転者の操向ハンドル操作に対する操舵トルクを正常時に比して大きな操舵トルクとする、運転者に異常発生を報知する技術が記載されている。
しかしながら、左右の後輪のトー角を変更可能とするトー角変更装置の異常、例えば、トーアウト若しくは逆相制御状態においてトー角変更装置が固着した場合、そのまま高速走行をすると車両挙動が不安定となる。 However, if the toe angle changing device that makes it possible to change the toe angle of the left and right rear wheels, for example, if the toe angle changing device is stuck in a toe-out or reverse-phase control state, the vehicle behavior becomes unstable if the vehicle runs at high speed as it is. Become.
また、低速走行時に前記のような固着が発生しても電動パワーステアリング装置の補助トルクのアシストの効果により、正常時と変わりなく運転者が感じてしまうことがある。
そこで、トー角変更装置に異常を生じた場合に、特許文献2に記載のように操舵トルクを正常時に比して大きな値とし、運転者に異常発生を報知する技術を組み合わせることが考えられる。しかし、トー角変更装置の異常を検知して、操舵トルクを急変させることは、運転者に戸惑いを感じさせることになる。
Further, even if the above-described sticking occurs during low-speed traveling, the driver may feel the same as in the normal state due to the effect of assisting the auxiliary torque of the electric power steering device.
Therefore, when an abnormality occurs in the toe angle changing device, it is conceivable to combine techniques for increasing the steering torque as compared with the normal time and informing the driver of the occurrence of abnormality as described in Patent Document 2. However, detecting an abnormality in the toe angle changing device and suddenly changing the steering torque makes the driver feel confused.
本発明は、前記問題を解決する操舵システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a steering system that solves the above problems.
前記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、少なくとも操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、補助トルクを前輪のステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置と、少なくとも前輪の転舵角および車速にもとづいて左右の後輪のトー角を変更可能とするトー角変更装置と、電動パワーステアリング装置およびトー角変更装置を制御する操舵制御装置とを備える操舵システムにおいて、トー角変更装置の異常状態を検知する異常検知手段と、補助トルクの目標値を算出する補助トルク算出手段と、を有し、異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下のときに、算出された補助トルクの目標値を低下させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an invention according to claim 1 is directed to an electric power steering device in which an electric motor generates an auxiliary torque in accordance with at least a steering torque and transmits the auxiliary torque to a steering system of a front wheel, and at least a front wheel rotation. Toe angle change in a steering system comprising a toe angle changing device capable of changing the toe angle of left and right rear wheels based on the rudder angle and the vehicle speed, and an electric power steering device and a steering control device for controlling the toe angle changing device In the case of having an abnormality detection means for detecting an abnormal state of the device and an auxiliary torque calculation means for calculating a target value of the auxiliary torque, and receiving an abnormal state detection signal from the abnormality detection means , the vehicle speed is not more than a predetermined value In this case, the calculated target value of the auxiliary torque is reduced.
請求項1に係る発明によれば、異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下のときに、補助トルクの目標値を低下させるので、ある程度高速で走行している状態で操舵トルクの手応え感を急激に増加することが無い。 According to the invention of claim 1, when receiving an abnormal condition detection signal from the abnormality detection means, the further, when the vehicle speed is below a predetermined value, so decreasing the target value of the assist torque, traveling at relatively high speed There is no sudden increase in steering torque response.
請求項2に係る発明は、少なくとも操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、補助トルクを前輪のステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置と、少なくとも前輪の転舵角および車速にもとづいて左右の後輪のトー角を変更可能とするトー角変更装置と、電動パワーステアリング装置およびトー角変更装置を制御する操舵制御装置とを備える操舵システムにおいて、トー角変更装置の異常状態を検知する異常検知手段と、補助トルクの目標値を算出する補助トルク算出手段と、を有し、トー角変更装置は、異常検知手段が異常状態を検知したとき、異常状態に応じて左右両方の後輪のトー角を固定し、操舵制御装置は、異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下で、かつ、左右の後輪の異常状態に応じて固定されたトー角の少なくとも一方がトーアウトを示しているときに、算出された補助トルクの目標値を低下させることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is based on an electric power steering device in which an electric motor generates an auxiliary torque according to at least a steering torque and transmits the auxiliary torque to a steering system of a front wheel, and at least a turning angle and a vehicle speed of the front wheel. An abnormality state of a toe angle changing device is detected in a steering system including a toe angle changing device capable of changing the toe angles of left and right rear wheels, and an electric power steering device and a steering control device for controlling the toe angle changing device. The toe angle changing device has an abnormality detecting means and an auxiliary torque calculating means for calculating a target value of the auxiliary torque. the toe angle is fixed, the steering control apparatus, when receiving the abnormal condition detection signal from the abnormality detection means, the further the vehicle speed is below a predetermined value, and, after the left and right At least one of the abnormal state fixed toe angle according to the while showing the toe-out, and wherein reducing the target value of the calculated assist torque.
請求項2に係る発明によれば、操舵制御装置は、異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下で、かつ、左右の後輪のトー角の少なくとも一方がトーアウトを示して固定されている状態でのみ、算出された補助トルクの目標値を低下させる。 According to the invention of claim 2, steering rudder controller, when receiving the abnormal condition detection signal from the abnormality detection means, the further the vehicle speed is below a predetermined value, and the toe angles of the right and left rear wheels at least Only when one of them is fixed with toe-out, the calculated target value of the auxiliary torque is lowered.
また、請求項3に係る発明は、少なくとも操舵トルクに応じて、電動機が補助トルクを発生し、補助トルクを前輪のステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置と、少なくとも前輪の転舵角および車速にもとづいて左右の後輪のトー角を変更可能とするトー角変更装置と、電動パワーステアリング装置およびトー角変更装置を制御する操舵制御装置とを備える操舵システムにおいて、トー角変更装置の異常状態を検知する異常検知手段を有し、異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、補助トルクを0とすることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric power steering device in which an electric motor generates an auxiliary torque in accordance with at least a steering torque and transmits the auxiliary torque to a steering system of a front wheel, and at least a steering angle and a vehicle speed of the front wheel. In a steering system comprising a toe angle changing device capable of changing the toe angles of left and right rear wheels, and an electric power steering device and a steering control device for controlling the toe angle changing device, an abnormal state of the toe angle changing device is determined. It has an abnormality detection means for detecting, and when an abnormal state detection signal is received from the abnormality detection means, the auxiliary torque is set to zero.
請求項3に係る発明によれば、異常検知手段がトー角変更装置の異常状態を検知した場合、補助トルク量が0となり操舵トルクの手応え感を大きくできる。 According to the third aspect of the present invention, when the abnormality detecting means detects an abnormal state of the toe angle changing device, the auxiliary torque amount becomes 0, and the response feeling of the steering torque can be increased.
また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載の操舵システムにおいて、異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下のときに、補助トルクを0とすることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the steering system of claim 3, when receiving an abnormal condition detection signal from the abnormality detection means, the further, when the vehicle speed is below a predetermined value, the
請求項4に係る発明によれば、異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下のときに、補助トルクを0にするので、ある程度高速で走行している状態で操舵トルクの手応え感を急激に増加することが無い。 According to the invention of claim 4, when receiving an abnormal condition detection signal from the abnormality detection means, the further, when the vehicle speed is below a predetermined value, so that the assist torque to zero, running at relatively high speed There is no sudden increase in steering torque response.
請求項5に係る発明は、請求項3に記載の発明の構成において、トー角変更装置は、異常検知手段が異常状態を検知したとき、異常状態に応じて左右両方の後輪のトー角を固定し、操舵制御装置は、異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下で、かつ、左右の後輪の異常状態に応じて固定されたトー角の少なくとも一方がトーアウトを示しているときに、補助トルクを0にすることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect of the present invention, the toe angle changing device detects the toe angles of the left and right rear wheels according to the abnormal state when the abnormality detecting means detects the abnormal state. fixed, the steering control apparatus, when receiving the abnormal condition detection signal from the abnormality detection means, the further the vehicle speed is below a predetermined value, and a fixed toe angle in accordance with the abnormal state of the left and right rear wheels at least When one of them shows toe-out, the auxiliary torque is set to zero.
請求項5に係る発明によれば、操舵制御装置は、異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下で、かつ、左右の後輪のトー角の少なくとも一方がトーアウトを示して固定されている状態でのみ、補助トルクを0とする。 According to the invention of claim 5, the steering control apparatus, when receiving the abnormal condition detection signal from the abnormality detection means, the further the vehicle speed is below a predetermined value, and, at least one of the toe angles of the right and left rear wheels The auxiliary torque is set to 0 only in a state where is fixed with toe-out.
請求項1および請求項4に記載の発明によれば、トー角変更装置が異常状態となり、車速が所定値以下のときに、補助トルクを低下または0とするので、ある程度以上の高速で走行中に、操舵トルクの手応え感の急変を運転者に伝えて戸惑いを感じさせることを防止できる。 According to the first and fourth aspects of the present invention, when the toe angle changing device is in an abnormal state and the vehicle speed is equal to or lower than the predetermined value, the auxiliary torque is reduced or reduced to zero. In addition, it is possible to prevent a driver from feeling confused by telling the driver a sudden change in the response of the steering torque .
また、請求項3に記載の発明によれば、トー角変更装置が異常状態となり、例えば、後輪のトー角が固着した場合に、補助トルクを0とするので、操舵トルクの手応え感の変化でトー角変更装置の異常状態を運転者に容易に感じさせる操舵システムを提供することができる。 Further, according to the invention described in claim 3, the toe angle changer is in an abnormal state, for example, when the toe angles of the rear wheels is fixed, since the assist torque to zero, the change in a responsive feeling from the steering torque Thus, it is possible to provide a steering system that makes it easy for the driver to feel the abnormal state of the toe angle changing device .
請求項2および請求項5に記載の発明によれば、トー角変更装置が異常状態となり、左右の後輪の少なくとも一方がトーアウトを示して固着し、かつ、車速が所定値以下のときに、補助トルクを低下または0とするので、左右の後輪がいずれもトーアウトを示していない安定な旋回性を与えるようなトー角で固定されている場合には、無用な補助トルクの低下または0にすることをしなくて済む合理的な操舵システムを提供することができる。
According to the inventions of claim 2 and claim 5 , when the toe angle changing device is in an abnormal state, at least one of the left and right rear wheels indicates toe out and is fixed, and the vehicle speed is equal to or less than a predetermined value , Since the auxiliary torque is reduced or set to 0, when the left and right rear wheels are fixed at a toe angle that gives stable turning performance that does not show toe-out, the auxiliary torque is reduced to unnecessary or 0. It is possible to provide a rational steering system that does not have to do.
《実施形態》
本発明の実施形態を図1から図8を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施形態に係る操舵システムを適用した4輪車両の全体概念図であり、図2は電動パワーステアリング装置の構成図である。
<Embodiment>
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an overall conceptual diagram of a four-wheel vehicle to which a steering system according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a configuration diagram of an electric power steering apparatus.
図1に示すように、操舵システム100は、前輪1L、1Rを転舵させる操向ハンドル3による操舵を電動機4で補助する電動パワーステアリング装置110、電動パワーステアリング装置110による前輪1L、1Rの転舵角と車速とに応じて後輪2L、2Rのトー角をそれぞれ独立にアクチュエータ30によって変更させるトー角変更装置120L、120R、電動パワーステアリング装置110およびトー角変更装置120L、120Rを制御する操舵制御装置130(以下、操舵制御ECUと称する)、前輪転舵角センサSS、車速センサSVなど各種センサを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the steering system 100 includes an electric power steering device 110 that assists the steering by the steering handle 3 that steers the front wheels 1L and 1R by the electric motor 4, and the front wheels 1L and 1R by the electric power steering device 110. Steering for controlling the toe
(電動パワーステアリング装置)
電動パワーステアリング装置110は、図2に示すように操向ハンドル3が設けられたメインステアリングシャフト3aと、シャフト3cと、ピニオン軸7とが、2つのユニバーサルジョイント(自在継手)3bによって連結され、また、ピニオン軸7の下端部に設けられたピニオンギア7aは、車幅方向に往復運動可能なラック軸8のラック歯8aに噛合し、ラック軸8の両端には、タイロッド9、9を介して左右の前輪1L、1Rが連結されている。この構成により、電動パワーステアリング装置110は、操向ハンドル3の操作時に車両の進行方向を変えることができる。ここで、ラック軸8、ラック歯8a、タイロッド9、9は転舵機構を構成する。また、ラック軸8の車幅方向の移動量から前輪1L、1Rの向きを検出する前輪転舵角センサSSが転舵機構に設けられている。
なお、ピニオン軸7はその上部、中間部、下部を軸受3d、3e、3fを介してステアリングギアボックス6に支持されている。
(Electric power steering device)
In the electric power steering apparatus 110, as shown in FIG. 2, a main steering shaft 3a provided with a steering handle 3, a shaft 3c, and a
The
また、電動パワーステアリング装置110は、操向ハンドル3による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機4を備えており、この電動機4の出力軸に設けられたウォームギア5aが、ピニオン軸7に設けられたウォームホイールギア5bに噛合している。
すなわち、ウォームギア5aとウォームホイールギア5bとで減速機構が構成されている。また、電動機4の回転子と電動機4に連結されてているウォームギア5aとウォームホイールギア5bとピニオン軸7とラック軸8とラック歯8aとタイロッド9、9などにより、ステアリング系が構成されている。
In addition, the electric power steering device 110 includes an electric motor 4 that supplies an auxiliary steering force for reducing the steering force by the steering handle 3, and a
That is, the
電動機4は、複数の界磁コイルを備えた固定子(図示せず)とこの固定子の内部で回動する回転子(図示せず)からなる3相ブラシレスモータであり、電気エネルギーを機械的エネルギー(PM=ωTM)に変換するものである。
ここで、ωは電動機4の角速度であり、TMは電動機4の発生トルクである。また、発生トルクTMと実際に出力として取り出すことができる出力トルクTM *との関係は、次式(1)によって表現される。
TM *=TM−(cmdθm/dt+Jmd2θm/dt2)i2 ・・・・(1)
ここで、iはウォームギア5aとウォームホイールギア5bとの減速比である。
(1)式より、出力トルクTM *と電動機回転角θmとの関係は、電動機4の回転子の慣性モーメントJmと粘性係数cmとによって規定され、車両特性や車両状態に無関係である。
The electric motor 4 is a three-phase brushless motor including a stator (not shown) having a plurality of field coils and a rotor (not shown) that rotates inside the stator, and mechanically transfers electric energy. It is converted into energy (P M = ωT M ).
Here, omega is the angular speed of the electric motor 4, T M is the torque generated by the motor 4. Further, the relationship between the generated torque T M and the output torque T M * that can actually be taken out as output is expressed by the following equation (1).
T M * = T M − (c m dθ m / dt + J m d 2 θ m / dt 2 ) i 2 (1)
Here, i is a reduction ratio between the
From the equation (1), the relationship between the output torque T M * and the motor rotation angle θ m is defined by the inertia moment J m of the rotor of the motor 4 and the viscosity coefficient cm, and is independent of vehicle characteristics and vehicle conditions. is there.
ここで、操向ハンドル3に加えられる操舵トルクをTs、減速機構を介して倍力された電動機4の発生トルクによりアシストするアシスト量AHの係数を、例えば、車速VSの関数として変化するkA(VS)とする。この場合、AH=kA(VS)×Tsであるから、路面負荷であるピニオントルクTpは、次式(2)のように表される。
Tp=Ts+AH
=Ts+kA(VS)×Ts ・・・・・・・(2)
これより、操舵トルクTsは、次式(3)のように表現される。
Ts=Tp/(1+kA(VS)) ・・・・・・・(3)
Here, varying the steering torque applied to the steering wheel 3 Ts, the coefficients of the assist amount A H, which assists the booster has been generated torque of the motor 4 via a reduction mechanism, for example, as a function of vehicle speed VS k A (VS). In this case, since A H = k A (VS) × Ts, the pinion torque Tp, which is a road load, is expressed by the following equation (2).
Tp = Ts + A H
= Ts + k A (VS) × Ts (2)
Thus, the steering torque Ts is expressed as the following equation (3).
Ts = Tp / (1 + k A (VS)) (3)
したがって、操舵トルクTsは、ピニオントルクTp(負荷)の1/{1+kA(VS)}倍に軽減される。例えば、車速VS=0のときにkA(0)=2ならば、操舵トルクTsは、ピニオントルクTpの1/3の軽さに制御され、車速VS=100km/hのときに、kA(100)=0ならば、操舵トルクTsは、ピニオントルクTpと等しくなり、マニュアルステアリングと同等のしっかりとした重さの操舵トルクの手応え感に制御される。すなわち、車速VSに応じて操舵トルクTsを制御することにより、低速走行時には軽やかに、高速走行時にはしっかりとした安定な操舵トルクの手応え感が付与される。 Therefore, the steering torque Ts is reduced to 1 / {1 + k A (VS)} times the pinion torque Tp (load). For example, if k A (0) = 2 when the vehicle speed VS = 0, the steering torque Ts is controlled to be 1/3 lighter than the pinion torque Tp, and k A when the vehicle speed VS = 100 km / h. If (100) = 0, the steering torque Ts becomes equal to the pinion torque Tp, and is controlled to feel the steering torque with a firm weight equivalent to that of manual steering. In other words, by controlling the steering torque Ts in accordance with the vehicle speed VS, a sense of responsiveness of a stable and stable steering torque is imparted lightly during low-speed traveling and firmly during high-speed traveling.
また、電動パワーステアリング装置110は、電動機4を駆動する電動機駆動回路23と、レゾルバ25と、ピニオン軸7に加えられるピニオントルクTPを検出するトルクセンサSTと、トルクセンサSTの出力を増幅する差動増幅回路21と、車両の速度(車速)を検出する車速センサSVとを備えている。
そして、操舵システム100の操舵制御ECU130は、電動パワーステアリング装置110の機能部である電動機4を駆動制御する後記する電動パワーステアリング制御部130a(図5参照)を有している。
The electric power steering apparatus 110 includes a
The
電動機駆動回路23は、例えば、3相のFETブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、電動パワーステアリング制御部130a(図5参照)からのDUTY(DU、DV、DW)信号を用いて、矩形波電圧を生成し、電動機4を駆動するものである。
また、電動機駆動回路23は図示しないホール素子を用いて3相の電動機電流I(IU、IV、IW)を検出する機能を備えている。
レゾルバ25は、電動機4の電動機回転角θmを検出し、角度信号θを出力するものであり、例えば、磁気抵抗変化を検出するセンサを周方向に等間隔の複数の凹凸部を設けた磁性回転体に近接させたものがある。
The electric
The
The
トルクセンサSTは、ピニオン軸7に加えられるピニオントルクTPを検出するものであり、ピニオン軸7の軸方向2箇所に逆方向の異方性となるように磁性膜が被着され、各磁性膜の表面に検出コイルがピニオン軸7に離間して挿入されている。
差動増幅回路21は、検出コイルがインダクタンス変化として検出した2つの磁歪膜の透磁率変化の差分を増幅し、トルク信号Tを出力するものである。
Torque sensor S T is used to detect the pinion torque T P applied to the
The
車速センサSVは、車速VSを単位時間あたりのパルス数として検出するものであり、車速信号VSを出力する。
操舵制御ECU130の機能構成については、電動パワーステアリング装置110の制御とトー角変更装置120L、120Rの制御とまとめて後記する。
A vehicle speed sensor S V is for detecting the vehicle speed VS as a pulse number per unit time, and outputs a vehicle speed signal VS.
The functional configuration of the
(トー角変更装置)
次に、図3、図4を参照しながらトー角変更装置の構成を説明する。
図3は左後輪側のトー角変更装置を示す平面図、図4はトー角変更装置のアクチュエータの構造を示す概略断面図である。
トー角変更装置120L、120Rは、車両の左右の後輪2L、2Rにそれぞれ取り付けられるものであり、図3では、左後輪2Lを例にとりトー角変更装置120Lを示している。トー角変更装置120Lは、アクチュエータ30、トー角変更制御装置(以下、トー角変更制御ECUと称する)37を備えている。
なお、図3は、左側の後輪2Lのみを示しているが、右側の後輪2Rについても同様(対称)にして取り付けられている。ちなみに、操舵制御ECU130とトー角変更制御ECU37、37は本発明の操舵制御装置を構成している。
(Toe angle changing device)
Next, the configuration of the toe angle changing device will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a plan view showing the toe angle changing device on the left rear wheel side, and FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of the actuator of the toe angle changing device.
The toe
Note that FIG. 3 shows only the left rear wheel 2L, but the right rear wheel 2R is also attached in the same manner (symmetrical). Incidentally, the
車体のリアサイドフレーム11にほぼ車幅方向に延びるクロスメンバ12の車幅方向端部が弾性支持されている。そして、ほぼ車体前後方向に延びるトレーリングアーム13の前端がクロスメンバ12車幅方向端部近くで支持されている。トレーリングアーム13の後端に後輪2Lが固定されている。
トレーリングアーム13は、クロスメンバ12に装着される車体側アーム13aと、後輪2Lに固定される車輪側アーム13bとが、ほぼ鉛直方向の回動軸13cを介して連結されて構成されている。これにより、トレーリングアーム13が車幅方向へ変位することが可能となっている。
An end portion in the vehicle width direction of the
The trailing
前記アクチュエータ30は、その一端が車輪側アーム13bの回動軸13cより前方側の前端部にボールジョイント16を介して取り付けられ、他端がクロスメンバ12にボールジョイント17を介して取り付けられている。
One end of the
図4に示すように、アクチュエータ30は、電動機31、減速機構33、送りねじ部35などを備えて構成されている。
電動機31は、正逆両方向に回転可能なブラシモータやブラシレスモータなどで構成されている。そして、コイルの巻線温度を検出する温度センサ31aを有し、トー角変更制御ECU37の後記する自己診断部81d(図8参照)に検出温度信号を入力する。
減速機構33は、例えば、2段のプラネタリギア(図示せず)などが組み合わされて構成されている。ここで、自己診断部81d、温度センサ31aは本発明の異常検出手段を構成する。
As shown in FIG. 4, the
The
The
送りねじ部35は、円筒形状に形成されたロッド35aと、このロッド35aの内部に挿入されて円筒形状をし、内周側にスクリュー溝35bが形成されたナット35cと、スクリュー溝35bと噛合してロッド35aを軸方向に移動可能に支持するスクリュー軸35dとを備えて構成されている。
送りねじ部35は、減速機構33および電動機31とともに細長形状のほぼ円筒形状のケース本体34内に収容されている。また、ケース本体34の送りねじ部35側にはブーツ36がケース本体34の端部とロッド35aの端部との間を蓋うように取り付けられており、ケース本体34の端部から露出したロッド35aの外周面に埃や異物が付着したり、ケース本体34の内部に外部から埃や異物や水が侵入しないようになっている。
The
The
減速機構33の一端が電動機31の出力軸と連結され、他端がスクリュー軸35dと連結されている。電動機31からの動力が、減速機構33を介してスクリュー軸35dに伝達されてスクリュー軸35dが回転することで、ロッド35aがケース本体34に対して図示左右方向(軸方向)に伸縮自在に動作するようになっている。スクリュー軸35dとナット35cのスクリュー溝35bとの噛合の摩擦力により、電動機31が通電されて駆動されていない状態においても、後輪のトー角が一定に保持される。
One end of the
また、アクチュエータ30には、ロッド35aの位置(伸縮量)を検出するストロークセンサ38が設けられている。このストロークセンサ38は、例えば、マグネットが内蔵され、磁気を利用して位置を検出できるようになっている。このように、ストロークセンサ38を用いて位置を検出することにより、後輪2L、2Rのトーイン、トーアウトの舵角(トー角)を個別に高精度に検出できるようになっている。
Further, the
このように構成されたアクチュエータ30は、ロッド35aの先端に設けられたボールジョイント16がトレーリングアーム13の車輪側アーム13b(図3参照)に回動自在に連結され、ケース本体34の基端(図4において右側の端)に設けられたボールジョイント17がクロスメンバ12(図3参照)に回動自在に連結されている。電動機31の動力によってスクリュー軸35dが回転してロッド35aが伸びる(図4の左方向)と、車輪側アーム13bが車幅方向外側(図3の左方向)に押圧されて、後輪2Lが左方向に旋回し、またロッド35aが縮む(図4の右方向)と、車輪側アーム13bが車幅方向内側(図3の右方向)に引かれて、後輪2Lが右方向に旋回する。
In the
なお、アクチュエータ30のボールジョイント16が取り付けられる場所は、ナックルなど後輪2Lのトー角を変更できる位置であれば、車輪側アーム13bに限定されるものではない。また、本実施形態においてトー角変更装置120L、120Rはセミトレーリングアーム型独立懸架方式のサスペンションに対して適用した場合の例で示したがそれに限定されるものではなく、他の懸架方式のサスペンションにも適用できる。
例えば、ダブルウイッシュボーン式サスペンションのサイドロッドや、ストラット式サスペンションのサイドロッドに前記アクチュエータ30を組み込むことによっても実現できる。
The place where the ball joint 16 of the
For example, it can be realized by incorporating the
また、アクチュエータ30には、トー角変更制御ECU37が一体に構成されている。トー角変更制御ECU37は、アクチュエータ30のケース本体34に固定され、ストロークセンサ38と、温度センサ31aとコネクタなどを介して接続されて構成されている。また、トー角変更制御ECU37、37同士の間と、トー角変更制御ECU37と操舵制御ECU130との間は通信回線で接続されている。
トー角変更制御ECU37には、車両に搭載された図示しないバッテリなどの電源から電力が供給される。また、操舵制御ECU130、電動機駆動回路23にも前記とは別系統でバッテリなどの電源から電力が供給される(図示せず)。
In addition, the
The toe angle changing
(操舵制御ECU)
次に、図5、図6を参照しながら操舵制御ECUの機能を説明する。
図5は操舵システムの操舵制御ECUとトー角変更装置の概略制御機能構成図である。図6はベース信号演算部およびダンパ補償信号演算部の特性を示す図である。
(Steering control ECU)
Next, functions of the steering control ECU will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a schematic control function configuration diagram of the steering control ECU and the toe angle changing device of the steering system. FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics of the base signal calculation unit and the damper compensation signal calculation unit.
操舵制御ECU130は、図示しないCPU、ROM、RAMなどを備えるマイクロコンピュータおよび周辺回路などから構成されている。
図5に示すように操舵制御ECU130は、電動パワーステアリング装置110(図1および図2参照)を制御する電動パワーステアリング制御部130aと、後輪2L、2Rの目標トー角を演算する後輪トー角制御部130bを備えている。
The
As shown in FIG. 5, the
(電動パワーステアリング制御部)
まず、図5、図6を参照しながら適宜図2を参照して電動パワーステアリング制御部130aについて説明する。
電動パワーステアリング制御部130aは、ベース信号演算部(補助トルク算出手段)51と、ダンパ補償信号演算部(補助トルク算出手段)52と、イナーシャ補償信号演算部(補助トルク算出手段)53と、Q軸(トルク軸)PI制御部54と、D軸(磁極軸)PI制御部55と、2軸3相変換部56と、PWM変換部57と、3相2軸変換部58と、電動機速度算出部67と、励磁電流生成部59とを備えている。
(Electric power steering controller)
First, the electric power
The electric power
3相2軸変換部58は、電動機駆動回路23が検出する電動機4の3相電流IU、IV、IWを、電動機4の回転子の磁極軸であるD軸と、このD軸に対して電気的に90度回転した軸であるQ軸との2軸に変換するものであり、Q軸電流IQは電動機4の発生トルクTMに比例し、D軸電流IDは励磁電流に比例する。電動機速度算出部67は、電動機4の角度信号θを微分演算して角速度信号ωを生成する。励磁電流生成部59は、電動機4の励磁電流の目標信号を生成するが、必要に応じD軸電流とQ軸電流とをほぼ等しくすることにより、弱め界磁制御を行うことができる。
The three-phase two-
ベース信号演算部51は、トルク信号Tと車速信号VSとから出力トルクTM *の目標信号IM1の基準となるベース信号DTを生成する。この信号生成は、予め本実施形態と同じタイプで操舵機能が前輪操舵機能の車両に対する実験測定などによって設定されたべーステーブル51aをトルク信号Tと車速信号VSとにもとづいて参照することによって行われる。図6の(a)にべーステーブル51aに格納されているベース信号DTの関数を示す。ベース信号演算部51は、トルク信号Tの値が小さいときはベース信号DTがゼロに設定される不感帯N1が設けられ、トルク信号Tの値がこの不感帯N1よりも大きくなるとゲインG1で直線的に増加する特性を備えている。また、ベース信号演算部51は、所定のトルク値で出力はゲインG2で増加し、さらにトルク値が増加すると出力が飽和する特性を備えている。
The base
また、一般に車両は、走行速度に応じて路面の負荷(路面反力)が異なるため、車速信号VSによりゲインが調整される。車速ゼロの据え切り操作時が最も負荷が重く中低速では比較的負荷が軽くなる。このため、ベース信号演算部51は、車速VSが大きく高速になるにしたがってゲイン(G1、G2)を低く、かつ、不感帯N1を大きく設定して、マニュアルステアリング領域を大きくとって路面情報を運転者に与える。すなわち、車速VSの増大に応じてしっかりとした操舵トルクTsの手応え感が付与される。このとき、マニュアルステアリング領域においてもイナーシャ補償がなされることが必要である。
In general, since the load on the road surface (road reaction force) varies depending on the traveling speed, the vehicle has a gain adjusted by the vehicle speed signal VS. The load is heaviest during stationary operation at zero vehicle speed, and the load is relatively light at medium and low speeds. For this reason, the base
図5に戻り、ダンパ補償信号演算部52は、ステアリング系が備える粘性を補償するため、また車両が高速走行時に収斂性が低下する際にこれを補償するステアリングダンパ機能を有するために設けられるものであり、角速度信号ωがダンパテーブル52aを参照することによって行われる。
図6の(b)は、ダンパテーブル52aの特性関数を示す図であり、電動機4の角速度ωが増加するほど補償値Iが直線的に増加し、所定速度で補償値Iが急激に増加する特性を備えている。また、車速信号VSの値が高いほど、ゲイン(G3、G5)を大きくして電動機4の角速度、すなわち、転舵速度に応じて電動機4の出力トルクTM *を減衰させている。言い換えれば、電動機4に大きな電流が供給されて角速度ωが速くなると、電動機4の慣性によって直ぐには角速度ωが低下しない。この現象を回避するために、ダンパ補償信号演算部52は、電動機4の角速度を抑制制御している。このステアリングダンパ効果により、操向ハンドル3の収斂性を向上させ、車両特性を安定化させることができる。
Returning to FIG. 5, the damper compensation
FIG. 6B is a diagram showing a characteristic function of the damper table 52a. The compensation value I increases linearly as the angular velocity ω of the motor 4 increases, and the compensation value I increases rapidly at a predetermined speed. It has characteristics. Further, as the value of the vehicle speed signal VS is higher, the gain (G3, G5) is increased to attenuate the output torque T M * of the electric motor 4 according to the angular speed of the electric motor 4, that is, the turning speed. In other words, when a large current is supplied to the motor 4 and the angular velocity ω increases, the angular velocity ω does not decrease immediately due to the inertia of the motor 4. In order to avoid this phenomenon, the damper compensation
再び図5に戻り、加算器61は、ベース信号演算部51の出力信号DTからダンパ補償信号演算部52の出力信号Iを減算するものであり、加算器62は、加算器61の出力信号とイナーシャ補償信号演算部52の出力信号とを加算して出力信号IM1とするものである。
なお、ベース信号演算部51とダンパ補償信号演算部52と加算器61とでアシスト制御が行われる。
Returning to FIG. 5 again, the
The base
イナーシャ補償信号演算部53は、ステアリング系の慣性による影響を補償するものであり、トルク信号Tがイナーシャテーブル53aを参照することによって演算さる。
また、イナーシャ補償信号演算部53は、電動機4の回転子の慣性による応答性の低下を補償している。言い換えれば、電動機4は正回転から逆回転に、または、逆回転から正回転に回転方向を切り替える際、慣性によってその状態を持続させようとするので直ぐには回転方向が切り替わらない。そこで、イナーシャ補償信号演算部53は、電動機4の回転方向の切り替わりが操向ハンドル3の回転方向が切り替わるタイミングに一致するように制御している。このようにして、イナーシャ補償信号演算部53は、ステアリング系の慣性や粘性による操舵の応答遅れを改善してすっきりした操舵フィーリングを付与している。
また、FF(Front engine Front wheel drive)やFR(Front engine Rear wheel drive)車、RV(Recreation Vehicle)やセダンなどの車両特性や車速、路面などの車両状態によって異なる操舵特性に対して、実用上十分な特性が付与される。
The inertia compensation
Further, the inertia compensation
It is also practical for vehicle characteristics such as front engine front wheel drive (FF), front engine rear wheel drive (FR), recreation vehicle (RV), and sedan, and steering characteristics that vary depending on vehicle conditions such as vehicle speed and road surface. Sufficient properties are imparted.
加算器62の出力信号IM1は、電動機4のトルクを規定するQ軸電流の目標信号であり、異常時補助トルク制限部63に入力される。
異常時補助トルク制限部63は、入力された加算器62の出力信号IM1に対して、後記するトー角変更制御診断部73から補正指令信号が入力されたとき、図7に示すようにそのときの入力されている信号IM1に対して時間的に変化させて所定の補正量ΔIMだけ信号IM1を低下させ、加算器64に出力信号IM2を出力する。
この補正量ΔIMは、信号IM1の一定割合、例えば、80%とする。もともと信号IM1は、左右転舵時で電流が正負となるので、入力される信号IM1の正負に限らず入力された値の80%に減じることで補助トルクを運転者に分かるように低下させる。
異常時補助トルク制限部63は、トー角変更制御診断部73から補正指令信号が入力されていない場合は、入力された信号IM1をそのまま出力信号IM2として加算器64に出力する。
The output signal IM 1 of the
Abnormal assist
The correction amount ΔIM is a percentage of the signal IM 1, for example, to 80%. Originally, the signal IM 1 has a positive / negative current at the time of left / right steering, so the auxiliary torque is reduced to be understood by the driver by reducing it to 80% of the input value as well as the positive / negative of the input signal IM 1. Let
Abnormal assist
加算器64は出力信号IM2からQ軸電流IQを減算し、偏差信号IEを生成する。Q軸(トルク軸)PI制御部54は、偏差信号IEが減少するように、P(比例)制御およびI(積分)制御を行う。
加算器65は、励磁電流生成部59の出力信号からD軸電流IDを減算するものである。D軸(磁極軸)PI制御部55は、加算器65の出力信号が減少するようにPI帰還制御を行う。
The
The
2軸3相変換部56は、Q軸(トルク軸)PI制御部54の出力信号VQとD軸(磁極軸)PI制御部55の出力信号VDとの2軸信号を3相信号UU、UV、UWに変換する。PWM変換部57は、3相信号UU、UV、UWの大きさに比例したパルス幅のON/OFF信号[PWM(Pulse Width Modulation)信号]であるデューティ信号(DU、DV、DW)を生成する。
なお、2軸3相変換部56およびPWM変換部57は、電動機4の角度信号θが入力され、回転子の磁極位置に応じた信号が出力される。
The two-axis three-
The biaxial three-
(後輪トー角制御部)
次に、図5を参照しながら後輪トー角制御部130bについて説明する。図5に示すように後輪トー角制御部130bは、目標トー角演算部71、トー角変更制御診断部73を有する。
(Rear wheel toe angle controller)
Next, the rear wheel toe angle control unit 130b will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the rear wheel toe angle control unit 130 b includes a target toe
前輪転舵角センサSSは、前輪1L、1Rの転舵角δを検出し、目標トー角演算部71に入力する。
目標トー角演算部71は、車速信号VSと、転舵角δと転舵角速度δ’(これは転舵角δを時間微分して容易に求めることができる)とから後輪2L、2Rのそれぞれの目標トー角αTL、αTRを生成し、左右の後輪2L、2Rのそれぞれのトー角変更を制御するトー角変更制御ECU37、37に目標トー角αTL、αTRを入力する(図8参照)。この目標トー角αTL、αTR生成は、予め左右の後輪2L、2Rごとに設定されたトー角テーブル71aを転舵角δ、転舵角速度δ’、車速VSにもとづいて参照することによって行なわれる。
例えば、次式(4)、(5)のように設定される。
αTL=KL(VS,δ’,δ)・δ ・・・・(4)
αTR=KR(VS,δ’,δ)・δ ・・・・(5)
ここで、KL(VS)、KR(VS)は車速VS、転舵角δおよび転舵角速度δ’に依存する前後輪操舵比であり、後輪の目標トー角αTL、αTRが、車速が所定の低速の範囲では、転舵角δに応じて後輪2L、2Rが逆位相に、小回りがし易いように各後輪の目標トー角αTL、αTRが生成される。
Front-wheel steering angle sensor S S detects the front wheels 1L, turning angle of 1R [delta], and inputs the target toe
The target toe
For example, the following equations (4) and (5) are set.
α TL = K L (VS, δ ′, δ) · δ (4)
α TR = K R (VS, δ ′, δ) · δ (5)
Here, K L (VS) and K R (VS) are front and rear wheel steering ratios depending on the vehicle speed VS, the turning angle δ, and the turning angular velocity δ ′, and the rear wheel target toe angles α TL , α TR are In a range where the vehicle speed is a predetermined low speed, target toe angles α TL , α TR for the rear wheels are generated so that the rear wheels 2L, 2R are easily turned in the opposite phase according to the turning angle δ.
前記所定の低速の範囲を超える高速の範囲では、転舵角速度δ’の絶対値が所定の値以下で、かつ、転舵角δが左右の所定の範囲以内の場合は、転舵角δに応じて同位相に各後輪2L、2Rの目標トー角αTL、αTRが設定される。つまり、レーンチェンジにおける横すべり角βを小さくするように各後輪2L、2Rの目標トー角αTL、αTRが設定される。
しかし、前記所定の低速の範囲を超える高速の範囲で、転舵角速度δ’の絶対値が所定の値を超えるか、または、転舵角δが左右の所定の範囲を超える大きな転舵角δの場合は、転舵角δに応じた逆位相に各後輪の目標トー角αTL、αTRが設定される。
なお、目標トー角演算部71で生成される目標トー角αTL、αTRは、旋回安定性の観点から必ずしもアッカーマン・ジャントのジオメトリに従う必要はない。また、転舵角δが0°のとき目標トー角αTL、αTRが、それぞれ、例えば、2°のトーインの設定になっていても良い。
In a high speed range exceeding the predetermined low speed range, when the absolute value of the turning angular velocity δ ′ is equal to or less than a predetermined value and the turning angle δ is within a predetermined range on the left and right, the turning angle δ is set. Accordingly, the target toe angles α TL and α TR of the rear wheels 2L and 2R are set to the same phase. That is, the target toe angles α TL and α TR of the rear wheels 2L and 2R are set so as to reduce the side slip angle β in the lane change.
However, in a high speed range that exceeds the predetermined low speed range, the absolute value of the steering angular velocity δ ′ exceeds a predetermined value, or a large steering angle δ that exceeds the predetermined range on the left and right In this case, the target toe angles α TL , α TR of each rear wheel are set in the opposite phase according to the turning angle δ.
Note that the target toe angles α TL and α TR generated by the target toe
次にトー角変更制御診断部73について説明する。トー角変更制御診断部73はトー角変更装置120L、120Rのトー角変更制御ECU37の後記する自己診断部81d(図8参照)から後記する異常状態検知信号を受信し、異常状態検知信号と共に受信した後記する所定の実トー角αSL、αSRが後輪2L、2Rのトーイン状態、またはαSL=αSR=0を示さない(つまり、少なくとも一方の後輪がトーアウト状態であることを示し)で、かつ、車速が所定値Vlow以下であるかを判定し、この条件を満たすとき、異常時補助トルク制限部63に入力された信号IM1を前記したようにΔIM分だけ低下させて信号IM2として出力するように前記補正指令信号を異常時補助トルク制限部63に出力する。前記条件を満たさないとき、例えば、後輪トーイン状態で固着の場合、後記する所定の実トー角αSL=αSR=0の状態で固着の場合、両方のトー角変更装置120L、120Rが正常の場合は、前記補正指令信号を異常時補助トルク制限部63に出力しない。
Next, the toe angle change
(トー角変更制御ECU)
次に、図8を参照しながらトー角変更制御ECUの詳細な構成を説明する。図8はトー角変更装置のトー角変更制御ECUの制御機能のブロック構成図である。
図8に示すように、トー角変更制御ECU37はアクチュエータ30を駆動制御する機能を有し、制御部81と電動機駆動回路83とで構成されている。また、各トー角変更制御ECU37は、操舵制御ECU130と通信線を介して接続され、他方のトー角変更制御ECU37とも通信線を介して接続されている。
(Toe angle change control ECU)
Next, a detailed configuration of the toe angle changing control ECU will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram of the control function of the toe angle changing control ECU of the toe angle changing device.
As shown in FIG. 8, the toe angle
制御部81は、CPU、RAM、ROMなどを備えるマイクロコンピュータおよび周辺回路などから構成されており、目標電流算出部81a、電動機制御信号生成部81c、自己診断部(異常検知手段)81dを有している。
一方(右後輪2R側)のトー角変更制御ECU37の目標電流算出部81aは、操舵制御ECU130から通信線を介して入力される後輪2Rの目標トー角αTRと、ストロークセンサ38から得られる現在の後輪2Rのトー角αRとにもとづいて、目標電流信号を算出して、電動機制御信号生成部81cに出力する。
他方(左後輪2L側)のトー角変更制御ECU37の目標電流算出部81aは、操舵制御ECU130から通信線を介して入力される後輪2Lの目標トー角αTLと、ストロークセンサ38から得られる現在の後輪2Lのトー角αLとにもとづいて、目標電流信号を算出して、電動機制御信号生成部81cに出力する。
The
The target
The target
ここで、目標電流信号とは、アクチュエータ30を所望の速度で所望の作動量(後輪2L、2Rを所望のトー角αTL、αTRにする伸縮量)に設定するのに必要な電流信号である。
このように目標電流算出部81aにおいて目標トー角αTL、αTRに対して現在のトー角αL、αRをフィードバックして、目標電流信号を補正することにより、後輪2L(または2R)の転舵に要する電流値が車速VS、路面環境、車両の運動状態、タイヤの磨耗状態などによって変化するのをフィードバックして、目標のトー角αTL、αTRに速やかに設定することができる。
なお、目標電流算出部81aにおいて、フィードフォワード制御も加えて、応答性を高めても良い。
Here, the target current signal is a current signal necessary for setting the
In this way, the target
In addition, in the target
電動機制御信号生成部81cは、目標電流算出部81aから目標電流信号が入力され、電動機駆動回路83に電動機制御信号を出力する。この電動機制御信号は、電動機31に供給する電流値と電流を流す方向を含む信号である。電動機駆動回路83は、FET(Field Effect Transistor)のブリッジ回路などで構成され、電動機制御信号にもとづいて電動機31に電動機電流を供給する。
The motor
また、図8に示すように自己診断部81dは、自身が属する側のトー角変更装置120Lまたはトー角変更装置120Rのストロークセンサ38の位置信号や電動機駆動回路83のホール素子からの検出信号、温度センサ31aからの温度信号、目標電流算出部81aの状態監視にもとづき、異常状態を検出したか否かを判定する。
例えば、自己診断部81dは、温度センサ31aの信号が所定値を超える場合は、電動機31の巻線温度異常(巻線温度高モード)と判断し、所定の実トー角αSL(または実トー角αSR)、例えば、0°を目標電流算出部81aに入力する。ここで、実トー角αSLは異常検知時の左後輪2Lに対して注入されて実現した実トー角であり、実トー角αSRは異常検知時の右後輪2Rに対して注入されて実現した実トー角である。
Further, as shown in FIG. 8, the self-
For example, when the signal from the
また、自己診断部81dは、目標電流算出部81aの目標電流値と電動機駆動回路83のホール素子からの実電流の検出信号を監視するとともに、ストロークセンサ38からの位置信号により、アクチュエータ30の固着の有無を判定し、固着と判定した場合(固着モード)は、電動機駆動回路83に電動機31への給電停止を指令し、目標電流算出部81aに現在のトー角αL(またはトー角αR)を実トー角αSL(または実トー角αSR)として入力する。そして、他方のトー角変更制御ECU37の自己診断部81dに異常状態検知信号と、異常を検知して前記対処したモードの信号を送信する。
The self-
なお、異常検知手段として、自己診断部81dだけでなく、ウォッチドッグ回路を周辺回路として設けて制御部81を監視し、制御部81の異常を検出したとき電動機駆動回路83に電動機31への給電停止を指令し、他方のトー角変更制御ECU37の自己診断部81dに異常状態検知信号を出力させるようにしても良い。
As an abnormality detection means, not only the self-
さらに、自己診断部81dは、他方の側のトー角変更装置120R(またはトー角変更装置120L)のトー角変更制御ECU37の自己診断部81dからの異常検知信号を受信をしていないかチェックし、異常検知信号を受信している場合は、その前記対処したモードの信号にもとづいて、目標電流算出部81aに実トー角αSL(または実トー角αSR)を入力する。
つまり、自身のトー角変更制御ECU37に対応するトー角変更装置120L(またはトー角変更装置120R)が健全に作動しているか否かを示す信号を受信して監視しているとともに、他方のトー角変更制御ECU37に対応するトー角変更装置120R(またはトー角変更装置120L)が健全に作動しているか否かを示す信号を監視し、いずれかの側が異常である場合は、両方のトー角変更制御ECU37、37は所定の同一モードの対処をする。
そして、各自己診断部81dは、異常状態検知信号と、異常を検知して前記対処したモードの信号と、所定の実トー角αSL(または所定の実トー角αSR)をトー角変更制御診断部73に送る。
Further, the self-
That is, while receiving and monitoring the signal indicating whether or not the toe
Then, each self-
次に図9を参照しながらトー角変更制御診断部73における制御を説明する。図9はトー角変更制御診断部における制御の流れを示すフローチャートである。この処理は、一定の周期で行なわれる制御である。
ステップS11では、車速VS、左右のトー角変更制御ECU37の自己診断部81dからの異常状態検知信号および所定の実トー角αSL、αSRを随時読み込む。
ステップS12では、異常状態検知信号を受信したか否かをチェックする(異常検知?)。異常検知の場合(Yes)はステップS13へ進み、異常を検知していない場合(No)は一つの周期内の処理を終了する。
Next, the control in the toe angle change
In step S11, the vehicle speed VS, the abnormal state detection signal from the self-
In step S12, it is checked whether or not an abnormal state detection signal has been received (abnormality detection?). If an abnormality is detected (Yes), the process proceeds to step S13. If no abnormality is detected (No), the process within one cycle is terminated.
ステップS13では、ステップS11で読み込んだ所定の実トー角αSL、αSRをチェックし、左右両方の後輪2L、2Rが共にトーイン状態またはαSL=αSR=0かを判定する。後輪2L、2Rが共にトーイン状態またはαSL=αSR=0の場合(Yes)は、一つの周期内の処理を終了する。後輪2L、2Rが共にトーイン状態でないか、またはαSL=αSR=0でない場合(No)は、ステップS14へ進み、車速VSが所定の車速Vlow以下かどうかをチェックする。車速VSが所定の車速Vlowより大きい場合(No)は、一つの周期内の処理を終了する。車速VSが所定の車速Vlow以下の場合(Yes)は、補正指令信号を異常時補助トルク制限部63に出力する。つまり、補助トルクを低下させ、一連の制御を終了する。
In step S13, the predetermined actual toe angles α SL and α SR read in step S11 are checked to determine whether both the left and right rear wheels 2L and 2R are in a toe-in state or α SL = α SR = 0. If both the rear wheels 2L and 2R are in the toe-in state or α SL = α SR = 0 (Yes), the processing within one cycle is terminated. If both the rear wheels 2L and 2R are not in the toe-in state or α SL = α SR = 0 (No), the process proceeds to step S14 to check whether the vehicle speed VS is equal to or lower than the predetermined vehicle speed V low . When the vehicle speed VS is higher than the predetermined vehicle speed V low (No), the process within one cycle is terminated. When the vehicle speed VS is equal to or lower than the predetermined vehicle speed V low (Yes), a correction command signal is output to the abnormal time auxiliary
そして、異常時補助トルク制限部63は入力される信号IM1に対して、図7に示すような所定の時間遅れを持たせて緩やかに所定の割合の補助トルクまで低下させ、以後、入力される信号IM1の所定の割合、この場合2割の出力信号IM2を加算器64に出力する。
ちなみに、車速Vlowは、十分低速な車速であり、補助トルクの急激な、例えば、80%カットのような低下に対して、車両走行中に運転者が操舵力の急変に戸惑っても車両の走行に影響を与えない車速である。例えば、最徐行時の時速10km/hrのような車速である。
Then, the abnormal time supplementary
By the way, the vehicle speed V low is a sufficiently low vehicle speed, and even if the driver is confused by a sudden change in steering force while the vehicle is running against a sudden decrease in auxiliary torque, for example, 80% cut, the vehicle speed The vehicle speed does not affect driving. For example, the vehicle speed is 10 km / hr at the slowest speed.
以上説明したように、本実施形態によれば、操舵制御ECU130は、トー角変更制御診断部73において、トー角変更制御ECU37からの後輪転舵機能の異常状態検知信号を受信したとき、後輪2L、2Rが共にトーイン状態でないかαSL=αSR=0でない場合に、車速が車速Vlow以下であることを確認して補助トルクを低下させるように加算器64に出力させるので、十分低速な状態で、補助トルクが小さくなり、運転者は操舵トルクの手応え感が大きくなるのを感じて、操舵機能に異常があることを感知し易くなる。
したがって、走行中の急な補助トルクの急激な低減による運転者の戸惑いを防止できる。
As described above, according to the present embodiment, the
Therefore, it is possible to prevent the driver from being confused due to the sudden reduction of the sudden assist torque during traveling.
もし、車速Vlowを超える車速で走行中の場合は、もともと速度の増加に応じて補助トルクが低下するようにゲインが設定されているので、トー角変更装置120L、120Rの異常は運転者に感じ取れ易く、運転者が操舵性に違和感を感じて車速を低減し、車速がVlow以下になったときに、補助トルクの低減を生じさせ、運転者にトー角変更装置120L、120Rの異常を明確に検知させることができる。
このとき、時間的な遅れを持って補助トルクを低減させるので、急激な補助トルクの低減に運転者が驚かないようにすることができる。
If the vehicle is traveling at a vehicle speed exceeding the vehicle speed V low , the gain is originally set so that the auxiliary torque decreases as the speed increases. It is easy to feel and the driver feels uncomfortable in the steering performance and reduces the vehicle speed. When the vehicle speed becomes V low or lower, the auxiliary torque is reduced, and the driver is informed that the toe
At this time, since the auxiliary torque is reduced with a time delay, it is possible to prevent the driver from being surprised by the rapid reduction of the auxiliary torque.
なお、トー角変更制御ECU37からの信号が後輪2L、2Rが共にトーイン状態またはαSL=αSR=0を示しているときは、補助トルクの低減をさせないのは、後輪2L、2RがαSL=αSR=0で固着しているときは、操舵性、旋回性は、通常の前輪1L、1Rのみの操舵の車両と同じであり、トーイン状態では車両挙動は安定側の特性を示すので、コンソールに設けたトー角変更装置120L、120Rの異常を知らせる警報ランプを点灯させて、運転者に警報するだけでも十分であるからである。
When the signals from the toe angle
ちなみに、一方のトー角変更制御ECU37の自己診断部81dが異常状態を検知したとき、他方のトー角変更制御ECU37に対して異常状態検知信号を発信して、両方のトー角変更装置120L、120Rのトー角を固定するように制御するので、後輪2L、2Rのトー角のみの一方のみが変更制御され続けることが防止でき、トー角変更装置120L、120Rの異常状態時の走行性が安定に維持される。
Incidentally, when the self-
(変形例)
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
(1)前記実施形態における電動パワーステアリング制御部130aは、目標電流を設定して電動機4に流す電流を制御したが、電動機4に印加される電圧を目標電圧に設定することもでき、電動機4が出力するトルクを目標トルクに設定して、電動機4に流す電流を制御することもできる。この目標電圧あるいは目標トルクも目標信号に含まれる。
(2)本実施の形態では、トー角変更制御診断部73が補正指令信号を異常時補助トルク制限部63に出力し、異常時補助トルク制限部63において電流目標値IM2を低下させることとしたがそれに限定されない。
図10に示すようにPWM変換部57の下流側にリレースイッチ60を配して、トー角変更制御診断部73からの指令によりリレースイッチ60をオフにして、補助トルクをカットする構成としても良い。
(3)本実施の形態では、図6の(a)に示すように、ベース信号演算部51において車速VSをパラメータとしてトルク信号Tから出力トルクTM *の目標信号IM1の基準となるベース信号DTを算出することとしていたがそれに限定されるものではない。操舵制御ECU130に操向ハンドル3に設けられた操作角センサからの操作角信号と、車体に設けられたヨーレートセンサからのヨーレート信号とを入力し、車速VSと操作角にもとづいてあらかじめ決められた規範ヨーレートを算出し、規範ヨーレートと実際のヨーレートの差分にもとづいて、操向ハンドル130への反力をフィードバック制御する電動パワーステアリング装置にも適用可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following various modifications are possible.
(1) Although the electric power
(2) In the present embodiment, and the toe angle change control
As shown in FIG. 10, the
(3) In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the base
1L、1R 前輪
2L、2R 後輪
3 操向ハンドル
4 電動機
25 レゾルバ
30 アクチュエータ
31 電動機
31a 温度センサ(異常検知手段)
33 減速機構
35 送りねじ部
37 トー角変更制御ECU(操舵制御装置)
38 ストロークセンサ
51 ベース信号演算部(補助トルク算出手段)
51a ベーステーブル
51b バックアップテーブル
52 ダンパ補償信号演算部(補助トルク算出手段)
53 イナーシャ補償信号演算部(補助トルク算出手段)
54 Q軸(トルク軸)PI制御部
60 リレースイッチ
61、62 加算器
63 異常時補助トルク制限部
67 電動機速度算出部
71 目標トー角演算部
71a トー角テーブル
73 トー角変更制御診断部
81 制御部
81a 目標電流算出部
81c 電動機制御信号生成部
81d 自己診断部(異常検知手段)
83 電動機駆動回路
100 操舵システム
110 電動パワーステアリング装置
120L、120R トー角変更装置
130 操舵制御ECU(操舵制御装置)
130a 電動パワーステアリング制御部
130b 後輪トー角制御部
SS 前輪転舵角センサ
ST トルクセンサ
SV 車速センサ
1L, 1R Front wheel 2L, 2R Rear wheel 3 Steering handle 4
33
38
51a Base table 51b Backup table 52 Damper compensation signal calculation unit (auxiliary torque calculation means)
53 Inertia compensation signal calculation unit (auxiliary torque calculation means)
54 Q-axis (torque axis)
83 Electric motor drive circuit 100 Steering system 110 Electric
130a Electric power steering control unit 130b Rear wheel toe angle control unit S S Front wheel steering angle sensor S T torque sensor S V vehicle speed sensor
Claims (5)
前記トー角変更装置の異常状態を検知する異常検知手段と、
前記補助トルクの目標値を算出する補助トルク算出手段と、を有し、
前記異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下のときに、前記算出された補助トルクの目標値を低下させることを特徴とする操舵システム。 An electric power steering device that generates an auxiliary torque according to at least the steering torque and transmits the auxiliary torque to the steering system of the front wheels, and at least the toe angles of the left and right rear wheels based on the turning angle and vehicle speed of the front wheels In a steering system comprising a toe angle changing device that can change the power, a steering control device that controls the electric power steering device and the toe angle changing device,
An abnormality detection means for detecting an abnormal state of the toe angle changing device;
Auxiliary torque calculating means for calculating a target value of the auxiliary torque,
When the abnormal state detection signal is received from the abnormality detection means, and further when the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined value, the calculated target value of the auxiliary torque is reduced.
前記トー角変更装置の異常状態を検知する異常検知手段と、
前記補助トルクの目標値を算出する補助トルク算出手段と、を有し、
前記トー角変更装置は、前記異常検知手段が異常状態を検知したとき、異常状態に応じて左右両方の後輪のトー角を固定し、
前記操舵制御装置は、前記異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下で、かつ、左右の後輪の前記異常状態に応じて固定されたトー角の少なくとも一方がトーアウトを示しているときに、前記算出された補助トルクの目標値を低下させることを特徴とする操舵システム。 An electric power steering device that generates an auxiliary torque according to at least the steering torque and transmits the auxiliary torque to the steering system of the front wheels, and at least the toe angles of the left and right rear wheels based on the turning angle and vehicle speed of the front wheels In a steering system comprising a toe angle changing device that can change the power, a steering control device that controls the electric power steering device and the toe angle changing device,
An abnormality detection means for detecting an abnormal state of the toe angle changing device;
Auxiliary torque calculating means for calculating a target value of the auxiliary torque,
The toe angle changing device fixes the toe angles of both the left and right rear wheels according to the abnormal state when the abnormality detecting means detects the abnormal state,
The steering control apparatus, when receiving the abnormality detection means or found abnormal state detection signal, in addition, the vehicle speed is below a predetermined value, and the toe angle fixed in accordance with the abnormal state of the left and right rear wheels steering system characterized Occasionally, reducing the target value of the calculated assist torque, at least one of indicates the toe-out of.
前記トー角変更装置の異常状態を検知する異常検知手段を有し、
前記異常検知手段から異常状態検知信号を受信した場合、前記補助トルクを0とすることを特徴とする操舵システム。 An electric power steering device that generates an auxiliary torque according to at least the steering torque and transmits the auxiliary torque to the steering system of the front wheels, and at least the toe angles of the left and right rear wheels based on the turning angle and vehicle speed of the front wheels In a steering system comprising a toe angle changing device that can change the power, a steering control device that controls the electric power steering device and the toe angle changing device,
Having an abnormality detection means for detecting an abnormal state of the toe angle changing device;
The steering system according to claim 1, wherein the auxiliary torque is set to 0 when an abnormal state detection signal is received from the abnormality detection means.
前記操舵制御装置は、前記異常検知手段から前記異常状態検知信号を受信した場合、さらに、車速が所定値以下で、かつ、左右の後輪の前記異常状態に応じて固定されたトー角の少なくとも一方がトーアウトを示しているときに、前記補助トルクを0とすることを特徴とする請求項3に記載の操舵システム。 The toe angle changing device fixes the toe angles of both the left and right rear wheels according to the abnormal state when the abnormality detecting means detects the abnormal state,
The steering control apparatus, when receiving the abnormal condition detection signal from the abnormality detection means, the further the vehicle speed is below a predetermined value, and a fixed toe angle according to the abnormal state of the left and right rear wheels The steering system according to claim 3 , wherein the auxiliary torque is set to 0 when at least one of them indicates toe-out.
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