JP4660167B2 - Apparatus and method for integration of variable steering gear ratio and stabilized steering intervention - Google Patents

Apparatus and method for integration of variable steering gear ratio and stabilized steering intervention Download PDF

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Description

本発明は、可変ステアリング変速比（トランスミッション；Lenkuebersetzung）と安定化ステアリング介入とを統合するための方法および装置に関し、特に可変ステアリング変速比が前もって定められた前後方向速度領域の中で自動車の前後方向速度に依存して変化される、自動車における可変ステアリング変速比を制御するための方法および装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for integrating a variable steering ratio (transmission) and stabilized steering intervention, and more particularly to a longitudinal direction of a vehicle in a longitudinal speed range in which the variable steering ratio is predetermined. The present invention relates to a method and apparatus for controlling a variable steering gear ratio in a motor vehicle that is dependent on speed.

例えば、付加的操舵或いは“ステア・バイ・ワイヤー”システム等のアクティブステアリングによって、ドライバーの操舵に加えて能動的な操舵介入を行うことができる。これ等のアクティブな操舵介入は、次の二つの種類に分けられる。
（１）ドライバーにとっての操舵の快適性を向上するための可変ステアリング変速比および／または先取りステアリングによるアシスト機能。
（２）動的操作の際にも、又制動操作の際にも、ドライバーによってハンドルを通して与えられる操舵角度が、ドライバーが車両の安定化の際に過剰要求されないように修正される、安定化機能。 For example, additional steering or active steering such as a “steer-by-wire” system can provide active steering intervention in addition to driver steering. These active steering interventions can be divided into the following two types.
(1) An assist function with a variable steering gear ratio and / or pre-emptive steering to improve the driver's steering comfort.
(2) Stabilization function that corrects the steering angle given by the driver through the steering wheel during dynamic operation and braking operation so that the driver is not over-required when stabilizing the vehicle .

ここで、先取りステアリングという概念は、ハンドル角度の変化速度がホイール舵角度に加味されることと理解されるものとする。これは、特に加算的付加項によって行われる。これはまた、ドライバーによるハンドルの非常に早い回転が通常ドライバーの特別に大きな操舵意図を表しているということによって直観的に理解される。この場合に、ホイール舵角度に、ハンドル角度の変化速度に依存した付加項が重ね合わされる。   Here, the concept of pre-emptive steering is understood to be that the change speed of the steering wheel angle is added to the wheel rudder angle. This is done in particular by additive additive terms. This is also intuitively understood by the fact that the very fast turning of the steering wheel by the driver usually represents the driver's extraordinary steering intention. In this case, an additional term depending on the change speed of the steering wheel angle is superimposed on the wheel rudder angle.

ＤＥ １０１ ０９ ４９１ Ａ１ から、車両のステアリングを操作するための方法およびコンピュータプログラムが知られている。その際、ステアリング変速比は車両の走行状態に依存して変化される。車両のステアリング操作の際における安全性を高めるために、ステアリング変速比を変化させることのできる、速度を制限することが提案される。   From DE 101 09 491 A1, a method and a computer program for operating the steering of a vehicle are known. At that time, the steering gear ratio is changed depending on the traveling state of the vehicle. In order to increase the safety during the steering operation of the vehicle, it is proposed to limit the speed at which the steering gear ratio can be changed.

ＤＥ １９６ ４５ ６４６ Ｃ１ から、車両の操舵角度を制御するための装置が知られているが、該装置は、操舵角度を所属の操作要素作動量に依存して調節することのできる操作要素を含んでいる。その際、操舵角度の調節は、操作要素制御量に依存して、車両速度依存のステアリング変速比をもって行われるが、その際このステアリング変速比は低い速度領域内では一定であり、中間の速度領域内では少なくともリニアーな勾配で又高い速度領域内では最高でもリニアーな勾配で上昇する。
〔発明の利点〕
本発明の特徴は、速度変化と結びついた限界的走行操作（特に、走行安定性に関する限界的走行操作）と、予め定められた前後方向速度領域内の車両の前後方向速度とがある場合に、ステアリング変速比が、ステアリング変速比の保持時点に存在していた瞬間値に保持されるということにある。これによって、限界的走行操作の間にステアリング変速比の変化によって呼び起こされるドライバーのイライラが回避される。 From DE 196 45 646 C1 a device for controlling the steering angle of a vehicle is known, which device comprises an operating element which can adjust the steering angle depending on the operating amount of the operating element to which it belongs. It is out. At this time, the steering angle is adjusted with a steering speed ratio that depends on the vehicle speed, depending on the control amount of the operating element. In this case, the steering speed ratio is constant in a low speed range, and is in an intermediate speed range. It rises at least with a linear gradient and within a high velocity region at most with a linear gradient.
[Advantages of the Invention]
A feature of the present invention is that when there is a limit traveling operation (particularly a limit traveling operation related to traveling stability) associated with a speed change and a longitudinal speed of the vehicle within a predetermined longitudinal speed range, The steering gear ratio is held at the instantaneous value that existed at the time when the steering gear ratio was held. This avoids driver irritation caused by changes in the steering gear ratio during marginal driving operations.

本発明の一つの有利な拡張例は、限界的走行操作の際に強い車両減速を伴う制動が関与して来るということを特徴としている。
本発明の一つの有利な実施例は、制動の際に車両の減速が予め与えておくことのできる限界値を超えるということを特徴としている。 One advantageous extension of the invention is characterized in that braking with strong vehicle deceleration is involved during marginal driving operations.
One advantageous embodiment of the invention is characterized in that the deceleration of the vehicle exceeds a limit value that can be given in advance during braking.

本発明の一つの有利な実施例は、ステアリング変速比が、
車両が静止するまで、或いは
前後方向速度が、ステアリング変速比の値が保持された値に再び到達するまで、
保持されるということを特徴としている。 One advantageous embodiment of the invention provides that the steering gear ratio is
Until the vehicle stops, or until the longitudinal speed reaches the value where the steering gear ratio value is held again.
It is characterized by being retained.

これによって、ステアリング変速比の解除の際の限界的な走行操作が確実に排除される。
本発明の一つの有利な拡張例は、ステアリング変速比が、
限界的走行操作が終了されるまで、上記の瞬間値に保持されること、且つ
限界的走行操作が終了されると、実際の前後方向速度に対応する値に復帰されること、
を特徴としている。 This reliably eliminates the limit traveling operation when the steering gear ratio is canceled.
One advantageous extension of the invention is that the steering gear ratio is
The above instantaneous value is held until the limit driving operation is completed, and when the limit driving operation is ended, the value is restored to the value corresponding to the actual longitudinal speed.
It is characterized by.

本発明の一つの有利な拡張例は、実際の前後方向速度に対応する値への復帰が予め定められている時間間隔の中で行われる適応プロセスによって行われることを特徴としている。これによって、ステアリング変速比の突然の変化が回避される。   One advantageous extension of the invention is characterized in that the return to a value corresponding to the actual longitudinal speed is carried out by an adaptation process which takes place during a predetermined time interval. This avoids sudden changes in the steering gear ratio.

ステアリング変速比の一つの有利な拡張例は、ステアリング変速比が、
前後方向速度が下側の限界値に到達するまで、上記の瞬間値に保持されること、且つ
上記の下側の限界値に到達すると、実際の前後方向速度に対応する値に復帰されること、
を特徴としている。 One advantageous extension of the steering gear ratio is that the steering gear ratio is
It is held at the above instantaneous value until the longitudinal speed reaches the lower limit value, and when it reaches the lower limit value, it returns to the value corresponding to the actual longitudinal speed. ,
It is characterized by.

自動車における可変ステアリング変速比の制御装置は、前もって定められた前後方向速度領域内で自動車の前後方向速度に依存したステアリング変速比を調節するステアリング変速比手段を含んでいる。本発明に基づく装置の特徴は、速度の変化と結び付いた限界的走行操作と、予め定められた前後方向速度領域内の車両の前後方向速度とがある場合に、ステアリング変速比が、ステアリング変速比の保持時点に存在していた瞬間値に保持されることにある。   A control device for a variable steering gear ratio in an automobile includes steering gear ratio means for adjusting a steering gear ratio depending on the longitudinal speed of the automobile within a predetermined longitudinal speed range. The device according to the present invention is characterized in that the steering gear ratio is the steering gear ratio when there is a marginal driving operation associated with a change in speed and the longitudinal speed of the vehicle within a predetermined longitudinal speed range. It is to be held at the instantaneous value that existed at the time of holding.

本発明に基づく方法の有利な拡張実施例は、勿論本発明に基づく装置の有利な拡張例としても表現され又その逆も成り立つ。   An advantageous extension of the method according to the invention can of course also be expressed as an advantageous extension of the device according to the invention and vice versa.

発明を実施するための最適な形態Best Mode for Carrying Out the Invention

特に、強い減速で且つ制動の開始時と制動の終了時との間に大きな速度差のある制動操作の際に、“可変ステアリング変速比”と言うアシスト機能は、安定化機能を妨げるような作用をすることがある。大きな減速を伴う制動操作の場合（例えば、アンチロックシステム或いはビークルダイナミクスコントロールシステムの介入を伴う制動の場合）には、緊張して実際の状況と取り組んでいるドライバーは、走行速度に依存したステアリング変速比によってイライラさせられる。ドライバーにとってはコンスタントなステアリング操舵角度であっても、制動の間の残り速度に応じて異なるホイール角度に変換される。   In particular, the assist function called “variable steering gear ratio” is an action that interferes with the stabilization function during a braking operation with strong deceleration and a large speed difference between the start of braking and the end of braking. Sometimes In the case of a braking operation with a large deceleration (for example, braking with the intervention of an anti-lock system or vehicle dynamics control system) Frustrated by the ratio. Even if the steering angle is constant for the driver, it is converted to a different wheel angle according to the remaining speed during braking.

ドライバーが、例えば制動の始めにハンドルによって小さな修正的なステアリング操舵角度の操舵をした場合、この操舵角度は、後で彼がより低い速度の下で同じ介入を繰り返した時よりも、小さなホイール実舵角度をもたらす。ドライバーが制動の間に修正的なステアリング操舵角度をコンスタントに保持した場合でも、ホイール実舵角度は、速度の低下と共に大きくなる（何故なら、速度の低下と共にステアリング変速比が増大されるからである。）。システムの観点から見れば、ドライバーはその際大き過ぎるホイール実舵角度を取ったことになり、極端な場合には車両の垂直軸周りの車両速度（スピン）を形成するに至ることさえある。   If the driver steers a small corrective steering angle with the steering wheel at the beginning of braking, for example, this steering angle will be smaller than when he repeated the same intervention at a lower speed later. Bring the rudder angle. Even if the driver constantly maintains the correct steering angle during braking, the wheel steering angle increases with decreasing speed (because the steering gear ratio increases with decreasing speed). .) From the system point of view, the driver has taken a wheel steering angle that is too large, and in extreme cases can even create a vehicle speed (spin) around the vertical axis of the vehicle.

本発明によって、制動操作の間に安定化機能を実行する間にアシスト機能がドライバーを介して間接的に妨害されたり或いは妨げられたりすることが防止される。特に、ドライバーが限界的なブレーキ操作の間に車両速度と共に変化するステアリング変速比によって妨害を受けることが防止される。ドライバーは制動が終わるまで、自分が操作したステアリング角度が常に同じホイール舵角度をもたらすということを想定することができる。このことは、車両速度が可変ステアリング変速比の調節領域を通って変化して行くような場合には、特に重要である。安定化機能の介入の際にステアリング変速比が一定に保持されるということは、ドライバーにとって重要な、自らのステアリング操作の再現可能性をもたらす。   The present invention prevents the assist function from being indirectly disturbed or disturbed via the driver while performing the stabilization function during the braking operation. In particular, the driver is prevented from being disturbed by a steering gear ratio that varies with the vehicle speed during a critical braking operation. The driver can assume that the steering angle he manipulated will always result in the same wheel rudder angle until braking is finished. This is particularly important when the vehicle speed changes through the variable steering gear ratio adjustment region. The fact that the steering gear ratio is kept constant during the intervention of the stabilization function brings about the reproducibility of the steering operation, which is important for the driver.

それ故、本発明の一つの実施例では、強い減速を伴う制動（特に、ドライバーに依存しないアンチロックシステム或いはビークルダイナミクスコントロールシステムの介入、また場合によっては車両の左右の側で摩擦係数が異なる時の、非常制動）の開始の際に存在していたステアリング変速比が、
車両が静止するまで、或いは
車両が、ステアリング変速比が“凍結”された時の元の速度に到達するまで、
一定に保持（“凍結”）される。 Therefore, in one embodiment of the present invention, braking with strong deceleration (especially when there is a driver-independent antilock system or vehicle dynamics control system intervention, and in some cases when the coefficient of friction is different on the left and right sides of the vehicle). The steering gear ratio that existed at the start of emergency braking)
Until the vehicle stops or until it reaches the original speed when the steering gear ratio is “frozen”
Held constant ("frozen").

代わりの手法として、部分制動（即ち、車両の静止までは至らない制動）の後、可変ステアリング変速比を、勾配を付けて再び実際の値（即ち、実際の車両速度に適合する値）へ戻すことができる。車両が静止しないまま或いは元の速度に到達しないまま可変ステアリング変速比をいきなり遮断したりすると、急激なステアリング変速比の変化が起きて、ドライバーをびっくりさせてしまうことになるであろう。特に、カーブ走行の際には急激なステアリング変速比の変化はホイール実舵角度の突然の変化をもたらす。ハンドルを一定に保っていても、このホイール実舵角度の突然の変化によって生じる突然の走行旋回半径の変化は危険な状況、特に車両のスピンをもたらすことがある。   As an alternative, after partial braking (i.e. braking that does not result in vehicle rest), the variable steering gear ratio is again ramped back to the actual value (i.e. the value that matches the actual vehicle speed). be able to. If the variable steering gear ratio is suddenly shut off while the vehicle is not stationary or has not reached its original speed, a sudden change in the steering gear ratio will occur, which will surprise the driver. In particular, when the vehicle is running on a curve, a sudden change in the steering gear ratio causes a sudden change in the actual steering angle of the wheel. Even if the steering wheel is kept constant, this sudden change in the turning radius caused by this sudden change in the actual steering angle of the wheel can lead to dangerous situations, in particular vehicle spin.

本発明に基づく方法の一実施例の流れが図１に示されている。ブロック１００でのスタートの後、ブロック１０１で、走行動特性的に限界的な状況が存在しているか否かがチェックされる。別の手法として、ブロック１０１では又、車両前後方向の減速が限界値を超えているか否か（即ち、強い制動があるか否か）がチェックされる。ブロック１０１での答えが“否定”（図１には“ｎ”で表されている）である場合には、分岐されてブロック１００へ復帰される。それに対して、ブロック１０１でチェックされた条件が満たされている場合（図１には“ｙ”で表されている、例えば走行動特性的な限界状況が存在している場合）には、ブロック１０２で、瞬間的に存在しているステアリング変速比が保持或いは凍結される。続いてブロック１０３で、その走行動特性的な限界状況が終了しているか否かがチェックされる。その答えが“ｎ”である場合には、分岐されてブロック１０３の入力側へ復帰される。それに対して答えが“ｙ”である場合には、ブロック１０４でステアリング変速比の保持が解除される。この時点では通常別の車両速度となっているので、凍結されていたステアリング変速比が、続いてブロック１０５で、時間的に伸びる（例えば、予め定められている時間間隔にわたって伸びる）適応プロセスを通じて、実際の車両速度に属しているステアリング変速比へ移行される。   The flow of one embodiment of the method according to the invention is shown in FIG. After the start at block 100, it is checked at block 101 whether there is a critical situation in terms of travel dynamics. As an alternative approach, block 101 also checks whether the vehicle longitudinal deceleration exceeds a limit value (ie, whether there is strong braking). If the answer at block 101 is “No” (represented by “n” in FIG. 1), the process branches to block 100. On the other hand, if the condition checked in block 101 is satisfied (indicated by “y” in FIG. 1, for example, when there is a running dynamic characteristic limit situation), the block At 102, the steering gear ratio present instantaneously is maintained or frozen. Subsequently, in block 103, it is checked whether the running dynamic limit situation has ended. If the answer is “n”, the process branches to return to the input side of the block 103. On the other hand, if the answer is “y”, the holding of the steering gear ratio is released at block 104. Since the vehicle speed is usually different at this point, the frozen steering gear ratio is subsequently extended in block 105 over time (eg, over a predetermined time interval) through an adaptation process. Transition to the steering gear ratio belonging to the actual vehicle speed.

別の手法として、別の実施例では、
ブロック１０１で、強い制動があるか否かがチェックされ、ブロック１０３では車両が静止状態にまで達しているか否かがチェックされ、或いは
ブロック１０１で、強い制動があるか否かがチェックされ、ブロック１０３では車両前後方向速度が、上記の強い制動の開始時に存在していた値に再び到達しているか否かがチェックされる。 Alternatively, in another embodiment,
In block 101 it is checked whether there is strong braking, in block 103 it is checked whether the vehicle has reached a stationary state, or in block 101 it is checked whether there is strong braking. In 103, it is checked whether the vehicle longitudinal speed has again reached the value that existed at the start of the strong braking.

本発明に基づく方法の一実施例の流れ図を示す。2 shows a flow chart of an embodiment of a method according to the invention.

Claims (6)

ステアリング変速比が、予め定められた前後方向速度領域で自動車の前後方向速度に依存して変化される、自動車における可変ステアリング変速比の制御方法において、
速度の変化と結びついた走行安定的に限界的な運転操作（１０１）がある場合、並びに前記予め定められた前後方向速度領域内に車両の前後方向速度がある場合に、前記ステアリング変速比が、該ステアリング変速比の保持時点に存在していた瞬間値に保持される（１０２）こと、
前記ステアリング変速比が、走行安定性的に限界的な運転操作が終了される（１０３）まで、或いは前記前後方向速度が下側の限界値に到達する（１０３）まで、前記瞬間値に保持される（１０２）こと、および
その後、実際の前後方向速度に対応する値に復帰される（１０５）こと、
を特徴とする自動車における可変ステアリング変速比の制御方法。 In a method for controlling a variable steering speed ratio in an automobile, wherein the steering speed ratio is changed depending on the longitudinal speed of the automobile in a predetermined longitudinal speed range.
When there is a drivingly stable driving operation (101) associated with a change in speed, and when the vehicle's longitudinal speed is within the predetermined longitudinal speed range, the steering gear ratio is: is held in the instantaneous value that existed on the holding time of the steering gear ratio and (102) this,
The steering gear ratio is held at the instantaneous value until a driving operation that is marginal in terms of running stability is finished (103) or until the longitudinal speed reaches a lower limit value (103). (102) and
Thereafter, the value is restored to the value corresponding to the actual longitudinal speed (105).
A control method of a variable steering gear ratio in an automobile characterized by the above. 限界的な運転操作（１０１）が、強い車両減速を伴う制動に関係していることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。   2. Control method according to claim 1, characterized in that the marginal driving operation (101) is related to braking with strong vehicle deceleration. 前記制動の際に、前記車両減速が予め設定可能な限界値を超えることことを特徴とする請求項２に記載の制御方法。   The control method according to claim 2, wherein the vehicle deceleration exceeds a preset limit value during the braking. 前記ステアリング変速比が、
車両が静止するまで、或いは
前記前後方向速度が、前記ステアリング変速比が保持された時の値に再び到達するまで、
前記瞬間値に保持される（１０３）こと、
を特徴とする請求項１に記載の制御方法。 The steering gear ratio is
Until the vehicle stops, or until the longitudinal speed again reaches the value when the steering gear ratio is maintained,
Held at the instantaneous value (103);
The control method according to claim 1. 前記実際の前後方向速度に対応する値への復帰が、予め定められた時間間隔の中で行われる適応プロセスによって行われる（１０５）ことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。 2. The control method according to claim 1 , wherein the return to the value corresponding to the actual longitudinal speed is performed by an adaptation process performed in a predetermined time interval (105). 予め定められた前後方向速度領域で自動車の前後方向速度に依存したステアリング変速比を調節するステアリング変速比手段を含む、自動車における可変ステアリング変速比の制御装置において、
速度の変化と結びついた走行安定的に限界的な運転操作がある場合、並びに予め定められた前後方向速度領域内に車両の前後方向速度がある場合に、ステアリング変速比が、該ステアリング変速比の保持時点に存在していた瞬間値に保持される（１０２）こと、
前記ステアリング変速比が、走行安定性的に限界的な運転操作が終了される（１０３）まで、或いは前記前後方向速度が下側の限界値に到達する（１０３）まで、前記瞬間値に保持される（１０２）こと、および
その後、実際の前後方向速度に対応する値に復帰される（１０５）こと、
を特徴とする自動車における可変ステアリング変速比の制御装置。
Including steering gear ratio means for adjusting the steering gear ratio depending on the longitudinal direction the speed of the vehicle in advance longitudinal direction velocity area defined, in the control apparatus of the variable steering gear ratio in a motor vehicle,
If there is a running stably marginal driving operation associated with a change in velocity, and if there is a front-rear direction speed of the vehicle in a predetermined longitudinal direction speed region, the steering gear ratio, of the steering gear ratio Being held at the instantaneous value that existed at the time of holding (102) ,
The steering gear ratio is held at the instantaneous value until a driving operation that is marginal in terms of running stability is finished (103) or until the longitudinal speed reaches a lower limit value (103). (102) and
Thereafter, the value is restored to the value corresponding to the actual longitudinal speed (105).
An apparatus for controlling a variable steering gear ratio in an automobile characterized by the above.
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