JP4793576B2 - Steering device test system - Google Patents

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Description

本発明は、停車状態で操舵した場合における操舵反力の作用状態をシミュレーションするのに適したステアリング装置用試験システムに関する。   The present invention relates to a test system for a steering apparatus suitable for simulating an action state of a steering reaction force when steering is performed in a stopped state.

左右の車輪それぞれに接続される左右の操舵力出力部と、ステアリングホイールから入力される操舵力を各操舵力出力部へ伝達する伝達系とを備えるステアリング装置においては、停車状態で操舵した場合における操舵反力が如何にドライバーに伝達されるかが重要な性能の一つである。そのため、ステアリング装置の開発過程においては、実車搭載前に、停車状態で操舵した場合における操舵反力をシミュレーションした負荷を作用させる試験システムを用いて性能評価が行われている。しかし、ステアリング装置における左右の操舵力出力部ぞれぞれに車輪を接続し、かつ、操舵反力を作用させようとすると、試験システムが大型化するためにタイヤの種類の相違に容易に対応できない。そこで、操舵角と操舵反力との関係を含むシミュレーションモデルに基づき、ステアリング装置のステアリングホイールの検出操舵角に応じた操舵反力を求め、その求めた操舵反力に対応する負荷をステアリング装置の操舵力出力部に付与する試験システムを用いることで、左右の操舵力出力部に車輪を接続することなく操舵反力の作用をシミュレーションすることが考えられる（特許文献１参照）。
特開２００５−１７２５２８号公報 In a steering device that includes left and right steering force output units connected to the left and right wheels and a transmission system that transmits the steering force input from the steering wheel to each steering force output unit, One of the important performances is how the steering reaction force is transmitted to the driver. Therefore, in the process of developing a steering device, performance evaluation is performed using a test system that applies a load that simulates a steering reaction force when steering in a stopped state before mounting on an actual vehicle. However, if a wheel is connected to each of the left and right steering force output parts of the steering device and a steering reaction force is applied, the test system will be enlarged, and the difference in tire types will be easily accommodated. Can not. Therefore, based on a simulation model including the relationship between the steering angle and the steering reaction force, a steering reaction force corresponding to the detected steering angle of the steering wheel of the steering device is obtained, and a load corresponding to the obtained steering reaction force is calculated. By using a test system applied to the steering force output unit, it is conceivable to simulate the action of the steering reaction force without connecting wheels to the left and right steering force output units (see Patent Document 1).
JP 2005-172528 A

左右の操舵力出力部に車輪を接続することなく操舵反力を付与する場合、車輪と接地面との間の摩擦に基づく操舵反力を演算のみでしかシミュレーションできない。しかし、車輪と接地面との間の摩擦に基づく操舵反力はタイヤ特性に応じて変化するため、演算のみでは正確なシミュレーションは困難であった。本発明は、そのような問題を解決することのできるステアリング装置用試験システムを提供することを目的とする。   When the steering reaction force is applied without connecting the wheels to the left and right steering force output units, the steering reaction force based on the friction between the wheels and the contact surface can be simulated only by calculation. However, since the steering reaction force based on the friction between the wheel and the ground contact surface changes according to the tire characteristics, it is difficult to perform an accurate simulation only by calculation. An object of the present invention is to provide a test system for a steering apparatus that can solve such a problem.

本発明は、車輪に接続される左右の操舵力出力部と、ステアリングホイールから入力される操舵力を各操舵力出力部へ伝達する伝達系とを備えるステアリング装置のための試験システムにおいて、一方の操舵力出力部に接続される車輪を車輪載置面に予め設定した力により押し付ける押し付け機構と、他方の操舵力出力部に負荷を付与するアクチュエータを含む負荷付与機構と、一方の操舵力出力部に作用する負荷を検出する第１負荷センサと、他方の操舵力出力部に作用する負荷を検出する第２負荷センサと、停車状態での操舵反力に対応する目標負荷をＦ* 、前記第１負荷センサの検出値をＦ1 、予め定めたゲインをＫａとして、Ｆ* ＝Ｋａ・Ｆ1 の関係を記憶する手段と、その記憶した関係と前記第１負荷センサの検出値とに基づき目標負荷を求める演算手段と、前記負荷付与機構により他方の操舵力出力部に負荷を作用させると共に目標負荷Ｆ* と前記第２負荷センサの検出値との偏差をなくすように、前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、目標負荷Ｆ* の作用方向は前記第１負荷センサによる検出負荷の作用方向と左右方向に関して逆にに設定されることを特徴とする。
実車における操舵反力は、左方の車輪と接地面との間の摩擦に基づき左方の操舵力出力部に作用する反力と、右方の車輪と接地面との間の摩擦に基づき右方の操舵力出力部に作用する反力との和に基づく。そのため、一方の操舵力出力部に接続される車輪と車輪載置面との間の摩擦に基づく反力のみに対応する負荷の大きさは、操舵反力に対応する負荷よりも小さい。本発明によれば、第１負荷センサの検出値Ｆ1 に予め定めたゲインＫａを乗じることで、停車状態での操舵反力に対応する目標負荷Ｆ* を求めている。これにより、左右の操舵力出力部に車輪を接続した場合の操舵反力の大きさに対応する大きさの目標負荷Ｆ* を求めることができる。さらに、一方の操舵力出力部に接続される車輪を車輪載置面に押し付けることで、車輪と車輪載置面との間の摩擦に基づく反力に対応する負荷を第１負荷センサにより検出している。よって、第１負荷センサの検出値Ｆ1 にゲインＫａを乗じることで求める目標負荷Ｆ* を、タイヤ特性に応じて変化する操舵反力に対応させることができる。目標負荷Ｆ* の作用方向を第１負荷センサによる検出負荷の作用方向と左右方向に関して逆に設定し、目標負荷Ｆ* と第２負荷センサの検出値との偏差をなくすようにアクチュエータを制御することで、負荷付与機構により他方の操舵力出力部に目標負荷Ｆ* に対応する負荷を作用させることができる。 The present invention relates to a test system for a steering apparatus including left and right steering force output units connected to wheels and a transmission system that transmits a steering force input from a steering wheel to each steering force output unit. A pressing mechanism that presses a wheel connected to the steering force output unit to a wheel mounting surface with a preset force, a load applying mechanism including an actuator that applies a load to the other steering force output unit, and one steering force output unit A first load sensor that detects a load acting on the vehicle, a second load sensor that detects a load acting on the other steering force output unit, and a target load corresponding to a steering reaction force in a stopped state is F * , 1 load F 1 detected value of the sensor, as Ka gain a predetermined, F * = th based on the means for storing a relationship between Ka · F 1, the detection value of the and the stored relationship first load sensor Calculating means for determining the load, so as to eliminate the deviation of the detected value of the second load sensor to the target load F * with the action of the load to the other steering force output portion and by said load applying mechanism, to control the actuator Control means, wherein the direction of action of the target load F * is set opposite to the direction of action of the load detected by the first load sensor with respect to the left-right direction.
The steering reaction force in the actual vehicle is based on the friction between the left wheel and the grounding surface, and the reaction force acting on the left steering force output unit and the friction between the right wheel and the grounding surface. This is based on the sum of the reaction force acting on the steering force output unit. Therefore, the magnitude of the load corresponding only to the reaction force based on the friction between the wheel connected to the one steering force output unit and the wheel mounting surface is smaller than the load corresponding to the steering reaction force. According to the present invention, in advance by multiplying a predetermined gain Ka, it obtains a target load F * corresponding to the steering reaction force in a stopped state of the detected value F 1 of the first load sensor. Thereby, the target load F * having a magnitude corresponding to the magnitude of the steering reaction force when the wheels are connected to the left and right steering force output units can be obtained. Furthermore, the load corresponding to the reaction force based on the friction between the wheel and the wheel mounting surface is detected by the first load sensor by pressing the wheel connected to one steering force output unit against the wheel mounting surface. ing. Therefore, the target load F * obtained by multiplying the detection value F 1 of the first load sensor by the gain Ka can be made to correspond to the steering reaction force that changes according to the tire characteristics. The direction of action of the target load F * is set opposite to the direction of action of the load detected by the first load sensor and the left-right direction, and the actuator is controlled to eliminate the deviation between the target load F * and the detected value of the second load sensor. Thus, a load corresponding to the target load F * can be applied to the other steering force output unit by the load applying mechanism.

操舵角の大きさが小さい時は操舵角に対して操舵反力は略比例するが、操舵角の大きさが大きくなると操舵角に対する操舵反力の増加割合が大きくなる。これは、操舵角の大きさが大きくなると、ホイールアラインメントに基づき、車輪の前部が車両内方側に向く場合は車両外方側に向く場合よりも操舵角に対する操舵反力の増加割合が大きくなることによる。そのため、車輪と車輪載置面との間の摩擦に基づく反力に対応する第１負荷センサの検出値Ｆ1 に乗じるゲインＫａが一定であっても、操舵角の大きさが大きくなく、一方の操舵力出力部に接続される車輪の前部が車両内方側に向いている状態でなければ、目標負荷Ｆ* を操舵反力に精度良く対応させることができる。しかし、一方の操舵力出力部に接続される車輪の前部が車両内方側に向く場合、そのゲインＫａが一定であると、操舵角の大きさが大きくなると目標負荷Ｆ* が操舵反力に正確に対応しなくなる。
そこで、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する角度センサと、一方の操舵力出力部に接続される車輪の前部が車両内方側に向くか否かを判定する手段とを備え、一方の操舵力出力部に接続される車輪の前部が車両内方側に向いていると判定される時、前記ゲインＫａは前記角度センサによる検出操舵角の関数とされるのが好ましい。これにより、一方の操舵力出力部に接続される車輪の前部が車両内方側に向く時に、目標負荷Ｆ* が操舵反力に精度良く対応するようにゲインＫａを検出操舵角に応じて設定できる。この場合、一方の操舵力出力部に接続される車輪の前部が車両内方側に向いていると判定されない時、前記ゲインＫａは一定とされるのが好ましい。これによって制御構成を簡単化できる。 When the magnitude of the steering angle is small, the steering reaction force is substantially proportional to the steering angle, but when the magnitude of the steering angle increases, the rate of increase of the steering reaction force with respect to the steering angle increases. This is because, as the steering angle increases, the rate of increase in the steering reaction force with respect to the steering angle is greater when the front part of the wheel is directed toward the vehicle inner side than when it is directed toward the vehicle outer side, based on wheel alignment. By becoming. Therefore, even if the gain Ka multiplied by the detection value F 1 of the first load sensor corresponding to the reaction force based on the friction between the wheel and the wheel mounting surface is constant, the magnitude of the steering angle is not large. If the front part of the wheel connected to the steering force output part is not in the vehicle inward side, the target load F * can be made to correspond to the steering reaction force with high accuracy. However, when the front part of the wheel connected to one steering force output part faces the vehicle inward side, if the gain Ka is constant, the target load F * becomes the steering reaction force as the steering angle increases. It will not correspond to exactly.
Therefore, an angle sensor for detecting the steering angle of the steering wheel and means for determining whether or not the front part of the wheel connected to the one steering force output part faces the vehicle inward side, the one steering When it is determined that the front part of the wheel connected to the force output part is directed inward of the vehicle, the gain Ka is preferably a function of the steering angle detected by the angle sensor. As a result, when the front part of the wheel connected to one steering force output part faces the vehicle inward side, the gain Ka is set according to the detected steering angle so that the target load F * accurately corresponds to the steering reaction force. Can be set. In this case, it is preferable that the gain Ka be constant when it is not determined that the front part of the wheel connected to one steering force output part is directed toward the vehicle inward side. This simplifies the control configuration.

本発明のステアリング装置用試験システムによれば、停車状態で操舵した場合における操舵反力の作用を、システムを大型化することなく正確にシミュレーションでき、車種の相違によるタイヤの種類の相違に容易に対応できる。   According to the test system for a steering device of the present invention, it is possible to accurately simulate the action of the steering reaction force when steering in a stopped state without increasing the size of the system, and easily to the difference in tire type due to the difference in vehicle type. Yes.

図１は、本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置用試験システムを示す。試験対象の電動パワーステアリング装置１は、操舵によるステアリングホイール２の回転を舵角が変化するように車輪に伝達する機構を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置１は公知のラックピニオン型とされ、ステアリングホイール２の回転をステアリングシャフト４を介してピニオン５に伝達し、ピニオン５に噛み合うラック６を移動させ、そのラック６の動きを左右タイロッド７ａ、７ｂを介して車輪に伝達することで舵角を変化させる。ラック６にボールジョイント等の自在継手９を介して一端部が連結された各タイロッド７ａ、７ｂの他端部が左右操舵力出力部７ａ′、７ｂ′とされている。実車においては、両操舵力出力部７ａ′、７ｂ′に自在継手、ナックルアーム等を介して車輪が接続される。車輪と接地面との間の摩擦に基づき、操舵力に応じた操舵力出力部７ａ′、７ｂ′からの出力に対する操舵反力が操舵力出力部７ａ′、７ｂ′に作用する。ステアリングシャフト４、ピニオン５、ラック６、タイロッド７ａ、７ｂが、ステアリングホイール２の操舵力を操舵力出力部７ａ′、７ｂ′へ伝達する伝達系αを構成する。   FIG. 1 shows a test system for an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. The electric power steering device 1 to be tested includes a mechanism for transmitting the rotation of the steering wheel 2 by steering to the wheels so that the steering angle changes. The electric power steering apparatus 1 of this embodiment is a known rack and pinion type, transmits the rotation of the steering wheel 2 to the pinion 5 via the steering shaft 4, moves the rack 6 meshing with the pinion 5, and moves the rack 6. The steering angle is changed by transmitting the movement to the wheels via the left and right tie rods 7a and 7b. The other ends of the tie rods 7a and 7b, which are connected to the rack 6 via a universal joint 9 such as a ball joint, are left and right steering force output portions 7a 'and 7b'. In an actual vehicle, wheels are connected to both steering force output portions 7a 'and 7b' via universal joints, knuckle arms and the like. Based on the friction between the wheel and the ground contact surface, the steering reaction force against the output from the steering force output units 7a 'and 7b' corresponding to the steering force acts on the steering force output units 7a 'and 7b'. The steering shaft 4, the pinion 5, the rack 6, and the tie rods 7a and 7b constitute a transmission system α that transmits the steering force of the steering wheel 2 to the steering force output portions 7a ′ and 7b ′.

伝達系αに作用する操舵補助力の発生用モータ１０が設けられている。モータ１０の出力シャフトの回転が減速ギヤ機構１１を介してステアリングシャフト４に伝達されることで操舵補助力が付与される。モータ１０は車載用コンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。制御装置２０に、ステアリングホイール２の操舵トルクを検出するトルクセンサ２２が接続される。なお、実車への組込時においては制御装置２０に車速センサが接続される。制御装置２０は、トルクセンサ２２により求めた操舵トルクと車速とに応じた操舵補助力を発生するようにモータ１０を制御する。本実施形態のステアリングシャフト４は、ステアリングホイール２側とピニオン５側とに分割されると共にトーションバーにより連結され、ステアリングホイール２の操舵角とピニオン５の回転角の差であるトーションバーの捩れ角に、トーションバーのバネ定数を乗じることで得られる操舵トルクがトルクセンサ２２により検出される。   A motor 10 for generating a steering assist force acting on the transmission system α is provided. The rotation of the output shaft of the motor 10 is transmitted to the steering shaft 4 via the reduction gear mechanism 11, whereby a steering assist force is applied. The motor 10 is connected to a control device 20 composed of an in-vehicle computer. A torque sensor 22 that detects the steering torque of the steering wheel 2 is connected to the control device 20. It should be noted that a vehicle speed sensor is connected to the control device 20 at the time of incorporation into an actual vehicle. The control device 20 controls the motor 10 so as to generate a steering assist force according to the steering torque and the vehicle speed obtained by the torque sensor 22. The steering shaft 4 of the present embodiment is divided into a steering wheel 2 side and a pinion 5 side and is connected by a torsion bar, and the torsion angle of the torsion bar, which is the difference between the steering angle of the steering wheel 2 and the rotation angle of the pinion 5. Further, the torque sensor 22 detects a steering torque obtained by multiplying the spring constant of the torsion bar.

電動パワーステアリング装置１は、ラック６を覆うハウジング６ａとステアリングシャフト４を支持するステアリングコラム（図示省略）を介して試験システムの支持台６０に取り付けられる。支持台６０に取り付けられた電動パワーステアリング装置１の一方の操舵力出力部７ａ′に車輪Ｗが接続される。車輪Ｗは、支持台６０に車両のサスペンション機構と同様の連結機構６１を介して連結され、押し付け機構６２によって車輪載置面Ｓに予め設定した力により押し付けられる。押し付け機構６２は、例えば流体圧シリンダ６２ａにより連結機構６１を介して車輪Ｗを車輪載置面Ｓに押し付ける力を発生する。その押し付ける力は実車の前輪荷重に応じて定めればよい。   The electric power steering apparatus 1 is attached to a support base 60 of the test system via a housing 6a that covers the rack 6 and a steering column (not shown) that supports the steering shaft 4. A wheel W is connected to one steering force output portion 7 a ′ of the electric power steering apparatus 1 attached to the support base 60. The wheel W is connected to the support base 60 via a connection mechanism 61 similar to the suspension mechanism of the vehicle, and is pressed against the wheel mounting surface S by a pressing mechanism 62 with a preset force. The pressing mechanism 62 generates a force that presses the wheel W against the wheel mounting surface S via the coupling mechanism 61 by, for example, the fluid pressure cylinder 62a. The pressing force may be determined according to the front wheel load of the actual vehicle.

他方の操舵力出力部７ｂ′に負荷を付与するＡＣサーボモータ３１（アクチュエータ）を含む負荷付与機構３０が設けられている。負荷付与機構３０は、操舵力出力部７ｂ′にボールジョイント等の自在継手３２を介して連結されるボールナット３３にねじ合わされるボールスクリュー３４を、減速ギヤ機構３５を介してモータ３１により駆動することで、操舵力出力部７ｂ′に負荷を付与する。   A load applying mechanism 30 including an AC servomotor 31 (actuator) for applying a load to the other steering force output unit 7b ′ is provided. The load applying mechanism 30 drives a ball screw 34 screwed to a ball nut 33 connected to a steering force output portion 7b ′ via a universal joint 32 such as a ball joint by a motor 31 via a reduction gear mechanism 35. Thus, a load is applied to the steering force output unit 7b ′.

モータ３１はコンピュータにより構成される試験制御装置４０に駆動回路４３を介して接続される。試験制御装置４０は、ステアリングホイール２の操舵角θを求める角度センサ２３にＡ／Ｄ変換器４２を介して接続され、さらに、車速を入力する車速入力部４４に接続されている。車速入力部４４は、例えばキーボードスイッチやペダル状の入力スイッチ等により構成できる。なお、電動パワーステアリング装置１が操舵補助力発生用モータ１０を操舵角に応じて制御する場合、角度センサ２３として電動パワーステアリング装置１に備えられるものを用いればよい。   The motor 31 is connected to a test control device 40 constituted by a computer via a drive circuit 43. The test control device 40 is connected to an angle sensor 23 for obtaining a steering angle θ of the steering wheel 2 via an A / D converter 42 and further connected to a vehicle speed input unit 44 for inputting a vehicle speed. The vehicle speed input unit 44 can be configured by, for example, a keyboard switch or a pedal-like input switch. When the electric power steering device 1 controls the steering assist force generating motor 10 according to the steering angle, the angle sensor 23 provided in the electric power steering device 1 may be used.

試験制御装置４０に第１負荷センサ６４と第２負荷センサ６５が接続される。本実施形態では、一方のタイロッド７ａの軸方向に沿う軸力Ｆ1 が一方の操舵力出力部７ａ′に作用する負荷として第１負荷センサ６４により検出され、他方のタイロッド７ｂの軸方向に沿う軸力Ｆ2 が他方の操舵力出力部７ｂ′に作用する負荷として第２負荷センサ６５により検出される。 A first load sensor 64 and a second load sensor 65 are connected to the test control device 40. In the present embodiment, an axial force F 1 along the axial direction of one tie rod 7a is detected by the first load sensor 64 as a load acting on one steering force output portion 7a ′, and along the axial direction of the other tie rod 7b. The axial force F 2 is detected by the second load sensor 65 as a load acting on the other steering force output unit 7b ′.

試験制御装置４０は、一方の操舵力出力部７ａ′に接続される車輪Ｗの前部が車両内方側に向くか否かを判定する手段として機能する。本実施形態においては、一方の操舵力出力部７ａ′に接続される車輪Ｗの車両外方側が右方とされ、角度センサ２３による検出操舵角θの符号は、右方への操舵時に正、左方への操舵時に負とされ、一方のタイロッド７ａの軸力Ｆ1 の符号は、一方の操舵力出力部７ａ′に接続される車輪Ｗの前部が車両外方に向く時（右操舵時）に正、車両内方に向く時（左操舵時）に負とされる。よって、検出操舵角θの符号が負であり、第１負荷センサ６４の検出軸力Ｆ1 の符号が負である時、試験制御装置４０は一方の操舵力出力部７ａ′に接続される車輪Ｗの前部が車両内方側に向くと確実に判定できる。 The test control device 40 functions as a means for determining whether or not the front part of the wheel W connected to one steering force output part 7a ′ faces the vehicle inward side. In the present embodiment, the vehicle outer side of the wheel W connected to one steering force output unit 7a ′ is rightward, and the sign of the detected steering angle θ by the angle sensor 23 is positive when steering to the right, The sign of the axial force F 1 of one tie rod 7a is negative when steering leftward, and the sign of the wheel W connected to one steering force output portion 7a 'is directed outward (right steering). ) And negative when facing inward (left steering). Therefore, when the sign of the detected steering angle θ is negative and the sign of the detected axial force F 1 of the first load sensor 64 is negative, the test control device 40 is connected to one of the steering force output units 7a ′. It can be reliably determined that the front part of W faces the vehicle inward side.

試験制御装置４０は、車速が零すなわち停車状態での操舵反力に対応する目標負荷をＦ* 、第１負荷センサ６４の検出値をＦ1 、予め定めたゲインをＫａとして、Ｆ* ＝Ｋａ・Ｆ1 の関係を記憶する手段として機能すると共に、その記憶した関係と第１負荷センサ６４の検出値Ｆ1 とに基づき目標負荷Ｆ* を求める演算手段として機能する。ここで、一方の操舵力出力部７ａ′に接続される車輪Ｗの前部が車両内方側に向くと判定される時、目標負荷Ｆ* の演算に用いるゲインＫａは角度センサ２３による検出操舵角の関数とされ、一方の操舵力出力部７ａ′に接続される車輪Ｗの前部が車両内方側に向いていると判定されない時、そのゲインＫａは一定とされる。その一定のゲインＫａおよび操舵角の関数であるゲインＫａは、予め実験により求めて記憶すればよい。
すなわち図２に示すように、操舵角θと操舵反力Ｒとの関係は、操舵角θの大きさが小さい時は操舵角θに対して操舵反力Ｒは略比例するが、操舵角θの大きさが大きくなると操舵角θに対する操舵反力Ｒの増加割合が大きくなる。これは、操舵角θの大きさが大きくなると、ホイールアラインメントに基づき、車輪の前部が車両内方側に向く場合は車両外方側に向く場合よりも操舵角に対する操舵反力の増加割合が大きくなることによる。そのため、車輪Ｗと車輪載置面Ｓとの間の摩擦に基づく反力に対応する第１負荷センサ６４の検出値Ｆ1 に乗じるゲインＫａが一定であっても、操舵角θの大きさが大きくなく、一方の操舵力出力部７ａ′に接続される車輪Ｗの前部が車両内方側に向いている状態でなければ、目標負荷Ｆ* を操舵反力Ｒに精度良く対応させることができる。また、一方の操舵力出力部７ａ′に接続される車輪Ｗの前部が車両内方側に向く場合、そのゲインＫａが一定であると、操舵角θの大きさが大きくなると目標負荷Ｆ* が操舵反力Ｒに正確に対応しなくなる。この場合、ゲインＫａを検出操舵角θの関数とすることで、目標負荷Ｆ* を操舵反力Ｒに精度良く対応させることができる。これにより、操舵角θと操舵反力Ｒとの関係を、ゲインＫａが一定であれば図２において実線で示すように車輪前部が車両内方側に向く場合は車両外方側に向く場合と相異するのに対し、ゲインＫａを検出操舵角θの関数とすることで、車輪前部が車両内方側に向く場合も破線で示すように車両外方側に向く場合と同様にできる。 The test control device 40 assumes that the vehicle speed is zero, that is, the target load corresponding to the steering reaction force when the vehicle is stopped, F * , the detected value of the first load sensor 64 is F 1 , and the predetermined gain is Ka, F * = Ka · functions as means for storing the relationship between the F 1, as well as a calculation means for calculating a target load F * on the basis of the stored relationship and the detected value F 1 of the first load sensor 64. Here, when it is determined that the front portion of the wheel W connected to the one steering force output unit 7a ′ faces the vehicle inward side, the gain Ka used for calculating the target load F * is detected by the angle sensor 23. When it is not determined that the front part of the wheel W connected to the one steering force output part 7a ′ is directed to the vehicle inward side, the gain Ka is constant. The constant gain Ka and the gain Ka, which is a function of the steering angle, may be obtained in advance through experiments and stored.
That is, as shown in FIG. 2, the relationship between the steering angle θ and the steering reaction force R is such that when the steering angle θ is small, the steering reaction force R is substantially proportional to the steering angle θ. As the magnitude of increases, the rate of increase of the steering reaction force R with respect to the steering angle θ increases. This is because when the magnitude of the steering angle θ increases, the rate of increase of the steering reaction force with respect to the steering angle is greater when the front part of the wheel is directed toward the vehicle inner side than when it is directed toward the vehicle outer side, based on the wheel alignment. By becoming bigger. Therefore, even if the gain Ka multiplied by the detection value F 1 of the first load sensor 64 corresponding to the reaction force based on the friction between the wheel W and the wheel mounting surface S is constant, the magnitude of the steering angle θ is small. If the front portion of the wheel W connected to the one steering force output portion 7a ′ is not in a state where it is not inward, the target load F * can be made to accurately correspond to the steering reaction force R. it can. Further, when the front part of the wheel W connected to one steering force output part 7a 'faces inward of the vehicle, if the gain Ka is constant, the target load F * is increased when the magnitude of the steering angle θ is increased . Does not accurately correspond to the steering reaction force R. In this case, the target load F * can be made to correspond to the steering reaction force R with high accuracy by using the gain Ka as a function of the detected steering angle θ. As a result, when the gain Ka is constant, the relationship between the steering angle θ and the steering reaction force R is when the front of the wheel faces the vehicle inward side as shown by the solid line in FIG. On the other hand, by making the gain Ka a function of the detected steering angle θ, the case where the front part of the wheel is directed toward the inner side of the vehicle can be performed in the same manner as the case where it is directed toward the outer side of the vehicle as indicated by a broken line. .

試験制御装置４０は、負荷付与機構３０により他方の操舵力出力部７ａ′に負荷を作用させると共に求めた目標負荷Ｆ* と第２負荷センサ６５の検出軸力Ｆ2 との偏差をなくすように、モータ３１を制御する。図３は試験制御装置４０によるモータ３１の制御ブロック線図であり、第１負荷センサ６４の検出値Ｆ1 に応じた目標負荷Ｆ* をゲインＫａに基づき求め、目標負荷Ｆ* と第２負荷センサ６５の検出値Ｆ2 との偏差ΔＦに対応する目標電流Ｉ* を本実施形態ではＰＩＤ制御演算により求め、目標電流Ｉ* が印加されるように駆動回路４３を介してモータ３１を例えばＰＷＭ駆動することで、負荷付与機構３０により他方の操舵力出力部７ｂ′に負荷を付与する。他方の操舵力出力部７ｂ′に付与される負荷の方向は、一方のタイロッド７ａに作用する軸力Ｆ1 が引っ張り力であれば他方のタイロッド７ｂに作用する軸力Ｆ2 は圧縮力になり、一方のタイロッド７ａに作用する軸力Ｆ1 が圧縮力であれば他方のタイロッド７ｂに作用する軸力Ｆ2 は引っ張り力になるように定められる。すなわち目標負荷Ｆ* の作用方向は、第１負荷センサ６４による検出負荷の作用方向と左右方向に関して逆に設定される。 The test control device 40 applies a load to the other steering force output unit 7 a ′ by the load applying mechanism 30 and eliminates the deviation between the target load F * obtained and the detected axial force F 2 of the second load sensor 65. The motor 31 is controlled. Figure 3 is a control block diagram of the motor 31 by the test controller 40, determined on the basis of the target load F * corresponding to the detected value F 1 of the first load sensor 64 gain Ka, the target load F * and the second load In this embodiment, the target current I * corresponding to the deviation ΔF from the detection value F 2 of the sensor 65 is obtained by PID control calculation, and the motor 31 is, for example, PWMed via the drive circuit 43 so that the target current I * is applied. By driving, a load is applied to the other steering force output unit 7b ′ by the load applying mechanism 30. Direction of the load applied to the other steering force output portion 7b 'are axial force F 2 acting on the other of the tie rod 7b if axial force F 1 is the tensile force acting on one of the tie rods 7a becomes compressive force If the axial force F 1 acting on one tie rod 7a is a compressive force, the axial force F 2 acting on the other tie rod 7b is determined to be a tensile force. That is, the direction of action of the target load F * is set opposite to the direction of action of the load detected by the first load sensor 64 in the left-right direction.

車速入力部４４により入力される車速が制御装置２０に入力可能なように、制御装置２０と試験制御装置４０が接続される。制御装置２０は、トルクセンサ２２により求めた操舵トルクと入力車速とに応じた操舵補助力を発生するように、記憶した操舵補助プログラムに基づきモータ１０を制御する。停車状態で操舵した場合におけるシミュレーションを行う場合、入力車速は零とされる。   The control device 20 and the test control device 40 are connected so that the vehicle speed input by the vehicle speed input unit 44 can be input to the control device 20. The control device 20 controls the motor 10 based on the stored steering assist program so as to generate a steering assist force corresponding to the steering torque obtained by the torque sensor 22 and the input vehicle speed. When a simulation is performed when steering is performed in a stopped state, the input vehicle speed is set to zero.

図４のフローチャートは上記試験システムによる負荷の付与手順を示す。
まず、車速入力部４４からの入力により車速を零に設定し（ステップＳ１）、トルクセンサ２２による検出操舵トルクＴｈ、角度センサ２３による検出操舵角θ、各負荷センサ６４、６５による検出軸力Ｆ1 、Ｆ2 を読み込み（ステップＳ２）、検出操舵角θの符号と第１負荷センサ６４の検出軸力Ｆ1 の符号が負であるか否かにより、車輪Ｗの前部が車両内方側に向くか否かを判定し（ステップＳ３）、車輪Ｗの前部が車両内方側に向くと判定される場合は検出操舵角θの関数ｆ（θ）であるゲインＫａを求める（ステップＳ４）。ステップＳ３において車輪Ｗの前部が車両内方側に向くと判定されない場合、ゲインＫａを一定値に設定する（ステップＳ５）。次に、求めたゲインＫａを用いて目標負荷Ｆ* を求め（ステップＳ６）、目標負荷Ｆ* と第２負荷センサ６５の検出軸力Ｆ2 との偏差ΔＦを求め（ステップＳ７）、その偏差ΔＦを低減するようにモータ３１を制御することで負荷付与機構３０により他方の操舵力出力部７ｂ′に負荷を付与し（ステップＳ８）、検出操舵トルクＴｈに応じた操舵補助力をモータ１０の制御により付与し（ステップＳ９）、制御を終了するか否か判断し（ステップＳ１０）、終了しない場合はステップＳ２に戻る。 The flowchart of FIG. 4 shows the load application procedure by the test system.
First, the vehicle speed is set to zero by input from the vehicle speed input unit 44 (step S1), the detected steering torque Th by the torque sensor 22, the detected steering angle θ by the angle sensor 23, and the detected axial force F by the load sensors 64 and 65. 1 and F 2 are read (step S2), and the front part of the wheel W is located on the vehicle inner side depending on whether the sign of the detected steering angle θ and the sign of the detected axial force F 1 of the first load sensor 64 are negative. Is determined (step S3), and when it is determined that the front portion of the wheel W is inward of the vehicle, a gain Ka that is a function f (θ) of the detected steering angle θ is obtained (step S4). ). If it is not determined in step S3 that the front part of the wheel W faces the vehicle inward side, the gain Ka is set to a constant value (step S5). Next, the target load F * is obtained using the obtained gain Ka (step S6), and a deviation ΔF between the target load F * and the detected axial force F 2 of the second load sensor 65 is obtained (step S7), and the deviation is obtained. By controlling the motor 31 so as to reduce ΔF, a load is applied to the other steering force output unit 7b ′ by the load applying mechanism 30 (step S8), and the steering assist force according to the detected steering torque Th is applied to the motor 10. It gives by control (step S9), it is judged whether control is complete | finished (step S10), and when not complete | finished, it returns to step S2.

上記実施形態の試験システムによれば、第１負荷センサ６４の検出値Ｆ1 に予め定めたゲインＫａを乗じることで、停車状態での操舵反力に対応する目標負荷Ｆ* を求めている。これにより、左右の操舵力出力部７ａ′、７ｂ′に車輪を接続した場合の操舵反力の大きさに対応する大きさの目標負荷Ｆ* を求めることができる。さらに、一方の操舵力出力部７ａ′に接続される車輪Ｗを車輪載置面Ｓに押し付けることで、車輪Ｗと車輪載置面Ｓとの間の摩擦に基づく反力に対応する軸力Ｆ1 を第１負荷センサ６４により検出している。よって、第１負荷センサ６４の検出値Ｆ1 にゲインＫａを乗じることで求める目標負荷Ｆ* を、タイヤ特性に応じて変化する操舵反力に対応させることができる。目標負荷Ｆ* の作用方向を第１負荷センサ６４による検出負荷の作用方向と左右方向に関して逆に設定し、目標負荷Ｆ* と第２負荷センサ６５の検出値との偏差をなくすようにモータ３１を制御することで、負荷付与機構３０により他方の操舵力出力部７ｂ′に目標負荷Ｆ* に対応する負荷を作用させることができる。 According to the test system of the above embodiment, the target load F * corresponding to the steering reaction force in the stopped state is obtained by multiplying the detection value F 1 of the first load sensor 64 by a predetermined gain Ka. Thereby, the target load F * having a magnitude corresponding to the magnitude of the steering reaction force when the wheels are connected to the left and right steering force output units 7a ′ and 7b ′ can be obtained. Further, by pressing the wheel W connected to the one steering force output unit 7a 'against the wheel mounting surface S, the axial force F corresponding to the reaction force based on the friction between the wheel W and the wheel mounting surface S is achieved. 1 is detected by the first load sensor 64. Therefore, the target load F * obtained by multiplying the detection value F 1 of the first load sensor 64 by the gain Ka can be made to correspond to the steering reaction force that changes according to the tire characteristics. The direction of action of the target load F * is set opposite to the direction of action of the load detected by the first load sensor 64 and the left-right direction, and the motor 31 is set so as to eliminate the deviation between the target load F * and the detected value of the second load sensor 65. By controlling the load, the load applying mechanism 30 can apply a load corresponding to the target load F * to the other steering force output unit 7b ′.

本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、目標負荷Ｆ* を実際の操舵反力に一層精度良く対応させるため、車輪Ｗの前部の向きに関わらずゲインＫａを検出操舵角θの関数としてもよい。また、目標負荷Ｆ* を実際の操舵反力にそれ程精度良く対応させる必要がない場合、車輪Ｗの前部の向きに関わらずゲインＫａを一定としてもよい。また、本発明の試験システムによる試験対象のステアリング装置は電動パワーステアリング装置に限定されず、例えばマニュアルタイプのステアリング装置にも本発明を適用できる。さらに、負荷付与機構や押し付け機構の構成は、負荷や押し付け力を作用させることができれば特に限定されない。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in order to make the target load F * correspond to the actual steering reaction force more accurately, the gain Ka may be a function of the detected steering angle θ regardless of the front direction of the wheel W. Further, when the target load F * does not need to correspond to the actual steering reaction force with such high accuracy, the gain Ka may be constant regardless of the direction of the front portion of the wheel W. Further, the steering device to be tested by the test system of the present invention is not limited to the electric power steering device, and the present invention can be applied to, for example, a manual type steering device. Furthermore, the configuration of the load applying mechanism and the pressing mechanism is not particularly limited as long as the load and the pressing force can be applied.

本発明の実施形態のステアリング装置用試験システムの構成説明図Configuration explanatory diagram of a test system for a steering device according to an embodiment of the present invention 操舵角と操舵反力との関係を示す図Diagram showing the relationship between steering angle and steering reaction force 本発明の実施形態のステアリング装置用試験システムにおける試験制御装置によるモータの制御ブロック線図Control block diagram of motor by test control device in test system for steering device of embodiment of present invention 本発明の実施形態のステアリング装置用試験システムによる負荷の付与手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the provision process of the load by the test system for steering devices of embodiment of this invention

符号の説明Explanation of symbols

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、７ａ′、７ｂ′…操舵力出力部、２０…制御装置、２３…角度センサ、３０…負荷付与機構、３１…ＡＣサーボモータ（アクチュエータ）、４０…試験制御装置（演算手段、制御手段、記憶手段、判定手段）、６２…押し付け機構、６４…第１負荷センサ、６５…第２負荷センサ、α…伝達系、Ｓ…車輪載置面、Ｗ…車輪   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering apparatus, 2 ... Steering wheel, 7a ', 7b' ... Steering force output part, 20 ... Control apparatus, 23 ... Angle sensor, 30 ... Load application mechanism, 31 ... AC servomotor (actuator), 40 ... Test control device (calculation means, control means, storage means, determination means), 62 ... pressing mechanism, 64 ... first load sensor, 65 ... second load sensor, α ... transmission system, S ... wheel mounting surface, W ... Wheel

Claims (3)

車輪に接続される左右の操舵力出力部と、ステアリングホイールから入力される操舵力を各操舵力出力部へ伝達する伝達系とを備えるステアリング装置のための試験システムにおいて、
一方の操舵力出力部に接続される車輪を車輪載置面に予め設定した力により押し付ける押し付け機構と、
他方の操舵力出力部に負荷を付与するアクチュエータを含む負荷付与機構と、
一方の操舵力出力部に作用する負荷を検出する第１負荷センサと、
他方の操舵力出力部に作用する負荷を検出する第２負荷センサと、
停車状態での操舵反力に対応する目標負荷をＦ* 、前記第１負荷センサの検出値をＦ1 、予め定めたゲインをＫａとして、Ｆ* ＝Ｋａ・Ｆ1 の関係を記憶する手段と、
その記憶した関係と前記第１負荷センサの検出値とに基づき目標負荷を求める演算手段と、
前記負荷付与機構により他方の操舵力出力部に負荷を作用させると共に目標負荷Ｆ* と前記第２負荷センサの検出値との偏差をなくすように、前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、
目標負荷Ｆ* の作用方向は前記第１負荷センサによる検出負荷の作用方向と左右方向に関して逆に設定されることを特徴とするステアリング装置用試験システム。 In a test system for a steering apparatus comprising left and right steering force output units connected to wheels and a transmission system for transmitting a steering force input from a steering wheel to each steering force output unit,
A pressing mechanism that presses a wheel connected to one steering force output unit to a wheel mounting surface with a preset force;
A load applying mechanism including an actuator for applying a load to the other steering force output unit;
A first load sensor for detecting a load acting on one steering force output unit;
A second load sensor for detecting a load acting on the other steering force output unit;
Means for storing a relationship of F * = Ka · F 1 where F * is a target load corresponding to a steering reaction force in a stationary state, F 1 is a detection value of the first load sensor, and Ka is a predetermined gain; ,
A calculation means for obtaining a target load based on the stored relationship and the detected value of the first load sensor;
Control means for controlling the actuator so that a load is applied to the other steering force output unit by the load applying mechanism and a deviation between a target load F * and a detection value of the second load sensor is eliminated;
The test system for a steering device, wherein the direction of action of the target load F * is set opposite to the direction of action of the load detected by the first load sensor with respect to the left-right direction. 前記ステアリングホイールの操舵角を検出する角度センサと、
一方の操舵力出力部に接続される車輪の前部が車両内方側に向くか否かを判定する手段とを備え、
一方の操舵力出力部に接続される車輪の前部が車両内方側に向いていると判定される時、前記ゲインＫａは前記角度センサによる検出操舵角の関数とされる請求項１に記載のステアリング装置用試験システム。 An angle sensor for detecting a steering angle of the steering wheel;
Means for determining whether or not the front part of the wheel connected to one steering force output part faces the vehicle inward side;
2. The gain Ka is a function of a detected steering angle by the angle sensor when it is determined that a front portion of a wheel connected to one steering force output unit faces the vehicle inward side. Steering device test system. 一方の操舵力出力部に接続される車輪の前部が車両内方側に向いていると判定されない時、前記ゲインＫａは一定とされる請求項２に記載のステアリング装置用試験システム。   3. The test system for a steering apparatus according to claim 2, wherein the gain Ka is constant when it is not determined that the front part of the wheel connected to the one steering force output part is directed inward of the vehicle.
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