JP5900239B2 - Steering device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の操舵伝達系における特性変化を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting a characteristic change in a steering transmission system of a vehicle.
車両横滑り防止制御(VSC:VeihicleStabilityControl)などの車両挙動制御技術では、ステアリングホイールに取り付けられた操舵角センサの検出値を使用して種々の制御を実行する。相対角を出力するタイプの操舵角センサを使用する場合、まず操舵角センサのゼロ点を検出し、検出したゼロ点に基づき操舵絶対角を算出する。そのため、操舵角ゼロ点を精度良く検出することが重要である。例えば、特許文献1には、操舵角センサの検出値から推定された推定ヨーレートと、ヨーレートセンサで検出された実ヨーレートとの差に基づいて、操舵角ゼロ点を検出する技術が開示されている。
In vehicle behavior control technology such as vehicle side slip prevention control (VSC: Vehicle Stability Control), various controls are executed using detection values of a steering angle sensor attached to a steering wheel. When using a steering angle sensor of a type that outputs a relative angle, a zero point of the steering angle sensor is first detected, and an absolute steering angle is calculated based on the detected zero point. For this reason, it is important to accurately detect the steering angle zero point. For example,
ステアリングギアボックスがゴムグロメットなどの弾性部材を介してボデーに支持されている車両では、旋回によって車両に大きな横加速度が加わると、ゴムグロメットが変形してステアリングギアボックスが中心位置から変位し、その後車両が直進走行に戻ってもしばらくの間中心位置に戻らないという現象が生じる。この期間に操舵角ゼロ点の検出に基づいて操舵伝達系の特性変化の有無が判定されると、特性変化ありと誤判定されてしまう可能性がある。 In a vehicle in which the steering gear box is supported on the body via an elastic member such as a rubber grommet, when a large lateral acceleration is applied to the vehicle by turning, the rubber grommet is deformed and the steering gear box is displaced from the center position, and then the vehicle There is a phenomenon in which the vehicle does not return to the central position for a while even when returning to straight running. If it is determined during this period whether or not there is a change in the characteristics of the steering transmission system based on detection of the steering angle zero point, it may be erroneously determined that there is a characteristic change.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵伝達系における弾性部材の特性変化を判定する操舵装置において、特性変化判定を実行するには不適切な車両状態にあるとき、その判定を禁止して誤判定を防止する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to determine whether a characteristic change of an elastic member in a steering transmission system is in an unsuitable vehicle state for executing the characteristic change determination. It is an object of the present invention to provide a technique for preventing erroneous determination by prohibiting the determination.
本発明のある態様は、ステアリングホイールの操舵角のゼロ点を検出する舵角ゼロ点検出手段と、前記ゼロ点の検出履歴を記録する履歴記録手段と、前記検出履歴に基づき操舵伝達系に生じたガタによる特性変化を判定する特性変化判定手段と、車体に作用する横加速度を検出する横加速度検出手段と、検出された横加速度に応じて、前記舵角ゼロ点検出手段によるゼロ点検出、または前記履歴記録手段による検出履歴の更新を所定期間禁止する禁止手段と、を備える操舵装置である。 An aspect of the present invention occurs in a steering transmission system based on a steering angle zero point detecting unit that detects a zero point of a steering angle of a steering wheel, a history recording unit that records a detection history of the zero point, and the detection history. Characteristic change determining means for determining characteristic change due to play, lateral acceleration detecting means for detecting lateral acceleration acting on the vehicle body, and zero point detection by the steering angle zero point detecting means in accordance with the detected lateral acceleration, or a steering system and a prohibition means for prohibiting a predetermined period to update the detection history by the history recording means.
この態様によると、車両に加わる横加速度に応じて、舵角ゼロ点検出手段によるゼロ点検出、または履歴記録手段による検出履歴の更新を所定期間禁止することによって、この期間内に操舵伝達系の特性変化が生じているとの判定がなされないようにしたので、誤判定を防止することができる。 According to this aspect, in accordance with the lateral acceleration applied to the vehicle, the zero point detection by the steering angle zero point detection unit or the update of the detection history by the history recording unit is prohibited for a predetermined period. Since the determination that the characteristic change has occurred is not made, erroneous determination can be prevented.
前記禁止手段は、前記横加速度検出手段により検出された横加速度が所定値を越えたときに、ゼロ点検出または検出履歴の更新を禁止してもよい。 The prohibiting unit may prohibit the zero point detection or the update of the detection history when the lateral acceleration detected by the lateral acceleration detecting unit exceeds a predetermined value.
前記禁止手段は、前記横加速度検出手段により検出された横加速度が大きいとき、横加速度が小さいときに比べて前記所定期間を長く設定してもよい。車両に加わる横加速度の値が大きいほど、ステアリングギアボックスが中心位置に戻るまでに要する時間は長くなるので、横加速度が大きいほど所定期間を長く設定することで、横加速度の大小によらず、操舵伝達系の特性変化の誤判定を防止することができる。 The prohibiting unit may set the predetermined period longer when the lateral acceleration detected by the lateral acceleration detecting unit is large than when the lateral acceleration is small. The larger the value of the lateral acceleration applied to the vehicle, the longer the time it takes for the steering gear box to return to the center position.Therefore, by setting the predetermined period longer as the lateral acceleration is larger, regardless of the magnitude of the lateral acceleration, It is possible to prevent erroneous determination of changes in the characteristics of the steering transmission system.
本発明の別の態様は、ステアリングホイールの操舵角のゼロ点を検出する舵角ゼロ点検出手段と、前記ゼロ点に応じて操舵伝達系に生じたガタによる特性変化を判定する特性変化判定手段と、車体に作用する横加速度を検出する横加速度検出手段と、検出された横加速度に応じて、前記舵角ゼロ点検出手段によるゼロ点検出を所定期間禁止する禁止手段と、を備える操舵装置である。 Another aspect of the present invention includes a steering angle zero point detecting unit that detects a zero point of a steering angle of a steering wheel, and a characteristic change determining unit that determines a characteristic change due to play generated in a steering transmission system according to the zero point. And a lateral acceleration detecting means for detecting lateral acceleration acting on the vehicle body, and a prohibiting means for prohibiting a zero point detection by the steering angle zero point detecting means for a predetermined period according to the detected lateral acceleration. It is.
本発明によれば、操舵伝達系における弾性部材の特性変化を判定する操舵装置において、特性変化判定を実行するには不適切な車両状態にあるとき、その判定を禁止することで、誤判定を防止することができる。 According to the present invention, in the steering device that determines the characteristic change of the elastic member in the steering transmission system, when the vehicle state is inappropriate for executing the characteristic change determination, the determination is prohibited by prohibiting the determination. Can be prevented.
図1は、本発明の一実施形態に係る操舵装置10を備えた車両の概略構成を示す。図1は、四輪の車両のうち前輪部分の模式図である。転舵輪である右前輪FRおよび左前輪FLを操舵することによって車両の進行方向が変更される。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a vehicle including a
操舵装置10は電動パワーステアリング装置(以下「EPS」と呼ぶ)を備える。EPSは、ドライバーにより操舵されるステアリングホイール12と、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト14と、ステアリングシャフトの下端に設けられた減速機構44と、出力軸が減速機構44に接続された操舵アシスト用モータ24とを備える。操舵アシスト用モータ24は、ステアリングシャフト14を回転駆動することで、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する。
The
ステアリングシャフト14には、図示しないトーションバーと、トーションバーに生じるトルクを検出する操舵トルクセンサ16と、ステアリングホイール12の操舵角を検出する操舵角センサ18とが設置される。これらセンサの出力は、ステアリング電子制御ユニット(ECU)70およびブレーキECU100に送信される。
The
ステアリングシャフト14は、自在継手30、32を介して、インターミディエイトシャフト17、ピニオンシャフト19に連結される。ピニオンシャフト19は、車両の左右方向(車幅方向)に延設され軸長方向に摺動するラックバー22を含むステアリングギアボックス20と連結されている。インターミディエイトシャフト17は、ゴムカップリングをその一部として含む。
The
ステアリングギアボックス20は、ピニオンシャフト19の一端に形成されたピニオン歯とラック軸とを噛合させることにより構成される。また、ステアリングギアボックス20は、ゴムグロメット23を介して車両のボデーに支持される。
The
ドライバーがステアリングホイール12を操作すると、ステアリングシャフト14の回転がシャフト17、19を通してステアリングギアボックス20に伝達され、ステアリングギアボックス20によってラックバー22の左右方向への直線運動に変換される。ラックバー22の両端には、それぞれタイロッド(図示せず)の一端が接続される。タイロッドの他端は、右前輪FR、左前輪FLを支持するナックルアーム(図示せず)に連結されている。ラックバー22が直線運動をすると、右前輪FRおよび左前輪FLが転舵される。
When the driver operates the
車輪の近傍には、車輪の回転数を検出して車速を出力する車速センサ36が取り付けられる。車速センサ36の代わりに、図示しないGPS(Global Positioning System)のデータから車速を求めるようにしてもよい。車体の左右方向の加速度を検出する横加速度センサ42も車体に設けられる。これらのセンサによる検出値はブレーキECU100に送信される。
A
ステアリングECU70は、各センサから受け取った検出値に基づき操舵トルクのアシスト値を算出し、これに応じた制御信号を操舵アシスト用モータ24に出力する。なお、上記のようなEPSを含む操舵機構自体は周知であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。
The
ステアリングホイールから車輪に至る操舵伝達系の様々な部品は、ステアリングの振動低減、操舵フィーリングの調整、コンプライアンスステアの確保などの目的のため、部品と車体との間がゴムグロメット、ゴムカップリング、ゴムブシュなどの弾性部材を介して支持されているものが多い。これらの弾性部材の経年劣化により操舵伝達系にガタが生じるなどの伝達特性が変化すると、操舵角とタイヤ角との間の線形性が維持されなくなり、操舵フィーリングが変化したり、操舵角情報に基づく車両状態量の推定精度が低下したりするという問題がある。 Various parts of the steering transmission system from the steering wheel to the wheels are used to reduce steering vibration, adjust steering feeling, and ensure compliance steer. Many of them are supported via elastic members. If transmission characteristics such as looseness in the steering transmission system change due to aging of these elastic members, the linearity between the steering angle and the tire angle will not be maintained, the steering feeling will change, and the steering angle information There is a problem that the estimation accuracy of the vehicle state quantity based on the above is lowered.
そのため、詳細は後述するが、本実施形態では、車両の走行中の操舵角ゼロ点の検出に基づき、操舵伝達系の弾性部材の特性変化が生じていると判定された場合には、車両のドライバーにその事実を報知したり、または操舵角を利用した各種車両制御の実行の停止を指示したりするように構成されている。 Therefore, although details will be described later, in this embodiment, when it is determined that the characteristic change of the elastic member of the steering transmission system has occurred based on the detection of the steering angle zero point while the vehicle is running, The driver is informed of the fact or instructed to stop execution of various vehicle controls using the steering angle.
上述のように、ステアリングギアボックスとボデーとの間がゴムグロメットで支持されている車両の場合、旋回によって車両に大きな横加速度が加わると、ゴムグロメットが変形してステアリングギアボックスが中心位置から変位し、その後車両が直進走行に戻ってもしばらくの間中心位置に戻らないという現象が生じる。この期間中に操舵角ゼロ点の検出に基づく操舵伝達系の特性変化が判定されると、実際には弾性部材の劣化による特性変化が発生していないにも関わらず、誤って特性変化ありと判定されてしまうおそれがある。 As described above, in the case of a vehicle in which the space between the steering gear box and the body is supported by rubber grommets, when a large lateral acceleration is applied to the vehicle by turning, the rubber grommets are deformed and the steering gear box is displaced from the center position. After that, even if the vehicle returns straight ahead, a phenomenon occurs in which the vehicle does not return to the center position for a while. If a change in the characteristics of the steering transmission system based on the detection of the steering angle zero point is determined during this period, there is actually a change in the characteristics even though no characteristic change has actually occurred due to deterioration of the elastic member. There is a risk of being judged.
そこで、本実施形態では、操舵伝達系の特性変化判定を実行するには不適切な車両状態にあるときには、その判定を禁止する禁止手段を設けるようにした。 Therefore, in the present embodiment, when the vehicle state is inappropriate for executing the characteristic change determination of the steering transmission system, a prohibiting unit is provided to prohibit the determination.
図2は、ステアリングECU70のうち、本実施形態に係る操舵伝達系の特性変化判定に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や電気回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration of a portion of the
操舵角ゼロ点検出部102は、任意の既知の方法により操舵角センサ18のゼロ点(中立点)を検出する。検出したゼロ点に基づきステアリングホイール絶対操舵角が演算され、種々の車両制御に使用される。
The steering angle zero
ゼロ点履歴保持部104は、操舵角ゼロ点検出部102によって検出されたゼロ点の、前回更新時からの最大値および最小値を記録する。ゼロ点履歴保持部104の動作については、図5〜7のフローチャートを参照して詳述する。
The zero point
ゼロ点履歴保持部104には、最大値保持タイマ106と最小値保持タイマ108が接続される。これらのタイマは、ゼロ点履歴保持部104にゼロ点最大値、ゼロ点最小値がそれぞれ記憶されてからの時間をカウントするためのカウントダウンタイマである。最大値保持タイマ106または最小値保持タイマ108におけるカウント値が所定値に達すると、ゼロ点履歴保持部104は、その時点で記憶しているゼロ点最大値またはゼロ点最小値を破棄する。この動作については、図3を参照して詳述する。
A maximum
測定値保持部110は、車速センサ36、ヨーレートセンサ40および横加速度センサ42からそれぞれの検出値を受け取り、ゼロ点履歴保持部104におけるゼロ点最大値またはゼロ点最小値が更新されたときの車速、ヨーレートおよび横加速度を記録する。
The measurement
判定しきい値設定部112は、測定値保持部110に記録された車速、ヨーレートおよび横加速度を使用して、操舵伝達系における特性変化、具体的にはゴムブシュなどの弾性部材の劣化によるガタの発生の有無を判定するための判定しきい値を演算する。
The determination threshold
この判定しきい値は、車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサおよび操舵角センサそれぞれの誤差、部品の加工ばらつき、車両の組み付けばらつきを考慮して設定されるが、詳細は図5を参照して後述する。代替的に、正常車両におけるゼロ点検出の履歴を取得し、この結果を大きく上回る値(例えば二倍など)を判定しきい値として選択するようにしてもよい。 The determination threshold value is set in consideration of errors in the vehicle speed sensor, yaw rate sensor, lateral acceleration sensor, and steering angle sensor, component processing variation, and vehicle assembly variation. For details, refer to FIG. It will be described later. Alternatively, a history of zero point detection in a normal vehicle may be acquired, and a value (for example, twice) that greatly exceeds this result may be selected as the determination threshold value.
差分計算部114は、ゼロ点履歴保持部104に記録されているゼロ点最大値とゼロ点最小値の差分Dを計算する。
The
特性変化判定部116は、差分計算部114によって計算された差分Dが所定の判定しきい値Tを上回るか否かを判定する。差分Dが判定しきい値Tを上回る場合、操舵伝達系における特性変化が生じていると判定する。
The characteristic
通知部118は、特性変化判定部116によって特性変化が生じていると判定された場合、車両のドライバーにその事実を報知したり、または操舵角を利用した各種車両制御の実行の停止を図示しない車両制御ECUに指示したりする。
When the characteristic
検出/更新禁止部120は、横加速度センサ42で検出された横加速度に応じて、ゼロ点履歴保持部104によるゼロ点最大値またはゼロ点最小値の更新を所定期間禁止する。検出/更新禁止部120の動作は図4を参照してさらに説明する。
The detection /
続いて、図3を使用して、ステアリングECU70による操舵伝達系の特性変化判定方法を説明する。図3は、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の履歴の一例を示すグラフである。
Subsequently, a method for determining a characteristic change of the steering transmission system by the steering
図3の横軸は経過時間を、縦軸は検出された操舵角ゼロ点θを表す。時間0においてゼロ点最大値およびゼロ点最小値がリセットされているものとして説明する。 The horizontal axis in FIG. 3 represents the elapsed time, and the vertical axis represents the detected steering angle zero point θ. In the following description, it is assumed that the zero point maximum value and the zero point minimum value are reset at time 0.
図中に示す期間aでは、操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最小値を下回るため、ゼロ点履歴保持部204はゼロ点最小値を更新する。また、期間bでは、操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最大値を上回るため、ゼロ点履歴保持部204はゼロ点最大値を更新する。以降、操舵角ゼロ点検出値が保持されているゼロ点最大値を上回るかゼロ点最小値を下回ると、それぞれの値が更新されていく。 In the period a shown in the figure, since the detected value of the steering angle zero point falls below the zero point minimum value, the zero point history holding unit 204 updates the zero point minimum value. Moreover, in the period b, since the detected value of the steering angle zero point exceeds the zero point maximum value, the zero point history holding unit 204 updates the zero point maximum value. Thereafter, when the detected value of the steering angle zero point exceeds the retained zero point maximum value or falls below the zero point minimum value, the respective values are updated.
差分計算部114は、ゼロ点最大値とゼロ点最小値との差分Dを計算する。特性変化判定部116は、判定しきい値設定部112で設定されるしきい値Tと差分Dとを比較し、差分Dがしきい値Tを上回ると、操舵伝達系の特性が変化(すなわち弾性部材の劣化)が発生したと判定する。これは、操舵伝達系の弾性部材の劣化によりガタが発生した場合に、ステアリングホイールの操作時に操舵角ゼロ点検出値が大きく変動すると考えられることを利用したものである。
The
最大値保持タイマ106および最小値保持タイマ108は、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値がそれぞれ最後に更新されてからの経過時間をカウントする。所定の時間が経過すると、ゼロ点履歴保持部104は、ゼロ点最大値またはゼロ点最小値をその時点での操舵角ゼロ点検出値でリセットする。図3では、c点におけるゼロ点最大値の変化がこの処理に対応する。
The maximum
図4は、検出/更新禁止部120の動作を説明する図である。図4(a)は、横加速度センサ42で検出される横加速度の時間変化を示す。図4(b)中の細実線は、操舵角ゼロ点検出部102で検出される操舵角ゼロ点の値の時間変化を表し、太実線Hは、ゼロ点履歴保持部204に記録されるゼロ点最大値を表し、太点線Lは、ゼロ点履歴保持部204に記録されるゼロ点最小値を表す。また、図4(c)は、検出/更新禁止部120が設定するタイマの値を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the detection /
検出/更新禁止部120は、横加速度が所定のしきい値Kを上回る(図中の時刻t1)と、更新禁止タイマに初期値Fを設定する。しきい値Kは、ステアリングギアボックスの中心位置が大きく移動して伝達特性変化の判定に影響を及ぼしうるような横加速度であり、予め設定されている。
When the lateral acceleration exceeds a predetermined threshold value K (time t 1 in the figure), the detection /
更新禁止タイマの値がゼロになるまでの所定期間Eの間(図中の時刻t1〜t3)、検出/更新禁止部120は、ゼロ点履歴保持部204におけるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新を禁止する。この結果、図4(b)に示すように、操舵角ゼロ点検出値の変化に関わらず、期間Eの間はゼロ点最大値Hとゼロ点最小値Lが一定値となる。したがって、例えば時刻t2において、ゼロ点最大値の更新を続けていると仮定した場合の差分Dがしきい値Tを上回っても、特性変化判定部116によって操舵伝達系の特性変化が生じていると判定されることはない。言い換えると、所定期間Eの間は、操舵角ゼロ点検出値がどのように変化しようと、ゼロ点最大値Hとゼロ点最小値Lが一定なので、特性変化が生じていると判定されることはない。
During a predetermined period E until the value of the update prohibition timer becomes zero (time t 1 to t 3 in the figure), the detection /
なお、所定期間Eは、横加速度がしきい値Kを越えた後にステアリングギアボックスの中心位置が元の位置に戻るまでに要する時間以上である必要がある。この条件を満たすように、更新禁止タイマの初期値Fが選択される。車両に加わる横加速度の値が大きいほど、ステアリングギアボックスが中心位置に戻るまでに要する時間は長くなるので、横加速度が大きいほど更新禁止タイマの初期値Fを大きく(すなわち、所定期間Eが長く)なるように設定してもよい。横加速度に対する適切な初期値Fは、実験またはシミュレーションによって定めることができる。 The predetermined period E needs to be equal to or longer than the time required for the center position of the steering gear box to return to the original position after the lateral acceleration exceeds the threshold value K. The initial value F of the update prohibition timer is selected so as to satisfy this condition. The larger the value of the lateral acceleration applied to the vehicle, the longer the time required for the steering gear box to return to the center position. Therefore, the larger the lateral acceleration, the larger the initial value F of the update prohibition timer (that is, the predetermined period E becomes longer). ) May be set as follows. An appropriate initial value F for the lateral acceleration can be determined by experiment or simulation.
図5ないし7は、本実施形態に係る操舵伝達系の特性変化検出を説明するフローチャートである。このフローは、車両の走行中に所定の間隔(例えば1秒)で繰り返し実行される。 5 to 7 are flowcharts for explaining the characteristic change detection of the steering transmission system according to this embodiment. This flow is repeatedly executed at predetermined intervals (for example, 1 second) while the vehicle is traveling.
まず図5を参照して、操舵角ゼロ点検出部102は、操舵角センサ18の検出値に基づきステアリングホイールの操舵角ゼロ点θを検出する(S10)。判定しきい値設定部112は、車両の始動直後であるか否かを判定する(S12)。車両の始動直後の場合(S12のY)、ヨーレートセンサ40の温度が安定していないと考えられるので、温度安定前のヨーレートゼロ点誤差を選択する(S14)。始動直後ではない場合(S12のN)、ヨーレートセンサ40の温度が安定していると考えられるので、温度安定後のヨーレートゼロ点誤差を選択する(S16)。
First, referring to FIG. 5, the steering angle zero
続いて、操舵角ゼロ点の収束が完了しているか否か、かつ横加速度センサ42の検出津が所定のしきい値Kを上回っているかを判定する(S18)。操舵角ゼロ点の収束が完了し、横加速度がしきい値Kを上回る場合(S18のY)、ステアリングギアボックスが中心位置からずれていると考えられるため、検出/更新禁止部120は、更新禁止タイマに初期値Fをセットする(S20)。いずれかの条件が満たされない場合(S18のN)、検出/更新禁止部120は、操舵角センサ18の検出値に基づき車両が直進走行中であるか否かを判定する(S22)。直進走行中でない場合(S22のN)、S24をスキップする。直進走行中である場合(S22のY)、ステアリングギアボックスが中心位置に戻っている途中であると考えられ、検出/更新禁止部120は更新禁止タイマを1だけデクリメントする(S24)。
Subsequently, it is determined whether or not the convergence of the steering angle zero point has been completed and whether or not the detection time of the
検出/更新禁止部120は、更新禁止タイマの値がゼロであるか否かを判定する(S26)。更新禁止タイマがゼロでない場合(S26のN)、ゼロ点履歴保持部104によるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新を禁止する(S30)。S24の処理を繰り返して更新禁止タイマがゼロになると(S26のY)、ゼロ点履歴保持部104によるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新を許可する(S28)。
The detection /
続いて図6を参照し、ゼロ点履歴保持部104は、最大値保持タイマ106および最小値保持タイマ108をデクリメントする(S32、S34)。なお、これらのタイマは、後述するステップS44、S52にて初期値がセットされるが、動作直後では初期値がセットされていないため、下限ガード値をゼロに設定しておく。
Subsequently, referring to FIG. 6, the zero point
判定しきい値設定部112は、操舵角ゼロ点の収束が完了し、車速が所定値以上であり、かつゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新が許可されているか否かを判定する(S36)。なお、車両が低速である場合は、高速である場合よりも部品のばらつきやセンサ公差などに起因する誤差が拡大する傾向にあるため、特性変化と誤判定される可能性が高い。そのため、低速時(例えば30km/h未満)には、操舵伝達系の特性変化を実行しない。
The determination threshold
車速が所定値未満の場合(S36のN)、操舵角ゼロ点の収束が未完了であるか否かを判定する(S54)。初回の判定では操舵角ゼロ点の収束が完了していないので(S54のY)、S56に進み、ゼロ点履歴保持部104は、記憶しているゼロ点最大値とゼロ点最小値を、現時点の操舵角ゼロ点検出値でリセットする(S56)。これに応じて、測定値保持部110は、リセット時の車速、ヨーレートおよび横加速度を初期値として記憶する(S58)。ゼロ点履歴保持部104は、ゼロ点最大値保持タイマ106と最小値保持タイマ108とをリセットする(S60)。S54において、操舵角ゼロ点の収束が完了している場合(S54のN)、S56〜S60はスキップする。
If the vehicle speed is less than the predetermined value (N in S36), it is determined whether or not the convergence of the steering angle zero point is incomplete (S54). Since the convergence of the steering angle zero point is not completed in the first determination (Y in S54), the process proceeds to S56, and the zero point
S36において、操舵角ゼロ点の収束が完了し、車速が所定値以上であり、かつゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新が許可されている場合(S36のY)、ゼロ点履歴保持部104は、今回の操舵角ゼロ点検出値が、記憶されているゼロ点最大値よりも大きいか否か、すなわちゼロ点最大値を更新する必要があるか否かを判定する(S38)。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最大値以下の場合(S38のN)、S40〜S44をスキップする。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最大値より大きい場合(S38のY)、ゼロ点履歴保持部104はその値を新たなゼロ点最大値として記憶し(S40)、測定値保持部110は最大値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を記憶する(S42)。最大値保持タイマ106には所定の初期値(例えば180秒)がセットされる(S44)。
In S36, when the convergence of the steering angle zero point is completed, the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined value, and updating of the zero point maximum value and the zero point minimum value is permitted (Y in S36), the zero point
続いて、ゼロ点履歴保持部104は、今回の操舵角ゼロ点検出値が、記憶されているゼロ点最小値よりも小さいか否か、すなわちゼロ点最小値を更新する必要があるか否かを判定する(S46)。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最小値以上の場合(S46のN)、S48〜S52をスキップする。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最小値より小さい場合(S46のY)、ゼロ点履歴保持部104はその値を新たなゼロ点最小値として記憶し(S48)、測定値保持部110は最小値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を記憶する(S50)。最小値保持タイマ108には所定の初期値がセットされる(S52)。
Subsequently, the zero point
続いて図7を参照して、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新が許可されているか否かを判定する(S54)。更新が禁止されている場合(S54のN)、S68に進む。更新が許可されている場合(S54のY)、ゼロ点履歴保持部104は、最大値保持タイマのカウントがゼロであるか否かを判定する(S56)。カウントがゼロの場合(S56のY)、ゼロ点履歴保持部104は、保持しているゼロ点最大値を、現時点の操舵角ゼロ点検出値でリセットし(S58)、測定値保持部110も保持している最大値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を初期値でリセットする(S60)。
Subsequently, referring to FIG. 7, it is determined whether or not updating of the zero point maximum value and the zero point minimum value is permitted (S54). When the update is prohibited (N in S54), the process proceeds to S68. When the update is permitted (Y in S54), the zero point
また、ゼロ点履歴保持部104は、最小値保持タイマのカウントがゼロであるか否かを判定する(S62)。カウントがゼロの場合(S62のY)、ゼロ点履歴保持部104は、保持しているゼロ点最小値を、現時点の操舵角ゼロ点検出値でリセットし(S64)、測定値保持部110も保持している最小値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を初期値でリセットする(S66)。
Further, the zero point
S56〜S66の処理は、温度変化による操舵角センサのゼロ点の変動の影響を極力排除するために行われるゼロ点最大値および最小値のリセットに対応する。この処理を行う理由は、以下の通りである。ヨーレートセンサ40、横加速度センサ42などのアナログセンサのゼロ点は、温度変化により変動する場合がある。車室内の温度変化により各センサのゼロ点が変動すると、操舵角ゼロ点の検出値も変動するため、操舵角ゼロ点の差分Dが操舵伝達系の特性変化によるものか温度変化によるものかを区別することは困難である。そこで、通常の環境では、短時間での車室内の温度変化は非常に小さいことを考慮して、ゼロ点最大値とゼロ点最小値とを前回の更新から所定期間が経過する毎に破棄するようにした。
The processing of S56 to S66 corresponds to resetting of the zero point maximum value and the minimum value performed in order to eliminate as much as possible the influence of the fluctuation of the zero point of the steering angle sensor due to the temperature change. The reason for performing this processing is as follows. The zero points of analog sensors such as the
続いて、判定しきい値設定部112は、以下の式に基づき判定しきい値Tを演算する(S68)。
T={(θ・V)/(n・L)−Kh・Gy・V−YR}・n・L・(1/V)
=θ−Kh・Gy/n・L−YR・n・L・(1/V)・・・(1)
ここで、θは操舵角検出値、Vは車速、Gyは横加速度、YRはヨーレート、Khはスタビリティファクタ、nはステアリングオーバーオールギヤ比、Lはホイールベースを表す。
Subsequently, the determination threshold
T = {(θ · V) / (n · L) −Kh · Gy · V−YR} · n · L · (1 / V)
= Θ-Kh · Gy / n · L-YR · n · L · (1 / V) (1)
Here, θ is a detected steering angle value, V is a vehicle speed, Gy is a lateral acceleration, YR is a yaw rate, Kh is a stability factor, n is a steering overall gear ratio, and L is a wheel base.
式(1)の一行目において、((θ・V)/(n・L)−Kh・Gy・Vは目標ヨーレートに対応する。したがって、{(θ・V)/(n・L)−Kh・Gy・V−YR}・n・L・(1/V)は、(目標ヨーレート−実ヨーレート)の操舵角換算値を求めることに対応している。 In the first line of equation (1), ((θ · V) / (n · L) −Kh · Gy · V corresponds to the target yaw rate. Therefore, {(θ · V) / (n · L) −Kh Gy · V−YR} · n · L · (1 / V) corresponds to obtaining a steering angle conversion value of (target yaw rate−actual yaw rate).
式(1)は、
・操舵角センサのゼロ点/ゲイン誤差と、横加速度センサのゼロ点誤差に起因する操舵角誤差
・横加速度センサのゲイン誤差と車両のばらつきによる操舵角誤差
・ヨーレートセンサのゼロ点誤差による操舵角誤差
・ヨーレートセンサと車速センサのゲイン誤差による操舵角誤差
の合計値に対応する。
Equation (1) is
Steering angle sensor zero point / gain error and lateral acceleration sensor zero point error Steering angle error Lateral acceleration sensor gain error and steering angle error due to vehicle variation Steering angle error due to yaw rate sensor zero point error This corresponds to the total value of the steering angle error due to the gain error of the error / yaw rate sensor and the vehicle speed sensor.
なお、上記の式(1)に代入する車速、ヨーレートおよび横加速度は、測定値保持部110に記憶された値(すなわち、ゼロ点最大値更新時に記憶された値と、ゼロ点最小値更新時に記憶された値)のうち、車速については小さい方を、ヨーレートおよび加速度については大きい方を選択することが好ましい。この理由は、低速時の方が高速時よりも操舵角誤差が大きくなる傾向があるので、低速走行中に大きく計算された操舵角誤差と、高速走行中に小さく計算された判定しきい値とが比較された場合、特性変化を誤判定してしまうおそれがあり、これを避けるためである。 Note that the vehicle speed, yaw rate and lateral acceleration to be substituted into the above equation (1) are the values stored in the measured value holding unit 110 (that is, the values stored when the zero point maximum value is updated and the zero point minimum value are updated). Of the stored values), it is preferable to select the smaller one for the vehicle speed and the larger one for the yaw rate and acceleration. This is because the steering angle error tends to be larger at low speeds than at high speeds, so the steering angle error calculated greatly during low-speed driving and the judgment threshold value calculated small during high-speed driving In order to avoid this, there is a possibility that the characteristic change may be erroneously determined.
差分計算部114は、ゼロ点履歴保持部104に保持されているゼロ点最大値とゼロ点最小値の差分Dを計算し、特性変化判定部116は、この差分Dが判定しきい値Tよりも大きいか否かを判定する(S70)。差分Dが判定しきい値Tよりも大きければ(S70のY)、特性変化判定部116は操舵伝達系の特性変化が生じていると判定し(S72)、通知部118が所定のランプの点灯、ブザーなどによってドライバーにその旨を通知したり、車両制御ECUに対して操舵角ゼロ点の検出に基づく車両制御を一時的に停止するように指示する。
The
S70の処理は、操舵角ゼロ点の変動幅、すなわちゼロ点最大値とゼロ点最小値の差分Dが、操舵角センサ、車速センサ、横加速度センサおよびヨーレートセンサのゼロ点誤差、ゲイン誤差および車両ばらつきの積み上げである判定しきい値Tを越えているか否かを判定している。言い換えると、操舵角ゼロ点の変動幅が、各センサの想定しうる誤差の積み上げ分よりも大きいならば、操舵伝達系のガタに起因する操舵角ゼロ点のずれが生じていると判断するのである。 In the process of S70, the fluctuation range of the steering angle zero point, that is, the difference D between the zero point maximum value and the zero point minimum value is determined by the steering angle sensor, the vehicle speed sensor, the lateral acceleration sensor, and the yaw rate sensor. It is determined whether or not a determination threshold value T, which is an accumulation of variations, is exceeded. In other words, if the fluctuation range of the steering angle zero point is larger than the estimated error accumulation of each sensor, it is determined that the deviation of the steering angle zero point due to the backlash of the steering transmission system has occurred. is there.
以上説明したように、本実施形態によると、操舵伝達系の各部品とボデーとを接続する弾性部材の経年劣化などによる操舵伝達系の特性変化を検出することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to detect a change in the characteristics of the steering transmission system due to deterioration over time of an elastic member that connects each part of the steering transmission system and the body.
また、車両に加わる横加速度が所定のしきい値よりも大きい場合、S30により、ゼロ点履歴保持部104におけるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新が所定期間禁止される。この結果、S36のNおよびS54のNに進むことから、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新およびリセットが行われないため、ゼロ点最大値とゼロ点最大値の差分Dが判定しきい値Tを越えることはない。したがって、車体に作用する横加速度によってステアリングギアボックスが中心位置からずれている間に、操舵伝達系の特性が変化していると判定されるおそれがなくなり、誤判定を防止することができる。
If the lateral acceleration applied to the vehicle is larger than a predetermined threshold value, updating of the zero point maximum value and the zero point minimum value in the zero point
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組み合わせ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. These embodiments are merely examples, and modifications such as any combination of the embodiments, each component of the embodiment, and any combination of each processing process are also within the scope of the present invention. It will be understood by those skilled in the art.
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The configuration shown in each drawing is for explaining an example, and can be appropriately changed as long as the configuration can achieve the same function.
電動パワーステアリング装置を備える車両を参照して、いくつかの実施形態について説明した。しかしながら、油圧パワーステアリング装置を備える車両に対しても本発明を適用することができる。この場合、車両はステアリングECUを備えていないので、制動制御装置(例えばVSC等)のECUが、本発明に係る操舵伝達系の特性変化の検出を実施するように構成される。 Several embodiments have been described with reference to a vehicle with an electric power steering device. However, the present invention can also be applied to a vehicle including a hydraulic power steering device. In this case, since the vehicle does not include the steering ECU, the ECU of the braking control device (for example, VSC or the like) is configured to detect the characteristic change of the steering transmission system according to the present invention.
実施の形態では、横加速度が所定のしきい値を超えた場合に、検出/更新禁止部120が、ゼロ点履歴保持部104によるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新を所定期間禁止することを説明した。この代わりに、検出/更新禁止部120は、横加速度が所定のしきい値を超えた場合に、操舵角ゼロ点検出部102による操舵角ゼロ点の検出を所定期間禁止するように動作してもよい。この構成であっても、所定期間Eの間はゼロ点最大値とゼロ点最小値が一定値となるので、特性変化判定部116により操舵伝達系の特性変化が生じていると判定されることはない。
In the embodiment, when the lateral acceleration exceeds a predetermined threshold value, the detection /
実施の形態では、操舵伝達系における弾性部材の特性変化を判定する特性変化判定部を操舵装置が備えることを説明した。しかしながら、特性変化判定部を備えない操舵装置にも本発明を適用することができる。この構成では、横加速度が所定のしきい値を超えた場合に、操舵角ゼロ点検出部102による操舵角ゼロ点の検出が所定期間禁止される。
In the embodiment, it has been described that the steering apparatus includes a characteristic change determination unit that determines a characteristic change of the elastic member in the steering transmission system. However, the present invention can also be applied to a steering device that does not include a characteristic change determination unit. In this configuration, when the lateral acceleration exceeds a predetermined threshold value, detection of the steering angle zero point by the steering angle zero
10 操舵装置、 12 ステアリングホイール、 18 操舵角センサ、 20 ステアリングギアボックス、 23 ゴムグロメット、 42 横加速度センサ、 70 ステアリングECU、 102 操舵角ゼロ点検出部、 104 ゼロ点履歴保持部、 110 測定値保持部、 112 判定しきい値設定部、 114 差分計算部、 116 特性変化判定部、 120 検出/更新禁止部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ゼロ点の検出履歴を記録する履歴記録手段と、
前記検出履歴に基づき操舵伝達系に生じたガタによる特性変化を判定する特性変化判定手段と、
車体に作用する横加速度を検出する横加速度検出手段と、
検出された横加速度に応じて、前記舵角ゼロ点検出手段によるゼロ点検出、または前記履歴記録手段による検出履歴の更新を所定期間禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とする操舵装置。 Rudder angle zero point detecting means for detecting the zero point of the steering angle of the steering wheel;
History recording means for recording the zero point detection history;
A characteristic change determining means for determining a characteristic change due to looseness generated in the steering transmission system based on the detection history;
Lateral acceleration detecting means for detecting lateral acceleration acting on the vehicle body;
In accordance with the detected lateral acceleration, a prohibition unit that prohibits a zero point detection by the steering angle zero point detection unit or a detection history update by the history recording unit for a predetermined period;
Steering apparatus comprising: a.
前記ゼロ点に応じて操舵伝達系に生じたガタによる特性変化を判定する特性変化判定手段と、
車体に作用する横加速度を検出する横加速度検出手段と、
検出された横加速度に応じて、前記舵角ゼロ点検出手段によるゼロ点検出を所定期間禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とする操舵装置。 Rudder angle zero point detecting means for detecting the zero point of the steering angle of the steering wheel;
A characteristic change determining means for determining a characteristic change due to looseness generated in the steering transmission system according to the zero point;
Lateral acceleration detecting means for detecting lateral acceleration acting on the vehicle body;
A prohibiting means for prohibiting a zero point detection by the steering angle zero point detecting means for a predetermined period in accordance with the detected lateral acceleration;
Steering apparatus comprising: a.
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