JPH07186983A - Steering reaction controller - Google Patents

Steering reaction controller

Info

Publication number
JPH07186983A
JPH07186983A JP35084493A JP35084493A JPH07186983A JP H07186983 A JPH07186983 A JP H07186983A JP 35084493 A JP35084493 A JP 35084493A JP 35084493 A JP35084493 A JP 35084493A JP H07186983 A JPH07186983 A JP H07186983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
steering reaction
reaction force
vehicle
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP35084493A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3147635B2 (en
Inventor
Sueharu Nagiri
末晴 名切
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP35084493A priority Critical patent/JP3147635B2/en
Publication of JPH07186983A publication Critical patent/JPH07186983A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3147635B2 publication Critical patent/JP3147635B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform a simulation of steering reaction at a car stopped state and in time of starting from this stopped state by controlling this steering reaction to be imparted to a steering wheel on the basis of frictional force in the case where a car is in a state of being stopped, and also on the basis of compensated steering reaction torque and the frictional force in the case where the car is in a state of being traveled the other way. CONSTITUTION:An actuator 2 imparting a steering reaction is an electric motor, and torque of this motor is controlled by a motor drive circuit 8 according to a reaction command out of a personal computer 11. On the other hand, a friction imparting mechanism of a steering reaction simulator is composed of a flat belt pulley 3 installed in space between a steering wheel and the actuator 2 and a powder brake 4 connected to this flat belt pulley 3. In the case where a car is in a state of being stopped, steering reaction being imparted to the steering wheel 1 is controlled on the basis of frictional force, and in the case where the car is in a state of being traveled, the steering reaction being imparted to the steering wheel 1 is controlled on the basis of the compensated steering reaction torque and the frictional force, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の走行状況を実
験室内で模擬するドライビングシミュレータや、操舵輪
とステアリングホイールとが直結されていない車両にお
いて、ドライバーがステアリングホイールを操舵すると
きに受ける操舵反力を付与する装置の制御装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving simulator for simulating the running condition of an automobile in a laboratory, or a vehicle in which a steering wheel and a steering wheel are not directly connected to each other. The present invention relates to a control device for a device that applies a reaction force.

【0002】[0002]

【従来の技術】ドライビングシミュレータにおいて、ド
ライバーがステアリングホイールを操舵するときに受け
る操舵反力を付与する装置として、特願平4−8269
8号がある。この従来技術は、ドライバーに与える操舵
反力を操舵角度、車速及びスリップ角とに基づいて演算
し、操舵感の向上を図っているが、車両が停止した状態
における操舵反力及び停止状態からの発進時の操舵反力
を模擬できない場合がある。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application No. 4-8269 discloses a driving simulator for applying a steering reaction force received when a driver steers a steering wheel.
There is No. 8. In this conventional technique, the steering reaction force applied to the driver is calculated based on the steering angle, the vehicle speed and the slip angle to improve the steering feeling. It may not be possible to simulate the steering reaction force when starting.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ドラ
イバーがステアリングホイールを操舵するときに受ける
操舵反力を付与する装置において、車両が停止した状態
における操舵反力及び停止状態からの発進時のような低
速時における操舵反力の模擬を行なうことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a steering reaction force received when a driver steers a steering wheel, and a steering reaction force when the vehicle is stopped and when starting from a stopped state. This is to simulate the steering reaction force at low speeds such as.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の操舵反力制御装
置は、ステアリングホイールの操舵角度を検出する操舵
角度検出手段と、車両の車速を検出または演算する車速
検出演算手段と、該車速に基づき車両が停止しているか
否かを判定する判定手段と、該車速と前記操舵角度とに
基づいて操舵輪のスリップ角を演算するスリップ角演算
手段と、前記操舵角度、前記車速及び前記スリップ角と
に基づいて操舵反力トルクを演算し、車速の低い状態に
おいて、操舵反力トルクを車速が増加するにつれて大き
くする操舵反力トルク演算手段と、摩擦力を車速が増加
するにつれて小さくする摩擦力演算手段と、前記操舵反
力トルクに対し前記スリップ角に基づいて重み付けを行
い補正操舵反力トルクを演算する操舵反力トルク補正手
段とから成り、車両が停止状態である場合は、前記摩擦
力に基づいてステアリングホイールに付与する操舵反力
を制御し、車両が走行状態である場合は、前記補正操舵
反力トルクと前記摩擦力とに基づいてステアリングホイ
ールに付与する操舵反力を制御することを特徴とする操
舵反力制御装置。
A steering reaction force control device of the present invention includes a steering angle detecting means for detecting a steering angle of a steering wheel, a vehicle speed detecting and calculating means for detecting or calculating a vehicle speed of a vehicle, and a vehicle speed detecting and calculating means. Determination means for determining whether or not the vehicle is stopped based on the vehicle speed, slip angle calculation means for calculating a slip angle of the steered wheels based on the vehicle speed and the steering angle, the steering angle, the vehicle speed and the slip angle And a steering reaction force torque calculating means for increasing the steering reaction force torque as the vehicle speed increases, and a friction force reducing the friction force as the vehicle speed increases, in a low vehicle speed state. And a steering reaction force torque correction means for calculating a corrected steering reaction force torque by weighting the steering reaction force torque based on the slip angle. When the vehicle is in a stopped state, the steering reaction force applied to the steering wheel is controlled based on the frictional force. When the vehicle is in the traveling state, steering based on the corrected steering reaction force torque and the frictional force is performed. A steering reaction force control device characterized by controlling a steering reaction force applied to a wheel.

【0005】[0005]

【作用】本発明は、以下に述べるような作用を奏する。
本発明においては、まず、車両の車速に基づいて、車両
が停止した状態か否かを判断する。車両停止時(据え切
り時)においては、摩擦力付与手段によって操舵角度及
び操舵角速度によらずほぼ一定の操舵反力をステアリン
グホイールに付与する。以下にこのような操舵反力を付
与することの妥当性について説明する。据え切り時にお
いては、タイヤと路面との接触面に作用する摩擦力が大
きいため、パワーステアリングを装着した車両において
は、車両停止時の操舵力を軽減するために操舵力の補助
力を最大とする。そのため、パワーステアリングポンプ
によって作動油は最高設定圧力に近い状態まで加圧され
る。また、前記摩擦力は操舵角度によらずほぼ一定であ
る。
The present invention has the following effects.
In the present invention, first, based on the vehicle speed of the vehicle, it is determined whether or not the vehicle is stopped. When the vehicle is stopped (when the vehicle is stationary), the frictional force imparting means imparts a substantially constant steering reaction force to the steering wheel regardless of the steering angle and the steering angular velocity. The validity of applying such a steering reaction force will be described below. When stationary, the frictional force that acts on the contact surface between the tire and the road surface is large. To do. Therefore, the hydraulic oil is pressurized by the power steering pump to a state close to the maximum set pressure. Further, the frictional force is substantially constant regardless of the steering angle.

【0006】従って、このような最高設定圧力に近い状
態では、車両のステアリングホイールに連結されたトー
ションバーのねじれ角度は、操舵角度によらず最大値付
近の狭い領域で変化することになる。このことは、据え
切り時における操舵反力がほぼ一定であることを意味す
る。
Therefore, when the pressure is close to the maximum set pressure, the torsion angle of the torsion bar connected to the steering wheel of the vehicle changes in a narrow region near the maximum value regardless of the steering angle. This means that the steering reaction force during stationary steering is almost constant.

【0007】また、据え切り時にステアリングホイール
の転舵を中止して手を放すと、それに応じて操舵反力は
消滅し、ステアリングホイールは手を放した操舵角度で
停止する。また、この場合の操舵反力は、速度が高い場
合に比較して大きく設定することが好ましい。
Further, when steering wheel steering is stopped and the hand is released during stationary steering, the steering reaction force disappears accordingly and the steering wheel stops at the steering angle where the hand is released. Further, the steering reaction force in this case is preferably set to be larger than that when the speed is high.

【0008】車両が停止していない場合、つまり車両走
行時においては、まず、ステアリングホイールの操舵角
度と、車両の車速とに基づいて操舵輪のスリップ角を演
算する。次に、前記操舵角度、前記車速及び前記スリッ
プ角とに基づいて操舵反力を演算する。更に、該操舵反
力に対し前記スリップ角に基づいて重み付けを行い補正
操舵反力を演算する。
When the vehicle is not stopped, that is, when the vehicle is traveling, first, the slip angle of the steered wheels is calculated based on the steering angle of the steering wheel and the vehicle speed of the vehicle. Next, the steering reaction force is calculated based on the steering angle, the vehicle speed, and the slip angle. Further, the steering reaction force is weighted based on the slip angle to calculate the corrected steering reaction force.

【0009】この場合、特徴的なのは、車両停止状態か
らの発進時のような速度の低い状態において、操舵反力
トルクを車速が増大するにつれて大きくし、摩擦力を車
速が増加するにつれて小さくすることである。これによ
って、車両停止状態における操舵反力トルク付与手段の
駆動トルクに比較して摩擦力付与手段の発生するブレー
キトルクが大きい状態から、車速の増大によるセルフア
ライニングトルクの増大により、操舵反力トルクがブレ
ーキトルクよりも大きくなる状態へと操舵反力が連続的
につながる。
In this case, it is characteristic that the steering reaction torque is increased as the vehicle speed increases and the frictional force is decreased as the vehicle speed increases in a low speed state such as when the vehicle starts from a stopped state. Is. As a result, from the state where the brake torque generated by the frictional force imparting means is larger than the driving torque of the steering reaction force torque imparting means in the vehicle stopped state, the steering reaction force torque is The steering reaction force is continuously connected to a state in which is larger than the brake torque.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上のように、据え切り時においては、
摩擦力付与手段によって操舵角度及び操舵角速度によら
ずほぼ一定の操舵反力をステアリングホイールに付与す
ることによって、実車の操舵反力を模擬することができ
る。また、車両停止状態からの発進時のような速度の低
い状態において、操舵反力トルクを車速が増加するにつ
れて大きくして、摩擦力を車速が増加するにつれて小さ
くすることによって、車両停止状態における操舵反力ト
ルク付与手段の駆動トルクに比較して摩擦力付与手段の
発生するブレーキトルクが大きい状態から、車速の増大
によるセルフアライニングトルクの増大により、操舵反
力トルクがブレーキトルクよりも大きくなる状態へと操
舵反力が連続的につながる。従って、本発明は、車両が
停止した状態における操舵反力及び停止状態からの発進
時のような低速時における操舵反力を良好に模擬でき
る。
As described above, during stationary steering,
The steering force of the actual vehicle can be simulated by applying a substantially constant steering reaction force to the steering wheel regardless of the steering angle and the steering angular velocity by the frictional force imparting means. Further, in a low speed state such as when the vehicle is stopped, the steering reaction torque is increased as the vehicle speed increases, and the frictional force is decreased as the vehicle speed increases. A state in which the brake torque generated by the frictional force applying means is larger than the driving torque of the reaction force torque applying means, and the steering reaction force torque is higher than the brake torque due to an increase in the self-aligning torque due to an increase in vehicle speed. The steering reaction force is continuously connected to. Therefore, the present invention can properly simulate the steering reaction force when the vehicle is stopped and the steering reaction force when the vehicle is moving at a low speed such as when starting from the stopped state.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明をドライビングシミュレータに
用いた場合を実施例として説明する。本実施例の構成を
図1に示す。
EXAMPLES Hereinafter, a case where the present invention is applied to a driving simulator will be described as an example. The structure of this embodiment is shown in FIG.

【0012】本実施例のドライビングシミュレータは、
ドライバーが、ステアリングホイール1及びアクセル
6、ブレーキ7を操作した場合、これらの操作量に基づ
いてパーソナルコンピュータ11内で車両の運動を計算
する構成となっている。本実施例は前輪に関するセルフ
アライニングトルクやキャスター効果による操舵反力を
求め、この操舵反力を前輪のスリップ角βf の関数によ
り重み付けを行い、実車のパワーステアリング機構の装
備された模擬操舵反力をドライバーに付与することに特
徴がある。この操舵反力を付与するアクチュエータ2
は、電気モータであり、このモータのトルクは、パーソ
ナルコンピュータからの反力指令に応じてモータ駆動回
路8でコントロールされる。
The driving simulator of this embodiment is
When the driver operates the steering wheel 1, the accelerator 6, and the brake 7, the movement of the vehicle is calculated in the personal computer 11 based on these operation amounts. In this embodiment, the steering reaction force due to the self-aligning torque and the caster effect on the front wheels is obtained, and the steering reaction force is weighted by the function of the slip angle βf of the front wheels, and the simulated steering reaction force equipped in the power steering mechanism of the actual vehicle is obtained. It is characterized by giving to the driver. Actuator 2 for applying this steering reaction force
Is an electric motor, and the torque of this motor is controlled by the motor drive circuit 8 according to a reaction force command from a personal computer.

【0013】一方、ステアリングホイール1とアクチュ
エータ2の間に設けられた平ベルト車3と、この平ベル
ト5により平ベルト車3と連結されたパウダブレーキ4
により操舵反力模擬装置の摩擦付与機構を構成してい
る。パウダブレーキ4のブレーキ力は、車速、操舵角、
操舵速度に応じてパーソナルコンピュータ11により求
められ、この演算値をブレーキ駆動回路9によって制御
された電流がパウダブレーキ4に加えられる。
On the other hand, a flat belt wheel 3 provided between the steering wheel 1 and the actuator 2, and a powder brake 4 connected to the flat belt wheel 3 by the flat belt 5.
A friction applying mechanism of the steering reaction force simulating device is constituted by. The braking force of the powder brake 4 depends on the vehicle speed, the steering angle,
A current calculated by the personal computer 11 according to the steering speed and controlled by the brake drive circuit 9 is applied to the powder brake 4.

【0014】ステアリングホイール1の回転角すなわち
操舵角は、電気モータ2に装備されたパルスジェネレー
タ10により検出される。この操舵角は、パーソナルコ
ンピュータ11に付属するI/Oインターフェースによ
りデジタル値に変換される。
The rotation angle of the steering wheel 1, that is, the steering angle is detected by the pulse generator 10 mounted on the electric motor 2. This steering angle is converted into a digital value by the I / O interface attached to the personal computer 11.

【0015】また、アクセル開度は、アクセルペダル6
のストロークを、ポテンショメータによりアナログ的に
検出し、この信号をパーソナルコンピュータ11に付属
するアナログ/デジタル変換器によってデジタル値に変
換される。
The accelerator opening is determined by the accelerator pedal 6
The stroke is detected by a potentiometer in an analog manner, and this signal is converted into a digital value by an analog / digital converter attached to the personal computer 11.

【0016】ブレーキ信号は、ブレーキペダル7のスト
ロークを、アクセル開度の場合と同様にポテンショメー
タによりアナログ的に検出し、パーソナルコンピュータ
11のアナログ/デジタル変換器によってデジタル値に
変換される。
The brake signal is obtained by detecting the stroke of the brake pedal 7 in an analog manner by a potentiometer as in the case of the accelerator opening, and is converted into a digital value by an analog / digital converter of the personal computer 11.

【0017】次に、パーソナルコンピュータ11内で行
われる演算処理について図3を用いて説明する。まず、
ステップ30において、ドライバーの運転動作すなわ
ち、アクセル、ブレーキ、操舵のデジタル化された各信
号から車両の走行状態を計算する車両モデルについて簡
単に説明する。車両の前後方向の加速度u’は、 u’=A*VA −B*VB −C*u2 −D*u (1) で近似的に求められる。ここで、VA :アクセル開度、
VB :ブレーキストローク、A、B、C、Dは適切に設
定された定数である。
Next, the arithmetic processing performed in the personal computer 11 will be described with reference to FIG. First,
In step 30, the vehicle model for calculating the traveling state of the vehicle from the digitized signals of the driver's driving operation, that is, accelerator, brake, and steering will be briefly described. The acceleration u'in the longitudinal direction of the vehicle is approximately obtained by u '= A * VA-B * VB-C * u2-D * u (1). Where VA: accelerator opening,
VB: Brake stroke, A, B, C and D are appropriately set constants.

【0018】まず、u=0つまり車両停止時(据え切り
時)の操舵反力について説明する。車両停止時(据え切
り時)においては、パウダブレーキ4によって操舵角度
及び操舵角速度によらずほぼ一定の操舵反力をステアリ
ングホイールに付与する。このように、ほぼ一定の操舵
反力を付与することの妥当性について次に説明する。据
え切り時においては、タイヤと路面との接触面に作用す
る摩擦力が大きいため、パワーステアリングを装着した
車両においては、車両停止時の操舵力を軽減するために
操舵力の補助力を最大とする。そのため、パワーステア
リングポンプによって作動油は最高設定圧力に近い状態
まで加圧される。また、前記摩擦力は操舵角度によらず
ほぼ一定である。
First, the steering reaction force when u = 0, that is, when the vehicle is stopped (when the vehicle is stationary) will be described. When the vehicle is stopped (when stationary), the powder brake 4 applies a substantially constant steering reaction force to the steering wheel regardless of the steering angle and the steering angular velocity. The validity of applying a substantially constant steering reaction force in this way will be described below. When stationary, the frictional force that acts on the contact surface between the tire and the road surface is large. To do. Therefore, the hydraulic oil is pressurized by the power steering pump to a state close to the maximum set pressure. Further, the frictional force is substantially constant regardless of the steering angle.

【0019】従って、このような最高設定圧力に近い状
態では、図10に示すように車両のステアリングホイー
ルに連結されたトーションバーのねじれ角度は、操舵角
度によらず最大値付近の狭い領域で変化することにな
る。このことは、据え切り時における操舵反力がほぼ一
定であることを意味する。また、据え切り時にステアリ
ングホイールの転舵を中止して手を放すと、それに応じ
て操舵反力は消滅し、ステアリングホイールは手を放し
た操舵角度で停止する。以上のように、据え切り時にお
いては、パウダブレーキ4によって操舵角度及び操舵角
速度によらずほぼ一定の操舵反力をステアリングホイー
ルに付与することによって、実車の操舵反力を模擬する
ことができる。また、この場合の操舵反力は、速度が高
い場合に比較して大きく設定することが好ましい。
Therefore, in such a state close to the maximum set pressure, as shown in FIG. 10, the torsion angle of the torsion bar connected to the steering wheel of the vehicle changes in a narrow region near the maximum value regardless of the steering angle. Will be done. This means that the steering reaction force during stationary steering is almost constant. Further, when steering wheel steering is stopped and the hand is released during stationary steering, the steering reaction force disappears accordingly, and the steering wheel stops at the steering angle where the hand is released. As described above, at the time of stationary steering, the powder brake 4 applies a substantially constant steering reaction force to the steering wheel regardless of the steering angle and the steering angular velocity, so that the steering reaction force of the actual vehicle can be simulated. Further, the steering reaction force in this case is preferably set to be larger than that when the speed is high.

【0020】つぎに、u>0つまり車両が走行状態であ
る場合について説明する。
Next, a case where u> 0, that is, the vehicle is in a traveling state will be described.

【0021】車両が走行状態である場合は、ステップ3
1において、(1)式によって求められた車速と操舵角
によって、次に車両の横方向とヨー方向の運動を次式で
求める。
If the vehicle is running, step 3
In 1, the lateral and yaw motions of the vehicle are calculated by the following equations based on the vehicle speed and the steering angle obtained by the equation (1).

【0022】[0022]

【数1】 [Equation 1]

【0023】ここで、 m:車両の重量 β:車両の横すべり角 r:車両のヨーレート kf :前輪のコーナリングパワー kr :後輪のコーナリングパワー lf :前輪から車両重心までの距離 lr :後輪から車両重心までの距離 θh :操舵角度 G:操舵系のギヤ比(ステアリングホイール角/前輪実
舵角) I:車両のヨー慣性モーメント
Here, m: vehicle weight β: vehicle side slip angle r: vehicle yaw rate kf: front wheel cornering power kr: rear wheel cornering power lf: distance from front wheel to vehicle center of gravity lr: rear wheel to vehicle Distance to center of gravity θh: Steering angle G: Steering system gear ratio (steering wheel angle / front wheel actual steering angle) I: Vehicle yaw moment of inertia

【0024】更に、ステップ32において、(1)、
(2)、(3)の連立微分方程式を解いて求められた車
両の横すべり角β、ヨーレートrと検出された操舵角度
θh とから、前輪のスリップ角βf は次式で求められ
る。 βf =β+(lf /u)r−θh /G (4)
Further, in step 32, (1),
The slip angle βf of the front wheels is calculated by the following equation from the sideslip angle β of the vehicle obtained by solving the simultaneous differential equations of (2) and (3), the yaw rate r, and the detected steering angle θh. βf = β + (lf / u) r−θh / G (4)

【0025】ステップ33において、前輪のセルフアラ
イニングトルクMは、前輪の横すべり角が小さい範囲で
は、次式で近似することができる。 M=ξkf βf (5) ここでξは、ニューマチックトレールである。
In step 33, the self-aligning torque M of the front wheels can be approximated by the following equation in the range where the side slip angle of the front wheels is small. M = ξkf βf (5) where ξ is a pneumatic trail.

【0026】従って、(1)〜(3)式によって車両の
走行状況が、アクセル、ブレーキ、操舵の各信号によっ
て求められ、次に前輪に関するセルフアライニングトル
クが(4)、(5)式で求められる。
Therefore, the running condition of the vehicle is obtained from the signals of accelerator, brake, and steering by the equations (1) to (3), and the self-aligning torque for the front wheels is then obtained by the equations (4) and (5). Desired.

【0027】また、ステップ35、36、37において
キャスター効果による走行抵抗に伴うトルクMC は、θ
h が |θh |≦GC *G (6) までは MC =kC (θh /G) (7) で求められ、 |θh |>GC *G (8) では、 MC =GC *kC (9) で求められる。(6)〜(9)式をまとめて表すと、図
2のようになる。
Further, in steps 35, 36 and 37, the torque MC due to the running resistance due to the caster effect is θ
Until h is │θh │ ≦ GC * G (6), it is calculated by MC = kC (θh / G) (7), and when │θh │> GC * G (8), MC = GC * kC (9) Desired. The formulas (6) to (9) are collectively shown in FIG.

【0028】最後に、ステップ39において、(5)式
で求められたセルフアライニングトルクMと(7)ある
いは(9)式で求められるキャスター効果によるトルク
MCとが加えられる。この加算されたトルクは、パワー
ステアリング機構を具備しないマニュアルステアリング
車の操舵反力である。
Finally, in step 39, the self-aligning torque M obtained by the equation (5) and the torque MC due to the caster effect obtained by the equation (7) or (9) are added. This added torque is the steering reaction force of a manual steering vehicle that does not have a power steering mechanism.

【0029】ところで、前述したようにパワーステアリ
ングシステムは、ドライバーの操舵トルクすなわち作
用、反作用の関係にある操舵反力に応じてアシスト力が
作用し、このドライバーの操舵力とアシスト力との和
が、前輪が直進状態に戻ろうとする力とを均衡する。従
って、(5)式で求められるセルフアライニングトルク
と(7)あるいは(9)式で求められるキャスター効果
によるトルクとの和、すなわち合成トルクの一部分をド
ライビングシミュレータにおける操舵反力としてドライ
バーに付与すれば、パワーステアリング機構を模擬する
ことが可能となる。
By the way, as described above, in the power steering system, the assist force acts in accordance with the steering torque of the driver, that is, the steering reaction force in the relation of action and reaction, and the sum of the steering force and the assist force of this driver is obtained. , Balance the force with which the front wheels try to return straight. Therefore, the sum of the self-aligning torque calculated by the formula (5) and the torque due to the caster effect calculated by the formula (7) or (9), that is, a part of the combined torque is applied to the driver as a steering reaction force in the driving simulator. For example, it becomes possible to simulate the power steering mechanism.

【0030】この合成トルクを前輪スリップ角の関数f
(βf )で重み付けすれば、パワーステアリング機構を
効果的に模擬することができる。この関数f(βf )
は、例えば図4のようなものである。すなわち、前輪の
スリップ角βf が小さい範囲では、f(βf )はほぼ1
であり、βf が大きくなるに従って、f(βf )は小さ
くなるような関数である。このようにして求められた操
舵反力指令は次式のようになる。 Th * =f(βf )*(M+MC ) (10)
This combined torque is a function f of the front wheel slip angle.
By weighting with (βf), the power steering mechanism can be effectively simulated. This function f (βf)
Is, for example, as shown in FIG. That is, f (βf) is approximately 1 in the range where the front wheel slip angle βf is small.
And f (βf) decreases as βf increases. The steering reaction force command thus obtained is given by the following equation. Th * = f (βf) * (M + MC) (10)

【0031】ところで、車速感応型パワーステアリング
の操舵反力を模擬する場合には、(10)式で示される
操舵反力指令Th * を車速の関数g(u)を用いて重み
付けすれば良いことがわかる。この関数g(u)は、図
5に示すようなものである。
By the way, when simulating the steering reaction force of the vehicle speed sensitive type power steering, the steering reaction force command Th * represented by the equation (10) may be weighted using the vehicle speed function g (u). I understand. This function g (u) is as shown in FIG.

【0032】この場合、特徴的なのは、車両停止状態か
らの発進時のような速度の低い状態において、関数g
(u)の値を車速が増加するにつれて大きくして、後述
するブレーキ力指令TBUを車速が増加するにつれて小さ
くすることによって、車両停止状態における電気モータ
2の駆動トルクに比較してパウダブレーキ4の発生する
ブレーキトルクが大きい状態から、車速の増大によるセ
ルフアライニングトルクの増大により、操舵反力トルク
がブレーキトルクよりも大きくなる状態へと操舵反力が
連続的につながる。
In this case, it is characteristic that the function g is used in a low speed state such as when the vehicle starts from a stopped state.
The value of (u) is increased as the vehicle speed increases, and the braking force command TBU described later is decreased as the vehicle speed increases, so that the powder brake 4 of the powder brake 4 is compared with the drive torque of the electric motor 2 in the vehicle stopped state. The steering reaction force is continuously connected from the state where the generated brake torque is large to the state where the steering reaction force torque becomes larger than the brake torque due to the increase in the self-aligning torque due to the increase in the vehicle speed.

【0033】図1における操舵反力を付与するためのア
クチュエータである電気モータ2を駆動するモータ駆動
回路8に与えられる反力指令Th は、次式となる。 Th =g(u)*f(βf )(M+MC ) (11)
The reaction force command Th given to the motor drive circuit 8 for driving the electric motor 2 which is the actuator for applying the steering reaction force in FIG. 1 is given by the following equation. Th = g (u) * f (βf) (M + MC) (11)

【0034】(11)式で求められた操舵反力Th は、
ステアリングホイールをドライバーが切り込んでいく場
合と戻していく場合とで同じ値になってしまう。しか
し、実車の場合は、ステアリングを切り込む場合の方が
戻す場合より重くなっている。すなわち、操舵角と操舵
反力の関係は、図6に示すようなヒステリシスが存在す
る。
The steering reaction force Th obtained by the equation (11) is
The value will be the same when the driver cuts in the steering wheel and when it returns. However, in the case of an actual vehicle, the case where the steering wheel is cut is heavier than the case where the steering wheel is returned. That is, the relationship between the steering angle and the steering reaction force has hysteresis as shown in FIG.

【0035】図6のようなヒステリシス特性は、図1に
示したように、アクチュエータ2とステアリングホイー
ル1との間に設けられた摩擦機構すなわちパウダブレー
キ4によって作り出すことができる。このパウダブレー
キ力が常に一定であれば図6に示すヒステリシスの幅B
が操舵角によらず一定となる。しかし、実際の車におい
ては、このヒステリシスの幅は、車速、操舵角、操舵角
速度によって異なる。
The hysteresis characteristic as shown in FIG. 6 can be created by the friction mechanism provided between the actuator 2 and the steering wheel 1, that is, the powder brake 4, as shown in FIG. If the powder braking force is always constant, the hysteresis width B shown in FIG.
Is constant regardless of the steering angle. However, in an actual vehicle, the width of this hysteresis varies depending on the vehicle speed, the steering angle, and the steering angular velocity.

【0036】図7は、車速によるブレーキ力指令TBUを
示すものである。この場合、特徴的なのは、車両停止状
態からの発進時のような速度の低い状態において、ブレ
ーキ力指令TBUを車速が増加するにつれて小さくしてい
ることである。ブレーキ力指令TBUを関数g(u)の値
に対して相対的に大きくすることによって、車両停止状
態における電気モータ2の駆動トルクに比較してパウダ
ブレーキ4の発生するブレーキトルクが大きい状態か
ら、車速の増大によるセルフアライニングトルクの増大
により、操舵反力トルクがブレーキトルクよりも大きく
なる状態へと操舵反力が連続的につながる。
FIG. 7 shows the braking force command TBU depending on the vehicle speed. In this case, what is characteristic is that the braking force command TBU is made smaller as the vehicle speed increases in a low speed state such as when the vehicle starts from a stopped state. By making the braking force command TBU relatively large with respect to the value of the function g (u), from the state where the brake torque generated by the powder brake 4 is larger than the driving torque of the electric motor 2 in the vehicle stop state, Due to the increase in the self-aligning torque due to the increase in the vehicle speed, the steering reaction force is continuously connected to the state where the steering reaction force torque becomes larger than the brake torque.

【0037】例えば、据え切りでステアリングホイール
をいっぱいまで切った状態から発進した場合、車速が数
km/hになるまでは、電気モータ2の駆動トルクに比
較してパウダブレーキ4の発生するブレーキトルクが大
きいため、ドライバーがステアリングホイールから手を
放した状態においてもステアリングホイールはそのまま
の舵角を維持する。更に、車速が数km/hより高くな
ると、パウダブレーキ4の発生するブレーキトルクに比
較して電気モータ2の駆動トルクが大きくなるため、ド
ライバーがステアリングホイールを保舵する場合、ステ
アリングホイールが中立位置に戻ろうとする反力を感じ
ることになる。このように、関数g(u)の値を車速が
増大するにつれて大きくして、ブレーキ力指令TBUを車
速が増大するにつれて小さくすることによって、車両停
止状態からの発進時のような速度の低い状態における操
舵反力を適切に模擬することができる。
For example, when the vehicle is started from the state where the steering wheel is fully turned in stationary steering, the brake torque generated by the powder brake 4 is compared with the drive torque of the electric motor 2 until the vehicle speed reaches several km / h. Is large, the steering wheel maintains the same steering angle even when the driver releases the steering wheel. Further, when the vehicle speed becomes higher than several km / h, the drive torque of the electric motor 2 becomes larger than the brake torque generated by the powder brake 4, so that when the driver holds the steering wheel, the steering wheel is in the neutral position. You will feel the reaction force to return to. Thus, by increasing the value of the function g (u) as the vehicle speed increases and decreasing the braking force command TBU as the vehicle speed increases, a low speed state such as when the vehicle is stopped is started. The steering reaction force at can be appropriately simulated.

【0038】また、図8は、操舵角度によるブレーキ力
指令TBaを示すものである。さらに、図9は操舵角速度
によるブレーキ力指令TBVを示すものである。
FIG. 8 shows a braking force command TBa depending on the steering angle. Further, FIG. 9 shows the braking force command TBV based on the steering angular velocity.

【0039】これまで述べてきたモータ駆動回路8への
操舵反力指令Th 、およびブレーキ駆動回路9への指令
(TBU+TBa+TBV)は、図1に示すパーソナルコンピ
ュータ11によって計算され、これに付属するデジタル
/アナログ変換器によってアナログ値に変換される。こ
のアナログ信号に基づいて電気モータ2のトルクおよび
パウダブレーキ4のブレーキ力が制御される。
The steering reaction force command Th to the motor drive circuit 8 and the command (TBU + TBa + TBV) to the brake drive circuit 9 described above are calculated by the personal computer 11 shown in FIG. Converted to an analog value by an analog converter. The torque of the electric motor 2 and the braking force of the powder brake 4 are controlled based on this analog signal.

【0040】以上のように本実施例は、前輪に関するセ
ルフアライニングトルク及びキャスター効果による操舵
反力を求め、この操舵反力を前輪のスリップ角βf の関
数により重み付けを行い、実車のパワーステアリング機
構の装備された模擬操舵反力を発生することができる。
As described above, in this embodiment, the steering reaction force due to the self-aligning torque and the caster effect on the front wheels is obtained, and the steering reaction force is weighted by the function of the slip angle βf of the front wheels to determine the power steering mechanism of the actual vehicle. The equipped simulated steering reaction force can be generated.

【0041】また、本実施例は、車速の低い状態におい
て、操舵反力トルクを車速が増加するにつれて大きくす
るとともに、摩擦力を車速が増加するにつれて小さくす
ることによって、車速感応パワーステアリングを装着し
た車両において、車両が停止した状態における操舵反力
及び停止状態からの発進時のような低速時における操舵
反力を良好に模擬できる。さらに本実施例は、パウダブ
レーキ力を車速、操舵角、操舵角速度を考慮して決定
し、操舵反力のヒステリシス特性を良好に模擬できる。
In this embodiment, the vehicle speed sensitive power steering is mounted by increasing the steering reaction torque as the vehicle speed increases and decreasing the frictional force as the vehicle speed increases in the low vehicle speed state. In the vehicle, the steering reaction force when the vehicle is stopped and the steering reaction force when the vehicle is moving at a low speed such as when starting from the stopped state can be well simulated. Further, in this embodiment, the powder braking force is determined in consideration of the vehicle speed, the steering angle, and the steering angular velocity, and the hysteresis characteristic of the steering reaction force can be well simulated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の全体構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例のキャスター効果による走行抵
抗に伴うトルクMc と操舵角度θh との関係を表す線図
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a torque Mc and a steering angle θh associated with traveling resistance due to a caster effect according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例のセルフアライニングトルクM
とキャスター効果による走行抵抗に伴うトルクMc とを
演算するフローチャート
FIG. 3 is a self-aligning torque M according to an embodiment of the present invention.
And a flowchart for calculating the torque Mc associated with the running resistance due to the caster effect

【図4】本発明の実施例の操舵輪スリップ角による重み
付けのための関数を表す線図
FIG. 4 is a diagram showing a function for weighting by a steering wheel slip angle according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例において、速度感応型パワース
テアリングの操舵反力を演算するときに、車速による重
み付けを行なうための関数を表す線図
FIG. 5 is a diagram showing a function for weighting by vehicle speed when calculating a steering reaction force of a speed-sensitive power steering according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例の操舵反力のヒステリシスを表
す線図
FIG. 6 is a diagram showing hysteresis of steering reaction force according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例の車速によるブレーキ力指令T
buを表す線図
FIG. 7 is a braking force command T according to a vehicle speed according to the embodiment of the present invention.
diagram representing bu

【図8】本発明の実施例の操舵角度によるブレーキ力指
令Tbaを表す線図
FIG. 8 is a diagram showing a braking force command Tba according to a steering angle according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例の操舵角速度によるブレーキ力
指令Tbvを表す線図
FIG. 9 is a diagram showing a braking force command Tbv according to a steering angular velocity according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステアリングホイール 2 電気モータ 3 平ベルト車 4 パウダブレーキ 5 平ベルト 6 アクセル 7 ブレーキ 8 モータ駆動回路 9 ブレーキ駆動回路 10 パルスジェネレータ 11 パーソナルコンピュータ 1 Steering Wheel 2 Electric Motor 3 Flat Belt Vehicle 4 Powder Brake 5 Flat Belt 6 Accelerator 7 Brake 8 Motor Drive Circuit 9 Brake Drive Circuit 10 Pulse Generator 11 Personal Computer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ステアリングホイールの操舵角度を検出
する操舵角度検出手段と、 車両の車速を検出または演算する車速検出演算手段と、 該車速に基づき車両が停止しているか否かを判定する判
定手段と、 該車速と前記操舵角度とに基づいて操舵輪のスリップ角
を演算するスリップ角演算手段と、 前記操舵角度、前記車速及び前記スリップ角とに基づい
て操舵反力トルクを演算し、車速の低い状態において、
操舵反力トルクを車速が増加するにつれて大きくする操
舵反力トルク演算手段と、 摩擦力を車速が増加するにつれて小さくする摩擦力演算
手段と、 前記操舵反力トルクに対し前記スリップ角に基づいて重
み付けを行い補正操舵反力トルクを演算する操舵反力ト
ルク補正手段とから成り、 車両が停止状態である場合は、前記摩擦力に基づいてス
テアリングホイールに付与する操舵反力を制御し、車両
が走行状態である場合は、前記補正操舵反力トルクと前
記摩擦力とに基づいてステアリングホイールに付与する
操舵反力を制御することを特徴とする操舵反力制御装
置。
1. A steering angle detecting means for detecting a steering angle of a steering wheel, a vehicle speed detecting calculating means for detecting or calculating a vehicle speed of a vehicle, and a judging means for judging whether or not the vehicle is stopped based on the vehicle speed. A slip angle calculating means for calculating a slip angle of a steered wheel based on the vehicle speed and the steering angle; and a steering reaction torque calculated based on the steering angle, the vehicle speed and the slip angle, In the low state,
A steering reaction force torque calculating means for increasing the steering reaction force torque as the vehicle speed increases, a friction force calculating means for decreasing the friction force as the vehicle speed increases, and weighting the steering reaction force torque based on the slip angle. And a steering reaction force torque correction means for calculating a corrected steering reaction force torque. When the vehicle is in a stopped state, the steering reaction force applied to the steering wheel is controlled based on the friction force, and the vehicle travels. In the state, the steering reaction force control device controls the steering reaction force applied to the steering wheel based on the corrected steering reaction torque and the frictional force.
JP35084493A 1993-12-28 1993-12-28 Steering reaction force control device Expired - Fee Related JP3147635B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35084493A JP3147635B2 (en) 1993-12-28 1993-12-28 Steering reaction force control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35084493A JP3147635B2 (en) 1993-12-28 1993-12-28 Steering reaction force control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07186983A true JPH07186983A (en) 1995-07-25
JP3147635B2 JP3147635B2 (en) 2001-03-19

Family

ID=18413275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35084493A Expired - Fee Related JP3147635B2 (en) 1993-12-28 1993-12-28 Steering reaction force control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3147635B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0858942A1 (en) 1997-02-12 1998-08-19 Koyo Seiko Co., Ltd. Steering apparatus for vehicle
JP2007316299A (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Nissan Diesel Motor Co Ltd Steering reaction force generating device for vehicle drive simulation system
JP2009101972A (en) * 2007-10-25 2009-05-14 Toyota Central R&D Labs Inc Steering device, steering reaction force simulation device and steering reaction force setting method
JP2009137516A (en) * 2007-12-10 2009-06-25 Toyota Motor Corp Steering device
US8046131B2 (en) 2005-11-02 2011-10-25 Mitsubishi Electric Corporation Vehicular steering apparatus
WO2012005107A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 トヨタ自動車株式会社 Vehicle steering device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0858942A1 (en) 1997-02-12 1998-08-19 Koyo Seiko Co., Ltd. Steering apparatus for vehicle
US6079513A (en) * 1997-02-12 2000-06-27 Koyo Seiko Co., Ltd Steering apparatus for vehicle
DE19805383B4 (en) * 1997-02-12 2008-06-19 Jtekt Corp. Automotive steering device
US8046131B2 (en) 2005-11-02 2011-10-25 Mitsubishi Electric Corporation Vehicular steering apparatus
JP2007316299A (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Nissan Diesel Motor Co Ltd Steering reaction force generating device for vehicle drive simulation system
JP2009101972A (en) * 2007-10-25 2009-05-14 Toyota Central R&D Labs Inc Steering device, steering reaction force simulation device and steering reaction force setting method
JP2009137516A (en) * 2007-12-10 2009-06-25 Toyota Motor Corp Steering device
WO2012005107A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 トヨタ自動車株式会社 Vehicle steering device
JP2012017062A (en) * 2010-07-09 2012-01-26 Toyota Motor Corp Vehicle steering device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3147635B2 (en) 2001-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3394249B2 (en) Vehicle motion control method
US6527079B2 (en) Control unit for an electrical-motor-driven power steering apparatus
CN104955701A (en) Vehicle controller
CN101314363B (en) Vehicular operation assisting system
EP1348610B1 (en) Vehicle control device with power steering device
US8370025B2 (en) Steering apparatus, steering method, and computer readable storage medium
JPH0615340B2 (en) Steering reaction force control device
CN112572409A (en) Apparatus and method for improving ride comfort of vehicle
JP4024574B2 (en) Vehicle control device
KR20120097024A (en) Control method of electric power steering by reflecting the dynamic characteristics of a vehicle
JP2003081119A (en) Motor-driven power steering device for automobile
JP3919908B2 (en) Driver's driving characteristic determination device
JP3147635B2 (en) Steering reaction force control device
JP6267440B2 (en) Vehicle control device
JP2009067375A (en) Steering device for vehicle
JP2000085604A (en) Steering control device
JP3842036B2 (en) Vehicle travel control device
JP2569591B2 (en) Vehicle driving assist device
JP2008273439A (en) Steering reaction force control device
JP6395789B2 (en) Vehicle control device
JP3007220B2 (en) Steering reaction force control device
JPH1178826A (en) Controller for assisting driving operation
JP2018161943A (en) Vehicle deceleration-time posture control device
JP4517555B2 (en) Electric power steering device for automobile
JP3313626B2 (en) Vehicle steering system

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees