JPH08104249A - 車両用操舵装置の操舵反力制御装置 - Google Patents

車両用操舵装置の操舵反力制御装置

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JPH08104249A
JPH08104249A JP6264593A JP26459394A JPH08104249A JP H08104249 A JPH08104249 A JP H08104249A JP 6264593 A JP6264593 A JP 6264593A JP 26459394 A JP26459394 A JP 26459394A JP H08104249 A JPH08104249 A JP H08104249A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発進時や加速時のトルクステアによる偏向抑
制性能を、通常走行時の操舵反力に影響を及ぼすことな
く高めることができるように改良された車両用操舵装置
の操舵反力制御装置を提供する。 【構成】 駆動力が加わる操向車輪を手動により転舵す
るための手動操舵手段と、補助操舵トルクを操向車輪に
加えるための電動機と、ヨーレイトを含む車両挙動検出
手段の検出値に基づいて電動機の駆動トルクを制御する
制御手段とを有する車両用操舵装置の操舵反力制御装置
に於て、車両挙動検出手段の検出値に基づいて決定され
る反力成分を電動機に与える駆動トルク指令値に含ませ
ると共に、操向車輪の駆動力を算出する駆動力算出手段
を設け、該駆動力算出手段が算出した駆動力値に基づい
て反力成分のパラメータゲインを補正するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用操舵装置の操舵
反力制御装置に関し、特に、駆動力が加わる操向車輪を
備えた車両（前輪駆動車または４輪駆動車など）の不整
挙動を抑制する方向についての操舵反力トルクを発生可
能なように構成された操舵反力制御装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】前輪駆動車や４輪駆動車などのように、
操向車輪に駆動力が加わる車両にあっては、発進時や加
速時などに所謂トルクステアが操向車輪に発生し、運転
者が予期していなかった挙動を車両がとるようなことが
ある。このような場合に直進性を保つためには、トルク
ステアに対抗する操舵反力トルクを操向車輪に与える必
要がある。
【０００３】一方、横風などの外乱から引き起こされる
車両の不整挙動を車両のヨーレイトから検出し、これを
打ち消す向きの操舵反力トルクを補助操舵トルク発生用
の電動機に発生させるようにした操舵装置を本発明の出
願人は既に提案している（特開平５−１０５１００号公
報参照）。これによれば、トルクステアにより発生する
ヨーレイトを検出しさえすれば、これを抑制する操舵反
力トルクを操向車輪に与えることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、低速域での
旋回は、車庫入れや狭い屈曲路走行のような大舵角が主
となるので、むしろ操舵反力トルクのヨーレイトゲイン
は低く設定して操舵力を軽減することが好ましい。とこ
ろが、発進加速時に発生するトルクステアを抑制するに
は、比較的大きな操舵反力トルクを必要とする。そのた
め、従来の主にヨーレイトに基づく操舵反力制御では、
発進加速時のトルクステアの抑制性と低速域での操縦性
とを両立することが困難であった。
【０００５】他方、中間加速時にトルクステアにより発
生するヨーレイトは、横風などで発生するヨーレイトに
比して小さいため、上記先行技術によると、横風による
不整挙動の抑制性を重視して操舵反力トルクのヨーレイ
トゲインを設定すると、トルクステアの抑制性が十分に
得られず、その反対にトルクステアの抑制性を重視する
と、通常の操舵力に影響がでるほどの不必要な操舵反力
が作用しかねないという不都合がある。
【０００６】本発明は、このような先行技術の不都合を
改善するべく案出されたものであり、その主な目的は、
発進加速時や中間加速時のトルクステアに対する偏向抑
制性能を、通常走行時の操舵反力に影響を及ぼすことな
く高めることができるように改良された車両用操舵装置
の操舵反力制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、駆動力が加わる操向車輪を手動により転舵
するための手動操舵手段と、補助操舵トルクを前記操向
車輪に加えるための電動機と、ヨーレイトを含む車両挙
動検出手段の検出値に基づいて前記電動機の駆動トルク
を制御する制御手段とを有する車両用操舵装置の操舵反
力制御装置であって、前記検出値に基づいて決定される
反力成分を前記電動機に与える駆動トルク指令値に含ま
せると共に、前記操向車輪の駆動力を算出する駆動力算
出手段を設け、該駆動力算出手段が算出した駆動力値に
基づいて前記反力成分のパラメータゲインを補正するこ
とを特徴とする車両用操舵装置の操舵反力制御装置を提
供することによって達成される。
【０００８】
【作用】このようにすれば、トルクステアが発生するの
は比較的大きな駆動力が発生している時に限定されるの
で、発進加速時あるいは中間加速時に発生する駆動力を
検出し、この駆動力に応じて補正した目標操舵反力トル
ク指令を電動機に与えることにより、定常走行域のパラ
メータゲインを適切に設定した上で、トルクステアによ
って引き起こされる車両の不整挙動を抑制する向きの操
舵反力トルクを補助転舵トルク発生用の電動機にて発生
させることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明について、添付の図面に示され
た具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１０】本発明が適用された車両用操舵装置の構成
を図１に示す。この装置は、手動操舵力発生装置１と電
動式補助操舵力発生装置２とからなっており、ステアリ
ングホイール３に一体結合されたステアリングシャフト
４に自在継手を有する連結軸５を介してラック・アンド
・ピニオン機構のピニオン６が連結され、ピニオン６に
噛合して車幅方向に往復動し得るラック７の両端に、タ
イロッド８を介して左右の前輪９のナックルアームが連
結されている。これにより、通常のラック・アンド・ピ
ニオン式の転舵操作を行うことができるようになってい
る。
【００１１】ラック７を軸方向に貫通させるようにし
て、ラック７と同軸的に電動機１０が設けられている。
この電動機１０は、中空のロータ内にラック７を挿通す
ると共に、そのロータに駆動ヘリカルギア１１が取付け
られており、この駆動ヘリカルギア１１には、ラック７
と平行に延設されたボールスクリュー機構のスクリュー
シャフト１２の軸端に取付けられた被動ヘリカルギア１
３が噛合している。そして、ボールスクリュー機構のナ
ット１４は、ラック７に固定されている。
【００１２】ステアリングシャフト４には、ステアリン
グホイール３の回転角度に対応した信号を出力するため
の舵角センサ１５と、ステアリングシャフト４の操舵ト
ルクに対応した信号を出力するためのトルクセンサ１６
とが取付けられている。
【００１３】また、車体の適所には、車両の横加速度に
対応した信号を出力するための横加速度センサ１７と、
車両のヨーレイト（ヨーイング角速度）に対応した信号
を出力するためのヨーレイトセンサ１８と、車両の走行
速度に対応した信号を出力するべく前後各輪の回転速度
センサからなる車速センサ１９と、車両の前後加速度に
対応した信号を出力するための前後加速度センサ２０
と、スロットル弁の開度（或いは吸気負圧）に対応した
信号を出力するためのスロットル開度センサ２１と、エ
ンジンの回転速度に対応した信号を出力するためのエン
ジン回転速度センサ２２と、変速機の変速位置に対応し
た信号を出力するためのシフトポジションセンサ２３と
が取付けられている。
【００１４】本実施例にあっては、ステアリングホイー
ル３と操向車輪である前輪９とが機械的に連結されてお
り、上記各センサ１５〜２３の出力を制御ユニット２４
で処理して得られた制御信号を駆動回路２５を介して電
動機１０に与えることにより、電動機１０の出力トルク
を制御するようになっている。
【００１５】図２は、本発明が適用された制御システム
を示す模式的ブロック図である。制御ユニット２４に
は、舵角センサ１５、トルクセンサ１６、横加速度セン
サ１７、ヨーレイトセンサ１８、車速センサ１９、前後
加速度センサ２０、スロットル開度センサ２１、エンジ
ン回転速度センサ２２、及びシフトポジションセンサ２
３の各信号出力がそれぞれ入力される。これらの信号入
力は、それぞれ電動パワーステアリング制御手段２６、
アクティブ操舵反力算出手段２７、及び駆動力算出手段
２８に適宜入力され、それぞれが処理されて出力電流決
定手段２９にて電動機１０に与える目標電流値が決定さ
れる。
【００１６】電動パワーステアリング制御手段２６に於
ては、通常の操舵力アシストに関する制御が行われる。
本制御手段については、例えば、横加速度及びヨーレイ
トに応じて望ましい目標操舵トルク値を求める公知の電
動式パワーステアリング制御を適用し得るので、ここで
の詳細な説明は省略する
【００１７】アクティブ操舵反力算出手段２７に於て
は、入力された上記各センサ１５〜２３からの各信号出
力に基づいて、後記するアルゴリズムによって目標操舵
トルク値を求めるようになっている。
【００１８】出力電流決定手段２９内では、目標操舵ト
ルク値とトルクセンサ１６からの実操舵トルク値との偏
差に対応し、かつ正負を逆転させて増減する目標駆動電
流信号を求めるようになっている。
【００１９】このようにして求められた目標駆動電流値
は、駆動回路２５に入力される。この駆動回路２５は、
例えばＰＷＭ制御によって電動機１０を駆動制御する
が、駆動回路２５の入力信号である目標駆動電流値に電
流検出センサによる実電流検出値がフィードバックされ
るようになっている。
【００２０】制御ユニット２４内のアクティブ操舵反力
算出手段２７に於ては、図３のフローチャートに示す処
理が所定の周期で繰り返し実行される。先ず、ステップ
１に於て各センサの信号出力及び駆動力算出手段２８で
算出した駆動力値を読込み、かつ操舵角速度を算出し、
ステップ２に於て目標操舵反力ＴＡを決定し、続いてス
テップ３に於て目標操舵反力ＴＡにリミッタをかけ、ス
テップ４に於て電動パワーステアリング制御手段２６の
出力にこの制御信号を加算する。
【００２１】この処理を図４〜図７を併せて参照して更
に詳しく説明する。上記ステップ１に於ては、先ずステ
アリングホイール操舵角θを読込み（ステップ２１）、
これを微分して操舵角速度ｄθ／ｄｔを算出する（ステ
ップ２２）。そして車速Ｖ、ヨーレイトγ、及び駆動力
Ｆを共に読み込む（ステップ２３〜２５）。
【００２２】なお、駆動力Ｆは、図８に示した駆動力算
出手段２８に於て、従動輪の回転速度から求めた車体速
度及び駆動輪の回転速度から求めた駆動輪速度に基づく
駆動輪のスリップ量と、エンジン回転速度及びスロット
ル開度から求めたエンジントルクと、シフトポジション
から算出した車輪トルクと、前後加速度とから算出する
【００２３】次に上記ステップ２に於ては、図９に示す
ような車速Ｖをアドレスとするデータテーブルから、操
舵角速度ｄθ／ｄｔ及びヨーレイトγに対応する係数ｆ
1・ｆ2をそれぞれ求め（ステップ３１）、これらから各
成分についての操舵反力Ｔ1・Ｔ2を算出し（ステップ３
２）、これら操舵反力の成分Ｔ1・Ｔ2を加算して目標操
舵反力ＴＡを決定する（ステップ３３）。ここで、ヨー
レイトγについての係数ｆ2は、車速Ｖに応じて増大す
る１次関数を採用するが、これは車速Ｖが高いほど外乱
の影響が大きいので、車速Ｖの高い領域ではその重みを
増やすことによって効果を大きくするためである。続い
て図１０に示すような駆動力Ｆをアドレスとするデータ
テーブルから補正係数Ｋ（Ｆ）を求め（ステップ３
４）、駆動力Ｆに対応した目標操舵反力ＴＡに補正する
（ステップ３５）。
【００２４】次に上記ステップ３に於ては、目標操舵反
力ＴＡが所定値（Ｔｍａｘ）を超えているか否かを判断
し（ステップ４１）、目標操舵反力ＴＡが所定値を超え
ている場合は目標操舵反力ＴＡとして上記Ｔｍａｘ値を
規定する（ステップ４２）。また、目標操舵反力ＴＡが
所定値（Ｔｍａｘ）を超えていない場合には、同様に目
標操舵反力ＴＡが所定値（−Ｔｍａｘ）より小さいか否
かを判断し（ステップ４３）、目標操舵反力ＴＡが所定
値より小さい場合は目標操舵反力ＴＡとして上記−Ｔｍ
ａｘ値を規定する（ステップ４４）。これらステップ４
１からステップ４４までの処理が、図７に於けるリミッ
タＬと対応する。
【００２５】このようにして決定された目標操舵反力Ｔ
Ａは、別に求めた目標補助操舵トルクに加算されて出力
電流決定手段２４にて目標電流値に変換され、駆動回路
２１に出力される。
【００２６】このようにして、直進時に横風を受けて車
両が直進走行ラインから外れるようになった際には、こ
の時の車両のヨーレイトγを打ち消す方向に、即ち、そ
の時の車両の偏向を直進走行ラインに戻す向きに電動機
１０が駆動される。このため、横風などの外乱で車両に
ヨーレイトγが発生した場合、仮に運転者が手放し状態
であっても、外乱に対して車両を常に直進走行させるよ
うに前輪９が自動的に操舵され、不整挙動を安定化させ
ることができる。また、轍のある路面、あるいは水溜ま
りのある路面を走行する場合には、ステアリングホイー
ル３が取られ易くなるが、そのような場合にも、横風走
行時と同様にヨーレイトγが車両に発生するので、上記
制御を実行することにより、車両を直進させるように自
動的に軌道修正が行われる。
【００２７】他方、操向車輪に駆動力が加わる車両にあ
っては、発進加速時や中間加速時などにトルクステアが
操向車輪に発生して車両が偏向するが、トルクステアを
抑制するには、比較的大きな操舵反力トルクが必要であ
る。そこで本発明に於ては、駆動力算出手段２８に於て
駆動力Ｆを算出し、この駆動力Ｆに対応した補正係数Ｋ
（Ｆ）を目標操舵反力ＴＡに乗算することにより、トル
クステアが発生すると推測し得る所定値以上の駆動力を
発生している走行状態（発進加速時や中間加速時など）
に於けるヨーレイトに対する目標操舵反力ＴＡのパラメ
ータゲインを高めるものとしている。これにより、通常
走行時の操舵反力トルクを適切に保ちつつ、トルクステ
ア抑制性能を高めるものとしている。
【００２８】
【発明の効果】このように本発明によれば、駆動力から
トルクステアの発生を推定し、この時のヨーレイトを抑
制する向きの操舵反力トルクを操向車輪に加えるように
することができるので、例えば低速での車庫入れ時や狭
い屈曲路走行時の操舵反力トルクを過大にせずに済み、
また高速域に於ける横風などの外乱による不整挙動の抑
制性能と中間加速時のトルクステアによる不整挙動の抑
制性能とを、より一層高いレベルで両立するうえに多大
な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された車両用操舵装置を模式的に
示す全体構成図。
【図２】同操舵装置の制御系の回路ブロック図。
【図３】同操舵装置の操舵反力制御処理を示すフローチ
ャート。
【図４】同操舵装置の操舵反力制御処理を示すフローチ
ャート。
【図５】同操舵装置の操舵反力制御処理を示すフローチ
ャート。
【図６】同操舵装置の操舵反力制御処理を示すフローチ
ャート。
【図７】同操舵装置の操舵反力制御系の回路ブロック
図。
【図８】駆動力算出に関する演算処理ブロック図。
【図９】同操舵反力制御処理に用いられるデータテーブ
ルの概念図。
【図１０】駆動力補正に用いられるデータテーブルの概
念図。
【符号の説明】
１ 手動操舵力発生装置 ２ 電動式補助操舵力発生装置 ３ ステアリングホイール ４ ステアリングシャフト ５ 連結軸 ６ ピニオン ７ ラック ８ タイロッド ９ 前輪 １０ 電動機 １１ 駆動ヘリカルギヤ １２ スクリューシャフト １３ 被動ヘリカルギヤ １４ ナット １５ 舵角センサ １６ トルクセンサ １７ 横加速度センサ １８ ヨーレイトセンサ １９ 車速センサ ２０ 前後加速度センサ ２１ スロットル開度センサ ２２ エンジン回転速度センサ ２３ シフトポジションセンサ ２４ 制御ユニット ２５ 駆動回路 ２６ 電動パワーステアリング制御手段 ２７ アクティブ操舵反力算出手段 ２８ 駆動力算出手段 ２９ 出力電流決定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 119:00 127:00 137:00 (72)発明者 徳永 裕之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 町野 英樹 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動力が加わる操向車輪を手動により転
    舵するための手動操舵手段と、前記操向車輪に補助操舵
    トルクを加えるための電動機と、ヨーレイトを含む車両
    挙動検出手段の検出値に基づいて前記電動機の駆動トル
    クを制御する制御手段とを有する車両用操舵装置の操舵
    反力制御装置であって、 前記検出値に基づいて決定される反力成分を前記電動機
    に与える駆動トルク指令値に含ませると共に、前記操向
    車輪の駆動力を算出する駆動力算出手段を設け、 該駆動力算出手段が算出した駆動力値に基づいて前記反
    力成分のパラメータゲインを補正することを特徴とする
    車両用操舵装置の操舵反力制御装置。
JP06264593A 1994-10-04 1994-10-04 車両用操舵装置の操舵反力制御装置 Expired - Fee Related JP3095961B2 (ja)

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