JPH0834360A - 車両用操舵装置 - Google Patents

車両用操舵装置

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Publication number
JPH0834360A
JPH0834360A JP19363694A JP19363694A JPH0834360A JP H0834360 A JPH0834360 A JP H0834360A JP 19363694 A JP19363694 A JP 19363694A JP 19363694 A JP19363694 A JP 19363694A JP H0834360 A JPH0834360 A JP H0834360A
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JP
Japan
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steering
yaw rate
vehicle
sensor
response model
Prior art date
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Pending
Application number
JP19363694A
Other languages
English (en)
Inventor
Raiju Yamamoto
頼寿 山本
Yutaka Nishi
裕 西
Takeshi Nishimori
剛 西森
Hiroyuki Tokunaga
裕之 徳永
Hideki Machino
英樹 町野
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Priority to US08/463,969 priority patent/US5703775A/en
Publication of JPH0834360A publication Critical patent/JPH0834360A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 横風などの外乱が車両に作用した際の偏向抑
制性能を、通常旋回時の操舵力を適切に定めた上で高め
ることができ、しかも運転者の積極的な操舵を阻害する
ことのないように改良された車両用操舵装置を提供す
る。 【構成】 車両の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に於て、操舵角に対
応した規範ヨーレイト応答モデルを一次遅れの式に基づ
いて予め設定し、該規範ヨーレイト応答モデルと実ヨー
レイトとの偏差に基づいて決定される反力成分を、前記
電動機に与える操舵トルク指令値に含ませるものとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用操舵装置に関
し、特に、横風などの外乱が加わった際に発生する、車
両挙動を抑制する方向についての操舵トルクを発生可能
なように構成された操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】運転者の操舵力を軽減するための所謂パ
ワーステアリング装置は、従来、一般的に車両の横加速
度並びにヨーレイトが大きくなるにつれて操舵力が大き
くなるため、横風などの外乱による車両の偏向の場合に
は、その偏向量が大きいほど、修正に要する操舵力はむ
しろより大きなものとなる不都合があった。
【0003】このような不都合を改善するために、操舵
角に対応した規範ヨーレイト応答モデルを予め設定して
おき、該規範ヨーレイト応答モデルと実ヨーレイトとの
偏差に基づいて電動機に与える操舵反力トルク指令値を
決定するようにした操舵装置を本発明の出願人は既に提
案した(特願平4−273830号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際の車両
の応答性に即した伝達関数は2次遅れの式となるが、こ
の2次遅れの式に基づいて規範ヨーレイト応答モデルを
設定した場合、外乱に対して車両の偏向を自動抑制する
制御には有効であるが、すばやい操舵を運転者が行った
場合には、むしろこれに抗する方向の操舵反力トルクが
発生するため、操舵力がかえって増大するという不都合
がある。
【0005】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、
通常旋回時の操舵力を適切に定めた上で、横風などの外
乱が車両に作用した際の偏向抑制性能を高めることがで
き、しかも運転者の積極的な操舵を阻害することのない
ように改良された車両用操舵装置を提供することにあ
る。
【0006】
【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、車両の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に於て、操舵角に
対応した規範ヨーレイト応答モデルを一次遅れの式に基
づいて予め設定し、該規範ヨーレイト応答モデルと実ヨ
ーレイトとの偏差に基づいて決定される反力成分を、前
記電動機に与える操舵トルク指令値に含ませるものとす
ることによって達成される。
【0007】
【作用】このようにすれば、通常走行時は、車両の規範
ヨーレイト応答モデルの絶対値と実ヨーレイトの絶対値
との偏差が小さいので、操舵反力トルク指令値が小さく
なり、一般のパワーステアリング装置に相当する操舵ト
ルクが発生する。そして外乱時は、実ヨーレイトの絶対
値が規範ヨーレイト応答モデルの絶対値よりも外乱分だ
け大きくなるので、それに応じた操舵反力トルクが発生
して外乱による車両挙動を抑制できる。また運転者がす
ばやい操舵を行った場合には、規範ヨーレイト応答モデ
ルの位相が進んだ分だけ操舵反力トルクが発生するが、
この操舵反力トルクの方向が運転者の操舵する方向と同
方向となるので、操舵力が重くはならない。
【0008】
【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。
【0009】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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】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ための車速センサ19と
が取付けられている。
【0013】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15〜19の出力を制御ユニット20
で処理して得られた制御信号を、駆動回路21を介して
電動機10に与えることによって電動機10の出力トル
クを制御するようになっている。
【0014】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20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、及び車速センサ19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22並び
にアクティブ操舵反力算出手段23に入力され、それぞ
れが処理されて出力電流決定手段24にて電動機10に
与える目標電流値が決定される。
【0015】電動パワーステアリング制御手段22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
【0016】アクティブ操舵反力算出手段23に於て
は、入力された上記各センサ15〜19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。
【0017】出力電流決定手段24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。
【0018】このようにして求められた目標駆動電流値
は、駆動回路21に入力される。この駆動回路21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21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。
【0019】制御ユニット20内のアクティブ操舵反力
算出手段23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を読込み、かつ操舵角速度
及びヨーレイト偏差を算出し、ステップ2に於て操舵反
力TAを決定し、続いてステップ3に於て目標操舵反力
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22にこの制御信号を加算する。
【0020】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を読み込む(ステップ23)と共に、予め実測して求
めておいた車両の伝達関数特性に基づいて規範ヨーレイ
ト応答モデルγ0を算出する(ステップ24)。そして
現在の実ヨーレイトγを読み込み(ステップ25)、こ
れと先に求めた規範ヨーレイト応答モデルγ0との偏差
γ−γ0を算出する(ステップ26)。
【0021】ここで規範ヨーレイト応答モデルγ0は、
次式で表される。 γ0=G(S)θ そして車両の伝達関数G(S)として、本発明に於て
は、次式のような一次遅れの式を用いている。 G(S)=Km/(Tm・S+1) 但し、Sはラプラス演算子を表し、Km、Tmは実測に
よる定数である。
【0022】次に上記ステップ2に於ては、図8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、実ヨーレイトγと規範ヨーレイト
応答モデルγ0との偏差γ−γ0、及び実ヨーレイトγに
それぞれ対応する係数f1・f2・f3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・T3を算出し(ステップ32)、これら操
舵反力の成分T1・T2・T3を加算して目標操舵反力T
Aを決定する(ステップ33)。但し、ここでT2>T3
の関係に設定する。なお、ここで、各係数は、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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】このようにして、例えば図9に示すよう
に、直進走行中に横風を受けて車両25が直進走行ライ
ン26から外れるようになった際には、この時の車両2
5の実ヨーレイトγと規範ヨーレイト応答モデルγ0と
の偏差γ−γ0に応じ、ステアリングホイール3の操舵
の有無に関わらず、ヨーレイトγを打ち消す方向に、即
ち、その時の車両25の偏向を直進走行ライン26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25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25
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。
【0026】一方、外乱を受けない状態に於て旋回操舵
した際にも車両にヨーレイトが発生するが、通常のゆっ
くりとした操舵ならば、実ヨーレイトγと規範ヨーレイ
ト応答モデルγ0との偏差γ−γ0が極めて小さいので、
電動機10への反力トルク指令の成分が相応に小さくな
り、旋回操舵が楽に行えるようになる。また、運転者が
ステアリングホイール3をすばやく操舵する場合には、
規範ヨーレイト応答モデルの位相が進んだ分だけ操舵反
力トルクが発生するが、この方向は運転者の操舵方向と
一致するので、むしろ操舵力が軽減される。
【0027】
【発明の効果】このように本発明によれば、規範ヨーレ
イト応答モデルを算出するための車両モデルとして一次
遅れの関数を用いることにより、通常走行時の操舵反力
を過大にせずに車両挙動を抑制する方向への操舵トルク
が発生するようになり、しかも、運転者の積極的な操舵
を阻害することがないので、横風などの外乱が車両に作
用した際の偏向抑制性能と、通常旋回時の操舵力軽減効
果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】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。
【図4】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。
【図5】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。
【図6】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。
【図7】同操舵装置の制御系の回路ブロック図。
【図8】同制御処理に用いられるデータテーブル。
【図9】直進走行時に横風を受けた場合の車両の動きを
示す模式図。
【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 制御ユニット 21 駆動回路 22 電動パワーステアリング制御手段 23 アクティブ操舵反力算出手段 24 出力電流決定手段 25 車両 26 直進走行ライン
───────────────────────────────────────────────────── 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 119:00 137:00 (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】 車両の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であって、 操舵角に対応した規範ヨーレイト応答モデルを一次遅れ
    の式に基づいて予め設定し、 該規範ヨーレイト応答モデルと実ヨーレイトとの偏差に
    基づいて決定される反力成分を前記電動機に与える操舵
    トルク指令値に含ませることを特徴とする車両用操舵装
    置。
JP19363694A 1993-09-16 1994-07-25 車両用操舵装置 Pending JPH0834360A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19363694A JPH0834360A (ja) 1994-07-25 1994-07-25 車両用操舵装置
US08/463,969 US5703775A (en) 1993-09-16 1995-06-05 Vehicle steering control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19363694A JPH0834360A (ja) 1994-07-25 1994-07-25 車両用操舵装置

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JP19363694A Pending JPH0834360A (ja) 1993-09-16 1994-07-25 車両用操舵装置

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