JPH0840293A - 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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JPH0840293A
JPH0840293A JP6196065A JP19606594A JPH0840293A JP H0840293 A JPH0840293 A JP H0840293A JP 6196065 A JP6196065 A JP 6196065A JP 19606594 A JP19606594 A JP 19606594A JP H0840293 A JPH0840293 A JP H0840293A
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裕之 徳永
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転者に違和感を与えることのない旋回挙動
を実現し得る車両用操舵装置の操舵反力制御装置を提供
する。 【構成】 車両の操向車輪９を手動により転舵するため
の手動操舵手段１と、補助操舵トルクを操向車輪に加え
るための電動機１０と、操舵角に対応して予め設定され
た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含む操舵トルク指令値を
電動機に与える制御手段２０とを有する車両用操舵装置
の操舵反力制御装置の構成を、規範ヨーレイト応答モデ
ルと実ヨーレイトとの偏差値からアンダーステア状態で
あるかオーバーステア状態であるかを判別し、初期状態
がアンダーステア状態と判別された場合には操舵トルク
指令値に反力成分を加えず、初期状態がオーバーステア
状態と判別された場合には操舵トルク指令値に反力成分
を加えるものとする。

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、横風などの外乱が車両に加
わった際の不整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反力制御装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】その車両特有の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、この規範ヨー
レイト応答モデルと実ヨーレイトとの絶対値を比較する
ことにより、通常走行状態の旋回時に発生したヨーレイ
トか外乱から発生したヨーレイトかを判別し、外乱によ
るヨーレイトと判別された場合には、これを抑制する方
向への補助操舵トルクを電動機にて発生させるように構
成した操舵反力制御装置を、本出願人は特願平４−２７
３８３０号（特開平６−９２２５３号公報）で提案し
た。これによれば、ある舵角に於ける実ヨーレイトが規
範ヨーレイトより小さい場合は切り増す向きの補助操舵
トルクを発生させ、その逆に実ヨーレイトが規範ヨーレ
イトより大きい場合は切り戻す向きの補助操舵トルクを
発生させることにより、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、しかも通常旋回時の操舵力
を適切に設定することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、例えば摩擦
係数が低い路面を走行する際にはアンダーステア傾向と
なるため、操舵角に対する実ヨーレイトが小さめとなる
が、このような場合に上記先行技術によると、操舵反力
制御装置はステアリングホイールを切り増す向きの補助
操舵トルクを発生する。ところが、これは前輪のコーナ
リングフォースを無視した操舵であるため、必ずしも運
転者の意に添う旋回挙動とはならず、むしろ不安定感を
助長する結果となりかねない。
【０００４】本発明は、このような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、運転者に違
和感を与えることのない旋回挙動を実現し得る車両用操
舵装置の操舵反力制御装置を提供することにある。
【０００５】
【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、操舵角に対応して予め設定された
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含む操舵トルク指令値を前
記電動機に与え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、前記規範ヨーレイト応答モ
デルと実ヨーレイトとの偏差値からアンダーステア状態
であるかオーバーステア状態であるかを判別し、初期状
態がアンダーステア状態と判別された場合には前記操舵
トルク指令値に前記反力成分を加えず、初期状態がオー
バーステア状態と判別された場合には前記操舵トルク指
令値に前記反力成分を加え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。
【０００６】
【作用】このようにすれば、前輪のコーナリングフォー
ス不足によるアンダーステア状態である時に切り増しし
て更にアンダーステア傾向が強くなっても、操舵力がそ
れ以上小さくはならないので、ステアリングホイールを
切りすぎてしまうような不都合が生じない。また、オー
バーステア状態の時は、前輪のグリップは確保されてい
ると判断できるので、このような時にアンダーステアに
移行した場合でも、操舵トルク指令値に反力成分を加え
続けることで、ヨーレイトを収束させるように操舵トル
クが作用するので、安定性が高まる。
【０００７】
【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。
【０００８】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。
【０００９】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。
【００１０】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。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。
【００１１】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。
【００１２】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。
【００１３】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
【００１４】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。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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）。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】このようにして、直進走行中に横風を受け
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、運転者がス
テアリングホイール３を保持している場合も、運転者は
操舵反力トルクによるステアリングホイール３の動きに
任せておけば同様の効果が得られる。
【００２４】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、この時は実
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。
【００２５】ところで、例えば摩擦係数が低い路面を走
行する際にはアンダーステア傾向となるため、規範ヨー
レイト応答モデルγ0より実ヨーレイトγが小さくなる
が、このような場合にステアリングホイール３を切り増
す向きの操舵トルクを電動機１０に発生させると、これ
は前輪９のコーナリングフォースを無視した操舵である
ためにアンダーステアを抑制することができず、むしろ
運転者の操舵感覚を阻害することになりかねない。
【００２６】そこで本発明に於ては、実ヨーレイトγと
規範ヨーレイト応答モデルγ0とを比較してアンダース
テア（γ＜γ0）であるかオーバーステア（γ＞γ0）で
あるかを判別し、当初からアンダーステアが継続してい
ると判断された場合には上記実ヨーレイトγと規範ヨー
レイト応答モデルγ0との偏差γ−γ0に基づく操舵反力
の成分Ｔ2を０とする制御を行うものとしている。ま
た、運転者の操作の発散に基因してオーバーステアから
アンダーステアに移行するような場合には、アンダース
テアになった時点で上記反力成分Ｔ2を０にすると、電
動機１０が発生する操舵トルクが不連続となって運転者
に違和感を与えるので、この場合は反力成分Ｔ2を続け
て出力するものとしている。図９にこの制御を示す。
【００２７】図９に於て、先ず実ヨーレイトγと規範ヨ
ーレイト応答モデルγ0との比較に基づき、現状がオー
バーステアであるか否かを判別する（ステップ５１）。
ここでオーバーステアでないと判別された場合は、オー
バーステアでない状態で所定時間ｔ2経過したか否かを
判別する（ステップ５２）。ここで所定時間ｔ2経過し
ている場合は、オーバーステアが継続されたことがない
ことを示すフラグを０とおく（ステップ５３）。また、
オーバーステアでない状態が所定時間ｔ2経過していな
い場合は、次のステップ（ステップ５４）でフラグを確
認し、これが１でない、即ちオーバーステアを経ていな
いと判別された場合は、現状がアンダーステアであるこ
とを確認し（ステップ５５）、ここでアンダーステアで
ないならばステップ５１へと戻り、アンダーステアなら
ば反力成分Ｔ2＝０を設定する（ステップ５６）。また
ステップ５４で前回オーバーステア状態がｔ1時間以上
あったことが判別された場合には、反力成分Ｔ2＝ｆ2
（γ−γ0）を設定する。即ち、当初からアンダーステ
アであった場合には、反力成分Ｔ2を加えないものと
し、オーバーステアを経たうえでのアンダーステアの場
合には、反力成分Ｔ2＝ｆ2（γ−γ0）を加えるものと
する。
【００２８】ステップ５１で今現在がオーバーステアで
あると判別された場合は、オーバーステア状態になって
から所定時間ｔ1経過したか否かを判別する（ステップ
５６）。ここで所定時間ｔ1経過している場合には、オ
ーバーステアであることを示すフラグを１とおいた上で
（ステップ５７）、反力成分Ｔ2＝ｆ2（γ−γ0）を設
定する（ステップ５８）。また所定時間ｔ1経過してい
ない場合も、同じくＴ2＝ｆ2（γ−γ0）を設定する。
即ち、今現在がオーバーステアである場合には、無条件
に反力成分Ｔ2＝ｆ2（γ−γ0）が操舵トルクに加えら
れる。
【００２９】なお、アンダーステアとオーバーステアと
の判別は、所定のアンダーステア判別しきい値並びにオ
ーバーステア判別しきい値を設定しておき、実ヨーレイ
トγと基準ヨーレイト応答モデルγ0との絶対値の偏差
をこれら各しきい値と比較することで行うこともでき
る。
【００３０】
【発明の効果】このように本発明によれば、旋回中に横
風が作用したり、また路面の摩擦係数が変化したりして
車両がアンダーステア傾向となった場合には、電動機の
操舵トルクに反力成分を加えずにむしろ運転者に対して
路面インフォメーションが伝達され易くし、前輪のタイ
ヤグリップが確保されているオーバーステア状態の時に
運転者の操作が発散していてアンダーステアになったよ
うな場合には、操舵反力制御を継続することによって車
両の不整挙動を早期に収れんさせることができる。従っ
て、横風などの外乱や路面の変化による不整挙動の抑制
性能を運転者に違和感を与えることなく高めるうえに多
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】オーバーステア時及びアンダーステア時の反力
成分の設定処理を示すフローチャート。
【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
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、操舵角に対応して予め設定され
    た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含む操舵トルク指令値を
    前記電動機に与え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、 前記規範ヨーレイト応答モデルと実ヨーレイトとの偏差
    値からアンダーステア状態であるかオーバーステア状態
    であるかを判別し、 初期状態がアンダーステア状態と判別された場合には前
    記操舵トルク指令値に前記反力成分を加えず、初期状態
    がオーバーステア状態と判別された場合には前記操舵ト
    ルク指令値に前記反力成分を加え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。
JP6196065A 1994-07-27 1994-07-27 車両用操舵装置の操舵反力制御装置 Expired - Fee Related JP3034430B2 (ja)

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