JPH09156526A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents
車両用操舵制御装置Info
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- JPH09156526A JPH09156526A JP7321779A JP32177995A JPH09156526A JP H09156526 A JPH09156526 A JP H09156526A JP 7321779 A JP7321779 A JP 7321779A JP 32177995 A JP32177995 A JP 32177995A JP H09156526 A JPH09156526 A JP H09156526A
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- hysteresis
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0466—Controlling the motor for returning the steering wheel to neutral position
Abstract
た車両用操舵制御装置に関し、操舵特性の向上を図るこ
とを課題とする。 【解決手段】 操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ
16を有し、この操舵トルクセンサ16から出力される
検出信号に基づき、電気的なパワーアシストモータ9の
アシスト量を制御する車両用操舵制御装置において、前
記操舵トルクセンサ16の検出信号にヒステリシスを与
える調整装置4を設け、この調整装置4を操舵トルクセ
ンサ16にて検出された検出信号の大きさに基づいてヒ
ステリシスを増大させる構成とする。
Description
に係り、特に電動式パワーステアリングを具備した車両
用操舵制御装置に関する。
行うパワーステアリング機構を設けた車両用操舵制御装
置は、ステアリングホイールの動きを入力軸,トーショ
ンバー,出力軸を介してロータリバルブに伝え、オイル
ポンプよりの圧油をパワーシリンダに選択的に給排する
ことにより、ステアリングホイールの操舵力を軽減する
車両用操舵装置を具備した構成とされている。
バー等のステアリングギヤの剛性を落とすようなバルブ
変換機構があるため、操舵時の中立付近の剛性感が不足
することが問題となってきている。これを解決する手段
として、中立状態のトーションバーにバネ手段を用いて
与圧(プリセット荷重)を与える構成の車両用操舵装置
が提案されている(実公平2−45109号公報)。
ータリバルブ式の操舵装置において、入力軸外周にV字
溝を形成し、このV字溝に対接した出力軸の貫通孔にボ
ールを嵌入し、環状バネでボールをV字溝に圧接して中
立状態のトーションバーに与圧を加える構成とされてい
た。
従来構成の車両用操舵装置によれば、中立状態のトーシ
ョンバーに与圧を加えることにより、いわゆる中立剛性
を向上させることができ中立直進走行時における安定性
を向上させることができる。
装置では、操舵トルクとバルブ作動角(バルブハウジン
グとロータリバルブとの相対的な変位角度)とのヒステ
リシスについては何ら考慮されておらず、従ってこのヒ
ステリシス幅を最適な状態に可変することはできなかっ
た。
油圧を用いた構成に代えて、近年ではモータ等の電動手
段を用いたパワーアシスト手段を用いた車両用操舵装置
が提案されている。この電動式パワーステアリング機構
を設けた車両用操舵装置においても、従来では操舵時の
ヒステリシスについては何ら考慮はされておらず、上記
した油圧式のパワーステアリング機構と同様に最適な操
舵特性を得ることが困難であった。
あり、操舵トルク検出手段の検出信号にヒステリシスを
与え電気的なパワーアシスト手段のアシスト量を制御す
ることにより、操舵特性の向上を図ることを目的とす
る。
に本発明では、下記の手段を講じたことを特徴とするも
のである。請求項1記載の発明では、操舵トルクを検出
する操舵トルク検出手段を有し、前記操舵トルク検出手
段から出力される検出信号に基づき、電気的なパワーア
シスト手段のアシスト量を制御する車両用操舵制御装置
において、前記操舵トルク検出手段の検出信号にヒステ
リシスを与える調整手段を備えたことを特徴とするもの
である。
項1記載の車両用操舵制御装置において、前記調整手段
が、前記操舵トルク検出手段にて検出された検出信号の
大きさに基づいてヒステリシスを増大させる構成とした
ことを特徴とするものである。
項2記載の車両用操舵制御装置において、車速を検出す
る車速検出手段を設けると共に、前記調整手段が、前記
操舵トルク検出手段から出力される操舵トルク信号及び
車速検出手段から出力される車速信号の大きさに基づき
ヒステリシスを増大させることを特徴とするものであ
る。
求項1記載の発明によれば、調整手段を設けることによ
り、操舵トルク検出手段の検出信号にヒステリシスを与
えることができる。よって、この検出信号に基づき作動
するパワーアシスト手段のヒステリシス特性を操舵状態
に応じて可変することができるため最適化することが可
能となる。
手段は操舵トルク検出手段にて検出された検出信号の大
きさに基づいてヒステリシスを増大させる構成とするこ
とにより、操舵トルクに応じてヒステリシスを増大する
よう調整することができるので、中立付近でのハンドル
戻りを良好とすることができると共に、保舵時における
操舵トルクの軽減を図ることができる。
手段は、操舵トルク検出手段から出力される操舵トルク
信号及び車速検出手段から出力される車速信号に基づき
ヒステリシスを増大させる構成としたことにより、車速
に応じてヒステリシスを増大するよう調整することがで
き、よって低速時の応答性と高速時の操舵フィーリング
を共に向上させることができる。
図面と共に説明する。図1は本発明の一実施例である車
両用操舵制御装置1の全体構成図である。本実施例に係
る車両用操舵制御装置1は、大略すると車両用操舵装置
2,パワーステアリング用コンピューター3(以下、E
CU3という),及び本発明の要部となる調整装置4
(調整手段)等により構成されている。
アンドピニオン方式を採用しており、大略するとステア
リングホイール5,ステアリングシャフト6,ギヤボッ
クス7,ラックバー8,及びパワーアシストモータ9
(パワーアシスト手段)等により構成されている。
ャフト6の上端に配設されており、またステアリングシ
ャフト6の下端はギヤボックス7に接続されている。ギ
ヤボックス7は、その内部にステアリングシャフト6に
接続されると共にラックバー8に形成されたラックギヤ
と噛合するピニオンが設けられている。
作(操舵)すると、この回転力(操舵トルク)はステア
リングシャフト6を介してピニオンに伝達され、ラック
バー8は図中矢印X1,X2方向に直線移動する。ま
た、ラックバー8の両端部にはタイヤが配設されてお
り、ラックバー8がX1,X2方向に選択的に移動する
ことにより転舵される構成とされている。尚、ラックバ
ー8はラックボデー10内に配設されている。
にはギヤ11が配設されており、このギヤ11はパワー
アシストモータ9の駆動軸に配設されたギヤ12と噛合
している。よって、パワーアシストモータ9が駆動する
と、この駆動力はギヤ12,11を介してステアリング
シャフト6に伝達され、ステアリングシャフト6の回動
をパワーアシストする。
に接続されたドライバ13により駆動される構成とされ
ており、よってパワーアシストモータ9はECU3によ
り駆動制御される。またパワーアシストモータ9は、そ
の内部にモータ回転角θm を検出する回転角センサを有
しており、この回転角センサにより検出されたモータ回
転角θm はモータ回転角信号としてECU3に供給され
る構成とされている。尚、14はパワーアシストモータ
9に電源となるバッテリである。
角センサ15及び操舵トルクセンサ16(操舵トルク検
出手段)が配設されている。操舵角センサ15は操舵時
におけるステアリングホイール5の回転量(操舵角
θn )を検出するセンサであり、また操舵トルクセンサ
16は操舵時にステアリングシャフト6に発生するトル
ク(トルクセンサ値Ti )を検出するセンサである。
続されており、また操舵トルクセンサ16は調整装置4
を介してECU3に接続されている。よって、操舵角セ
ンサ15は検出した操舵角θn を操舵角信号としてEC
U3に直接送信する。一方、操舵トルクセンサ16は検
出したトルクセンサ値Ti を操舵トルク信号として先ず
調整装置4に送信し、この調整装置4において後述する
ヒステリシスを与える処理を行った後にECU3に送信
する。更に、車両には車速Vを検出する車速センサ17
が搭載されており、車速センサ17が検出した車速Vは
車速信号としてECU3及び調整装置4に供給される。
する。ECU3はマイクロコンピュータにより構成され
ており、各センサから供給されるトルクセンサ値Ti,操
舵角θn,モータ回転角θm,車速V等に基づきパワーアシ
ストモータ9に発生させる最適なモータトルクTm (以
下、最適モータトルクTm という)を演算する。
に供給され、ドライバ13はパワーアシストモータ9が
最適モータトルクTm を発生させるモータ電流をパワー
アシストモータ9に供給する。これにより、ステアリン
グシャフト6にはパワーアシストモータ9が発生する最
適モータトルクTm が印加され、パワーアシストが行わ
れる。
算するために、ECU3は基本アシスト制御,戻し制
御,及びダンパ制御の3種類の制御処理を実施する構成
とされている。基本アシスト制御処理では、後述するよ
うに調整装置4によりヒステリシスを付与された操舵ト
ルク(以下、このヒステリシスを付与された操舵トルク
を調整後操舵トルクTM (n) という)に基づき、パワー
アシストモータ9が操舵をアシストする基本アシストト
ルクTAを演算する。この基本アシストトルクTAは、
予め求められている調整後操舵トルクTM (n) と基本ア
シストトルクTAとの二元マップより求める構成とされ
ている。また、操舵力は車速によって変化するものであ
るため、本実施例では基本アシストトルクTAを車速セ
ンサ17が検出する車速Vによりに補正する構成として
いる。
ル5の戻りトルクTRを制御する処理であり、具体的に
はステアリングホイール5の操舵角が小さい場合(ステ
アリングホイール5の切り量が少ない場合)は戻りトル
クTRを小さくし、ステアリングホイール5の操舵角が
大きい場合(ステアリングホイール5を大きく切った場
合)は戻りトルクTRを大きくすることにより、ハンド
ル戻りを良好とするために実施される処理である。
内接された回転角センサから出力されるモータ回転角θ
m に基づき戻りトルクTRを演算する構成とされてお
り、具体的には予めECU3内にモータ回転角θm と戻
りトルクTRとの二元マップを格納しておき、この二元
マップよりモータ回転角θm に対応した戻りトルクTR
を求める構成とされている。また、ステアリングホイー
ル5の戻り力も車速によって変化するものであるため、
戻りトルクTRも車速センサ17が検出する車速Vによ
りに補正する構成としている。
ール5の操舵時における慣性による回転を規制するため
に実施される処理である。即ち、ステアリングホイール
5を速く回転させるとステアリングホイール5に慣性力
が発生し、ダンパ制御処理を実施しないとステアリング
ホイール5の操作を停止しても直ちにステアリングホイ
ール5が停止しない現象が発生する。この現象が発生す
ると、操舵操作が不安定になる。
テアリングシャフト6にダンパトルクTDを印加するこ
とにより、ステアリングホイール5に慣性力が発生する
ことを防止する処理を行っている。具体的には、パワー
アシストモータ9に内接された回転角センサから出力さ
れるモータ回転角θm を微分処理することによりステア
リングシャフト6の回転速度(ω=dθm /dt)を演
算し、この回転速度ωに対応したダンパトルクTDを演
算する。
に回転速度ωとダンパトルクTDとの二元マップより求
めることができる。また、ステアリングホイール5の慣
性力も車速によって変化するものであるため、ダンパト
ルクTDも車速センサ17が検出する車速Vによりに補
正する構成としている。
本アシストトルクTA,戻し制御で求められる戻しトル
クTR,及びダンパ制御で求められるダンパトルクTD
は、結合子18で結合処理されることにより最適モータ
トルクTm が算出される。この際、戻しトルクTR及び
ダンパトルクTDは操舵トルクを減じる方向に作用する
ため、最適モータトルクTm は、Tm =(TA−TR−
TD)で求めることができる。
モータトルクTm は、前述したようにドライバ13に供
給され、ドライバ13はパワーアシストモータ9が最適
モータトルクTm を発生させる駆動電流をパワーアシス
トモータ9に供給する。ところで、上記したように本実
施例に係る車両用操舵制御装置1は、操舵トルクセンサ
16により検出される操舵トルク信号を直接ECU3に
送信する構成とはしておらず、調整装置4においてヒス
テリシスを付与した上でECU3に送信する構成として
いる。これは、操舵トルクセンサ16により検出される
操舵トルク信号を直接ECU3に送信する構成では、操
舵特性におけるヒステリシス制御を行うことができない
からである。
御装置1では、操舵トルクセンサ16により検出される
操舵トルク信号をECU3に送信する前に、調整装置4
によりヒステリシスを与える構成とされている。以下、
調整装置4で実施されるトルクセンサ値Ti に対してヒ
ステリシスを与える調整処理について説明する。
示すフローチャートである。同図に示す処理は、例えば
エンジンが始動することにより起動し、所定時間毎に繰
り返えされるルーチン処理として実施される。同図に示
す処理が起動すると、先ずステップ10(図ではステッ
プをSと略称している)において、各種センサから出力
されるデータを読み込む処理を行う。具体的には、操舵
角センサ15から出力される操舵角θn ,操舵トルクセ
ンサから出力されるトルクセンサ値Ti ,車速センサ1
7から出力される車速Vを読み込む。
舵角θn と前回のルーチン処理で読み取った操舵角θ
n-1 との差の絶対値(|θn −θn-1 |)を求め、この
値が所定の値θS よりも小さいか否かを判断する。この
ステップ12で行う処理は、操舵状態が保舵状態である
かどうかを判定するための処理である。
θn と前回のルーチン処理で読み取った操舵角θn-1 と
の差は小さいため、よって今回読み取った操舵角θn と
前回のルーチン処理で読み取った操舵角θn-1 との差の
絶対値(|θn −θn-1 |)が所定の値θS よりも小さ
い場合には保舵状態であると判断する。
保舵状態であると判断されると、処理はステップ14に
進む。ステップ14では、ステップ10で読み込んだト
ルクセンサ値Ti に基づきヒステリシス幅ΔTi を求め
る。トルクセンサ値Ti とヒステリシス幅ΔTi との関
係は図3に示す二元マップとして格納されており、よっ
てトルクセンサ値Ti を与えることによりこれに対応す
るヒステリシス幅ΔT i を読み込むことができる。
み込んだ車速Vに基づき車速係数K V を求める。車速V
と車速係数KV との関係は図4に示す二元マップとして
格納されており、よって車速Vを与えることによりこれ
に対応する車速係数KV を読み込むことができる。
められたヒステリシス幅ΔTi とステップ16で求めら
れた車速係数KV を乗算(ΔTi *KV )することによ
り、車速を反映したヒステリシス幅ΔTi (V) を算出す
る(以下、この車速を反映したヒステリシス幅ΔT
i (V) を基準ヒステリシス幅ΔTi (V) という)。
幅ΔTi (V) が算出されると、続くステップ20では、
今回ステップ10で求められたトルクセンサ値Ti と前
回のルーチン処理で求められた調整後操舵トルクTM (n
-1) との差の絶対値(|Ti−TM (n-1) )を求め、こ
の値がステップ18で求められた基準ヒステリシス幅Δ
Ti (V) よりも小さいか否かを判断する。このステップ
20で演算される、今回求められたトルクセンサ値Ti
と前回のルーチン処理で求められた調整後操舵トルクT
M (n-1) との差(|Ti −TM (n-1) )は、前回と今回
との間におけるヒステリシス幅である。
ステリシス幅(|Ti −TM (n-1))が基準ヒステリシ
ス幅ΔTi (V) よりも小さい場合には、ステップ22に
進み今回の調整後操舵トルクTM (n) の値として前回の
ルーチン処理により求められた調整後操舵トルクTM (n
-1) を設定する。
シス幅(|Ti −TM (n-1) )が基準ヒステリシス幅Δ
Ti (V) よりも大きい場合には、ステップ24に進み今
回の調整後操舵トルクTM (n) の値として今回ステップ
10で求められたトルクセンサ値Ti を設定する。尚、
ステップ12で操舵状態が保舵状態でないと判断された
場合にも、処理はステップ24に進み今回の調整後操舵
トルクTM (n) の値として今回ステップ10で求められ
たトルクセンサ値Ti が設定される。
断され、かつ前回と今回との間におけるヒステリシス幅
(|Ti −TM (n-1) )が基準ヒステリシス幅ΔT
i (V) よりも小さいと判断された場合(この場合はステ
アリングホイール5がニュートラル近傍にある状態であ
る)は、ステップ22において調整後操舵トルクT
M (n)の値として前回のルーチン処理により求められた
調整後操舵トルクTM (n-1) が設定される。
判断された場合、及びステップ12で保舵状態であると
判断されかつ前回と今回との間におけるヒステリシス幅
(|Ti −TM (n-1) )が基準ヒステリシス幅ΔT
i (V) よりも大きいと判断された場合は、ステップ24
において今回の調整後操舵トルクTM (n) の値として今
回ステップ10で求められたトルクセンサ値Ti が設定
される。
終了すると、ステップ22,24で求められた調整後操
舵トルクTM (n) はECU3に送信され、この今回のル
ーチン処理で求められた調整後操舵トルクTM (n) に基
づき基本アシスト制御処理が実施される。
舵角θn が大きくなる程ステアリングシャフト6に発生
する操舵トルクTM は増大し、これに伴いヒステリシス
幅ΔTi の値も増大していく。このため、調整装置4に
おいて図2に示した処理を実施し、ステップ22及びス
テップ24で設定された調整後操舵トルクTM (n-1)に
基づきECU3が基本アシスト制御処理を実施すること
により、軸力F(ステアリングホイール5を操作する
力)とステアリングシャフト6に発生する操舵トルクT
M との特性(以下、TM −F特性という)は図6に示さ
れるバタフライ状の特性となる。
ラル近傍においては、ヒステリシスの小さいハンドルの
戻りの良い特性とすることができる。また、操舵トルク
TMの大きい(操舵角θn の大きい)旋回状態ではヒス
テリシスが大きいため、保舵状態において操舵トルクの
軽減を図ることができると共に、車両に不用意なふらつ
きが発生することを防止することができる。
プ16及びステップ18において、車速に応じて車速係
数KV が大きくなるよう設定されているため(図4参
照)、車速によって操舵トルクTM と軸力Fとの特性を
図7に示されるように車速に応じて可変することができ
る。具体的には、低速状態では同図中実線で示すように
TM −F特性のヒステリシスを小さくし(図では、V=
20km/hの特性を示している)、また高速状態では
同図中一点鎖線で示すようにTM −F特性のヒステリシ
スを大きくすることができる(図では、V=100km
/hの特性を示している)。
性のヒステリシスを大きくできることにより、特に2W
S車両において高速走行時に発生する手応え感の減少を
抑制でき操舵フィーリングを向上することができる。即
ち、通常の2WSの場合、車速が増すにつれて操舵角θ
n と軸力Fとのヒステリシス特性が減少し、ある車速か
らヒステリシスを描く動作が逆回りを始めるため、従来
のようにTM −F特性のヒステリシスが一定である場合
には、TM −F特性のヒステリシスが車速の増大と共に
減少し、手応え感が減って操舵フィーリングが悪化する
ことが知られている。
TM −F特性のヒステリシスが大きくなるため、高速時
に発生する上記した操舵角θn と軸力Fとのヒステリシ
ス特性が減少を補う作用が発生する。このため、手応え
感の減少は抑制され、操舵フィーリングが悪化を防止す
ることができる。
を実現することができる。請求項1記載の発明によれ
ば、パワーアシスト手段のヒステリシス特性を操舵状態
に応じて最適状態となるよう制御することができるた
め、良好な操舵フィーリングを実現することができる。
付近のハンドル戻りを良好とすることができると共に、
保舵時における操舵トルクの軽減を図ることができ、操
舵フィーリングを良好なものとすることができる。更
に、請求項3記載の発明によれば、車速に応じてヒステ
リシスは増大するため、低速時の応答性と高速時の操舵
フィーリングを共に向上させることが可能となる。
全体構成図である。
実施する制御動作を示すフローチャートである。
の関係を示すマップである。
である。
ある。
より実現されるヒステリシス特性を示す図である。
において異なるヒステリシス特性が実現されることを示
す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 操舵トルクを検出する操舵トルク検出手
段を有し、前記操舵トルク検出手段から出力される検出
信号に基づき、電気的なパワーアシスト手段のアシスト
量を制御する車両用操舵制御装置において、 前記操舵トルク検出手段の検出信号にヒステリシスを与
える調整手段を備えたことを特徴とする車両用操舵制御
装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の車両用操舵制御装置にお
いて、 前記調整手段は、前記操舵トルク検出手段にて検出され
た検出信号の大きさに基づいてヒステリシスを増大させ
ることを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の車両用操舵制御装置にお
いて、 車速を検出する車速検出手段を設けると共に、 前記調整手段が、前記操舵トルク検出手段から出力され
る操舵トルク信号及び車速検出手段から出力される車速
信号の大きさに基づきヒステリシスを増大させることを
特徴とする車両用操舵制御装置。
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