JPH1120728A - 車両用操舵装置 - Google Patents
車両用操舵装置Info
- Publication number
- JPH1120728A JPH1120728A JP9178637A JP17863797A JPH1120728A JP H1120728 A JPH1120728 A JP H1120728A JP 9178637 A JP9178637 A JP 9178637A JP 17863797 A JP17863797 A JP 17863797A JP H1120728 A JPH1120728 A JP H1120728A
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- Japan
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- steering
- yaw rate
- understeer
- vehicle
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワーステアリング装置を具備する操
舵装置に於ける過剰操舵によるアンダーステアの発生を
抑制または防止する。 【解決手段】 舵角・車速等から算出された基準ヨー
レートと、センサから得られた実ヨーレートを比較し、
アンダーステアが発生したと判断したら操舵反力成分を
補助操舵トルクに付加して、即ち補助操舵トルクを減少
または補助トルクを操舵方向と反対方向へ出力すること
により運転者にそれ以上操舵しないように注意を促すこ
とが可能となる。また、例えば前後方向加速度及び必要
に応じて横加速度を加速度センサから得ることにより前
輪（操舵輪）荷重の変化を推定し、その結果を基準ヨー
レートと実ヨーレートとの比較時に考慮することによ
り、アンダーステアの推定精度をより向上させて制御を
一層適正化することができる。
舵装置に於ける過剰操舵によるアンダーステアの発生を
抑制または防止する。 【解決手段】 舵角・車速等から算出された基準ヨー
レートと、センサから得られた実ヨーレートを比較し、
アンダーステアが発生したと判断したら操舵反力成分を
補助操舵トルクに付加して、即ち補助操舵トルクを減少
または補助トルクを操舵方向と反対方向へ出力すること
により運転者にそれ以上操舵しないように注意を促すこ
とが可能となる。また、例えば前後方向加速度及び必要
に応じて横加速度を加速度センサから得ることにより前
輪（操舵輪）荷重の変化を推定し、その結果を基準ヨー
レートと実ヨーレートとの比較時に考慮することによ
り、アンダーステアの推定精度をより向上させて制御を
一層適正化することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用操舵装置に
関し、特に操舵角等に応じて電動機により補助操舵トル
クを操向車輪に加える操舵装置に関するものである。
関し、特に操舵角等に応じて電動機により補助操舵トル
クを操向車輪に加える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として、例えば特公昭５０−３３
５８４号公報に記載されたような形式のものが知られて
いる。これは、ステアリングホイールの操舵力を電動機
の出力トルクにて補助するように構成されたものであ
り、ステアリングホイールに運転者が加える操舵力をト
ルクセンサ等で検知して、これに車速や道路状況などの
検出信号に応じて適正な補助操舵トルクを加えることに
より運転者の操舵力を軽減するものである。
ワーステアリング装置として、例えば特公昭５０−３３
５８４号公報に記載されたような形式のものが知られて
いる。これは、ステアリングホイールの操舵力を電動機
の出力トルクにて補助するように構成されたものであ
り、ステアリングホイールに運転者が加える操舵力をト
ルクセンサ等で検知して、これに車速や道路状況などの
検出信号に応じて適正な補助操舵トルクを加えることに
より運転者の操舵力を軽減するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
パワーステアリング装置に於ては、操舵力が軽減された
結果、従来よりも操舵速度を高くすることが可能とな
り、特に氷上路などの低μ路に於ては操舵力が軽くなる
ことに伴う路面情報低減とも相俟って過剰操舵によるア
ンダーステアを誘発することが懸念される。
パワーステアリング装置に於ては、操舵力が軽減された
結果、従来よりも操舵速度を高くすることが可能とな
り、特に氷上路などの低μ路に於ては操舵力が軽くなる
ことに伴う路面情報低減とも相俟って過剰操舵によるア
ンダーステアを誘発することが懸念される。
【０００４】また、この問題を解決するために、そのと
きのタイヤの摩擦円に於けるサイドフォースを推定し、
それを越えそうなときには操舵反力を発生させ、即ち補
助操舵トルクを小さくして、それ以上の操舵に対して注
意を促すことが考えられていたが、このためには難度の
高い路面μの推定処理を行わなければならず、その実用
化の妨げとなっていた。
きのタイヤの摩擦円に於けるサイドフォースを推定し、
それを越えそうなときには操舵反力を発生させ、即ち補
助操舵トルクを小さくして、それ以上の操舵に対して注
意を促すことが考えられていたが、このためには難度の
高い路面μの推定処理を行わなければならず、その実用
化の妨げとなっていた。
【０００５】上記したような従来技術の問題点を解決す
るべく、本発明はパワーステアリング装置を具備する操
舵装置に於ける過剰操舵によるアンダーステアの発生を
抑制または防止するべく案出されたものである。
るべく、本発明はパワーステアリング装置を具備する操
舵装置に於ける過剰操舵によるアンダーステアの発生を
抑制または防止するべく案出されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる問題を
解決するために、舵角・車速等から算出された規範ヨー
レイトと、センサから得られた実ヨーレイトを比較し、
アンダーステアが発生したと判断したら操舵反力成分を
補助操舵トルクに付加して、即ち補助操舵トルクを減少
または補助トルクを操舵方向と反対方向へ出力すること
により運転者にそれ以上操舵しないように注意を促すよ
うにした。
解決するために、舵角・車速等から算出された規範ヨー
レイトと、センサから得られた実ヨーレイトを比較し、
アンダーステアが発生したと判断したら操舵反力成分を
補助操舵トルクに付加して、即ち補助操舵トルクを減少
または補助トルクを操舵方向と反対方向へ出力すること
により運転者にそれ以上操舵しないように注意を促すよ
うにした。
【０００７】また、例えば前後方向加速度を加速度セン
サから得ることにより前輪荷重の変化を推定し、その結
果を規範ヨーレイトと実ヨーレイトとの比較時に考慮す
ることにより、アンダーステアの推定精度をより向上さ
せて制御を一層適正化することができる。
サから得ることにより前輪荷重の変化を推定し、その結
果を規範ヨーレイトと実ヨーレイトとの比較時に考慮す
ることにより、アンダーステアの推定精度をより向上さ
せて制御を一層適正化することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【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、ステアリングホイール１に
一体結合されたステアリングシャフト２に自在継手３ａ
・３ｂを有する連結軸３を介して連結されたピニオン
４、及びピニオン４に噛合して車幅方向に往復動し得る
と共に、タイロッド５を介して左右の前輪６のナックル
アーム７にその両端が連結されたラック軸８で構成され
たラック・アンド・ピニオン機構からなる手動操舵力発
生手段９と、この手動操舵力発生手段９による操舵力を
軽減するための補助操舵力を発生するべくラック軸８と
同軸的に配設された電動機１０と、ステアリングホイー
ル１の回転角を検出するための舵角センサ１１と、ピニ
オン４に作用する手動操舵トルクを検出するためのトル
クセンサ１２と、車体の適所に設けられた車両の前後方
向加速度に対応した信号を出力するための加速度センサ
１３と、同じく車両の左右方向加速度に対応した信号を
出力するための加速度センサ１４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１５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１６と、これらの検出値
に基づいて電動機１０の出力を制御するための制御ユニ
ット１７とから構成されている。
を図１に示す。この装置は、ステアリングホイール１に
一体結合されたステアリングシャフト２に自在継手３ａ
・３ｂを有する連結軸３を介して連結されたピニオン
４、及びピニオン４に噛合して車幅方向に往復動し得る
と共に、タイロッド５を介して左右の前輪６のナックル
アーム７にその両端が連結されたラック軸８で構成され
たラック・アンド・ピニオン機構からなる手動操舵力発
生手段９と、この手動操舵力発生手段９による操舵力を
軽減するための補助操舵力を発生するべくラック軸８と
同軸的に配設された電動機１０と、ステアリングホイー
ル１の回転角を検出するための舵角センサ１１と、ピニ
オン４に作用する手動操舵トルクを検出するためのトル
クセンサ１２と、車体の適所に設けられた車両の前後方
向加速度に対応した信号を出力するための加速度センサ
１３と、同じく車両の左右方向加速度に対応した信号を
出力するための加速度センサ１４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１５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１６と、これらの検出値
に基づいて電動機１０の出力を制御するための制御ユニ
ット１７とから構成されている。
【００１０】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１７に
は、舵角センサ１１、トルクセンサ１２、加速度センサ
１３、１４と、ヨーレイトセンサ１５及び車速センサ１
６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、それぞれ補助操舵力算出手段１８並びに操舵反力
算出手段１９に入力され、それぞれが処理されて出力電
流決定手段２０にて電動機１０に供給するべき駆動電流
値が決定される。この電流値は、目標操舵トルク値とト
ルクセンサ１２からの実操舵トルク値との偏差に対応
し、かつ操舵方向に応じて正負を逆転させるようになっ
ている。求められた駆動電流値は、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
号である駆動電流値に電流検出センサ（図示せず）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。
を示す模式的ブロック図である。制御ユニット１７に
は、舵角センサ１１、トルクセンサ１２、加速度センサ
１３、１４と、ヨーレイトセンサ１５及び車速センサ１
６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、それぞれ補助操舵力算出手段１８並びに操舵反力
算出手段１９に入力され、それぞれが処理されて出力電
流決定手段２０にて電動機１０に供給するべき駆動電流
値が決定される。この電流値は、目標操舵トルク値とト
ルクセンサ１２からの実操舵トルク値との偏差に対応
し、かつ操舵方向に応じて正負を逆転させるようになっ
ている。求められた駆動電流値は、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
号である駆動電流値に電流検出センサ（図示せず）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。
【００１１】補助操舵力算出手段１８に於ては、通常の
操舵力アシストに関する計算が行われる。この計算は、
例えばヨーレイト等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にて行わ
れる計算を適用し得るので、ここでの詳細な説明は省略
する。
操舵力アシストに関する計算が行われる。この計算は、
例えばヨーレイト等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にて行わ
れる計算を適用し得るので、ここでの詳細な説明は省略
する。
【００１２】操舵反力算出手段１９に於ては、入力され
た上記各センサ１１〜１６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反力トルク
値を求めるようになっている。
た上記各センサ１１〜１６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反力トルク
値を求めるようになっている。
【００１３】制御ユニット１７内の操舵反力算出手段１
９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に於て操
舵角θ及び車速Ｖをセンサ１１、１６から読込み、ステ
ップ２にて規範ヨーレイトγ0を下式から求める。
９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に於て操
舵角θ及び車速Ｖをセンサ１１、１６から読込み、ステ
ップ２にて規範ヨーレイトγ0を下式から求める。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここで、 ｘ1,ｘ2：初期値を０とする変数 Ｌf,Ｌr：車両の重心点から前軸、後軸までの距離（fは
前、rは後ろ） ｋf,ｋr：タイヤの等価コーナリングパワー Ｊz ：ヨー慣性モーメント Ｍs ：車重 Ｎs ：ステアリングギヤ比 である。尚、本構成では状態方程式で記載したが、実際
の演算時には離散化して伝達関数で求めることができ
る。
前、rは後ろ） ｋf,ｋr：タイヤの等価コーナリングパワー Ｊz ：ヨー慣性モーメント Ｍs ：車重 Ｎs ：ステアリングギヤ比 である。尚、本構成では状態方程式で記載したが、実際
の演算時には離散化して伝達関数で求めることができ
る。
【００１６】そして、ステップ３にて車両の前後方向加
速度ＶＧ及び左右方向、即ち横加速度ＬＧをセンサ１
１、１６から読込み、ステップ４にて規範ヨーレイトγ
0を下式から求める。
速度ＶＧ及び左右方向、即ち横加速度ＬＧをセンサ１
１、１６から読込み、ステップ４にて規範ヨーレイトγ
0を下式から求める。
【００１７】
【数２】
【００１８】ここで、 ｐ,ｑ ：補正係数 β ：重量配分係数 ｍ ：車重 である。
【００１９】次に、ステップ５にて修正規範ヨーレイト
γTを下式より求める。
γTを下式より求める。
【００２０】
【数３】
【００２１】そして、ステップ６にて実ヨーレイトγを
センサ１５から読み込み、ステップ７に進んで実ヨーレ
イトγと修正規範ヨーレイトγTとからヨーレイト偏差
Δγを求める。ステップ８にて、求められたヨーレイト
偏差Δγを用いて、リアルタイム同定によりアンダース
テアの程度を求め、その判定を行う。
センサ１５から読み込み、ステップ７に進んで実ヨーレ
イトγと修正規範ヨーレイトγTとからヨーレイト偏差
Δγを求める。ステップ８にて、求められたヨーレイト
偏差Δγを用いて、リアルタイム同定によりアンダース
テアの程度を求め、その判定を行う。
【００２２】
【数４】
【００２３】ステップ８に於けるアンダーステアの判定
結果に応じて、目標操舵反力トルク値Ｔr（＝ｕｓ(n)*
ｃ（ｃは係数））を求め、必要に応じてリミッタをかけ
た後、これをステップ９にて補助操舵力算出手段１８に
よる目標操舵トルク値Ｔaから減じ、修正目標操舵トル
ク値Ｔａaを求める（Ｔａａ＝Ｔａ−Ｔｒ）。そして、
実際に出力電流決定手段２０にてこの修正目標操舵トル
ク値Ｔａaとトルクセンサ１２からの実操舵トルク値Ｔ
との偏差に対応して目標電流値に変換され、駆動回路２
１に出力される。
結果に応じて、目標操舵反力トルク値Ｔr（＝ｕｓ(n)*
ｃ（ｃは係数））を求め、必要に応じてリミッタをかけ
た後、これをステップ９にて補助操舵力算出手段１８に
よる目標操舵トルク値Ｔaから減じ、修正目標操舵トル
ク値Ｔａaを求める（Ｔａａ＝Ｔａ−Ｔｒ）。そして、
実際に出力電流決定手段２０にてこの修正目標操舵トル
ク値Ｔａaとトルクセンサ１２からの実操舵トルク値Ｔ
との偏差に対応して目標電流値に変換され、駆動回路２
１に出力される。
【００２４】図４は、上記車両用操舵装置の要部作動を
示すタイムチャートである。まず、Ａ部に於いて例えば
過大なハンドル操作により操舵中にアンダーステア傾向
が強くなると、実ヨーレイトγと修正規範ヨーレイトγ
Tとの偏差Δγが大きくなり、アンダーステア度ｕｓが
大きくなる。このとき、瞬時に目標操舵反力トルク値Ｔ
rが増大することから結果的に操舵力アシストが減少ま
たは０になり、運転者の注意を促す。図に於いてはハン
ドルを戻していないが、このときにハンドルを戻せば実
ヨーレイトγと修正規範ヨーレイトγTとの偏差Δγが
小さくなり、アンダーステアは解消し、アンダーステア
度ｕｓが小さくなることから、通常の操舵力アシストが
得られるようになる。また、Ｂ部に示すように、ブレー
キを作動させる等して前輪（操舵輪）荷重が大きくなっ
た場合もグリップ力が向上することから実ヨーレイトγ
が大きくなって修正規範ヨーレイトγTに近づき、アン
ダーステアは解消し、アンダーステア度ｕｓが小さくな
ることから、目標操舵反力トルク値Ｔrが減少し、通常
の操舵力アシストが得られるようになる。
示すタイムチャートである。まず、Ａ部に於いて例えば
過大なハンドル操作により操舵中にアンダーステア傾向
が強くなると、実ヨーレイトγと修正規範ヨーレイトγ
Tとの偏差Δγが大きくなり、アンダーステア度ｕｓが
大きくなる。このとき、瞬時に目標操舵反力トルク値Ｔ
rが増大することから結果的に操舵力アシストが減少ま
たは０になり、運転者の注意を促す。図に於いてはハン
ドルを戻していないが、このときにハンドルを戻せば実
ヨーレイトγと修正規範ヨーレイトγTとの偏差Δγが
小さくなり、アンダーステアは解消し、アンダーステア
度ｕｓが小さくなることから、通常の操舵力アシストが
得られるようになる。また、Ｂ部に示すように、ブレー
キを作動させる等して前輪（操舵輪）荷重が大きくなっ
た場合もグリップ力が向上することから実ヨーレイトγ
が大きくなって修正規範ヨーレイトγTに近づき、アン
ダーステアは解消し、アンダーステア度ｕｓが小さくな
ることから、目標操舵反力トルク値Ｔrが減少し、通常
の操舵力アシストが得られるようになる。
【００２５】尚、実際には急激な操舵力アシストが変化
することを防止するために目標操舵反力トルク値Ｔrに
ダンピング成分を含ませると良い。また、軽操舵時の応
答性などを考慮してアンダーステア度ｕｓが所定の閾値
を越えたら目標操舵反力トルク値Ｔrが増大するように
しても良い。更に、アンダーステア度ｕｓが大きい場合
に修正目標操舵トルク値Ｔａaよりも目標操舵反力トル
ク値Ｔrを大きくしても良い。
することを防止するために目標操舵反力トルク値Ｔrに
ダンピング成分を含ませると良い。また、軽操舵時の応
答性などを考慮してアンダーステア度ｕｓが所定の閾値
を越えたら目標操舵反力トルク値Ｔrが増大するように
しても良い。更に、アンダーステア度ｕｓが大きい場合
に修正目標操舵トルク値Ｔａaよりも目標操舵反力トル
ク値Ｔrを大きくしても良い。
【００２６】
【発明の効果】このように本発明によれば、舵角・車速
等から算出された規範ヨーレイトと、センサから得られ
た実ヨーレイトを比較し、アンダーステアが発生したと
判断したら操舵反力成分を補助操舵トルクに付加して、
即ち補助操舵トルクを減少または補助トルクを操舵方向
と反対方向へ出力することにより運転者にそれ以上操舵
しないように注意を促すことが可能となる。また、例え
ば前後方向加速度及び必要に応じて横加速度を加速度セ
ンサから得ることにより前輪（操舵輪）荷重の変化を推
定し、その結果を規範ヨーレイトと実ヨーレイトとの比
較時に考慮することにより、アンダーステアの推定精度
をより向上させて制御を一層適正化することができる。
等から算出された規範ヨーレイトと、センサから得られ
た実ヨーレイトを比較し、アンダーステアが発生したと
判断したら操舵反力成分を補助操舵トルクに付加して、
即ち補助操舵トルクを減少または補助トルクを操舵方向
と反対方向へ出力することにより運転者にそれ以上操舵
しないように注意を促すことが可能となる。また、例え
ば前後方向加速度及び必要に応じて横加速度を加速度セ
ンサから得ることにより前輪（操舵輪）荷重の変化を推
定し、その結果を規範ヨーレイトと実ヨーレイトとの比
較時に考慮することにより、アンダーステアの推定精度
をより向上させて制御を一層適正化することができる。
【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。
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】本発明が適用された車両用操舵装置の作動要領
を示すタイムチャート。
を示すタイムチャート。
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 舵角センサ １２ トルクセンサ １３ 前後方向加速度センサ １４ 横加速度センサ １５ ヨーレイトセンサ １６ 車速センサ １７ 制御ユニット １８ 補助操舵力算出手段 １９ 操舵反力算出手段 ２０ 出力電流決定手段 ２１ 駆動回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 119:00 137:00
Claims (2)
- 【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を有する車両用操舵装置であっ
て、 実ヨーレイトを検出する手段と、 操舵角及び車速に対応した規範ヨーレイトを予め記憶す
ると共に前記電動機の駆動トルクを制御する制御手段と
を有し、 前記規範ヨーレイトと検出された実ヨーレイトとを比較
してアンダーステアの有無及び程度を判断し、 アンダーステアの程度が大きくなるに従い前記電動機に
与える操舵トルク指令値の反力成分を大きくすることを
特徴とする車両用操舵装置。 - 【請求項２】 操舵輪の荷重変化を求める手段を更に有
し、 前記規範ヨーレイトと検出された実ヨーレイトと求めら
れた操舵輪の荷重変化とからアンダーステアの有無及び
程度を判断することを特徴とする請求項１に記載の車両
用操舵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17863797A JP3594768B2 (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 車両用操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17863797A JP3594768B2 (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 車両用操舵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1120728A true JPH1120728A (ja) | 1999-01-26 |
| JP3594768B2 JP3594768B2 (ja) | 2004-12-02 |
Family
ID=16051948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17863797A Expired - Fee Related JP3594768B2 (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 車両用操舵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3594768B2 (ja) |
Cited By (9)
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| US7028805B2 (en) | 2003-05-28 | 2006-04-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle steering control device for controlling steering assist torque |
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