JPH116776A - タイヤ横力の推定方法 - Google Patents

タイヤ横力の推定方法

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JPH116776A
JPH116776A JP15936697A JP15936697A JPH116776A JP H116776 A JPH116776 A JP H116776A JP 15936697 A JP15936697 A JP 15936697A JP 15936697 A JP15936697 A JP 15936697A JP H116776 A JPH116776 A JP H116776A
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JP
Japan
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rack
motor
lateral force
steering
force
Prior art date
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Withdrawn
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JP15936697A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Tokunaga
裕之 徳永
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH116776A publication Critical patent/JPH116776A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 別の付加物を要さずに比較的安価に構成し得
るタイヤの横力推定方法を提供する。 【解決手段】 補助操舵トルク発生用モータを備えたラ
ック/ピニオン式操舵装置のステアリングシャフトに加
わる操舵トルク及びモータの電圧・電流に基づいて算出
したラックギアに作用する軸方向荷重と、ラックギアと
キングピンとの軸心間距離と、キャスタトレール及びニ
ューマチックトレールと、舵角とに基づいて操向車輪の
横力を算出する。またこのようにして算出した操向車輪
の横力と、横加速度あるいはヨーイング角加速度とか
ら、非操向車輪の横力を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のパワース
テアリング装置や車両挙動制御装置の制御をより一層最
適化するのに必要なタイヤ横力を推定する方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】自動車はタイヤを介して路面に接してい
るので、自動車の運動性を最適に制御する上には、タイ
ヤの接地面に作用する横方向のグリップ力、つまり横力
(コーナリングフォース)を正確に求める必要がある。
この横力を求める方法としては、歪みゲージのような力
センサを車輪の支持部材の適所に設けることなどが考え
られるが、歪みゲージは、精度維持に定期的なキャリブ
レーションを要するなど、使用環境が千差万別な市販車
に採用するには多くの問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような従来技術の問題点を解消し、別の付加物を要さず
に、比較的安価に構成し得るタイヤの横力推定方法を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を果たすため
に、本発明では、補助操舵トルク発生用モータを備えた
ラック/ピニオン式操舵装置のステアリングシャフトに
加わる操舵トルク及びモータの電圧・電流に基づいて算
出したラックギアに作用する軸方向荷重と、ラックギア
とキングピンとの軸心間距離と、キャスタトレール及び
ニューマチックトレールと、タイヤの転舵角とに基づい
て操向車輪の横力を算出するものとした。またこのよう
にして算出した操向車輪の横力と、横加速度またはヨー
イング角加速度とから、非操向車輪の横力を算出するも
のとした。
【0005】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された実施
例を参照して本発明の構成について詳細に説明する。
【0006】図1及び図2は、本発明に基づく操向車輪
の横力推定手段の全体的な構成を示しているが、先ず電
動パワーステアリング装置1のラック軸2に作用するラ
ック軸力、つまり軸方向荷重の推定について説明する。
【0007】ラック軸力を推定する手段は、ステアリン
グホイール3を介してステアリングシャフト4に加わる
運転者の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ5と、
この出力でピニオンからのラック軸力を算出するピニオ
ン軸力演算手段6と、操舵補助トルクを発生するモータ
7の電圧を検出する電圧センサ8並びに電流を検出する
電流センサ9の出力でモータ7からのラック軸力を算出
するモータ軸力演算手段10と、これらの値の和の位相
ずれを補正するための位相補償フィルタ11とからなっ
ている。なお、各信号の処理や演算は、コンピュータを
用いた電子制御装置(ECU)12で一括して行われ
る。
【0008】さらに詳しく説明すると、路面からの転舵
抵抗につり合うラック軸力Frは、ピニオンからのラッ
ク軸力Fpとモータ7からのラック軸力Fmとの和、つ
まり、 Fr=Fp+Fm で表されるが、この値は、以下のようにして推定するこ
とができる。
【0009】先ず、ピニオンからのラック軸力Fpは、
操舵トルクTsをピニオンのピッチ円半径rpで割った
値で与えられる。つまり、 Fp=Ts/rp で表される。
【0010】次に、モータ7の出力軸トルクTmは次式
で与えられる。 Tm=Kt・Im−Jm・θm”−Cm・θm’±Tf 但し、Kt:モータトルク定数 Im:モータ電流(電流センサ9の出力) Jm:モータの回転部分の慣性モーメント(設計値・定
数) θm’:モータ角速度 θm”:モータ角加速度 Cm:モータ粘性係数 Tf:フリクショントルク
【0011】従って、モータ7からのラック軸力Fm
は、モータ出力ギヤ比をNとすると、次式で与えられ
る。 Fm=N(Kt・Im−Jm・θm”−Cm・θm’±
Tf)
【0012】なお、モータ角速度θm’は、ステアリン
グシャフト4の回転角度を検出する操舵角センサ13の
出力θsを微分するか、あるいはモータ逆起電力から次
式で求める。 θm’=(Vm−Im・Rm)/Km 但し、Vm:モータ電圧(電圧センサ8の出力) Rm:モータ抵抗(設計値・定数) Km:モータの誘導電圧定数
【0013】ここでモータ角速度θm’と操舵角速度θ
s’とは、厳密に言うと異なり、モータ角速度θm’
は、操舵角θsを微分して得た操舵角速度θs’を基に
して、次式から求められる。 θm’=(θs’−Ts’/Ks)N 但し、Ks:トルクセンサのばね定数 Ts’:操舵トルクの微分値 また、モータ角加速度θm”は、モータ角速度θm’を
微分することで得られる。
【0014】このようにして求めたピニオンからのラッ
ク軸力Fpとモータからのラック軸力Fmとを位相補償
フィルタ11を通すことにより、Fp・Fm間の位相ず
れを補正した上でのラック軸力Frが出力される。
【0015】次に、ラック軸力Frと操向車輪(前輪)
14の接地点に加わる横力CFfとのつり合いは、次式
で与えられる。 Fr・La=CFf・T・cosδ すなわち、 CFf=Fr・La/T・cosδ 但し、La:ラック軸2とキングピン軸21との軸心間
距離(設計値・定数) T:トレール δ:前輪舵角(舵角センサ15の出力)
【0016】ここでトレールTは、ホイールアライメン
トの機械的な設定で定まるキャスタートレールTcに、
車速Vに応じて変化するニューマチックトレールTp成
分を加えた値であり、予め設定した車速マップ16をE
CU12のメモリーに格納しておき、例えば後輪17の
回転速度を検出する車速センサ18で求めた車速Vに基
づいて検索する。
【0017】このようにして、ピニオンからのラック軸
力Fpと、モータからのラック軸力Fmと、ラックギア
2とキングピン21との軸心間距離Laと、キャスタト
レールTc及びニューマチックトレールTpと、前輪舵
角δとを求めれば、操向車輪(前輪)14の接地点に加
わる横力CFfが得られることとなる(図3参照)。
【0018】次に非操向車輪(後輪)17の接地点に加
わる横力CFrの推定方法について説明する。
【0019】車両の重心点の横方向の運動は次式で表さ
れる。 m・αy=CFf+CFr 但し、αy:車両の横加速度(横加速度センサ19の出
力) m:車両重量(設計値・定数)
【0020】また車両のヨーイング運動は次式で表され
る。 Iγ’=Lf・CFf−Lr・CFr 但し、γ’:ヨーイング角加速度(ヨーレイトセンサ2
0の出力の微分値) I:車両のヨーイング慣性モーメント(設計値・定数) Lf:車両重心点と前車軸との距離(設計値・定数) Lr:車両重心点と後車軸との距離(設計値・定数)
【0021】すなわち、後輪横力CFrは、前輪横力C
Ffと横加速度αyとから次式で、 CFr=m・αy−CFf また前輪横力CFfとヨーレイトセンサ20の出力の微
分値γ’とから次式で、 CFr=(Lf・CFf−Iγ’)/Lr それぞれ求めることができる(図4参照)。
【0022】
【発明の効果】このように本発明によれば、本来車両が
備えている機能を利用して前輪横力を推定することがで
きる上、今日既に車両挙動の制御において広く使用され
ている加速度センサ或いはヨーレイトセンサの出力値と
前輪横力の推定値とを用いて後輪の横力を推定すること
ができるので、複雑な付加物が無用であり、コストの増
大を招かずに済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される車両の概略構成図。
【図2】本発明の全体的なブロック図。
【図3】操舵輪(前輪)の接地点に加わる横力CFfを
求める際の各部の関係を示す説明図。
【図4】後輪横力の推定方法を示すブロック図。
【符号の説明】
1 パワーステアリング装置 2 ラック軸 3 ステアリングホイール 4 ステアリングシャフト 5 操舵トルクセンサ 6 ピニオン軸力演算手段 7 モータ 8 電圧センサ 9 電流センサ 10 モータ軸力演算手段 11 位相補償フィルタ 12 ECU 13 操舵角センサ 14 前輪 15 舵角センサ 16 マップ 17 後輪 18 車速センサ 19 横加速度センサ 20 ヨーレイトセンサ 21 キングピン軸

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 補助操舵トルク発生用モータを備えたラ
    ック/ピニオン式操舵装置のステアリングシャフトに加
    わる操舵トルク及びモータの電圧・電流に基づいて算出
    したラックギアに作用する軸方向荷重と、ラックギアと
    キングピンとの軸心間距離と、キャスタトレール及びニ
    ューマチックトレールと、タイヤの転舵角とに基づいて
    操向車輪の横力を算出することを特徴とするタイヤ横力
    の推定方法。
  2. 【請求項2】 補助操舵トルク発生用モータを備えたラ
    ック/ピニオン式操舵装置のステアリングシャフトに加
    わる操舵トルク及びモータの電圧・電流に基づいて算出
    したラックギアに作用する軸方向荷重、ラックギアとキ
    ングピンとの軸心間距離、タイヤの転舵角、キャスタト
    レール及びニューマチックトレールに基づいて算出した
    操向車輪の横力と、横加速度とから非操向車輪の横力を
    算出することを特徴とするタイヤ横力の推定方法。
  3. 【請求項3】 補助操舵トルク発生用モータを備えたラ
    ック/ピニオン式操舵装置のステアリングシャフトに加
    わる操舵トルク及びモータの電圧・電流に基づいて算出
    したラックギアに作用する軸方向荷重、ラックギアとキ
    ングピンとの軸心間距離、舵角、キャスタトレール及び
    ニューマチックトレールに基づいて算出した操向車輪の
    横力と、ヨーイング角加速度とから非操向車輪の横力を
    算出することを特徴とするタイヤ横力の推定方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014227141A (ja) * 2013-05-27 2014-12-08 トヨタ自動車株式会社 車両挙動制御装置および車両状態推定装置
JP2014533220A (ja) * 2011-11-15 2014-12-11 ツェットエフ、レンクジステメ、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングZf Lenksysteme Gmbh ステアリング装置のラック力を決定するための方法、及び、ステアリング装置
US9594094B2 (en) 2014-04-16 2017-03-14 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Lateral force estimation system, method of estimating lateral force and vehicle
CN115680902A (zh) * 2022-10-13 2023-02-03 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种航空发动机转子轴向力调整方法

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