KR100906278B1 - 차량용 조타 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 조타 토오크가 작은 영역에서도 외란의 발생을 정확하게 검출할 수 있음과 함께, 저렴하고 간소한 구성을 실현할 수 있는 차량용 조타 장치를 제공하는 것으로서,
이를 위한 수단으로, 차량의 타이어(9)가 노면으로부터 받는 실노면 반력 토오크(Talign)를 검출하는 노면 반력 토오크 검출기(12)와, 차량의 차속(V)을 검출하는 차속 검출기(11)와, 차량의 핸들(2)의 핸들각(Theta)을 검출하는 핸들각 검출기(5)와, 차속(V) 및 핸들각(Theta)에 의거하여 목표노면 반력 토오크(Talign_ref)를 연산하는 목표노면 반력 토오크 연산부(19)와, 차량에 대한 외란의 발생을 검출하여 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력하는 외란 발생 검출부(20)를 구비하고, 외란 발생 검출부(20)는, 실노면 반력 토오크(Talign)와 목표노면 반력 토오크(Talign_ref)의 부호를 비교하는 부호 비교부(27)를 포함하는 것이다.
Figure R1020080007730
핸들각 검출기, 토오크 센서, 어시스트 모터, 타이어(차륜)

Description

차량용 조타 장치{VEHICULAR STEERING APPARATUS}
본 발명은, 차량에 대한 외란의 발생을 검출하는 외란 발생 검출 수단을 구비한 차량용 조타 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 주행중의 차량이 강한 횡풍(crosswind)을 받거나, 바퀴 자국노면(rough road surface)에 진입하거나 하면, 차량에 대한 외란에 의해 핸들이 통제 불능이 되어, 조타 안정감이 손상될 가능성이 있다.
그래서, 예를 들면 전동 모터에 의해 조타 토오크를 보조하여, 차량의 안정화 제어를 행하기 위해, 외란의 발생을 정확하게 검출할 필요가 있다.
외란의 발생을 검출하기 위해, 종래의 전동 파워 스티어링 장치는, 스티어링계의 조타 토오크를 검출하여 조타 토오크 신호를 출력하는 조타 토오크 검출 수단과, 스티어링계의 조타각을 검출하여 조타각 신호를 출력하는 조타각 검출 수단과, 스티어링계의 조타 회전 속도를 검출하여 조타 회전 속도 신호를 출력하는 조타 회전 속도 검출 수단과, 조타각 신호와 조타 회전 속도 신호의 방향이 일치하고, 또 한 조타 토오크 신호의 방향이 일치하지 않는 경우에, 외란 조타 상태라고 판정하는 외란 조타 판정 수단을 구비하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
또한, 종래의 전동 파워 스티어링 장치는, 타각 변화량 연산 수단에 의해 구하여진 타각의 변화량에 대한 조타 토오크 변화량 연산 수단에 의해 구하여진 조타 토오크의 변화량의 비(ratio)인 타각 변화 대 조타 토오크 변화비를 구하는 수단과, 구하여진 타각 변화대 조타 토오크 변화비가 소정치 이상인 때에, 차량에 대해 외란이 발생한 것이라고 판정한 외란 발생 판정 수단을 구비하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
또한, 종래의 차량용 조타 장치는, 요 레이트 센서 및 횡가속도 센서의 적어도 한쪽을 포함하고, 요 레이트 또는 횡가속도의 검출치에 따라 차량의 거동을 검출하는 거동 상태 검출 수단을 구비하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특개평8-268309호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특개2002-264832호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특개2000-25630호 공보
상기 특허 문헌 1 및 2에 기재된 종래의 전동 파워 스티어링 장치에서는, 조타 토오크의 부호, 및 조타 토오크의 변화량에 의거하여 차량에 대한 외란의 발생을 검출하고 있다.
그러나, 조타 토오크에는, 스티어링계에 발생하는 마찰 토오크가 포함되어 있기 때문에, 조타 토오크가 작은 영역에서는, 외란의 발생을 정확하게 검출할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 상기 특허 문헌 3에 기재된 종래의 차량용 조타 장치에서는, 외란의 발생(차량의 거동)을 검출하기 위해, 요 레이트를 검출하는 요 레이트 센서, 또는 횡가속도를 검출하는 횡가속도 센서가 필요하게 된다.
그러나, 외란의 발생에 의해 차량 거동이 흐트러지는 차량에는, 휠 베이스가 짧은 경자동차나 소형차가 많기 때문에, 비용면에서 센서를 추가하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다. 또한, 센서를 추가함에 의해, 장치의 구성이 복잡하게 된다는 문제점도 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하는 것을 과제로 하는 것으로서 , 그 목적은, 조타 토오크가 작은 영역에서도 외란의 발생을 정확하게 검출할 수 있음과 함께, 염가이고 간소한 구성을 실현할 수 있는 차량용 조타 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 차량용 조타 장치는, 차량의 차륜이 노면으로부터 받는 실노면 반력 토오크를 검출하는 노면 반력 토오크 검출 수단과, 차량의 차속을 검출하는 차속 검출 수단과, 차량의 핸들의 핸들각 또는 차륜의 전타각을 검출하는 각도 검출 수단과, 차속 및 각도 검출 수단의 출력에 의거하여 목표노면 반력 토오크를 연산하는 목표노면 반력 토오크 연산 수단과, 차량에 대한 외란의 발생을 검출하여 외란 상태 신호를 출력하는 외란 발생 검출 수단을 구비하고, 외란 발생 검출 수단은, 실노면 반력 토오크와 목표노면 반력 토오크의 부호를 비교하는 부호 비교 수단을 포함하는 것이다.
본 발명의 차량용 조타 장치에 의하면, 외란 발생 검출 수단은, 부호 비교 수단을 포함하고, 마찰 토오크를 포함하지 않는 실노면 반력 토오크와 목표노면 반력 토오크의 부호를 비교하여, 차량에 대한 외란의 발생을 검출한다.
그 때문에, 조타 토오크가 작은 영역에서도 외란의 발생을 정확하게 검출할 수 있음과 함께, 염가이고 간소한 구성을 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 각 실시의 형태에 관해 도면에 의거하여 설명하지만, 각 도면에 있어서 동일, 또는 상당한 부재, 부위에 대해서는, 동일 부호를 병기하여 설명한다.
또한, 이하의 실시의 형태에서는, 이 차량용 조타 장치가 자동차에 탑재되어 있는 경우에 관해 설명한다.
(실시의 형태 1)
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 조타 장치의 스티어링 기 구(1)를 도시하는 구성도이다.
도 1에서, 스티어링 기구(1)는, 핸들(2)과, 스티어링축(3)과, 스티어링 기어 박스(4)와, 핸들각 검출기(5)(각도 검출 수단)와, 토오크 센서(6)(조타 토오크 검출 수단)와, 어시스트 모터(7)와, 래크 앤드 피니언 기구(8)와, 타이어(9)(차륜)와, EPS(Electric Power Steering) 제어 유닛(10)(이하, 「제어 유닛(10)」이라고 약칭한다)과, 차속 검출기(11)(차속 검출 수단)와, 노면 반력 토오크 검출기(12)(노면 반력 토오크 검출 수단)를 구비하고 있다.
여기서, 스티어링 기구(1)에는, 전원 장치(도시 생략)로부터 전력이 공급되고 있다. 또한, 핸들각 검출기(5), 토오크 센서(6), 어시스트 모터(7), 차속 검출기(11) 및 노면 반력 토오크 검출기(12)는, 케이블을 통하여 제어 유닛(10)에 전기적으로 접속되어 있다.
자동차의 드라이버가 조타하는 핸들(2)은, 스티어링축(3)의 일단에 연결되어 있다. 또한, 핸들(2)에는, 핸들각(Theta)을 검출하여 제어 유닛(10)에 출력하는 핸들각 검출기(5)가 부착되어 있다.
스티어링축(3)에는, 드라이버의 조타에 의한 조타 토오크(Thdl)를 검출하여 제어 유닛(10)에 출력하는 토오크 센서(6)가 부착되어 있다. 또한, 스티어링축(3)에는, 조타 토오크(Thdl)를 보조하기 위한 어시스트 토오크(Tassist)를 발생하는 전동의 어시스트 모터(7)가, 감속 기어(도시 생략)를 통하여 부착되어 있다.
스티어링축(3)의 타단에는, 조타 토오크(Thdl)와 어시스트 토오크(Tassist)를 더하여 얻어지는 합성 토오크를 수배로 증폭하는 스티어링 기어 박스(4)가 연결 되어 있다.
또한, 스티어링 기어 박스(4)에는, 래크 앤드 피니언 기구(8)를 통하여, 타이어(9)가 부착되어 있다.
차속 검출기(11)는, 차량의 차속(V)을 검출하여 제어 유닛(10)에 출력한다. 또한, 노면 반력 토오크 검출기(12)는, 타이어(9)가 노면으로부터 받는 실노면 반력 토오크(Talign)를 검출하여 제어 유닛(10)에 출력한다.
제어 유닛(10)에는, 핸들각(Theta), 조타 토오크(Thdl), 차속(V), 실노면 반력 토오크(Talign), 어시스트 모터(7)의 모터 검출 전류(Imtr), 및 어시스트 모터(7)의 모터 검출 전압(Vmtr)이 입력된다.
또한, 제어 유닛(10)은, 상기한 입력에 의거하여 어시스트 모터(7)에 어시스트 토오크(Tassist)를 발생시키기 위한 목표 전류치를 연산하고, 어시스트 모터(7)에 모터 구동 전류(Idrive)를 출력한다.
여기서, 스티어링축(3)에 생기는 스티어링축 반력 토오크(Ttran)는, 스티어링축(3)에 환산된 노면 반력 토오크이고, 실노면 반력 토오크(Talign)와, 스티어링 기구(1) 전체(어시스트 모터(7)를 포함한다)에 발생하는 마찰 토오크인 전체 마찰 토오크(Tfric)(도시 생략)를 가산한 값이다.
즉, 스티어링축 반력 토오크(Ttran)는, 다음 식(1)로 표시된다.
Ttran=Talign+Tfric … (1)
또한, 전체 마찰 토오크(Tfric)는, 어시스트 모터(7)만에 발생하는 마찰 토오크인 모터 마찰 토오크(Tmfric)에, 어시스트 모터(7)와 스티어링축(3) 사이의 감 속 기어의 기어비(Ggear)를 곱한 값과, 어시스트 모터(7)를 고려하지 않은 상태에서 스티어링 기구(1)에 발생하는 마찰 토오크인 축 마찰 토오크(Tfrp)를 가산한 것이다. 이들의 마찰 토오크의 관계는, 다음 식(2)로 표시된다.
Tfric=Tmfric·Ggear+Tfrp … (2)
이 차량용 조타 장치는, 드라이버가 핸들(2)을 조타한 때의 조타 토오크(Thdl)를 토오크 센서(6)에서 검출하고, 그 조타 토오크(Thdl)에 따른 어시스트 토오크(Tassist)를 발생시키는 것을 주된 기능으로 한다.
또한, 역학적으로는, 조타 토오크(Thdl)와 어시스트 토오크(Tassist)의 합이, 스티어링축 반력 토오크(Ttran)에 대항하여 스티어링축(3)을 회전시킨다. 또한, 핸들(2)을 조타할 때에는, 어시스트 모터(7)의 관성(慣性)에 의해 생기는 관성 토오크도 작용한다.
그 때문에, 어시스트 모터(7)의 관성 토오크를 J·dω/dt로 하면, 스티어링축 반력 토오크(Ttran)는, 다음 식(3)으로 표시된다.
Ttran=Thdl+Tassist-J·dω/dt … (3)
또한, 어시스트 모터(7)에 의한 어시스트 토오크(Tassist)는, 어시스트 모터(7)의 토오크 정수를 Kt로 하면, 상기 감속 기어의 기어비(Ggear) 및 모터 검출 전류(Imtr)를 이용하여 다음 식(4)로 표시된다.
Tassist=Ggear·Kt·Imtr … (4)
또한, 스티어링축 반력 토오크(Ttran)는, 식(2)를 이용하여 식(1)을 변형함으로써, 다음 식(5)로 표시된다.
Ttran=Talign+(Tmfric·Ggear+Tfrp) … (5)
제어 유닛(10)은, 연산한 목표 전류치와 모터 검출 전류(Imtr)가 일치하도록 전류 제어하고, 모터 구동 전류(Idrive)를 출력한다.
어시스트 모터(7)는, 식(4)에 표시하는 바와 같이, 모터 검출 전류(Imtr)에 토오크 정수(Kt)와 감속 기어의 기어비(Ggear)를 곱한 어시스트 토오크(Tassist)를 발생하고, 드라이버에 의한 조타 토오크(Thdl)를 보조한다.
도 2는, 도 1의 제어 유닛(10)을 어시스트 모터(7)와 함께 도시하는 블록도이다.
도 2에서, 제어 유닛(10)은, 차속 검출부(13)와, 조타 토오크 검출부(14)와, 모터 속도 검출부(15)와, 모터 가속도 검출부(16)와, 핸들각 검출부(17)와, 노면 반력 토오크 검출부(18)와, 목표노면 반력 토오크 연산부(19)(목표노면 반력 토오크 연산 수단)와, 외란 발생 검출부(20)(외란 발생 검출 수단)와, 어시스트 토오크 결정부(21)(어시스트 토오크 결정 수단)와, 모터 전류 결정부(22)와, 모터 전류 검출부(23)와, 비교부(24)와, 모터 구동부(25)를 갖고 있다.
여기서, 제어 유닛(10)은, CPU와 프로그램을 격납한 메모리를 갖는 마이크로 프로세서(도시 생략)로 구성되어 있고, 제어 유닛(10)을 구성하는 각 블록은, 메모리에 소프트웨어로서 기억되어 있다.
차속 검출부(13)는, 차속 검출기(11)가 출력한 차속(V)을 받아서 차속 신호(V(s))를 출력한다. 조타 토오크 검출부(14)는, 토오크 센서(6)가 출력한 조타 토오크(Thdl)를 받아서 조타 토오크 신호(Thdl(s))를 출력한다.
모터 속도 검출부(15)는, 어시스트 모터(7)에 마련된 회전 속도 센서(도시 생략)가 출력한 모터 속도(회전 속도)(Smtr)를 받아서 모터 속도 신호(Smtr(s))를 출력한다. 모터 가속도 검출부(16)는, 모터 속도 신호(Smtr(s))를 미분하여 모터 가속도 신호(Amtr(s))를 출력한다.
또한, 모터 속도 검출부(15)는, 모터 전류 검출부(23)가 출력한 모터 검출 전류 신호(Imtr(s))와, 모터 전압 검출부(도시 생략)가 출력한 모터 검출 전압 신호(Vmtr(s))에 의거하여, 모터 속도 신호(Smtr(s))를 출력하여도 좋다.
핸들각 검출부(17)는, 핸들각 검출기(5)가 출력한 핸들각(Theta)을 받아서 핸들각 신호(Theta(s))를 출력한다. 노면 반력 토오크 검출부(18)는, 노면 반력 토오크 검출기(12)가 출력한 실노면 반력 토오크(Talign)를 받아서 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))를 출력한다.
실노면 반력 토오크(Talign)를 검출하는 노면 반력 토오크 검출기(12)는, 예를 들면 타이어(9)에 부착된 로드 셀(도시 생략)이고, 로드 셀에 마련된 변형 게이지의 변형을 실노면 반력 토오크(Talign)로서 출력한다.
목표노면 반력 토오크 연산부(19)는, 차속(V) 및 핸들각(Theta)과 목표노면 반력 토오크(Talign_ref)의 관계가 기록된 차속·핸들각-목표노면 반력 토오크 맵을 갖고 있다.
목표노면 반력 토오크 연산부(19)는, 차속 검출부(13)로부터의 차속 신호(V(s))와, 핸들각 검출부(17)로부터의 핸들각 신호(Theta(s))에 의거하여, 상기한 맵으로부터 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))를 연산한다.
외란 발생 검출부(20)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))에 의거하여 차량에 대한 외란의 발생의 유무를 검출하고, 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력한다.
어시스트 토오크 결정부(21)에는, 차속 신호(V(s)), 조타 토오크 신호(Thdl(s)), 모터 속도 신호(Smtr(s)), 모터 가속도 신호(Amtr(s)) 및 외란 상태 신호(Dist(s))가 입력된다.
어시스트 토오크 결정부(21)는, 상기한 입력에 의거하여 어시스트 토오크(Tassist)를 결정하고, 어시스트 모터(7)에 어시스트 토오크(Tassist)를 발생시키기 위한 어시스트 토오크 신호(Tassist(s))를 출력한다.
또한, 어시스트 토오크 결정부(21)는, 외란 상태 신호(Dist(s))에 의거하여, 어시스트 토오크(Tassist)를 보상하기 위한 외란 보상 토오크를 연산하는 외란 보상부(26)(외란 보상 수단)를 포함하고 있다.
여기서, 본 실시의 형태에 관한 차량용 조타 장치의 특징은, 외란 발생 검출부(20)가 차량에 대한 외란의 발생을 검출하여 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력하고, 어시스트 토오크 결정부(21)가 외란 상태 신호(Dist(s))에 의거하여 어시스트 토오크 신호(Tassist(s))를 출력하는데 있기 때문에, 어시스트 토오크 결정부(21)에의 입력 신호는 한정하여 나타나 있다.
그러나, 실제의 어시스트 토오크 결정부(21)는, 이들의 신호 이외에도 다양한 신호를 이용하여 어시스트 토오크(Tassist)를 결정하고 있다. 본 실시의 형태에 관한 차량용 조타 장치는, 어느 쪽의 차량용 조타 장치에도 적용할 수 있다.
모터 전류 결정부(22)는, 어시스트 토오크 신호(Tassist(s))에 의거하여, 어시스트 모터(7)에 어시스트 토오크(Tassist)를 발생시키기 위한 목표 전류치를 연산하고, 목표 전류 신호(Idrive(s))를 출력한다.
모터 전류 검출부(23)는, 어시스트 모터(7)에 흐르는 모터 검출 전류(Imtr)를 받아서, 모터 검출 전류 신호(Imtr(s))를 출력한다. 비교부(24)는, 목표 전류 신호(Idrive(s))와 모터 검출 전류 신호(Imtr(s))의 편차를 출력한다.
모터 구동부(25)는, 목표 전류 신호(Idrive(s))와 모터 검출 전류 신호(Imtr(s))의 편차를 제로로 하도록 모터 구동 전류(Idrive)를 출력한다.
외란 발생 검출부(20)는, 부호 비교부(27)(부호 비교 수단)와, 비율 연산부(28)(비율 연산 수단)와, 보정부(29)(보정 수단)를 포함하고 있다.
부호 비교부(27)는, 노면 반력 토오크 검출부(18)로부터의 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 연산부(19)로부터의 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 부호를 비교하고, 외란의 발생의 유무를 검출하여, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 출력한다.
여기서, 도 3 및 도 4를 참조하면서, 부호 비교부(27)의 원리에 관해 설명한다.
도 3은, 손을 뗀 상태에서 직진 주행을 하고 있는 차량에 외란(예를 들면, 바퀴 자국 노면으로부터의 외란)이 발생한 경우의 시간과 핸들각 및 노면 반력 토오크의 관계를 도시하는 설명도이다. 또한, 도 4는, 통상노면 상황에서 레인 체인지 등의 조타를 실행한 경우의 시간과 핸들각 및 노면 반력 토오크의 관계를 도시 하는 설명도이다.
도 3에서, 차량이 바퀴 자국 노면에 진입하면, 바퀴 자국 노면으로부터의 외란에 의해 핸들(2)이 통제 불능이 되어, 핸들각(Theta)이 변화한다(파선의 둥근표시 참조).
이때, 노면 반력 토오크 검출기(12)에서 검출되는 실노면 반력 토오크(Talign)의 부호(방향)는, 핸들각(Theta)을 이용하여 전술한 차속·핸들각-목표노면 반력 토오크 맵으로부터 연산되는 목표노면 반력 토오크(Talign_ref)의 부호(방향)와 반대가 된다(1점쇄선의 둥근표시 참조).
한편, 도 4에서, 레인 체인지 등의 조타에 의해 핸들각 신호(Theta)가 변화하는 경우에는, 실노면 반력 토오크(Talign)의 부호와, 목표노면 반력 토오크(Talign_ref)의 부호는 일치한다.
따라서, 실노면 반력 토오크(Talign)와 목표노면 반력 토오크(Talign_ref)의 부호를 비교함에 의해, 차량에 대한 외란의 발생을 검출할 수 있다.
즉, 부호 비교부(27)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 부호가 일치하지 않는 경우에, 외란이 발생하였다고 하여 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 「1」로 출력한다. 또한, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 부호가 일치하는 경우에, 외란이 발생하지 않았다(통상 조타 상태)고 하여 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 「0」으로 출력한다.
비율 연산부(28)는, 노면 반력 토오크 검출부(18)로부터의 실노면 반력 토오 크 신호(Talign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 연산부(19)로부터의 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 비율을 연산하고, 부호 비교부(27)로부터의 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))와 함께, 외란의 발생 정도(외란의 상태)를 나타내는 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))를 출력한다.
이때, 차량에 대한 외란의 영향은, 차량 및 차속에 따라 다르다. 그 때문에, 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))를 보정할 필요가 있다.
보정부(29)는, 차속(V)과, 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))를 보정하기 위한 게인과의 관계가 기록된 차속-게인 맵을 갖고 있다. 이 차속-게인 맵은, 차량에 따라 설정되어 있다.
보정부(29)는, 차속 검출부(13)로부터의 차속 신호(V(s))에 의거하여 상기한 맵으로부터 게인을 결정하고, 비율 연산부(28)로부터의 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))에 게인을 승산하여, 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력한다.
이하, 도 2의 블록도와 함께, 도 5의 플로우 차트를 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 목표노면 반력 토오크 연산부(19) 및 외란 발생 검출부(20)의 동작에 관해 설명한다.
우선, 차속 검출부(13)가 출력한 차속 신호(V(s)), 핸들각 검출부(17)가 출력한 핸들각 신호(Theta(s)) 및 노면 반력 토오크 검출부(18)가 출력한 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))를 판독하여 제어 유닛(10)의 메모리에 기억한다(스텝 S51).
계속해서, 목표노면 반력 토오크 연산부(19)는, 차속 신호(V(s))와 핸들각 신호(Theta(s))에 의거하여, 전술한 차속·핸들각-목표노면 반력 토오크 맵으로부터 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))를 연산하고, 메모리에 기억한다(스텝 S52).
다음에, 부호 비교부(27)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))의 부호와 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 부호를 비교하여 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 연산하고, 메모리에 기억한다(스텝 S53).
즉, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 부호가 일치하지 않는 경우에 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 「1」로서 메모리에 기억하고, 부호가 일치하는 경우에 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 「0」으로서 메모리에 기억한다.
계속해서, 비율 연산부(28)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 비율을 연산하고, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))와 함께 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))를 연산하여, 메모리에 기억한다(스텝 S54).
다음에, 보정부(29)는, 차속 신호(V(s))에 의거하여 전술한 차속-게인 맵으로부터 게인을 결정하고, 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))에 게인을 승산하여 외란 상태 신호(Dist(s))를 연산하고, 메모리에 기억한다(스텝 S55).
계속해서, 보정부(29)는, 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력하고(스텝 S56), 도 5의 처리를 종료한다.
본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 조타 장치에 의하면, 외란 발생 검 출부(20)에 포함되는 부호 비교부(27)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 부호를 비교하고, 외란의 발생의 유무를 검출하여, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 출력한다.
여기서, 타이어(9)가 노면으로부터 받는 실노면 반력 토오크(Talign)는, 스티어링축 반력 토오크(Ttran)와는 달리 마찰 토오크를 포함하지 않는다.
그 때문에, 조타 토오크(Thdl)가 작은 영역에서도 외란의 발생을 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 외란의 발생 정도가 작은 영역에서 차량의 안정화 제어를 행할 수 있기 때문에, 드라이버에게 제어 개입시의 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.
또한, 요 레이트 센서나 횡가속도 센서를 필요로 하지 않기 때문에, 염가이고 간소한 구성을 실현할 수 있다.
또한, 타이어(9)에 발생하는 실노면 반력 토오크(Talign)에 의거하여 외란의 발생을 검출하기 때문에, 눈길 등의 미끄러지기 쉬운 노면을 주행하고 있는 경우라도, 외란의 발생을 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 외란 발생 검출부(20)에 포함되는 비율 연산부(28)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 비율을 연산하고, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))와 함께, 외란의 발생 정도를 나타내는 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))를 출력한다.
그 때문에, 외란의 발생 정도를 정확하게 연산할 수 있고, 그 결과, 차량의 안정화 제어를 적절하게 행할 수 있다.
또한, 외란 발생 검출부(20)에 포함되는 보정부(29)는, 차속 신호(V(s))에 의거하여 게인을 결정하고, 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))에 게인을 승산하여, 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력한다.
또한, 어시스트 토오크 결정부(21)에 포함되는 외란 보상부(26)는, 외란 상태 신호(Dist(s))에 의거하여, 어시스트 토오크(Tassist)를 보상하기 위한 외란 보상 토오크를 연산한다.
그 때문에, 차속(V)에 따라 차량의 안정화 제어를 보다 적절하게 행할 수 있다.
또한, 상기 실시의 형태 1의 외란 발생 검출부(20)는, 비율 연산부(28)를 포함하고, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 비율을 연산함에 의해, 외란의 발생 정도를 연산하였다.
그러나, 이것으로 한정되지 않고, 외란 발생 검출부(20)는, 비율 연산부(28) 대신에, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 편차를 연산하고, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))와 함께, 외란의 발생 정도를 나타내는 외란 토오크 편차 신호(Dist_dev(s))를 출력하는 편차 연산부(편차 연산 수단)를 포함하고 있어도 좋다.
이 경우도, 상기 실시의 형태 1과 같은 효과를 이룰 수 있다.
또한, 외란 발생 검출부(20)는, 보다 간단하게 외란의 발생의 유무를 검출하여 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력하기 위해, 부호 비교부(27)만을 포함하고 있어도 좋다.
또한, 외란 발생 검출부(20)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))의 비율 또는 편차가, 차량에 따라 설정되는 소정의 임계치를 초과한 경우에, 차량에 대한 외란의 발생을 검출하여도 좋다.
이들의 경우, 장치의 구성을 더욱 간소화할 수 있다.
(실시의 형태 2)
도 6은, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 조타 장치의 제어 유닛(10A)을 어시스트 모터(7)와 함께 도시하는 블록도이다.
도 6에서, 제어 유닛(10A)은, 실노면 반력 토오크(Talign)의 시간 변화율인 실노면 반력 토오크 변화율(dTalign_act)을 연산하는 실노면 반력 토오크 변화율 연산부(31)(실노면 반력 토오크 변화율 연산 수단)를 구비하고 있다.
또한, 제어 유닛(10A)은, 도 2에 도시한 목표노면 반력 토오크 연산부(19) 및 외란 발생 검출부(20)에 대신하여, 목표노면 반력 토오크 변화율 연산부(30)(목표노면 반력 토오크 변화율 연산 수단) 및 외란 발생 검출부(20A)를 갖고 있다.
목표노면 반력 토오크 변화율 연산부(30)는, 차속(V) 및 모터 속도(Smtr)와 목표노면 반력 토오크 변화율(dTalign_ref)의 관계가 기록된 차속·모터 속도-목표노면 반력 토오크 변화율 맵을 갖고 있다.
목표노면 반력 토오크 변화율 연산부(30)는, 차속 검출부(13)로부터의 차속 신호(V(s))와, 모터 속도 검출부(15)로부터의 모터 속도 신호(Smtr(s))에 의거하여, 상기한 맵으로부터 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))를 연산 한다.
외란 발생 검출부(20A)는, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))에 의거하여 차량에 대한 외란의 발생의 유무를 검출하고, 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력한다.
외란 발생 검출부(20A)는, 부호 비교부(27A)(부호 비교 수단)와, 비율 연산부(28A)(비율 연산 수단)와, 보정부(29)(보정 수단)를 포함하고 있다.
부호 비교부(27A)는, 실노면 반력 토오크 변화율 연산부(31)로부터의 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 변화율 연산부(30)로부터의 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 부호를 비교하고, 외란의 발생의 유무를 검출하여, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 출력한다.
여기서, 도 7을 참조하면서, 부호 비교부(27A)의 원리에 관해 설명한다.
도 7은, 손을 뗀 상태에서 직진 주행을 하고 있는 차량에 외란(예를 들면, 바퀴 자국 노면으로부터의 외란)이 발생한 경우의 시간과 핸들각, 노면 반력 토오크 및 노면 반력 토오크 변화율과의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 7에서, 차량이 바퀴 자국 노면에 진입하면, 바퀴 자국 노면으로부터의 외란에 의해 핸들(2)이 통제 불능이 되어, 핸들각(Theta)이 변화한다(파선의 둥근표시 참조).
이때, 노면 반력 토오크 검출기(12)에서 검출된 실노면 반력 토오크(Talign)의 부호(방향)는, 핸들각(Theta)을 이용하여 전술한 차속·핸들각-목표노면 반력 토오크 맵으로부터 연산되는 목표노면 반력 토오크(Talign_ref)의 부호(방향)와 반 대가 된다(1점쇄선의 둥근표시 참조).
또한, 이때, 실노면 반력 토오크 변화율 연산부(31)에서 연산된 실노면 반력 토오크 변화율(dTalign_act)의 부호(방향)는, 목표노면 반력 토오크 변화율 연산부(30)에서 연산되는 목표노면 반력 토오크 변화율(dTalign_ref)의 부호(방향)와 반대가 된다(2점쇄선의 둥근표시 참조).
따라서, 실노면 반력 토오크 변화율(dTalign_act)과 목표노면 반력 토오크 변화율(dTalign_ref)의 부호를 비교함에 의해, 차량에 대한 외란의 발생을 검출할 수 있다.
즉, 부호 비교부(27A)는, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 부호가 일치하지 않는 경우에, 외란이 발생하였다고 하여 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 「1」로 출력한다. 또한, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 부호가 일치하는 경우에, 외란이 발생하지 않았다고(통상 조타 상태) 하여 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 「0」으로 출력한다.
비율 연산부(28A)는, 실노면 반력 토오크 변화율 연산부(31)로부터의 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 변화율 연산부(30)로부터의 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 비율을 연산하고, 부호 비교부(27A)로부터의 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))와 함께, 외란의 발생 정도(외란의 상태)를 나타내는 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))를 출력한다.
보정부(29)는, 차속 검출부(13)로부터의 차속 신호(V(s))에 의거하여 전술한 차속-게인 맵으로부터 게인을 결정하고, 비율 연산부(28A)로부터의 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))에 게인을 승산하여, 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력한다.
그 밖의 구성에 관해서는, 전술의 실시의 형태 1과 마찬가지이고, 그 설명은 생략한다.
이하, 도 6의 블록도와 함께, 도 8의 플로우 차트를 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 목표노면 반력 토오크 변화율 연산부(30), 실노면 반력 토오크 변화율 연산부(31) 및 외란 발생 검출부(20A)의 동작에 관해 설명한다.
우선, 차속 검출부(13)가 출력한 차속 신호(V(s)), 모터 속도 검출부(15)가 출력한 모터 속도 신호(Smtr(s)) 및 노면 반력 토오크 검출부(18)가 출력한 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))를 판독하여 제어 유닛(10A)의 메모리에 기억한다(스텝 S61).
계속해서, 목표노면 반력 토오크 변화율 연산부(30)는, 차속 신호(V(s))와 모터 속도 신호(Smtr(s))에 의거하여, 전술한 차속·모터 속도-목표노면 반력 토오크 변화율 맵으로부터 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))를 연산하고, 메모리에 기억한다(스텝 S62).
다음에, 실노면 반력 토오크 변화율 연산부(31)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))에 의거하여 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))를 연산하고, 메모리에 기억한다(스텝 S63).
계속해서, 부호 비교부(27A)는, 실노면 반력 토오크 변화율 신 호(dTalign_act(s))의 부호와 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 부호를 비교하여 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 연산하고, 메모리에 기억한다(스텝 S64).
즉, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 부호가 일치하지 않는 경우에 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 「1」로서 메모리에 기억하고, 부호가 일치하는 경우에 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 「0」으로서 메모리에 기억한다.
다음에, 비율 연산부(28A)는, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 비율을 연산하고, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))와 함께 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))를 연산하여, 메모리에 기억한다(스텝 S65).
계속해서, 보정부(29)는, 차속 신호(V(s))에 의거하여 전술한 차속-게인 맵으로부터 게인을 결정하고, 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))에 게인을 승산하여 외란 상태 신호(Dist(s))를 연산하고, 메모리에 기억한다(스텝 S66).
계속해서, 보정부(29)는, 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력하고(스텝 S67), 도 8의 처리를 종료한다.
본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 조타 장치에 의하면, 외란 발생 검출부(20A)에 포함되는 부호 비교부(27A)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))로부터 연산되는 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 부호 를 비교하고, 외란의 발생의 유무를 검출하여, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))를 출력한다.
여기서, 타이어(9)가 노면으로부터 받는 실노면 반력 토오크(Talign)는, 스티어링축 반력 토오크(Ttran)와는 달리 마찰 토오크를 포함하지 않는다.
그 때문에, 조타 토오크(Thdl)가 작은 영역에서도 외란의 발생을 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 외란의 발생 정도가 작은 영역에서 차량의 안정화 제어를 행할 수 있기 때문에, 드라이버에게 제어 개입시의 위화감을 주는 것을 방지할 수 있다.
또한, 요 레이트(yaw rate) 센서나 횡가속도 센서를 필요로 하지 않기 때문에, 저렴하고 간소한 구성을 실현할 수 있다.
또한, 핸들각(Theta)을 검출하여 제어 유닛(10A)에 출력하는 핸들각 검출기(5)가 불필요해지기 때문에, 장치의 구성을 더욱 간소화할 수 있다.
또한, 노면 반력 토오크의 변화율을 이용함에 의해, 보다 조기에 외란의 발생을 검출할 수 있고, 보다 조기에 차량의 안정화 제어를 할 수 있다.
또한, 외란 발생 검출부(20A)에 포함되는 비율 연산부(28A)는, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 비율을 연산하고, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))와 함께, 외란의 발생 정도를 나타내는 외란 토오크 비율 신호(Dist_ratio(s))를 출력한다.
그 때문에, 외란의 발생 정도를 정확하게 연산할 수 있고, 그 결과, 차량의 안정화 제어를 적절하게 행할 수 있다.
또한, 상기 실시의 형태 2의 외란 발생 검출부(20A)는, 비율 연산부(28A)를 포함하고, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 비율을 연산함에 의해, 외란의 발생 정도를 연산하였다.
그러나, 이것으로 한정되지 않고, 외란 발생 검출부(20A)는, 비율 연산부(28A) 대신에, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 편차를 연산하고, 외란 검출 신호(Dist_sgn(s))와 함께, 외란의 발생 정도를 나타내는 외란 토오크 편차 신호(Dist_dev(s))를 출력하는 편차 연산부(편차 연산 수단)를 포함하고 있어도 좋다.
이 경우도, 상기 실시의 형태 2와 같은 효과를 이룰 수 있다.
또한, 외란 발생 검출부(20A)는, 보다 간단하게 외란의 발생의 유무를 검출하여 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력하기 위해, 부호 비교부(27A)만을 포함하고 있어도 좋다.
또한, 외란 발생 검출부(20A)는, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s))와, 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 비율 또는 편차가, 차량에 따라 설정되는 소정의 임계치를 초과한 경우에, 차량에 대한 외란의 발생을 검출하여도 좋다.
이들의 경우, 장치의 구성을 더욱 간소화할 수 있다.
또한, 외란 발생 검출부(20A)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s)) 및 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))와, 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s)) 및 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))를 조합시켜서 외란의 발생 정도를 연산하여도 좋다.
이때, 제어 유닛(10A)은, 상기 실시의 형태 1에서 나타낸 핸들각 검출부(17) 및 목표노면 반력 토오크 연산부(19)를 포함하고 있다.
이 경우도, 상기 실시의 형태 2와 같은 효과를 이룰 수 있다.
(실시의 형태 3)
상기 실시의 형태 1 및 2에서는, 핸들(2)과 타이어(9)가 링크 기구로 연결되어 있기 때문에, 외란이 발생한 경우, 드라이버는, 토오크는 절감되는 것이지만, 핸들(2)을 조타할 필요가 있다.
그래서, 타이어(9)의 전타각을 핸들(2)의 핸들각으로부터 독립하여 변화시키는 것이 바람직하다.
도 9는, 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 조타 장치의 스티어링 기구(1B)(전륜 전타 기구)를 도시하는 구성도이다.
도 9에서, 스티어링 기구(1B)는, 도 1에 도시한 핸들각 검출기(5), 어시스트 모터(7) 및 제어 유닛(10)에 대신하여, 전타각 검출기(41)(각도 검출 수단)와, 제 1 어시스트 모터(42)와, 제 2 어시스트 모터(43)와, 제어 유닛(10B)(전륜 전타각 제어 수단)을 구비하고 있다.
여기서, 스티어링 기구(1B)는, 타이어(9)(여기서는, 전륜)의 전타각(Ttire)을 핸들각(Theta)으로부터 독립하여 변화시키는 스티어 바이 와이어 기구를 구성하 고 있다.
전타각 검출기(41)는, 타이어(9)의 전타각(Ttire)을 검출하여 제어 유닛(10B)에 출력한다.
제 1 어시스트 모터(42)는, 핸들측 스티어링축(44)에 접속되고, 핸들(2)에 전달되는 조타 반력(Tassist1)을 제어한다. 제 2 어시스트 모터(43)는, 타이어측 스티어링축(45)에 접속되고, 조타 토오크(Thdl)를 보조하기 위한 어시스트 토오크(Tassist2)를 발생하여, 타이어(9)의 전타각(Ttire)을 제어한다.
제어 유닛(10B)에는, 조타 토오크(Thdl), 차속(V), 실노면 반력 토오크(Talign), 전타각(Ttire), 제 1 어시스트 모터(42)의 모터 검출 전류(Imtr1), 제 1 어시스트 모터(42)의 모터 검출 전압(Vmtr1), 제 2 어시스트 모터(43)의 모터 검출 전류(Imtr2), 및 제 2 어시스트 모터(43)의 모터 검출 전압(Vmtr2)이 입력된다.
제어 유닛(10B)은, 상기한 입력에 의거하여 제 1 어시스트 모터(42) 및 제 2 어시스트 모터(43)에 조타 반력(Tassist1) 및 어시스트 토오크(Tassist2)를 각각 발생시키기 위한 목표 전류치를 연산하고, 제 1 어시스트 모터(42) 및 제 2 어시스트 모터(43)에 모터 구동 전류(Idrive1) 및 모터 구동 전류(Idrive2)를 각각 출력한다.
또한, 제어 유닛(10B)은, 목표노면 반력 토오크 연산부(19B)(도시 생략)와, 외란 발생 검출부(20B)(도시 생략)와, 어시스트 토오크 결정부(21B)(도시 생략)를 포함하고 있다.
목표노면 반력 토오크 연산부(19B)는, 차속 신호(V(s))와 전타각(Ttire)으로 부터 얻어지는 전타각 신호(Ttire(s))에 의거하여 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))를 연산한다.
외란 발생 검출부(20B)는, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s))와 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s))에 의거하여 차량에 대한 외란의 발생의 유무를 검출하고, 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력한다.
어시스트 토오크 결정부(21B)는, 외란 상태 신호(Dist(s))에 의거하여, 제 2 어시스트 모터(43)에 어시스트 토오크(Tassist2)를 발생시키기 위한 어시스트 토오크 신호(Tassist2(s))를 출력한다.
그 밖의 구성에 관해서는, 전술한 실시의 형태 1과 마찬가지이고, 그 설명은 생략한다.
본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 조타 장치에 의하면, 스티어링 기구(1B)는, 타이어(9)의 전타각(Ttire)을 핸들각(Theta)으로부터 독립하여 변화시키는 스티어 바이 와이어 기구를 구성하고 있다.
그 때문에, 외란의 발생을 검출하는 경우에, 외란에 수반하는 조타 반력(Tassist1)을 제로로 함으로써, 드라이버에게 외란 발생 시의 불쾌감을 주는 일 없이 차량을 안정화 제어할 수 있다.
또한, 상기 실시의 형태 3에서는, 타이어(9)의 전타각(Ttire)을 핸들(2)의 핸들각(Theta)으로부터 독립하여 변화시키는 전륜 조타 기구로서, 스티어 바이 와이어 기구를 예로 하여 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다.
전륜 조타 기구는, 유성치차 기구, 차동치차 기구 또는 하모닉 도라이브 등 을 이용한 부 조타각 중첩 기구라도 좋다.
이 경우도, 상기 실시의 형태 3과 같은 효과를 이룰 수 있다.
또한, 상기 실시의 형태 1 내지 3의 노면 반력 토오크 검출기(12)는, 타이어(9)에 부착된 로드 셀이고, 로드 셀에 마련된 변형 게이지의 변형을 실노면 반력 토오크(Talign)로서 출력한다고 하였다.
그러나, 이것으로 한정되지 않고, 노면 반력 토오크 검출기는, 예를 들면 일본 특개2003-312521호 공보에 나타난 방법에 의해 실노면 반력 토오크(Talign)를 연산하여도 좋다.
이 경우, 노면 반력 토오크 검출기는, 우선 조타 토오크(Thdl) 및 모터 검출 전류(Imtr)로부터 스티어링축 반력 토오크(Ttran)를 연산한다. 계속해서, 이 스티어링축 반력 토오크(Ttran)를 로우 패스 필터에 통과하여 실노면 반력 토오크(Talign)를 연산한다. 로우 패스 필터의 시정수는, 차속(V) 및 모터 속도(Smtr)에 따라 결정된다.
이 경우도, 상기 실시의 형태 1 내지 3과 같은 효과를 이룰 수 있다.
또한, 실시의 형태 1 내지 3에서, 실노면 반력 토오크 신호(Talign_act(s)), 목표노면 반력 토오크 신호(Talign_ref(s)), 실노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_act(s)), 및 목표노면 반력 토오크 변화율 신호(dTalign_ref(s))의 어느 하나가, 예를 들면 전기 노이즈 등의 영향에 의해 진동적인 경우에는, 외란 발생 검출부(20, 20A)는, 로우 패스 필터 등의 특정 주파수 제거 수단을 포함하여도 좋다.
이 경우, 외란의 고주파 성분에 의한 영향을 저감할 수 있다.
또한, 상기 실시의 형태 1 내지 3에서는, 전륜 타이어의 전타각을 제어하였지만, 이것으로 한정되지 않고, 후륜 타이어의 전타각을 제어하여도 좋다.
이때, 스티어링 기구는, 차량의 후륜 타이어의 전타각을 변화시키는 후륜 전타 기구(도시 생략)를 또한 구비하고 있다. 또한, 제어 유닛(후륜 전타각 제어 수단)은, 외란 상태 신호(Dist(s))에 의거하여 어시스트 토오크를 연산하고, 후륜 타이어의 전타각을 제어한다.
이 경우, 더욱 적절하게 차량의 안정화 제어를 행할 수 있다.
또한, 상기 실시의 형태 1 내지 3에서는, 스티어링 기구를 제어하여 차량의 안정화 제어를 실행하였지만, 이것으로 한정되지 않는다.
제어 유닛은, 예를 들면 차량의 4륜의 제동력을 제어 가능한 ESC(E1ectronic Stabi1ity Contro1) 시스템(제동력 제어 장치)에 외란 상태 신호(Dist(s))를 출력하고, ESC 시스템으로부터의 출력 신호를 변경하여도 좋다.
이 경우, 더욱 적절하게 차량의 안정화 제어를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 조타 장치의 스티어링 기구를 도시하는 구성도.
도 2는 도 1의 제어 유닛을 어시스트 모터와 함께 도시하는 블록도.
도 3은 손을 뗀 상태에서 직진 주행을 하고 있는 차량에 외란이 발생한 경우의 시간과 핸들각 및 노면 반력 토오크의 관계를 도시하는 설명도.
도 4는 통상노면 상황에서 레인 체인지 등의 조타를 실행한 경우의 시간과 핸들각 및 노면 반력 토오크의 관계를 도시하는 설명도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 목표노면 반력 토오크 연산부 및 외란 발생 검출부의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 조타 장치의 제어 유닛을 어시스트 모터와 함께 도시하는 블록도.
도 7은 손을 뗀 상태에서 직진 주행을 하고 있는 차량에 외란이 발생한 경우의 시간과 핸들각, 노면 반력 토오크 및 노면 반력 토오크 변화율의 관계를 도시하는 설명도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 목표노면 반력 토오크 변화율 연산부, 실노면 반력 토오크 변화율 연산부 및 외란 발생 검출부의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 조타 장치의 스티어링 기구를 도시하는 구성도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1, 1B : 스티어링 기구(전륜 전타 기구)
2 : 핸들
5 : 핸들각 검출기(각도 검출 수단)
6 : 토오크 센서(조타 토오크 검출 수단)
7 : 어시스트 모터
9 : 타이어(차륜)
10, 10A, 10B : 제어 유닛(전륜 전타각 제어 수단)
11 : 차속 검출기(차속 검출 수단)
2 : 노면 반력 토오크 검출기(노면 반력 토오크 검출 수단)
19 : 목표노면 반력 토오크 연산부(목표노면 반력 토오크 연산 수단)
20, 20A : 외란 발생 검출부(외란 발생 검출 수단)
21 : 어시스트 토오크 결정부(어시스트 토오크 결정 수단)
26 : 외란 보상부(외란 보상 수단)
27, 27A : 부호 비교부(부호 비교 수단)
28, 28A : 비율 연산부(비율 연산 수단)
29 : 보정부(보정 수단)
30 : 목표노면 반력 토오크 변화율 연산부(목표노면 반력 토오크 변화율 연산 수단)
31 : 실노면 반력 토오크 변화율 연산부(실노면 반력 토오크 변화율 연산 수 단)
41 : 전타각 검출기(각도 검출 수단)
Dist(s) : 외란 상태 신호
dTalign_act : 실노면 반력 토오크 변화율
dTalign_ref : 목표노면 반력 토오크 변화율
Smtr : 모터 속도
Talign : 실노면 반력 토오크
Talign_ref : 목표노면 반력 토오크
Tassist Tassist2 : 어시스트 토오크
Tassist1 : 조타 반력
Thdl : 조타 토오크
Theta : 핸들각
Ttire : 전타각
V : 차속

Claims (18)

  1. 차량의 차륜이 노면으로부터 받는 실노면 반력 토오크를 검출하는 노면 반력 토오크 검출 수단과,
    상기 차량의 차속을 검출하는 차속 검출 수단과,
    상기 차량의 핸들의 핸들각 또는 상기 차륜의 전타각을 검출하는 각도 검출 수단과,
    상기 차속 및 상기 각도 검출 수단의 출력에 의거하여 목표노면 반력 토오크를 연산하는 목표노면 반력 토오크 연산 수단과,
    상기 차량에 대한 외란의 발생을 검출하여 외란 상태 신호를 출력하는 외란 발생 검출 수단을 구비하고,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 실노면 반력 토오크와 상기 목표노면 반력 토오크의 부호를 비교하는 부호 비교 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 외란의 상태로서, 상기 실노면 반력 토오크와 상기 목표노면 반력 토오크의 편차를 연산하는 편차 연산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 외란의 상태로서, 상기 실노면 반력 토오크와 상기 목표노면 반력 토오크의 비율을 연산하는 비율 연산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  4. 차량의 차륜이 노면으로부터 받는 실노면 반력 토오크를 검출하는 노면 반력 토오크 검출 수단과,
    상기 실노면 반력 토오크의 시간 변화율인 실노면 반력 토오크 변화율을 연산하는 실노면 반력 토오크 변화율 연산 수단과,
    상기 차량의 차속을 검출하는 차속 검출 수단과,
    상기 차량의 드라이버에 의한 조타 토오크에 어시스트 토오크를 부가하는 어시스트 모터의 모터 속도를 검출하는 모터 속도 검출 수단과,
    상기 차속 및 상기 모터 속도에 의거하여 목표노면 반력 토오크 변화율을 연산하는 목표노면 반력 토오크 변화율 연산 수단과,
    상기 차량에 대한 외란의 발생을 검출하여 외란 상태 신호를 출력하는 외란 발생 검출 수단을 구비하고,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 실노면 반력 토오크 변화율과 상기 목표노면 반력 토오크 변화율의 부호를 비교하는 부호 비교 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 외란의 상태로서, 상기 실노면 반력 토오크 변화율과 상기 목표노면 반력 토오크 변화율의 편차를 연산하는 편차 연산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 외란의 상태로서, 상기 실노면 반력 토오크 변화율과 상기 목표노면 반력 토오크 변화율의 비율을 연산하는 비율 연산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 차속에 의거하여 상기 편차 연산 수단의 출력을 보정하는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 차량의 드라이버에 의한 조타 토오크를 검출하는 조타 토오크 검출 수단과,
    상기 조타 토오크를 보조하기 위한 어시스트 토오크를 발생하는 어시스트 모터와,
    상기 어시스트 토오크를 결정하는 어시스트 토오크 결정 수단을 또한 구비하고,
    상기 어시스트 토오크 결정 수단은, 상기 외란 상태 신호에 의거하여 상기 어시스트 토오크를 보상하기 위한 외란 보상 토오크를 연산하는 외란 보상 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 차량의 전륜의 전타각을 상기 핸들의 핸들각으로부터 독립하여 변화시키는 전륜 전타 기구와,
    상기 외란 상태 신호에 의거하여 상기 전륜의 전타각을 제어하는 전륜 전타각 제어 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 차량의 후륜의 전타각을 상기 핸들의 핸들각으로부터 독립하여 변화시키는 후륜 전타 기구와,
    상기 외란 상태 신호에 의거하여 상기 후륜의 전타각을 제어하는 후륜 전타각 제어 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 외란 상태 신호에 의거하여, 상기 차량을 제동시키기 위한 제동력 제어 장치로부터의 출력 신호를 변경하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 차속에 의거하여 상기 편차 연산 수단의 출력을 보정하는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  13. 제 4항에 있어서,
    상기 차량의 드라이버에 의한 조타 토오크를 검출하는 조타 토오크 검출 수단과,
    상기 조타 토오크를 보조하기 위한 어시스트 토오크를 발생하는 어시스트 모터와,
    상기 어시스트 토오크를 결정하는 어시스트 토오크 결정 수단을 또한 구비하고,
    상기 어시스트 토오크 결정 수단은, 상기 외란 상태 신호에 의거하여 상기 어시스트 토오크를 보상하기 위한 외란 보상 토오크를 연산하는 외란 보상 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  14. 제 4항에 있어서,
    상기 차량의 전륜의 전타각을 상기 차량의 핸들의 핸들각으로부터 독립하여 변화시키는 전륜 전타 기구와,
    상기 외란 상태 신호에 의거하여 상기 전륜의 전타각을 제어하는 전륜 전타각 제어 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  15. 제 4항에 있어서,
    상기 차량의 후륜의 전타각을 상기 차량의 핸들의 핸들각으로부터 독립하여 변화시키는 후륜 전타 기구와,
    상기 외란 상태 신호에 의거하여 상기 후륜의 전타각을 제어하는 후륜 전타각 제어 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  16. 제 4항에 있어서,
    상기 외란 상태 신호에 의거하여, 상기 차량을 제동시키기 위한 제동력 제어 장치로부터의 출력 신호를 변경하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  17. 제 3항에 있어서,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 차속에 의거하여 상기 비율 연산 수단의 출력을 보정하는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  18. 제 6항에 있어서,
    상기 외란 발생 검출 수단은, 상기 차속에 의거하여 상기 비율 연산 수단의 출력을 보정하는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
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