JP2000043741A - Power steering device - Google Patents
Power steering deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車において、
ドライバの操舵操作を油圧アクチュエータの油圧力又は
電動モータの回転力によりアシストする、パワーステア
リング装置に関する。[0001] The present invention relates to an automobile,
The present invention relates to a power steering device that assists a driver's steering operation with hydraulic pressure of a hydraulic actuator or rotational force of an electric motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、自動車において、ドライバの
ハンドルの操作時に、ドライバが付与する操舵トルクと
は別の補助操舵トルクを付与し、ドライバの操舵トルク
をアシストして操舵操作時のドライバの負担を軽減する
パワーステアリング装置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, in an automobile, when a driver operates a steering wheel, an auxiliary steering torque different from the steering torque applied by the driver is applied, and the driver's steering torque is assisted to provide a burden on the driver during the steering operation. Power steering devices that reduce the power consumption are known.
【０００３】補助操舵トルクの付与手段としては、油圧
アクチュエータや電動モータ（以下、モータという）が
一般に用いられており、油圧アクチュエータの油圧トル
クやモータの回転トルクが補助操舵トルクとして付与さ
れるようになっている。特に、後者のモータを用いた電
動パワーステアリング装置では、ドライバの操舵操作と
は独立して自由にモータの回転トルクの大きさを設定す
ることができるため、ドライバのフィーリングに適合し
た細かな補助操舵トルクの制御が可能となる。このた
め、近年、例えば特許第２６５１７６２号公報に示すよ
うに、電動パワーステアリング装置についての開発，実
用化が進められている。As an auxiliary steering torque applying means, a hydraulic actuator or an electric motor (hereinafter, referred to as a motor) is generally used, and the hydraulic torque of the hydraulic actuator or the rotational torque of the motor is applied as the auxiliary steering torque. Has become. In particular, in the latter type of electric power steering device using a motor, the magnitude of the rotational torque of the motor can be freely set independently of the steering operation of the driver, so that a fine assist suitable for the driver's feeling is provided. The steering torque can be controlled. For this reason, in recent years, as shown in, for example, Japanese Patent No. 2651762, the development and practical use of an electric power steering device have been promoted.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
のパワーステアリング装置では、ドライバの操舵トルク
の大きさに応じて、また、車速に応じて、補助操舵トル
クの大きさが制御されていた。具体的には、ドライバの
操舵トルクが小さい時、また、車速が小さい時には、大
きな補助操舵トルクを付与してドライバの操舵負担を軽
減し、逆に、ドライバの操舵トルクが大きい時や車速が
大きい時には、補助操舵トルクによるアシストを低減し
て、しっかりした手応えのある操舵感が得られるような
制御が行われていた。By the way, in the above-mentioned conventional power steering apparatus, the magnitude of the auxiliary steering torque is controlled according to the magnitude of the steering torque of the driver and according to the vehicle speed. Specifically, when the driver's steering torque is small, or when the vehicle speed is low, a large auxiliary steering torque is applied to reduce the driver's steering burden, and conversely, when the driver's steering torque is large or the vehicle speed is large. At times, control has been performed such that assist by the auxiliary steering torque is reduced to obtain a firm and responsive steering feeling.
【０００５】しかしながら、補助操舵トルクによるアシ
ストが必要とされるのは、何もドライバの操舵トルクが
小さい時や車速が小さい時に限られない。例えば、進行
方向前方に障害物があり、これを回避するような場合に
は、通常の操舵操作に比べて遙に速い速度での操舵操作
が必要となるため、大きな補助操舵トルクによるアシス
トが望まれる。特に、障害物に達するまでの時間（衝突
余裕時間）が短い程、より速やかな操舵操舵が要求さ
れ、補助操舵トルクによるアシストも大きなものが望ま
れる。[0005] However, the need for assisting with the assist steering torque is not limited to when the steering torque of the driver is small or when the vehicle speed is low. For example, if there is an obstacle ahead in the traveling direction and it is to be avoided, it is necessary to perform the steering operation at a much higher speed than the normal steering operation. It is. In particular, as the time until the vehicle reaches the obstacle (the time to allow collision) is shorter, faster steering is required, and it is desired that the assist by the assist steering torque is larger.
【０００６】ところが、従来のパワーステアリング装置
では、上述のように、専らドライバの操舵トルクの大き
さ，車速の大きさといった自車両の運転状態にのみ応じ
て設定されており、前方の障害物の存在等の外部との関
係に応じた制御はなされていなかった。このため、高速
で走行している進行方向前方に障害物を発見し、これを
回避しようとした場合にも、補助操舵トルクは小さく設
定されたままであり、回避のための操舵操作を行なうド
ライバの負担は大きかった。However, in the conventional power steering apparatus, as described above, the setting is made exclusively in accordance with the driving state of the host vehicle such as the magnitude of the steering torque of the driver and the magnitude of the vehicle speed. The control according to the external relation such as existence was not performed. For this reason, even if an obstacle is found ahead of the traveling direction traveling at high speed and the driver tries to avoid the obstacle, the auxiliary steering torque is still set to a small value, and the driver who performs the steering operation for avoiding the steering torque is kept small. The burden was heavy.
【０００７】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、進行方向前方の障害物までの衝突余裕時間に
応じて補助操舵トルクの大きさを設定し、衝突回避のた
めの操舵操作を容易かつ速やかにできるようにした、パ
ワーステアリング装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem, and sets a magnitude of an auxiliary steering torque in accordance with a margin time for collision with an obstacle in front of a traveling direction, thereby performing a steering operation for collision avoidance. It is an object of the present invention to provide a power steering device that can easily and quickly perform the power steering.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のパワーステアリング装置では、ドライバの
ハンドル操舵時の操舵トルクの大きさに応じて補助操舵
トルクを算出することによりドライバのハンドル操舵を
アシストするとともに、前方物体検出手段により自車両
前方に存在する物体を検出し、その検出情報に基づき物
体の自車両に対する相対位置を前方物***置測定手段に
より測定し、測定された物体の相対位置と相対位置の時
間変化とに基づき自車両が物体に衝突するまでに要する
時間を余裕時間として余裕時間算出手段により算出す
る。そして、制御ゲイン設定手段により、余裕時間算出
手段で算出された余裕時間に応じて補助操舵トルクの大
きさを調整する制御ゲインを設定する。In order to achieve the above object, a power steering apparatus according to the present invention calculates an auxiliary steering torque according to a magnitude of a steering torque at the time of steering of the driver, thereby obtaining a steering wheel of the driver. While assisting the steering, the front object detecting means detects the object existing in front of the own vehicle, and the relative position of the object with respect to the own vehicle is measured by the front object position measuring means based on the detected information, and the relative position of the measured object is measured. The time required until the host vehicle collides with the object is calculated as a margin time by the margin time calculating means based on the time change of the position and the relative position. Then, the control gain setting means sets a control gain for adjusting the magnitude of the auxiliary steering torque according to the allowance time calculated by the allowance time calculation means.
【０００９】望ましくは、余裕時間が短いほど、補助操
舵トルクが大きくなるように、制御ゲインを設定する。
これにより、ドライバのハンドル操舵をアシストする補
助操舵トルクは、余裕時間が短いほど、即ち、衝突回避
の緊急性が高いほど、大きくなるように調整されること
になる。Preferably, the control gain is set such that the auxiliary steering torque increases as the margin time becomes shorter.
As a result, the assist steering torque for assisting the driver to steer the steering wheel is adjusted to increase as the margin time is shorter, that is, as the urgency of collision avoidance is higher.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態
としてのパワーステアリング装置を示すものであるが、
本パワーステアリング装置は、従来のパワーステアリン
グ装置と同様に、ドライバの操舵トルクと自車両の車速
に応じて補助操舵トルクの大きさを制御しながらも、進
行方向前方に障害物が存在する場合には、障害物までの
衝突余裕時間に応じて補助操舵トルクの大きさを制御
し、ドライバが衝突回避のための操舵操作を容易かつ速
やかにできるようにするものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 show a power steering device as one embodiment of the present invention.
Like the conventional power steering device, the present power steering device controls the magnitude of the auxiliary steering torque according to the driver's steering torque and the vehicle speed of the host vehicle, but also when an obstacle is present ahead of the traveling direction. Is to control the magnitude of the auxiliary steering torque according to the time to collision with an obstacle so that the driver can easily and quickly perform a steering operation for avoiding a collision.
【００１１】このため、図１に示すように、本パワース
テアリング装置では、ドライバがハンドルを操舵操作す
る際の操舵トルクＴd を検出する操舵トルクセンサ１
と、自車両の車速Ｖを検出する車速センサ２とがそなえ
られるとともに、進行方向前方に存在する障害物を検出
し、この検出した障害物と衝突のおそれがある場合に衝
突までに要する時間を衝突余裕時間（余裕時間）として
算出するための種々の情報検出手段がそなえられてい
る。この情報検出手段とは、前方障害物の自車両に対す
る相対位置（前方物***置）、即ち、前方障害物までの
距離ｄと前方障害物の自車両中心線に対するヨー角ずれ
量β〔以下、前方物***置φ（ｄ，β）と表記する〕と
を検出するレーザレーダ，超音波センサ等の前方物体検
出センサ（前方物体検出手段）３や、ドライバの操舵操
作時のハンドル角（操舵角）θを検出する操舵角センサ
４である。For this reason, as shown in FIG. 1, in the present power steering apparatus, a steering torque sensor 1 for detecting a steering torque Td when a driver steers a steering wheel.
And a vehicle speed sensor 2 for detecting the vehicle speed V of the own vehicle, detecting an obstacle existing ahead in the traveling direction, and setting a time required for a collision when there is a possibility of collision with the detected obstacle. Various information detecting means for calculating as a collision margin time (margin time) are provided. The information detecting means includes a relative position of the front obstacle with respect to the own vehicle (front object position), that is, a distance d to the front obstacle and a yaw angle shift amount β of the front obstacle with respect to the center line of the own vehicle [hereinafter, forward Object position φ (d, β)], a front object detection sensor (front object detection means) 3 such as a laser radar or an ultrasonic sensor, and a steering wheel angle (steering angle) θ at the time of a steering operation by a driver. Is a steering angle sensor 4 for detecting the steering angle.
【００１２】そして、これらのセンサ１〜４の検出情報
に基づいてパワーステアリング機構１０を制御する制御
手段１００がそなえられており、制御手段１００は、直
流モータ１１へ供給する電流値を制御することにより、
センサ１〜４の検出情報に基づき設定した補助操舵トル
クをパワーステアリング機構１０から発生させるように
なっている。つまり、本実施形態では、直流モータ１１
の回転トルクによってドライバの操舵操作をアシストす
る電動パワーステアリング装置により本発明のパワース
テアリング装置を構成した場合について示している。A control means 100 for controlling the power steering mechanism 10 based on the detection information of these sensors 1 to 4 is provided. The control means 100 controls a current value supplied to the DC motor 11. By
The auxiliary steering torque set based on the detection information of the sensors 1 to 4 is generated from the power steering mechanism 10. That is, in the present embodiment, the DC motor 11
1 shows a case where the electric power steering device of the present invention is configured by an electric power steering device that assists a driver's steering operation by using the rotational torque.
【００１３】なお、パワーステアリング機構１０は、図
１に示すように、直流モータ１１と、直流モータ１１の
出力軸に連結されたウォーム軸１２ａ，ウォーム軸１２
ａと噛み合って駆動されるウォームホイール軸１２ｂか
らなる減速機１２と、ウォームホイール軸１２ｂとラッ
ク軸１４の歯部１４ａと噛み合うピニオン軸１３とをそ
なえている。このような構成により、パワーステアリン
グ機構１０では、直流モータ１１で発生する回転トルク
を減速機１２において増幅させ、補助操舵トルクとして
ピニオン軸１３を介してラック軸１４に伝達することに
より、ドライバの操舵操作をアシストするようになって
いる。なお、ドライバがハンドルを操舵することで生じ
る操舵トルクは、図示しないステアリングシャフトを介
してラック軸１４に伝達されるようになっている。As shown in FIG. 1, the power steering mechanism 10 includes a DC motor 11, a worm shaft 12a and a worm shaft 12 connected to an output shaft of the DC motor 11.
a, and a pinion shaft 13 meshing with the worm wheel shaft 12b and the teeth 14a of the rack shaft 14 are provided. With such a configuration, the power steering mechanism 10 amplifies the rotational torque generated by the DC motor 11 in the speed reducer 12 and transmits it to the rack shaft 14 via the pinion shaft 13 as the auxiliary steering torque, thereby enabling the driver to perform steering. It is designed to assist the operation. The steering torque generated by the driver steering the steering wheel is transmitted to the rack shaft 14 via a steering shaft (not shown).
【００１４】ここで、制御手段１００の内部構成及び機
能について詳述すると、制御手段１００には、その機能
要素として、操舵トルク測定手段１０１，車速測定手段
１０２，前方物***置測定手段１０３，操舵角測定手段
１０４がそなえられており、上述の各センサ１〜４の検
出情報に基づき、それぞれ操舵トルクＴd ，車速Ｖ，前
方物***置φ（ｄ，β），操舵角θを測定するようにな
っている。Here, the internal structure and functions of the control means 100 will be described in detail. The control means 100 includes, as its functional elements, a steering torque measuring means 101, a vehicle speed measuring means 102, a front object position measuring means 103, a steering angle. Measuring means 104 is provided to measure the steering torque T d , the vehicle speed V, the front object position φ (d, β), and the steering angle θ based on the detection information of each of the sensors 1 to 4 described above. ing.
【００１５】また、余裕時間算出手段１０５と操舵角速
度算出手段１１４とがそなえられており、余裕時間算出
手段１０５は、前方物***置測定手段１０３で測定され
た前方障害物までの距離ｄの時間変化に基づき相対速度
Ｖd （＝Δｄ／Δｔ）を算出し、前方障害物までの距離
ｄと算出した相対速度Ｖd とから、自車両が検出した障
害物に衝突するおそれのある場合、衝突するまでの衝突
余裕時間ｔC （＝ｄ／Ｖd ）を算出するようになってい
る。操舵角速度算出手段１１４は、操舵角測定手段１０
４で測定された操舵角θの時間変化に基づき、操舵角速
度ω（＝Δθ／Δｔ）を算出するようになっている。Further, a margin time calculating means 105 and a steering angular velocity calculating means 114 are provided. The margin time calculating means 105 has a time change of the distance d to the front obstacle measured by the front object position measuring means 103. calculating the relative velocity V d (= Δd / Δt) on the basis of, and a relative speed V d and the calculated distance d to the front obstacle, when there is a possibility of collision with an obstacle that the vehicle has been detected, collide The collision margin time t C (= d / V d ) up to this point is calculated. The steering angular velocity calculating means 114 is provided for the steering angle measuring means 10.
The steering angular velocity ω (= Δθ / Δt) is calculated based on the time change of the steering angle θ measured in Step 4.
【００１６】さらに、制御手段１００には、モータ電流
値算出駆動手段１０６がそなえられている。モータ電流
値算出駆動手段１０６について説明すると、モータ電流
値算出駆動手段１０６は、直流モータ１１に供給すべき
電流値を算出し、算出した電流を直流モータ１１に供給
して駆動する機能を有しており、モータ電流値算出手段
１０７，モータ電流値補正手段１０８，モータ駆動手段
１１１とから構成されている。Further, the control means 100 is provided with a motor current value calculation driving means 106. The motor current value calculation driving means 106 will be described. The motor current value calculation driving means 106 has a function of calculating a current value to be supplied to the DC motor 11 and supplying the calculated current to the DC motor 11 for driving. It comprises a motor current value calculating means 107, a motor current value correcting means 108, and a motor driving means 111.
【００１７】まず、モータ電流値算出手段１０７は、直
流モータ１１に供給すべき電流値を算出するようになっ
ている。直流モータ１１では、供給された電流値の大き
さに比例した回転トルクＴr が発生し、ラック軸１４に
は、この回転トルクＴr が増幅されて補助操舵トルクＴ
として付与されるようになる。このため、モータ電流値
算出手段１０７では、まず、ラック軸１４に付与すべき
補助操舵トルクの基本値（基本補助操舵トルク）Ｔ0 を
設定し、その基本補助操舵トルクＴ0 の大きさに応じた
電流値を算出するようになっている。First, the motor current value calculation means 107 calculates a current value to be supplied to the DC motor 11. In the DC motor 11, a rotation torque Tr proportional to the magnitude of the supplied current value is generated, and the rotation torque Tr is amplified on the rack shaft 14 so that the auxiliary steering torque T
Will be given as. For this reason, the motor current value calculation means 107 first sets a basic value (basic auxiliary steering torque) T 0 of the auxiliary steering torque to be applied to the rack shaft 14, and according to the magnitude of the basic auxiliary steering torque T 0. The calculated current value is calculated.
【００１８】ここでの基本補助操舵トルクＴ0 の大きさ
は、従来の電動パワーステアリング装置と同様に、操舵
トルクＴd と車速Ｖとに応じて設定されるようになって
いる。つまり、操舵トルクＴd が小さい時、また、車速
Ｖが小さい時には、大きなアシストによりドライバの操
舵負担を軽減し、操舵トルクＴd が大きくなるに連れ、
また、車速Ｖが大きくなるに連れ、アシストを低減して
しっかりした手応えのある操舵感が得られるような基本
補助操舵トルクＴ0 の設定となっているのである。Here, the magnitude of the basic auxiliary steering torque T 0 is set according to the steering torque Td and the vehicle speed V, similarly to the conventional electric power steering apparatus. That is, when the steering torque Td is small and the vehicle speed V is low, the steering load on the driver is reduced by the large assist, and as the steering torque Td increases,
Further, As the vehicle speed V increases, it is the steering sense of firm response by reducing the assist is a set of basic assist steering torque T 0 as obtained.
【００１９】次に、モータ電流値補正手段１０８は、モ
ータ電流値算出手段１０７で算出された電流値に適宜の
制御ゲインＫ1 ，Ｋ2 を乗じることにより電流値の調整
（変更）を行なうものであり、付与される補助操舵トル
クＴ（Ｔ＝Ｋ1 ×Ｋ2 ×Ｔ0）の大きさを適宜制御する
機能を有している。具体的には、モータ電流値補正手段
１０８には、第１の制御ゲイン設定手段１０９と第２の
制御ゲイン設定手段１１０との２つの制御ゲイン設定手
段がそなえられており、前者の第１の制御ゲイン設定手
段１０９は、余裕時間算出手段１０５で算出された前方
の障害物までの衝突余裕時間ｔC に応じて、第１のゲイ
ンＫ1 を設定するようになっている。Next, the motor current value correction means 108 adjusts (changes) the current value by multiplying the current value calculated by the motor current value calculation means 107 by appropriate control gains K 1 and K 2. And has a function of appropriately controlling the magnitude of the applied auxiliary steering torque T (T = K 1 × K 2 × T 0 ). Specifically, the motor current value correction means 108 is provided with two control gain setting means, a first control gain setting means 109 and a second control gain setting means 110. The control gain setting means 109 sets the first gain K 1 in accordance with the collision allowance time t C to the obstacle in front calculated by the allowance time calculation means 105.
【００２０】図２は、その設定マップの一例を示すもの
であり、衝突余裕時間ｔC が大きい時、即ち、ドライバ
が障害物を回避するのに十分な時間がある場合には、ゲ
インＫ1 は１．０に設定され、通常の操舵トルクＴd と
車速Ｖとに応じた電流が直流モータ１１に供給されるよ
うになっている。そして、衝突余裕時間ｔC がある所定
値ｔC0以下になった時には、衝突余裕時間ｔC の減少度
に応じてゲインＫ1 を増加させるようになっており、補
助操舵トルクＴを増大させてドライバの速やかな操舵操
作を可能にしている。FIG. 2 shows an example of the setting map. When the time to collision t C is large, that is, when there is enough time for the driver to avoid an obstacle, the gain K 1 is set. Is set to 1.0, and a current corresponding to the normal steering torque Td and the vehicle speed V is supplied to the DC motor 11. When the time to collision t C falls below a predetermined value t C0 , the gain K 1 is increased in accordance with the degree of decrease in the time to collision t C , and the auxiliary steering torque T is increased. This allows the driver to perform quick steering operations.
【００２１】一方、後者の第２の制御ゲイン設定手段１
１０は、ドライバの操舵角速度ωに応じて第２のゲイン
Ｋ2 を設定するものである。つまり、前方の障害物を回
避しようとする場合、ドライバがハンドルを操作する操
舵角速度ωが高い程、緊急性が高いとみなすことができ
るため、このような緊急性の高い場合には、直流モータ
１１に供給する電流値を大きくして補助操舵トルクＴを
増大させ、ドライバの速やかな操舵操作を可能にするよ
うになっている。On the other hand, the second control gain setting means 1
Reference numeral 10 is for setting the second gain K2 according to the steering angular velocity ω of the driver. That is, when trying to avoid an obstacle in front, the higher the steering angular velocity ω at which the driver operates the steering wheel, the higher the urgency can be considered. Therefore, in such a high urgency, the DC motor The auxiliary steering torque T is increased by increasing the value of the current supplied to the motor 11 to enable a quick steering operation by the driver.
【００２２】図３は、ゲインＫ2 の設定マップの一例を
示すものであり、操舵角速度ωが０の時はゲインＫ2 を
１．０とし、操舵角速度ωの上昇に応じてゲインＫ2 も
増大させるようになっている。ただし、操舵角速度ωが
所定値ω0 以上の場合には、ゲインＫ2 の大きさは所定
値ｋ0 に保持され、過大な補助操舵トルクＴの付与によ
り却ってドライバの操舵操作を不安定にしてしまうこと
を防止するようになっている。FIG. 3 shows an example of a setting map of the gain K 2. When the steering angular velocity ω is 0, the gain K 2 is set to 1.0, and the gain K 2 is also increased according to the increase of the steering angular velocity ω. It is designed to increase. However, when the steering angular velocity ω is equal to or more than the predetermined value ω 0 , the magnitude of the gain K 2 is maintained at the predetermined value k 0, and the steering operation of the driver is destabilized by applying an excessive auxiliary steering torque T. It is designed to prevent that.
【００２３】このように、モータ電流値補正手段１０８
では、衝突余裕時間ｔC と操舵角速度ωとに応じて制御
ゲインＫ1 ，Ｋ2 を設定して基本補助操舵トルクＴ0 に
応じた電流値をこれらの制御ゲインＫ1 ，Ｋ2 により調
整するようになっているが、これらの制御ゲインＫ1 ，
Ｋ2 の設定は、あくまでもドライバが前方の障害物を回
避しようとした時の操舵操作をアシストするためのもの
である。このため、ドライバが回避操舵をしようとして
いない時には、ドライバの意思を尊重して敢えて制御ゲ
インＫ1 ，Ｋ2 によるモータ電流値の変更は行なわない
（つまり、Ｋ1＝１，Ｋ2 ＝１とする）ようになってい
る。As described above, the motor current value correcting means 108
Then, the control gains K 1 and K 2 are set according to the collision margin time t C and the steering angular velocity ω, and the current value according to the basic auxiliary steering torque T 0 is adjusted by these control gains K 1 and K 2 . These control gains K 1 ,
Setting K 2 is for assisting the steering operation when the last driver attempted to avoid forward obstacle. For this reason, when the driver is not trying to perform the avoidance steering, the motor current value is not changed by the control gains K 1 and K 2 while respecting the driver's intention (that is, K 1 = 1 and K 2 = 1). To).
【００２４】したがって、制御ゲイン設定手段１０９，
１１０では、いずれも、前方に障害物が存在し、且つ、
ドライバがそれを回避しようとしている場合にのみ、衝
突余裕時間ｔC と操舵角速度ωとに応じた制御ゲインＫ
1 ，Ｋ2 によるモータ電流値の変更制御を行なうように
なっている。そして、前方に障害物が存在しない場合
や、障害物が存在する場合でもドライバがそれを回避し
ようとしていない場合には、制御ゲインＫ1 ，Ｋ2 を
１．０に保持するようになっている。Therefore, the control gain setting means 109,
At 110, in each case, there is an obstacle ahead, and
Only when the driver is trying to avoid it, the control gain K according to the time to collision t C and the steering angular velocity ω is calculated.
1, K 2 and performs a change control of the motor current value by. When there is no obstacle ahead, or when the driver does not try to avoid the obstacle even if it exists, the control gains K 1 and K 2 are held at 1.0. .
【００２５】上述のドライバが前方の障害物を回避しよ
うとしているか否かの判定は、判定手段１１２により行
なわれるようになっている。判定手段１１２は、前方の
障害物の位置と自車両の予測進路とを比較することによ
り、自車両の進行方向に障害物が存在するか否か判定
し、さらに、自車両の予測進路の障害物に対するずれ量
の時間変化からドライバが障害物を回避しようとしてい
るか否か判定するようになっている。The determination means 112 determines whether or not the driver is trying to avoid an obstacle in front of the driver. The judging means 112 judges whether or not an obstacle exists in the traveling direction of the own vehicle by comparing the position of the obstacle in front with the predicted course of the own vehicle. It is determined whether or not the driver is trying to avoid an obstacle based on the time change of the deviation amount with respect to the object.
【００２６】まず、前方の障害物の位置は、前方物***
置測定手段１０３における測定結果が用いられるように
なっている。前方物体検出センサ３は、自車両の前方一
定角度範囲内をスキャンし、その発信部から発信した波
動が障害物で反射して受信部で受信されるまでの応答時
間を検出するようになっているため、前方物***置測定
手段１０３では、応答時間から自車両から障害物までの
距離ｄが算出されるとともに、反射波動の受信方向から
障害物の自車両中心線に対するヨー角ずれ量βが算出さ
れ、これにより、自車両に対する障害物の位置関係を把
握することができるようになっているのである。First, the position of the obstacle ahead is measured by the measurement result of the front object position measuring means 103. The front object detection sensor 3 scans a predetermined angle range in front of the own vehicle, and detects a response time until the wave transmitted from the transmission unit is reflected by the obstacle and received by the reception unit. Therefore, the forward object position measuring means 103 calculates the distance d from the own vehicle to the obstacle from the response time, and calculates the yaw angle shift amount β of the obstacle with respect to the own vehicle center line from the receiving direction of the reflected wave. Thus, the positional relationship of the obstacle with respect to the host vehicle can be grasped.
【００２７】一方、自車両の予測進路は、進路予測手段
１１３において算出されるようなっている。進路予測手
段１１３には、車速測定手段１０２，操舵角測定手段１
０４から車速Ｖと操舵角θとが入力されるようになって
おり、これらの車速Ｖ，操舵角θと操舵角θから算出さ
れるヨーレイトとから、自車両の予測進路を算出するよ
うになっている。なお、ヨーレイトは、操舵角θにから
算出するのではなく、別にヨーレイトセンサを設けて検
出するようにしてもよい。On the other hand, the predicted course of the own vehicle is calculated by the course predicting means 113. The course predicting means 113 includes the vehicle speed measuring means 102 and the steering angle measuring means 1
04, the vehicle speed V and the steering angle θ are input, and the predicted course of the host vehicle is calculated from the vehicle speed V, the steering angle θ, and the yaw rate calculated from the steering angle θ. ing. Note that the yaw rate may be detected by providing a separate yaw rate sensor instead of calculating from the steering angle θ.
【００２８】そして、判定手段１１２における、自車両
の進行方向に障害物が存在するか否かの判定とドライバ
が障害物を回避しようとしているか否かの判定とは、共
に進路予測手段１１３において算出された予測進路から
の前方障害物の横ずれ量に基づいて行なわれるようにな
っている。まず、自車両の進行方向に障害物が存在する
か否かの判定は、予測進路からの前方障害物の横ずれ量
を所定量（例えば、道路車線幅）とを比較し、横ずれ量
が所定量以下であった場合、その障害物が進行方向に存
在すると判定するようになっている。一方、ドライバが
障害物を回避しようとしているか否かの判定は、横ずれ
量の時間変化を計測し、横ずれ量が増大している場合、
即ち、自車両の予測進路が前方障害物から遠ざかってい
る場合には、ドライバが障害物を回避するための操舵操
作を行なっていると判定するようになっている。The determination of whether or not an obstacle is present in the traveling direction of the vehicle by the determination means 112 and the determination of whether or not the driver is trying to avoid the obstacle are both calculated by the course prediction means 113. This is performed based on the amount of lateral displacement of the forward obstacle from the predicted prediction path. First, it is determined whether or not an obstacle exists in the traveling direction of the host vehicle by comparing the amount of lateral displacement of an obstacle ahead of the predicted course with a predetermined amount (for example, the width of a road lane). In the following cases, it is determined that the obstacle exists in the traveling direction. On the other hand, whether the driver is trying to avoid an obstacle is determined by measuring the time change of the lateral shift amount, and when the lateral shift amount is increasing,
That is, when the predicted course of the host vehicle is moving away from the obstacle in front, it is determined that the driver is performing a steering operation to avoid the obstacle.
【００２９】モータ電流値補正手段１０８は、判定手段
１１２が、障害物が進行方向に存在し、且つ、それを回
避しようとしていると判定した時にのみ、前述の衝突余
裕時間ｔC と操舵角速度ωとに応じた制御ゲインＫ1 ，
Ｋ2 の変更制御（１．０以外に設定する処理）を行なう
ようになっている。こうして、モータ電流値算出手段１
０７で算出され、モータ電流値補正手段１０８で適宜の
制御ゲインＫ1 ，Ｋ2 を乗じられた電流値は、モータ駆
動手段１１１に入力されるようになっている。モータ駆
動手段１１１は、入力された電流値に応じた電流を直流
モータ１１に供給するようになっており、直流モータ１
１が出力する回転トルクが減速機１２で増幅されて、補
助操舵トルクＴ（Ｔ＝Ｋ1 ×Ｋ2 ×Ｔ0 ）としてラック
軸に入力されるようになっている。なお、モータ駆動手
段１１１には、図示しないローパスフィルタがそなえら
れており、モータ電流値補正手段１０８における制御ゲ
インＫ1 ，Ｋ2 の変更制御にともなう電流値の急変を緩
和し、補助操舵トルクＴの急変や不自然な変動を防止す
るようになっている。The motor current value correction means 108 determines whether the collision allowance time t C and the steering angular velocity ω are equal to each other only when the determination means 112 determines that the obstacle exists in the traveling direction and tries to avoid it. Control gain K 1 according to
Thereby performing the change control K 2 (processing of setting other than 1.0). Thus, the motor current value calculating means 1
The current value calculated at 07 and multiplied by the appropriate control gains K 1 and K 2 by the motor current value correcting means 108 is input to the motor driving means 111. The motor driving unit 111 supplies a current corresponding to the input current value to the DC motor 11.
1 is amplified by the speed reducer 12 and input to the rack shaft as an auxiliary steering torque T (T = K 1 × K 2 × T 0 ). The motor driving means 111 is provided with a low-pass filter (not shown), which alleviates a sudden change in the current value caused by the change control of the control gains K 1 and K 2 in the motor current value correcting means 108 and reduces the auxiliary steering torque T Sudden changes and unnatural fluctuations are prevented.
【００３０】本発明の一実施形態としてのパワーステア
リング装置は上述のごとく構成されているので、例え
ば、図４に示すようなフローで、パワーステアリング機
構１０に発生させるべき補助操舵トルクＴが設定され
る。まず、本パワーステアリング装置では、操舵トルク
センサ１，車速センサ２，前方物体検出センサ３，操舵
角センサ４の各検出情報に基づき、操舵トルク測定手段
１０１，車速測定手段１０２，前方物***置測定手段１
０３，操舵角測定手段１０４により、操舵トルクＴd ，
車速Ｖ，前方物***置φ（ｄ，β），操舵角θを測定す
る（ステップＳ１０）。Since the power steering apparatus according to one embodiment of the present invention is configured as described above, for example, the auxiliary steering torque T to be generated in the power steering mechanism 10 is set according to the flow shown in FIG. You. First, in the present power steering apparatus, a steering torque measuring means 101, a vehicle speed measuring means 102, a front object position measuring means based on each detection information of a steering torque sensor 1, a vehicle speed sensor 2, a forward object detection sensor 3, and a steering angle sensor 4. 1
03, the steering angle measuring means 104 calculates the steering torque T d ,
The vehicle speed V, the front object position φ (d, β), and the steering angle θ are measured (step S10).
【００３１】そして、モータ電流値算出手段１０７にお
いて、測定した操舵トルクＴd と車速Ｖとに基づき、操
舵トルクＴd が小さい時、また、車速Ｖが小さい時には
大きなアシストが得られ、操舵トルクＴd が大きくなる
に連れ、また、車速Ｖが大きくなるに連れアシスト量が
減少するように、補助操舵トルクの基本値（基本補助操
舵トルク）Ｔ0 を設定する。そして、この基本補助操舵
トルクＴ0 に対応した回転トルクを発生させるべく直流
モータ１１に供給すべき電流値を算出する（ステップＳ
２０）。The motor current value calculating means 107 obtains a large assist based on the measured steering torque Td and the vehicle speed V when the steering torque Td is small or when the vehicle speed V is small. d as the larger, and as assist amount as the vehicle speed V increases is reduced, to set basic value of the steering assist torque (basic steering assist torque) T 0. Then, a current value to be supplied to the DC motor 11 to generate a rotation torque corresponding to the basic auxiliary steering torque T 0 is calculated (Step S).
20).
【００３２】このとき、判定手段１１１では、車速Ｖ，
操舵角θから算出される予測進路からの前方障害物の横
ずれ量を予め設定した所定量と比較することにより、自
車両の進行方向に障害物が存在するか否かを判定する
（ステップＳ３０）とともに、横ずれ量が所定量以上の
場合には、進行方向に障害物が存在すると判定し、更
に、横ずれ量の時間変化に基づきドライバが障害物を回
避しようとしているか否かを判定する（ステップＳ４
０）。At this time, the determination means 111 determines the vehicle speed V,
It is determined whether an obstacle is present in the traveling direction of the host vehicle by comparing the amount of lateral displacement of the obstacle ahead of the predicted course calculated from the steering angle θ with a predetermined amount (step S30). At the same time, when the lateral shift amount is equal to or more than the predetermined amount, it is determined that an obstacle exists in the traveling direction, and further, it is determined whether or not the driver is trying to avoid the obstacle based on the time change of the lateral shift amount (step S4)
0).
【００３３】そして、横ずれ量が増大している場合に
は、ドライバが障害物を回避するための操舵操作を行な
っていると判定し、余裕時間算出手段１０５により障害
物までの距離ｄと相対速度Ｖr とに基づき衝突余裕時間
Ｔc を算出するとともに、操舵角速度算出手段１１３に
より操舵角θの時間変化に基づき操舵角速度ωを算出す
る（ステップＳ５０）。If the amount of lateral displacement increases, it is determined that the driver is performing a steering operation to avoid the obstacle, and the margin time calculating means 105 determines the distance d to the obstacle and the relative speed. It calculates the collision tolerable time T c based on the V r, based on the time change in the steering angle θ to calculate the steering angular velocity ω by the steering angular velocity calculating means 113 (step S50).
【００３４】モータ電流値補正手段１０８では、この判
定を受けて制御ゲインＫ1 ，Ｋ2 の変更制御を行なう
が、まず、第１の制御ゲイン設定手段１０９では、衝突
余裕時間ｔC が大きい場合にはゲインＫ1 を１．０に設
定しておき、衝突余裕時間ｔCがある所定値ｔC0以下に
なった時には、衝突余裕時間ｔC の減少度に応じてゲイ
ンＫ1 を増加させていく。一方、第２の制御ゲイン設定
手段１１０では、ドライバがハンドルを操作する操舵角
速度ωが高い程、緊急性が高いとみなして操舵角速度ω
の上昇に応じてゲインＫ2 を増大させていく。In response to this determination, the motor current value correction means 108 performs control to change the control gains K 1 and K 2. First, the first control gain setting means 109 sets the time when the collision margin time t C is large. may be set the gain K 1 to 1.0 to when it becomes less than the predetermined value t C0 there is collision tolerable time t C is to increase the gain K 1 according to the decrease of the collision tolerable time t C Go. On the other hand, the second control gain setting means 110 considers that the higher the steering angular velocity ω at which the driver operates the steering wheel, the higher the urgency, and considers the steering angular velocity ω
Gradually increasing the gain K 2 in response to an increase in.
【００３５】これにより、ドライバが自車両前方の障害
物を回避する操舵操作を行なった場合には、モータ駆動
手段１１１から、基本補助操舵トルクＴ0 に対応した電
流値にこれらの制御ゲインＫ1 ，Ｋ2 が乗じられた値の
電流が直流モータ１１に供給され、衝突余裕時間ｔC と
操舵角速度ωとに応じた補助操舵トルクＴ（Ｔ＝Ｋ1×
Ｋ2 ×Ｔ0 ）がパワーステアリング装置１０よりラック
軸１４へ出力される（アシスト可変制御，ステップＳ６
０）。Thus, when the driver performs a steering operation to avoid an obstacle in front of the host vehicle, the motor drive means 111 sets these control gains K 1 to a current value corresponding to the basic auxiliary steering torque T 0. , current of a value K 2 is multiplied is supplied to the DC motor 11, the steering assist torque T (T = K 1 × corresponding to the collision tolerable time t C and steering angular velocity ω
K 2 × T 0 ) is output from the power steering device 10 to the rack shaft 14 (variable assist control, step S6).
0).
【００３６】このように、本パワーステアリング装置に
よれば、進行方向前方に障害物が存在し、ドライバがこ
れを回避するような操舵操作を行なった場合には、ドラ
イバの操舵操作をアシストするための補助操舵トルクＴ
（Ｔ＝Ｋ1 ×Ｋ2 ×Ｔ0 ）の制御ゲインＫ1 を増加させ
るようになっているので、ドライバは、制御ゲインＫ 1
の増加に伴い増大した補助操舵トルクＴのアシストを受
けて、容易に衝突回避のための操舵操作を行なうことが
できるという利点がある。そして、この制御ゲインＫ1
は、衝突余裕時間Ｔc が短いほど大きくなるように設定
されているので、衝突回避の緊急度が高い程、より速や
かな回避操舵が可能になるという利点もある。As described above, the present power steering device
According to the report, there is an obstacle ahead in the traveling direction and the driver
When steering operation is performed to avoid
Auxiliary steering torque T for assisting the steering operation of Iva
(T = K1× KTwo× T0) Control gain K1Increase
The driver can adjust the control gain K 1
Assisted by the assisting steering torque T
It is easy to perform steering operations to avoid collisions
There is an advantage that you can. And this control gain K1
Is the time to collision TcIs set to be larger as is shorter
The higher the urgency of collision avoidance, the faster
There is also an advantage that it is possible to perform evasive steering.
【００３７】また、進行方向前方に障害物が存在し、こ
れを回避するような場合には、ドライバのハンドルの操
舵角速度ωに応じて制御ゲインＫ2 を増大するようにな
っているので、ドライバが急な操舵操作を要している場
合程、より強力なアシストを得ることができ、衝突回避
のための操舵操作を速やかに行なうことができる利点も
ある。When an obstacle is present ahead of the traveling direction and the obstacle is avoided, the control gain K 2 is increased according to the steering angular velocity ω of the steering wheel of the driver. When the vehicle needs a steep steering operation, a stronger assist can be obtained, and there is an advantage that the steering operation for avoiding a collision can be quickly performed.
【００３８】さらに、本パワーステアリング装置では、
前方に障害物が検出された場合でも、ドライバが衝突回
避のための操舵操作を行なわない場合には、衝突余裕時
間Ｔ c や操舵角速度ωに応じた制御ゲインＫ1 ，Ｋ2 の
調整は行なわないようになっているので、ドライバの意
思を尊重するとともに、前方物体検出センサ３の誤検出
情報に基づくアシスト制御によってドライバに違和感を
与えてしまうことを防止することができる利点もある。Further, in the present power steering device,
Even if an obstacle is detected ahead, the driver
If the steering operation for avoidance is not performed,
Interval T cGain K according to the steering angle speed ω1, KTwoof
No adjustment is performed, so the driver
Respect the thoughts and erroneously detect the forward object detection sensor 3.
Make the driver feel uncomfortable with assist control based on information
There is also an advantage that it can be prevented from being given.
【００３９】また、本パワーステアリング装置は、機械
構成としては従来の電動パワーステアリング装置の構成
をそのまま利用することができるため、低コストで上述
の効果が得られるとともに、フェイルセーフについても
従来の電動パワーステアリング装置と同様の処理によっ
て行なうことができる利点もある。なお、本発明は上述
した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ
る。例えば、上述の実施形態では、本発明のパワーステ
アリング装置を電動パワーステアリング装置に適用した
場合について説明したが、油圧式パワーステアリング装
置へ適用することも可能である。この場合は、例えば、
油圧機構と並列に電動モータをそなえ、その電動モータ
の回転トルクを衝突余裕時間Ｔc や操舵角速度ωに応じ
て制御するようにすればよい。Further, the power steering apparatus of the present invention can use the configuration of the conventional electric power steering apparatus as a mechanical configuration as it is, so that the above-described effects can be obtained at low cost and the conventional electric power steering apparatus also has a fail-safe function. There is also an advantage that it can be performed by the same processing as the power steering device. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which the power steering device of the present invention is applied to an electric power steering device. However, the power steering device may be applied to a hydraulic power steering device. In this case, for example,
An electric motor may be provided in parallel with the hydraulic mechanism, and the rotational torque of the electric motor may be controlled according to the time to collision Tc and the steering angular velocity ω.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のパワース
テアリング装置によれば、進行方向前方に物体が存在す
る場合には、その物体に衝突するまでの余裕時間に応じ
て補助操舵トルクの制御ゲインを可変調整するようにな
っているので、ドライバは、制御ゲインの調整によりそ
の大きさを適宜調整された補助操舵トルクのアシストを
受けて、速やかに衝突回避のための操舵操作を行なうこ
とができるという利点がある。As described in detail above, according to the power steering apparatus of the present invention, when an object is present ahead of the traveling direction, the assist steering torque is adjusted according to the time to collision with the object. Since the control gain is variably adjusted, the driver must promptly perform a steering operation to avoid a collision by receiving assist of the auxiliary steering torque whose magnitude is appropriately adjusted by adjusting the control gain. There is an advantage that can be.
【図１】本発明の一実施形態としてのパワーステアリン
グ装置の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a power steering device as one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施形態としてのパワーステアリン
グ装置にかかる衝突余裕時間に応じた制御ゲインＫ1 の
設定例を示す図である。It is a diagram illustrating a setting example of a control gain K 1 according to this collision tolerable time power steering apparatus as an embodiment of the present invention; FIG.
【図３】本発明の一実施形態としてのパワーステアリン
グ装置にかかる操舵角速度に応じた制御ゲインＫ2 の設
定例を示す図である。3 is a diagram showing a setting example of a control gain K 2 corresponding to the steering angular velocity according to the power steering apparatus as an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施形態としてのパワーステアリン
グ装置の処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing of the power steering device as one embodiment of the present invention.
１ 操舵トルクセンサ ２ 車速センサ ３ 前方物体検出センサ（前方物体検出手段） ４ 操舵角センサ １０ パワーステアリング機構 １１ 直流モータ １２ 減速機 １３ ピニオン軸 １４ ラック軸 １００ 制御手段 １０３ 前方物***置測定手段 １０５ 余裕時間算出手段 １０６ モータ電流値算出駆動手段 １０７ モータ電流値算出手段 １０８ モータ電流値補正手段 １０９ 第１の制御ゲイン設定手段（制御ゲイン設定手
段） １１０ 第２の制御ゲイン設定手段 １１１ モータ駆動手段 １１２ 判定手段 １１３ 進路予測手段DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering torque sensor 2 Vehicle speed sensor 3 Forward object detection sensor (front object detecting means) 4 Steering angle sensor 10 Power steering mechanism 11 DC motor 12 Reduction gear 13 Pinion shaft 14 Rack axis 100 Control means 103 Forward object position measuring means 105 Extra time Calculation means 106 Motor current value calculation drive means 107 Motor current value calculation means 108 Motor current value correction means 109 First control gain setting means (Control gain setting means) 110 Second control gain setting means 111 Motor driving means 112 Determination means 113 Course prediction means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC01 CC08 CC48 DA03 DA09 DA15 DA22 DA23 DA27 DA33 DA76 DA88 DB02 DC08 DC09 DC12 DC33 DC34 DD06 EB11 EC02 EC23 3D033 CA03 CA13 CA16 CA17 CA21 CA27 5H180 AA01 CC03 CC11 CC14 LL01 LL04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3D032 CC01 CC08 CC48 DA03 DA09 DA15 DA22 DA23 DA27 DA33 DA76 DA88 DB02 DC08 DC09 DC12 DC33 DC34 DD06 EB11 EC02 EC23 3D033 CA03 CA13 CA16 CA17 CA21 CA27 5H180 AA01 CC03 CC11 CC14 LL01 LL04
Claims (1)
の大きさに応じて補助操舵トルクを算出し、該補助操舵
トルクによってドライバのハンドル操舵をアシストする
パワーステアリング装置において、 自車両前方の物体を検出する前方物体検出手段と、 該前方物体検出手段の検出情報に基づき該物体の自車両
に対する相対位置を測定する前方物***置測定手段と、 該前方物***置測定手段で測定された物体の相対位置と
該相対位置の時間変化とに基づき前記自車両が前記物体
に衝突するまでに要する時間を余裕時間として算出する
余裕時間算出手段と、 該余裕時間算出手段で算出された該余裕時間に応じて前
記補助操舵トルクを調整するための制御ゲインを設定す
る制御ゲイン設定手段とをそなえたことを特徴とする、
パワーステアリング装置。An assist steering torque is calculated according to a magnitude of a steering torque at the time of steering of a steering wheel of a driver, and an object in front of the host vehicle is detected in a power steering device that assists steering of the driver with the assist steering torque. A front object detecting means, a front object position measuring means for measuring a relative position of the object with respect to the own vehicle based on detection information of the front object detecting means, and a relative position of the object measured by the front object position measuring means. A margin time calculating means for calculating a time required for the vehicle to collide with the object based on the time change of the relative position as a margin time, and a margin time calculated by the margin time calculation means according to the margin time. A control gain setting means for setting a control gain for adjusting the auxiliary steering torque,
Power steering device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21557598A JP3557907B2 (en) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Power steering device |
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