JP2000043746A - Steering apparatus for vehicle - Google Patents
Steering apparatus for vehicleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ステアリングホイ
ール等の操作部材の操作に基づいて駆動されるアクチュ
エータの出力に応じて、車輪の転舵角が変化する車両の
操舵装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering apparatus for a vehicle in which a turning angle of a wheel changes according to an output of an actuator driven based on an operation of an operating member such as a steering wheel.
【０００２】[0002]
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】カーブ走
行時における速度超過やドライバーの運転ミス等によ
り、車両がスピンやドリフトを起こした場合、ドライバ
ーの意図に沿って車両を操舵することができなくなる。2. Description of the Related Art When a vehicle spins or drifts due to excessive speed during a curve run or a driver's driving error, the vehicle can be steered according to the driver's intention. Disappears.
【０００３】そのようなドリフトやスピン等の不安定な
車両挙動を防ぐため、車両の制動力や駆動力を制御する
技術が開発されている。[0003] In order to prevent such unstable vehicle behavior such as drift and spin, techniques for controlling the braking force and the driving force of the vehicle have been developed.
【０００４】しかし、そのような従来技術は、グリップ
力が飽和する車両の運動限界付近での車両挙動の安定化
を図るものである。その運動限界付近ではタイヤの路面
に対するグリップ力に余裕がないため、車両挙動の制御
に限界がある。However, such a conventional technique is intended to stabilize the vehicle behavior near the movement limit of the vehicle where the grip force is saturated. In the vicinity of the movement limit, there is no margin in the grip force of the tire on the road surface, so there is a limit in controlling the vehicle behavior.
【０００５】本発明は、上記問題を解決することのでき
る車両の操舵装置を提供することを目的とする。[0005] It is an object of the present invention to provide a vehicle steering system capable of solving the above-mentioned problems.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、操作部材の操
作に基づき駆動されるアクチュエータの出力に応じて、
車輪の転舵角が変化する車両の操舵装置において、その
車両のヨーレートに相関する変量として少なくとも操作
部材の操作入力値と車速を検出する手段と、その車両の
ヨーレートを検出する手段と、そのアクチュエータの出
力値を検出する手段と、その変量に応じて定められる目
標ヨーレートから検出ヨーレートを差し引いた偏差をな
くすように前記アクチュエータの目標出力値を演算する
手段と、その目標出力値と検出出力値の偏差をなくすよ
うに、前記アクチュエータを制御する制御装置とを備え
ることを特徴とする。本発明の構成によれば、車両のヨ
ーレートに相関する変量として少なくとも操作部材の操
作入力値と車速を検出することで、車両における挙動を
安定化する上で規範となる目標ヨーレートを定めること
ができる。その目標ヨーレートから実際の検出ヨーレー
トを差し引いた偏差を打ち消すように操舵用アクチュエ
ータを制御することで、車両が運動限界近傍に達する前
に車両挙動の安定化を図ることができる。その車両のヨ
ーレートに相関する変量に対する目標ヨーレートの関係
は予め定めておけばよい。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided:
In a steering apparatus for a vehicle in which a turning angle of a wheel changes, means for detecting at least an operation input value of an operation member and a vehicle speed as variables correlated with a yaw rate of the vehicle, means for detecting a yaw rate of the vehicle, and an actuator for the vehicle Means for detecting the output value of the actuator, means for calculating the target output value of the actuator so as to eliminate the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate from the target yaw rate determined in accordance with the variable, and means for calculating the target output value and the detected output value. And a control device for controlling the actuator so as to eliminate the deviation. According to the configuration of the present invention, by detecting at least the operation input value of the operation member and the vehicle speed as variables correlated to the yaw rate of the vehicle, it is possible to determine the target yaw rate that is a standard for stabilizing the behavior in the vehicle. . By controlling the steering actuator so as to cancel the deviation obtained by subtracting the actual detected yaw rate from the target yaw rate, the vehicle behavior can be stabilized before the vehicle reaches the vicinity of the motion limit. The relationship between the target yaw rate and the variable correlated with the yaw rate of the vehicle may be determined in advance.
【０００７】前記アクチュエータの動きをステアリング
ギヤにより、そのステアリングギヤに前記操作部材を機
械的に連結することなく、前記車輪に伝達することが可
能とされているのが好ましい。これにより、操作部材と
ステアリングギヤを機械的に連結することなく操舵を行
う車両に本発明を適用できる。It is preferable that the movement of the actuator can be transmitted to the wheels by a steering gear without mechanically connecting the operating member to the steering gear. Thus, the present invention can be applied to a vehicle that performs steering without mechanically connecting the operating member and the steering gear.
【０００８】前記アクチュエータの出力値として転舵角
が検出され、前記演算手段により、その目標ヨーレート
を充足する走行軌跡の接線方向に車両が進行するよう
に、前記目標出力値として目標転舵角が演算されるのが
好ましい。この場合、前記演算手段により、前記変量と
目標ヨーレートとの間の予め定められ記憶された関係、
その目標ヨーレートから検出ヨーレートを差し引いた偏
差と車速と目標転舵角との間の予め定められ記憶された
関係、検出変量、及び検出ヨーレートに基づき目標転舵
角が演算され、その目標転舵角から検出転舵角を差し引
いた偏差に基づき前記アクチュエータが制御されるのが
好ましい。これにより、その目標ヨーレートから検出ヨ
ーレートを差し引いた偏差を打ち消すように目標転舵角
を求めることができる。その目標転舵角での車両の進行
方向が、目標ヨーレートを充足する走行軌跡の接線方向
になる。すなわち、車両挙動を安定化する上で理想的な
値になるように転舵角を制御できる。A turning angle is detected as an output value of the actuator, and the calculating means sets the target turning angle as the target output value so that the vehicle travels in a tangential direction of a traveling locus satisfying the target yaw rate. It is preferably calculated. In this case, a predetermined and stored relationship between the variable and the target yaw rate is calculated by the calculating means.
A target turning angle is calculated based on a predetermined stored relationship between a deviation obtained by subtracting the detected yaw rate from the target yaw rate, the vehicle speed, and the target turning angle, the detected variable, and the detected yaw rate, and the target turning angle is calculated. It is preferable that the actuator is controlled based on a deviation obtained by subtracting the detected steering angle from the above. As a result, the target steering angle can be determined so as to cancel the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate from the target yaw rate. The traveling direction of the vehicle at the target turning angle becomes a tangential direction of the traveling locus that satisfies the target yaw rate. That is, the steering angle can be controlled so as to be an ideal value for stabilizing the vehicle behavior.
【０００９】前記操作入力値が操作部材の操作角度また
は操作部材の操作トルクに対応するのが好ましい。これ
により、操作部材の操作角度に応じて転舵角を変化させ
る場合、または、操作部材に作用させる操作トルクに応
じて転舵角を変化させる場合に、本発明を適用して車両
挙動の安定化を図ることができる。It is preferable that the operation input value corresponds to an operation angle of the operation member or an operation torque of the operation member. Accordingly, when the steering angle is changed according to the operation angle of the operation member, or when the steering angle is changed according to the operation torque applied to the operation member, the present invention is applied to stabilize the vehicle behavior. Can be achieved.
【００１０】前記操作入力値が操作部材の操作角度に対
応し、その操作角度に応じて転舵角度が変化するよう
に、その操作部材と車輪がステアリングシャフトを介し
て機械的に連結され、前記アクチュエータにより、ドラ
イバーによって操舵のために付与される操作トルクに付
加されるトルクが付与され、前記アクチュエータの出力
値として、その付加トルクが検出され、前記演算手段に
より、その目標ヨーレートを充足する走行軌跡の接線方
向に車両が進行するように、前記目標出力値として目標
付加トルクが演算されるのが好ましい。これにより、操
作部材と車輪が機械的に連結された車両に本発明を適用
し、ドライバーによって付与される操作トルクに付加さ
れるトルクを発生するアクチュエータを制御すること
で、車両挙動の安定化を図ることができる。すなわち、
その目標付加トルクから検出付加トルクを差し引いた偏
差を打ち消すことで、ドライバーによる操舵を補助する
トルクあるいは抑制するトルクをステアリングシャフト
に作用させ、車両進行方向を制御し、車両挙動を安定化
させることができる。The operation member and the wheels are mechanically connected via a steering shaft so that the operation input value corresponds to the operation angle of the operation member, and the steering angle changes according to the operation angle. A torque applied to the operating torque applied for steering by the driver is provided by the actuator, the added torque is detected as an output value of the actuator, and a travel locus that satisfies the target yaw rate is provided by the calculating means. It is preferable that a target additional torque is calculated as the target output value so that the vehicle moves in the tangential direction. Thereby, the present invention is applied to a vehicle in which the operation member and the wheels are mechanically connected, and by controlling an actuator that generates a torque added to the operation torque applied by the driver, the vehicle behavior is stabilized. Can be planned. That is,
By canceling the deviation obtained by subtracting the detected additional torque from the target additional torque, torque that assists or suppresses steering by the driver is applied to the steering shaft to control the vehicle traveling direction and stabilize vehicle behavior. it can.
【００１１】その車輪の転舵角を検出する手段と、その
操作トルクを検出する手段とを備え、前記演算手段によ
り、前記変量と目標ヨーレートとの間の予め定められ記
憶された関係、その目標ヨーレートから検出ヨーレート
を差し引いた偏差と目標転舵角との間の予め定められ記
憶された関係、その目標転舵角から検出転舵角を差し引
いた偏差と目標操舵トルクとの間の予め定められ記憶さ
れた関係、検出変量、検出ヨーレート、及び検出転舵角
に基づき目標操舵トルクが演算され、その目標操舵トル
クから検出操作トルクを差し引いた目標付加トルクから
検出付加トルクを差し引いた偏差に基づき前記アクチュ
エータが制御されるのが好ましい。これにより、目標ヨ
ーレートから検出ヨーレートを差し引いた偏差を打ち消
すように目標転舵角に対応する目標操舵トルクを求め、
その目標操舵トルクから検出操作トルクを差し引くこと
で目標付加トルクを求めることができる。その目標付加
トルクから検出付加トルクを差し引いた偏差をなくすよ
うにアクチュエータを制御することで、その目標操舵ト
ルクに応じて車輪を転舵させることができる。これによ
り、車両の進行方向が、目標ヨーレートを充足する走行
軌跡の接線方向になる。すなわち、その付加トルクを車
両挙動を安定化する上で理想的な値にできる。A means for detecting a turning angle of the wheel; and a means for detecting an operation torque of the wheel. A predetermined and stored relationship between the variable and a target yaw rate is calculated by the calculating means. A predetermined and stored relationship between the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate from the yaw rate and the target turning angle, and a predetermined relationship between the deviation obtained by subtracting the detected turning angle from the target turning angle and the target steering torque. A target steering torque is calculated based on the stored relationship, the detected variable, the detected yaw rate, and the detected turning angle, and the target steering torque is calculated based on a deviation obtained by subtracting the detected additional torque from the target additional torque obtained by subtracting the detected operation torque from the target steering torque. Preferably, the actuator is controlled. Thereby, the target steering torque corresponding to the target turning angle is obtained so as to cancel the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate from the target yaw rate,
The target additional torque can be obtained by subtracting the detected operation torque from the target steering torque. By controlling the actuator so as to eliminate the deviation obtained by subtracting the detected additional torque from the target additional torque, the wheels can be steered according to the target steering torque. As a result, the traveling direction of the vehicle becomes a tangential direction of the traveling locus that satisfies the target yaw rate. That is, the additional torque can be set to an ideal value for stabilizing the vehicle behavior.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照して本発
明の第１実施形態を説明する。図１に示す第１実施形態
の車両の操舵装置においては、ステアリングホイール
（操作部材）１の回転操作に基づき駆動される操舵用ア
クチュエータ２の動きが、ステアリングギヤ３により転
舵角が変化するように前部左右車輪４に伝達される。こ
れにより、そのステアリングホイール１をステアリング
ギヤ３に機械的に連結することなくアクチュエータ２の
動きが車輪４に伝達されることで車両が操舵される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the steering apparatus for a vehicle according to the first embodiment shown in FIG. 1, the movement of a steering actuator 2 driven based on a rotation operation of a steering wheel (operation member) 1 causes a steering angle to be changed by a steering gear 3. Is transmitted to the front left and right wheels 4. Thus, the vehicle is steered by transmitting the movement of the actuator 2 to the wheels 4 without mechanically connecting the steering wheel 1 to the steering gear 3.
【００１３】その操舵用アクチュエータ２は、例えば公
知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成でき
る。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエ
ータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド
７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのス
テアリングロッド７の動きは、タイロッド８とナックル
アーム９を介して車輪４に伝達される。このステアリン
グギヤ３は公知のものを用いることができ、操舵用アク
チュエータ２の動きを車輪４の転舵角に変換できれば構
成は限定されない。なお、操舵用アクチュエータ２が駆
動されていない状態では、車輪４がセルフアライニング
トルクにより直進操舵位置に復帰できるようにホイール
アラインメントが設定されている。The steering actuator 2 can be constituted by an electric motor such as a known brushless motor. The steering gear 3 has a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the output shaft of the steering actuator 2 into a linear motion of the steering rod 7. The movement of the steering rod 7 is transmitted to the wheel 4 via the tie rod 8 and the knuckle arm 9. As the steering gear 3, a known gear can be used, and the configuration is not limited as long as the movement of the steering actuator 2 can be converted into the turning angle of the wheel 4. In a state where the steering actuator 2 is not driven, the wheel alignment is set so that the wheels 4 can return to the straight steering position by the self-aligning torque.
【００１４】そのステアリングホイール１は、車体側に
より回転可能に支持される回転シャフト１０に連結され
ている。そのステアリングホイール１を操舵するのに要
する操舵反力を作用させるため、その回転シャフト１０
にトルクを付加する反力アクチュエータ１９が設けられ
ている。その反力アクチュエータ１９は、その回転シャ
フト１０と一体の出力シャフトを有するブラシレスモー
タ等の電動モータにより構成できる。The steering wheel 1 is connected to a rotating shaft 10 rotatably supported by the vehicle body. In order to apply a steering reaction force required for steering the steering wheel 1, the rotating shaft 10
Is provided with a reaction force actuator 19 for applying a torque to the actuator. The reaction force actuator 19 can be constituted by an electric motor such as a brushless motor having an output shaft integrated with the rotating shaft 10.
【００１５】ステアリングホイール１を直進操舵位置に
復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材３０が設けら
れている。この弾性部材３０は、例えば、回転シャフト
１０に弾力を付与する渦巻きバネにより構成できる。上
記反力アクチュエータ１９が回転シャフト１０にトルク
を付加していない時、その弾力によりステアリングホイ
ール１は直進操舵位置に復帰できる。An elastic member 30 is provided for giving elasticity in a direction for returning the steering wheel 1 to the straight steering position. The elastic member 30 can be constituted by, for example, a spiral spring that gives elasticity to the rotating shaft 10. When the reaction force actuator 19 does not apply torque to the rotating shaft 10, the steering wheel 1 can return to the straight steering position by its elasticity.
【００１６】ステアリングホイール１の操作入力値とし
て、その回転シャフト１０の回転角に対応する操作角δ
ｈを検出する角度センサ１１が設けられている。そのス
テアリングホイール１の操作トルクＴとして、その回転
シャフト１０により伝達されるトルクを検出するトルク
センサ１２が設けられている。As an operation input value of the steering wheel 1, an operation angle δ corresponding to the rotation angle of the rotary shaft 10 is provided.
An angle sensor 11 for detecting h is provided. A torque sensor 12 for detecting a torque transmitted by the rotating shaft 10 as an operating torque T of the steering wheel 1 is provided.
【００１７】その操舵用アクチュエータ２の出力値を検
出する出力値センサとして、その操舵用アクチュエータ
２によるステアリングロッド７の作動量に対応する車輪
４の転舵角δを検出するポテンショメータにより構成さ
れる転舵角センサ１３が設けられている。As an output value sensor for detecting the output value of the steering actuator 2, a potentiometer constituted by a potentiometer for detecting the turning angle δ of the wheel 4 corresponding to the amount of operation of the steering rod 7 by the steering actuator 2 A steering angle sensor 13 is provided.
【００１８】その角度センサ１１とトルクセンサ１２と
転舵角センサ１３は、コンピュータにより構成される制
御装置２０に接続される。その制御装置２０に、車両の
ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１６と、車速
ｖを検出する速度センサ１４が接続されている。これに
より、そのヨーレートγに相関する変量として、上記操
作角δｈと車速ｖが検出される。なお、その変量として
操作角δｈと車速ｖ以外に、例えば車輪速を検出するセ
ンサを制御装置２０に接続してもよい。The angle sensor 11, the torque sensor 12, and the steering angle sensor 13 are connected to a control device 20 constituted by a computer. A yaw rate sensor 16 for detecting a yaw rate γ of the vehicle and a speed sensor 14 for detecting a vehicle speed v are connected to the control device 20. Thus, the operation angle δh and the vehicle speed v are detected as variables correlated with the yaw rate γ. In addition to the operation angle δh and the vehicle speed v as the variables, for example, a sensor for detecting a wheel speed may be connected to the control device 20.
【００１９】その制御装置２０は、駆動回路２２、２３
を介して上記操舵用アクチュエータ２と反力アクチュエ
ータ１９を制御する。図２は、車速が零でない場合にお
ける制御装置２０の制御ブロック線図を示す。The control device 20 includes drive circuits 22 and 23
, The steering actuator 2 and the reaction force actuator 19 are controlled. FIG. 2 shows a control block diagram of control device 20 when the vehicle speed is not zero.
【００２０】図２において、γはヨーレートの検出値、
γ* はヨーレートの目標値、δは転舵角の検出値、δ*
は転舵角の目標値、δｈは操作角の検出値、ｖは車速の
検出値、Ｔは操作トルクの検出値、Ｔ* は操作トルクの
目標値、ｉ* は操舵用アクチュエータ２の駆動電流の目
標値、ｉｈ* は反力アクチュエータ１９の駆動電流の目
標値を示す。In FIG. 2, γ is a detected value of the yaw rate,
γ * is the target value of the yaw rate, δ is the detected value of the steering angle, δ *
Is the target value of the steering angle, δh is the detection value of the operation angle, v is the detection value of the vehicle speed, T is the detection value of the operation torque, T * is the target value of the operation torque, and i * is the drive current of the steering actuator 2. , Ih * indicates the target value of the drive current of the reaction force actuator 19.
【００２１】図３において矢印４０で示す方向に車速ｖ
で旋回する車両１００に、矢印４１で示す方向に作用す
る横加速度Ｇｙと矢印４２で示す方向に作用するヨーレ
ートγとの間には、Ｇｙ＝γ・ｖの関係が成立する。ま
た、横加速度Ｇｙは操作角δｈに対応することから、Ｋ
１をゲインとして、γ* ・ｖ＝Ｋ１・δｈの関係が成立
する。そのゲインＫ１は、最適な制御を行えるように調
整される。発生可能な横加速度、すなわちヨーレートと
車速の積は車速が小さくなると小さくなることから、そ
のゲインＫ１は車速ｖの関数とされている。本実施形態
では、図４に示すように、目標ヨーレートγ* と車速ｖ
の積の最大値γ* ・ｖｍａｘは、一定車速ｖａ（例えば
４０ｋｍ／時）未満までは車速ｖに応じて増加し、一定
車速ｖａ以上では一定とされる。すなわち、制御装置２
０によって、操作角δｈと車速ｖと目標ヨーレートγ*
との間の予め定められた関係が記憶され、操作角δｈと
車速ｖに応じて目標ヨーレートγ* が定められる。The vehicle speed v in the direction indicated by arrow 40 in FIG.
The relationship of Gy = γ · v is established between the lateral acceleration Gy acting on the vehicle 100 turning in the direction indicated by arrow 41 and the yaw rate γ acting on the direction indicated by arrow 42. Further, since the lateral acceleration Gy corresponds to the operation angle δh, K
With 1 as the gain, a relationship of γ * · v = K1 · δh is established. The gain K1 is adjusted so that optimal control can be performed. Since the lateral acceleration that can be generated, that is, the product of the yaw rate and the vehicle speed decreases as the vehicle speed decreases, the gain K1 is a function of the vehicle speed v. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the target yaw rate γ * and the vehicle speed v
The maximum value γ * · vmax of the product increases according to the vehicle speed v until the vehicle speed is lower than a constant vehicle speed va (for example, 40 km / hour), and is constant when the vehicle speed is equal to or higher than the constant vehicle speed va. That is, the control device 2
By 0, the operation angle δh, the vehicle speed v, and the target yaw rate γ *
Is determined, and a target yaw rate γ * is determined according to the operation angle δh and the vehicle speed v.
【００２２】Ｋ２は検出操作角δｈに対する目標操作ト
ルクＴ* のゲインであり、Ｔ* ＝Ｋ２・δｈの関係より
目標操作トルクＴ* が求められる。このゲインＫ２は最
適な制御を行えるように調整される。なお、検出操作角
δｈに代えて検出操作トルクＴを用い、Ｔ* ＝Ｋ２・Ｔ
の関係より目標操作トルクＴ* を求めるようにしてもよ
い。K2 is a gain of the target operation torque T * with respect to the detected operation angle δh, and the target operation torque T * is obtained from the relationship of T * = K2 · δh. This gain K2 is adjusted so that optimal control can be performed. Note that the detected operation torque T is used instead of the detected operation angle δh, and T * = K2 · T
The target operation torque T * may be obtained from the relationship.
【００２３】Ｇ１は、目標ヨーレートγ* と車速ｖの積
γ* ・ｖから検出ヨーレートγと検出車速ｖの積γ・ｖ
を差し引いた偏差に対する目標転舵角δ* の伝達関数で
ある。すなわち、δ* ＝Ｇ１・ｖ・（γ* −γ）の関係
より、その目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγの偏
差を打ち消すように目標転舵角δ* が求められる。この
伝達関数Ｇ１は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインを
Ｋａ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴａとして、Ｇ１
＝Ｋａ〔１＋１／（Ｔａ・ｓ）〕になる。そのゲインＫ
ａ及び時定数Ｔａは最適な制御を行えるように調整され
る。すなわち、制御装置２０によって、目標ヨーレート
γ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差と車速ｖと
目標転舵角δ* との間の予め定められた関係が記憶され
る。制御装置２０は、その操作角δｈと車速ｖと目標ヨ
ーレートγ* との間の関係、その目標ヨーレートγ* か
ら検出ヨーレートγを差し引いた偏差と車速ｖと目標転
舵角δ* との間の関係、検出操作角δｈ、検出車速ｖ、
および検出ヨーレートγに基づき、目標転舵角δ* を演
算する。すなわち、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレ
ートγを差し引いた偏差をなくすように、そのアクチュ
エータ２の目標出力値である目標転舵角δ* が演算され
る。G1 is the product γ · v of the detected yaw rate γ and the detected vehicle speed v from the product γ * · v of the target yaw rate γ * and the vehicle speed v.
Is a transfer function of the target turning angle δ * with respect to the deviation obtained by subtracting. That is, the target turning angle δ * is determined from the relationship δ * = G1 · v · (γ * −γ) so as to cancel the deviation between the target yaw rate γ * and the detected yaw rate γ. For example, when performing PI control, the transfer function G1 is defined as G1 with the gain being Ka, the Laplace operator being s, and the time constant being Ta.
= Ka [1 + 1 / (Ta · s)]. Its gain K
a and the time constant Ta are adjusted so as to perform optimal control. That is, the controller 20 stores a predetermined relationship between the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate γ from the target yaw rate γ * , the vehicle speed v, and the target turning angle δ * . The controller 20 controls the relationship between the operation angle δh, the vehicle speed v, and the target yaw rate γ * , the deviation between the target yaw rate γ * minus the detected yaw rate γ, the vehicle speed v, and the target turning angle δ * . Relationship, detected operation angle δh, detected vehicle speed v,
The target steering angle δ * is calculated based on the detected yaw rate γ. That is, the target steering angle δ *, which is the target output value of the actuator 2, is calculated so as to eliminate the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate γ from the target yaw rate γ * .
【００２４】Ｇ２は、目標転舵角δ* から検出転舵角δ
を差し引いた偏差に対する操舵用アクチュエータ２の目
標駆動電流ｉ* の伝達関数である。すなわち、ｉ* ＝Ｇ
２・（δ* −δ）の関係より操舵用アクチュエータ２の
目標駆動電流ｉ* が求められる。この伝達関数Ｇ２は、
例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｂ、ラプラス演
算子をｓ、時定数をＴｂとして、Ｇ２＝Ｋｂ〔１＋１／
（Ｔｂ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｂおよび時定数Ｔ
ｂは最適な制御を行えるように調整される。すなわち、
制御装置２０によって、目標転舵角δ* と検出転舵角δ
と目標駆動電流ｉ* との間の予め定められた関係が記憶
される。その関係と上記演算された目標転舵角δ* と検
出転舵角δから目標駆動電流ｉ* が演算され、その目標
駆動電流ｉ* に応じて操舵用アクチュエータ２が駆動さ
れる。これにより、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレ
ートγを差し引いた偏差をなくすように操舵用アクチュ
エータ２が制御されることになる。G2 is the detected turning angle δ from the target turning angle δ *.
Is the transfer function of the target drive current i * of the steering actuator 2 with respect to the deviation obtained by subtracting That is, i * = G
The target drive current i * of the steering actuator 2 is obtained from the relationship 2 · (δ * −δ). This transfer function G2 is
For example, when performing PI control, G2 = Kb [1 + 1 /, where the gain is Kb, the Laplace operator is s, and the time constant is Tb.
(Tb · s)]. Its gain Kb and time constant T
b is adjusted to perform optimal control. That is,
The controller 20 controls the target turning angle δ * and the detected turning angle δ.
And a predetermined relationship between the target drive current i * and the target drive current i * . A target drive current i * is calculated from the relationship and the calculated target turning angle δ * and the detected turning angle δ, and the steering actuator 2 is driven according to the target driving current i * . As a result, the steering actuator 2 is controlled so as to eliminate the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate γ from the target yaw rate γ * .
【００２５】Ｇ３は、目標操作トルクＴ* から検出操作
トルクＴを差し引いた偏差に対する反力アクチュエータ
１９の目標駆動電流ｉｈ* の伝達関数である。すなわ
ち、ｉｈ* ＝Ｇ３・（Ｔ* −Ｔ）の関係より反力アクチ
ュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* が求められる。この
伝達関数Ｇ３は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインを
Ｋｃ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｃとして、Ｇ３
＝Ｋｃ〔１＋１／（Ｔｃ・ｓ）〕になる。そのゲインＫ
ｃおよび時定数Ｔｃは最適な制御を行えるように調整さ
れる。G3 is a transfer function of a target drive current ih * of the reaction force actuator 19 with respect to a deviation obtained by subtracting the detected operation torque T from the target operation torque T * . That is, the target drive current ih * of the reaction force actuator 19 is obtained from the relationship ih * = G3 · (T * −T). For example, when performing PI control, the transfer function G3 is defined as G3, where Gc is a gain, a Laplace operator is s, and a time constant is Tc.
= Kc [1 + 1 / (Tc · s)]. Its gain K
c and the time constant Tc are adjusted so as to perform optimal control.
【００２６】図５は、車速が零の場合における制御装置
２０の制御ブロック線図を示す。この場合、車両のヨー
レートは生じないので、Ｋ３を検出操作角δｈに対する
目標転舵角δ* のゲインとして、δ* ＝Ｋ３・δｈの関
係より目標転舵角δ* が求められる。このゲインＫ３
は、最適な制御を行えるように調整される。他は走行中
の場合と同様である。FIG. 5 is a control block diagram of the control device 20 when the vehicle speed is zero. In this case, since the yaw rate of the vehicle does not occur, the target turning angle δ * is determined from the relationship of δ * = K3 · δh, where K3 is the gain of the target turning angle δ * with respect to the detected operation angle δh. This gain K3
Is adjusted to perform optimal control. Others are the same as in the case of running.
【００２７】図６のフローチャートを参照して上記制御
装置２０による制御手順を説明する。まず、各センサに
よる車速ｖ、ヨーレートγ、転舵角δ、操作角δｈ、操
作トルクＴの検出データが読み込まれる（ステップ
１）。The control procedure by the control device 20 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, detection data of the vehicle speed v, the yaw rate γ, the steering angle δ, the operation angle δh, and the operation torque T by each sensor are read (step 1).
【００２８】次に、検出操作角δｈに応じて求められる
目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた
偏差が零になるように、反力アクチュエータ１９の目標
駆動電流ｉｈ* が求められる（ステップ２）。その目標
駆動電流ｉｈ* が印加されることで反力アクチュエータ
１９が駆動される。Next, the target drive current ih * of the reaction force actuator 19 is determined so that the deviation obtained by subtracting the detected operation torque T from the target operation torque T * determined according to the detected operation angle δh becomes zero ( Step 2). The reaction force actuator 19 is driven by applying the target drive current ih * .
【００２９】次に、車速ｖが零か否かが判断される（ス
テップ３）。車速が零でない場合、操作角δｈと車速ｖ
と目標ヨーレートγ* との間の関係、その目標ヨーレー
トγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差と車速ｖ
と目標転舵角δ* との間の関係、検出操作角δｈ、検出
車速ｖ、および検出ヨーレートγに基づき、目標転舵角
δ* が求められる（ステップ４）。車速が零である場
合、検出操作角δｈから目標転舵角δ* が求められる
（ステップ５）。Next, it is determined whether the vehicle speed v is zero (step 3). When the vehicle speed is not zero, the operation angle δh and the vehicle speed v
Between the target yaw rate γ * and the target yaw rate γ * minus the detected yaw rate γ and the vehicle speed v
The target steering angle δ * is determined based on the relationship between the target steering angle δ * and the detected operation angle δh, the detected vehicle speed v, and the detected yaw rate γ (step 4). If the vehicle speed is zero, the target turning angle δ * is determined from the detected operation angle δh (step 5).
【００３０】次に、目標転舵角δ* から検出転舵角δを
差し引いた偏差が零になるように、操舵用アクチュエー
タ２の目標駆動電流ｉ* が求められる（ステップ６）。
その目標駆動電流ｉ* が印加されることで操舵用アクチ
ュエータ２が駆動される。次に、制御を終了するか否か
を判断し（ステップ７）、終了しない場合はステップ１
に戻る。その終了判断は、例えば車両の始動用キースイ
ッチがオンか否かにより判断できる。Next, the target drive current i * of the steering actuator 2 is determined so that the deviation obtained by subtracting the detected turning angle δ from the target turning angle δ * becomes zero (step 6).
The steering actuator 2 is driven by the application of the target drive current i * . Next, it is determined whether or not to end the control (step 7).
Return to The end determination can be made based on, for example, whether or not the key switch for starting the vehicle is on.
【００３１】上記構成によれば、ステアリングホイール
１とステアリングギヤ３を機械的に連結することなく操
舵を行う車両において、車両のヨーレートγに相関する
変量として少なくとも操作角δｈと車速ｖを検出するこ
とで、車両における挙動を安定化する上で規範となる目
標ヨーレートγ* を定めることができる。その目標ヨー
レートγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差を打
ち消すようにアクチュエータ２を制御することで、ステ
アリングホイール１の操作に応じて転舵角を変化させる
場合に、車両が運動限界近傍に達する前に車両挙動の安
定化を図ることができる。この際、その操作角δｈと目
標ヨーレートγ* との間の関係、その目標ヨーレートγ
* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差と車速ｖと目
標転舵角δ* との間の関係、検出操作角δｈ、検出車速
ｖ、及び検出ヨーレートγに基づき目標転舵角δ* を演
算できる。その目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し
引いた偏差に基づきアクチュエータ２を制御すること
で、車両挙動を安定化する上で理想的な値になるように
転舵角を制御できる。すなわち、図７において破線１０
１が目標ヨーレートγ* を充足する車両１００の走行軌
跡とした場合、矢印１０２で示す走行軌跡の接線方向
が、その目標転舵角δ* での車両１００の進行方向にな
る。According to the above configuration, in a vehicle that performs steering without mechanically connecting the steering wheel 1 and the steering gear 3, at least the operation angle δh and the vehicle speed v are detected as variables correlated to the yaw rate γ of the vehicle. Thus, the target yaw rate γ *, which serves as a standard for stabilizing the behavior of the vehicle, can be determined. When the steering angle is changed according to the operation of the steering wheel 1 by controlling the actuator 2 so as to cancel the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate γ from the target yaw rate γ * , before the vehicle reaches the vicinity of the motion limit. Therefore, the vehicle behavior can be stabilized. At this time, the relationship between the operation angle δh and the target yaw rate γ * , the target yaw rate γ
The target steering angle δ * can be calculated based on the relationship between the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate γ from * , the vehicle speed v, and the target steering angle δ * , the detected operation angle δh, the detected vehicle speed v, and the detected yaw rate γ. By controlling the actuator 2 based on a deviation obtained by subtracting the detected turning angle δ from the target turning angle δ * , the turning angle can be controlled to an ideal value for stabilizing the vehicle behavior. That is, in FIG.
If 1 is the traveling locus of the vehicle 100 that satisfies the target yaw rate γ * , the tangential direction of the traveling locus indicated by the arrow 102 is the traveling direction of the vehicle 100 at the target turning angle δ * .
【００３２】以下、図８〜図１１を参照して本発明の第
２実施形態を説明する。図８に示す第２実施形態の車両
の操舵装置においては、ステアリングホイール（操作部
材）２０１の回転がステアリングシャフト２５１、ユニ
バーサルジョイント２５２を介してピニオン２５３に伝
達されることで、そのピニオン２５３に噛み合うラック
２５４が車両の幅方向に移動する。そのラック２５４の
動きは、タイロッド２０８とナックルアーム２０９を介
して車輪２０４に伝達される。これにより、そのステア
リングホイール２０１の操作角度が操作入力値に対応
し、その操作角度に応じて転舵角度が変化するように、
そのステアリングホイール２０１と車輪２０４がステア
リングシャフト２５１を介して機械的に連結されてい
る。Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the steering apparatus for a vehicle according to the second embodiment shown in FIG. 8, the rotation of the steering wheel (operation member) 201 is transmitted to the pinion 253 via the steering shaft 251 and the universal joint 252, thereby meshing with the pinion 253. The rack 254 moves in the width direction of the vehicle. The movement of the rack 254 is transmitted to the wheel 204 via the tie rod 208 and the knuckle arm 209. Thereby, the operation angle of the steering wheel 201 corresponds to the operation input value, and the steering angle changes according to the operation angle.
The steering wheel 201 and the wheels 204 are mechanically connected via a steering shaft 251.
【００３３】そのステアリングシャフト２５１に、その
ステアリングホイール２０１の回転操作角δｈを検出す
る角度センサ２１１と、ステアリングシャフト２５１に
より伝達される操作トルクＴａを検出するトルクセンサ
２１２が設けられている。そのステアリングシャフト２
５１は、入力シャフト２５１ａと出力シャフト２５１ｂ
を弾性的に相対回転可能に連結することで構成され、そ
のトルクセンサ２１２は、両シャフト２５１ａ、２５１
ｂの相対回転角に対応する操作トルクＴａを検出する。
また、その出力シャフト２５１ｂの外周にベベルギヤ２
５５が設けられ、そのベベルギヤ２５５に噛み合うベベ
ルギア２５６がアクチュエータ２０２により回転駆動可
能とされている。これにより、そのアクチュエータ２０
２は、ドライバーによって操舵のために付与される操作
トルクに付加される付加トルクＴｂを付与する。その操
作トルクＴａと付加トルクＴｂの和が、車輪２０４の転
舵角を変化させるための操舵トルクに相当する。これに
より、ステアリングホイール２０１の操作に基づき駆動
されるアクチュエータ２０２の出力に応じて車輪２０４
の転舵角が変化する。そのアクチュエータ２０２は、例
えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成
できる。The steering shaft 251 is provided with an angle sensor 211 for detecting a rotation operation angle δh of the steering wheel 201 and a torque sensor 212 for detecting an operation torque Ta transmitted by the steering shaft 251. Its steering shaft 2
51 is an input shaft 251a and an output shaft 251b
Are elastically connected to each other so as to be relatively rotatable, and the torque sensor 212 has two shafts 251 a, 251.
The operation torque Ta corresponding to the relative rotation angle b is detected.
A bevel gear 2 is provided on the outer periphery of the output shaft 251b.
A bevel gear 256 meshing with the bevel gear 255 is rotatably driven by the actuator 202. Thereby, the actuator 20
2 gives an additional torque Tb added to the operation torque applied for steering by the driver. The sum of the operation torque Ta and the additional torque Tb corresponds to a steering torque for changing the steering angle of the wheel 204. Thereby, the wheels 204 are controlled according to the output of the actuator 202 driven based on the operation of the steering wheel 201.
The steering angle changes. The actuator 202 can be constituted by an electric motor such as a known brushless motor, for example.
【００３４】そのアクチュエータ２０２の出力値とし
て、その付加トルクＴｂが検出される。その付加トルク
Ｔｂの検出センサ２５９として、その付加トルクＴｂに
対応するアクチュエータ２０２の負荷電流の検出器が設
けられている。また、そのラック２５４の作動量に対応
する車輪２０４の転舵角δを検出するポテンショメータ
により構成される転舵角センサ２１３が設けられてい
る。The additional torque Tb is detected as the output value of the actuator 202. As the detection sensor 259 for the additional torque Tb, a detector for the load current of the actuator 202 corresponding to the additional torque Tb is provided. Further, a turning angle sensor 213 constituted by a potentiometer for detecting the turning angle δ of the wheel 204 corresponding to the operation amount of the rack 254 is provided.
【００３５】その角度センサ２１１、トルクセンサ２１
２、転舵角センサ２１３、付加トルクＴｂの検出センサ
２５９は、コンピュータにより構成される制御装置２２
０に接続される。その制御装置２２０に、車両のヨーレ
ートγを検出するヨーレートセンサ２１６と、車速ｖを
検出する速度センサ２１４が接続されている。これによ
り、そのヨーレートγに相関する変量として、上記操作
角δｈと車速ｖが検出される。なお、その変量として操
作角δｈと車速ｖ以外に、例えば車輪速を検出するセン
サを制御装置２２０に接続してもよい。The angle sensor 211 and the torque sensor 21
2. The steering angle sensor 213 and the detection sensor 259 for the additional torque Tb are provided by the control device 22 constituted by a computer.
Connected to 0. A yaw rate sensor 216 for detecting the yaw rate γ of the vehicle and a speed sensor 214 for detecting the vehicle speed v are connected to the control device 220. Thus, the operation angle δh and the vehicle speed v are detected as variables correlated with the yaw rate γ. In addition to the operation angle δh and the vehicle speed v as the variables, for example, a sensor for detecting the wheel speed may be connected to the control device 220.
【００３６】その制御装置２２０は、駆動回路２２２を
介して上記アクチュエータ２０２を制御する。図９は、
車速が零でない場合における制御装置２２０の制御ブロ
ック線図を示す。The control device 220 controls the actuator 202 via a drive circuit 222. FIG.
FIG. 3 shows a control block diagram of the control device 220 when the vehicle speed is not zero.
【００３７】図９において、γはヨーレートの検出値、
γ* はヨーレートの目標値、δは転舵角の検出値、δ*
は転舵角の目標値、δｈは操作角の検出値、ｖは車速の
検出値、Ｔａは操作トルクの検出値、Ｔｏ* は操舵トル
クの目標値、Ｔｂは付加トルクの検出値、Ｔｂ* は付加
トルクの目標値、ｉ* はアクチュエータ２０２の駆動電
流の目標値を示す。In FIG. 9, γ is a detected value of the yaw rate,
γ * is the target value of the yaw rate, δ is the detected value of the steering angle, δ *
Is the target value of the turning angle, δh is the detection value of the operation angle, v is the detection value of the vehicle speed, Ta is the detection value of the operation torque, To * is the target value of the steering torque, Tb is the detection value of the additional torque, Tb * Denotes a target value of the additional torque, and i * denotes a target value of the drive current of the actuator 202.
【００３８】第１実施形態と同様に、Ｇｙ＝γ・ｖの関
係が成立し、横加速度Ｇｙは操作角δｈに対応すること
から、Ｋ６をゲインとして、γ* ・ｖ＝Ｋ６・δｈの関
係が成立し、そのゲインＫ６は、最適な制御を行えるよ
うに調整される。また、そのゲインＫ６は車速ｖの関数
とされ、一定車速ｖａ未満までは車速ｖに応じて増加
し、一定車速ｖａ以上では一定とされる。すなわち、制
御装置２２０によって、操作角δｈと車速ｖと目標ヨー
レートγ* との間の予め定められた関係が記憶され、操
作角δｈと車速ｖに応じて目標ヨーレートγ* が定めら
れる。As in the first embodiment, the relationship of Gy = γ · v holds, and the lateral acceleration Gy corresponds to the operation angle δh. Therefore, the relationship of γ * · v = K6 · δh is set with K6 as the gain. Holds, and the gain K6 is adjusted so as to perform optimal control. The gain K6 is a function of the vehicle speed v. The gain K6 increases according to the vehicle speed v until the vehicle speed is lower than the constant vehicle speed va, and is constant when the vehicle speed is equal to or higher than the constant vehicle speed va. That is, the control unit 220 is a predetermined relationship is stored between the operation angle δh and the vehicle speed v and the target yaw rate gamma *, target yaw rate gamma * is determined in accordance with the operation angle δh and the vehicle speed v.
【００３９】Ｇ６は、第１実施形態と同様に、目標ヨー
レートγ* と車速ｖの積γ* ・ｖから検出ヨーレートγ
と検出車速ｖの積γ・ｖを差し引いた偏差に対する目標
転舵角δ* の伝達関数である。すなわち、δ* ＝Ｇ６・
ｖ・（γ* −γ）の関係より、その目標ヨーレートγ*
と検出ヨーレートγの偏差を打ち消すように目標転舵角
δ* が求められる。この伝達関数Ｇ６は、例えばＰＩ制
御を行う場合、ゲインをｋａ、ラプラス演算子をｓ、時
定数をｔａとして、Ｇ６＝ｋａ〔１＋１／（ｔａ・
ｓ）〕になる。そのゲインｋａ及び時定数ｔａは最適な
制御を行えるように調整される。すなわち、制御装置２
２０によって、目標ヨーレートγ* から検出ヨーレート
γを差し引いた偏差と車速ｖと目標転舵角δ* との間の
予め定められた関係が記憶される。G6 is the detected yaw rate γ from the product γ * · v of the target yaw rate γ * and the vehicle speed v, as in the first embodiment.
A transfer function of the target turning angle δ * with respect to a deviation obtained by subtracting a product γ · v of the target steering angle and the detected vehicle speed v. That is, δ * = G6 ·
From the relationship v · (γ * −γ), the target yaw rate γ *
And the target steering angle δ * is determined so as to cancel out the deviation between the yaw rate γ and the detected yaw rate γ. For example, when PI control is performed, the transfer function G6 is defined as G6 = ka [1 + 1 / (ta ·) where the gain is ka, the Laplace operator is s, and the time constant is ta.
s)]. The gain ka and the time constant ta are adjusted so that optimal control can be performed. That is, the control device 2
20 stores a predetermined relationship between the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate γ from the target yaw rate γ * , the vehicle speed v, and the target turning angle δ * .
【００４０】Ｇ７は、目標転舵角δ* から検出転舵角δ
を差し引いた偏差に対する目標操舵トルクＴｏ* の伝達
関数である。すなわち、Ｔｏ* ＝Ｇ７・（δ* −δ）の
関係より、その目標転舵角δ* と検出転舵角δの偏差を
打ち消すように目標操舵トルクＴｏ* が求められる。こ
の伝達関数Ｇ７は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲイン
をｋｂ、ラプラス演算子をｓ、時定数をｔｂとして、Ｇ
７＝ｋｂ〔１＋１／（ｔｂ・ｓ）〕になる。そのゲイン
ｋｂ及び時定数ｔｂは最適な制御を行えるように調整さ
れる。すなわち、制御装置２２０によって、目標転舵角
δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差と目標操舵トル
クＴｏ* との間の予め定められた関係が記憶される。制
御装置２２０は、上記操作角δｈと車速ｖと目標ヨーレ
ートγ* との間の関係、その目標ヨーレートγ* から検
出ヨーレートγを差し引いた偏差と車速ｖと目標転舵角
δ* との間の関係、その目標転舵角δ* から検出転舵角
δを差し引いた偏差と目標操舵トルクＴｏ* との間の関
係、検出操作角δｈ、検出車速ｖ、検出ヨーレートγ、
および検出転舵角δに基づき、目標操舵トルクＴｏ* を
演算する。すなわち、目標ヨーレートγ* から検出ヨー
レートγを差し引いた偏差をなくすように、目標操舵ト
ルクＴｏ* が演算される。G7 is the detected turning angle δ from the target turning angle δ *.
Is a transfer function of the target steering torque To * with respect to the deviation obtained by subtracting the target steering torque To * . That is, the target steering torque To * is determined from the relationship To * = G7 · (δ * −δ) so as to cancel the deviation between the target steering angle δ * and the detected steering angle δ. For example, when performing PI control, this transfer function G7 is represented by G, with a gain of kb, a Laplace operator of s, and a time constant of tb
7 = kb [1 + 1 / (tb · s)]. The gain kb and the time constant tb are adjusted so as to perform optimal control. That is, the controller 220 stores a predetermined relationship between the deviation obtained by subtracting the detected turning angle δ from the target turning angle δ * and the target steering torque To * . The control device 220 controls the relationship between the operation angle δh, the vehicle speed v, and the target yaw rate γ * , the deviation between the target yaw rate γ * minus the detected yaw rate γ, the vehicle speed v, and the target turning angle δ * . Relationship, the relationship between the deviation obtained by subtracting the detected turning angle δ from the target turning angle δ * and the target steering torque To * , the detected operating angle δh, the detected vehicle speed v, the detected yaw rate γ,
Then, the target steering torque To * is calculated based on the detected steering angle δ. That is, the target steering torque To * is calculated so as to eliminate the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate γ from the target yaw rate γ * .
【００４１】Ｇ８は、目標操舵トルクＴｏ* から検出操
作トルクＴａを差し引いた目標付加トルクＴｂ* から検
出付加トルクＴｂを差し引いた偏差に対するアクチュエ
ータ２０２の目標駆動電流ｉ* の伝達関数である。すな
わち、ｉ* ＝Ｇ８・（Ｔｏ*−Ｔａ−Ｔｂ）の関係より
アクチュエータ２０２の目標駆動電流ｉ* が求められ
る。この伝達関数Ｇ８は、例えばＰＩ制御を行う場合、
ゲインをｋｃ、ラプラス演算子をｓ、時定数をｔｃとし
て、Ｇ８＝ｋｃ〔１＋１／（ｔｃ・ｓ）〕になる。その
ゲインｋｃおよび時定数ｔｃは最適な制御を行えるよう
に調整される。すなわち、制御装置２２０によって、目
標操舵トルクＴｏ* と検出操作トルクＴａと検出付加ト
ルクＴｂと目標駆動電流ｉ* との間の予め定められた関
係が記憶される。その関係と上記演算された目標操舵ト
ルクＴｏ* と検出操作トルクＴａと検出付加トルクＴｂ
から目標駆動電流ｉ* が演算され、その目標駆動電流ｉ
* に応じてアクチュエータ２０２が駆動される。これに
より、その目標操舵トルクＴｏ* から検出操作トルクＴ
ａを差し引いた目標付加トルクＴｂ* から検出付加トル
クＴｂを差し引いた偏差をなくすように、アクチュエー
タ２０２が制御される。G8 is a transfer function of the target drive current i * of the actuator 202 with respect to a deviation obtained by subtracting the detected additional torque Tb from the target additional torque Tb * obtained by subtracting the detected operation torque Ta from the target steering torque To * . That is, the target drive current i * of the actuator 202 is obtained from the relationship i * = G8 · (To * −Ta−Tb). This transfer function G8 is, for example, when performing PI control,
When the gain is kc, the Laplace operator is s, and the time constant is tc, G8 = kc [1 + 1 / (tc · s)]. The gain kc and the time constant tc are adjusted so that optimal control can be performed. That is, the controller 220 stores a predetermined relationship among the target steering torque To * , the detected operation torque Ta, the detected additional torque Tb, and the target drive current i * . The relationship, the calculated target steering torque To * , the detected operation torque Ta, and the detected additional torque Tb
Is calculated from the target driving current i *.
The actuator 202 is driven according to * . As a result, the detected operating torque T is calculated from the target steering torque To *.
The actuator 202 is controlled so as to eliminate a deviation obtained by subtracting the detected additional torque Tb from the target additional torque Tb * from which a has been subtracted.
【００４２】図１０は、車速が零の場合における制御装
置２２０の制御ブロック線図を示す。この場合、車両の
ヨーレートは生じないので、Ｋ７を検出操作角δｈに対
する目標転舵角δ* のゲインとして、δ* ＝Ｋ７・δｈ
の関係より目標転舵角δ* が求められる。このゲインＫ
７は、最適な制御を行えるように調整される。他は走行
中の場合と同様である。FIG. 10 is a control block diagram of the control device 220 when the vehicle speed is zero. In this case, since the yaw rate of the vehicle does not occur, K7 is defined as the gain of the target steering angle δ * with respect to the detected operation angle δh, and δ * = K7 · δh
The target steering angle δ * is obtained from the relationship This gain K
7 is adjusted to perform optimal control. Others are the same as in the case of running.
【００４３】図１１のフローチャートを参照して上記制
御装置２２０による制御手順を説明する。まず、各セン
サによる車速ｖ、ヨーレートγ、転舵角δ、操作角δ
ｈ、操作トルクＴａ、付加トルクＴｂの検出データが読
み込まれる（ステップ１）。The control procedure by the control device 220 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, vehicle speed v, yaw rate γ, steering angle δ, operation angle δ
h, operation torque Ta and detection data of additional torque Tb are read (step 1).
【００４４】次に、車速ｖが零か否かが判断される（ス
テップ２）。車速が零でない場合、操作角δｈと車速ｖ
と目標ヨーレートγ* との間の関係、その目標ヨーレー
トγ* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差と車速ｖ
と目標転舵角δ* との間の関係、その目標転舵角δ* か
ら検出転舵角δを差し引いた偏差と目標操舵トルクＴｏ
* との間の関係、検出操作角δｈ、検出車速ｖ、検出ヨ
ーレートγ、および検出転舵角δに基づき、目標操舵ト
ルクＴｏ* が求められる（ステップ３）。車速が零であ
る場合、検出操作角δｈから目標転舵角δ* が求められ
（ステップ４）、その目標転舵角δ* から検出転舵角δ
を差し引いた偏差と目標操舵トルクＴｏ* との間の関
係、検出操作角δｈ、および検出転舵角δに基づき、目
標操舵トルクＴｏ* が求められる（ステップ５）。Next, it is determined whether or not the vehicle speed v is zero (step 2). When the vehicle speed is not zero, the operation angle δh and the vehicle speed v
Between the target yaw rate γ * and the target yaw rate γ * minus the detected yaw rate γ and the vehicle speed v
Between the target steering angle δ * and the target steering angle To and the deviation obtained by subtracting the detected steering angle δ from the target steering angle δ *.
* , The target steering torque To * is determined based on the detected operation angle δh, the detected vehicle speed v, the detected yaw rate γ, and the detected turning angle δ (step 3). If the vehicle speed is zero, the target steering angle [delta] * is determined from the detected steering angle .delta.h (Step 4), the target steering angle [delta] * from the detected turning angle [delta]
The target steering torque To * is determined based on the relationship between the deviation obtained by subtracting the above and the target steering torque To * , the detected operation angle δh, and the detected turning angle δ (step 5).
【００４５】次に、目標操舵トルクＴｏ* から検出操作
トルクＴａと検出付加トルクＴｂを差し引いた偏差が零
になるように、アクチュエータ２０２の目標駆動電流ｉ
* が求められる（ステップ６）。その目標駆動電流ｉ*
が印加されることでアクチュエータ２０２が駆動され
る。次に、制御を終了するか否かを判断し（ステップ
７）、終了しない場合はステップ１に戻る。その終了判
断は、例えば車両の始動用キースイッチがオンか否かに
より判断できる。Next, the target drive current i of the actuator 202 is set so that the deviation obtained by subtracting the detected operation torque Ta and the detected additional torque Tb from the target steering torque To * becomes zero.
* Is required (step 6). The target drive current i *
Is applied, the actuator 202 is driven. Next, it is determined whether or not to end the control (step 7). If not, the process returns to step 1. The end determination can be made based on, for example, whether or not the key switch for starting the vehicle is on.
【００４６】上記構成によれば、ステアリングホイール
２０１と車輪２０４が機械的に連結された車両におい
て、ドライバーによって付与される操作トルクＴａに付
加されるトルクＴｂを発生するアクチュエータ２０２を
制御することで、車両挙動の安定化を図ることができ
る。すなわち、ドライバーによる操舵を補助するトルク
あるいは抑制するトルクをステアリングシャフト２５１
に作用させることで、その目標付加トルクＴｂ* から検
出付加トルクＴｂを差し引いた偏差が打ち消される。そ
のため、操作角δｈと車速ｖに応じた目標ヨーレートγ
* から検出ヨーレートγを差し引いた偏差を打ち消すの
に必要な目標転舵角δ* に対応する目標操舵トルクＴｏ
* を、検出操作角δｈと検出車速ｖと検出ヨーレートγ
と検出転舵角δから求め、その目標操舵トルクＴｏ* か
ら検出操作トルクＴａを差し引くことで目標付加トルク
Ｔｂ* を求める。その目標付加トルクＴｂ* から検出付
加トルクＴｂを差し引いた偏差をなくすようにアクチュ
エータ２０２を制御することで、その目標操舵トルクＴ
ｏ* に応じて車輪２０４を転舵させる。これによって、
その付加トルクＴｂの値を、車両の進行方向が目標ヨー
レートγ* を充足する走行軌跡の接線方向になるよう
に、すなわち車両挙動を安定化する上で理想的な値にで
きる。According to the above configuration, in a vehicle in which the steering wheel 201 and the wheel 204 are mechanically connected, the actuator 202 that generates the torque Tb added to the operation torque Ta applied by the driver is controlled, Vehicle behavior can be stabilized. That is, the torque assisting or suppressing the steering by the driver is changed to the steering shaft 251.
, The deviation obtained by subtracting the detected additional torque Tb from the target additional torque Tb * is cancelled. Therefore, the target yaw rate γ according to the operation angle δh and the vehicle speed v
* The target steering torque To corresponding to the target turning angle δ * required to cancel the deviation obtained by subtracting the detected yaw rate γ from *.
* Represents the detected operation angle δh, the detected vehicle speed v, and the detected yaw rate γ.
Then, the target additional torque Tb * is obtained by subtracting the detected operation torque Ta from the target steering torque To * . By controlling the actuator 202 so as to eliminate a deviation obtained by subtracting the detected additional torque Tb from the target additional torque Tb * , the target steering torque Tb is reduced.
The wheel 204 is steered according to o * . by this,
The value of the additional torque Tb can be set to an ideal value so that the traveling direction of the vehicle is tangential to the traveling locus that satisfies the target yaw rate γ * , that is, to stabilize the vehicle behavior.
【００４７】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、検出操作角δｈに代えて検出操作トルクＴａが操
作入力値に対応するものとしてもよく、この場合、第１
実施形態ではγ* ・ｖ＝Ｋ１・Ｔａの関係より、第２実
施形態ではγ* ・ｖ＝Ｋ６・Ｔａの関係よりγ* ・ｖを
求めるようにすればよい。これにより、操作部材に作用
させる操作トルクに応じて転舵角を変化させる場合に、
本発明を適用して車両挙動の安定化を図ることができ
る。また、ステアリングギヤに操作部材を機械的に連結
しない場合、その操作部材は回転操作されるステアリン
グホイールに限定されず、例えば、操作入力値が操作ト
ルクに対応する場合、回転しないように車体に取り付け
られるハンドルを用いることができる。また、車両のヨ
ーレートを検出する手段は、ヨーレートセンサに限定さ
れず、例えば、車両の横加速度を車速で除算してヨーレ
ートを検出する手段を用いることができる。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the detected operation torque Ta may correspond to the operation input value instead of the detected operation angle δh.
In embodiments the relationship of γ * · v = K1 · Ta , in the second embodiment may be to determine the more gamma * · v relationship γ * · v = K6 · Ta . Thereby, when changing the turning angle according to the operating torque applied to the operating member,
By applying the present invention, vehicle behavior can be stabilized. When the operating member is not mechanically connected to the steering gear, the operating member is not limited to the steering wheel that is operated to rotate. For example, when the operation input value corresponds to the operating torque, the operating member is attached to the vehicle body so as not to rotate. Can be used. The means for detecting the yaw rate of the vehicle is not limited to the yaw rate sensor. For example, means for detecting the yaw rate by dividing the lateral acceleration of the vehicle by the vehicle speed can be used.
【００４８】[0048]
【発明の効果】本発明によれば、ヨーレートによる車両
挙動の不安定化を防止し、車両挙動を確実に安定化でき
る車両の操舵装置を提供できる。According to the present invention, it is possible to provide a vehicle steering apparatus capable of preventing the vehicle behavior from becoming unstable due to the yaw rate and reliably stabilizing the vehicle behavior.
【図１】本発明の第１実施形態の操舵装置の構成説明図FIG. 1 is a configuration explanatory diagram of a steering device according to a first embodiment of the present invention;
【図２】本発明の第１実施形態の操舵装置における車両
走行時の制御ブロック線図FIG. 2 is a control block diagram of the steering device according to the first embodiment of the present invention when the vehicle is running.
【図３】本発明の実施形態の操舵装置の作用説明図FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the steering device according to the embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施形態の操舵装置における車速と、
目標ヨーレートと車速の積の最大値との関係を示す図FIG. 4 shows a vehicle speed in the steering device according to the embodiment of the present invention;
Diagram showing the relationship between the target yaw rate and the maximum value of the product of the vehicle speed
【図５】本発明の第１実施形態の操舵装置における車両
停車時の制御ブロック線図FIG. 5 is a control block diagram when the vehicle is stopped in the steering device according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第１実施形態の操舵装置による制御手
順を示すフローチャートFIG. 6 is a flowchart showing a control procedure by the steering device according to the first embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施形態の操舵装置の作用説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of an operation of the steering device according to the embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第２実施形態の操舵装置の構成説明図FIG. 8 is a configuration explanatory view of a steering device according to a second embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第２実施形態の操舵装置における車両
走行時の制御ブロック線図FIG. 9 is a control block diagram of the steering apparatus according to the second embodiment of the present invention when the vehicle is running.
【図１０】本発明の第２実施形態の操舵装置における車
両停車時の制御ブロック線図FIG. 10 is a control block diagram when the vehicle is stopped in the steering device according to the second embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第２実施形態の操舵装置による制御
手順を示すフローチャートFIG. 11 is a flowchart showing a control procedure by the steering device according to the second embodiment of the present invention.
１、２０１ ステアリングホイール ２、２０２ アクチュエータ ３ ステアリングギヤ ４、２０４ 車輪 １１、２１１ 角度センサ（操作部材の操作入力値検出
手段） １３、２１３ 転舵角センサ（アクチュエータの出力値
検出手段） １４、２１４ 速度センサ １６、２１６ ヨーレートセンサ ２０、２２０ 制御装置 ２１２ 操作トルクセンサ（操作部材の操作入力値検出
手段） ２５１ ステアリングシャフト ２５９ 付加トルクセンサDESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 201 Steering wheel 2, 202 Actuator 3 Steering gear 4, 204 Wheel 11, 211 Angle sensor (operation input value detecting means of operating member) 13, 213 Steering angle sensor (actuator output value detecting means) 14, 214 Speed Sensor 16, 216 Yaw rate sensor 20, 220 Control device 212 Operation torque sensor (operation input value detection means of operation member) 251 Steering shaft 259 Additional torque sensor
フロントページの続き (72)発明者 瀬川 雅也 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 中野 史郎 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC01 DA03 DA04 DA15 DA24 DA29 DA33 DA62 DA64 DB05 DC01 DC02 DD02 DD06 DD07 EA01 EB04 EB11 EC23 GG01Continuing on the front page (72) Inventor Masaya Segawa 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Koyo Seiko Co., Ltd. (72) Inventor Shiro Nakano 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F term in Seiko Co., Ltd. (reference) 3D032 CC01 DA03 DA04 DA15 DA24 DA29 DA33 DA62 DA64 DB05 DC01 DC02 DD02 DD06 DD07 EA01 EB04 EB11 EC23 GG01
Claims (7)
チュエータの出力に応じて、車輪の転舵角が変化する車
両の操舵装置において、 その車両のヨーレートに相関する変量として少なくとも
操作部材の操作入力値と車速を検出する手段と、 その車両のヨーレートを検出する手段と、 そのアクチュエータの出力値を検出する手段と、 その変量に応じて定められる目標ヨーレートから検出ヨ
ーレートを差し引いた偏差をなくすように前記アクチュ
エータの目標出力値を演算する手段と、 その目標出力値と検出出力値の偏差をなくすように、前
記アクチュエータを制御する制御装置とを備えることを
特徴とする車両の操舵装置。1. A steering apparatus for a vehicle in which a turning angle of a wheel changes according to an output of an actuator driven based on an operation of an operation member, wherein at least an operation input of the operation member is provided as a variable correlated with a yaw rate of the vehicle. Means for detecting the value and the vehicle speed; means for detecting the yaw rate of the vehicle; means for detecting the output value of the actuator; and means for eliminating a deviation obtained by subtracting the detected yaw rate from a target yaw rate determined according to the variable. A steering apparatus for a vehicle, comprising: means for calculating a target output value of the actuator; and a control device for controlling the actuator so as to eliminate a deviation between the target output value and a detected output value.
グギヤにより、そのステアリングギヤに前記操作部材を
機械的に連結することなく、前記車輪に伝達することが
可能とされている請求項１に記載の車両の操舵装置。2. The vehicle according to claim 1, wherein the movement of the actuator can be transmitted to the wheels by a steering gear without mechanically connecting the operating member to the steering gear. Steering gear.
角が検出され、 前記演算手段により、その目標ヨーレートを充足する走
行軌跡の接線方向に車両が進行するように、前記目標出
力値として目標転舵角が演算される請求項２に記載の車
両の操舵装置。3. A steering angle is detected as an output value of the actuator, and the calculating means calculates a target steering angle as the target output value such that the vehicle travels in a tangential direction of a traveling locus satisfying the target yaw rate. The vehicle steering apparatus according to claim 2, wherein the angle is calculated.
ーレートとの間の予め定められ記憶された関係、その目
標ヨーレートから検出ヨーレートを差し引いた偏差と車
速と目標転舵角との間の予め定められ記憶された関係、
検出変量、及び検出ヨーレートに基づき目標転舵角が演
算され、 その目標転舵角から検出転舵角を差し引いた偏差に基づ
き前記アクチュエータが制御される請求項３に記載の車
両の操舵装置。4. A predetermined and stored relationship between the variable and a target yaw rate, a predetermined value between a deviation obtained by subtracting a detected yaw rate from the target yaw rate, a vehicle speed, and a target turning angle. And memorized relationships,
The vehicle steering apparatus according to claim 3, wherein a target turning angle is calculated based on the detected variable and the detected yaw rate, and the actuator is controlled based on a deviation obtained by subtracting the detected turning angle from the target turning angle.
たは操作部材の操作トルクに対応する請求項１〜４の中
の何れかに記載の車両の操舵装置。5. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the operation input value corresponds to an operation angle of an operation member or an operation torque of the operation member.
対応し、 その操作角度に応じて転舵角度が変化するように、その
操作部材と車輪がステアリングシャフトを介して機械的
に連結され、 前記アクチュエータにより、ドライバーによって操舵の
ために付与される操作トルクに付加されるトルクが付与
され、 前記アクチュエータの出力値として、その付加トルクが
検出され、 前記演算手段により、その目標ヨーレートを充足する走
行軌跡の接線方向に車両が進行するように、前記目標出
力値として目標付加トルクが演算される請求項１に記載
の車両の操舵装置。6. The operation member and wheels are mechanically connected via a steering shaft such that the operation input value corresponds to an operation angle of the operation member, and the steering angle changes according to the operation angle. The actuator applies a torque added to the operating torque applied for steering by the driver, the added torque is detected as an output value of the actuator, and the calculation means satisfies the target yaw rate. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein a target additional torque is calculated as the target output value so that the vehicle moves in a tangential direction of a traveling locus.
の予め定められ記憶された関係、その目標ヨーレートか
ら検出ヨーレートを差し引いた偏差と目標転舵角との間
の予め定められ記憶された関係、その目標転舵角から検
出転舵角を差し引いた偏差と目標操舵トルクとの間の予
め定められ記憶された関係、検出変量、検出ヨーレー
ト、及び検出転舵角に基づき目標操舵トルクが演算さ
れ、 その目標操舵トルクから検出操作トルクを差し引いた目
標付加トルクから検出付加トルクを差し引いた偏差に基
づき前記アクチュエータが制御される請求項６に記載の
車両の操舵装置。7. A means for detecting a steering angle of the wheel, and a means for detecting an operation torque thereof, wherein a predetermined and stored relationship between the variable and a target yaw rate is calculated by the calculating means. A predetermined and stored relationship between a deviation obtained by subtracting the detected yaw rate from the target yaw rate and the target turning angle, and a predetermined relationship between the deviation obtained by subtracting the detected turning angle from the target turning angle and the target steering torque. The target steering torque is calculated based on the determined and stored relationship, the detected variable, the detected yaw rate, and the detected turning angle, and the deviation is calculated by subtracting the detected additional torque from the target additional torque obtained by subtracting the detected operation torque from the target steering torque. The vehicle steering apparatus according to claim 6, wherein the actuator is controlled based on the actuator.
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| US8150569B2 (en) | 2007-05-30 | 2012-04-03 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Marine vessel running controlling apparatus, and marine vessel including the same |
| JP2017206116A (en) * | 2016-05-18 | 2017-11-24 | 日本精工株式会社 | Driving assistance control device using electric power steering mechanism, and vehicle on which driving assistance control device is mounted |
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1998
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| JP2017206116A (en) * | 2016-05-18 | 2017-11-24 | 日本精工株式会社 | Driving assistance control device using electric power steering mechanism, and vehicle on which driving assistance control device is mounted |
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