JPH11147483A - 車両用操舵装置 - Google Patents
車両用操舵装置Info
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- JPH11147483A JPH11147483A JP9317466A JP31746697A JPH11147483A JP H11147483 A JPH11147483 A JP H11147483A JP 9317466 A JP9317466 A JP 9317466A JP 31746697 A JP31746697 A JP 31746697A JP H11147483 A JPH11147483 A JP H11147483A
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Abstract
性能を高めることができ、雪道などの低μ路や低速走行
時にもステアリング操作負荷が軽減されると共に後退操
舵時に違和感のないように改良された車両用操舵装置を
提供する。 【解決手段】 操舵トルク検出値に基づいて決定さ
れる補助操舵トルク値にヨーレイトを含む車両の挙動検
出値に基づいて決定される補助反力トルク値を加えた値
をもって電動機を制御して操向車輪に補助操舵トルクを
加える車両用操舵装置にて、車両後退時にはヨーレイト
に基づく補助反力トルクを発生させないようにすれば、
従来の操舵装置と同様の操舵特性となり、また、後退時
にはヨーレイトに基づく補助反力トルクの発生する方向
を反転させることで、前進時と同様な外乱による車両挙
動を抑制効果、走行安定性、セルフアライニングトルク
に相当するハンドル復元力が得られ、操舵感が向上す
る。
Description
特に電動機によって補助操舵トルクを発生させる操舵装
置に関するものである。
ワーステアリング装置として、例えば特公昭50−33
584号公報に記載されたような形式のものが知られて
いる。これは、ステアリングホイールの操舵力を電動機
の出力トルクにて補助するように構成されたものであ
り、ステアリングホイールに運転者が加える操舵トルク
の検出信号の増幅度を、車速や道路状況などの検出信号
に応じて変化させることによって補助電動機の出力トル
クを増減し、常に最適な操舵トルクが得られるようにし
ている。
たり、轍路を走行したりすると目標走行ラインから外れ
る向きに車両が偏向してしまうことがある。また、雪道
などタイヤと路面との摩擦係数(μ)が低い路面(以下低
μ路と称す)での走行時や低速走行時には路面反力が減
少する。
場合、運転者が操舵して初めて電動機が補助操舵トルク
を発生するものであるため、走行中に横風を受けること
によって車両が偏向しても、電動機は補助操舵トルクを
発生しない。従って、車両の偏向を抑えるためには、運
転者自身がステアリングホイールを操作しなければなら
ないが、他方で上記パワーステアリング装置は一般的に
車両の横加速度並びにヨーレイトが大きくなるほど大き
な操舵力を必要とするようになっているため、外乱によ
る車両の偏向の場合には、それが大きいほど、修正に要
する操舵トルクが大きなものとなるなどの不都合があっ
た。
公報には、ヨーレート、横加速度などの車両挙動を検出
し、その検出値に基づいて補助反力トルク値を決定し、
この補助反力トルク値と操舵トルク等の検出値に基づい
て決定された補助操舵トルク値とに基づいて上記電動機
の駆動トルクを制御するものが提案されている。
外乱が車両に作用した際の偏向抑制性能を高め、車両の
走行安定性を向上することができ、雪道などの低μ路や
低速走行時にもステアリング操作負荷が軽減される。
時の偏向抑制性能、走行安定性向上を目的として適正な
操舵反力トルクを発生させるものであるが、云うまでも
なく車両の後退時にはヨーレートと操舵角との関係が前
進時と反転する。即ち、前進時の右転舵では車両は右回
転するが、後退時の右転舵では車両は左回転する。従っ
て、後退時にヨーレートの検出値に基づいて操舵反力ト
ルクを求めると、実際には操舵トルクと同じ方向の値と
なり、そのままの制御では後退の操舵時にハンドルが必
要以上に軽くなるなどの違和感が生じることが考えられ
る。
改善するべく案出されたものであり、その主な目的は、
横風や轍路走行などの外乱が車両に作用した際の偏向抑
制性能を高め、車両の走行安定性を向上することがで
き、雪道などの低μ路や低速走行時にもステアリング操
作負荷が軽減されると共に後退操舵時に違和感のないよ
うに改良された車両用操舵装置を提供することにある。
明によれば、車両の操向車輪を手動により転舵するため
の手動操舵手段と、該手動操舵手段に加えられた操舵ト
ルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トルク検
出手段の検出値に基づいて補助操舵トルクを決定する補
助操舵トルク決定手段と、ヨーレイトを含む前記車両の
挙動を検出する車両挙動検出手段と、前記車両挙動検出
手段によって検出された検出値に基づいて補助反力トル
クを決定する補助反力トルク決定手段と、前記操向車輪
に補助操舵トルクを加えるための電動機と、前記補助操
舵トルク決定手段により決定された補助操舵トルク値に
前記補助反力トルク決定手段により決定された補助反力
トルク値を加えた値をもって前記電動機を制御する制御
手段とを有する車両用操舵装置に於いて、前記車両挙動
検出手段が、ヨーレイトセンサと、当該車両が前進して
いるか後退しているかを判別する手段を有し、前記制御
手段は、前記車両前進/後退判別手段により当該車両が
後退していると判別されたら前記ヨーレイトセンサの検
出値に基づく補助反力トルク成分値の符号を反転させ、
または0とした補助反力トルク値を前記補助操舵トルク
値に加えた値をもって前記電動機を制御するようになっ
ていることを特徴とする車両用操舵装置を提供すること
によって達成される。
く補助反力トルクを発生させないようにすれば、従来の
操舵装置と同様の操舵特性となり、また、後退時にはヨ
ーレイトに基づく補助反力トルクの発生する方向を反転
させることで、前進時と同様な走行特性が得られる。
体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明
する。
置の概略構成を示す。この装置は、ステアリングホイー
ル1に一体結合されたステアリングシャフト2に自在継
手を有する連結軸3を介して連結されたピニオン4と、
ピニオン4に噛合して車幅方向に往復動し得ると共にタ
イロッド5を介して操向車輪としての左右の前輪6のナ
ックルアーム7にその両端が連結されたラック軸8とを
有するラック・アンド・ピニオン機構からなる。また、
ラック・アンド・ピニオン機構を介しての手動操舵力を
軽減するための補助操舵力を発生するべく、電動パワー
ステアリング装置を構成する電動機9がラック軸8の中
間部に同軸的に配設されている。
4の近傍にはステアリングホイール1の回転角を検出す
るための操舵角速度センサ11と、ピニオン4に作用す
る手動操舵トルクを検出するためのトルクセンサ12と
が設けられている。また、車両のヨーレイト(ヨーイン
グ角速度)に対応した信号を出力するためのヨーレイト
センサ15と、車両の走行速度に対応した信号を出力す
るための車速センサ16とが設けられ、これらの検出値
に基づいて電動機9の出力を制御するための操舵制御ユ
ニット17に接続されている。
ユニット17内には、電動パワーステアリング装置とし
ての補助操舵トルクを演算するための補助操舵トルク決
定手段17aと、補助反力トルクを演算するための補助
反力トルク決定手段17bとが設けられている。補助操
舵トルク決定手段17aには、操舵角速度センサ11・
トルクセンサ12・車速センサ16の各検出信号が入力
しており、それらの各検出信号に応じて通常のアシスト
制御を行う補助操舵トルクが決定される。
車両挙動検出手段を構成する操舵角速度センサ11・ヨ
ーレイトセンサ15・車速センサ16の各検出信号が入
力するようになっていると共に当該車両が前進している
か後退しているかを例えばギヤポジション等から判別す
る車両前進/後退判別手段18からの判別信号が入力す
るようになっており、それらの各信号から後記するアル
ゴリズムによって目標補助反力トルクを求めるようにな
っている。
舵トルク決定手段17aと補助反力決定手段17bとか
ら出力される各トルク値に応じて電動機9に対する目標
電流を設定する目標電流決定手段17cと、その目標電
流に応じて電動機9に流す電流を制御する出力電流制御
手段17dとが設けられている。そして、出力電流制御
手段17dからの電流制御信号が、操舵制御ユニット1
7と電動機9との間に設けられた駆動回路19に入力さ
れ、該駆動回路19から電動機9に対して駆動電流が供
給されるようになっていると共に駆動回路19と出力電
流制御手段17dとの間で出力電流のフィードバック制
御が行われるようになっている。
決定手段17bに於いては、図3のフローチャートに示
す処理が所定の周期で繰り返し実行される。先ず、ステ
ップ1に於いて、各センサの出力信号を読込み、ステッ
プ2に於いて補助反力トルクTAを決定し、ステップ3
に於いて目標補助反力トルク決定値を出力する。
に詳しく説明する。先ず上記ステップ1に於いては、図
4のフローチャートに示すように、車速V(ステップ1
1)、ハンドル角速度ω(ステップ12)、ヨーレイト
γ(ステップ13)をそれぞれ読み込む処理が行われ
る。
ローチャートに示すように、図7(a)、図7(b)に
示すような操舵角速度ω、ヨーレイトγのそれぞれをア
ドレスとし、車速Vごとに異なる特性に設定されている
各データテーブルから、各成分についての補助反力トル
クT1(ダンピングトルク成分)・T2(ヨーレレイトト
ルク成分)を求め(ステップ21、22)、これら補助
反力トルクの成分T1・T2を加算する(ステップ2
3)。
ータテーブル(図7(b))は、車両前進/後退判別手
段18からの判別信号に応じて全データ(トルク値)の
符号が相反する2つのデータテーブルを切り替えて使用
するようになっている。即ち、車両前進/後退判別手段
18からの判別信号により当該車両が前進(V≧0)し
ていると判別されたら図7(b)に実線で示すデータテ
ーブルを用い、当該車両が後退(V<0)していると判
別されたら図7(b)に破線で示すデータテーブルを用
いる。尚、図7(b)に於いて、上記ヨーレイトγが正
の値の時に車両が右回転(時計回り)しているとすれ
ば、負の値の時に左回転となる。また、T2(ヨーレレ
イトトルク成分)の正の値は左回転トルク(時計と反対
回り)となり、負の値は右回転トルクとなる。
るために目標操舵反力値TAが最大値(Tmax)を超
えているか否かを判断し、目標操舵反力値TAが最大値
を超えている場合は目標操舵反力値TAを上記Tmax
とし、また、目標操舵反力値TAが最大値(Tmax)
を超えていない場合には、同様に目標操舵反力値TAが
負の最大値(−Tmax)を超えているか否か判断し、
目標操舵反力値TAが負の最大値を超えている場合には
目標操舵反力値TAを上記−Tmax値とするリミッタ
処理(ステップ24)を行い、目標補助反力トルク決定
値TAを決定する。
示すとおりで、ステップ21〜24は図6の各ブロック
に対応する。
ルク決定値TAは、別に求めた目標補助操舵トルク決定
値と加算されて目標電流決定手段17cにて目標電流値
に変換され、出力される。
に、前進時、横風を受けて車両20が走行ライン21か
ら外れるようになった際には、このときの車両20のヨ
ーレイトγを検出し、これらヨーレイトγを打ち消す方
向に、即ち、その時の車両20の偏向を走行ライン21
に戻す向きに電動機9が駆動され、外乱に対して車両2
0を常に直進走行させるように前輪6が自動的に操舵さ
れ、不整挙動を安定化させることができたり、轍のある
路面、あるいは水溜まりのある路面を走行する場合に
も、車両20を直進させるように自動的に軌道修正が行
われるなどの効果が得られる。
ステアリングホイール1に作用するトルクを説明する図
を示す。図9(a)は後退時の補助反力トルクを考慮し
ていない形式の、外乱による車両挙動抑制効果を有する
電動パワーステアリング装置付き操舵装置であり、後退
時に例えば右に切ると路面反力による操舵トルクTaが
ステアリングホイール1の切れている方向と同方向に作
用する。これに加えてヨーレイトはそれと反対(左回
転)方向に作用することから、図7(b)の実線のデー
タテーブルを用いると、補助反力トルクのヨーレート成
分T2もステアリングホイール1の切れている方向と同
方向、即ち右回転方向に作用する。従って、操舵角速度
ωが小さければ、より切り増す方向に各トルクが作用
し、必要以上にハンドルが軽くなる違和感が生じる。
クを考慮した本願に基づく電動パワーステアリング装置
付き操舵装置であり、後退時に例えば右に切ると路面反
力による操舵トルクTaは上記同様であるが、後退して
いることが判別されると図7(b)の破線のデータテー
ブルが用いられることから、ヨーレイトが左回転方向に
作用したら、補助反力トルクのヨーレート成分T2はス
テアリングホイール1の切れている方向と相反する方
向、即ち左回転方向に作用する。従って、切り増す方向
のトルクが減少し、ハンドルが軽くなる違和感が軽減さ
れる。
2の符号のみならずその大きさも調整すれば、図9
(c)に示すように、補助反力トルクのヨーレート成分
T2を路面反力による操舵トルクTaよりも大きくし
て、前進時と同様な外乱による車両挙動を抑制効果、走
行安定性、セルフアライニングトルクに相当するハンド
ル復元力を得るようにすることも可能である。
トルクのヨーレート成分T2を0にする設定にした場合
のものである。この場合、外乱による車両挙動抑制効果
を有していない通常の電動パワーステアリング装置付き
操舵装置の場合と同様に路面反力による操舵トルクTa
がステアリングホイール1の切れている方向と同方向に
作用するのみとなる。
車両前進/後退判別手段をもって車両が前進しているか
後退しているかを判別したが、例えば2相式車速パルサ
センサ等、符号などで車両の前進/後退をも含めた車速
を検出できる車速センサを用い、その符号のみを車両前
進/後退判別値として用いても良い。
ヨーレイトに基づく補助反力トルクを発生させないよう
にすれば、従来の操舵装置と同様の操舵特性となり、ま
た、後退時にはヨーレイトに基づく補助反力トルクの発
生する方向を反転させることで、前進時と同様な外乱に
よる車両挙動を抑制効果、走行安定性、セルフアライニ
ングトルクに相当するハンドル復元力が得られ、操舵感
が向上する。
示す全体構成図。
御処理に用いられるデータテーブル。
ータテーブルの拡大図。
示す模式図。
アリングホイールに作用するトルクについて説明する
図、(b)、(c)、(d)は共に本発明が適用された
車両用操舵装置を搭載する車両のステアリングホイール
に作用するトルクについて説明する図。
Claims (2)
- 【請求項1】 車両の操向車輪を手動により転舵する
ための手動操舵手段と、該手動操舵手段に加えられた操
舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トル
ク検出手段の検出値に基づいて補助操舵トルクを決定す
る補助操舵トルク決定手段と、ヨーレイトを含む前記車
両の挙動を検出する車両挙動検出手段と、前記車両挙動
検出手段によって検出された検出値に基づいて補助反力
トルクを決定する補助反力トルク決定手段と、前記操向
車輪に補助操舵トルクを加えるための電動機と、前記補
助操舵トルク決定手段により決定された補助操舵トルク
値に前記補助反力トルク決定手段により決定された補助
反力トルク値を加えた値をもって前記電動機を制御する
制御手段とを有する車両用操舵装置に於いて、 前記車両挙動検出手段が、ヨーレイトセンサと、当該車
両が前進しているか後退しているかを判別する手段を有
し、 前記制御手段は、前記車両前進/後退判別手段により当
該車両が後退していると判別されたら前記ヨーレイトセ
ンサの検出値に基づく補助反力トルク成分値の符号を反
転させ、これを含む前記補助反力トルク値を前記補助操
舵トルク値に加えた値をもって前記電動機を制御するよ
うになっていることを特徴とする車両用操舵装置。 - 【請求項2】 車両の操向車輪を手動により転舵する
ための手動操舵手段と、該手動操舵手段に加えられた操
舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トル
ク検出手段の検出値に基づいて補助操舵トルクを決定す
る補助操舵トルク決定手段と、前記車両の挙動を検出す
る車両挙動検出手段と、前記車両挙動検出手段によって
検出された検出値に基づいて補助反力トルクを決定する
補助反力トルク決定手段と、前記操向車輪に補助操舵ト
ルクを加えるための電動機と、前記補助操舵トルク決定
手段により決定された補助操舵トルク値に前記補助反力
トルク決定手段により決定された補助反力トルク値を加
えた値をもって前記電動機を制御する制御手段とを有す
る車両用操舵装置に於いて、 前記車両挙動検出手段が、ヨーレイトセンサと、当該車
両が前進しているか後退しているかを判別する手段を有
し、 前記制御手段は、前記車両前進/後退判別手段により当
該車両が後退していると判別されたら前記ヨーレイトセ
ンサの検出値に基づく補助反力トルク成分値を含まない
で、または0として前記補助反力トルク値を前記補助操
舵トルク値に加えた値をもって前記電動機を制御するよ
うになっていることを特徴とする車両用操舵装置。
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JP09317466A Expired - Lifetime JP3103052B2 (ja) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | 車両用操舵装置 |
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