JP2001030931A - Vehicular steering gear - Google Patents
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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
ール等の操作部材を車輪に機械的に連結することなく舵
角を変更可能な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 vehicle steering system capable of changing a steering angle without mechanically connecting an operating member such as a steering wheel to wheels.
【0002】[0002]
【従来の技術】ステアリングホイールを車輪に機械的に
連結することなく、ステアリングホイールの操作角に応
じて駆動される操舵用アクチュエータにより車輪の実舵
角を変化させる車両においては、そのステアリングホイ
ールの操作反力を発生する反力アクチュエータを設け、
ドライバーに模擬的な操舵反力を作用させている。すな
わち、そのステアリングホイールの操作角に対応する指
示舵角から実舵角を差し引いた舵角偏差を演算し、その
舵角偏差に比例する成分とステアリングホイールの操作
角に比例する成分とを含む操作反力を付与している。2. Description of the Related Art In a vehicle in which the actual steering angle of a wheel is changed by a steering actuator driven in accordance with the operation angle of the steering wheel without mechanically connecting the steering wheel to the wheel, the operation of the steering wheel is performed. Providing a reaction force actuator that generates a reaction force,
A simulated steering reaction is applied to the driver. That is, a steering angle deviation obtained by subtracting the actual steering angle from the indicated steering angle corresponding to the steering wheel operation angle is calculated, and an operation including a component proportional to the steering angle deviation and a component proportional to the steering wheel operation angle is performed. The reaction force is given.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】その操作反力が舵角偏
差に比例する成分を含むことで、操作反力不足による過
度の操舵を防止でき、また、操舵用アクチュエータの応
答遅れが見かけ上は改善されたようにドライバーは感じ
ることができる。Since the operation reaction force includes a component proportional to the steering angle deviation, excessive steering due to insufficient operation reaction force can be prevented, and the response delay of the steering actuator is apparently reduced. Drivers can feel as if they have improved.
【0004】しかし、車両挙動を安定化するために上記
操舵用アクチュエータにより車両の姿勢を制御する車両
においては、そのような舵角偏差に比例する操作反力成
分が姿勢制御時にドライバーによるステアリングホイー
ルの操作意思とは無関係に変動し、操舵フィーリングが
低下するという問題がある。However, in a vehicle in which the attitude of the vehicle is controlled by the steering actuator in order to stabilize the behavior of the vehicle, an operation reaction force component proportional to such a steering angle deviation causes the steering wheel of the driver to control the attitude during the attitude control. There is a problem in that the steering feel fluctuates irrespective of the operation intention and the steering feeling is reduced.
【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、操作部材を車
輪に機械的に連結することなく、その操作部材の操作量
に応じて駆動される操舵用アクチュエータにより実舵角
を変更可能な車両の操舵装置において、その操作部材の
操作反力を発生する反力アクチュエータと、その操作部
材の操作量を検知する手段と、その車輪の実舵角を検知
する手段と、その検知された操作部材の操作量に対応す
る指示舵角から、その検知された実舵角を差し引いた舵
角偏差を演算する手段と、その操作部材の操作量に対応
する反力成分と、その舵角偏差に対応する反力成分とを
含む操作反力を演算する手段と、操作反力を発生するよ
うに前記反力アクチュエータを制御可能な手段と、車両
挙動が不安定か否かを判断する手段と、車両挙動が不安
定である時は安定化するように、少なくとも前記操舵用
アクチュエータにより車両の姿勢を制御する手段とを備
え、車両挙動が不安定でない時は、前記演算された操作
反力を発生するように前記反力アクチュエータが制御さ
れ、車両挙動が不安定である時は、前記演算された操作
反力から前記舵角偏差に対応する反力成分を差し引いた
操作反力を発生するように前記反力アクチュエータが制
御されることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a vehicle in which the actual steering angle can be changed by a steering actuator driven in accordance with the operation amount of the operation member without mechanically connecting the operation member to wheels. In the steering apparatus, a reaction force actuator for generating an operation reaction force of the operation member, a unit for detecting an operation amount of the operation member, a unit for detecting an actual steering angle of the wheel, and the detected operation member Means for calculating a steering angle deviation obtained by subtracting the detected actual steering angle from the commanded steering angle corresponding to the operation amount of the operation member, a reaction force component corresponding to the operation amount of the operation member, and corresponding to the steering angle deviation. Means for calculating an operation reaction force including a reaction force component to be operated, means for controlling the reaction force actuator so as to generate an operation reaction force, means for determining whether vehicle behavior is unstable, Stable when behavior is unstable Means for controlling the attitude of the vehicle by at least the steering actuator, when the vehicle behavior is not unstable, the reaction force actuator is controlled to generate the calculated operation reaction force, When the vehicle behavior is unstable, the reaction force actuator is controlled to generate an operation reaction force obtained by subtracting a reaction force component corresponding to the steering angle deviation from the calculated operation reaction force. And
【0007】本発明の構成によれば、車両挙動が不安定
で姿勢制御が行われている時は、舵角偏差に対応する反
力成分が操作反力から差し引かれるので、その姿勢制御
による舵角偏差の変動が操作反力に影響することはな
い。According to the configuration of the present invention, when the attitude control is performed due to unstable vehicle behavior, the reaction force component corresponding to the steering angle deviation is subtracted from the operation reaction force. The variation of the angular deviation does not affect the operation reaction force.
【0008】本発明において、予め定めた最大操作反力
を記憶する手段を有し、車両挙動が不安定でなく、前記
演算された操作反力が記憶した最大操作反力を超える時
は、その演算された操作反力に代えて、その最大操作反
力を発生するように前記反力アクチュエータが制御され
るのが好ましい。これにより、車両挙動が不安定でない
時に例えば車輪が轍に嵌まり込むことで舵角偏差が急激
に増大し、その舵角偏差に対応する反力成分を含む操作
反力の演算値が増大しても、反力アクチュエータが発生
する操作反力が最大操作反力を超えることはない。よっ
て、そのような急激な舵角偏差の増大が生じた場合で
も、その舵角偏差の増大を操作部材の操作により打ち消
す修正操舵が阻害されることはない。In the present invention, a means for storing a predetermined maximum operation reaction force is provided, and when the vehicle operation is not unstable and the calculated operation reaction force exceeds the stored maximum operation reaction force, It is preferable that the reaction force actuator is controlled so as to generate the maximum operation reaction force instead of the calculated operation reaction force. As a result, when the vehicle behavior is not unstable, for example, when the wheels are fitted into the rut, the steering angle deviation sharply increases, and the calculated value of the operation reaction force including the reaction force component corresponding to the steering angle deviation increases. However, the operation reaction force generated by the reaction force actuator does not exceed the maximum operation reaction force. Therefore, even when such a sharp increase in the steering angle deviation occurs, the correction steering for canceling the increase in the steering angle deviation by operating the operation member is not hindered.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】図1に示す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
に応じて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を介して前部左右車輪4に伝達され
ることで実舵角が変化する。これにより、そのステアリ
ングホイール1を車輪4に機械的に連結することなく、
そのアクチュエータ2により実舵角を変更できる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a vehicle steering system shown in FIG. 1, a steering actuator 2 driven in accordance with a rotation operation of a steering wheel (operating member) 1 moves.
The actual steering angle changes by being transmitted to the front left and right wheels 4 via the steering gear 3. Thereby, without mechanically connecting the steering wheel 1 to the wheel 4,
The actual steering angle can be changed by the actuator 2.
【0010】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の実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 actual steering 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.
【0011】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の操作反力を発生
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. A reaction force actuator 19 for generating an operation reaction force of the steering wheel 1 is provided. 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.
【0012】そのステアリングホイール1を直進操舵位
置に復帰させる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1
0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 for providing elasticity for returning the steering wheel 1 to the straight steering position is provided. The elastic member 30 is, for example, a rotary shaft 1
It can be constituted by a spiral spring that gives elasticity to zero. 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.
【0013】そのステアリングホイール1の操作量とし
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の操作反力に対応する値として、
その回転シャフト10により伝達される操作トルクTを
検出するトルクセンサ12が設けられている。The operation amount of the steering wheel 1 is an operation angle δ corresponding to the rotation angle of the rotary shaft 10.
An angle sensor 11 for detecting h is provided. As a value corresponding to the operation reaction force of the steering wheel 1,
A torque sensor 12 for detecting an operation torque T transmitted by the rotating shaft 10 is provided.
【0014】その車輪4の実舵角δに対応する値とし
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の作動量を検出するポテンショメータ13が設け
られている。A potentiometer 13 for detecting the amount of operation of the steering rod 7 by the steering actuator 2 is provided as a value corresponding to the actual steering angle δ of the wheel 4.
【0015】上記操舵用アクチュエータ2、反力アクチ
ュエータ19、角度センサ11、トルクセンサ12、お
よびポテンショメータ13は、コンピュータにより構成
されるステアリング系制御装置20に接続される。ま
た、そのステアリング系制御装置20に、車両の横滑り
角に相関する変量として、車両の横加速度Gyを検出す
る横加速度センサ15と、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。The steering actuator 2, the reaction force actuator 19, the angle sensor 11, the torque sensor 12, and the potentiometer 13 are connected to a steering system controller 20 constituted by a computer. Further, the steering system control device 20 detects a lateral acceleration sensor 15 for detecting a lateral acceleration Gy of the vehicle, a yaw rate sensor 16 for detecting a yaw rate γ of the vehicle, and a vehicle speed v as variables related to the sideslip angle of the vehicle. Speed sensor 14 is connected.
【0016】車両の前後左右車輪4を制動するための制
動システムが操舵装置に接続される。すなわち、ブレー
キペダル51の踏力に応じた制動圧をマスターシリンダ
52により発生させる。その制動圧は、制動圧制御ユニ
ット53により増幅されると共に各車輪4のブレーキ装
置54に分配され、各ブレーキ装置54が各車輪4に制
動力を作用させる。その制動圧制御ユニット53は、コ
ンピューターにより構成される走行系制御装置60に接
続される。この走行系制御装置60に、ステアリング系
制御装置20と、各車輪4それぞれの制動力を個別に検
出する制動力センサ61と、各車輪4それぞれの回転速
度を個別に検出する車輪速センサ62が接続される。こ
の走行系制御装置60は、その車輪速センサ62により
検知される各車輪4の回転速度と制動力検知センサ61
によるフィードバック値に応じて、制動圧を増幅すると
共に分配することができるように制動圧制御ユニット5
3を制御する。これにより、各車輪の制動力を個別に制
御することが可能とされている。なお、制動圧制御ユニ
ット53は、ブレーキペダル51の操作がなされていな
い場合でも、走行系制御装置60からの信号に応じて内
蔵するポンプにより制動圧を発生することが可能とされ
ている。A braking system for braking the front, rear, left and right wheels 4 of the vehicle is connected to the steering device. That is, the master cylinder 52 generates a braking pressure corresponding to the depression force of the brake pedal 51. The braking pressure is amplified by the braking pressure control unit 53 and distributed to the braking devices 54 of the wheels 4, and the braking devices 54 apply a braking force to the wheels 4. The braking pressure control unit 53 is connected to a traveling system control device 60 constituted by a computer. The traveling system control device 60 includes a steering system control device 20, a braking force sensor 61 for individually detecting the braking force of each wheel 4, and a wheel speed sensor 62 for individually detecting the rotation speed of each wheel 4. Connected. The traveling system control device 60 controls the rotation speed of each wheel 4 detected by the wheel speed sensor 62 and the braking force detection sensor 61.
Pressure control unit 5 so that the braking pressure can be amplified and distributed according to the feedback value of
3 is controlled. This makes it possible to individually control the braking force of each wheel. The braking pressure control unit 53 can generate a braking pressure by a built-in pump according to a signal from the traveling system control device 60 even when the brake pedal 51 is not operated.
【0017】また、その走行系制御装置60に、車両の
駆動用エンジンへの燃料供給系におけるスロットルバル
ブの開度制御用アクチュエータ70が接続され、その走
行系制御装置60からの信号によりスロットルバルブの
開度を変更して車両の駆動力を制御することが可能とさ
れている。Further, an actuator 70 for controlling the opening of a throttle valve in a fuel supply system to a driving engine of a vehicle is connected to the traveling system control device 60, and a signal from the traveling system control device 60 controls the throttle valve. It is possible to control the driving force of the vehicle by changing the opening.
【0018】図2のフローチャートを参照して本発明の
実施形態における制御手順を説明する。なお、以下の説
明において、舵角および車両の横滑り角は、車両の直進
方向に対して左右一方に向かう場合の符号を正、左右他
方に向かう場合の符号を負とする。The control procedure in the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, the steering angle and the sideslip angle of the vehicle are assumed to be positive in the case of going to the left or right with respect to the straight traveling direction of the vehicle, and negative in the case of going to the other side.
【0019】まず、各センサによる車速v、横加速度G
y、ヨーレートγ、実舵角δに対応するステアリングロ
ッド7の作動量、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)。First, the vehicle speed v and the lateral acceleration G by each sensor
The detection data of the operation amount, the operation angle δh, and the operation torque T of the steering rod 7 corresponding to y, the yaw rate γ, and the actual steering angle δ are read (step 1).
【0020】次に、操作反力として目標操作トルクT*
が演算される(ステップ2)。そのため、先ずステアリ
ング系制御装置20は、角度センサ11により検知され
たステアリングホイール1の操作角δhに対応する指示
舵角δh′から、ポテンショメータ13により検知され
たステアリングロッド7の作動量δsに対応する実舵角
δを差し引いた舵角偏差(δh′−δ)を演算する。そ
のステアリングホイール1の操作角δhと指示舵角δ
h′との対応関係、および、ステアリングロッド7の作
動量δsと実舵角δとの対応関係は予め定められてステ
アリング系制御装置20に記憶される。次に、ステアリ
ング系制御装置20は、その目標操作トルクT* とし
て、ステアリングホイール1の操作角δhに対応する反
力成分Th* と、その舵角偏差(δh′−δ)に対応す
る反力成分ΔTとを含む操作反力を演算する。本実施形
態では、その目標操作トルクT* は、Ka、Kbを比例
定数として以下の式により演算される。 T* =Th* +ΔT=Ka・δh+Kb・(δh′−
δ)Next, the target operation torque T * is used as the operation reaction force .
Is calculated (step 2). Therefore, first, the steering system control device 20 corresponds to the operation amount δs of the steering rod 7 detected by the potentiometer 13 from the indicated steering angle δh ′ corresponding to the operation angle δh of the steering wheel 1 detected by the angle sensor 11. A steering angle deviation (δh′−δ) obtained by subtracting the actual steering angle δ is calculated. The operation angle δh of the steering wheel 1 and the designated steering angle δ
The corresponding relationship with h ′ and the corresponding relationship between the operation amount δs of the steering rod 7 and the actual steering angle δ are determined in advance and stored in the steering system controller 20. Next, the steering system controller 20 sets the target operation torque T * as a reaction force component Th * corresponding to the operation angle δh of the steering wheel 1 and a reaction force component corresponding to the steering angle deviation (δh′−δ). An operation reaction force including the component ΔT is calculated. In the present embodiment, the target operation torque T * is calculated by the following equation using Ka and Kb as proportional constants. T * = Th * + ΔT = Ka · δh + Kb · (δh′−
δ)
【0021】次に、ステアリング系制御装置20によ
り、車両の横滑り角に相関する検出変量に基づいて車両
挙動が不安定状態か否かが判断される(ステップ3)。
この判断は、例えば車両の横滑り角の絶対値、または横
滑り速度(車両の横滑り角の変化速度)の絶対値が予め
定めた設定値以上か否かにより判断することができる。
すなわち、図3において、車両100は横滑りのない状
態では破線で示す経路を進行し、矢印Aで示すモーメン
トにより車両の横滑り角が大きくなると、2点鎖線で示
すようにオーバーステア状態になってスピンするおそれ
があり、矢印Bで示すモーメントにより車両の横滑り角
が大きくなると、1点鎖線で示すようにアンダーステア
状態になってドリフトするおそれがある。そのようなス
ピンやドリフトが生じる前に車両挙動が不安定状態か否
かを判断できるように、その車両の横滑り角の絶対値や
横滑り速度の設定値を定める。図4に示すように、矢印
40で示す方向に車速vで旋回する車両100に横滑り
が生じていない場合、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との関係は、Gy=γ・vである。その矢印42で示
す方向のヨーレートγが車両の横滑りにより減少すると
オーバーステア状態になり、そのヨーレートγが増加す
るとアンダーステア状態になる。その車両の横滑り角β
と変量Gy、γ、vとの関係が制御装置20に記憶さ
れ、その関係から車両の横滑り角βが求められる。本実
施形態では、その車両の横滑り角βは、予め設定した時
間におけるGy/v−γの時間積分値、すなわち、∫
(Gy/v−γ)dt=βにより求められる。Next, the steering system controller 20 determines whether or not the vehicle behavior is in an unstable state based on the detected variable correlated with the side slip angle of the vehicle (step 3).
This determination can be made based on, for example, whether or not the absolute value of the sideslip angle of the vehicle or the absolute value of the sideslip speed (the changing speed of the sideslip angle of the vehicle) is equal to or greater than a predetermined set value.
That is, in FIG. 3, the vehicle 100 travels along the path shown by the broken line when there is no side slip, and when the side slip angle of the vehicle increases due to the moment shown by the arrow A, the vehicle 100 enters an oversteer state as shown by the two-dot chain line and spins. When the side slip angle of the vehicle is increased by the moment indicated by the arrow B, the vehicle may drift into an understeer state as indicated by a dashed line. The absolute value of the skid angle and the set value of the skid speed of the vehicle are determined so that it is possible to determine whether or not the vehicle behavior is unstable before such a spin or drift occurs. As shown in FIG. 4, when the vehicle 100 that turns at the vehicle speed v in the direction indicated by the arrow 40 does not skid, the lateral acceleration Gy acting in the direction indicated by the arrow 41 and the yaw rate γ acting in the direction indicated by the arrow 42. Is Gy = γ · v. When the yaw rate γ in the direction indicated by the arrow 42 decreases due to skidding of the vehicle, the vehicle enters an oversteer state, and when the yaw rate γ increases, the vehicle enters an understeer state. Side slip angle β of the vehicle
And the variables Gy, γ, and v are stored in the control device 20, and the side slip angle β of the vehicle is determined from the relationship. In the present embodiment, the side slip angle β of the vehicle is a time integration value of Gy / v−γ at a preset time, that is, ∫
(Gy / v-γ) dt = β.
【0022】ステップ3において車両挙動が不安定状態
でない時、ステアリング系制御装置20は最大操作反力
として予め定めて記憶した最大トルクTmaxを、ステ
ップ2において演算された操作反力である目標操作トル
クT* が超えるか否かを判断する(ステップ4)。When the vehicle behavior is not in an unstable state in step 3, the steering system controller 20 uses the maximum torque Tmax stored in advance as the maximum operation reaction force and the target operation torque which is the operation reaction force calculated in step 2 It is determined whether T * is exceeded (step 4).
【0023】ステップ4において目標操作トルクT* が
最大トルクTmaxを超えない時、ステップ2において
演算された操作反力である目標操作トルクT* を発生す
るように反力アクチュエータ19が制御される(ステッ
プ5)。すなわち、その目標操作トルクT* からトルク
センサ12により検知された操作トルクTを差し引いた
偏差が零になるように、ステアリング系制御装置20は
反力アクチュエータ19を制御する。When the target operation torque T * does not exceed the maximum torque Tmax in step 4, the reaction force actuator 19 is controlled to generate the target operation torque T * which is the operation reaction force calculated in step 2 ( Step 5). That is, the steering system control device 20 controls the reaction force actuator 19 such that the deviation obtained by subtracting the operation torque T detected by the torque sensor 12 from the target operation torque T * becomes zero.
【0024】ステップ4において目標操作トルクT* が
最大トルクTmaxを超える時、その最大トルクTma
xを発生するように反力アクチュエータ19が制御され
る(ステップ6)。すなわち、その最大トルクTmax
からトルクセンサ12により検知された操作トルクTを
差し引いた偏差が零になるように、ステアリング系制御
装置20は反力アクチュエータ19を制御する。When the target operating torque T * exceeds the maximum torque Tmax in step 4, the maximum torque Tma
The reaction force actuator 19 is controlled so as to generate x (step 6). That is, the maximum torque Tmax
The steering system control device 20 controls the reaction force actuator 19 so that the deviation obtained by subtracting the operation torque T detected by the torque sensor 12 from the above becomes zero.
【0025】ステップ3において車両挙動が不安定状態
である時、ステップ2において演算された操作反力であ
る目標操作トルクT* から上記舵角偏差(δh′−δ)
に対応する反力成分ΔTを差し引いた操作反力Th* =
Ka・δhを発生するように反力アクチュエータ19が
制御される(ステップ7)。すなわち、その操作反力T
h* からトルクセンサ12により検知された操作トルク
Tを差し引いた偏差が零になるように、ステアリング系
制御装置20は反力アクチュエータ19を制御する。When the vehicle behavior is unstable in step 3, the steering angle deviation (δh'-δ) is calculated from the target operation torque T *, which is the operation reaction force calculated in step 2.
Operation reaction force Th * = reduction of reaction force component ΔT corresponding to
The reaction force actuator 19 is controlled to generate Ka · δh (step 7). That is, the operation reaction force T
The steering system control device 20 controls the reaction force actuator 19 so that the deviation obtained by subtracting the operation torque T detected by the torque sensor 12 from h * becomes zero.
【0026】ステップ3において車両挙動が不安定状態
でなく、ステップ5またはステップ6において操作反力
が制御される場合、ステアリング系制御装置20は操舵
用アクチュエータ2を制御することで舵角を目標値δ*
にする舵角追値制御を行う(ステップ8)。本実施形態
では、その目標舵角δ* はステアリングホイール1の操
作量である操作角δhの関数K2とされ、その関数K2
は予め定められてステアリング系制御装置20に記憶さ
れる。この関数に基づき検出操作角δhに応じて定まる
目標舵角δ* から実舵角δを差し引いた偏差が零になる
ように、ステアリング系制御装置20は操舵用アクチュ
エータ2を制御する。なお、目標舵角δ* を検出操作ト
ルクTの関数とし、検出操作トルクTから目標舵角δ*
を定めるようにしてもよい。If the vehicle behavior is not unstable in step 3 and the operation reaction force is controlled in step 5 or step 6, the steering system controller 20 controls the steering actuator 2 to set the steering angle to the target value. δ *
Is performed (step 8). In the present embodiment, the target steering angle δ * is a function K2 of an operation angle δh, which is an operation amount of the steering wheel 1, and the function K2
Are predetermined and stored in the steering system control device 20. The steering system control device 20 controls the steering actuator 2 so that the deviation obtained by subtracting the actual steering angle δ from the target steering angle δ * determined according to the detected operation angle δh based on this function becomes zero. Incidentally, the target steering angle [delta] * as a function of the detected operating torque T, the target steering angle from the detected operating torque T [delta] *
May be determined.
【0027】ステップ3において車両挙動が不安定状態
であり、ステップ7において操作反力が制御される場
合、ステップ3において演算された車両の横滑り角βを
打ち消すための操舵がなされているか否かが判断される
(ステップ9)。本実施形態では、ステップ3において
車両挙動が不安定状態であると判断される直前の実舵角
をδoとして、現時点での実舵角δが、δ=δo−βか
否かが判断される。すなわち、図5の(1)に示すよう
に、横滑りがない場合に車両100が進行する破線で示
す方向と、オーバーステア状態の横滑りした車両100
の前後方向に沿う1点鎖線で示す車体中心線とがなす車
両の横滑り角をβとする。その横滑りがないと仮定した
場合、車両100の現時点での舵角は車両挙動が不安定
状態であると判断される直前の実舵角δoとみなすこと
ができる。よって、現時点での実舵角δがδ=δo−β
であれば、車両の横滑り角βを打ち消すための操舵がな
されていることになる。その横滑りがない場合の車両1
00の進行方向は車両100の重心の進行方向に対応す
ることから、その車両の横滑り角βを打ち消すことで、
車両挙動を安定化する上で理想的な舵角にできる。ま
た、図5の(2)に示すように、車両の横滑りがない場
合に車両100が進行する破線で示す方向と、アンダー
ステア状態の横滑りした車両100の前後方向に沿う2
点鎖線で示す車体中心線とがなす車両の横滑り角をβと
する。その横滑りがないと仮定した場合、車両100の
現時点での舵角は車両挙動が不安定状態であると判断さ
れる直前の実舵角δoとみなすことができる。よって、
現時点での実舵角δがδ=δo−βであれば、車両の横
滑り角βを打ち消すための操舵がなされていることにな
る。その横滑りがない場合の車両100の進行方向は車
両100の重心の進行方向に対応することから、その車
両の横滑り角βを打ち消すことで、車両挙動を安定化す
る上で理想的な舵角にできる。When the vehicle behavior is unstable in step 3 and the operation reaction force is controlled in step 7, it is determined whether or not steering for canceling the vehicle side slip angle β calculated in step 3 is performed. It is determined (step 9). In the present embodiment, the actual steering angle immediately before the vehicle behavior is determined to be in an unstable state in step 3 is set to δo, and it is determined whether or not the current actual steering angle δ is δ = δo−β. . That is, as shown in (1) of FIG. 5, the direction indicated by the broken line in which the vehicle 100 proceeds when there is no skid, and the vehicle 100 that has skid in the oversteer state.
Is the side slip angle of the vehicle formed by the vehicle center line indicated by the one-dot chain line along the front-rear direction. Assuming that there is no side slip, the current steering angle of the vehicle 100 can be regarded as the actual steering angle δo immediately before the vehicle behavior is determined to be in an unstable state. Therefore, the actual steering angle δ at the present time is δ = δo−β
In this case, steering is performed to cancel the side slip angle β of the vehicle. Vehicle 1 without side skidding
Since the traveling direction of 00 corresponds to the traveling direction of the center of gravity of the vehicle 100, by canceling the sideslip angle β of that vehicle,
An ideal steering angle can be obtained for stabilizing the vehicle behavior. Also, as shown in FIG. 5B, when the vehicle 100 does not skid, the vehicle 100 travels in a direction indicated by a broken line and in an understeer state in the front-rear direction of the skid vehicle 100.
The side slip angle of the vehicle formed by the vehicle center line indicated by the chain line is represented by β. Assuming that there is no side slip, the current steering angle of the vehicle 100 can be regarded as the actual steering angle δo immediately before the vehicle behavior is determined to be in an unstable state. Therefore,
If the actual steering angle δ at the present time is δ = δo−β, it means that the steering for canceling the side slip angle β of the vehicle has been performed. Since the traveling direction of the vehicle 100 when there is no side slip corresponds to the traveling direction of the center of gravity of the vehicle 100, by canceling the side slip angle β of the vehicle, the steering angle becomes an ideal steering angle for stabilizing the vehicle behavior. it can.
【0028】ステップ9において車両の横滑り角βが打
ち消されていない場合、その車両の横滑り角βを打ち消
すように、すなわち舵角を目標値δ* にすることができ
るように、操舵用アクチュエータ2を制御する(ステッ
プ10)。本実施形態では、ステップ3において車両挙
動が不安定状態であると判断される直前の実舵角δoか
ら上記検出変量に基づいて定められる車両の横滑り角β
を差し引くことで目標舵角δ* =δo−βが求められ
る。その目標舵角δ* から実舵角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が制御される。
これにより、車両挙動が不安定である時に安定化するよ
うに操舵用アクチュエータ2により車両の姿勢が制御さ
れる。If the side slip angle β of the vehicle is not canceled in step 9, the steering actuator 2 is adjusted so that the side slip angle β of the vehicle is canceled, that is, the steering angle can be set to the target value δ *. Control (step 10). In the present embodiment, the side slip angle β of the vehicle determined based on the detected variable from the actual steering angle δo immediately before the vehicle behavior is determined to be in an unstable state in step 3.
Is subtracted to obtain the target steering angle δ * = δo−β. The steering actuator 2 is controlled such that a deviation obtained by subtracting the actual steering angle δ from the target steering angle δ * becomes zero.
As a result, the attitude of the vehicle is controlled by the steering actuator 2 so as to be stabilized when the vehicle behavior is unstable.
【0029】しかる後に、制御を終了するか否かを、例
えば車両のエンジン始動用キースイッチのオン・オフに
基づき判断し(ステップ11)、終了しない場合はステ
ップ1に戻る。Thereafter, it is determined whether or not to end the control based on, for example, the on / off of a key switch for starting the engine of the vehicle (step 11). If not, the process returns to step 1.
【0030】上記構成によれば、車両挙動が不安定で姿
勢制御が行われている時は、舵角偏差(δh′−δ)に
対応する反力成分が操作反力から差し引かれるので、そ
の姿勢制御による舵角偏差(δh′−δ)の変動が操作
反力に影響することはない。また、車両挙動が不安定で
ない時に例えば車輪4が轍に嵌まり込むことで舵角偏差
(δh′−δ)が急激に増大し、その舵角偏差(δh′
−δ)に対応する反力成分を含む操作反力の演算値が増
大しても、反力アクチュエータ19が発生する操作反力
が最大トルクTmaxを超えることはない。よって、そ
のような急激な舵角偏差(δh′−δ)の増大が生じた
場合でも、その舵角偏差(δh′−δ)の増大をステア
リングホイール1の操作により打ち消す修正操舵が阻害
されることはない。According to the above configuration, when the vehicle behavior is unstable and the attitude control is being performed, the reaction force component corresponding to the steering angle deviation (δh′−δ) is subtracted from the operation reaction force. The fluctuation of the steering angle deviation (δh′−δ) due to the attitude control does not affect the operation reaction force. Further, when the vehicle behavior is not unstable, for example, when the wheel 4 is fitted into the rut, the steering angle deviation (δh′−δ) increases sharply, and the steering angle deviation (δh ′) increases.
Even if the calculated value of the operation reaction force including the reaction force component corresponding to -δ) increases, the operation reaction force generated by the reaction force actuator 19 does not exceed the maximum torque Tmax. Therefore, even when such a sharp increase in the steering angle deviation (δh′−δ) occurs, the correction steering for canceling the increase in the steering angle deviation (δh′−δ) by operating the steering wheel 1 is impeded. Never.
【0031】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、車両挙動の安定化のための車両の姿勢制御は、操
舵用アクチュエータ2のみによって行うものに限定され
ず、制動力や駆動力を制御することで車両の姿勢制御を
行う機能が付加された車両にも本発明を適用できる。ま
た、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、例えばジョイステックを用いることができ
る。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the attitude control of the vehicle for stabilizing the behavior of the vehicle is not limited to the one performed only by the steering actuator 2, but a function of controlling the attitude of the vehicle by controlling the braking force and the driving force is added. The present invention can be applied to vehicles. The operating member is not limited to the steering wheel that is rotated, and a joystick, for example, can be used.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、車輪に機械的に連結さ
れていない操作部材の操作により舵角を変更する車両に
おいて、車両挙動の安定化のための車両の姿勢制御を実
行する際に操舵フィーリングが低下するのを防止でき、
また、車両挙動が安定している時は操作部材の操作量に
対応する指示舵角と実舵角との偏差に応じた操作反力を
付与でき、しかも、車両の姿勢制御を実行していない時
の急激な舵角変化を修正するための操舵が阻害されるこ
とのない操舵装置を提供できる。According to the present invention, in a vehicle in which the steering angle is changed by operating an operation member that is not mechanically connected to the wheels, the vehicle attitude control for stabilizing the vehicle behavior is performed. Steering feeling can be prevented from lowering,
Further, when the vehicle behavior is stable, an operation reaction force corresponding to the deviation between the indicated steering angle corresponding to the operation amount of the operation member and the actual steering angle can be applied, and the attitude control of the vehicle is not executed. It is possible to provide a steering device in which steering for correcting a sudden change in the steering angle at the time is not hindered.
【図1】本発明の実施形態の操舵装置の構成説明図FIG. 1 is a configuration explanatory view of a steering device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示す
フローチャートFIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of the steering device according to the embodiment of the present invention.
【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を備えた車両のヨ
ーレートと横加速度との関係の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a yaw rate and a lateral acceleration of a vehicle including the steering device according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施形態の操舵装置を備えた車両の
(1)はオーバーステア状態の作用説明図、(2)はア
ンダーステア状態の作用説明図FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of an operation in an oversteer state, and FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of an operation in an understeer state of the vehicle provided with the steering device according to the embodiment of the present invention; FIGS.
1 ステアリングホイール 2 操舵用アクチュエータ 4 車輪 11 角度センサ 13 ポテンショメータ 14 速度センサ 15 横加速度センサ 16 ヨーレートセンサ 19 反力アクチュエータ 20 ステアリング系制御装置 Reference Signs List 1 steering wheel 2 steering actuator 4 wheel 11 angle sensor 13 potentiometer 14 speed sensor 15 lateral acceleration sensor 16 yaw rate sensor 19 reaction force actuator 20 steering system controller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 137:00 (72)発明者 高松 孝修 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 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 Fターム(参考) 3D032 CC08 DA03 DA04 DA15 DA23 DA24 DA29 DA33 DA39 DA93 DC02 DC09 DC33 DC40 DD02 DD17 EA01 EB04 EB11 EB12 EC22 EC29 FF01 FF07 GG01──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B62D 137: 00 (72) Inventor Takashi Takamatsu 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Koyo Seiko In-house (72) Inventor Masaya Segawa 3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Koyo Seiko F-term (reference) 3D032 CC08 DA03 DA04 DA15 DA23 DA24 DA29 DA33 DA39 DA93 DC02 DC09 DC33 DC40 DD02 DD17 EA01 EB04 EB11 EB12 EC22 EC29 FF01 FF07 GG01
Claims (2)
く、その操作部材の操作量に応じて駆動される操舵用ア
クチュエータにより実舵角を変更可能な車両の操舵装置
において、その操作部材の操作反力を発生する反力アク
チュエータと、その操作部材の操作量を検知する手段
と、その車輪の実舵角を検知する手段と、その検知され
た操作部材の操作量に対応する指示舵角から、その検知
された実舵角を差し引いた舵角偏差を演算する手段と、
その操作部材の操作量に対応する反力成分と、その舵角
偏差に対応する反力成分とを含む操作反力を演算する手
段と、操作反力を発生するように前記反力アクチュエー
タを制御可能な手段と、車両挙動が不安定か否かを判断
する手段と、車両挙動が不安定である時は安定化するよ
うに、少なくとも前記操舵用アクチュエータにより車両
の姿勢を制御する手段とを備え、車両挙動が不安定でな
い時は、前記演算された操作反力を発生するように前記
反力アクチュエータが制御され、車両挙動が不安定であ
る時は、前記演算された操作反力から前記舵角偏差に対
応する反力成分を差し引いた操作反力を発生するように
前記反力アクチュエータが制御され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 an actual steering angle can be changed by a steering actuator driven according to an operation amount of an operation member without mechanically connecting the operation member to wheels. A reaction force actuator for generating an operation reaction force of the above, a means for detecting an operation amount of the operation member, a means for detecting an actual steering angle of the wheel, and a command steering corresponding to the detected operation amount of the operation member Means for calculating a steering angle deviation obtained by subtracting the detected actual steering angle from the angle;
Means for calculating an operation reaction force including a reaction force component corresponding to the operation amount of the operation member and a reaction force component corresponding to the steering angle deviation, and controlling the reaction force actuator to generate an operation reaction force Possible means, means for determining whether the vehicle behavior is unstable, and means for controlling the attitude of the vehicle by at least the steering actuator so as to stabilize when the vehicle behavior is unstable. When the vehicle behavior is not unstable, the reaction force actuator is controlled so as to generate the calculated operation reaction force, and when the vehicle behavior is unstable, the steering reaction is calculated from the calculated operation reaction force. A steering apparatus for a vehicle, wherein the reaction force actuator is controlled to generate an operation reaction force obtained by subtracting a reaction force component corresponding to an angular deviation.
有し、車両挙動が不安定でなく、前記演算された操作反
力が記憶した最大操作反力を超える時は、その演算され
た操作反力に代えてその最大操作反力を発生するように
前記反力アクチュエータが制御される請求項1に記載の
車両の操舵装置。And means for storing a predetermined maximum operation reaction force. If the vehicle operation is not unstable and the calculated operation reaction force exceeds the stored maximum operation reaction force, the calculated operation reaction force is calculated. The vehicle steering system according to claim 1, wherein the reaction force actuator is controlled so as to generate the maximum operation reaction force instead of the operation reaction force.
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- 1999-07-22 JP JP20828099A patent/JP2001030931A/en active Pending
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