JP2010188770A - Steering angle ratio variable control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵手段の操作量に対する操向輪の転舵量の比であるステアリングギヤ比を可変設定できる舵角比可変制御装置に関する。 The present invention relates to a steering angle ratio variable control device capable of variably setting a steering gear ratio which is a ratio of a steered wheel turning amount to an operation amount of a steering means.
ステアリングホイールと操向輪を転舵するための舵取り機構との機械的な結合をなくし、ステアリングホイールの操作方向および操作量を検出するとともに、その検出結果に基づいて、舵取り機構に電動モータ等のアクチュエータからの駆動力を与えるようにした車両用操舵装置が提案されている。 The mechanical connection between the steering wheel and the steering mechanism for steering the steered wheels is eliminated, and the steering wheel operating direction and operation amount are detected. There has been proposed a vehicular steering apparatus that applies a driving force from an actuator.
このような構成の車両用操舵装置においては、ステアリングホイールと舵取り機構とが機械的に連結されていないので、ステアリングホイールの操作量に対する操向輪の転舵量の比であるステアリングギヤ比を、たとえば車速に応じて可変設定することができる。
この場合、高速走行時にはステアリングギヤ比が小さく設定され、低速走行時にはステアリングギヤ比が大きく設定される。これにより、高速走行時には、車両のふらつきを抑えることができ、極低速走行時には、例えば、車庫入れ時、幅寄せ時等のステアリング操作の煩わしさを軽減することができる。
In the vehicle steering apparatus having such a configuration, since the steering wheel and the steering mechanism are not mechanically connected, the steering gear ratio, which is the ratio of the steered wheel steered amount to the steered wheel manipulated variable, is For example, it can be variably set according to the vehicle speed.
In this case, the steering gear ratio is set small when traveling at high speed, and the steering gear ratio is set large when traveling at low speed. Thus, it is possible to suppress the vehicle's wobbling during high-speed traveling, and to reduce the troublesome steering operation during, for example, entering a garage or width-shifting during extremely low-speed traveling.
しかしながら、車速のみに応じてステアリングギヤ比を可変設定すると、雪道などの摩擦係数の低い路面(低μ路)を走行する場合であってもなくても、低速であればステアリングギヤ比が大きく設定される。このため、雪道などでは路面反力が小さいことから、ドライバの微妙なステアリング操作に対して、普通のμの路面のとき以上に、換言すると、ドライバが意図している以上に操向輪が大きく転舵され、その結果、ドライバに違和感を生じさせることがある。 However, if the steering gear ratio is variably set only according to the vehicle speed, the steering gear ratio is large at low speeds, whether or not the vehicle is traveling on a road surface with a low coefficient of friction (low μ road) such as a snowy road. Is set. For this reason, the road surface reaction force is small on snowy roads, etc., so that the steering wheel is more than intended for the driver's subtle steering operation more than the usual μ road surface, in other words, more than the driver intended. The vehicle is steered greatly, and as a result, the driver may feel uncomfortable.
そこで、この発明の目的は、車両の運転性能の向上を図ることができる舵角比可変制御装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a steering angle ratio variable control device capable of improving the driving performance of a vehicle.
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、操舵手段の操作量に対する操向輪の転舵量の比であるステアリングギヤ比を可変設定できる舵角比可変制御装置において、前記操舵手段を把持して操作する操作者の把持力を検出する把持力検出手段と、前記舵角比可変制御手段が搭載される車両の車速を検出する車速検出手段と、前記把持力検出手段によって検出される把持力および前記車速検出手段によって検出される車速に基づいて、ステアリングギヤ比を設定する制御手段と、を備えることを特徴とする舵角比可変制御装置である。
The invention according to
この構成によれば、車速およびステアリング把持力に応じてステアリングギヤ比が可変設定される。これにより、雪道などでも違和感を生じさせないような操舵が可能となる。
すなわち、低μ路では操舵力が軽いため、ドライバがステアリングを握る強さや掌で押す面圧が減少する。このときはステアレシオをスローに設定することで、操舵に対する前輪切れ角を減らすことで、ドライバの意図を汲み取るようにした。
According to this configuration, the steering gear ratio is variably set according to the vehicle speed and the steering gripping force. As a result, it is possible to perform steering so as not to cause an uncomfortable feeling even on a snowy road.
That is, since the steering force is light on the low μ road, the strength with which the driver grips the steering and the surface pressure that is pushed by the palm are reduced. At this time, by setting the steer ratio to slow, the front wheel turning angle with respect to steering is reduced, and the driver's intention is taken up.
このような舵角比可変制御装置によれば、車両の運転性能の向上を図ることができる。 According to such a steering angle ratio variable control device, it is possible to improve the driving performance of the vehicle.
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、この発明の一実施形態に係る舵角比可変制御装置の構成を説明するための概念図である。この舵角比可変制御装置は、ステアリングホイール(操舵手段)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の動作をステアリングギヤ3によって前部左右車輪4(操向輪)の転舵運動に変換することによって、ステアリングホイール1とステアリングギヤ3とを機械的に連結することなく、操舵を達成している。この場合に、操舵用アクチュエータ2およびステアリングギヤ3などにより、舵取り機構が構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a steering angle ratio variable control device according to an embodiment of the present invention. In this steering angle ratio variable control device, the steering actuator 2 driven by the rotation operation of the steering wheel (steering means) 1 is operated by the steering gear 3 to steer the front left and right wheels 4 (steering wheels). Therefore, steering is achieved without mechanically connecting the
操舵用アクチュエータ2は、たと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することができる。ステアリングギヤ3は、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5の軸方向(車幅方向)の直線運動に変換する運動変換機構(ボールねじ機構など)を有する。ステアリングロッド5の運動は、タイロッド6を介してナックルアーム7に伝達され、このナックルアーム7の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム7に支持された車輪4の転舵が達成される。 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 (such as a ball screw mechanism) that converts the rotational motion of the output shaft of the steering actuator 2 into a linear motion in the axial direction (vehicle width direction) of the steering rod 5. The movement of the steering rod 5 is transmitted to the knuckle arm 7 via the tie rod 6, causing the knuckle arm 7 to rotate. Thereby, steering of the wheel 4 supported by the knuckle arm 7 is achieved.
ステアリングホイール1は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト8に連結されている。この回転シャフト8には、ステアリングホイール1に操舵反力を与えるための反力アクチュエータ9が付設されている。具体的には、反力アクチュエータ9は、回転シャフト8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することができる。回転シャフト8のステアリングホイール1とは反対側の端部には、渦巻きばねなどからなる弾性部材10が車体との間に結合されている。この弾性部材10は、反力アクチュエータ9がステアリングホイール1にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、ステアリングホイール1を直進操舵位置に復帰させる。
The
ステアリングホイール1の操作入力値を検出するために、回転シャフト8の回転角に対応する操作角δhを検出するための角度センサ11が設けられている。また、回転シャフト8には、ステアリングホイール1に加えられた操作トルクTを検出するためのトルクセンサ12が設けられている。一方、操舵用アクチュエータ2の出力値を検出するための出力値センサとして、車輪4の転舵角δを検出する転舵角センサ13が設けられている。この転舵角センサ13は、操舵用アクチュエータ2によるステアリングロッド5の作動量を検出するポテンショメータなどで構成することができる。さらに、ドライバ(操作者)のステアリング把持力Hを検出するために、ステアリングホイール1には、圧力センサ(把持力検出手段)14が設けられている。
なお、ステアリング把持力Hは、ステアリングホイール1を握る力を主として意味するが、この把持力には、ステアリングホイール1を手のひらで押す力(面圧)なども含むものである。
In order to detect an operation input value of the
Note that the steering gripping force H mainly means a gripping force of the
角度センサ11、トルクセンサ12、転舵角センサ13および圧力センサ14は、コンピュータを含むステアリング系制御装置(以下適宜「制御装置」という)20に接続されている。この制御装置20には、さらに、車速Vを検出する車速センサ(車速検出手段)15とが接続されている。
制御装置20は、トルクセンサ12によって検出された操作トルクTおよび角度センサ11によって検出された操作角δhなどに基づき、駆動回路21を介して、ステアリングホイール1の操作方向と逆方向の適当な反力を発生するように反力アクチュエータ9を制御する。
The angle sensor 11, the
Based on the operation torque T detected by the
また、制御装置20は、駆動回路22を介して操舵用アクチュエータ2を制御する。具体的に説明すると、制御装置20は、たとえば、車速センサ15によって検出された車速Vに基づいて基本ステアリングギヤ比Pを設定するとともに、圧力センサ14によって検出されたステアリング把持力Hに基づいてギヤ比補正係数Kを設定し、その設定した基本ステアリングギヤ比Pとギヤ比補正係数Kとを乗じることにより、ステアリングホイール1の操作量に対する車輪4の転舵量の比であるステアリングギヤ比K・Pを設定する。そして、その設定したステアリングギヤ比K・Pを操作角δhに乗じることによって目標転舵角δ* を求め、この目標転舵角δ* に基づいて操舵用アクチュエータ2をフィードバック制御する。
Further, the
基本ステアリングギヤ比Pは、たとえば、図2に示すようなグラフに従って設定される。すなわち、車速Vが遅いときには、基本ステアリングギヤ比Pは大きく設定され、車速Vが速いときには、基本ステアリングギヤ比Pは小さく設定され、この例では、基本ステアリングギヤ比Pは車速Vの増加に応じて単調に小さくなるような線形に設定されている。換言すると、ステアリング特性は、低速ではクイック、高速ではスローになる。 The basic steering gear ratio P is set according to a graph as shown in FIG. 2, for example. That is, when the vehicle speed V is low, the basic steering gear ratio P is set to be large, and when the vehicle speed V is high, the basic steering gear ratio P is set to be small. In this example, the basic steering gear ratio P corresponds to the increase in the vehicle speed V. Therefore, the linearity is set so as to be monotonously smaller. In other words, the steering characteristic is quick at low speed and slow at high speed.
図3は、ギヤ比補正係数Kを決定する流れを示すフローチャートである。
圧力センサ14によりステアリング把持力Hを検出し(ステップS1)、ステアリング把持力Hが小さいか否かを判断する(ステップS2)。なお、前提として、制御装置20により、車速は、所定以下の低車速(例えば5km/h以下)であると判定されているものとする。
ステアリング把持力Hが小さい場合には(ステップS2でYES)、路面の摩擦係数μが低いと推定し、ギヤ比補正係数Kを小さく、つまりステアリング特性をスローに設定する(ステップS3)。一方、ステアリング把持力Hが大きい場合には(ステップS2でNO)、路面の摩擦係数μが高い(低くはない)と推定し、ギヤ比補正係数Kを大きく、つまりステアリング特性をクイックに設定する(ステップS4)。ちなみに、ステップS4は、この例では、ステアリング特性を車速に応じた通常のものにするということでもある。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of determining the gear ratio correction coefficient K.
The steering gripping force H is detected by the pressure sensor 14 (step S1), and it is determined whether or not the steering gripping force H is small (step S2). As a premise, it is assumed that the
When the steering gripping force H is small (YES in step S2), it is estimated that the road friction coefficient μ is low, and the gear ratio correction coefficient K is made small, that is, the steering characteristic is set to slow (step S3). On the other hand, when the steering gripping force H is large (NO in step S2), it is estimated that the road friction coefficient μ is high (not low), and the gear ratio correction coefficient K is large, that is, the steering characteristic is set to quick. (Step S4). Incidentally, step S4 also means that in this example, the steering characteristic is made normal according to the vehicle speed.
したがって、基本ステアリングギヤ比Pとギヤ比補正係数Kとを乗じて設定されるステアリングギヤ比K・Pは、所定以下の低車速走行中(据え切り時を含む)にステアリングホイール1が比較的緩やかに把持された場合には小さく設定される(ステップS3)。これにより、車輪4の転舵量が抑制されて、雪道などの低μ路において、ドライバの意図した以上に転舵されてしまうという課題が解決される。
Therefore, the steering gear ratio K · P, which is set by multiplying the basic steering gear ratio P and the gear ratio correction coefficient K, is relatively slow when the
なお、図2のフローチャートは、所定の短い制御サイクルに従って繰り返して実行される。このため、例えば、弱く握って操舵していたステアリングホイール1を、ドライバが途中から強く握って操舵しだした場合、把持力Hの変化は直ちに制御に反映されて(ステップS2でNO)、ステアリング特性はクイックに設定され(ステップS4)、ドライバの意図を汲み取った、キビキビとした操舵が可能となる。また、その逆に、強く握って操舵していたステアリングホイール1を、ドライバが途中から弱く握って操舵しだした場合、把持力Hの変化は直ちに制御に反映されて(ステップS2でYES)、ステアリング特性はスローに設定され(ステップS3)、ドライバの意図を汲み取った、正確な操舵が可能となる。なお、フローチャートには示さないが、車速が所定以下の低車速ではなくなった場合も、その車速の変化は直ちに制御に反映され、ステアリング特性は、車速に応じたものに設定される。
The flowchart of FIG. 2 is repeatedly executed according to a predetermined short control cycle. For this reason, for example, when the driver starts to steer the
ちなみに、車庫入れ時、幅寄せ時など極低速やすえ切り時には車速が遅く、かつ、ドライバは、ステアリングホイール1を強く握ることから、ステアリングギヤ比K・Pが大きく設定され、持ち替えなく前輪切れ角を確保することができる。
By the way, when entering the garage, when shifting the width, the vehicle speed is slow at extremely low speed, and the driver grips the
なお、本発明は、ステアリングホイールと舵取り機構とが機械的に連結されていない前記した特許文献1、2に記載されたようなステアバイワイヤによる車両用操舵装置だけではなく、機械的に連結された特開2001−260924号公報に記載のような装置にも適用することができる。
また、把持力Hに応じてステアリングギヤ比を設定するようにしてもよい。例えば、所定以下の低車速時において、圧力センサ14を介して検出した把持力Hが小さいほど、ステアリング特性がよりスローになるようにステアリングギヤ比を設定するようにしてもよい。
また、所定以下の低車速における所定の値を5km/hとしたが、例えば10km/hとしてもよい。
In the present invention, the steering wheel and the steering mechanism are not mechanically connected to each other, but are not only mechanically connected to the vehicle steering apparatus using the steer-by-wire as described in
Further, the steering gear ratio may be set according to the gripping force H. For example, the steering gear ratio may be set so that the steering characteristics become slower as the gripping force H detected via the
In addition, the predetermined value at a low vehicle speed equal to or lower than the predetermined value is 5 km / h, but may be 10 km / h, for example.
また、把持力Hとステアリング特性の関係を前記したものとは逆にして、把持力Hが強い場合にステアリング特性がスローになるようなものにしても、つまり、各人の運転感覚にマッチするようなステアリング特性にしてもよい。ちなみに、特性の切り換えは、特性の切り換えのスイッチを運転席に設けてドラバが適宜操作可能にしておけばよい。 Further, by reversing the relationship between the gripping force H and the steering characteristic, the steering characteristic becomes slow when the gripping force H is strong, that is, matches the driving feeling of each person. Such steering characteristics may be used. By the way, the characteristics can be switched by providing a switch for switching characteristics in the driver's seat so that the driver can be operated appropriately.
1 ステアリングホイール(操舵手段)
2 操舵用アクチュエータ
3 ステアリングギヤ
4 車輪
5 ステアリングロッド
6 タイロッド
7 ナックルアーム
8 回転シャフト
9 反力アクチュエータ
10 弾性部材
11 角度センサ
12 トルクセンサ
13 転舵角センサ
14 圧力センサ(把持力検出手段)
15 車速センサ(車速検出手段)
20 ステアリング系制御装置(制御手段)
21 反力アクチュエータ駆動回路
22 操舵用アクチュエータ駆動回路
1 Steering wheel (steering means)
2 Steering actuator 3 Steering gear 4 Wheel 5 Steering rod 6 Tie rod 7
15 Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means)
20 Steering system control device (control means)
21 Reaction Force
Claims (2)
前記操舵手段を把持して操作する操作者の把持力を検出する把持力検出手段と、
前記舵角比可変制御装置が搭載される車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記把持力検出手段によって検出される把持力および前記車速検出手段によって検出される車速に基づいて、ステアリングギヤ比を設定する制御手段と、を備えること
を特徴とする舵角比可変制御装置。 In the steering angle ratio variable control device that can variably set the steering gear ratio, which is the ratio of the steering amount of the steered wheels to the operation amount of the steering means,
Gripping force detection means for detecting the gripping force of an operator who grips and operates the steering means;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed of the vehicle on which the steering angle ratio variable control device is mounted;
A steering angle ratio variable control device comprising: a control unit that sets a steering gear ratio based on a gripping force detected by the gripping force detection unit and a vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit.
前記車速検出手段の検出結果が所定以下の低車速である場合において、前記把持力検出手段の検出する把持力が小さいときは(S2→Yes)、前記ステアリングギヤ比を小さく設定(S3)して、ステアリングの特性をスローにすること
を特徴とする請求項1に記載の舵角比可変制御装置。 The control means includes
When the detection result of the vehicle speed detection means is a low vehicle speed below a predetermined value and the gripping force detected by the gripping force detection means is small (S2 → Yes), the steering gear ratio is set small (S3). The steering angle ratio variable control device according to claim 1, wherein the steering characteristic is slow.
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2009
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