JP3203725B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、車両の操舵輪に適用さ
れ、ドライバーからの操舵入力に応じて操舵輪を転舵す
る車両用操舵装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering apparatus for a vehicle, which is applied to the steered wheels of a vehicle and turns the steered wheels in response to a steering input from a driver.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、車両用操舵装置としては、例え
ば、図19に示すように、ステアリングホイールをドラ
イバーからの操舵入力手段とし、操舵入力をそのまま機
械的に操舵機構(ラックアンドピニオン機構やボールナ
ット機構等)に伝達して操舵輪を転舵する装置が一般的
に知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a vehicle steering apparatus, for example, as shown in FIG. 19, a steering wheel is used as a steering input means from a driver, and a steering mechanism (a rack and pinion mechanism or a ball An apparatus for transmitting a steering wheel to a steering wheel by transmitting the wheel to a nut mechanism or the like is generally known.
【0003】また、車両用操舵装置としては、例えば、
図20に示すように、ステア・バイ・ワイヤと称し、ス
テアリングホイールへの操舵入力を電気的に検出し、こ
の情報をコントローラで処理し、制御指令を操舵アクチ
ュエータに出力することで操舵入力に応じて操舵輪を転
舵する装置も知られている。As a vehicle steering system, for example,
As shown in FIG. 20, the steering input is referred to as steer-by-wire. The steering input to the steering wheel is electrically detected, this information is processed by a controller, and a control command is output to a steering actuator to respond to the steering input. There is also known a device that steers a steered wheel.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
従来装置にあっては、操舵入力側と操舵出力側とが等速
ジョイント等により機械的に結合され、入出力伝達特性
として一義的もしくはきわめて限定された特性しか得ら
れない為、ドライバーの操作特性を考慮しながら車両の
操舵特性を変化させることができず、操作能力が異なる
あらゆるドライバーに対して車両の操舵特性を最適化す
ることは不可能である。However, in the former conventional device, the steering input side and the steering output side are mechanically connected by a constant velocity joint or the like, and the input and output transmission characteristics are uniquely or extremely limited. The vehicle's steering characteristics cannot be changed while taking into account the driver's operation characteristics, making it impossible to optimize the vehicle's steering characteristics for all drivers with different operating abilities It is.
【0005】また、後者の従来装置にあっては、ステア
リングホイールと操舵機構とが機械的にリンクされてい
ない為、コントローラの故障等に対するフェイルセーフ
を万全とするには、システム構成がきわめて複雑にな
る。例えば、CPUを2以上用いたりし、システムの冗
長性が要求され、システム価格が高くなる。Further, in the latter conventional device, since the steering wheel and the steering mechanism are not mechanically linked, the system configuration is extremely complicated in order to ensure fail-safe against a controller failure or the like. Become. For example, system redundancy is required by using two or more CPUs, and the system price increases.
【0006】ところで、車両の操舵特性をあらゆるドラ
イバーに対して最適化させる必要性は次の点にある。Incidentally, the necessity of optimizing the steering characteristics of the vehicle for every driver is as follows.
【0007】図21は『人間工学22』(1986年発
行)の「手動制御における加齢効果」に記載された年齢
層毎(20才代,80才代)によるドライバーの操作特
性の測定結果である。このドライバーの操作特性におい
て、0.5Hz 以上の高周波数領域ではドライバーが高齢化
するほど位相の遅れが生じていることがわかる。FIG. 21 shows the measurement results of the operating characteristics of the driver for each age group (20s and 80s) described in "Aging effect in manual control" of "Ergonomics 22" (published in 1986). is there. In the operating characteristics of the driver, it can be seen that in the high frequency range of 0.5 Hz or more, the phase lag occurs as the driver ages.
【0008】つまり、年齢の違いによって操舵反応速度
が異なり、図22に示すようなパイロンを等間隔に配置
しておき、パイロン間を蛇行して通り抜けるコースを設
定した場合、一般に、年の若いドライバーはコースを容
易にトレースして運転することができるが、高齢のドラ
イバーでは、図22の実線に示すように、操舵に高周波
数成分が必要になってくると、うまくコースを通過する
ことができない。この現象は、図21のドライバーの操
作特性に示すように、0.5Hz 以上の高周波数領域ではド
ライバーの加齢によって位相が遅れるという事実に対応
している。That is, the steering reaction speed differs depending on the age, and when pylons are arranged at equal intervals as shown in FIG. 22 and a course is formed to meander between the pylons, generally, a young driver Can easily trace the course and drive, but as shown by the solid line in FIG. 22, elderly drivers cannot pass the course well when high frequency components are required for steering. . This phenomenon corresponds to the fact that the phase is delayed by the aging of the driver in a high frequency region of 0.5 Hz or more, as shown in the operating characteristics of the driver in FIG.
【0009】但し、全てのドライバーについて同様な事
がいえるわけではないが、運動反射神経が敏速ではない
人については一般的な傾向であるといえる。[0009] However, the same can not be said for all drivers, but it can be said that this is a general tendency for persons whose motor reflexes are not quick.
【0010】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、ドライバーからの操舵入力に応じて操舵
輪を転舵する車両用操舵装置において、有利なシステム
コストで高い安全性を確保しながら、操作能力が異なる
あらゆるドライバーに対して車両の操舵特性を最適化す
ることを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems. In a vehicle steering system that steers steered wheels in response to a steering input from a driver, high safety is achieved at an advantageous system cost. It is an object of the present invention to optimize the steering characteristics of a vehicle for all drivers having different operation abilities while securing the same.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の車両用操舵装置では、操舵入力のうち低周波成
分は継手を介してメカニカルに伝達し、継手を介して伝
達される高周波成分の位相遅れ分のみを電気的な制御に
より補償する手段とした。In order to solve the above-mentioned problems, in a vehicle steering system according to the present invention, a low-frequency component of a steering input is mechanically transmitted through a joint, and a high-frequency component transmitted through a joint. Means for compensating only the phase lag by electrical control.
【0012】即ち、図1のクレーム対応図に示すよう
に、ステアリングホイールaに結合された上部ステアリ
ングシャフトbと、操舵輪cを転舵する操舵機構dに結
合された下部ステアリングシャフトeと、前記上部ステ
アリングシャフトbと下部ステアリングシャフトeの間
に介装され、少なくとも一方のシャフトからの低周波数
領域の入力を伝達し高周波数領域の入力を吸収するする
継手fと、前記下部ステアリングシャフトeまたは操舵
機構dに設けられ、外部からの指令により補助舵角を与
えることができる補助舵角機構gと、前記ステアリング
ホイールaから入力される操舵周波数を検出する操舵周
波数検出手段hと、検出された操舵周波数が高周波数領
域である時、高周波数領域でのステアリングホイールa
の操舵入力に対する操舵輪cの転舵の位相遅れを補償す
る指令を前記補助舵角機構gに出力する操舵特性制御手
段iとを備えていることを特徴とする。That is, as shown in the claim correspondence diagram of FIG. 1, an upper steering shaft b connected to a steering wheel a, a lower steering shaft e connected to a steering mechanism d for turning a steered wheel c, and A joint f interposed between the upper steering shaft b and the lower steering shaft e for transmitting an input in a low frequency range from at least one of the shafts and absorbing an input in a high frequency range; and the lower steering shaft e or the steering. An auxiliary steering angle mechanism g provided in the mechanism d and capable of giving an auxiliary steering angle according to an external command; a steering frequency detecting means h for detecting a steering frequency input from the steering wheel a; When the frequency is in the high frequency range, the steering wheel a in the high frequency range
And a steering characteristic control means i for outputting to the auxiliary steering angle mechanism g a command for compensating for the phase delay of the turning of the steered wheels c in response to the steering input .
【0013】尚、前記操舵特性制御手段iを、検出され
た操舵周波数が高周波数領域である時、高周波数領域で
のステアリングホイールaの操舵入力に対する操舵輪c
の転舵の位相遅れと共にゲイン低下を補償する指令を前
記補助舵角機構gに出力する手段としても良い。また、
操舵入力における高周波数領域のパワースペクトル面積
に応じて位相遅れ補償特性を補償特性設定手段に設定し
ておき、操舵特性制御手段iを、検出された操舵周波数
が高周波数領域である時、高周波数領域でのステアリン
グホイールaの操舵入力に対する操舵輪cの転舵の位相
遅れを、前記補償特性設定手段で設定された補償特性に
基づき補償する指令を前記補助舵角機構gに出力する手
段としても良い。 When the detected steering frequency is in a high frequency range, the steering characteristic control means i controls the steering wheel c in response to the steering input of the steering wheel a in the high frequency range.
A means for outputting a command for compensating for a decrease in gain together with the phase delay of turning of the steering wheel to the auxiliary steering angle mechanism g may be used. Also,
Power spectrum area of high frequency region at steering input
Set the phase delay compensation characteristic in the compensation characteristic setting means according to
In addition, the steering characteristic control means i is set to the detected steering frequency.
Is in the high frequency range, stearin in the high frequency range
Phase of steering of steered wheel c with respect to steering input of wheel a
The delay to the compensation characteristic set by the compensation characteristic setting means.
A command to output a command for compensating based on the
It may be a step.
【0014】[0014]
【作用】ステアリングホイールaから入力される操舵周
波数が低周波数領域である時には、継手fが低周波数領
域の入力を伝達する手段であることで、操舵入力が、ス
テアリングホイールa→上部ステアリングシャフトb→
継手f→下部ステアリングシャフトe→操舵機構dへと
伝達され、操舵輪cが操舵入力に応じて転舵される。When the steering frequency input from the steering wheel a is in the low frequency range, the joint f is a means for transmitting the input in the low frequency range, so that the steering input is from the steering wheel a to the upper steering shaft b.
The signal is transmitted from the joint f to the lower steering shaft e to the steering mechanism d, and the steered wheels c are steered according to the steering input.
【0015】ステアリングホイールaから入力される操
舵周波数が高周波数領域である時には、継手fが高周波
数領域の入力を吸収する手段であることで、操舵入力が
継手fにおいて吸収され、下部ステアリングシャフトe
へは、位相が大幅に遅れた操舵入力が伝達される。しか
し、操舵周波数検出手段hにより検出された操舵周波数
が高周波数領域である時、操舵特性制御手段iにおい
て、高周波数領域での位相遅れを補償する指令が補助舵
角を与える補助舵角機構gに出力される。従って、操舵
特性制御手段iでドライバーの操作特性に応じた補償量
で位相遅れを補償することでドライバーの操作特性のバ
ラツキにかかわらずほぼ一定の操舵位相特性を得ること
もできるし、また、ドライバーの好みの目標位相特性を
設定しておいた場合には、好みに応じた位相特性を得る
こともできる。ここで、補助舵角機構gでの高周波数領
域位相遅れ補償時、補償動作に伴なう操舵違和感が懸念
されるが、継手fが高周波数領域の入力を吸収するする
手段であることで、補助舵角機構gからの高周波数領域
補償入力が上部ステアリングシャフトbを介してステア
リングホイールaにほとんど伝達されることはない。When the steering frequency input from the steering wheel a is in the high frequency region, the joint f is a means for absorbing the input in the high frequency region, so that the steering input is absorbed by the joint f and the lower steering shaft e
, A steering input with a significantly delayed phase is transmitted. However, when the steering frequency detected by the steering frequency detecting means h is in the high frequency range, the command for compensating for the phase lag in the high frequency range in the steering characteristic control means i is given by the auxiliary steering angle mechanism g which gives the auxiliary steering angle. Is output to Therefore, by compensating the phase lag with the compensation amount according to the driver's operation characteristic by the steering characteristic control means i, it is possible to obtain a substantially constant steering phase characteristic regardless of the variation of the driver's operation characteristic. If the desired target phase characteristic is set, the phase characteristic according to the preference can be obtained. Here, when the high frequency range the phase lag compensation in the auxiliary steering angle mechanism g, although accompanied steering discomfort is concern compensation operation, by joint f is a means for absorbing the input of the high frequency range, High frequency range compensation input from the auxiliary steering angle mechanism g is hardly transmitted to the steering wheel a via the upper steering shaft b.
【0016】操舵特性制御系のフェイル時で、高周波数
領域位相遅れ補償が行なわれない時であっても、ステア
リングホイールaと操舵機構dとは、上部ステアリング
シャフトb,継手f,下部ステアリングシャフトeによ
り機械的に連結されている為、操舵入力が低周波数領域
であれば全く通常通りの操舵が確保されるし、高周波数
領域であっても位相等に遅れが出るだけであり、高い安
全性が確保される。When the steering characteristic control system fails and the phase delay compensation in the high frequency region is not performed, the steering wheel a and the steering mechanism d are connected to the upper steering shaft b, the joint f, and the lower steering shaft e. As the steering input is low, the normal steering is ensured if the steering input is in the low frequency range, and even if the steering input is in the high frequency range, only the phase is delayed. Is secured.
【0017】尚、操舵特性制御手段iを、検出された操
舵周波数が高周波数領域である時、高周波数領域でのス
テアリングホイールaの操舵入力に対する操舵輪cの転
舵の位相遅れと共にゲイン低下を補償する手段とした場
合には、ステアリングホイールaの切り不足と位相遅れ
の両方を改善することができる。また、操舵特性制御手
段iを、検出された操舵周波数が高周波数領域である
時、高周波数領域でのステアリングホイールaの操舵入
力に対する操舵輪cの転舵の位相遅れを、操舵入力にお
ける高周波数領域のパワースペクトル面積に応じて補償
特性設定手段で設定された補償特性に基づき補償する手
段とした場合には、入力や演算処理等の制御系が簡単な
実用的システムとしながら、ドライバーの操作特性のバ
ラツキにかかわらず最適な位相特性を得ることができ
る。 When the detected steering frequency is in the high frequency range, the steering characteristic control means i is switched to the high frequency range .
Rotation of steered wheel c with respect to steering input of steering wheel a
When the means for compensating for the decrease in gain together with the phase delay of the rudder is used, it is possible to improve both the insufficient turning of the steering wheel a and the phase delay. Also, the steering characteristic control
Step i is a case where the detected steering frequency is in a high frequency region.
When the steering wheel a is turned on in the high frequency range
The phase delay of the turning of the steered wheel c with respect to the force is added to the steering input.
Compensation according to power spectrum area of high frequency region
A method for compensating based on the compensation characteristics set by the characteristic setting means
In the case of a stage, the control system such as input and arithmetic processing is simple.
While maintaining a practical system, the driver's operating characteristics
Optimum phase characteristics can be obtained regardless of variations
You.
【0018】[0018]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0019】(第1実施例)まず、構成を説明する。(First Embodiment) First, the configuration will be described.
【0020】図2は請求項1記載の本発明に対応する第
1実施例の車両用操舵装置を示す全体システム図で、ス
テアリングホイール1に等速ジョイント2を介して結合
された上部ステアリングシャフト3と、図外の操舵輪を
転舵する操舵機構4に結合された下部ステアリングシャ
フト5と、前記上部ステアリングシャフト3と下部ステ
アリングシャフト5の間に介装され、低周波数領域の入
力を伝達し高周波数領域の入力を吸収するするラバーカ
ップラー6(継手に相当)と、前記下部ステアリングシ
ャフト5に設けられ、外部からの指令により補助舵角を
与えることができる操舵アクチュエータ7(補助舵角機
構に相当)と、前記上部ステアリングシャフト3に設け
られ、ステアリングホイール1の操舵角を検出する操舵
角センサ8と、前記下部ステアリングシャフト5に設け
られ、その回転変位を検出する回転角センサ9と、前記
両センサ8,9からのセンサ信号を入力し、前記操舵ア
クチュエータ7に制御指令を出力するコントローラ10
とを備えている。FIG. 2 is an overall system diagram showing a vehicle steering system according to a first embodiment of the present invention. The upper steering shaft 3 is connected to a steering wheel 1 via a constant velocity joint 2. A lower steering shaft 5 coupled to a steering mechanism 4 for steering a steered wheel (not shown); and a lower steering shaft 5 interposed between the upper steering shaft 3 and the lower steering shaft 5 to enter a low frequency region.
A rubber coupler 6 (corresponding to a joint) that transmits a force and absorbs an input in a high frequency region, and a steering actuator 7 (an auxiliary member) that is provided on the lower steering shaft 5 and can provide an auxiliary steering angle according to an external command. A steering angle mechanism), a steering angle sensor 8 provided on the upper steering shaft 3 and detecting a steering angle of the steering wheel 1, and a rotation angle sensor provided on the lower steering shaft 5 and detecting a rotational displacement thereof. 9 and a controller 10 that receives sensor signals from the two sensors 8 and 9 and outputs a control command to the steering actuator 7.
And
【0021】前記ラバーカップラー6は、図3に示すよ
うに、上部ステアリングシャフト3に固定される入力部
材6aと、下部ステアリングシャフト5に固定される出
力部材6bと、入力部材6aと出力部材6bとの間に介
装される軟質ゴム6cとによって構成されている。As shown in FIG. 3, the rubber coupler 6 includes an input member 6a fixed to the upper steering shaft 3, an output member 6b fixed to the lower steering shaft 5, an input member 6a and an output member 6b. And a soft rubber 6c interposed therebetween.
【0022】前記操舵アクチュエータ7は、下部ステア
リングシャフト5に設けられた出力ギヤ7aと、入力ギ
ヤ7bを有する直流モータ7cと、両ギヤ7a,7bに
噛み合う中間ギヤ7dとによって構成されている。The steering actuator 7 comprises an output gear 7a provided on the lower steering shaft 5, a DC motor 7c having an input gear 7b, and an intermediate gear 7d meshing with both gears 7a, 7b.
【0023】次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.
【0024】図4はコントローラ10で行なわれる操舵
特性制御処理作動の流れを示すフローチャートで、以
下、各ステップについて説明する。FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the steering characteristic control processing operation performed by the controller 10, and each step will be described below.
【0025】ステップ40では、操舵角センサ8からの
操舵角θINと回転角センサ9からの回転角θOUT が読み
込まれる。In step 40, the steering angle θ IN from the steering angle sensor 8 and the rotation angle θ OUT from the rotation angle sensor 9 are read.
【0026】ステップ41では、検出された操舵角θIN
を微分処理することにより操舵周波数fθが演算される
(操舵周波数検出手段に相当)。In step 41, the detected steering angle θ IN
Is differentiated to calculate a steering frequency fθ (corresponding to a steering frequency detecting means).
【0027】ステップ42では、操舵周波数fθが設定
周波数fθ0 (例えば、0.5Hz )以上かどうかが判断さ
れる。そして、fθ<fθ0 の時にはステップ40へ戻
り、fθ≧fθ0 の時にはステップ43以降の位相補償
処理へ進む。In step 42, it is determined whether the steering frequency fθ is equal to or higher than a set frequency fθ 0 (for example, 0.5 Hz). When fθ <fθ 0, the process returns to step 40, and when fθ ≧ fθ 0 , the process proceeds to the phase compensation process of step 43 and subsequent steps.
【0028】ステップ43では、操舵周波数fθと目標
位相特性PE *(f) (図9の破線)により目標位相遅れ量
PE *が求められる。[0028] At step 43, the target phase delay P E * is calculated by the steering frequency fθ and the target phase characteristic P E * (f) (the broken line in FIG. 9).
【0029】ステップ44では、回転角θOUT により実
位相遅れ量PE が求められる。In step 44, the actual phase delay amount PE is obtained from the rotation angle θ OUT .
【0030】ステップ45では、目標位相遅れ量PE *と
実位相遅れ量PE との差により位相補償量PD が求めら
れる。[0030] At step 45, the phase compensation amount P D is determined by the difference between the target phase delay P E * and the actual phase delay P E.
【0031】ステップ46では、位相補償量PD が得ら
れる制御指令が直流モータ7cに出力される。尚、制御
指令はハイパスフィルタを通すことで直流モータ7cに
は高周波成分のみの駆動力が印加される。[0031] At step 46, the control command phase compensation amount P D is obtained is output to the DC motor 7c. It should be noted that the control command is passed through a high-pass filter to apply a driving force of only a high-frequency component to the DC motor 7c.
【0032】尚、上記ステップ42〜ステップ46は、
操舵特性制御手段に相当する。Note that the above steps 42 to 46
It corresponds to steering characteristic control means.
【0033】(イ)低周波操舵入力時 ステアリングホイール1から入力される操舵周波数fθ
が設定周波数fθ0 未満の低周波数領域である時には、
ステップ40→ステップ41→ステップ42の処理が繰
り返されるだけで、操舵アクチュエータ7による位相補
償は行なわれない。(A) At the time of low-frequency steering input The steering frequency fθ input from the steering wheel 1
Is in the low frequency region below the set frequency fθ 0 ,
Only the processing of Step 40 → Step 41 → Step 42 is repeated, and the phase compensation by the steering actuator 7 is not performed.
【0034】従って、操舵入力は、ステアリングホイー
ル1→等速ジョイント2→上部ステアリングシャフト3
→ラバーカップラー6→下部ステアリングシャフト5→
操舵機構4へと伝達され、操舵輪が操舵入力に応じて転
舵される。Therefore, the steering input is: steering wheel 1 → constant velocity joint 2 → upper steering shaft 3
→ Rubber coupler 6 → Lower steering shaft 5 →
The steering wheel is transmitted to the steering mechanism 4 and the steered wheels are steered according to the steering input.
【0035】つまり、ドライバーの操作特性が図5に示
す特性であり、ラバーカップラー6の伝達特性が図6に
示す特性である場合、低周波数領域での位相特性は、ド
ライバー操作位相特性PA(f)にラバー伝達位相特性P
B(f)とを合わせた位相特性PC(f)となり、低周波数領域
でのゲイン特性は、ドライバー操作ゲイン特性gA(f)に
ラバー伝達ゲイン特性gB(f)とを合わせたゲイン特性g
C(f)となる。That is, when the operating characteristics of the driver are the characteristics shown in FIG. 5 and the transfer characteristics of the rubber coupler 6 are the characteristics shown in FIG. 6, the phase characteristics in the low frequency region are the driver operating phase characteristics P A ( f) Rubber transfer phase characteristics P
B (f) is combined with the phase characteristic P C (f), and the gain characteristic in the low frequency region is a gain obtained by combining the driver operation gain characteristic g A (f) with the rubber transfer gain characteristic g B (f). Characteristic g
C (f).
【0036】(ロ)高周波操舵入力時 ステアリングホイール1から入力される操舵周波数fθ
が設定周波数fθ0 以上の高周波数領域である時には、
ステップ40→ステップ41→ステップ42→ステップ
43→ステップ44→ステップ45→ステップ46へと
進む流れとなり、操舵アクチュエータ7による位相補償
が行なわれる。(B) At the time of high frequency steering input The steering frequency fθ input from the steering wheel 1
Is in the high frequency region above the set frequency fθ 0 ,
The flow proceeds to step 40 → step 41 → step 42 → step 43 → step 44 → step 45 → step 46, and the phase compensation by the steering actuator 7 is performed.
【0037】つまり、実舵の特性をみると、ラバーカッ
プラー6が低周波数領域の入力を伝達し高周波数領域の
入力を吸収するする手段であることで、操舵入力はラバ
ーカップラー6において吸収され、下部ステアリングシ
ャフト5へは位相が大幅に遅れると共に(図7の位相特
性)、ゲインが低下した(図7のゲイン特性)操舵入力
が伝達される。That is, looking at the characteristics of the actual steering, the rubber coupler 6 transmits the input in the low frequency region and transmits the input in the high frequency region.
As a means for absorbing the input, the steering input is absorbed by the rubber coupler 6 and the phase is greatly delayed to the lower steering shaft 5 (phase characteristic in FIG. 7), and the gain is reduced (gain in FIG. 7). (Characteristics) Steering input is transmitted.
【0038】しかし、ステップ43〜ステップ46の処
理により、目標位相遅れ量PE *と実位相遅れ量PE との
差により求められた位相補償量PD を得る制御指令が直
流モータ7cに出力されることで、操舵アクチュエータ
7による外部からの制御入力で位相遅れが補償されるこ
とになる。[0038] However, the output by the processing of step 43 to step 46, the control command obtaining a phase compensation quantity P D determined by the difference between the target phase delay P E * and the actual phase delay P E is the DC motor 7c As a result, the phase lag is compensated by an external control input from the steering actuator 7.
【0039】例えば、コントローラ10での補償特性が
図8に示す特性となる場合、図9に示すように、高周波
数領域での位相遅れに操舵アクチュエータ7により発生
する位相進み動作が重畳され、図9の実線で示す位相補
償後の実位相特性PE(f)は、図9の破線で示す目標位相
特性PE *(f) とほぼ一致したものとなる。尚、この第1
実施例では、ゲインについて補償していないので、ゲイ
ン特性は変化ない。For example, when the compensation characteristic of the controller 10 is the characteristic shown in FIG. 8, as shown in FIG. 9, the phase advance operation generated by the steering actuator 7 is superimposed on the phase delay in the high frequency region, and as shown in FIG. The actual phase characteristic P E (f) after phase compensation shown by the solid line 9 substantially matches the target phase characteristic P E * (f) shown by the broken line in FIG. In addition, this first
In the embodiment, since the gain is not compensated, the gain characteristic does not change.
【0040】従って、高齢者ドライバー等であってドラ
イバーの操作特性が位相遅れの大きな特性である場合に
は、高周波数領域で大きな位相補償量PD が与えられ、
また、若者ドライバー等であってドライバーの操作特性
が位相遅れの小さな特性である場合には、高周波数領域
で小さな位相補償量PD を与えられることになり、ドラ
イバーの操作特性のバラツキにかかわらず目標位相特性
PE *(f) とほぼ一致する一定の操舵位相特性を得ること
ができることになる。Therefore, in the case of an elderly driver or the like and the operation characteristic of the driver is a characteristic having a large phase delay, a large amount of phase compensation P D is given in a high frequency region.
Also, in the case of a young driver, etc., in which the operation characteristics of the driver have a small phase lag, a small amount of phase compensation P D can be given in a high frequency region, regardless of the variation in the operation characteristics of the driver. As a result, it is possible to obtain a constant steering phase characteristic that substantially matches the target phase characteristic P E * (f).
【0041】尚、目標位相特性PE *(f) は、操舵に高周
波数成分が必要となる旋回時やレーンチェンジ時等にお
いて、操舵違和感の無い最適な特性に設定しておく。The target phase characteristic P E * (f) is set to an optimum characteristic that does not cause a feeling of steering discomfort at the time of turning or lane change where a high frequency component is required for steering.
【0042】ここで、操舵アクチュエータ7での高周波
数領域位相遅れ補償時、補償動作に伴なう操舵違和感が
懸念されるが、ラバーカップラー6が低周波数領域の入
力を伝達し高周波数領域の入力を吸収するする手段であ
ることで、操舵アクチュエータ7からの補償入力が上部
ステアリングシャフト3を介してステアリングホイール
1にほとんど伝達されることはない。[0042] Here, when the high frequency range the phase lag compensation by the steering actuator 7, but accompanied steering discomfort is concerned the compensation operation, incoming rubber coupler 6 is in the low frequency range
Since this is a means for transmitting a force and absorbing an input in a high frequency range, a compensation input from the steering actuator 7 is hardly transmitted to the steering wheel 1 via the upper steering shaft 3.
【0043】(ハ)位相補償制御系のフェイル時 コントローラ10等の位相補償制御系のフェイル時で、
高周波数領域位相遅れ補償が行なわれない時であって
も、ステアリングホイール1と操舵機構4とは、上部ス
テアリングシャフト3,ラバーカップラー6,下部ステ
アリングシャフト5により機械的に連結されている為、
図7に示すように、操舵入力が低周波数領域であれば全
く通常通りの操舵が確保されるし、高周波数領域であっ
ても位相に遅れが出るだけであり、高い安全性が確保さ
れる。(C) When the phase compensation control system fails When the phase compensation control system such as the controller 10 fails,
Even when the high frequency region phase delay compensation is not performed, the steering wheel 1 and the steering mechanism 4 are mechanically connected by the upper steering shaft 3, the rubber coupler 6, and the lower steering shaft 5,
As shown in FIG. 7, if the steering input is in a low frequency range, steering is performed as usual, and even if the steering input is in a high frequency range, only a phase delay occurs, and high security is ensured. .
【0044】(ニ)路面外乱入力時 路面の凹凸が直接外乱となり操舵機構4が動作してしま
うことが考えられる。しかし、凹凸等の路面外乱の大き
なものは、基本的に0.1Hz 以下の低い周波数であり、こ
れは図6に示すようなラバーカップラー6の伝達特性が
あるために、従来のステアリング系と同じである。よっ
て本構成にしたことにより、とりわけ問題が発生するこ
とはない。(D) At the time of road surface disturbance input It is conceivable that unevenness of the road surface becomes a direct disturbance and the steering mechanism 4 operates. However, the road surface disturbance such as unevenness is basically a low frequency of 0.1 Hz or less, which is the same as the conventional steering system because of the transmission characteristics of the rubber coupler 6 as shown in FIG. is there. Therefore, this configuration does not cause any particular problem.
【0045】一方、0.1Hz 以上の周波数に関しては、例
えば、操舵角センサ8からの操舵入力と回転角センサ9
からの操舵出力を比較し、路面からの外乱に対してその
動きを抑制するように直流モータ7cを動作させること
により、外乱に対して安定な系を構成することができ
る。但し、日常的な走行では、ここまでやらなくても、
図6の特性を外乱の入力周波数に対して伝達しやすい様
にしておけば、特に問題があるレベルにならないと考え
る。On the other hand, with respect to the frequency of 0.1 Hz or more, for example, the steering input from the steering angle sensor 8 and the rotation angle sensor 9
By comparing the steering output from the DC motor 7 and operating the DC motor 7c so as to suppress its movement against disturbance from the road surface, a system that is stable against disturbance can be configured. However, in everyday driving, even if you do not do so far,
If the characteristics shown in FIG. 6 are made easy to transmit to the input frequency of the disturbance, it is considered that there is no particular problem.
【0046】すなわち、外乱の基本周波数に対しては、
従来システムと同じであり、高い周波数において問題が
発生してもごくわずかである。That is, for the fundamental frequency of the disturbance,
It is the same as the conventional system, and there is very little problem at a high frequency.
【0047】以上説明してきたように第1実施例の車両
用操舵装置にあっては、下記に列挙する効果を発揮す
る。As described above, the vehicle steering system according to the first embodiment has the following effects.
【0048】(1)ドライバーからの操舵入力に応じて
操舵輪を転舵する車両用操舵装置において、操舵入力の
うち低周波成分はラバーカップラー6を介してメカニカ
ルに伝達し、ラバーカップラー6を介して伝達される高
周波成分の位相遅れ分のみを電気的な制御により補償す
る装置とした為、従来のステア・バイ・ワイヤによる装
置に比べ有利なシステムコストで高い安全性を確保しな
がら、操作能力が異なるあらゆるドライバーに対して車
両の操舵特性を最適化することができる。(1) In a vehicle steering system that steers the steered wheels in response to a steering input from a driver, a low-frequency component of the steering input is mechanically transmitted through a rubber coupler 6 and is transmitted through the rubber coupler 6. This device compensates only the phase delay of the transmitted high-frequency component by electrical control, so it has a higher operating cost while ensuring higher safety at a more advantageous system cost than conventional steer-by-wire devices. The steering characteristics of the vehicle can be optimized for any driver having different vehicle steering characteristics.
【0049】(2)車両の操舵特性を検出する回転角セ
ンサ9を設け、位相補償制御系として実舵の特性をみる
フィードバック制御系を構成し、ドライバーの操作特性
にかかわらず一定の目標位相特性PE(f)を得る装置とし
た為、ラバーカップラー6の伝達特性の経時変化等にか
かわらず、操舵入力に対し最適な一定の位相特性を常に
精度良く得ることができる。(2) A rotation angle sensor 9 for detecting the steering characteristics of the vehicle is provided, and a feedback control system for checking the characteristics of the actual steering is configured as a phase compensation control system. Since the apparatus obtains P E (f), it is possible to always obtain the optimum constant phase characteristic with respect to the steering input with high accuracy regardless of the change over time in the transfer characteristic of the rubber coupler 6 or the like.
【0050】(第2実施例) 次に、請求項3記載の発明に対応する第2実施例の車両
用操舵装置について説明する。[0050] (Second Embodiment) Next, a steering apparatus will be described for a vehicle of the second embodiment corresponding to the invention of claim 3, wherein.
【0051】まず、構成を説明する。First, the configuration will be described.
【0052】構成的には図2に示す第1実施例装置に対
し、回転角センサ9が設けていない構成としている点で
相違する。尚、他の構成は第1実施例装置と同様である
ので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略す
る。The configuration differs from the first embodiment shown in FIG. 2 in that the rotation angle sensor 9 is not provided. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
【0053】次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.
【0054】図11はコントローラ10’で行なわれる
操舵特性制御処理作動の流れを示すフローチャートで、
以下、各ステップについて説明する。FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the steering characteristic control processing operation performed by the controller 10 '.
Hereinafter, each step will be described.
【0055】ステップ50では、イグニッションキーが
ONされたかどうかが判断される。In step 50, it is determined whether the ignition key has been turned on.
【0056】ステップ51では、操舵角センサ8からの
操舵角θINを微分処理することにより操舵周波数fθが
演算され(操舵周波数検出手段に相当)、この操舵周波
数fθと図12に示す初期位相補償特性に基づいてイニ
シャル補償が行なわれる。In step 51, a steering frequency fθ is calculated by differentiating the steering angle θ IN from the steering angle sensor 8 (corresponding to a steering frequency detecting means), and the steering frequency fθ and the initial phase compensation shown in FIG. Initial compensation is performed based on the characteristics.
【0057】ステップ52では、操舵角センサ8からの
操舵角θINによりドライバーの操作状況を単位時間観測
し、ドライバーの操舵スペクトルを測定すると共に、高
周波数成分(例えば、0.5Hz 以上)でのパワースペクト
ルの面積値を算定する。In step 52, the operating condition of the driver is observed for a unit time based on the steering angle θ IN from the steering angle sensor 8 to measure the steering spectrum of the driver, and the power in the high frequency component (for example, 0.5 Hz or more) is measured. Calculate the area value of the spectrum.
【0058】ステップ53では、パワースペクトル面積
値が設定値1未満かどうかが判断される。In step 53, it is determined whether or not the power spectrum area value is smaller than the set value 1.
【0059】ステップ54では、パワースペクトル面積
値が設定値2(>設定値1)を超えているかどうかが判
断される。At step 54, it is determined whether or not the power spectrum area value exceeds the set value 2 (> set value 1).
【0060】ステップ55では、パワースペクトル面積
値が設定値2を超えている場合、図14の段階的位相補
償特性のうち補償特性1により位相補償を行なう指令が
出力される。In step 55, when the power spectrum area value exceeds the set value 2, a command for performing phase compensation by the compensation characteristic 1 of the stepwise phase compensation characteristics of FIG. 14 is output.
【0061】ステップ56では、パワースペクトル面積
値が設定値1以上で設定値2以下の場合、図14の段階
的位相補償特性のうち補償特性2により位相補償を行な
う指令が出力される。In step 56, when the power spectrum area value is equal to or more than the set value 1 and equal to or less than the set value 2, a command for performing phase compensation by the compensation characteristic 2 among the stepwise phase compensation characteristics of FIG. 14 is output.
【0062】ステップ57では、パワースペクトル面積
値が設定値2未満の場合、図14の段階的位相補償特性
のうち補償特性3により位相補償を行なう指令が出力さ
れる。ステップ58では、イグニッションキーがOFF
かどうかが判断され、ONである間は、ステップ52〜
ステップ57の処理が繰り返される。In step 57, when the power spectrum area value is smaller than the set value 2, a command for performing phase compensation by the compensation characteristic 3 of the stepwise phase compensation characteristics of FIG. 14 is output. In step 58, the ignition key is turned off.
It is determined whether or not it is ON.
Step 57 is repeated.
【0063】尚、ステップ51〜ステップ57は、操舵
特性制御手段に相当する。Steps 51 to 57 correspond to steering characteristic control means.
【0064】この第2実施例装置を搭載した車両でイグ
ニッションキーをONにして運転を開始すると、ステッ
プ51で図12の初期補償特性Pj(f)に基づいて操舵ア
クチュエータ7により高周波数領域で位相が補償され、
図13に示すようにシステム全体の位相特性としては、
ドライバー操作特性+ラバーの伝達特性Pi(f)に初期補
償特性Pj(f)を重畳した特性となる。尚、この初期補償
特性Pj(f)は、普通の位相応答を持つドライバーを想定
して設定しておく。When the vehicle equipped with the device of the second embodiment is turned on with the ignition key turned on to start the operation, in step 51, the phase of the phase in the high frequency region is determined by the steering actuator 7 based on the initial compensation characteristic Pj (f) of FIG. Is compensated,
As shown in FIG. 13, the phase characteristics of the entire system include:
This is a characteristic in which the initial compensation characteristic Pj (f) is superimposed on the driver operation characteristic + rubber transfer characteristic Pi (f). The initial compensation characteristic Pj (f) is set on the assumption that a driver having a normal phase response is used.
【0065】しかし、ドライバーにはもともと高周波数
領域で位相遅れの小さい操作特性を有している人もいる
し、また、位相遅れの大きい操作特性を有している人も
いる。そこで、ドライバーの操作特性を把握することが
必要になるが、それを行なっているのがステップ52の
処理であって、ドライバーの操舵スペクトルを測定する
ことでドライバーの操作特性を推定している。つまり、
高周波数域でのパワースペクトル面積値が小さい場合
は、大きな位相補償が必要なドライバーと推定すること
ができるし、逆に、高周波数域でのパワースペクトル面
積値が大きい場合は、小さな位相補償で十分なドライバ
ーと推定することができる。However, some drivers originally have operation characteristics with a small phase delay in a high frequency region, and others have operation characteristics with a large phase delay. Therefore, it is necessary to grasp the operating characteristics of the driver. This is performed in step 52, in which the operating characteristics of the driver are estimated by measuring the steering spectrum of the driver. That is,
If the power spectrum area value in the high frequency range is small, it can be estimated that the driver requires large phase compensation. Conversely, if the power spectrum area value in the high frequency range is large, a small phase compensation is used. It can be estimated that there is enough driver.
【0066】このように、所定時間あるいは所定距離を
走行した時点でドライバーの操作特性を推定し、初期補
償特性に代え推定特性に適合する補償特性を選択して位
相補償を行なうのがステップ52〜ステップ57の処理
である。As described above, the operation characteristics of the driver are estimated when the vehicle travels for a predetermined time or a predetermined distance, and the phase compensation is performed by selecting a compensation characteristic suitable for the estimation characteristic instead of the initial compensation characteristic. This is the process of step 57.
【0067】従って、この第2実施例装置においても、
第1実施例装置と同様に、ドライバーの操作特性のバラ
ツキにかかわらず最適な操舵位相特性を得ることができ
ることになる。また、位相補償制御系のフェイル時や路
面外乱入力時等の他の作用については、第1実施例装置
と全く同様な作用を示す。Therefore, also in the second embodiment,
As in the first embodiment, an optimum steering phase characteristic can be obtained irrespective of variations in the driver's operation characteristics. Other operations such as a failure of the phase compensation control system and an input of road disturbance are the same as those of the first embodiment.
【0068】以上説明してきたように、この第2実施例
装置にあっては、第1実施例装置での上記(1)の効果
に加え、下記の効果が得られる。As described above, in the device of the second embodiment, the following effect is obtained in addition to the effect (1) in the device of the first embodiment.
【0069】(3)操舵角センサ8のみを用い、ドライ
バーの操作特性をドライバーの操舵スペクトルの測定に
より推定検出して段階的位相補償を行なう装置とした
為、入力や演算処理等の制御系が簡単な実用的システム
としながら、ドライバーの操作特性のバラツキにかかわ
らず最適な位相特性を得ることができる。(3) Since only the steering angle sensor 8 is used to perform stepwise phase compensation by estimating and detecting the driver's operation characteristics by measuring the driver's steering spectrum, a control system such as an input and an arithmetic processing is required. The optimum phase characteristics can be obtained regardless of the variation in the driver's operation characteristics, with a simple practical system.
【0070】(第3実施例)次に、請求項2記載の発明
に対応する第3実施例の車両用操舵装置について説明す
る。(Third Embodiment) Next, a vehicle steering system according to a third embodiment of the present invention will be described.
【0071】構成については、第1実施例装置と同じで
あるので省略する。The structure is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0072】作用については、図5のドライバー操作特
性と図6のラバー伝達特性と図7の実舵の特性は同じ
で、図8のコントローラ10の補償特性に代えて図15
のコントローラ10の補償特性を使用する。つまり、操
舵周波数が高周波数領域では、位相補償とゲイン補償の
両方を行なう。Regarding the operation, the driver operation characteristic in FIG. 5, the rubber transmission characteristic in FIG. 6, and the characteristic of the actual steering in FIG. 7 are the same, and the compensation characteristic of the controller 10 in FIG.
Of the controller 10 is used. That is, when the steering frequency is in a high frequency range, both phase compensation and gain compensation are performed.
【0073】この結果、ドライバー+補償制御によるト
ータルとしての特性は、図16に示すように、ゲインが
フラットで、位相の遅れも抑えられたものとなり、ステ
アリングホイール1の切り不足と位相遅れの両方を改善
することができる。As a result, as shown in FIG. 16, the total characteristic of the driver + compensation control is such that the gain is flat and the phase delay is suppressed, and both the steering wheel 1 undercut and the phase delay are reduced. Can be improved.
【0074】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。Although the embodiment has been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the embodiment, and any changes or additions without departing from the spirit of the invention are included in the invention. It is.
【0075】例えば、実施例では継手として、ラバーカ
ップラーの例を示したが、図17に示すような電気粘性
流体継手11を用いても良い。For example, in the embodiment, a rubber coupler is shown as an example of the coupling, but an electrorheological fluid coupling 11 as shown in FIG. 17 may be used.
【0076】この電気粘性流体継手11は、上部ステア
リングシャフト3に固定される入力部材11aと、下部
ステアリングシャフト5に固定される出力部材11b
と、入力部材11aと出力部材11bとの間に封入され
る電気粘性流体11cと、該電気粘性流体11cに電圧
を印加する電圧源11dとによって構成され、例えば、
操舵周波数が低周波数域の時には、電気粘性流体11c
に高電圧を印加し、スティフネスを上昇させた硬い物質
として操舵入力を機械的に伝達させ、操舵周波数が高周
波数域の時には、電気粘性流体11cの印加電圧を零と
し、最も流体粘性の低い状態として操舵入力を吸収する
ようにする。この電気粘性流体継手11の伝達特性は、
カットオフ周波数を0.5Hz とした場合、図18に示すよ
うになる。The electrorheological fluid coupling 11 includes an input member 11a fixed to the upper steering shaft 3 and an output member 11b fixed to the lower steering shaft 5.
And an electrorheological fluid 11c sealed between the input member 11a and the output member 11b, and a voltage source 11d for applying a voltage to the electrorheological fluid 11c.
When the steering frequency is in a low frequency range, the electrorheological fluid 11c
A high voltage is applied to the steering wheel to mechanically transmit the steering input as a hard substance having an increased stiffness. When the steering frequency is in a high frequency range, the applied voltage of the electrorheological fluid 11c is set to zero, and the state where the fluid viscosity is the lowest To absorb the steering input. The transfer characteristics of this electrorheological fluid coupling 11 are as follows:
When the cutoff frequency is 0.5 Hz, the result is as shown in FIG.
【0077】また、継手としては、流体の粘性を利用
し、速い動きは伝達せず、遅い動きのみを伝達する流体
クラッチ等も考えられる。Further, as the joint, a fluid clutch or the like that utilizes the viscosity of the fluid and does not transmit a fast motion but transmits only a slow motion is also conceivable.
【0078】実施例では、操舵アクチュエータ7のギヤ
系と直流モータ7cを直結する例を示したが、ギヤ系と
直流モータ7cとの間にクラッチを設けても良い。この
場合、直流モータ7cのロック時に、コンピュータでの
自己診断(センサ8,9の差)やドライバー操作により
クラッチを切ることで、ステアリング操作を確保するこ
とができる。In the embodiment, the example in which the gear system of the steering actuator 7 is directly connected to the DC motor 7c has been described. However, a clutch may be provided between the gear system and the DC motor 7c. In this case, when the DC motor 7c is locked, the steering operation can be ensured by disengaging the clutch by a self-diagnosis (difference between the sensors 8 and 9) by a computer or a driver operation.
【0079】第1実施例では、目標位相特性として1つ
の特性を設定した例を示したが、複数の目標位相特性を
設定しておき、複数の特性の中からドライバーが選択し
て目標位相特性を決めるようにしても良く、この場合
は、ドライバーの好みに応じた位相特性を得ることがで
きる。Although the first embodiment shows an example in which one characteristic is set as the target phase characteristic, a plurality of target phase characteristics are set, and the driver selects from the plurality of characteristics to select the target phase characteristic. May be determined. In this case, a phase characteristic according to the driver's preference can be obtained.
【0080】第2実施例では、段階的に位相を補償する
にあたって、3段階の補償特性を設定した例を示した
が、この段階数は実施例に限られるものではなく、2段
階としても、また、3段階以上としても良い。In the second embodiment, an example is shown in which three stages of compensation characteristics are set in order to compensate the phase stepwise. However, the number of stages is not limited to the embodiment, and the number of stages is not limited to two. Also, three or more stages may be used.
【0081】[0081]
【発明の効果】以上説明してきたように請求項1記載の
本発明にあっては、ドライバーからの操舵入力に応じて
操舵輪を転舵する車両用操舵装置において、上部ステア
リングシャフトと下部ステアリングシャフトの間に、少
なくとも一方のシャフトからの低周波数領域の入力を伝
達し高周波数領域の入力を吸収する継手を介装し、操舵
入力のうち低周波成分は継手を介してメカニカルに伝達
し、継手を介して伝達される高周波成分の位相遅れ分の
みを電気的な制御により補償する手段とした為、従来の
ステア・バイ・ワイヤによる装置に比べ、有利なシステ
ムコストで高い安全性を確保しながら、操作能力が異な
るあらゆるドライバーに対して車両の操舵特性を最適化
することができるという効果が得られる。また、補助舵
角機構での高周波数領域位相遅れ補償時、補助舵角機構
からの高周波数領域の補償入力が継手により吸収され、
上部ステアリングシャフトを介してステアリングホイー
ルに補償入力がほとんど伝達されることはない。 In the present invention of claim 1, wherein as has been described above, according to the present invention, a vehicle steering apparatus for steering the steered wheels in accordance with steering input from the driver, the upper steering
Between the ring shaft and the lower steering shaft.
At least the low frequency input from one shaft.
A joint that reaches and absorbs the input in the high-frequency region is interposed.The low-frequency component of the steering input is transmitted mechanically through the joint, and only the phase delay of the high-frequency component transmitted through the joint is electrically transmitted. Because it is a means to compensate by control ,
As compared with the steer-by-wire system , the advantage is obtained that the steering characteristics of the vehicle can be optimized for all drivers having different operation abilities while securing high safety at an advantageous system cost. Also, the auxiliary rudder
Auxiliary steering angle mechanism when compensating for phase lag in high frequency region with angle mechanism
The high frequency range compensation input from is absorbed by the joint,
Steering wheel via upper steering shaft
The compensation input is hardly transmitted to the controller.
【0082】また、請求項2記載の本発明にあっては、
操舵特性制御手段を、検出された操舵周波数が高周波数
領域である時、高周波数領域でのステアリングホイール
の操舵入力に対する操舵輪の転舵の位相遅れと共にゲイ
ン低下を補償する手段とした為、ステアリングホイール
の切り不足と位相遅れの両方を改善することができると
いう効果が得られる。さらに、請求項3記載の本発明に
あっては、操舵特性制御手段を、検出された操舵周波数
が高周波数領域である時、高周波数領域でのステアリン
グホイールaの操舵入力に対する操舵輪の転舵の位相遅
れを、操舵入力における高周波数領域のパワースペクト
ル面積に応じて補償特性設定手段で設定された補償特性
に基づき補償する手段とした為、入力や演算処理等の制
御系が簡単な実用的システムとしながら、ドライバーの
操作特性のバラツキにかかわらず最適な位相特性を得る
ことができる。 Further, in the present invention described in claim 2,
When the detected steering frequency is in a high frequency region, the steering wheel is controlled in a high frequency region.
With the phase delay of turning the steered wheels with respect to the steering input
Because of the means for compensating for the reduction of the steering wheel, it is possible to improve both the insufficient turning of the steering wheel and the phase delay. Further, according to the present invention described in claim 3,
The steering characteristic control means is used to detect the detected steering frequency.
Is in the high frequency range, stearin in the high frequency range
Phase of steering of steered wheels with respect to steering input of wheel a
The power spectrum in the high frequency range at the steering input.
Compensation characteristics set by compensation characteristics setting means according to
Means to compensate based on
While the system is simple and practical,
Optimum phase characteristics are obtained regardless of variations in operation characteristics
be able to.
【図1】本発明の車両用操舵装置を示すクレーム対応図
である。FIG. 1 is a view corresponding to a claim showing a vehicle steering system of the present invention.
【図2】第1実施例の車両用操舵装置を示す全体システ
ム図である。FIG. 2 is an overall system diagram showing a vehicle steering system according to a first embodiment.
【図3】第1実施例装置のラバーカップラーを示す断面
図である。FIG. 3 is a sectional view showing a rubber coupler of the first embodiment.
【図4】第1実施例装置のコントローラで行なわれる位
相補償制御処理作動の流れを示すフローチャートであ
る。FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a phase compensation control operation performed by a controller of the apparatus of the first embodiment.
【図5】ドライバーの操作特性図である。FIG. 5 is an operation characteristic diagram of a driver.
【図6】ラバーカップラーの伝達特性図である。FIG. 6 is a transfer characteristic diagram of the rubber coupler.
【図7】ドライバーの操作特性とラバーカップラーの伝
達特性とを合せた実舵の特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram of actual steering in which the operation characteristics of the driver and the transmission characteristics of the rubber coupler are combined.
【図8】第1実施例装置でのコントローラの補償特性図
である。FIG. 8 is a compensation characteristic diagram of a controller in the first embodiment device.
【図9】第1実施例装置で位相補償された後の操舵特性
図である。FIG. 9 is a steering characteristic diagram after phase compensation is performed by the first embodiment device.
【図10】第2実施例の車両用操舵装置を示す全体シス
テム図である。FIG. 10 is an overall system diagram showing a vehicle steering system according to a second embodiment.
【図11】第2実施例装置のコントローラで行なわれる
位相補償制御処理作動の流れを示すフローチャートであ
る。FIG. 11 is a flowchart showing a flow of a phase compensation control processing operation performed by a controller of the device of the second embodiment.
【図12】第2実施例装置での初期補償特性図である。FIG. 12 is an initial compensation characteristic diagram in the device of the second embodiment.
【図13】第2実施例装置で初期補償さらた場合のシス
テム全体特性図である。FIG. 13 is an overall characteristic diagram of the system when initial compensation is performed in the apparatus of the second embodiment.
【図14】第2実施例装置のコントローラでの段階的位
相補償特性図である。FIG. 14 is a diagram showing a stepwise phase compensation characteristic of the controller of the device of the second embodiment.
【図15】第3実施例装置のコントローラでのゲイン及
び位相補償特性図である。FIG. 15 is a diagram illustrating gain and phase compensation characteristics in a controller of the device of the third embodiment.
【図16】第3実施例装置でのドライバー+コントロー
ラのトータルとしての操舵特性図である。FIG. 16 is a steering characteristic diagram as a total of a driver + controller in the device of the third embodiment.
【図17】継手の他例である電気粘性流体継手を示す断
面図である。FIG. 17 is a sectional view showing an electrorheological fluid coupling which is another example of the coupling.
【図18】電気粘性流体継手の伝達特性図である。FIG. 18 is a transmission characteristic diagram of the electrorheological fluid coupling.
【図19】従来のメカニカルな車両用操舵装置を示す図
である。FIG. 19 is a view showing a conventional mechanical vehicle steering system.
【図20】従来のステア・バイ・ワイヤによる車両用操
舵装置を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a conventional steer-by-wire steering apparatus for a vehicle.
【図21】年齢層毎(20才代,80才代)によるドラ
イバーの操作特性図である。FIG. 21 is a graph showing driver operation characteristics for each age group (20s and 80s).
【図22】等間隔に配置したパイロン間を蛇行して通り
抜けるコースを設定した場合の走行軌跡特性図である。FIG. 22 is a traveling locus characteristic diagram in a case where a course is formed in which snakes pass between pylons arranged at equal intervals.
a ステアリングホイール b 上部ステアリングシャフト c 操舵輪 d 操舵機構 e 下部ステアリングシャフト f 継手 g 補助舵角機構 h 操舵周波数検出手段 i 操舵特性制御手段 a Steering wheel b Upper steering shaft c Steering wheel d Steering mechanism e Lower steering shaft f Joint g Auxiliary steering angle mechanism h Steering frequency detecting means i Steering characteristic control means
Claims (3)
ステアリングシャフトと、 操舵輪を転舵する操舵機構に結合された下部ステアリン
グシャフトと、 前記上部ステアリングシャフトと下部ステアリングシャ
フトの間に介装され、少なくとも一方のシャフトからの
低周波数領域の入力を伝達し高周波数領域の入力を吸収
する継手と、 前記下部ステアリングシャフトまたは操舵機構に設けら
れ、外部からの指令により補助舵角を与えることができ
る補助舵角機構と、 前記ステアリングホイールから入力される操舵周波数を
検出する操舵周波数検出手段と、 検出された操舵周波数が高周波数領域である時、高周波
数領域でのステアリングホイールの操舵入力に対する操
舵輪の転舵の位相遅れを補償する指令を前記補助舵角機
構に出力する操舵特性制御手段と、 を備えていることを特徴とする車両用操舵装置。An upper steering shaft coupled to a steering wheel; a lower steering shaft coupled to a steering mechanism for steering a steered wheel; and at least one interposed between the upper steering shaft and the lower steering shaft. And a joint that transmits an input in a low frequency range from a shaft and absorbs an input in a high frequency range, and is provided on the lower steering shaft or the steering mechanism, and can provide an auxiliary steering angle by an external command. An auxiliary steering angle mechanism capable of detecting the steering frequency input from the steering wheel; and a steering frequency detection means for detecting a steering frequency input from the steering wheel.
A steering characteristic control unit that outputs a command for compensating for a phase delay of turning of the steered wheels to the auxiliary steering angle mechanism.
て、 前記操舵特性制御手段を、検出された操舵周波数が高周
波数領域である時、高周波数領域でのステアリングホイ
ールの操舵入力に対する操舵輪の転舵の位相遅れと共に
ゲイン低下を補償する指令を前記補助舵角機構に出力す
る手段としたことを特徴とする車両用操舵装置。2. A vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the steering characteristic control means, when the detected steering frequency is the high frequency range, the steering wheel in a high frequency region
With the phase delay of the steering of the steered wheels to the steering input of the wheel
A vehicle steering system comprising means for outputting a command for compensating for a decrease in gain to the auxiliary steering angle mechanism.
て、hand, 前記操舵周波数検出手段で検出された操舵周波数を基Based on the steering frequency detected by the steering frequency detection means.
に、操舵入力における高周波数領域のパワースペクトルThe power spectrum in the high frequency region at the steering input
面積を算出するパワースペクトル面積算出手段と、Power spectrum area calculating means for calculating the area, 前記パワースペクトル面積算出手段で算出された操舵入Steering input calculated by the power spectrum area calculation means
力における高周波数領域のパワースペクトル面積に応じDepending on the power spectrum area of the high frequency region in force
て、高周波数領域でのステアリングホイールの操舵入力Input of the steering wheel in the high frequency range
に対する操舵輪の転舵の位相遅れ補償特性を設定する補To set the phase lag compensation characteristic of the steering of the steered wheels with respect to
償特性設定手段とを有し、Compensation characteristic setting means, 前記操舵特性制御手段を、検出された操舵周波数が高周When the detected steering frequency is high,
波数領域である時、高High in the wavenumber range 周波数領域でのステアリングホイSteering wheel in frequency domain
ールの操舵入力に対する操舵輪の転舵の位相遅れを、前The phase lag of turning the steered wheels with respect to the steering input of the
記補償特性設定手段で設定された補償特性に基づき補償Compensation based on the compensation characteristics set by the compensation characteristics setting means
する指令を前記補助舵角機構に出力する手段としたことMeans for outputting a command to the auxiliary steering angle mechanism.
を特徴とする車両用操舵装置。A vehicle steering system characterized by the above-mentioned.
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