JP2015089774A - Vehicular steering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステア・バイ・ワイヤ方式の車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a steer-by-wire vehicle steering apparatus.
最近、ステア・バイ・ワイヤ(Steer By Wire)と呼ばれる方式の操舵装置が開発されている。特許文献1には、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)方式の車両用操舵装置が開示されている。 Recently, a steering device of a type called Steer By Wire has been developed. Patent Document 1 discloses a steering device for a vehicle of a steer-by-wire (SBW) system.
特許文献1に係るSBW方式の車両用操舵装置は、ステアリングホイールの操舵角の変化に対する転舵輪の転舵角の変化の比である舵角比を設定する設定部と、設定した舵角比と操舵角とに基づいて算出された目標転舵角となるように転舵アクチュエータを駆動する舵角コントローラと、を備える。前記設定部は、操舵角絶対値が大きくなるにつれ、舵角比が一定となる領域を持ちながらも舵角比が小さくなる舵角比特性を設定する。 An SBW-type vehicle steering apparatus according to Patent Literature 1 includes a setting unit that sets a steering angle ratio that is a ratio of a change in the turning angle of a steered wheel to a change in the steering angle of a steering wheel, and the set steering angle ratio. A steering angle controller that drives the steering actuator so as to obtain a target steering angle calculated based on the steering angle. The setting unit sets a steering angle ratio characteristic in which the steering angle ratio decreases as the steering angle absolute value increases, while having a region where the steering angle ratio is constant.
特許文献1に係るSBW方式の車両用操舵制御装置によれば、運転者に与える操舵に係る違和感を低減しながら、車両の軌道修正操舵を適切に行うことができる。 According to the vehicle steering control device of the SBW system according to Patent Literature 1, it is possible to appropriately perform the trajectory correction steering of the vehicle while reducing the uncomfortable feeling related to the steering given to the driver.
しかしながら、特許文献1に係るSBW方式の車両用操舵制御装置では、車速および操舵角の変化に応じて適切な舵角比を設定するために、操舵角の変化に対応する舵角比のマップを、相互に異なる車速ごとにそれぞれ用意する必要があった。そのため、適切な舵角比を設定するための構成が煩雑であるという問題があった。 However, in the SBW-type vehicle steering control device according to Patent Document 1, in order to set an appropriate steering angle ratio according to changes in the vehicle speed and the steering angle, a map of the steering angle ratio corresponding to the change in the steering angle is used. It was necessary to prepare for each different vehicle speed. Therefore, there is a problem that the configuration for setting an appropriate steering angle ratio is complicated.
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、適切な舵角比の設定を簡易な構成で実現することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to realize an appropriate steering angle ratio setting with a simple configuration.
前記課題を解決するために、(1)に係る発明は、車両の転舵輪を転舵する際に操作される操舵部材と、前記操舵部材に係る操舵角を検出する操舵角検出部と、前記操舵部材に対し機械的に切り離された状態で前記転舵輪を転舵するための転舵機構と、前記転舵輪に係る転舵角を検出する転舵角検出部と、前記車両の挙動に係る挙動情報を取得する挙動情報取得部と、前記操舵角に対する前記転舵角の比である舵角比を設定する舵角比設定部と、を備え、前記舵角比設定部は、前記舵角比を、前記挙動情報取得部で取得した前記挙動情報に基づいて設定する、ことを最も主要な特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to (1) includes a steering member that is operated when turning a steered wheel of a vehicle, a steering angle detection unit that detects a steering angle related to the steering member, A steering mechanism for turning the steered wheels in a state of being mechanically separated from a steering member, a steered angle detecting unit for detecting a steered angle related to the steered wheels, and a behavior of the vehicle A behavior information acquisition unit that acquires behavior information, and a steering angle ratio setting unit that sets a steering angle ratio that is a ratio of the steering angle to the steering angle, and the steering angle ratio setting unit includes the steering angle The most important feature is that the ratio is set based on the behavior information acquired by the behavior information acquisition unit.
(1)に係る発明によれば、舵角比を、車両の挙動情報に基づいて設定したため、適切な舵角比の設定を簡易な構成で実現することができる。 According to the invention according to (1), since the steering angle ratio is set based on the behavior information of the vehicle, it is possible to realize setting of an appropriate steering angle ratio with a simple configuration.
また、(2)に係る発明は、(1)に係る発明であって、前記舵角比設定部は、前記舵角比を、前記挙動情報取得部で取得した前記挙動情報に係る値が大きくなるにつれて大きくなる特性に設定する、ことを特徴とする。 The invention according to (2) is the invention according to (1), in which the rudder angle ratio setting unit has a large value related to the behavior information obtained by obtaining the rudder angle ratio by the behavior information obtaining unit. It is characterized in that the characteristic is set to become larger as it becomes.
(2)に係る発明によれば、舵角比を、挙動情報に係る値が大きくなるにつれて大きくなる特性に設定したため、運転者による緩慢な操舵が行われる段階では、操舵角に対する転舵角の変化に係る運転者の応答感を向上することができる。また、運転者による比較的急峻な操舵が行われる段階では、車両の挙動がアンダー・ステア傾向に陥る事態を未然に回避することができる。 According to the invention according to (2), since the steering angle ratio is set to a characteristic that increases as the value related to the behavior information increases, the steering angle with respect to the steering angle is reduced at a stage where the driver performs a gentle steering. The driver's responsiveness related to the change can be improved. Further, it is possible to avoid a situation in which the behavior of the vehicle falls into an under-steer tendency at a stage where the driver steers relatively steeply.
また、(3)に係る発明は、(1)に係る発明であって、前記車両の横加速度を検出する横加速度検出部を備え、前記挙動情報取得部は、前記横加速度検出部による前記車両の横加速度に係る検出値を、前記挙動情報に係る値として取得する、ことを特徴とする。 The invention according to (3) is the invention according to (1), further comprising a lateral acceleration detection unit for detecting lateral acceleration of the vehicle, wherein the behavior information acquisition unit is the vehicle by the lateral acceleration detection unit. A detected value related to the lateral acceleration of the vehicle is acquired as a value related to the behavior information.
また、(4)に係る発明は、(1)に係る発明であって、前記車両の速度を検出する車速検出部を備え、前記挙動情報取得部は、前記操舵角検出部により検出された前記操舵角および前記車速検出部により検出された前記車両の速度に基づく該車両の横加速度に係る予測値を、前記挙動情報に係る値として取得する、ことを特徴とする。 The invention according to (4) is the invention according to (1), further comprising a vehicle speed detection unit that detects the speed of the vehicle, wherein the behavior information acquisition unit is detected by the steering angle detection unit. A predicted value related to a lateral acceleration of the vehicle based on a steering angle and the speed of the vehicle detected by the vehicle speed detector is acquired as a value related to the behavior information.
そして、(5)に係る発明は、(1)に係る発明であって、前記舵角比設定部は、前記挙動情報に係る値が第1の所定値に至るまでは前記舵角比を漸増させる設定をし、前記挙動情報に係る値が前記第1の所定値から該第1の所定値よりも大きい第2の所定値に至るまでは前記舵角比をほぼ一定に維持する設定をし、前記挙動情報に係る値が前記第2の所定値から該第2の所定値よりも大きい第3の所定値に至るまでは前記舵角比を漸増させる設定をする、ことを特徴とする。 The invention according to (5) is the invention according to (1), wherein the rudder angle ratio setting unit gradually increases the rudder angle ratio until the value related to the behavior information reaches a first predetermined value. The steering angle ratio is set to be substantially constant until the value related to the behavior information reaches the second predetermined value larger than the first predetermined value from the first predetermined value. The steering angle ratio is set to be gradually increased until the value related to the behavior information reaches the third predetermined value that is larger than the second predetermined value from the second predetermined value.
(5)に係る発明によれば、運転者による緩慢な操舵が行われる段階では、操舵角に対する転舵角の変化に係る運転者の応答感を向上することができる。また、運転者による中間の操舵動作(緩慢でなく急峻でもない)が行われる段階では、操舵角に対する転舵角の変化が線形となるため、違和感のない円滑な操舵感を運転者に与えることができる。さらに、運転者による比較的急峻な操舵が行われる段階では、車両の挙動がアンダー・ステア傾向に陥る事態を未然に回避することができる。 According to the invention which concerns on (5), the driver's responsiveness concerning the change of the turning angle with respect to a steering angle can be improved in the stage in which the driver | operator performs slow steering. In addition, when the driver performs an intermediate steering operation (not slow or steep), the change of the steering angle with respect to the steering angle is linear, so that a smooth steering feeling without a sense of incongruity is given to the driver. Can do. Furthermore, it is possible to avoid a situation in which the behavior of the vehicle falls into an under-steer tendency at a stage where the driver is steered relatively steeply.
本発明によれば、適切な舵角比の設定を簡易な構成で実現することができる。 According to the present invention, an appropriate steering angle ratio can be set with a simple configuration.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置の概略構成図である。
車両用操舵装置11は、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)方式の操舵装置である。この車両用操舵装置11は、後記する転舵モータ29の駆動により転舵力を発生させる機能(SBWモード)、例えば後記する操舵反力モータ16の失陥時において、転舵モータ29の駆動により運転者の手動による操舵に係る補助力を発生させる電動パワーステアリング(Electronic Power steering:EPS)機能(EPSモード)、並びに、例えば操舵反力モータ16および転舵モータ29の失陥時において、運転者の手動による操舵を行わせる機能(マニュアルステアリングモード)を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
The
前記の諸機能を実現するために、車両用操舵装置11は、図1に示すように、ステアリングホイール13と、操舵反力発生装置15と、転舵装置17と、クラッチ機構19と、を備える。車両用操舵装置11は、車両Vに搭載されている。車両Vは、一対の転舵輪21a,21bを備える。
In order to realize the above functions, the
ステアリングホイール13は、運転者の運転意図にしたがって操作される部材である。ステアリングホイール13は、本発明の“操舵部材”に相当する。ステアリングホイール13には、操舵軸23が設けられている。操舵軸23は、運転者によるステアリングホイール13の操作にしたがって、軸周りに回転するように構成されている。
The
操舵反力発生装置15は、車両用操舵装置11がSBWモードで動作している際に、ステアリングホイール13を握る運転者の手元に操舵に係る反力(手応え)を発生させる機能を有する。操舵反力発生装置15は、操舵反力モータ16を有する。操舵反力モータ16には、操舵軸23が連結されている。操舵反力モータ16は、操舵軸23を軸周りに回転させるための操舵トルクを発生させる。これにより、車両用操舵装置11がSBWモードで動作している際に、ステアリングホイール13を握る運転者の手元には、操舵に係る反力(手応え)が伝えられるようになっている。
The steering reaction
転舵装置17は、ラック・アンド・ピニオン機構(不図示)を介して、転舵軸25の回転運動をラック軸27の直線運動に変換する機能を有する。転舵装置17は、転舵モータ29を有する。転舵モータ29には、転舵軸25およびラック軸27が連結されている。転舵モータ29は、ラック軸27を軸方向に沿って直線運動させるための転舵トルクを発生させる。ラック軸27には、図示しないタイロッドを介して一対の転舵輪21a,21bが連結されている。一対の転舵輪21a,21bは、ラック軸27の直線運動によって転舵されるようになっている。
転舵軸25、ラック軸27、および、転舵モータ29を有する転舵装置17は、本発明の“転舵機構”に相当する。
The steered
The steered
クラッチ機構19は、操舵軸23および転舵軸25の間を結合しまたは切り離す機能を有する。こうした機能を実現するために、クラッチ機構19は、遊星歯車機構31を備える。この遊星歯車機構31は、内歯歯車31aと、遊星歯車31bと、太陽歯車31cと、遊星キャリア31dと、を有して構成されている。
The
また、クラッチ機構19は、ロック用歯車33およびロック装置35を備える。ロック装置35は、ロック用歯車33の歯溝に係合するロックピン39と、ロックピン39を駆動する電磁ソレノイド37と、から構成される。
The
内歯歯車31aは、操舵軸23のうち転舵装置17の側端部に固定され、操舵軸23と一体に回転するように構成される。太陽歯車31cは、転舵軸25と同軸の回転軸周りに自在に回転するように構成される。遊星歯車31bは、太陽歯車31cおよび内歯歯車31aのそれぞれに係合するように複数設けられる。複数の遊星歯車31bのそれぞれは、転舵軸25と一体に回転する遊星キャリア31dに対して回転自在に軸支されている。
The
ロック用歯車33は、外歯歯車である。ロック用歯車33は、太陽歯車31cと一体に回転するように構成される。ロックピン39は、不図示の付勢手段によってロック用歯車33に近接する方向に付勢されている。ロックピン39がロック用歯車33の歯溝に係合すると、ロック用歯車33の回転運動が規制されるようになっている。
電磁ソレノイド37は、励磁電流の供給によってロックピン39を引き込むように変位させることで、ロックピン39とロック用歯車33との係合を解除するように動作する。
ロック装置35は、制御装置40から送られてくる制御信号にしたがって動作するように構成される。制御装置40は、電磁ソレノイド37に励磁電流を供給することで、ロック用歯車33に対するロックピン39の係合を解除するように動作する。
The
The
The locking
次に、クラッチ機構19の作用について説明する。ロックピン39がロック用歯車33の歯溝に係合すると、ロック用歯車33と一体に回転する太陽歯車31cの回転運動が規制される。
太陽歯車31cの回転運動が規制された状態で、運転者がステアリングホイール13を操作すると、操舵軸23の回転に伴って内歯歯車31aが回転する。このとき、太陽歯車31cの回転運動が規制されているため、遊星歯車31bは自転しながら太陽歯車31cの周囲を公転する。遊星歯車31bの公転によって、遊星歯車31bを軸支する遊星キャリア31dおよびこの遊星キャリア31dと一体に回転する転舵軸25が回転する。
Next, the operation of the
When the driver operates the
要するに、ロックピン39がロック用歯車33の歯溝に係合した状態では、クラッチ機構19は、操舵軸23および転舵軸25の間を結合する結合状態になる。このとき、操舵軸23の回転力は、転舵軸25へと伝えられる。
In short, in a state where the
一方、ロック用歯車33の歯溝に対するロックピン39の係合が解除されると、ロック用歯車33と一体に回転する太陽歯車31cは回転自在な状態になる。
太陽歯車31cが回転自在な状態で、運転者がステアリングホイール13を操作すると、操舵軸23の回転に伴って内歯歯車31aが回転する。このとき、遊星歯車31bは、自転しながら太陽歯車31cの周囲を公転しようとする。しかし、遊星キャリア31dには、転舵軸25およびラック軸27を介して転舵輪21a,21bが連結されている。このため、遊星キャリア31dの回転に対する抵抗力は、回転自在の状態にある太陽歯車31cの回転に対する抵抗力と比べてはるかに大きい。したがって、遊星歯車31bが自転すると、太陽歯車31cの方が回転(自転)し、遊星キャリア31dは回転しない。つまり、転舵軸25は回転しない。
On the other hand, when the engagement of the
When the driver operates the
要するに、ロック用歯車33の歯溝に対するロックピン39の係合が解除された状態では、クラッチ機構19は、操舵軸23および転舵軸25の間を切り離した切離状態になる。このとき、操舵軸23の回転力は、転舵軸25へと伝えられない。
In short, in a state where the engagement of the
次に、制御装置40に対する入出力系統について説明する。
制御装置40には、入力系統として、操舵角センサ41、操舵トルクセンサ43、操舵反力モータレゾルバ45、転舵モータレゾルバ47、ラックストロークセンサ49、車速センサ51、ヨーレートセンサ53、および、横加速度センサ55が接続されている。
Next, an input / output system for the
The
操舵角センサ41および操舵トルクセンサ43は、操舵軸23に設けられている。操舵角センサ41は、運転者によるステアリングホイール13の操舵角を検出し、検出した操舵角情報を制御装置40に与える。操舵角センサ41は、本発明の“操舵角検出部”に相当する。また、操舵トルクセンサ43は、運転者によるステアリングホイール13の操舵トルクを検出し、検出した操舵トルク情報を制御装置40に与える。
The
操舵反力モータレゾルバ45は、操舵反力モータ16に設けられている。操舵反力モータレゾルバ45は、操舵反力モータ16の回転動作量(操舵角)を検出し、検出した操舵角情報を制御装置40に与える。操舵反力モータレゾルバ45は、本発明の“操舵角検出部”に相当する。
The steering reaction
転舵モータレゾルバ47は、転舵モータ29に設けられている。転舵モータレゾルバ47は、転舵モータ29の回転動作量(転舵角)を検出し、検出した転舵角情報を制御装置40に与える。
The steered
ラックストロークセンサ49は、ラック軸27に設けられている。ラックストロークセンサ49は、ラック軸27の直線移動量(転舵角)を検出し、検出した転舵角情報を制御装置40に与える。
The
車速センサ51は、車両Vの速度(車速)を検出し、検出した車速情報を制御装置40に与える。車速センサ51は、本発明の“車速検出部”に相当する。ヨーレートセンサ53は、車両Vのヨーレートを検出し、検出したヨーレート情報を制御装置40に与える。そして、横加速度センサ55は、車両Vの横加速度(横G)を検出し、検出した横G情報(実測横G値)を制御装置40に与える。横加速度センサ55は、本発明の“横加速度検出部”に相当する。
The
一方、制御装置40には、出力系統として、操舵反力モータ16、転舵モータ29、および、電磁ソレノイド37が接続されている。
On the other hand, the
制御装置40は、入力系統を介して入力した検出信号、および、車両用操舵装置11の各種構成部材に係る異常診断結果などに基づいて、車両用操舵装置11の動作モードを、SBWモード、EPSモード、又は、マニュアルステアリングモードのいずれかに決定する機能、決定した動作モードにしたがって、操舵反力モータ16、転舵モータ29、および、電磁ソレノイド37の駆動制御をおこなうための制御信号をそれぞれ生成する機能、並びに、生成した制御信号に基づいて、操舵反力モータ16、転舵モータ29、および、電磁ソレノイド37の駆動制御を行う機能を有する。
The
制御装置40は、車両用操舵装置11がSBWモードで動作している際に、操舵反力モータ16の駆動制御を行うことにより、ステアリングホイール13を握る運転者の手元に対し、適切な操舵に係る反力(手応え)を伝えるように動作する。
The
また、制御装置40は、車両用操舵装置11がSBWモードで動作している際に、転舵モータ29の駆動制御を行うことにより、運転者の運転意図にしたがって転舵輪21a,21bを転舵するように動作する。
The
さらに、制御装置40は、車両用操舵装置11の動作モードにしたがって、電磁ソレノイド37への励磁電流の供給又は供給停止を切り替える駆動制御を行うことにより、クラッチ機構19の状態を、結合状態又は切離状態のいずれか一方に切り替えるように動作する。
Further, the
詳しく述べると、制御装置40は、予測横G値算出部61、および、舵角比設定部63を備えて構成される。
More specifically, the
予測横G値算出部61は、車両の挙動に係る挙動情報に基づいて横加速度の予測値(予測横G値)を算出する機能を有する。詳しく述べると、予測横G値算出部61は、車速センサ51で検出される車両Vの速度(車速)情報、および、操舵反力モータレゾルバ45で検出される操舵角情報に基づいて、車両Vに発生すると予測される横加速度(予測横G値)を算出する。
The predicted lateral G
予測横G値算出部61は、車速および操舵角と、予測横Gとの関係を表すマップを有する。このマップは、例えば、実験計測やシミュレーションによって適宜設定することができる。予測横G値算出部61で算出された予測横G値は、舵角比設定部63に送られる。予測横G値算出部61は、本発明の“挙動情報取得部”に相当する。
The predicted lateral G
舵角比設定部63は、操舵角に対する転舵角の比である舵角比を設定する機能を有する。詳しく述べると、舵角比設定部63は、前記舵角比を、実測横G値が大きくなるにつれて大きくなる特性に設定する。特に、舵角比設定部63は、予測横G値算出部61で算出された予測横G値が大きくなるにつれて大きくなる特性に設定(図2に示す第1の予測横GレンジR1、および、第3の予測横GレンジR3参照)する。
なお、図2に示す舵角比AR0は、操舵軸23および転舵軸25の間が結合状態にある際の機械舵角比である。
The steering angle
Note that the steering angle ratio AR0 shown in FIG. 2 is a mechanical steering angle ratio when the steering
ここで、予測横G値の変化に対して設定される舵角比の特性について図2を参照して説明する。予測横G値が、ゼロから第1の所定値G1に至るまでの第1の予測横GレンジR1では、舵角比がAR1からAR2まで直線的に漸増する特性を示す。第1の予測横GレンジR1によれば、運転者による緩慢な操舵が行われる段階において、操舵角に対する転舵角の変化に係る運転者の応答感を向上することができる。 Here, the characteristics of the steering angle ratio set for the change in the predicted lateral G value will be described with reference to FIG. In the first predicted lateral G range R1 where the predicted lateral G value reaches from zero to the first predetermined value G1, the steering angle ratio shows a characteristic that gradually increases from AR1 to AR2. According to the first predicted lateral G range R1, it is possible to improve the driver's responsiveness related to the change in the turning angle with respect to the steering angle in a stage where the driver performs a slow steering.
また、予測横G値が、第1の所定値G1から第2の所定値G2に至るまでの第2の予測横GレンジR2では、舵角比がほぼ一定値AR2を維持する特性を示す。第2の予測横GレンジR2によれば、運転者による中間の操舵動作(緩慢でなく急峻でもない)が行われる段階において、操舵角に対する転舵角の変化が線形となるため、違和感のない円滑な操舵感を運転者に与えることができる。 Further, in the second predicted lateral G range R2 in which the predicted lateral G value reaches the second predetermined value G2 from the first predetermined value G1, the steering angle ratio maintains a substantially constant value AR2. According to the second predicted lateral G range R2, there is no sense of incongruity because the change in the turning angle with respect to the steering angle is linear when the driver performs an intermediate steering operation (not slow or steep). A smooth steering feeling can be given to the driver.
さらに、予測横G値が、第2の所定値G2から第3の所定値G3に至るまでの第3の予測横GレンジR3では、舵角比がAR2からAR3まで直線的に漸増する特性を示す。第3の予測横GレンジR3によれば、運転者による比較的急峻な操舵が行われる段階において、舵角比を大きく、つまり、操舵角に対する転舵角の割合を大きくすることで、車両Vの挙動がアンダー・ステア傾向に陥る事態を未然に回避することができる。 Further, in the third predicted lateral G range R3 from the second predetermined value G2 to the third predetermined value G3, the steering angle ratio gradually increases linearly from AR2 to AR3. Show. According to the third predicted lateral G range R3, the vehicle V is increased by increasing the rudder angle ratio, that is, by increasing the ratio of the steered angle to the steered angle in a stage where the driver performs relatively steep steering. It is possible to avoid the situation where the behavior of the vehicle falls into an under-steer tendency.
そして、予測横G値が、第3の所定値G3を超える第4の予測横GレンジR4では、原則として、舵角比がほぼ一定値AR3を維持する特性を示す。 In the fourth predicted lateral G range R4 in which the predicted lateral G value exceeds the third predetermined value G3, in principle, the steering angle ratio has a characteristic of maintaining a substantially constant value AR3.
次に、車両用操舵装置11の動作モードがSBWモードである際の制御装置40の動作について説明する。制御装置40は、操舵反力モータレゾルバ45により検出される操舵角情報、および、転舵モータレゾルバ47により検出される転舵角情報に基づいて、操舵角および転舵角間の偏差をなくすことを考慮して、目標となるラック軸27のストローク(目標ストローク)を設定する。制御装置40は、設定した目標ストロークだけラック軸27をストローク動作させるように、転舵モータ29の駆動制御を行う。
Next, the operation of the
また、制御装置40は、操舵反力モータレゾルバ45により検出される操舵角情報、操舵トルクセンサ43により検出される操舵情報、および、車速センサ51により検出される車速情報に基づいて、操舵軸23に対して与える目標となる目標操舵反力を設定する。制御装置40は、設定した目標操舵反力を実現させるように、操舵反力モータ16の駆動制御を行う。
Further, the
ただし、制御装置40は、例えば、車両Vの車速がゼロであり、かつ、運転者がステアリングホイール13を素早く切る操作を行った場合(いわゆる据え切りを素早く行った場合)に、目標操舵反力を大きく設定することで、運転者の手元に重く引っかかるような感触を模擬的につくりだす転舵追従制御を行う。
However, the
特に、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置11では、制御装置40の舵角比設定部63は、車速および操舵角に基づいて算出される予測横G値に基づいて、操舵角に対する転舵角の比である舵角比を設定するようにしている。
In particular, in the
ここで、制御装置40の舵角比設定部63が、実測横G値に基づいて、好ましくは予測横G値に基づいて、舵角比を設定するのは、主として次の理由による。
すなわち、第1に、実測横G値および予測横G値の両者を含む横G値は、舵角比を可変制御する際のパラメータとして従来用いてきた車速および操舵角との相関性が高く、車速および操舵角に係る情報を含む独立した情報として好適だからである。第2に、予測横G値は、横加速度センサ55で検出される実測横G値と比べて時間的な遅延を抑制可能であるため、高度な応答性が要請される舵角比の可変制御に係るケースに適用するのが好適だからである。
Here, the steering angle
That is, first, the lateral G value including both the actual lateral G value and the predicted lateral G value has a high correlation with the vehicle speed and the steering angle that have been conventionally used as parameters when the steering angle ratio is variably controlled. This is because it is suitable as independent information including information on the vehicle speed and the steering angle. Second, since the predicted lateral G value can suppress a time delay compared to the actually measured lateral G value detected by the
前記第2の理由について補足すると、実測横G値は、車両Vの挙動を表す情報として、時間的な遅延を不可避的に含むため、高度な応答性が要請される舵角比の可変制御に係るケースでは、その使用が敬遠されていた。これに対し、予測横G値は、車速および操舵角を取得した時点で速やかに算出可能である。
本発明者らの研究によると、高度な応答性が要請される舵角比の可変制御に係るケースでは、予測横G値を用いることが好ましいことがわかった。
To supplement the second reason, the measured lateral G value inevitably includes a time delay as information representing the behavior of the vehicle V, so that it can be used for variable control of the steering angle ratio that requires high responsiveness. In such cases, its use was avoided. On the other hand, the predicted lateral G value can be quickly calculated when the vehicle speed and the steering angle are acquired.
According to the studies by the present inventors, it has been found that it is preferable to use the predicted lateral G value in a case related to variable control of the steering angle ratio that requires high responsiveness.
しかも、予測横G値は、実測横G値のように外乱の影響(例えば、走行路面の摩擦係数や横風などが車両Vにもたらす影響)を含んでいない。このため、予測横G値に基づいて舵角比を設定すると、実測横G値に基づいて舵角比を設定した場合と比べて、外乱の影響に応じて変動することのない、安定した良好な舵角比可変制御を実現することができる。 In addition, the predicted lateral G value does not include the influence of disturbance (for example, the influence caused by the friction coefficient of the traveling road surface, the cross wind, etc. on the vehicle V) unlike the measured lateral G value. For this reason, when the rudder angle ratio is set based on the predicted lateral G value, it is stable and does not fluctuate according to the influence of disturbance, compared to the case where the rudder angle ratio is set based on the actual lateral G value. Variable steering angle ratio control can be realized.
〔本発明の実施形態に係る車両用操舵装置11の作用効果〕
第1の観点(請求項1に対応)に基づく車両用操舵装置11では、車両Vの転舵輪21a,21bを転舵する際に操作されるステアリングホイール(操舵部材)13と、ステアリングホイール(操舵部材)13に係る操舵角を検出する操舵角検出部41,45と、ステアリングホイール(操舵部材)13に対し機械的に切り離された状態で転舵輪21a,21bを転舵するための転舵機構17,25,27,29と、転舵輪21a,21bに係る転舵角を検出する転舵角検出部47,49と、車両Vの挙動に係る挙動情報を取得する予測横G値算出部(挙動情報取得部)61と、操舵角に対する転舵角の比である舵角比を設定する舵角比設定部63と、を備える。
舵角比設定部63は、舵角比を、予測横G値算出部(挙動情報取得部)61で取得した挙動情報に係る値(実測横G値または予測横G値)に基づいて設定する。
[Operational Effects of the
In the
The rudder angle
第1の観点(請求項1に対応)に基づく車両用操舵装置11によれば、舵角比を、挙動情報に係る値(実測横G値または予測横G値)に基づいて設定したため、適切な舵角比の設定を簡易な構成で実現することができる。
ちなみに、実測横G値および予測横G値の両者を含む横G値は、舵角比を可変制御する際のパラメータとして従来用いてきた車速および操舵角との相関性が高く、車速および操舵角に係る情報を含む独立した情報として好適である。
According to the
Incidentally, the lateral G value including both the actual lateral G value and the predicted lateral G value has a high correlation with the vehicle speed and the steering angle that have been conventionally used as parameters when the steering angle ratio is variably controlled. It is suitable as independent information including the information concerning.
また、第2の観点(請求項2に対応)に基づく車両用操舵装置11では、舵角比設定部63は、舵角比を、予測横G値算出部(挙動情報取得部)61で取得した挙動情報に係る値(実測横G値または予測横G値)が大きくなるにつれて大きくなる特性に設定する、構成を採用してもよい。
In the
第2の観点(請求項2に対応)に基づく車両用操舵装置11によれば、舵角比を、挙動情報に係る値(実測横G値または予測横G値)が大きくなるにつれて大きくなる(クイックになる)特性に設定したため、運転者による緩慢な操舵が行われる段階では、操舵角に対する転舵角の変化に係る運転者の応答感を向上することができる。また、運転者による比較的急峻な操舵が行われる段階では、車両Vの挙動がアンダー・ステア傾向に陥る事態を未然に回避することができる。
According to the
また、第3の観点(請求項3に対応)に基づく車両用操舵装置11では、車両Vの横加速度を検出する横加速度検出部55を備え、予測横G値算出部(挙動情報取得部)61は、横加速度検出部55による車両Vの横加速度に係る検出値(実測横G値)を、挙動情報に係る値として取得する、構成を採用してもよい。
The
第3の観点(請求項3に対応)に基づく車両用操舵装置11によれば、前記舵角比を、車両Vの横加速度に係る検出値(実測横G値)に基づいて設定したため、第1の観点(請求項1に対応)に基づく車両用操舵装置11と同様に、適切な舵角比の設定を簡易な構成で実現することができる。
According to the
また、第4の観点(請求項4に対応)に基づく車両用操舵装置11では、車両Vの速度を検出する車速検出部51を備え、予測横G値算出部(挙動情報取得部)61は、操舵角検出部41,45により検出された操舵角および車速検出部51により検出された車両Vの速度に基づく該車両の横加速度に係る予測値(予測横G値)を、挙動情報に係る値として取得する、構成を採用してもよい。
The
第4の観点(請求項4に対応)に基づく車両用操舵装置11によれば、前記舵角比を、車両Vの横加速度に係る予測値(予測横G値)に基づいて設定したため、第3の観点(請求項1に対応)に基づく車両用操舵装置11と比べて、高度な応答性が要請される舵角比の可変制御に係るケースに適合し、かつ、外乱の影響に応じて変動することのない、安定した良好な舵角比可変制御を実現することができる。
According to the
そして、第5の観点(請求項5に対応)に基づく車両用操舵装置11では、舵角比設定部63は、挙動情報に係る値(予測横G値)が第1の所定値G1に至るまでは舵角比を漸増させる設定をし、挙動情報に係る値(予測横G値)が第1の所定値G1から該第1の所定値G1よりも大きい第2の所定値G2に至るまでは舵角比をほぼ一定に維持する設定をし、挙動情報に係る値(予測横G値)が第2の所定値G2から該第2の所定値G2よりも大きい第3の所定値G3に至るまでは舵角比を漸増させる設定をする、構成を採用してもよい。
In the
第5の観点(請求項5に対応)に基づく車両用操舵装置11によれば、運転者による緩慢な操舵が行われる段階では、操舵角に対する転舵角の変化に係る運転者の応答感を向上することができる。また、運転者による中間の操舵動作(緩慢でなく急峻でもない)が行われる段階では、操舵角に対する転舵角の変化が線形となるため、違和感のない円滑な操舵感を運転者に与えることができる。さらに、運転者による比較的急峻な操舵が行われる段階では、車両Vの挙動がアンダー・ステア傾向に陥る事態を未然に回避することができる。
According to the
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
[Other Embodiments]
The plurality of embodiments described above show examples of realization of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limitedly interpreted by these. This is because the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist or main features thereof.
例えば、本発明の実施形態に係る説明において、遊星歯車機構31を有するクラッチ機構19を設ける例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。クラッチ機構19の構成は、操舵軸23および転舵軸25の間を結合しまたは切り離すことが可能であれば、いかなるものでも構わない。
For example, in the description according to the embodiment of the present invention, an example in which the
また、本発明の実施形態に係る説明において、車両用操舵装置11は、その動作モードとして、SBWモード、EPSモード、および、マニュアルステアリングモードを有する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。その動作モードとして、SBWモードのみを有する(操舵軸23および転舵軸25の間が常時切り離されている)車両用操舵装置に対し、本発明を適用してもよい。
Further, in the description according to the embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施形態に係る説明において、本発明に係る“車速検出部”として車速センサ51を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。車速センサ51に代えて、車輪の回転速度を検出する車輪速センサを、本発明に係る“車速検出部”として採用してもよい。この場合、制御装置40は、車輪速センサで検出される車輪速信号に基づいて、車両Vの速度を算出すればよい。
Further, in the description according to the embodiment of the present invention, the
最後に、本発明の実施形態に係る説明において、車速および操舵角に基づいて予測横G値を算出する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。予測横G値算出部61は、例えば、ナビゲーション装置の走行経路案内情報を通して得られる走行路の曲率半径および車速に基づいて、車両Vに発生すると予測される横加速度(予測横G値)を算出する構成を採用してもよい。
Finally, in the description according to the embodiment of the present invention, an example in which the predicted lateral G value is calculated based on the vehicle speed and the steering angle has been described, but the present invention is not limited to this example. The predicted lateral G
11 車両用操舵装置
13 ステアリングホイール(操舵部材)
17 転舵装置(転舵機構)
21a,21b 転舵輪
25 転舵軸(転舵機構)
27 ラック軸(転舵機構)
29 転舵モータ(転舵機構)
41 操舵角センサ(操舵角検出部)
45 操舵反力モータレゾルバ(操舵角検出部)
51 車速センサ(車速検出部)
55 横加速度センサ(横加速度検出部)
61 予測横G値算出部(挙動情報取得部)
63 舵角比設定部
V 車両
11 Steering device for
17 Steering device (steering mechanism)
21a,
27 Rack shaft (steering mechanism)
29 Steering motor (steering mechanism)
41 Steering angle sensor (steering angle detector)
45 Steering reaction force motor resolver (steering angle detector)
51 Vehicle speed sensor (vehicle speed detector)
55 Lateral acceleration sensor (lateral acceleration detector)
61 Predicted lateral G value calculation unit (behavior information acquisition unit)
63 Rudder angle ratio setting part V Vehicle
Claims (5)
前記操舵部材に係る操舵角を検出する操舵角検出部と、
前記操舵部材に対し機械的に切り離された状態で前記転舵輪を転舵するための転舵機構と、
前記転舵輪に係る転舵角を検出する転舵角検出部と、
前記車両の挙動に係る挙動情報を取得する挙動情報取得部と、
前記操舵角に対する前記転舵角の比である舵角比を設定する舵角比設定部と、を備え、
前記舵角比設定部は、前記舵角比を、前記挙動情報取得部で取得した前記挙動情報に基づいて設定する、
ことを特徴とする車両用操舵装置。 A steering member operated when turning the steered wheels of the vehicle;
A steering angle detector that detects a steering angle of the steering member;
A steering mechanism for steering the steered wheels in a state of being mechanically separated from the steering member;
A turning angle detector for detecting a turning angle associated with the steered wheel;
A behavior information acquisition unit for acquiring behavior information relating to the behavior of the vehicle;
A steering angle ratio setting unit that sets a steering angle ratio that is a ratio of the steering angle to the steering angle, and
The rudder angle ratio setting unit sets the rudder angle ratio based on the behavior information acquired by the behavior information acquisition unit,
A vehicle steering apparatus characterized by the above.
前記舵角比設定部は、前記舵角比を、前記挙動情報取得部で取得した前記挙動情報に係る値が大きくなるにつれて大きくなる特性に設定する、
ことを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering device according to claim 1,
The rudder angle ratio setting unit sets the rudder angle ratio to a characteristic that increases as the value related to the behavior information acquired by the behavior information acquisition unit increases.
A vehicle steering apparatus characterized by the above.
前記車両の横加速度を検出する横加速度検出部を備え、
前記挙動情報取得部は、前記横加速度検出部による前記車両の横加速度に係る検出値を、前記挙動情報に係る値として取得する、
ことを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering device according to claim 1,
A lateral acceleration detector for detecting the lateral acceleration of the vehicle;
The behavior information acquisition unit acquires a detection value related to the lateral acceleration of the vehicle by the lateral acceleration detection unit as a value related to the behavior information.
A vehicle steering apparatus characterized by the above.
前記車両の速度を検出する車速検出部を備え、
前記挙動情報取得部は、前記操舵角検出部により検出された前記操舵角および前記車速検出部により検出された前記車両の速度に基づく該車両の横加速度に係る予測値を、前記挙動情報に係る値として取得する、
ことを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering device according to claim 1,
A vehicle speed detector for detecting the speed of the vehicle;
The behavior information acquisition unit relates a predicted value related to a lateral acceleration of the vehicle based on the steering angle detected by the steering angle detection unit and the speed of the vehicle detected by the vehicle speed detection unit to the behavior information. Get as value,
A vehicle steering apparatus characterized by the above.
前記舵角比設定部は、
前記挙動情報に係る値が第1の所定値に至るまでは前記舵角比を漸増させる設定をし、
前記挙動情報に係る値が前記第1の所定値から該第1の所定値よりも大きい第2の所定値に至るまでは前記舵角比をほぼ一定に維持する設定をし、
前記挙動情報に係る値が前記第2の所定値から該第2の所定値よりも大きい第3の所定値に至るまでは前記舵角比を漸増させる設定をする、
ことを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1, 3, and 4,
The rudder angle ratio setting unit
Until the value relating to the behavior information reaches a first predetermined value, the steering angle ratio is set to gradually increase,
The steering angle ratio is set to be substantially constant until the value related to the behavior information reaches the second predetermined value larger than the first predetermined value from the first predetermined value,
The steering angle ratio is set to be gradually increased until the value related to the behavior information reaches the third predetermined value that is larger than the second predetermined value from the second predetermined value.
A vehicle steering apparatus characterized by the above.
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