JP4289183B2 - Vehicle steering device - Google Patents
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Description
本発明は、操舵ハンドルと操舵輪とを機械的に連結していて操舵ハンドルの操舵操作に応じて操舵輪を操舵する車両の操舵装置に関する。 The present invention relates to a steering apparatus for a vehicle that mechanically connects a steering wheel and a steering wheel and steers the steering wheel in accordance with a steering operation of the steering wheel.
従来、下記特許文献1に示されているように、操舵ハンドルと操舵輪との間にギヤ比可変機構を介装させた車両の操舵装置において、操舵ハンドルに作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを設け、検出された操舵トルクが一定速度以上で変化しまたは一定加速度以上で変化したとき、操舵ハンドルとギヤ比可変機構との間に設けた負荷装置を作動させて、車輪から操舵ハンドルへ逆入力される反力を抑制することにより操舵ハンドルの振動を防止することは知られている。
しかし、上記従来の装置においては、車輪から操舵ハンドルへ逆入力される反力による操舵トルクの変動を判断しているのみであり、操舵ハンドルの操舵操作に対応した操舵輪の操舵に加えて操舵輪を補正操舵するための補正操舵装置(すなわちアクティブ操舵装置)による操舵輪の補正操舵(アクティブ操舵)による操舵トルクへの影響を考慮しておらず、補正操舵時における制御性または運転者に対する操舵反力の違和感を低減できない。 However, in the above-described conventional device, only the fluctuation of the steering torque due to the reaction force reversely input from the wheel to the steering handle is determined, and steering is performed in addition to the steering of the steered wheel corresponding to the steering operation of the steering handle. The controllability at the time of the correction steering or the steering to the driver is not considered without considering the influence on the steering torque by the correction steering (active steering) of the steering wheel by the correction steering device (that is, the active steering device) for correcting and steering the wheel. It is not possible to reduce the discomfort of the reaction force.
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、補正操舵による操舵トルクへの影響を考慮して、補正操舵時の制御性または運転者に対する操舵反力の違和感を低減するようにした車両の操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made to address the above problems, and its purpose is to reduce the controllability during correction steering or the discomfort of the steering reaction force to the driver in consideration of the influence on the steering torque by the correction steering. An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルと操舵輪とを機械的に連結していて操舵ハンドルの操舵操作に対応して操舵輪を操舵する車両の操舵装置において、操舵ハンドルと操舵輪との間に介装されて操舵輪の操舵をアシスト可能であるとともに同操舵輪のアシスト量を変更可能な操舵アシスト装置と、操舵ハンドルと前記操舵アシスト装置との間に介装されて操舵ハンドルの操舵操作に対応した操舵輪の操舵に加えて操舵輪を補正操舵するための補正操舵装置と、操舵ハンドルと前記補正操舵装置との間に介装されて操舵ハンドルの変位を規制するために同操舵ハンドルに負荷を与える負荷装置と、前記負荷装置よりも前記操舵輪側の部材に作用する操舵反力を検出する操舵反力検出手段と、前記操舵反力検出手段によって検出された操舵反力に応じて前記操舵アシスト装置による操舵輪の操舵のアシスト量を制御する操舵アシスト制御手段とを備えたことにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that in a steering apparatus for a vehicle in which a steering wheel and a steering wheel are mechanically connected and the steering wheel is steered in response to a steering operation of the steering handle, Between the steering wheel and the steering assist device, the steering assist device capable of assisting the steering of the steered wheel and changing the assist amount of the steered wheel, and the steering handle and the steering assist device. In addition to steering of the steering wheel corresponding to the steering operation of the steering wheel, a correction steering device for correcting and steering the steering wheel, and interposed between the steering handle and the correction steering device to restrict the displacement of the steering wheel A load device for applying a load to the steering wheel, a steering reaction force detection means for detecting a steering reaction force acting on a member on the steering wheel side relative to the load device, and a steering reaction force detection means. In that a steering assist control means for controlling the assist amount of the steering of the steering wheel by the steering assist device in accordance with the detected steering reaction force.
前記のような特徴を有する本発明においては、操舵ハンドルから操舵輪までの間に、負荷装置、補正操舵装置および操舵アシスト装置がこの順に配置され、操舵反力検出手段および操舵アシスト制御手段の作用により、負荷装置よりも操舵輪側の部材に作用する操舵反力に応じて操舵輪が操舵アシストされるので、操舵輪側から負荷装置および操舵ハンドルに逆入力される操舵反力を小さくすることができる。これにより、補正操舵装置が操舵輪を補正操舵しても操舵ハンドルに与える影響を小さくすることができるとともに、負荷装置としても小型すなわち最大許容負荷の小さなものを利用できるようになる。 In the present invention having the above-described features , the load device, the correction steering device, and the steering assist device are arranged in this order between the steering wheel and the steering wheel, and the operation of the steering reaction force detection means and the steering assist control means is performed. As a result, the steering wheel is steered according to the steering reaction force acting on the steering wheel side member relative to the load device, so that the steering reaction force reversely input from the steering wheel side to the load device and the steering handle is reduced. Can do. Thereby, even if the correction steering device corrects and steers the steered wheel, the influence on the steering wheel can be reduced, and the load device can be used in a small size, that is, with a small maximum allowable load.
また、前記本発明の特徴において、前記負荷装置は、操舵ハンドルに与える負荷の大きさを変更可能とするとよい。これによれば、補正操舵装置による補正操舵制御に連動させて、負荷装置による負荷の大きさを変更することが可能となり、補正操舵に起因して操舵ハンドルへ逆入力される反力を調整でき、同補正操舵による操舵トルクへの影響を軽減できて、運転者に対する操舵反力の違和感を低減できる。例えば、補正操舵装置の作動時と非作動時とで、操舵ハンドルの操舵状況に応じて負荷装置による負荷の大きさを異ならせることにより、補正操舵に起因して操舵ハンドルへ逆入力される反力を調整するとよい。より具体的には、補正操舵装置を作動させた場合においては、操舵ハンドルがニュートラル付近にある状態すなわち操舵ハンドルが操舵操作されていないときには負荷装置による負荷を大きくするようにし、操舵ハンドルがニュートラル付近にない状態すなわち操舵ハンドルが操舵操作されているときには負荷装置による負荷を小さくするようにする。これによれば、操舵ハンドルが操舵操作されていないときに運転者に大きな違和感を与える補正操舵による操舵トルクの変動を解消できるとともに、操舵ハンドルの操舵操作に応じた操舵輪の操舵の妨げにもならない。 In the aspect of the present invention, the load device may be capable of changing a magnitude of a load applied to the steering wheel. According to this, it becomes possible to change the magnitude of the load by the load device in conjunction with the correction steering control by the correction steering device, and the reaction force reversely input to the steering wheel due to the correction steering can be adjusted. The influence on the steering torque by the correction steering can be reduced, and the uncomfortable feeling of the steering reaction force for the driver can be reduced. For example, by changing the magnitude of the load by the load device according to the steering state of the steering handle between when the correction steering device is activated and when it is not operated, the reverse input to the steering handle due to the correction steering is performed. Adjust the force. More specifically, when the correction steering device is operated, the load by the load device is increased when the steering wheel is in the neutral position, that is, when the steering wheel is not being operated, and the steering wheel is in the neutral position. When the steering wheel is not operated, that is, when the steering wheel is being steered, the load by the load device is reduced. According to this, it is possible to eliminate the fluctuation of the steering torque due to the correction steering that gives the driver a great sense of incongruity when the steering wheel is not being steered, and also to prevent the steering wheel from being steered according to the steering operation of the steering wheel. Don't be.
例えば、前記本発明の構成に、さらに、操舵ハンドルの操舵操作を検出する操舵操作検出手段と、操舵操作検出手段によって操舵ハンドルの操舵操作が検出されているとき操舵ハンドルに与えられる負荷が小さくなるように前記負荷装置を制御し、かつ前記操舵操作検出手段によって操舵ハンドルの操舵操作が検出されていないとき操舵ハンドルに与えられる負荷が大きくなるように前記負荷装置を制御する負荷制御手段とを設けるとよい。この場合、前記操舵操作検出手段を、例えば、操舵ハンドルと前記負荷装置との間に介装されて操舵ハンドルの操舵角を検出するハンドル操舵角センサを有し、同ハンドル操舵角センサによって検出された操舵角を用いて操舵ハンドルの操舵操作を検出するように構成するとよい。また、前記操舵操作検出手段を、操舵ハンドルと前記負荷装置との間に介装されて操舵ハンドルに付与される操舵力を検出するハンドル操舵力センサを有し、同ハンドル操舵力センサによって検出された操舵力を用いて操舵ハンドルの操舵操作を検出するように構成してもよい。 For example, the configuration of the present invention further includes a steering operation detecting means for detecting a steering operation of the steering handle, and a load applied to the steering handle when the steering operation of the steering handle is detected by the steering operation detecting means is reduced. And a load control means for controlling the load apparatus so that a load applied to the steering handle is increased when the steering operation is not detected by the steering operation detecting means. Good. In this case, the steering operation detection means includes, for example, a steering wheel angle sensor that is interposed between a steering wheel and the load device and detects a steering angle of the steering wheel, and is detected by the steering wheel angle sensor. It is preferable that the steering operation of the steering wheel is detected using the determined steering angle. Further, the steering operation detecting means includes a steering wheel force sensor that is interposed between the steering wheel and the load device and detects a steering force applied to the steering wheel, and is detected by the steering wheel force sensor. The steering operation of the steering wheel may be detected using the obtained steering force.
これらによれば、前述のように、操舵ハンドルが操舵操作されていないときに運転者に大きな違和感を与える補正操舵による操舵トルクの変動を解消できるとともに、操舵ハンドルの操舵操作に応じた操舵輪の操舵の妨げにもならない。 According to these, as described above, the fluctuation of the steering torque due to the correction steering that gives the driver a great sense of incongruity when the steering handle is not being steered can be eliminated, and the steering wheel according to the steering operation of the steering handle can be eliminated. It will not interfere with steering.
また、前記本発明の構成に、さらに、操舵ハンドルに対する運転者の手離し状態を検出する手離し検出手段と、前記手離し検出手段により運転者の手離し状態が検出されていないとき操舵ハンドルに与えられる負荷が小さくなるように前記負荷装置を制御し、かつ前記手離し検出手段により運転者の手離し状態が検出されているとき操舵ハンドルに与えられる負荷が大きくなるように前記負荷装置を制御する負荷制御手段とを設けるようにしてもよい。この場合、前記手離し検出手段を、例えば、操舵ハンドルに付与される操舵力を検出するハンドル操舵力センサを有し、前記ハンドル操舵力センサによって検出された操舵力を用いて前記手離し状態を検出するように構成するとよい。 Further, the configuration of the present invention further includes a hand release detecting means for detecting a hand release state of the driver with respect to the steering wheel, and a steering handle when the hand release state is not detected by the hand release detecting means. The load device is controlled so that the applied load becomes small, and the load device is controlled so that the load applied to the steering wheel becomes large when the hand release state is detected by the hand release detecting means. Load control means may be provided. In this case, the hand release detecting means includes, for example, a handle steering force sensor that detects a steering force applied to the steering handle, and the hand release state is detected using the steering force detected by the handle steering force sensor. It may be configured to detect.
これによれば、運転者が操舵ハンドルから手を離した状態で、補正操舵装置によって操舵輪を補正操舵する場合でも、補正操舵による反力は負荷装置によって操舵ハンドルには伝達されないようにすることができる。したがって、操舵輪は補正操舵装置によって補正操舵されるとともに、操舵ハンドルが前記補正操舵によって運転者の意に反して変位することもなく、操舵ハンドルの手離し状態における操舵ハンドルの変位に伴う違和感が運転者には与えられない。また、運転者が操舵ハンドルを把持している状態では、運転者による操舵ハンドルの操舵操作に応じて操舵輪が操舵されるとともに、補正操舵による操舵ハンドルへの反力に対しても運転者による操舵操作力が対抗するので、補正操舵装置による操舵輪の補正操舵も許容される。 According to this, even when the steering wheel is corrected and steered by the correction steering device in a state where the driver releases his hand from the steering wheel, the reaction force due to the correction steering is not transmitted to the steering handle by the load device. Can do. Therefore, the steering wheel is corrected and steered by the correcting steering device, and the steering handle is not displaced against the driver's will by the corrected steering, and there is a sense of incongruity associated with the displacement of the steering handle when the steering handle is released. It is not given to the driver. Further, when the driver is holding the steering wheel, the steering wheel is steered according to the steering operation of the steering wheel by the driver, and the driver also responds to the reaction force to the steering wheel by the correction steering. Since the steering operation force opposes, correction steering of the steered wheels by the correction steering device is allowed.
さらに、本発明の他の特徴は、操舵ハンドルと前記負荷装置との間に弾性変形可能な弾性体を介装したことにある。この場合、前記弾性体としては、例えば、ステアリングシャフト中に介装したトーションバーを採用できる。これによれば、負荷装置によって操舵ハンドルの変位が規制された状態でも、操舵ハンドルの若干の変位が許容され、運転者の操舵ハンドルの操作に対して良好な操作感覚を与えることができるとともに、負荷装置に与える力を緩和することもできるようになる。 Furthermore, another feature of the present invention resides in that an elastic body that can be elastically deformed is interposed between the steering handle and the load device. In this case, as the elastic body, for example, a torsion bar interposed in a steering shaft can be employed. According to this, even in a state where the displacement of the steering wheel is regulated by the load device, a slight displacement of the steering wheel is allowed, and a good operation feeling can be given to the operation of the driver's steering wheel. The force applied to the load device can be reduced.
a.第1実施形態
以下、本発明の第1実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、第1実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。この操舵装置は、操舵ハンドル11と操舵輪としての左右前輪FW1,FW2とを機械的に連結していて操舵ハンドル11の操舵操作に対応して左右前輪FW1,FW2を操舵する操舵機構と、同操舵機構を制御する電気制御装置とからなる。
a. First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall schematic diagram of a vehicle steering apparatus according to a first embodiment. This steering device is mechanically coupled to the
操舵機構は、操舵ハンドル11に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト12を備え、同シャフト12の下端にはピニオンギヤ13が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ13は、ラックバー14に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー14の両端には左右前輪FW1,FW2が操舵可能に接続されており、左右前輪FW1,FW2はステアリングシャフト12の軸線回りの回転に伴うラックバー14の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。この操舵機構内には、アクティブ操舵装置20、操舵アシスト装置40および負荷装置50とが設けられている。そして、これらの装置20,40,50は、操舵ハンドル11から操舵輪である左右前輪FW1,FW2に向けて、負荷装置50、アクティブ操舵装置20および操舵アシスト装置40の順に操舵機構内に配置されている。
The steering mechanism includes a steering shaft 12 connected to the
アクティブ操舵装置20は、図2に示すように、図示しない車体側に固定された段付き円筒状のハウジング21,22を備えており、ステアリングシャフト12は、これらのハウジング21,22内にて、詳しくは後述するハーモニックドライブ機構を介して動力伝達可能に連結されているが、上部ステアリングシャフト12aと下部ステアリングシャフト12bとに分離されている。上部ステアリングシャフト12aは、ハウジング21の内周面上にボールベアリング23を介して軸線回りに回転可能に支持されている。下部ステアリングシャフト12bは、ハウジング22の内周面上にボールベアリング24,25を介して軸線回りに回転可能に支持されている。上部ステアリングシャフト12aと下部ステアリングシャフト12bとの間には、ボールベアリング26が介装されて、両シャフト12a,12bは相対回転可能になっている。また、ハウジング21,22内にはアクティブ操舵用(すなわち補正操舵用)の電動モータ27と、ハーモニックドライブ機構とが収容されている。
As shown in FIG. 2, the
電動モータ27は、ハウジング21の内周面上に固定されたコイルからなるステータ27aと、同ステータ27aに対向配置された永久磁石からなるロータ27bとからなる。ロータ27bは、段付き円筒状の回転体28の大径部外周面上に固定されている。回転体28の大径部内周面と上部ステアリングシャフト12aとの間にはボールベアリング31,32が介装されており、回転体28は電動モータ27のロータ27bの回転に応じて上部ステアリングシャフト12aに対して軸線回りに相対回転するようになっている。
The
ハーモニックドライブ機構は、図2および図3に示すように、ウェーブジェネレータ33、フレクスプライン34およびサーキュラスプライン35からなる。ウェーブジェネレータ33は、カム33aと、同カム33aの外周面上に設けたボールベアリング33bとからなる。カム33aは、金属剛体で楕円状に形成されて回転体28の外周面上に固着されている。ボールベアリング33bの内輪は金属剛体で構成されてカム33aの外周面に固定さているが、ボールベアリング33bの外輪は金属弾性体で構成されてボールを介して弾性変形する。フレクスプライン34は、薄肉の金属弾性体でカップ状に形成され、ボールベアリング33bの外輪上に同ボールベアリング33bの形状に合わせて楕円形状となるように組み付けられているとともに、その底面にて上部ステアリングシャフト12aに固定されている。このフレクスプライン34の外周面上には外歯が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the harmonic drive mechanism includes a
サーキュラスプライン35は、金属剛体で環状に形成されて、下部ステアリングシャフト12bに固着されている。このサーキュラスプライン35の内周面には、フレクスプライン34の外歯と噛み合う内歯が形成されている。サーキュラスプライン35の内歯の数はフレクスプライン34の外歯の数よりも僅かに多く(例えば、2個多く)、サーキュラスプライン35の内歯は、楕円状のフレクスプライン34の長軸部分でのみフレクスプライン34の外歯と噛み合っている。
The
操舵アシスト装置40は、図1に示すように、電動モータ41およびねじ送り機構42からなる。電動モータ41は、ラックバー14の外周面上に設けられてねじ送り機構42を駆動する。ねじ送り機構42は、電動モータ41の回転運動を直線運動に変えて、ラックバー14を軸線方向に駆動する。
As shown in FIG. 1, the steering assist
負荷装置50は、上部ステアリングシャフト12aおよび操舵ハンドル11の軸線回りに回転に抵抗を付与して同回転を規制するものである。この負荷装置50は、図4に示すように、環状の固定側摩擦プレート51および変位側摩擦プレート52を備えている。固定側摩擦プレート51は、上部ステアリングシャフト12aを回転可能に支持するハウジング部材53に固着されるとともに、同ハウジング部材53に固着された電磁コイル54の通電時に励磁される高透磁率材料で構成されている。変位側摩擦プレート52は、高透磁率材料で構成され、上部ステアリングシャフト12aに固着された環状の固定プレート55に皿ばね56を介して組み付けられている。皿ばね56は、変位側摩擦プレート52を図示下方の固定プレート55側に常に付勢している。
The
この構成により、電磁コイル54の非通電時には、変位側摩擦プレート52は皿ばね56によって固定プレート55側に引っ張られて固定側摩擦プレート51から離れ、上部ステアリングシャフト12aおよび操舵ハンドル11の自由な回転が許容される図4(A)に示す規制解除状態に設定される。一方、電磁コイル54の通電時には、変位側摩擦プレート52は皿ばね56に抗して電磁コイル54によって吸引されて固定側摩擦プレート51に接し、上部ステアリングシャフト12aおよび操舵ハンドル11の回転が禁止される図4(B)に示す規制状態に設定される。
With this configuration, when the
電気制御装置は、ハンドル操舵角センサ61、ハンドルトルクセンサ62、実操舵角センサ63および車速センサ64を有する。ハンドル操舵角センサ61は、操舵ハンドル11と負荷装置50との間に設けられており、上部ステアリングシャフト12aの回転角を計測することにより、操舵ハンドル11の回転角であるハンドル操舵角θhを検出する。このハンドル操舵角θhは、「0」により操舵ハンドル11の基準位置を表し、正の値により操舵ハンドル11の右回転角を表し、負の値により操舵ハンドル11の左回転角を表す。
The electric control apparatus includes a steering wheel
ハンドルトルクセンサ62も操舵ハンドル11と負荷装置50との間に設けられており、上部ステアリングシャフト12aの一部を構成するトーションバー(弾性体)62aと、トーションバー62aの上下両端にそれぞれ設けられて両端の軸線回りの回転角θht1,θht2を検出する回転角センサ62b,62cとからなって、上部ステアリングシャフト12aおよび操舵ハンドル11に作用するトルク(以下、ハンドルトルクThという)を検出する。なお、これらの両回転角センサ62b,62cによって検出される回転角θht1,θht2は、「0」によりトーションバー62aの上下両端の基準位置をそれぞれ表し、正の値によりトーションバー62aの上下両端の右回転角をそれぞれ表し、負の値によりトーションバー62aの上下両端の操舵ハンドル11の左回転角をそれぞれ表す。そして、後述するECU65により、回転角θht1,θht2の差に応じてハンドルトルクThが計算される。なお、前記回転角を検出するハンドルトルクセンサ62に代えて、トーションバー62aまたは上部ステアリングシャフト12aの歪みを検出することによりハンドルトルクThを検出するハンドルトルクセンサを採用することもできる。
A
実操舵角センサ63は、アクティブ操舵装置20よりも左右前輪FW1,FW2側に設けられており、下部ステアリングシャフト12bの回転角を計測することにより、左右前輪FW1,FW2の実操舵角δを検出する。なお、この実操舵角センサ63に代えて、ラックバー14の軸線方向の変位量を計測することにより、左右前輪FW1,FW2の実操舵角δを検出するようにしてもよい。この実操舵角δは、「0」により左右前輪FW1,FW2の中立状態を表し、正の値により左右前輪FW1,FW2の右操舵角を表し、負の値により左右前輪FW1,FW2の左操舵角を表す。ただし、実操舵角δは、ハンドル操舵角θhに換算された値を示している。車速センサ64は、車速Vを検出する。
The actual
これらのセンサ61〜64には、電子制御ユニット65(以下、単にECU65という)が接続されている。ECU65は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、図5に示す操舵制御プログラムおよび図6に示す負荷装置制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。
An electronic control unit 65 (hereinafter simply referred to as ECU 65) is connected to these sensors 61-64. The
ECU65には、アクティブ操舵選択スイッチ66および駆動回路67〜69も接続されている。アクティブ操舵選択スイッチ66は、運転者によって選択操作されるもので、そのオン状態にてアクティブ操舵機能の選択状態を表し、そのオフ状態にてアクティブ操舵機能の非選択状態を表す。駆動回路67,68は、ECU54からの指示に従って電動モータ27,41に駆動電流を流し、電動モータ27,41の回転を制御する。駆動回路68は、電動モータ41に流れる駆動電流を検出してECU65に供給する駆動電流センサ68aを内蔵している。駆動回路69は、ECU65からの指示に従って電磁コイル54を通電制御する。
An active
次に、上記のように構成した第1実施形態の動作について説明する。運転者が車両を走行させて、操舵ハンドル11を回動操作すると、上部ステアリングシャフト12aは操舵ハンドル11の回転角に等しい回転角だけ軸線回りに回転する。なお、この状態では、詳しくは後述するように負荷装置50は規制解除状態に設定されている。この上部ステアリングシャフト12aの回転はフレクスプライン34に伝達され、フレクスプライン34はボールベアリング33bの外輪と一体的に軸線回りに回転し、その外歯とサーキュラスプライン35の内歯との噛み合いによりサーキュラスプライン35を軸線回りに回転させる。ただし、フレクスプライン34の外歯の数は、サーキュラスプライン35の内歯の数よりも若干少ないので、微量ではあるが、サーキュラスプライン35の回転角は歯数の少ない分だけフレクスプライン34の回転角よりも小さい。このサーキュラスプライン35の回転は下部ステアリングシャフト12bに伝達され、ピニオンギヤ13を介してラックバー14を軸線方向に変位させる。そして、ラックバー14の軸線方向の変位により左右前輪FW1,FW2が左右に操舵される。したがって、左右前輪FW1,FW2は、操舵ハンドル11の回動操作により左右に操舵される。
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. When the driver drives the vehicle and rotates the
一方、ECU54は、前記動作中、図5の操舵制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行している。この操舵制御プログラムの実行はステップS10にて開始され、ECU54は、ステップS11にてハンドル操舵角センサ61、ハンドルトルクセンサ62、実操舵角センサ63および車速センサ64からの検出値を入力する。そして、ステップS12にて、アクティブ操舵選択スイッチ66によりアクティブ操舵が選択されているかを判定する。アクティブ操舵が選択されていれば、ステップS12にて「Yes」と判定してステップS13に進む。
On the other hand, the
ステップS13においては、ROM内に記憶されているアクティブ操舵角テーブルを参照して、ハンドル操舵角θhに対応した補正操舵角としてのアクティブ操舵角θaを計算する。アクティブ操舵角テーブルは、図7に示すように、ハンドル操舵角θhの増加に従って増加するアクティブ操舵角θaを記憶している。なお、このアクティブ操舵角テーブルを利用するのに代えて、ハンドル操舵角θhとアクティブ操舵角θaとの関係を示す関数を予め用意しておき、同関数を利用してアクティブ操舵角θaを計算するようにしてもよい。 In step S13, an active steering angle θa as a corrected steering angle corresponding to the steering wheel steering angle θh is calculated with reference to the active steering angle table stored in the ROM. As shown in FIG. 7, the active steering angle table stores an active steering angle θa that increases as the steering wheel steering angle θh increases. Instead of using this active steering angle table, a function indicating the relationship between the steering wheel steering angle θh and the active steering angle θa is prepared in advance, and the active steering angle θa is calculated using the same function. You may do it.
また、前記アクティブ操舵角θaに代えまたは加えて、車両の走行状態に応じたアクティブ操舵角を計算するようにしてもよい。例えば、図1に破線で示すように、車両の実ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ71をECU65に接続する。そして、ROM内に記憶されている目標ヨーレートテーブルを参照して、前記入力したハンドル操舵角θhおよび車速Vに応じた目標ヨーレートγ*を計算する。目標ヨーレートテーブルは、図8に示すように、ハンドル操舵角θhの増加に従って増加するとともに、車速Vの増加に従って絶対値の増加する目標ヨーレートγ*を記憶している。なお、この目標ヨーレートテーブルを利用するのに代えて、ハンドル操舵角θhおよび車速Vと目標ヨーレートγ*との関係を示す関数を予め用意しておき、同関数を利用して目標ヨーレートγ*を計算するようにしてもよい。次に、ヨーレートセンサ71によって検出された実ヨーレートγが目標ヨーレートγ*に等しくなるようなアクティブ操舵角(=k・(γ*−γ))を計算する。ただし、kは予め決められた係数である。そして、この計算したアクティブ操舵角を前述したアクティブ操舵角θaに代えて用い、または前述したアクティブ操舵角θaに加えて用いるようにしてもよい。
Further, instead of or in addition to the active steering angle θa, an active steering angle corresponding to the traveling state of the vehicle may be calculated. For example, as indicated by a broken line in FIG. 1, a
さらに、前記ヨーレートセンサ71に代えて、図1に破線で示すように、車両の実横加速度Gyを検出する横加速度センサ72をECU65に接続して、横加速度センサ72によって検出された実横加速度Gyが目標横加速度Gy*に等しくなるような補正操舵角としてのアクティブ操舵角(=k・(Gy*−Gy))を計算する。そして、この計算したアクティブ操舵角を前述したアクティブ操舵角θaに代えて用い、または前述したアクティブ操舵角θaに加えて用いるようにしてもよい。この場合も、目標横加速度Gy*の計算は、図8に示す特性を有するデータを記憶したテーブルを用いてもよいし、関数を用いてもよい。
Further, instead of the
一方、アクティブ操舵が選択されていなければ、ステップS12にて「No」と判定して、ステップS14にてアクティブ操舵角θaを「0」に設定する。 On the other hand, if active steering is not selected, “No” is determined in step S12, and the active steering angle θa is set to “0” in step S14.
前記ステップS13またはS14の処理後、ステップS15にて、アクティブ操舵制御を実行すなわち前記アクティブ操舵角θaだけ左右前輪FW1,FW2を操舵制御する。このアクティブ操舵制御においては、アクティブ操舵角θaに対応した回転角だけ電動モータ27を回転させるように駆動回路67を制御する。言い換えれば、実操舵角センサ63によって検出される実操舵角δがハンドル操舵角θhとアクティブ操舵角θaの和θh+θaに等しくなるように、駆動回路68を介して電動モータ27の回転を制御する。なお、前記のように、操舵ハンドル11の回動のみによる上部ステアリングシャフト12aの回転角と下部ステアリングシャフト12bの回転角との間には若干の差が存在するが、これは操舵機構内のステアリングギヤ比の問題であると同時に、実操舵角δがハンドル操舵角θhに換算された値を示しているので問題ない。
After the processing in step S13 or S14, in step S15, active steering control is executed, that is, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered by the active steering angle θa. In this active steering control, the
前記のように電動モータ27が回転制御されると、ロータ27bおよび回転体28の回転により、ウェーブジェネレータ33のカム33aが軸線回りに回転し、フレクスプライン34は弾性変形しながらその外歯のサーキュラスプライン35の内歯に対する噛み合い位置を移動させる。そして、フレクスプライン34の外歯の数とサーキュラスプライン35の内歯の数とを異ならせてあるので、この歯数の差に対応した角度だけ、フレクスプライン34の回転角とサーキュラスプライン35の回転角との間には差が生じる。このことは、フレクスプライン34とサーキュラスプライン35との間に相対回転が発生していることを意味する。そして、運転者が操舵ハンドル11を把持していて上部ステアリングシャフト12aおよびフレクスプライン34の回転を規制している状態では、カム33aの回転により、サーキュラスプライン35がフレクスプライン34に対して回転することになる。これにより、上部ステアリングシャフト12aに対して下部ステアリングシャフト12bがアクティブ操舵角θa分だけ多く回転する。
When the
そして、この下部ステアリングシャフト12bの回転も、ピニオンギヤ13を介してラックバー14の軸線方向の変位に変換される。したがって、左右前輪FW1,FW2は、前記操舵ハンドル11の回動操作による操舵に加えて、アクティブ操舵角θaだけ操舵されることになる。その結果、左右前輪FW1,FW2は、補正操舵角としてのアクティブ操舵角θaだけ補正操舵されるので、車両の操舵特性を任意に選択できるようになるとともに、同操舵特性を良好にすることもできる。
Then, the rotation of the
一方、前述のようにアクティブ操舵が選択されていなくて、アクティブ操舵角θaが「0」に設定されている場合には、ステップS15のアクティブ操舵制御処理により電動モータ27は基準位置に保たれて回転制御されない。したがって、この場合には、左右前輪FW1,FW2は実質的にアクティブ操舵されない。
On the other hand, as described above, when the active steering is not selected and the active steering angle θa is set to “0”, the
前記ステップS15の処理後、ECU65は、ステップS16にて目標アシストトルクTa*を計算する。この目標アシストトルクTa*の計算においては、ROM内に記憶されているアシストトルクテーブルを参照して、前記入力したハンドル操舵角θhおよび車速Vに応じた目標アシストトルクTa*を計算する。アシストトルクテーブルは、図9に示すように、ハンドル操舵角θhの増加に従って増加するとともに、車速Vが小さくなる従って絶対値の増加する目標アシストトルクTa*を記憶している。なお、このアシストトルクテーブルを利用するのに代えて、ハンドル操舵角θhおよび車速Vと目標アシストトルクTa*との関係を示す関数を予め用意しておき、同関数を利用して目標アシストトルクTa*を計算するようにしてもよい。
After the process of step S15, the
次に、ステップS17にて、前記ステップS12の場合と同様にアクティブ操舵が選択されているかを判定する。アクティブ操舵が選択されていれば、ステップS12にて「Yes」と判定してステップS18に進む。 Next, in step S17, it is determined whether or not active steering is selected as in step S12. If active steering is selected, “Yes” is determined in step S12, and the process proceeds to step S18.
ステップS18においては、前記アクティブ操舵による操舵ハンドル11への反力を低減するための反力低減値Taaを計算する。この反力低減値Taaの計算においては、ROM内に記憶されている反力低減値テーブルを参照して、前記計算したアクティブ操舵角θaに応じた反力低減値Taaを計算する。反力低減値テーブルは、図10に示すように、アクティブ操舵角θaの増加に従って増加する反力低減値Taaを記憶している。なお、この反力低減値テーブルを利用するのに代えて、アクティブ操舵角θaと反力低減値Taaとの関係を示す関数を予め用意しておき、同関数を利用して反力低減値Taaを計算するようにしてもよい。
In step S18, a reaction force reduction value Taa for reducing the reaction force to the
一方、アクティブ操舵が選択されていなければ、ステップS17にて「No」と判定して、ステップS19にて反力低減値Taaを「0」に設定する。 On the other hand, if the active steering is not selected, “No” is determined in step S17, and the reaction force reduction value Taa is set to “0” in step S19.
前記ステップS18またはS19の処理後、ステップS20にて、前記計算した目標アシストトルクTa*に前記計算した反力低減値Taaを加算することにより、反力低減値Taaにより補正した目標アシストトルクTa*(=Ta*+Taa)を計算する。そして、ステップS21にて、駆動回路68を介して電動モータ41を駆動制御して、ステップS22にて操舵制御プログラムの実行を一旦終了する。この駆動制御においては、ECU54は、駆動電流センサ68aによって検出された駆動電流を入力して、電動モータ41が目標アシストトルクTa*を発生するように駆動回路68を制御する。この制御のもとに、駆動回路68は、電動モータ41に目標アシストトルクTa*に対応した駆動電流をそれぞれ流して、電動モータ41を駆動する。
After the processing of step S18 or S19, in step S20, the target assist torque Ta * corrected by the reaction force reduction value Taa is obtained by adding the calculated reaction force reduction value Taa to the calculated target assist torque Ta *. (= Ta * + Taa) is calculated. In step S21, the drive of the
このような電動モータ41の駆動制御により、電動モータ41は、ねじ送り機構42を介してラックバー14に動力を伝達してラックバー14をその軸線方向に直線駆動する。これにより、運転者が操舵ハンドル11を回動操作して左右前輪FW1,FW2を操舵しようとすると、電動モータ41により前記運転者による操舵ハンドル11の回動操作がアシストされ、運転者は小さな操舵力で左右前輪FW1,FW2を操舵することができる。また、前記ステップS20の反力低減値Taaを用いた目標アシストトルクTa*の補正により、アクティブ操舵に起因した操舵反力も打ち消されるので、運転者はアクティブ操舵制御による左右前輪FW1,FW2の操舵による反力も感じない。
With such drive control of the
一方、前述のようにアクティブ操舵が選択されていなくて、反力低減値Taaが「0」に設定されている場合には、ステップS20の処理によって目標アシストトルクTa*は、前記ステップS16にて計算された値に保たれるので、アクティブ操舵に伴う反力低減値Taaは考慮されない。 On the other hand, when the active steering is not selected as described above and the reaction force reduction value Taa is set to “0”, the target assist torque Ta * is obtained in step S16 by the process of step S20. Since the calculated value is maintained, the reaction force reduction value Taa accompanying active steering is not taken into consideration.
このような操舵制御プログラムの実行に並行して、ECU65は、図6の負荷装置制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行している。この負荷装置制御プログラムの実行は、ステップS30にて開始され、ステップS31にてアクティブ操舵選択スイッチ66によりアクティブ操舵が選択されているかを判定する。アクティブ操舵が選択されていなければ、ステップS31にて「No」と判定してステップS37の処理後、ステップS38にて負荷装置制御プログラムの実行を一旦終了する。ステップS37においては、負荷装置50の電磁コイル54への通電を停止することにより負荷装置50を前述した規制解除状態に設定する。これにより、操舵ハンドル11の回動操作に応じて左右前輪FW1,FW2が操舵される。なお、このアクティブ操舵が選択されていない状態では、左右前輪FW1,FW2はアクティブ操舵されない。
In parallel with the execution of such a steering control program, the
一方、アクティブ操舵が選択されていれば、ステップS31にて「Yes」と判定して、ステップS32以降に進む。ステップS32においては、ハンドル操舵角センサ61からハンドル操舵角θhを入力するとともに、ハンドルトルクセンサ62から回転角θht1,θht2を入力する。次に、ステップS33にて、前記入力した両回転角θht1,θht2の差θht1−θht2に所定の係数を乗算してハンドルトルクThを計算する。
On the other hand, if active steering is selected, “Yes” is determined in step S31, and the process proceeds to step S32 and subsequent steps. In step S32, the steering wheel steering angle θh is input from the steering wheel
次に、ステップS34にてハンドル操舵角θhの絶対値|θh|が予め決められた小さな所定値θh1未満であるかを判定するとともに、ステップS35にてハンドルトルクThの絶対値|Th|が予め決められた小さな所定値Th1未満であるかを判定する。ハンドル操舵角θhの絶対値|θh|が所定値θh1以上またはハンドルトルクThの絶対値|Th|が所定値Th1以上であれは、ステップS34またはS35にて「No」と判定して、ステップS37にて前記のように負荷装置50を規制解除状態に設定してステップS38にてこの負荷装置制御プログラムを一旦終了する。したがって、この状態では、操舵ハンドル11の回動操作に応じて左右前輪FW1,FW2が操舵される。また、アクティブ操舵が選択されているので、前述のように、左右前輪FW1,FW2はアクティブ操舵される。
Next, in step S34, it is determined whether the absolute value | θh | of the steering wheel steering angle θh is less than a predetermined small predetermined value θh1, and in step S35, the absolute value | Th | It is determined whether it is less than a predetermined small predetermined value Th1. If the absolute value | θh | of the steering wheel steering angle θh is equal to or larger than the predetermined value θh1 or the absolute value | Th | of the steering wheel torque Th is equal to or larger than the predetermined value Th1, “No” is determined in Step S34 or S35, and Step S37 is performed. As described above, the
一方、ハンドル操舵角θhの絶対値|θh|が所定値θh1未満かつハンドルトルクThの絶対値|Th|が所定値Th1未満であれは、ステップS34,S35にて共に「Yes」と判定して、ステップS36にて負荷装置50の電磁コイル54に通電することにより同負荷装置50を規制状態に設定して、ステップS38にてこの負荷装置制御プログラムを一旦終了する。これにより、上部ステアリングシャフト12aおよび操舵ハンドル11の軸線回りの回転が規制される。一方、この状態では、操舵ハンドル11および上部ステアリングシャフト12aが固定されるので、アクティブ操舵装置20により左右前輪FW1,FW2はアクティブ操舵される。
On the other hand, if the absolute value | θh | of the steering wheel steering angle θh is less than the predetermined value θh1 and the absolute value | Th | of the steering wheel torque Th is less than the predetermined value Th1, both “Yes” are determined in steps S34 and S35. The
このようなハンドル操舵角θhの絶対値|θh|が所定値θh1未満かつハンドルトルクThの絶対値|Th|が所定値Th1未満の状態は、操舵ハンドル11がニュートラル付近にある状態すなわち操舵ハンドル11が操舵操作されていないときに対応する。そして、このような操舵ハンドル11が操舵操作されていないときには、負荷装置50によって操舵ハンドル11の回転が規制されるので、操舵ハンドル11が操舵操作されていないときに運転者に大きな違和感を与えるアクティブ操舵によるハンドルトルクの変動を解消できる。操舵ハンドル11が操舵操作されたときに、前述のように負荷装置50は規制解除状態に設定されるので、操舵ハンドル11の操舵操作に応じた左右前輪FW1,FW2の操舵の妨げにもならない。
When the absolute value | θh | of the steering wheel steering angle θh is less than the predetermined value θh1 and the absolute value | Th | of the steering wheel torque Th is less than the predetermined value Th1, the steering handle 11 is in the vicinity of the neutral state, that is, the steering handle 11 This corresponds to when the vehicle is not steered. When the steering handle 11 is not being steered, the
なお、上記第1実施形態では、操舵ハンドル11の操舵操作の有無をハンドル操舵角θhとハンドルトルクThの両方を用いて検出するようにした。しかし、多少の精度は落ちるものの、ステップS34およびS35のうちの一方の判定処理を省略して、ハンドル操舵角θhおよびハンドルトルクThのうちのいずれか一方の判定処理により、操舵ハンドル11の操舵操作の有無を判定するようにしてもよい。これによっても、上記と同様な効果が期待される。
In the first embodiment, the presence or absence of the steering operation of the steering handle 11 is detected using both the steering angle θh and the steering torque Th. However, although the accuracy is somewhat reduced, the determination process of one of steps S34 and S35 is omitted, and the steering operation of the
また、前記図6のステップS34,S35の判定処理を、操舵ハンドル11に対する運転者の手離し状態を検出する手離し検出手段とみることもできる。運転者が操舵ハンドル11から手を離している状態、または操舵ハンドル11に手を接触させているものの操舵ハンドル11を充分に把持していない状態(これも一種の手離し状態に相当)では、外力により操舵ハンドル11は回転してしまう。そして、ハンドル操舵角θhの絶対値|θh|が極めて小さく、かつハンドルトルクThの絶対値|Th|が極めて小さいことは、この手離し状態に相当する。したがって、この状態を検出することが可能な前記ステップS34,S35の判定処理は運転者による操舵ハンドル11の手離し状態の検出とみることもできる。
Further, the determination processing in steps S34 and S35 of FIG. 6 can be regarded as hand release detecting means for detecting the driver's hand release state with respect to the
そして、運転者の手離し状態が検出されていないとき(|θh|≧θh1かつ|Th|≧Th1)、ステップS37の処理により、操舵ハンドル11に与えられる負荷が小さくなるように、すなわち操舵ハンドル11の回転規制が解除されるように制御される。また、運転者の手離し状態が検出されているとき(|θh|<θh1かつ|Th|<Th1)、ステップS36の処理により、操舵ハンドル11に与えられる負荷が大きくなるように、すなわち操舵ハンドル11の回転が規制されるように制御される。 When the driver's hand release state is not detected (| θh | ≧ θh1 and | Th | ≧ Th1), the load applied to the steering handle 11 is reduced by the processing of step S37, that is, the steering handle. 11 is controlled to be released. Further, when the hand release state of the driver is detected (| θh | <θh1 and | Th | <Th1), the load applied to the steering handle 11 is increased by the processing of step S36, that is, the steering handle. 11 is controlled to be restricted.
その結果、運転者が操舵ハンドル11から手を離した状態で、アクティブ操舵装置20によって左右前輪FW1,FW2をアクティブ操舵する場合でも、アクティブ操舵による反力は負荷装置50によって操舵ハンドル11には伝達されないようにすることができる。したがって、左右前輪FW1,FW2はアクティブ操舵装置20によってアクティブ操舵されるとともに、操舵ハンドル11がアクティブ操舵によって運転者の意に反して変位することもなく、操舵ハンドル11の手離し状態における操舵ハンドル11の回動に伴う違和感が運転者には与えられない。また、運転者が操舵ハンドル11を把持している状態では、運転者による操舵ハンドル11の操舵操作に応じて左右前輪FW1,FW2が操舵されるとともに、アクティブ操舵による操舵ハンドル11への反力に対しても運転者による操舵操作力が対抗するので、アクティブ操舵装置20による左右前輪FW1,FW2のアクティブ操舵も許容される。
As a result, even when the driver has released his / her hand from the
さらに、上記第1実施形態においては、操舵ハンドル11と負荷装置50との間に弾性変形可能な弾性体であるトーションバー62aが介装されている。したがって、負荷装置50によって操舵ハンドル11の変位が規制された状態でも、操舵ハンドル11の若干の変位が許容され、運転者の操舵ハンドル11の操作に対して良好な操作感覚を与えることができるとともに、負荷装置50に与える力を緩和することもできるようになる。
Further, in the first embodiment, a
また、上記第1実施形態においては、負荷装置50の規制状態と規制解除状態とを択一的に切り換えるようにしたが、操舵ハンドル11の回転に対する規制力(抵抗力)を連続的に変化させるようにしてもよい。すなわち、ハンドル操舵角θhの絶対値|θh|が小さくなるに従って、またはハンドルトルクThの絶対値|Th|が小さくなるに従って、負荷装置50による操舵ハンドル11の回転に対する規制力が大きくなるようにすればよい。この場合、負荷装置50の規制力の大きさを制御するために、電磁コイル54に流す電流値を規制力が大きくなるに従って大きくするようにすればよい。
Further, in the first embodiment, the restriction state and the restriction release state of the
また、上記第1実施形態では電磁コイル54を用いた電磁クラッチ装置で負荷装置50を構成するようにしたが、この負荷装置50を次のように変形することも可能である。図11は、負荷装置50の変形例を縦断面図により示している。この変形例に係る負荷装置50は、上部ステアリングシャフト12aを液密的かつ軸線回りに回転可能に貫通させた円筒状の導電性のケーシング81を備えている。ケーシング81内にて、上部ステアリングシャフト12aの外周上には、ロータ82が固定されている。ケーシング81は上部ステアリングシャフト12aを回転可能に支持するハウジング部材53に固着され、同ケーシング81内には電気粘性流体83が封入されている。この電気粘性流体83は、液体中に分散媒として粒子を分散させたものであり、電場内の電界の強さが大きくなるに従って粒子間の連結力が大きくなり、ロータ82の回転に対する抵抗力が増加する性質を有する。
Moreover, in the said 1st Embodiment, although the
したがって、負荷装置50による操舵ハンドル11および上部ステアリングシャフト12aの回転を規制しない場合には、電気粘性流体83に電界を印加しないようにする。そして、操舵ハンドル11および上部ステアリングシャフト12aの回転を規制する場合には、ケーシング81を介して電気粘性流体83に電界を印加するようにするとよい。また、操舵ハンドル11および上部ステアリングシャフト12aの回転を規制する力を連続的に変化させるために、ケーシング81を介して電気粘性流体83に印加される電界の強さを変化させるようにする。すなわち、操舵ハンドル11および上部ステアリングシャフト12aの回転を規制する力を増加させるためには、ケーシング81に印加する電圧を増加させるようにすればよい。
Therefore, an electric field is not applied to the
また、前記電気粘性流体83に代えて磁気粘性流体を用いるとともに、磁気粘性流体を磁場内におくようにすればよい。さらに、この負荷装置50として、電動モータを採用して電動モータの駆動力により上部ステアリングシャフト12aの回転を規制したり、パウダークラッチを採用して上部ステアリングシャフト12aの回転を規制したりしてもよい。
Further, a magnetorheological fluid may be used in place of the
また、負荷装置50の負荷を連続的に変化させるようにした場合には、ECU65が、上記図6の負荷装置制御プログラムに代えて、図12の負荷装置制御プログラムを実行して負荷装置50を制御するようにするとよい。図12の負荷装置制御プログラムは図6の負荷装置制御プログラムのステップS34〜S36の処理をステップS34’,S35’,S41〜S43に変更したものである。他の部分に関しては、図6の負荷装置制御プログラムと同じであるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
When the load of the
ステップS34’,S35’においては、上記図6の負荷装置制御プログラムの場合と同様に、ハンドル操舵角θhの絶対値|θh|と予め決められた小さな所定値θh2未満であるかを判定するとともに、ハンドルトルクThの絶対値|Th|が予め決められた小さな所定値Th2未満であるかを判定する。ハンドル操舵角θhの絶対値|θh|は所定値θh2と比較され、またハンドルトルクThの絶対値|Th|は所定値Th2と比較されるが、これらの所定値θh2,Th2は、上述した図6の所定値θh1,Th1よりも若干大きな値に設定されている。ステップS41においては、ハンドル操舵角θhを微分演算することにより操舵ハンドル11の操舵速度θvを計算する。
In steps S34 ′ and S35 ′, it is determined whether the absolute value | θh | of the steering wheel steering angle θh is smaller than a predetermined small predetermined value θh2, as in the case of the load device control program of FIG. Then, it is determined whether the absolute value | Th | of the handle torque Th is less than a predetermined small predetermined value Th2. The absolute value | θh | of the steering wheel steering angle θh is compared with a predetermined value θh2, and the absolute value | Th | of the steering wheel torque Th is compared with a predetermined value Th2. These predetermined values θh2 and Th2 are shown in the above-described figure. 6 is set to a value slightly larger than the predetermined values θh1 and Th1. In step S41, the steering speed θv of the
そして、ステップS42にて、ROM内に記憶されている第1負荷制御値テーブルを参照して、前記計算した操舵速度θvの絶対値|θv|に対応した第1負荷制御値G1を計算する。また、同ステップS42にて、ROM内に記憶されている第2負荷制御値テーブルを参照して、前記計算したハンドルトルクThの絶対値|Th|に対応した第2負荷制御値G2を計算する。第1負荷制御値テーブルは、図13(A)に示すように、操舵速度θvの絶対値|θv|の増加に従って減少する第1負荷制御値G1を記憶している。第2負荷制御値テーブルは、図13(B)に示すように、ハンドルトルクThの絶対値|Th|の増加に従って減少する第2負荷制御値G2を記憶している。この場合、第2負荷制御値G2は、ハンドルトルクThの絶対値|Th|の小さな範囲内でのみ正の値となり、それ以上の範囲では「0」である。なお、この場合も、第1および第2負荷制御値テーブルを利用するのに代えて、操舵速度θvの絶対値|θv|と第1負荷制御値G1との関係を示す関数、およびハンドルトルクThの絶対値|Th|と第2負荷制御値G2との関係を示す関数を予め用意しておき、これらの関数を利用して第1および第2負荷制御値G1,G2を計算するようにしてもよい。 In step S42, a first load control value G1 corresponding to the absolute value | θv | of the calculated steering speed θv is calculated with reference to the first load control value table stored in the ROM. In step S42, the second load control value G2 corresponding to the calculated absolute value | Th | of the handle torque Th is calculated with reference to the second load control value table stored in the ROM. . As shown in FIG. 13A, the first load control value table stores a first load control value G1 that decreases as the absolute value | θv | of the steering speed θv increases. As shown in FIG. 13B, the second load control value table stores a second load control value G2 that decreases as the absolute value | Th | of the handle torque Th increases. In this case, the second load control value G2 is a positive value only within a small range of the absolute value | Th | of the handle torque Th, and is “0” in a range beyond that. Also in this case, instead of using the first and second load control value tables, a function indicating the relationship between the absolute value | θv | of the steering speed θv and the first load control value G1, and the steering torque Th A function indicating the relationship between the absolute value | Th | and the second load control value G2 is prepared in advance, and the first and second load control values G1 and G2 are calculated using these functions. Also good.
次に、ステップS43にて、第1および第2負荷制御値G1,G2の積G1・G2に比例した大きさの制御信号により負荷装置50を制御して、負荷装置50に、積G1・G2に比例した大きさの規制力(抵抗力)で操舵ハンドル11および上部ステアリングシャフト12aの回転を規制させるようにする。具体的には、負荷装置50を上記図4の電磁クラッチで構成した場合には、積G1・G2に比例した大きさの電流を電磁コイル54に流す。また、負荷装置50を図11のように電気粘性流体83または磁気粘性流体を用いて構成した場合には、電気粘性流体83に積G1・G2に比例した大きさの電圧(電界の強さ)を印加し、または磁気粘性流体に積G1・G2に比例した大きさの磁界を印加する。
Next, in step S43, the
その結果、この変形例によれば、操舵ハンドル11の操舵速度θvおよびハンドルトルクThの積G1・G2が大きいときに、負荷装置50による操舵ハンドル11の大きな規制状態(拘束状態)から操舵ハンドル11の規制解除状態に急に切り換えられる事態を回避できる。これにより、運転者は、急激な操舵反力の変化による違和感を覚えることがなくなる。
As a result, according to this modification, when the product G1 · G2 of the steering speed θv and the steering torque Th of the steering handle 11 is large, the steering handle 11 is moved from a large restricted state (restraint state) of the steering handle 11 by the
b.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態に係る車両の操舵装置について説明する。この操舵装置は、図14に示すように、出力トルクセンサ73を備えている点、およびECU65が図15の操舵制御プログラムを実行する点で、上記第1実施形態に係る車両の操舵装置とは異なる。他の点では、上記第1実施形態と同じであるので、同第1実施形態と同一部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
b. Second Embodiment Next, a vehicle steering apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 14, this steering device is different from the vehicle steering device according to the first embodiment in that an
出力トルクセンサ73は、負荷装置50よりも左右前輪FW1,FW2側に設けられ、この第2実施形態では負荷装置50とアクティブ操舵装置20との間に設けられている。出力トルクセンサ73は、上部ステアリングシャフト12aの一部を構成するトーションバー(弾性体)73aと、トーションバー73aの上下両端にそれぞれ設けられて両端の軸線回りの回転角θot1,θot2を検出する回転角センサ73b,73cとからなって、負荷装置50とアクティブ操舵装置20との間に位置する上部ステアリングシャフト12aに作用するトルク(以下、出力トルクToという)を検出する。これらの両回転角センサ73b,73cによって検出される回転角θot1,θot2は、「0」によりトーションバー73aの上下両端の基準位置をそれぞれ表し、正の値によりトーションバー73aの上下両端の右回転角をそれぞれ表し、負の値によりトーションバー73aの上下両端の操舵ハンドル11の左回転角をそれぞれ表す。なお、この出力トルクセンサ73をアクティブ操舵装置20よりも左右前輪FW1,FW2側に設けるようにしてもよい。また、前記回転角を検出する出力トルクセンサ73に代えて、トーションバー62aまたは下部ステアリングシャフト12bの歪みを検出したり、ラック軸14の歪みを検出したりすることにより前記出力トルクToを検出するトルクセンサまたは軸力センサを利用してもよい。
The
次に、上記のように構成した第2実施形態の動作について説明する。この第2実施形態では、ECU65は図15の操舵制御プログラムを実行する。この図15の操舵制御プログラムにおいても、上記第1実施形態と同様なステップS11〜S15の処理により、左右前輪FW1,FW2はアクティブ操舵制御される。また、ステップS11においては、ハンドル操舵角θh、回転角θht1,θht2および実操舵角δに加えて、出力トルクセンサ73の回転角センサ73b,73cからの回転角θot1,θot2も入力する。
Next, the operation of the second embodiment configured as described above will be described. In the second embodiment, the
前記アクティブ操舵制御後、ステップS51にて、前記入力した両回転角θot1,θot2の差θot1−θot2に所定の係数を乗算して出力トルクToを計算する。そして、ステップS52にて目標アシストトルクTa*を計算する。この目標アシストトルクTa*の計算においては、ROM内に記憶されているアシストトルクテーブルを参照して、前記入力した出力トルクToに応じた目標アシストトルクTa*を計算する。アシストトルクテーブルは、図16に示すように、出力トルクToの増加に従って増加する目標アシストトルクTa*を記憶している。なお、このアシストトルクテーブルを利用するのに代えて、出力トルクToと目標アシストトルクTa*との関係を示す関数を予め用意しておき、同関数を利用して目標アシストトルクTa*を計算するようにしてもよい。 After the active steering control, in step S51, an output torque To is calculated by multiplying the difference θot1-θot2 between the input rotational angles θot1, θot2 by a predetermined coefficient. In step S52, the target assist torque Ta * is calculated. In calculating the target assist torque Ta *, the target assist torque Ta * corresponding to the input output torque To is calculated with reference to the assist torque table stored in the ROM. As shown in FIG. 16, the assist torque table stores a target assist torque Ta * that increases as the output torque To increases. Instead of using the assist torque table, a function indicating the relationship between the output torque To and the target assist torque Ta * is prepared in advance, and the target assist torque Ta * is calculated using the function. You may do it.
次に、上記第1実施形態と同様なステップS21の処理により、電動モータ41が目標アシストトルクTa*を発生するように駆動回路68を制御する。その結果、この場合も、電動モータ41の回転により、左右前輪FW1,FW2は目標アシストトルクTa*に応じたアシスト力でアシスト操舵される。
Next, the
上記第2実施形態においては、操舵ハンドル11から左右前輪FW1,FW2までの間に、負荷装置50、アクティブ操舵装置20および操舵アシスト装置40がこの順に配置され、負荷装置50よりも左右前輪FW1,FW2側の部材に作用する出力トルクに応じて左右前輪FW1,FW2が操舵アシストされるので、左右前輪FW1,FW2側から負荷装置50および操舵ハンドル11に逆入力される操舵反力を小さくすることができる。これにより、アクティブ操舵装置20が左右前輪FW1,FW2をアクティブ操舵しても操舵ハンドル11に与える影響を小さくすることができるとともに、負荷装置50としても小型すなわち最大許容負荷の小さなものを利用できるようになる。
In the second embodiment, the
また、このような第2実施形態においては、上記第1実施形態に係る車両の操舵装置に加えて、負荷装置50よりも左右前輪FW1,FW2側に出力トルクセンサ73を追加して、同出力トルクセンサ73によって検出された出力トルクToにより左右前輪FW1,FW2の操舵アシストを制御するようにしたので、前記第2実施形態に係る特有の効果に加えて、上記第1実施形態の効果も期待できる。
In the second embodiment, an
さらに、この第2実施形態においては、アクティブ操舵選択スイッチ66によりアクティブ操舵が選択されていない状態では負荷装置50による操舵ハンドル11の回転の規制を解除しておくが、アクティブ操舵選択スイッチ66によりアクティブ操舵が選択されている状態では負荷装置50を常時作動させて操舵ハンドル11の回転を常に規制するようにしてもよい。この場合、上記第1実施形態の図6のステップS32〜S36の処理を省略するようにするとともに、ステップS36の負荷装置50の作動制御においては、ある程度小さな規制力(抵抗力)が操舵ハンドル11に対して付与されるように負荷装置50を制御する。
Further, in the second embodiment, in the state where the active steering is not selected by the active
これによれば、アクティブ操舵時に、負荷装置50の規制によって操舵ハンドル11に対する運転者の操舵トルク(ハンドルトルク)は増加する傾向にあるが、出力トルクセンサ73によって検出された出力トルクToを用いたステップS51,S52,S21の処理による操舵アシスト制御により、前記運転者の操舵トルクをある程度抑えることが可能になる。また、このアクティブ操舵時における負荷装置50の連続制御によっても、ハンドルトルクセンサ62は不要になるとともに、アクティブ操舵装置20による左右前輪FW1,FW2のアクティブ操舵による反力を含む反力トルクが操舵トルク(ハンドルトルク)にもたらす影響を低減できる。
According to this, during active steering, the driver's steering torque (handle torque) with respect to the steering handle 11 tends to increase due to the restriction of the
さらに、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention.
例えば、上記実施形態においては、操舵アシスト用の電動モータ41でラックバー14を軸性方向に駆動するようにした。しかし、これに代えて、操舵アシスト用の電動モータ41で減速機構を介して下部ステアリングシャフト12bを回転駆動するようにしてもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、操舵ハンドル11の回動操作によって左右前輪FW1,FW2を操舵する車両の操舵装置に本発明を適用した。しかし、本発明は、ジョイスティックなどのように直線的な操作により左右前輪FW1,FW2を操舵する車両の操舵装置にも適用される。
Further, the present invention is applied to a steering apparatus for a vehicle that steers the left and right front wheels FW1 and FW2 by a turning operation of the
11…操舵ハンドル、12…ステアリングシャフト、12a…上部ステアリングシャフト、12b…下部ステアリングシャフト、13…ピニオンギヤ、14…ラックバー、20…アクティブ操舵装置、27…電動モータ、40…操舵アシスト装置、41…電動モータ、50…負荷装置、61…ハンドル操舵角センサ、62…ハンドルトルクセンサ、63…実舵角センサ、64…車速センサ、65…ECU、66…アクティブ操舵選択スイッチ、71…ヨーレートセンサ、72…横加速度センサ、73…出力トルクセンサ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
操舵ハンドルと操舵輪との間に介装されて操舵輪の操舵をアシスト可能であるとともに同操舵輪のアシスト量を変更可能な操舵アシスト装置と、
操舵ハンドルと前記操舵アシスト装置との間に介装されて操舵ハンドルの操舵操作に対応した操舵輪の操舵に加えて操舵輪を補正操舵するための補正操舵装置と、
操舵ハンドルと前記補正操舵装置との間に介装されて操舵ハンドルの変位を規制するために同操舵ハンドルに負荷を与える負荷装置と、
前記負荷装置よりも前記操舵輪側の部材に作用する操舵反力を検出する操舵反力検出手段と、
前記操舵反力検出手段によって検出された操舵反力に応じて前記操舵アシスト装置による操舵輪の操舵のアシスト量を制御する操舵アシスト制御手段と
を備えた車両の操舵装置。 In a steering apparatus for a vehicle that mechanically connects a steering wheel and a steering wheel and steers the steering wheel in response to a steering operation of the steering wheel,
A steering assist device that is interposed between the steering wheel and the steered wheel and that can assist the steering of the steered wheel and that can change an assist amount of the steered wheel;
A correction steering device interposed between the steering wheel and the steering assist device for correcting and steering the steering wheel in addition to steering the steering wheel corresponding to the steering operation of the steering wheel;
A load device that is interposed between the steering handle and the correction steering device and applies a load to the steering handle to restrict displacement of the steering handle;
Steering reaction force detection means for detecting a steering reaction force acting on the steering wheel side member relative to the load device;
A vehicle steering apparatus comprising: a steering assist control unit that controls an assist amount of steering of the steered wheels by the steering assist device according to the steering reaction force detected by the steering reaction force detection unit.
操舵ハンドルの操舵操作を検出する操舵操作検出手段と、
前記操舵操作検出手段によって操舵ハンドルの操舵操作が検出されているとき操舵ハンドルに与えられる負荷が小さくなるように前記負荷装置を制御し、かつ前記操舵操作検出手段によって操舵ハンドルの操舵操作が検出されていないとき操舵ハンドルに与えられる負荷が大きくなるように前記負荷装置を制御する負荷制御手段と
を備えた車両の操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 2 , further comprising:
Steering operation detection means for detecting the steering operation of the steering wheel;
When the steering operation of the steering wheel is detected by the steering operation detection means, the load device is controlled so that the load applied to the steering wheel is reduced, and the steering operation of the steering wheel is detected by the steering operation detection means. A vehicle steering apparatus comprising load control means for controlling the load apparatus so that a load applied to the steering wheel becomes large when the steering wheel is not.
操舵ハンドルに対する運転者の手離し状態を検出する手離し検出手段と、
前記手離し検出手段により運転者の手離し状態が検出されていないとき操舵ハンドルに与えられる負荷が小さくなるように前記負荷装置を制御し、かつ前記手離し検出手段により運転者の手離し状態が検出されているとき操舵ハンドルに与えられる負荷が大きくなるように前記負荷装置を制御する負荷制御手段と
を備えた車両の操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 2 , further comprising:
Release detection means for detecting the release state of the driver with respect to the steering wheel;
The load device is controlled so that the load applied to the steering wheel is reduced when the release state of the driver is not detected by the release detection unit, and the release state of the driver is determined by the release detection unit. A vehicle steering system comprising load control means for controlling the load device so that a load applied to the steering wheel is increased when detected.
操舵ハンドルと前記負荷装置との間に弾性変形可能な弾性体を介装した車両の操舵装置。 In the steering apparatus for a vehicle according to any one of claims 1 to 7, further
A vehicle steering apparatus in which an elastic body that is elastically deformable is interposed between a steering handle and the load device.
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