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JP2010132205A - Vehicular steering device - Google Patents

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JP2010132205A
JP2010132205A JP2008311652A JP2008311652A JP2010132205A JP 2010132205 A JP2010132205 A JP 2010132205A JP 2008311652 A JP2008311652 A JP 2008311652A JP 2008311652 A JP2008311652 A JP 2008311652A JP 2010132205 A JP2010132205 A JP 2010132205A
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reaction force
tire lateral
steering reaction
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Sukefumi Sai
佑文 蔡
Takaaki Eguchi
孝彰 江口
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular steering device for accurately detecting a tire nonlinear region, and simulating a steering reaction force characteristic of a conventional steering device. <P>SOLUTION: A controller 15 generates a target steering reaction force Th depending on only a tire lateral force Fy in a linear region wherein the tire lateral force Fy linearly changes with respect to a tire slip angle β. The controller 15 reduces a steering reaction force depending on the tire lateral force Fy of the target steering reaction force Th as the tire lateral force Fy becomes larger in the nonlinear region wherein the tire lateral force Fy nonlinearly changes with respect to the tire slip angle β, and increases the steering reaction force depending on a steering axial force Fr. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハンドルと転舵輪を転舵駆動する舵取り機構とを機械的に分離した、いわゆるステア・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 so-called steer-by-wire vehicle steering apparatus in which a steering wheel and a steering mechanism that steers a steered wheel are mechanically separated.

ハンドルと転舵輪を転舵駆動する舵取り機構とが機械的に分離し(切り離され)、ハンドルの操舵角に基づいて舵取り機構によって転舵輪を駆動する、所謂ステア・バイ・ワイヤ方式の操舵装置が知られている。このようなステア・バイ・ワイヤ方式の操舵装置では、転舵反力が直接ハンドルに伝わらないため、一般的にハンドルと舵取り機構とが機械的に連結されたコンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性を模擬する操舵反力をハンドルに付与する反力モータ(操舵反力付与手段)が備えられている。ところが、このような反力モータを備えたステア・バイ・ワイヤ方式の操舵装置においては、転舵輪(タイヤ)が旋回限界(グリップ限界とも言う)であることを操舵反力の減少としてドライバに認識させることが難しい。
そこで、車両が旋回限界に達したとき、意図的に操舵反力を小さくする特許文献1に記載の技術を適用することで、ドライバにタイヤの旋回限界を知らせることが考えられている。
特開2000−264237号公報
There is a so-called steer-by-wire steering device that mechanically separates (separates) the steering wheel from the steering wheel that steers the steered wheel and drives the steered wheel by the steering mechanism based on the steering angle of the steering wheel. Are known. In such a steer-by-wire type steering device, since the steering reaction force is not directly transmitted to the steering wheel, the steering reaction force characteristic of a conventional steering device in which the steering wheel and the steering mechanism are mechanically connected is generally used. Is provided with a reaction force motor (steering reaction force applying means) for applying a steering reaction force to the steering wheel. However, in a steer-by-wire steering system equipped with such a reaction force motor, the driver recognizes that the steered wheels (tires) are at the turning limit (also called the grip limit) as a reduction in the steering reaction force. It is difficult to let
Then, when the vehicle reaches the turning limit, it is considered to inform the driver of the turning limit of the tire by applying the technique described in Patent Document 1 that intentionally reduces the steering reaction force.
JP 2000-264237 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、路面μやタイヤスリップ角の推定値を用いてタイヤの旋回限界を判定して操舵反力低減するものであるが、路面μやタイヤスリップ角を正確に推定する事は困難であり、タイヤの旋回限界を操舵反力によって正確に運転者へ伝える事が困難であった。   However, in the technique described in Patent Document 1, the tire reaction limit is determined by using the estimated values of the road surface μ and the tire slip angle to reduce the steering reaction force. However, the road surface μ and the tire slip angle are accurately determined. Therefore, it is difficult to accurately estimate the turning limit of the tire by the steering reaction force to the driver.

本発明の目的は、コンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性をより正確に模擬し、もってタイヤの旋回限界を操舵反力によって正確に運転者へ伝える事ができる車両用操舵装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can more accurately simulate the steering reaction force characteristic of a conventional steering apparatus and can accurately transmit the turning limit of the tire to the driver by the steering reaction force. is there.

上述の目的を達成するため、本発明では、タイヤ横力と転舵軸力とを検出し、該検出したタイヤ横力と転舵軸力に応じて目標操舵反力を生成し、タイヤ横力がタイヤスリップ角に対して線形的に変化する線形領域ではタイヤ横力のみに応じて目標操舵反力を生成し、タイヤ横力がタイヤスリップ角に対して非線形的に変化する非線形領域ではタイヤ横力が大きくなるほど目標操舵反力のうちタイヤ横力に応じた操舵反力を小さくする一方、転舵軸力に応じた操舵反力を大きくする。   In order to achieve the above-described object, the present invention detects tire lateral force and turning axial force, generates a target steering reaction force according to the detected tire lateral force and turning axial force, In the linear region where the tire linearly changes with respect to the tire slip angle, the target steering reaction force is generated only according to the tire lateral force, and in the nonlinear region where the tire lateral force changes nonlinearly with respect to the tire slip angle, As the force increases, the steering reaction force corresponding to the tire lateral force is reduced among the target steering reaction force, while the steering reaction force corresponding to the turning axial force is increased.

よって、本発明にあっては、実際のタイヤ横力と転舵軸力とに基づいてタイヤ横力がタイヤスリップ角に対して線形的に変化する線形領域ではタイヤ横力のみに応じて目標操舵反力を生成し、また、タイヤ非線形領域では、タイヤ横力が大きいほどタイヤ横力に応じた操舵反力を小さくすると共に転舵軸力に応じた操舵反力を大きくするため、ハンドルと舵取り機構とが機械的に連結されたコンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性をより正確に模擬し、タイヤの旋回限界を操舵反力によって正確に運転者へ伝える事ができる。   Therefore, in the present invention, in the linear region where the tire lateral force changes linearly with respect to the tire slip angle based on the actual tire lateral force and the turning axial force, the target steering is performed according to only the tire lateral force. In the tire non-linear region, the steering force and steering are reduced in order to reduce the steering reaction force according to the tire lateral force and to increase the steering reaction force according to the turning axial force. It is possible to more accurately simulate the steering reaction force characteristic of a conventional steering device mechanically connected to the mechanism, and to accurately transmit the turning limit of the tire to the driver by the steering reaction force.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例により説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の車両用操舵装置を適用したステア・バイ・ワイヤシステムの全体構成図であり、実施例1の車両用操舵装置は、ハンドル1と前輪(転舵輪)2,2を転舵する舵取り機構3とを機械的に分離した、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)システムである。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a steer-by-wire system to which a vehicle steering apparatus according to a first embodiment is applied. The vehicle steering apparatus according to the first embodiment includes a handle 1 and front wheels (steered wheels) 2 and 2. This is a so-called steer-by-wire (SBW) system in which the steering mechanism 3 that steers is mechanically separated.

ハンドル1を支持するコラムシャフト4には、ハンドル1に操舵反力を付与する反力モータ(操舵反力付与手段)5と、コラムシャフト4の回転角を検出する回転角センサ6と、コラムシャフト4に設けられたトーションバーの捩れ角から操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ7と、反力モータ5の回転角度を検出する反力モータ角度センサ8とが設けられている。   A column shaft 4 that supports the handle 1 includes a reaction force motor (steering reaction force applying means) 5 that applies a steering reaction force to the handle 1, a rotation angle sensor 6 that detects a rotation angle of the column shaft 4, and a column shaft. A steering torque sensor 7 that detects a steering torque from a torsion angle of a torsion bar provided at 4 and a reaction force motor angle sensor 8 that detects a rotation angle of the reaction force motor 5 are provided.

舵取り機構3には、ピニオンギヤ13a,13bに対し前輪2,2を転舵する転舵トルクを付与する第1,第2転舵モータ9a,9bと、前輪2,2の直進状態からの回転角である転舵角として第1,第2転舵モータ9a,9bの回転角度を検出する第1,第2転舵モータ角度センサ10a,10bとを設けられている。なお、第1転舵モータ9aはラック11とピニオンギヤ13aとを介して、第2転舵モータ9bはピニオンギヤ13bとラック11を介して前輪2,2と機械的に接続しているため、第1,第2転舵モータ9a,9bの回転角度を検出することで前輪2,2の転舵角を検出できる。   The steering mechanism 3 includes first and second steering motors 9a and 9b for applying a steering torque for turning the front wheels 2 and 2 to the pinion gears 13a and 13b, and rotation angles of the front wheels 2 and 2 from a straight traveling state. The first and second turning motor angle sensors 10a and 10b for detecting the rotation angles of the first and second turning motors 9a and 9b are provided as turning angles. The first steering motor 9a is mechanically connected to the front wheels 2 and 2 via the rack 11 and the pinion gear 13a, and the second steering motor 9b is mechanically connected to the front wheels 2 and 2 via the pinion gear 13b. The turning angle of the front wheels 2 and 2 can be detected by detecting the rotation angle of the second turning motors 9a and 9b.

前輪2,2のハブ部(不図示)には、前輪2,2のタイヤ(以下の説明では、タイヤとは、前輪2,2のタイヤをいう。)に作用する横力を検出する第1,第2タイヤ横力センサ(タイヤ横力検出手段)12a,12bが設けられている。「横力(サイドフォース、ラテラルフォース)」とは、タイヤがあるスリップ角をもって旋回するときに、接地面に発生する摩擦力のうち、タイヤの中心面に直角に働く成分をいう。「スリップ角(横すべり角)」とは、旋回状態にあるタイヤを上から見たとき、タイヤの進行方向とタイヤ中心面の向きとのなす角度をいう。   The hub portion (not shown) of the front wheels 2, 2 has a first force that detects lateral force acting on the tires of the front wheels 2, 2 (in the following description, the tire is the tire of the front wheels 2, 2). , Second tire lateral force sensors (tire lateral force detecting means) 12a, 12b are provided. “Lateral force (side force, lateral force)” refers to a component that acts at right angles to the center surface of the tire among frictional forces generated on the contact surface when the tire turns with a certain slip angle. “Slip angle (side slip angle)” refers to an angle formed by the traveling direction of the tire and the direction of the tire center plane when the tire in a turning state is viewed from above.

反力モータ5と第1,第2転舵モータ9a,9bは、第1,第2,第3コントローラ(操舵反力制御手段)14,15,16により制御する。
第2コントローラ15には、回転角センサ6からのコラムシャフト回転角と、操舵トルクセンサ7からの操舵トルクと、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度と、第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bからのタイヤ横力とを入力する。また、第2コントローラ15には、図外のCAN通信線を介して車輪速等の車両情報を入力する。
The reaction force motor 5 and the first and second steering motors 9a and 9b are controlled by first, second and third controllers (steering reaction force control means) 14, 15 and 16, respectively.
The second controller 15 includes a column shaft rotation angle from the rotation angle sensor 6, a steering torque from the steering torque sensor 7, a reaction force motor angle from the reaction force motor angle sensor 8, and the first and second tire sideways. The tire lateral force from the force sensors 12a and 12b is input. In addition, vehicle information such as wheel speed is input to the second controller 15 via a CAN communication line (not shown).

第2コントローラ15は、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度(すなわち操舵角)、CAN通信線からの車速に基づいて前輪2,2の目標転舵角を生成し、第1,第3コントローラ14,16へ送る。第1コントローラ14は、第2コントローラ15から送られた目標転舵角と第1転舵モータ角度センサ10aにより検出される前輪2,2の実際の転舵角との偏差を無くす指令電流を第1転舵モータ9aへ出力し、転舵角を制御する。第3コントローラ16は、第2コントローラ15から送られた目標転舵角と第2転舵モータ角度センサ10bにより検出される前輪2,2の実際の転舵角との偏差を無くす指令電流を第2転舵モータ9bへ出力し、転舵角を制御する。
尚、本実施例においては反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度をハンドル1の操舵角度として用いているが、回転角センサ6からのコラムシャフト回転角を操舵角として用いても良い。
The second controller 15 generates the target turning angle of the front wheels 2 and 2 based on the reaction force motor angle (that is, the steering angle) from the reaction force motor angle sensor 8 and the vehicle speed from the CAN communication line. 3 Send to controller 14,16. The first controller 14 generates a command current that eliminates the deviation between the target turning angle sent from the second controller 15 and the actual turning angle of the front wheels 2 and 2 detected by the first turning motor angle sensor 10a. 1 Output to the steered motor 9a to control the steered angle. The third controller 16 outputs a command current that eliminates the deviation between the target turning angle sent from the second controller 15 and the actual turning angle of the front wheels 2 and 2 detected by the second turning motor angle sensor 10b. 2 Output to the steered motor 9b to control the steered angle.
In the present embodiment, the reaction force motor angle from the reaction force motor angle sensor 8 is used as the steering angle of the handle 1, but the column shaft rotation angle from the rotation angle sensor 6 may be used as the steering angle.

また、第2コントローラ15は、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度から算出されるハンドル1の操舵角速度と、第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bからのタイヤ横力と、第1,第2転舵モータ9a,9bの電流値およびCAN通信線からの車速に基づいてハンドル1に付与する目標操舵反力を生成し、目標操舵反力に基づいた目標電流と反力モータ5に供給されている電流を検出する電流センサ(不図示)で検出された実電流との偏差を無くす指令電流を反力モータ5へ出力し、操舵反力を制御する。   Further, the second controller 15 is configured to calculate the steering angular velocity of the steering wheel 1 calculated from the reaction force motor angle from the reaction force motor angle sensor 8, the tire lateral force from the first and second tire lateral force sensors 12a and 12b, A target steering reaction force to be applied to the steering wheel 1 is generated based on the current values of the first and second steering motors 9a and 9b and the vehicle speed from the CAN communication line, and the target current and the reaction force motor based on the target steering reaction force are generated. A command current that eliminates the deviation from the actual current detected by a current sensor (not shown) that detects the current supplied to 5 is output to the reaction force motor 5 to control the steering reaction force.

第1,第2,第3コントローラ14,15,16は、バッテリ17から電源の供給を受けて作動する。また、第1,第2,第3コントローラ14,15,16は、通信線18を介して互いに入出力情報を共有しており、第2コントローラ15に故障が発生した場合であっても、残りの第1,第3コントローラ14,16の一方で目標転舵角および目標操舵反力を生成し、2つの第1,第3コントローラ14,16で第1,第2転舵モータ9a,9bおよび反力モータ5の制御を継続可能である。   The first, second, and third controllers 14, 15, and 16 operate by receiving power from the battery 17. The first, second, and third controllers 14, 15, and 16 share input / output information with each other via the communication line 18, and even if a failure occurs in the second controller 15, the remaining The first and third controllers 14 and 16 generate the target turning angle and the target steering reaction force, and the first and second steering motors 9a and 9b and the two first and third controllers 14 and 16 Control of the reaction force motor 5 can be continued.

[N1]   [N1]

以下、説明の簡単のため、個々を別々に説明する必要がある場合を除き、第1,第2転舵モータ9a,9bを転舵モータ9、第1,第2転舵モータ角度センサ10a,10bを転舵モータ角度センサ10、第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bをタイヤ横力センサ12、第1,第2,第3コントローラ14,15,16をコントローラ15という。すなわち、転舵モータ9、転舵モータ角度センサ10、タイヤ横力センサ12およびコントローラ15を1つと見なして説明する。   Hereinafter, for the sake of simplicity, the first and second steered motors 9a and 9b are referred to as the steered motor 9 and the first and second steered motor angle sensors 10a, unless it is necessary to explain each separately. The steering motor angle sensor 10b, the first and second tire lateral force sensors 12a and 12b are referred to as the tire lateral force sensor 12, and the first, second and third controllers 14, 15 and 16 are referred to as the controller 15. That is, description will be made assuming that the steered motor 9, the steered motor angle sensor 10, the tire lateral force sensor 12, and the controller 15 are one.

次に、コントローラ15による目標操舵反力の生成方法について説明する。
実施例1では、タイヤ横力センサ12により検出された実際のタイヤ横力Fyと、転舵モータ9の電流値から算出した転舵軸力Fr(ラック11の軸方向に作用する力)とから、下記の式を参照して目標操舵反力Thを生成する。転舵軸力Frは、転舵モータ9の電流値を転舵モータ9の出力トルク(転舵モータ9a,9bの出力トルク合計値)に換算して算出する(転舵軸力検出手段)。
Th=K1×Fr+K2×Fy
ここで、K1は転舵軸力ゲイン,K2は転舵軸力ゲインである。これら2つのゲインK1,K2は、タイヤ横力センサ12により検出されたタイヤ横力Fyに応じて、図2に示すマップを参照して決定する。
Next, a method for generating the target steering reaction force by the controller 15 will be described.
In the first embodiment, from the actual tire lateral force Fy detected by the tire lateral force sensor 12 and the turning axial force Fr calculated from the current value of the turning motor 9 (force acting in the axial direction of the rack 11). The target steering reaction force Th is generated with reference to the following equation. The turning axial force Fr is calculated by converting the current value of the turning motor 9 into the output torque of the turning motor 9 (the total output torque value of the turning motors 9a and 9b) (the turning axial force detecting means).
Th = K1 × Fr + K2 × Fy
Here, K1 is a turning axial force gain, and K2 is a turning axial force gain. These two gains K1 and K2 are determined with reference to the map shown in FIG. 2 according to the tire lateral force Fy detected by the tire lateral force sensor 12.

図2は、実施例1のタイヤ横力ゲインK1および転舵軸力ゲインK2の設定マップである。タイヤ横力ゲインK1は、タイヤ横力Fyが第1閾値Fy1以下の領域では一定値であり、タイヤ横力Fyが第1閾値Fy1と第2閾値Fy2との間の領域では、タイヤ横力Fyが大きくなるほど小さくなり、タイヤ横力Fyが第2閾値Fy2を超えた領域で一定となる特性を有する。   FIG. 2 is a setting map of the tire lateral force gain K1 and the turning axial force gain K2 of the first embodiment. The tire lateral force gain K1 is a constant value when the tire lateral force Fy is equal to or less than the first threshold value Fy1, and the tire lateral force Fy is equal when the tire lateral force Fy is between the first threshold value Fy1 and the second threshold value Fy2. Has a characteristic that the tire lateral force Fy becomes constant in a region where the tire lateral force Fy exceeds the second threshold value Fy2.

一方、転舵軸力ゲインK2は、タイヤ横力Fyが第1閾値Fy1以下の領域ではゼロであり、タイヤ横力Fyが第1閾値Fy1と第2閾値Fy2との間の領域ではタイヤ横力Fyが大きくなるほど大きくなり、タイヤ横力Fyが第2閾値Fy2を超えた領域で一定となる特性を有する。   On the other hand, the steered axial force gain K2 is zero when the tire lateral force Fy is equal to or less than the first threshold value Fy1, and the tire lateral force Fy is equal to the tire lateral force when the tire lateral force Fy is between the first threshold value Fy1 and the second threshold value Fy2. The larger Fy is, the larger the tire lateral force Fy becomes in a region where the second threshold value Fy2 is exceeded.

次に、第1閾値Fy1と第2閾値Fy2について説明する。
第1閾値Fy1は、図3に示すように、タイヤ横力Fyがタイヤスリップ角βに対して線形的に変化する線形領域内におけるタイヤ横力の最大値とする。また、第2閾値Fy2は、タイヤ横力Fyがタイヤスリップ角βに対して非線形的に変化する非線形領域内であって、タイヤ横力Fyの飽和値(タイヤ横力Fyが略一定となる時の値)とする。
第1閾値Fy1および第2閾値Fy2は、タイヤの諸元で決まる値であるため、あらかじめ実験等により求め、記憶しておく。
Next, the first threshold value Fy1 and the second threshold value Fy2 will be described.
As shown in FIG. 3, the first threshold value Fy1 is the maximum value of the tire lateral force in a linear region in which the tire lateral force Fy changes linearly with respect to the tire slip angle β. The second threshold value Fy2 is within a non-linear region where the tire lateral force Fy changes nonlinearly with respect to the tire slip angle β, and the saturated value of the tire lateral force Fy (when the tire lateral force Fy becomes substantially constant). Value).
Since the first threshold value Fy1 and the second threshold value Fy2 are values determined by the specifications of the tire, they are obtained and stored in advance through experiments or the like.

次に、作用を説明する。
(タイヤ線形領域の反力生成)
ハンドル1を操作したとき、前輪2,2からラック11の軸方向に入力する転舵軸力は、セルフアライニングトルクSATとタイヤ横力Fy×キャスタートレール(正確には各々にcos(キャスター角)をかけたもの)のモーメントがキングピン回りに働く。「キャスタートレール」とは、タイヤを横から見て、キングピン軸が鉛直方向となす角をいう。
Next, the operation will be described.
(Reaction force generation in tire linear region)
When the steering wheel 1 is operated, the turning axial force input in the axial direction of the rack 11 from the front wheels 2 and 2 is the self-aligning torque SAT, the tire lateral force Fy × the caster rail (more precisely, each is a cos (caster angle)) The moment is applied around the kingpin. “Cast rail” refers to the angle between the kingpin axis and the vertical direction when the tire is viewed from the side.

ここで、セルフアライニングトルクSATは、タイヤ横力Fy×ニューマチックトレールである。「ニューマチックトレール」とは、スリップ角βがついた状態で転動しているタイヤで、タイヤ横力Fyの作用点と、タイヤの接地中心を結ぶ直線を、タイヤの進行方向またはタイヤの向きに平行な垂直面に投影したときの距離をいう。   Here, the self-aligning torque SAT is tire lateral force Fy × pneumatic trail. A “pneumatic trail” is a tire that rolls with a slip angle β, and a straight line connecting the point of application of the tire lateral force Fy and the ground contact center of the tire is the direction of tire travel or tire orientation. This is the distance when projected onto a vertical plane parallel to.

そして、図3に示したように、タイヤ横力Fyが第1閾値Fy1よりも小さなタイヤ線形領域では、タイヤ横力FyおよびセルフアライニングトルクSATは、タイヤスリップ角βに対して線形的に変化するため、タイヤ線形領域において、転舵軸力Frは、タイヤ横力Fyに比例して大きさが決まる値であるということができる。なお、転舵軸力Frには、操舵系の粘性や慣性に応じた反力分も含まれるが、タイヤ横力Fyに応じた反力分と比較して微小であるため、無視できる値である。   As shown in FIG. 3, in the tire linear region where the tire lateral force Fy is smaller than the first threshold value Fy1, the tire lateral force Fy and the self-aligning torque SAT change linearly with respect to the tire slip angle β. Therefore, in the tire linear region, it can be said that the turning axial force Fr is a value whose magnitude is determined in proportion to the tire lateral force Fy. The turning axial force Fr includes the reaction force corresponding to the viscosity and inertia of the steering system, but it is negligible because it is very small compared to the reaction force corresponding to the tire lateral force Fy. is there.

実施例1の操舵装置では、タイヤ横力Fyと転舵軸力Frに応じて目標操舵反力Thを生成し、タイヤ横力Fyがタイヤスリップ角βに対して線形的に変化する線形領域では、タイヤ横力Fyにタイヤ横力ゲインK1をかけた値を目標操舵反力Thとする。すなわち、タイヤ横力センサ12により実測したタイヤ横力Fyのみに応じて目標操舵反力Thを生成している。   In the steering device of the first embodiment, the target steering reaction force Th is generated according to the tire lateral force Fy and the turning axial force Fr, and in the linear region where the tire lateral force Fy linearly changes with respect to the tire slip angle β. A value obtained by multiplying the tire lateral force Fy by the tire lateral force gain K1 is defined as a target steering reaction force Th. That is, the target steering reaction force Th is generated only according to the tire lateral force Fy measured by the tire lateral force sensor 12.

ところで、実施例1では、転舵モータ9の電流値を出力トルクに換算することで転舵軸力Frを算出しているものの、タイヤ横力Fyよりも線形性に劣り、さらに、推定値である以上、実際の転舵軸力の変化特性に対して誤差が大きい。一方、タイヤ横力センサ12により実際に検出したタイヤ横力Fyは、推定した転舵軸力Frよりも実際の転舵軸力の変化特性に近い特性となる。   By the way, in Example 1, although the steered axial force Fr is calculated by converting the current value of the steered motor 9 into the output torque, the linearity is inferior to the tire lateral force Fy. For some reason, the error is large with respect to the actual change characteristic of the turning axial force. On the other hand, the tire lateral force Fy actually detected by the tire lateral force sensor 12 is closer to the actual turning axial force change characteristic than the estimated turning axial force Fr.

よって、タイヤ線形領域では、タイヤ横力センサ12により検出したタイヤ横力Fyのみに基づいて目標操舵反力Thを生成することにより、実際の転舵軸力の変化特性に合致した操舵反力をハンドル1に付与できる。つまり、ハンドルと舵取り機構とが機械的に連結されたコンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性を正確に模擬できる。   Therefore, in the tire linear region, by generating the target steering reaction force Th based only on the tire lateral force Fy detected by the tire lateral force sensor 12, the steering reaction force that matches the actual change characteristic of the turning axial force is obtained. It can be given to the handle 1. That is, it is possible to accurately simulate the steering reaction force characteristic of the conventional steering device in which the steering wheel and the steering mechanism are mechanically connected.

また、実施例1では、タイヤ横力センサ12を設けて実際のタイヤ横力Fyを検出しているため、タイヤ横力Fyがタイヤ線形領域にあるのか、またはタイヤ非線形領域にあるのかを正確に検出できる。   In the first embodiment, since the tire lateral force sensor 12 is provided to detect the actual tire lateral force Fy, it is accurately determined whether the tire lateral force Fy is in the tire linear region or the tire nonlinear region. It can be detected.

(タイヤ非線形領域の反力生成)
タイヤ横力Fyが第1閾値Fy1以上となるタイヤ非線形領域(すなわちタイヤの旋回限界以上の領域)では、タイヤ線形領域と異なり、タイヤ横力Fyはタイヤスリップ角βに比例して増加せず、ある値(第2閾値Fy2)で飽和する。また、セルフアライニングトルクSATは、タイヤ非線形領域ではタイヤ横力Fyが第1閾値Fy1から第2閾値Fy2まで増加しているのに対し、タイヤ非線形領域では第1閾値Fy1から急減している。これは、タイヤ横力Fyが第1閾値Fy1以上のとき、ニューマチックトレールが車両前方側へ移動するためである。
(Reaction generation in tire non-linear region)
In the tire non-linear region where the tire lateral force Fy is equal to or greater than the first threshold Fy1 (ie, the region beyond the tire turning limit), the tire lateral force Fy does not increase in proportion to the tire slip angle β, unlike the tire linear region. Saturates at a certain value (second threshold Fy2). Further, the self-aligning torque SAT is sharply decreased from the first threshold value Fy1 in the tire nonlinear region while the tire lateral force Fy is increased from the first threshold value Fy1 to the second threshold value Fy2 in the tire nonlinear region. This is because the pneumatic trail moves to the front side of the vehicle when the tire lateral force Fy is equal to or greater than the first threshold value Fy1.

このため、実際の転舵軸力は、タイヤ横力Fyに応じた値とはならず、例えば、タイヤ線形領域と同様にタイヤ横力Fyのみに応じて目標操舵反力Thを生成した場合、セルフアライニングトルクSATの減少を模擬できず、ドライバ(運転者)にタイヤ横力Fyがタイヤ非線形領域にあること、すなわち、タイヤが旋回限界にあること、または旋回限界に近いことを操舵反力により知らせることができない。すなわちタイヤ横力Fyのみに応じて目標操舵反力Thを生成した場合には、車両のドライバは操舵反力に基づいてタイヤが旋回限界もしくは旋回限界に近い事を感知する事が困難となる。   For this reason, the actual turning axial force is not a value according to the tire lateral force Fy, for example, when the target steering reaction force Th is generated only according to the tire lateral force Fy as in the tire linear region, Steering reaction force can not simulate the decrease of the self-aligning torque SAT and the driver (driver) has the tire lateral force Fy in the tire nonlinear range, that is, the tire is at or near the turning limit. Cannot be notified. That is, when the target steering reaction force Th is generated only according to the tire lateral force Fy, it becomes difficult for the driver of the vehicle to detect that the tire is at the turning limit or near the turning limit based on the steering reaction force.

これに対し、実施例1の操舵装置では、タイヤ横力Fyがタイヤスリップ角βに対して非線形的に変化する非線形領域(タイヤ横力がFy1以上となる領域)ではタイヤ横力Fyが大きくなるほど目標操舵反力Thのうちタイヤ横力Fyに応じた操舵反力(K1×Fy)を小さくする一方、転舵軸力Frに応じた操舵反力(K2×Fr)を大きくする。   On the other hand, in the steering device of the first embodiment, the tire lateral force Fy increases in a non-linear region where the tire lateral force Fy changes nonlinearly with respect to the tire slip angle β (region where the tire lateral force becomes Fy1 or more). Of the target steering reaction force Th, the steering reaction force (K1 × Fy) corresponding to the tire lateral force Fy is reduced, while the steering reaction force (K2 × Fr) corresponding to the turning axial force Fr is increased.

すなわち、タイヤ非線形領域におけるセルフアライニングトルクSATの減少は、転舵モータ9の電流値から算出した転舵軸力Frに反映されるため、転舵軸力Frに応じた反力分を大きくすることで、セルフアライニングトルクSATの急減に伴い操舵反力が減少するコンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性を模擬でき、ドライバにタイヤ横力Fyがタイヤ非線形領域にあることを知らせることができる。   That is, since the decrease in the self-aligning torque SAT in the tire non-linear region is reflected in the turning axial force Fr calculated from the current value of the turning motor 9, the reaction force corresponding to the turning axial force Fr is increased. Thus, it is possible to simulate the steering reaction force characteristic of a conventional steering device in which the steering reaction force decreases with a sudden decrease in the self-aligning torque SAT, and to inform the driver that the tire lateral force Fy is in the tire nonlinear region.

また、実施例1の操舵装置では、タイヤ横力Fyが第2閾値Fy2以上、すなわち、タイヤ横力Fyが飽和したとき、タイヤ横力ゲインK1および転舵軸力ゲインK2を固定し、タイヤ横力Fyに応じた操舵反力(K1×Fy)および転舵軸力Frに応じた操舵反力(K2×Fr)を一定とする。   In the steering device of the first embodiment, when the tire lateral force Fy is equal to or greater than the second threshold Fy2, that is, when the tire lateral force Fy is saturated, the tire lateral force gain K1 and the turning axial force gain K2 are fixed, and the tire lateral force is fixed. The steering reaction force (K1 × Fy) corresponding to the force Fy and the steering reaction force (K2 × Fr) corresponding to the turning shaft force Fr are made constant.

セルフアライニングトルクSATは、タイヤ横力Fyが第1閾値Fy1以上になると、タイヤスリップ角βが大きくなるほど減少し、タイヤ特性によっては、タイヤ横力Fyが第2閾値Fy2を超えたとき、負の値になることがある。このとき、転舵軸力Frに応じた操舵反力は負の値となる。一方、タイヤ横力Fyは、第2閾値Fy2以上では飽和して一定であるため、タイヤ横力Fyに応じた操舵反力は変化しない。   The self-aligning torque SAT decreases as the tire lateral force Fy exceeds the first threshold Fy1, and decreases as the tire slip angle β increases. Depending on the tire characteristics, the self-aligning torque SAT is negative when the tire lateral force Fy exceeds the second threshold Fy2. May be the value of. At this time, the steering reaction force according to the turning axial force Fr becomes a negative value. On the other hand, since the tire lateral force Fy is saturated and constant above the second threshold Fy2, the steering reaction force according to the tire lateral force Fy does not change.

つまり、タイヤ横力Fyが第2閾値Fy2以上の領域では、目標操舵反力Thが負の値、すなわち、ハンドル1をさらに切り増す方向へと転舵モータ9が駆動され、車両がより不安定となる可能性がある。   That is, in the region where the tire lateral force Fy is equal to or greater than the second threshold value Fy2, the steering motor 9 is driven in a direction in which the target steering reaction force Th is a negative value, that is, the steering wheel 1 is further increased, and the vehicle is more unstable. There is a possibility.

そこで、実施例1では、タイヤ横力Fyが第2閾値Fy2以上の場合には、目標操舵反力Thを一定とすることで、ハンドル1を切り増す方向に転舵モータ9が駆動することを防ぎ、車両がより不安定となるのを防止できる。   Therefore, in the first embodiment, when the tire lateral force Fy is equal to or greater than the second threshold value Fy2, the steering motor 9 is driven in the direction in which the steering wheel 1 is increased by keeping the target steering reaction force Th constant. This can prevent the vehicle from becoming more unstable.

次に、効果を説明する。
実施例1の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) 運転者によって操舵されるハンドル1と、前輪2,2に接続されるとともに当該前輪2,2を転舵駆動する舵取り機構3とが機械的に分離し、ハンドル1の操舵角に応じて舵取り機構3によって前輪2,2を駆動すると共に、ハンドル1に操舵反力を付与する反力モータ5を有する車両用操舵装置において、タイヤ横力Fyを検出する第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bと、舵取り機構3のラック軸11に作用する転舵軸力Frを検出する転舵軸力検出手段(コントローラ15)と、反力モータ5によってハンドル1に付与する操舵反力の目標値である目標操舵反力Thをタイヤ横力と転舵軸力に応じて生成すると共に、該生成した目標操舵反力Thに基づいて反力モータ5を制御するコントローラ15と、を設け、コントローラ15は、タイヤ横力Fyがタイヤスリップ角βに対して線形的に変化する線形領域ではタイヤ横力Fyのみに応じて目標操舵反力Thを生成し、タイヤ横力Fyがタイヤスリップ角βに対して非線形的に変化する非線形領域ではタイヤ横力Fyが大きくなるほど目標操舵反力Thのうちタイヤ横力Fyに応じた操舵反力を小さくする一方、転舵軸力Frに応じた操舵反力を大きくする。これにより、コンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性をより正確に模擬できる。
Next, the effect will be described.
The vehicle steering apparatus according to the first embodiment has the following effects.
(1) The steering wheel 1 that is steered by the driver and the steering mechanism 3 that is connected to the front wheels 2 and 2 and that drives the front wheels 2 and 2 are mechanically separated from each other. In the vehicle steering apparatus having the reaction force motor 5 that drives the front wheels 2 and 2 by the steering mechanism 3 and applies a steering reaction force to the steering wheel 1, the first and second tire lateral forces that detect the tire lateral force Fy are detected. Sensors 12a and 12b, a steering axial force detecting means (controller 15) for detecting a steering axial force Fr acting on the rack shaft 11 of the steering mechanism 3, and a steering reaction force applied to the handle 1 by the reaction force motor 5 A target steering reaction force Th that is a target value is generated according to the tire lateral force and the turning axial force, and a controller 15 that controls the reaction force motor 5 based on the generated target steering reaction force Th is provided, The controller 15 In the linear region where the lateral force Fy changes linearly with respect to the tire slip angle β, the target steering reaction force Th is generated only according to the tire lateral force Fy, and the tire lateral force Fy is nonlinear with respect to the tire slip angle β. In the non-linear region that changes with time, the larger the tire lateral force Fy, the smaller the steering reaction force corresponding to the tire lateral force Fy out of the target steering reaction force Th, while the steering reaction force corresponding to the turning axial force Fr is increased. . Thereby, the steering reaction force characteristic of a conventional steering device can be simulated more accurately.

(2) コントローラ15は、タイヤ横力Fyが飽和しているとき、タイヤ横力Fyに応じた操舵反力および転舵軸力Frに応じた目標操舵反力Thを、タイヤ横力Fyが飽和した際の目標操舵反力Thに維持するため、目標操舵反力Thが負の値となってハンドル1を切り増す方向に転舵モータ9が駆動することを防ぎ、車両がより不安定となるのを防止できる。   (2) When the tire lateral force Fy is saturated, the controller 15 saturates the steering reaction force according to the tire lateral force Fy and the target steering reaction force Th according to the turning axial force Fr, and the tire lateral force Fy is saturated. In order to maintain the target steering reaction force Th at that time, the target steering reaction force Th becomes a negative value, preventing the steering motor 9 from being driven in a direction to increase the steering wheel 1, and the vehicle becomes more unstable. Can be prevented.

実施例2の車両用操舵装置は、タイヤ横力ゲインK1および転舵軸力ゲインK2の設定方法のみ実施例1と異なり、他の構成は同一であるため、同一部分の図示ならびに説明は省略する。   The vehicle steering apparatus according to the second embodiment is different from the first embodiment only in the setting method of the tire lateral force gain K1 and the turning axial force gain K2, and the other configurations are the same, so the illustration and description of the same parts are omitted. .

図4は、実施例2のタイヤ横力ゲインK1および転舵軸力ゲインK2の設定マップである。タイヤ横力ゲインK1は、Fy>SATとなる領域において、タイヤ横力Fyと転舵軸力Frとの差の絶対値|Fy−Fr|が第1閾値ΔF1以下の領域では一定値であり、|Fy−Fr|が第1閾値ΔF1と第2閾値ΔF2との間の領域では、タイヤ横力Fyが大きくなるほど小さくなり、|Fy−Fr|が第2閾値ΔF2を超えた領域で一定となる特性を有する。   FIG. 4 is a setting map of the tire lateral force gain K1 and the turning axial force gain K2 of the second embodiment. The tire lateral force gain K1 is a constant value in a region where Fy> SAT, in which the absolute value | Fy−Fr | of the difference between the tire lateral force Fy and the turning axial force Fr is equal to or smaller than the first threshold value ΔF1, | Fy−Fr | becomes smaller as the tire lateral force Fy increases in the region between the first threshold ΔF1 and the second threshold ΔF2, and becomes constant in a region where | Fy−Fr | exceeds the second threshold ΔF2. Has characteristics.

一方、転舵軸力ゲインK2は、Fy>SATとなる領域において、タイヤ横力Fyと転舵軸力Frとの差の絶対値|Fy−Fr|が第1閾値ΔF1以下の領域ではゼロであり、|Fy−Fr|が第1閾値ΔF1と第2閾値ΔF2との間の領域ではタイヤ横力Fyが大きくなるほど大きくなり、|Fy−Fr|が第2閾値ΔF2を超えた領域で一定となる特性を有する。   On the other hand, the turning axial force gain K2 is zero in the region where Fy> SAT, and the absolute value | Fy−Fr | of the difference between the tire lateral force Fy and the turning axial force Fr is zero in the region where the first threshold value ΔF1 or less. Yes, | Fy−Fr | increases as the tire lateral force Fy increases in the region between the first threshold ΔF1 and the second threshold ΔF2, and | Fy−Fr | is constant in the region exceeding the second threshold ΔF2. It has the characteristic which becomes.

第1閾値ΔF1は、図3においてセルフアライニングトルクSATがタイヤスリップ角βの増加に応じて最大値を迎えた後減少傾向となり、横力Fyよりも所定値だけ小さくなったときの当該所定値とする。つまり、タイヤ横力Fyが非線形領域であり、かつ、セルフアライニングトルクSATが減少している事が判別できる値を予め実験等によって求めて第1閾値ΔF1に設定する。また、第2閾値ΔF2は、タイヤ横力Fyが飽和したときのタイヤ横力Fyと転舵軸力Frとの差の絶対値とする。   The first threshold value ΔF1 tends to decrease after the self-aligning torque SAT reaches the maximum value as the tire slip angle β increases in FIG. 3, and the predetermined value when the first threshold value ΔF1 becomes smaller than the lateral force Fy by a predetermined value. And That is, a value by which it can be determined that the tire lateral force Fy is a non-linear region and the self-aligning torque SAT is decreasing is obtained in advance through experiments or the like and set to the first threshold value ΔF1. The second threshold ΔF2 is an absolute value of the difference between the tire lateral force Fy and the turning axial force Fr when the tire lateral force Fy is saturated.

また、実施例2では、コントローラ15は、第1,第2転舵モータ角度センサ10a,10bによって検出された回転角の変化量から前輪2,2の転舵角速度を算出し(転舵角速度検出手段)、転舵角速度に応じて転舵軸力Frを補正する。補正方法は、転舵角速度に応じて設定した転舵軸力補正係数を、転舵モータ9の電流値から算出した転舵軸力Frにかけることで行う。   In the second embodiment, the controller 15 calculates the turning angular velocity of the front wheels 2 and 2 from the amount of change in the rotation angle detected by the first and second turning motor angle sensors 10a and 10b (steering angular velocity detection). Means), the turning axial force Fr is corrected according to the turning angular velocity. The correction method is performed by applying a turning axial force correction coefficient set according to the turning angular velocity to the turning axial force Fr calculated from the current value of the turning motor 9.

図5は、転舵角速度に応じた転舵軸力補正係数の補正マップであり、転舵軸力補正係数は、転舵角速度が高いほど小さくなる特性とする。なお、転舵軸力補正係数の上下限値には、転舵軸力Frが過大または過小となるのを回避するための制限値を設けている。   FIG. 5 is a correction map of the turning axial force correction coefficient according to the turning angular speed, and the turning axial force correction coefficient has a characteristic that decreases as the turning angular speed increases. The upper and lower limit values of the turning axial force correction coefficient are provided with limit values for avoiding the turning axial force Fr from being excessive or small.

次に、作用を説明する。
タイヤ横力Fyと転舵軸力Fr(セルフアライニングトルクSAT)との差の絶対値が第1閾値ΔF1以上であるということは、タイヤ横力Fyが非線形領域であり、かつ、セルフアライニングトルクSATが減少していることを示すものである。また、タイヤ横力Fyと転舵軸力Frとの差の絶対値が第2閾値ΔF2以上であるということは、タイヤ横力Fyが飽和していることを示すものである。
Next, the operation will be described.
The absolute value of the difference between the tire lateral force Fy and the turning axial force Fr (self-aligning torque SAT) is greater than or equal to the first threshold value ΔF1, which means that the tire lateral force Fy is in a non-linear region and is self-aligning. This shows that the torque SAT is decreasing. Further, the fact that the absolute value of the difference between the tire lateral force Fy and the turning axial force Fr is equal to or larger than the second threshold value ΔF2 indicates that the tire lateral force Fy is saturated.

よって、実施例2の操舵装置にあっては、タイヤ非線形領域において、ハンドルと舵取り機構とが機械的に連結されたコンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性を正確に模擬できる。   Therefore, in the steering device according to the second embodiment, the steering reaction force characteristic of the conventional steering device in which the steering wheel and the steering mechanism are mechanically coupled can be accurately simulated in the tire nonlinear region.

また、実施例2の操舵装置では、転舵角速度が高いほど転舵モータ9の電流値から算出した転舵軸力Frを減少補正している。これは、転舵角速度が高い場合、転舵モータ9のフリクションが大きくなることで、転舵モータ9の負荷が高くなり、実際の転舵軸力よりも大きな転舵軸力Frが算出されるためである。つまり、転舵角速度が高いほど転舵軸力Frを減少補正することで、タイヤ横力Fyと転舵軸力Frとの差を正確に計算できる。   In the steering device of the second embodiment, the steered axial force Fr calculated from the current value of the steered motor 9 is corrected to decrease as the steered angular velocity increases. This is because when the turning angular velocity is high, the friction of the turning motor 9 is increased, so that the load on the turning motor 9 is increased, and the turning axial force Fr larger than the actual turning axial force is calculated. Because. That is, the difference between the tire lateral force Fy and the turning axial force Fr can be accurately calculated by correcting the turning axial force Fr to decrease as the turning angular velocity increases.

次に、効果を説明する。
実施例2の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
Next, the effect will be described.
The vehicle steering apparatus according to the second embodiment has the following effects.

(3) 運転者によって操舵されるハンドル1と、前輪2,2に接続されるとともに当該前輪2,2を転舵駆動する舵取り機構3とが機械的に分離し、ハンドル1の操舵角に応じて舵取り機構3によって前輪2,2を駆動すると共に、ハンドル1に操舵反力を付与する反力モータ5を有する車両用操舵装置において、タイヤ横力Fyを検出する第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bと、舵取り機構3のラック軸11に作用する転舵軸力Frを検出する転舵軸力検出手段(コントローラ15)と、反力モータ5によってハンドル1に付与する操舵反力の目標値である目標操舵反力Thをタイヤ横力と転舵軸力に応じて生成すると共に、該生成した目標操舵反力Thに基づいて反力モータ5を制御するコントローラ15と、を設け、コントローラ15は、タイヤ横力Fyと転舵軸力Frとの差の絶対値が、タイヤ横力Fyがタイヤスリップ角βに対して線形的に変化する線形領域を示す値である場合にはタイヤ横力Fyのみに応じて目標操舵反力Thを生成し、差の絶対値が、タイヤ横力Fyがタイヤスリップ角βに対して非線形的に変化する非線形領域を示す値である場合にはタイヤ横力Fyが大きくなるほど目標操舵反力Thのうちタイヤ横力Fyに応じた操舵反力を小さくする一方、転舵軸力Frに応じた操舵反力を大きくする。これにより、タイヤ非線形領域を正確に検出でき、コンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性を模擬できる。   (3) The steering wheel 1 that is steered by the driver and the steering mechanism 3 that is connected to the front wheels 2 and 2 and drives the front wheels 2 and 2 to be steered are mechanically separated. In the vehicle steering apparatus having the reaction force motor 5 that drives the front wheels 2 and 2 by the steering mechanism 3 and applies a steering reaction force to the steering wheel 1, the first and second tire lateral forces that detect the tire lateral force Fy are detected. Sensors 12a and 12b, a steering axial force detecting means (controller 15) for detecting a steering axial force Fr acting on the rack shaft 11 of the steering mechanism 3, and a steering reaction force applied to the handle 1 by the reaction force motor 5 A target steering reaction force Th that is a target value is generated according to the tire lateral force and the turning axial force, and a controller 15 that controls the reaction force motor 5 based on the generated target steering reaction force Th is provided, The controller 15 If the absolute value of the difference between the lateral force Fy and the turning axial force Fr is a value indicating a linear region in which the tire lateral force Fy varies linearly with respect to the tire slip angle β, only the tire lateral force Fy And the absolute value of the difference is a value indicating a non-linear region in which the tire lateral force Fy changes nonlinearly with respect to the tire slip angle β, the tire lateral force Fy is The larger the value, the smaller the steering reaction force corresponding to the tire lateral force Fy in the target steering reaction force Th, while increasing the steering reaction force corresponding to the turning axial force Fr. Thereby, the tire non-linear region can be accurately detected, and the steering reaction force characteristic of the conventional steering device can be simulated.

(4) タイヤの転舵角速度を検出する転舵角速度検出手段(コントローラ15)を設け、コントローラ15は、転舵角速度が高いほど転舵軸力Frを減少補正するため、タイヤ横力Fyと転舵軸力Frとの差を正確に計算できる。   (4) A turning angular velocity detecting means (controller 15) for detecting the turning angular velocity of the tire is provided, and the controller 15 reduces the turning axial force Fr as the turning angular velocity is higher. The difference from the rudder axial force Fr can be calculated accurately.

〔他の実施例〕
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に示した構成に限定されるものではない。
例えば、実施例では、転舵モータの電流値を出力トルクに換算して転舵軸力を算出する例を示したが、舵取り機構のラック軸に作用する転舵軸力を直接検出可能な軸力センサを設けた構成としてもよい。
また、上記実施例2においては、コントローラ15は前輪2,2の転舵角速度を算出し、転舵角速度に応じて設定した転舵軸力補正係数を、転舵軸力Frにかけ転舵軸力Frを補正しているが、これを実施例1に記載の転舵装置に適用してもよい。
[Other Examples]
Although the best mode for carrying out the present invention has been described based on the embodiments, the specific configuration of the present invention is not limited to the configurations shown in the embodiments.
For example, in the embodiment, the example in which the current value of the steered motor is converted into the output torque to calculate the steered axial force is shown, but the shaft that can directly detect the steered axial force acting on the rack shaft of the steering mechanism It is good also as a structure which provided the force sensor.
In the second embodiment, the controller 15 calculates the turning angular velocity of the front wheels 2 and 2 and applies the turning axial force correction coefficient set according to the turning angular velocity to the turning axial force Fr. Although Fr is corrected, this may be applied to the steering device described in the first embodiment.

実施例1の車両用操舵装置を適用したステア・バイ・ワイヤシステムの全体行成図である。1 is an overall chart of a steer-by-wire system to which a vehicle steering apparatus according to a first embodiment is applied. 実施例1のタイヤ横力ゲインK1および転舵軸力ゲインK2の設定マップである。3 is a setting map of a tire lateral force gain K1 and a turning axial force gain K2 according to the first embodiment. タイヤスリップ角βに対するタイヤ横力FyおよびセルフアライニングトルクSATの特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram of tire lateral force Fy and self-aligning torque SAT with respect to tire slip angle β. 実施例2のタイヤ横力ゲインK1および転舵軸力ゲインK2の設定マップである。6 is a setting map of a tire lateral force gain K1 and a turning axial force gain K2 according to the second embodiment. 実施例2の転舵角速度に応じた転舵軸力補正係数の補正マップである。7 is a correction map of a turning axial force correction coefficient according to the turning angular velocity of the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハンドル
2 前輪
3 舵取り機構
4 コラムシャフト
5 反力モータ(操舵反力付与手段)
6 回転角センサ
7 操舵トルクセンサ
8 反力モータ角度センサ
9a,9b 転舵モータ
10a,10b 転舵モータ角度センサ
11 ラック
12a,12b タイヤ横力センサ(タイヤ横力検出手段)
13 ピニオンシャフト
14 第1コントローラ(操舵反力制御手段,転舵軸力検出手段,転舵角速度検出手段)
15 第2コントローラ(操舵反力制御手段,転舵軸力検出手段,転舵角速度検出手段)
16 第3コントローラ(操舵反力制御手段,転舵軸力検出手段,転舵角速度検出手段)
17 バッテリ
18 通信線
1 Handle 2 Front wheel 3 Steering mechanism 4 Column shaft 5 Reaction force motor (steering reaction force applying means)
6 Rotation angle sensor 7 Steering torque sensor 8 Reaction force motor angle sensor 9a, 9b Steering motor 10a, 10b Steering motor angle sensor 11 Rack 12a, 12b Tire lateral force sensor (tire lateral force detection means)
13 Pinion shaft 14 1st controller (steering reaction force control means, turning axial force detection means, turning angular velocity detection means)
15 Second controller (steering reaction force control means, turning axial force detection means, turning angular velocity detection means)
16 Third controller (steering reaction force control means, turning axial force detection means, turning angular velocity detection means)
17 Battery 18 Communication line

Claims (4)

運転者によって操舵されるハンドルと、転舵輪に接続されるとともに当該転舵輪を転舵駆動する舵取り機構とが機械的に分離し、前記ハンドルの操舵角に応じて前記舵取り機構によって前記転舵輪を駆動すると共に、前記ハンドルに操舵反力を付与する操舵反力付与手段を有する車両用操舵装置において、
タイヤ横力を検出するタイヤ横力検出手段と、
前記舵取り機構のラック軸に作用する転舵軸力を検出する転舵軸力検出手段と、
前記操舵反力付与手段によって前記ハンドルに付与する操舵反力の目標値である目標操舵反力を前記タイヤ横力と前記転舵軸力に応じて生成すると共に、該生成した目標操舵反力に基づいて前記操舵反力付与手段を制御する操舵反力制御手段と、
を設け、
前記操舵反力制御手段は、前記タイヤ横力がタイヤスリップ角に対して線形的に変化する線形領域では前記タイヤ横力のみに応じて前記目標操舵反力を生成し、前記タイヤ横力が前記タイヤスリップ角に対して非線形的に変化する非線形領域では前記タイヤ横力が大きくなるほど前記目標操舵反力のうち前記タイヤ横力に応じた操舵反力を小さくする一方、前記転舵軸力に応じた操舵反力を大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
A steering wheel steered by the driver and a steering mechanism connected to the steered wheels and driving the steered wheels are mechanically separated, and the steered wheels are steered by the steering mechanism according to the steering angle of the handle. In a vehicle steering apparatus having a steering reaction force applying means for driving and applying a steering reaction force to the steering wheel,
Tire lateral force detecting means for detecting tire lateral force;
A turning axial force detecting means for detecting a turning axial force acting on a rack shaft of the steering mechanism;
A target steering reaction force, which is a target value of the steering reaction force applied to the steering wheel by the steering reaction force applying means, is generated according to the tire lateral force and the turning axial force, and the generated target steering reaction force A steering reaction force control means for controlling the steering reaction force application means based on:
Provided,
The steering reaction force control means generates the target steering reaction force according to only the tire lateral force in a linear region where the tire lateral force changes linearly with respect to a tire slip angle, and the tire lateral force is In the non-linear region that varies nonlinearly with respect to the tire slip angle, the larger the tire lateral force, the smaller the steering reaction force corresponding to the tire lateral force out of the target steering reaction force, while depending on the turning axial force. A steering apparatus for a vehicle characterized by increasing the steering reaction force.
請求項1に記載の車両用操舵装置において、
前記操舵反力制御手段は、前記タイヤ横力が飽和しているとき、前記タイヤ横力に応じた操舵反力および前記転舵軸力に応じた目標操舵反力を、タイヤ横力が飽和した際の目標操舵反力に維持することを特徴とする車両用操舵装置。
The vehicle steering apparatus according to claim 1,
When the tire lateral force is saturated, the steering reaction force control means has saturated the tire lateral force with a steering reaction force according to the tire lateral force and a target steering reaction force according to the turning axial force. The vehicle steering apparatus is characterized in that the target steering reaction force is maintained.
運転者によって操舵されるハンドルと、転舵輪に接続されるとともに当該転舵輪を転舵駆動する舵取り機構とが機械的に分離し、前記ハンドルの操舵角に応じて前記舵取り機構によって前記転舵輪を駆動すると共に、前記ハンドルに操舵反力を付与する操舵反力付与手段を有する車両用操舵装置において、
タイヤ横力を検出するタイヤ横力検出手段と、
前記舵取り機構のラック軸に作用する転舵軸力を検出する転舵軸力検出手段と、
前記操舵反力付与手段によって前記ハンドルに付与する操舵反力の目標値である目標操舵反力を前記タイヤ横力と前記転舵軸力に応じて生成すると共に、該生成した目標操舵反力に基づいて前記操舵反力付与手段を制御する操舵反力制御手段と、
を設け、
前記操舵反力制御手段は、前記タイヤ横力と前記転舵軸力との差の絶対値が、前記タイヤ横力がタイヤスリップ角に対して線形的に変化する線形領域を示す値である場合には前記タイヤ横力のみに応じて前記目標操舵反力を生成し、前記差の絶対値が、前記タイヤ横力が前記タイヤスリップ角に対して非線形的に変化する非線形領域を示す値である場合には前記タイヤ横力が大きくなるほど前記目標操舵反力のうち前記タイヤ横力に応じた操舵反力を小さくする一方、前記転舵軸力に応じた操舵反力を大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
A steering wheel steered by the driver and a steering mechanism connected to the steered wheels and driving the steered wheels are mechanically separated, and the steered wheels are steered by the steering mechanism according to the steering angle of the handle. In a vehicle steering apparatus having a steering reaction force applying means for driving and applying a steering reaction force to the steering wheel,
Tire lateral force detecting means for detecting tire lateral force;
A turning axial force detecting means for detecting a turning axial force acting on a rack shaft of the steering mechanism;
A target steering reaction force, which is a target value of the steering reaction force applied to the steering wheel by the steering reaction force applying means, is generated according to the tire lateral force and the turning axial force, and the generated target steering reaction force A steering reaction force control means for controlling the steering reaction force application means based on:
Provided,
In the steering reaction force control means, the absolute value of the difference between the tire lateral force and the turning axial force is a value indicating a linear region in which the tire lateral force changes linearly with respect to a tire slip angle. The target steering reaction force is generated only in accordance with the tire lateral force, and the absolute value of the difference is a value indicating a nonlinear region where the tire lateral force changes nonlinearly with respect to the tire slip angle. In this case, the larger the tire lateral force, the smaller the steering reaction force corresponding to the tire lateral force out of the target steering reaction force, while increasing the steering reaction force corresponding to the turning axial force. A vehicle steering device.
請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記タイヤの転舵角速度を検出する転舵角速度検出手段を設け、
前記操舵反力制御手段は、前記転舵角速度が高いほど前記転舵軸力を減少補正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 to 3,
A steering angular velocity detecting means for detecting a steering angular velocity of the tire is provided;
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the steering reaction force control means corrects the turning axial force to decrease as the turning angular velocity increases.
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