JP4404693B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
本発明は、ハンドルの操作その他に基づいて電子制御装置を介して操向輪を転舵させる車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus that steers steered wheels via an electronic control unit based on an operation of a steering wheel or the like.
従来、自動車等の車両において、ハンドルの操作角その他を検出して電子制御装置を介して操向用車輪(一般には前輪)を制御する車両用操舵装置がある。このような制御系では、ハンドルの操作に対して操向用車輪の応答が遅れ、運転感覚が悪くなるということがあり、その対策が種々発明されている。例えば特許文献1には、運転者によるハンドルの操舵量に加えて、ハンドル操舵速度に所定の利得(仮にaとする)を乗じた補助舵角を重畳し、この重畳された信号をもとに操向車輪を操向することにより、応答性を高める装置が開示されている。
ところで、 運転者のハンドル操舵に対する車両の応答性は、車両の特性により決定されるが、その特性の中で大きな要因の一つは、操向車輪のコーナリングパワーである。すなわち、操向車輪のコーナリングパワーが大きくなれば、車両の応答性は高くなり、逆に小さくなれば低くなる。このコーナリングパワーは、車両を減速操作した時には、車重が前輪(操向車輪)にかかることにより増大し、結果として、このような運転条件では車両挙動が不安定になる。特許文献1では、減速度に応じてハンドル操舵速度に乗じられる利得(前述のa)を減少させることでこの現象を防止している。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a vehicle such as an automobile, there is a vehicle steering device that detects an operation angle of a steering wheel and the like and controls a steering wheel (generally a front wheel) via an electronic control device. In such a control system, the response of the steering wheel is delayed with respect to the operation of the steering wheel, and the driving feeling may be deteriorated, and various countermeasures have been invented. For example, in
By the way, the response of the vehicle to the steering of the driver's steering wheel is determined by the characteristics of the vehicle, and one of the major factors among the characteristics is the cornering power of the steered wheels. That is, if the cornering power of the steering wheel is increased, the response of the vehicle is increased. This cornering power increases when the vehicle is decelerated and the vehicle weight is applied to the front wheels (steering wheels). As a result, the vehicle behavior becomes unstable under such driving conditions. In
しかし、コーナリングパワーの変化は、前輪にかかる車重の変化だけによるのではない。コーナリングパワーは路面摩擦が小さい状況下において低下や飽和し、また、タイヤの種類や空気圧の違いでも変化する。この結果、このような状況変化により、ハンドル操作に対する車両の応答性は変化する。このような現象は普遍的に見られる現象であるから、従来のものではハンドル操作に対する車両の応答性がしばしば変化し、制御状態の安定性に欠けるという課題があった。特許文献2、3については後述する。
従来の車両用操舵装置では、ハンドルの操舵に対して操向車輪を制御するに際し、その制御系の利得を車両の減速という事象のみで変化させ、その他の原因によるコーナリングパワーの変化を考慮していない。そのため、ハンドル操作に対する車両挙動の安定性に欠けるという課題があった。 In the conventional vehicle steering system, when the steering wheel is controlled with respect to the steering of the steering wheel, the gain of the control system is changed only by the event of deceleration of the vehicle, and changes in cornering power due to other causes are taken into consideration. Absent. For this reason, there is a problem that the stability of the vehicle behavior with respect to the steering wheel operation is lacking.
本発明の目的は上記の課題を解決し、路面摩擦やタイヤの種類や空気圧の変化その他に起因するタイヤのコーナリングパワーの変化に対応可能な制御方法を提供し、車両が不安定になることを防止した車両操舵装置を得ることを目的とする。 The object of the present invention is to solve the above problems and provide a control method that can cope with changes in tire cornering power caused by road surface friction, tire type, air pressure changes, etc. An object of the present invention is to obtain a vehicle steering device that is prevented.
この発明の車両用操舵装置は、ハンドル角を検出してハンドル角信号を出力するハンドル角検出手段、ハンドル角速度を検出してハンドル角速度信号を出力するハンドル角速度検出手段、操向輪が操向されることにより生じる路面反力トルク信号を演算により推定または直接検出して求める路面反力検出手段、
前記ハンドル角信号より、前記操向輪の基本目標操向角値を設定する基本目標操向角設定手段、
前記操向輪の現在の操向角を検出する操向輪角検出手段、
前記操向輪角検出手段が検出した前記操向輪の現在の操向角と前記路面反力トルク信号から、前記操向車輪と路面との接触状態が線形領域にあるか飽和領域にあるかを判定する路面反力状態検出手段と、前記線形領域にあると判定された場合は、所定の値まで時間とともに漸増する利得を、また、前記飽和領域にあると判定された場合は、略0まで時間とともに漸減する利得を出力する利得制御手段と、前記ハンドル角速度信号に前記利得を乗じて補助舵角を演算する演算手段とを有する補助舵角設定手段、
前記基本目標操向角値に前記補助舵角を加えて目標操向角を設定する目標操向角設定手段、
前記目標操向角にもとづいて前記操向輪の操向角を制御する操向角制御手段を備えたものである。
In the vehicle steering apparatus according to the present invention, a steering wheel angle detection unit that detects a steering wheel angle and outputs a steering wheel angle signal, a steering wheel angular velocity detection unit that detects a steering wheel angular velocity and outputs a steering wheel angular velocity signal, and a steering wheel are steered. A road surface reaction force detecting means for estimating or directly detecting a road surface reaction force torque signal generated by
Basic target steering angle setting means for setting a basic target steering angle value of the steering wheel from the steering wheel angle signal;
A steering wheel angle detection means for detecting a current steering angle of the steering wheel;
From the current and steering angle the road surface reaction torque signal of the steering wheel the steering wheel angle detection means detects whether the state of contact between the steering wheel and the road surface is in the saturation region or in the linear region Road surface reaction force state detection means for determining the gain, a gain gradually increasing with time to a predetermined value when determined to be in the linear region, and approximately 0 when determined to be in the saturation region Auxiliary steering angle setting means having gain control means for outputting a gain that gradually decreases with time, and calculating means for calculating the auxiliary steering angle by multiplying the steering wheel angular velocity signal by the gain,
Target steering angle setting means for setting the target steering angle by adding the auxiliary steering angle to the basic target steering angle value;
Steering angle control means for controlling the steering angle of the steering wheel based on the target steering angle is provided.
本発明の車両用操舵装置によれば、路面反力が線形領域であるか、飽和領域であるかを判定して(即ちスリップ状態にあるか否かを判定して)、補助舵角を制御するので、特に滑りやすい路面で路面反力が飽和した場合、不要な補助舵角の抑制ができるとともに、スリップしていない状態では補助舵角を不必要に抑制することなく制御することができるという作用効果が得られる。 According to the vehicle steering apparatus of the present invention, the auxiliary steering angle is controlled by determining whether the road surface reaction force is in a linear region or a saturated region (that is, determining whether or not the vehicle is in a slip state). Therefore, when the road surface reaction force is saturated especially on a slippery road surface, unnecessary auxiliary rudder angle can be suppressed, and control can be performed without unnecessarily suppressing the auxiliary rudder angle in a non-slip state. The effect is obtained.
また、路面反力が線形領域であるか、飽和領域であるかを判定して、ハンドルが切り増されているか、切り戻しているかを判定し、切りましている状態で、路面反力が飽和した場合は、補助舵角を抑制することで切りすぎを抑制し、切り戻している状態では、補助舵角の抑制を禁止するので、切り戻し操舵の補助ができるという作用効果が得られる。 In addition, it is judged whether the road surface reaction force is in the linear region or the saturation region, it is judged whether the steering wheel has been increased or turned back, and the road surface reaction force is saturated in the state of being turned off. In this case, the excessive steering is suppressed by suppressing the auxiliary steering angle, and in the state of switching back, the suppression of the auxiliary steering angle is prohibited, so that the effect of assisting the switching back steering can be obtained.
また、路面反力が飽和している状態でハンドルが切り増されている状態では、転舵比を低下させるので、操向輪の切りすぎを抑制できる。 Further, in a state where the steering wheel is being increased while the road surface reaction force is saturated, the steered ratio is reduced, so that excessive turning of the steering wheel can be suppressed.
また、路面反力が飽和している状態でハンドルが切り増されている状態では、転舵比を低下させるので、操向輪の切りすぎを抑制できるとともに、操舵角速度と所定利得と前述の転舵比を乗じて補助舵角を算出しているので、変化する転舵比にあった補助舵角が得られ、車両の応答性が向上する。 In addition, when the steering wheel is turned up while the road surface reaction force is saturated, the steering ratio is reduced, so that the steering wheel can be prevented from being overcut, and the steering angular velocity, the predetermined gain, and the above-described turning are reduced. Since the auxiliary steering angle is calculated by multiplying the steering ratio, an auxiliary steering angle suitable for the changing steering ratio is obtained, and the responsiveness of the vehicle is improved.
また、路面反力が飽和している状態でハンドルが切り増されている状態では、転舵比を低下させるので、操向輪の切りすぎを抑制できるとともに、操舵角速度と所定利得と路面反力の飽和に依存しない基本転舵比を乗じて補助舵角を算出しているので、運転者のハンドル操舵速度に応じた補助舵角が路面反力の飽和と無関係になるため、回頭性が向上する。 In addition, when the steering wheel is being increased while the road surface reaction force is saturated, the steering ratio is reduced, so that the steering wheel can be prevented from being overcut and the steering angular velocity, the predetermined gain, and the road surface reaction force are reduced. Since the auxiliary steering angle is calculated by multiplying the basic steering ratio that does not depend on the saturation of the vehicle, the auxiliary steering angle according to the driver's steering speed of the steering wheel is irrelevant to the saturation of the road surface reaction force. To do.
また、補助舵角を所定の範囲に制限するので、運転者が急操舵した場合の過大な補助操舵が抑制できる。 Further, since the auxiliary steering angle is limited to a predetermined range, excessive auxiliary steering when the driver steers suddenly can be suppressed.
本発明の実施の形態について説明する前に、この発明の理解を助けるため、車両のハンドル操舵に対する応答性、及びタイヤによる路面のグリップについて簡単に説明する。
図2は、車両用操舵装置(以下、この発明では操向車輪の操向角を電動機で駆動する、いわゆる電動操舵装置を例として説明する。)の応答特性を説明するための特性図で、ある車速における、運転者のハンドル操舵を入力とし、車両のヨーレートを出力としたときの入出力周波数応答特性の概略をボード線図に表した図である。横軸は周波数、縦軸は制御系全体のゲイン(利得)と伝達関数の位相ずれを示す。図中A部に示したように、約1Hz付近から上の周波数でゲインが下がると共に、位相が遅れ始めるのが分かる。このような特性の装置を操作した場合、運転者は自分のハンドルの操作に対して、車両のヨーレートの追従が遅れる(即ちハンドルを切ってもすぐには車両が曲がり始めない)ため、運転がしにくいと感じる。
Before describing the embodiments of the present invention, in order to help understanding of the present invention, the response to steering of a vehicle and the grip of a road surface by a tire will be briefly described.
FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining response characteristics of a vehicle steering device (hereinafter, a so-called electric steering device in which the steering angle of a steering wheel is driven by an electric motor will be described as an example in the present invention). FIG. 4 is a Bode diagram showing an outline of input / output frequency response characteristics when a driver's steering wheel steering is input and a vehicle yaw rate is output at a certain vehicle speed. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents the gain of the entire control system and the phase shift of the transfer function. As shown in part A in the figure, it can be seen that the gain starts decreasing at a frequency higher than about 1 Hz and the phase starts to be delayed. When the device having such characteristics is operated, the driver is delayed in following the yaw rate of the vehicle with respect to the operation of his / her steering wheel (that is, the vehicle does not begin to turn immediately even when the steering wheel is turned off). I feel it is difficult to do.
これを解決するため、従来より図3(a)に示すブロック図のように、ハンドルと、操向車輪の間に図2の1Hzに時定数を合わせた1次進み要素を導入することで(無論、この間には図示しない各種の制御回路や電動機が挿入されている)、図2の位相遅れを補償する、所謂リードステアという技術が知られている。リードステアを導入した場合のハンドル操作に対する車両のヨーレートの周波数応答特性は、図3(b)に示すように、位相遅れが解消され(図には示さないが図2の折れ曲がり周波数1Hzをより高い周波数に移動させる)、運転者のハンドル操舵と車両挙動(ヨーレート)間の遅れが減少し、運転がしやすくなる。ただし、このような改善効果は、操向車輪の路面に対するグリップが確保されている場合に限られる。
In order to solve this problem, as shown in the block diagram of FIG. 3A, a primary advance element having a time constant set to 1 Hz in FIG. 2 is introduced between the steering wheel and the steering wheel. Of course, various control circuits and electric motors (not shown) are inserted in the meantime), and a so-called lead steer technique for compensating for the phase lag in FIG. 2 is known. As shown in FIG. 3B, the frequency response characteristic of the vehicle yaw rate with respect to the steering operation when lead steer is introduced eliminates the phase lag (not shown in the figure, but the
そこで、次に、タイヤの特性について概略を説明する。
図4は、ハンドル操作角θに対する路面反力の変化を、路面状態の変化を補助変数として説明する説明図である。横軸は横滑り角β、縦軸は路面反力トルクTaである。実線はドライアスファルト路面に対する路面反力トルクTa1、破線は滑り易い路面に対する路面反力トルクTa2を示している。図4に示すように、滑り易い路面に対する路面反力トルクTa2の特性曲線(破線)は、滑りにくいドライアスファルト路面に対する路面反力トルクTa1の特性曲線(実線)よりも小さいハンドル操作角θで低下(飽和)し始めるが、この値よりもハンドル操作角θが小さい領域(横滑り角βが小さい領域)では、特性曲線Ta1と同一の線形性が保持されている。したがって、滑りやすい路面においては、ハンドルをほとんど切らないで運転すれば運転できるが、切りすぎると車両が不安定になる(スリップする)所以である。このようなときに、前述した位相進みが挿入されていると、路面反力が低下し始める領域(スリップが生じかけた路面)でハンドルの切りすぎを増長させてしまうことになり、好ましい制御状態が得られない。
Therefore, next, an outline of the tire characteristics will be described.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the change in the road surface reaction force with respect to the steering wheel operation angle θ, using the change in the road surface state as an auxiliary variable. The horizontal axis represents the side slip angle β, and the vertical axis represents the road surface reaction torque Ta. A solid line indicates a road surface reaction torque Ta1 with respect to a dry asphalt road surface, and a broken line indicates a road surface reaction force torque Ta2 with respect to a slippery road surface. As shown in FIG. 4, the characteristic curve (broken line) of the road reaction force torque Ta2 on a slippery road surface decreases at a steering operation angle θ smaller than the characteristic curve (solid line) of the road surface reaction torque Ta1 on a dry asphalt road surface that is difficult to slip. (Saturation) starts, but in the region where the steering wheel operation angle θ is smaller than this value (region where the side slip angle β is small), the same linearity as the characteristic curve Ta1 is maintained. Therefore, on a slippery road surface, the vehicle can be driven by driving almost without turning the steering wheel, but if the vehicle is turned too much, the vehicle becomes unstable (slips). In such a case, if the phase advance described above is inserted, excessive steering of the steering wheel will be increased in the region where the road surface reaction force starts to decrease (the road surface on which the slip is about to occur). Cannot be obtained.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1の車両用操舵装置の構成を図1に示す。図1において、図示しない運転者はハンドル1を操作する。ハンドル1の舵角はハンドル角検出手段2により検出されハンドル角信号201として出力される。基本目標操向輪角生成手段5は、ハンドル角信号201から操向車輪を制御する制御量の基本となる操向輪角を計算し、基本目標操向輪角501を生成する。ハンドル角速度検出手段3はハンドル角信号201からハンドル角速度を検出してハンドル角速度信号301を出力する。
操向輪17a,17bはナックルアーム16a,16bを介して、ラックアンドピニオン方式の操舵機構15のラックアンドピニオン1501によりその方向が制御される。
操舵機構15にはこれを駆動する操舵機構駆動手段14が設けられ、この操舵機構駆動手段14は電気モータ1401と、操舵機構15のウオームホイール1502と噛み合うウオームギア1402とを有する。ラックアンドピニオン15には操向輪17a,17bの操向輪角を検出し、操向輪角信号1081を出力する操向輪角検出手段18が取り付けられている。
FIG. 1 shows the configuration of the vehicle steering system according to
The directions of the steered
The
また、操向車輪17a、17bに生じている路面反力を推定又は検出して路面反力トルク信号401を出力する路面反力検出手段4が設けられている。ハンドル角速度信号301と、路面反力トルク信号401とが入力され、必要な補助舵角を所定の手順に従って生成して出力する補助舵角生成手段6を備える。
目標操向角生成手段7は、基本目標操向角生成手段5の出力501と、補助舵角生成手段6の出力が入力され、所定の手続き(一般には両者を加算)に従って目標操向角701を生成する。操向輪角制御手段8は、目標操向輪角701と操向輪角信号1801が等しくなるよう、操向輪角制御用電気モータ1401を駆動して操向輪17a,17bの操向輪角を制御するものである。
Further, road surface reaction force detecting means 4 for estimating or detecting the road surface reaction force generated in the
The target steering angle generating means 7 receives the output 501 of the basic target steering angle generating means 5 and the output of the auxiliary steering angle generating means 6 and inputs the
以下、図1の車両用操舵装置の動作について、各ブロックごとに順次説明する。ただし、図1の中で公知のブロックについては、その技術が開示されている文献を示し、その詳細な説明は省略する。
初めに、路面反力検出手段4について説明する。路面反力検出手段は、図4に示した操舵状態と路面状態とで決定された路面反力トルクTaを検出する手段であり、例えば、特許文献2に開示されているような手法が応用できる。その他、直接トルクを検出する検出器を用いて測定してもかまわない。路面反力検出手段4は公知の手段であるので詳細な説明を省略する。
Hereinafter, the operation of the vehicle steering apparatus of FIG. 1 will be described in order for each block. However, with respect to known blocks in FIG. 1, references in which the technology is disclosed are shown, and detailed descriptions thereof are omitted.
First, the road surface reaction force detection means 4 will be described. The road surface reaction force detection means is a means for detecting the road surface reaction force torque Ta determined by the steering state and the road surface state shown in FIG. . Alternatively, measurement may be performed using a detector that directly detects torque. Since the road surface reaction force detection means 4 is a known means, detailed description thereof is omitted.
次に、補助舵角生成手段6の動作について図5、図6を用いて説明する。補助舵角生成手段6は、前述した路面反力が線形領域にあるか、飽和領域にあるか判定する路面反力状態検出手段601と、路面反力状態検出手段601の出力に応じて利得を可変する利得制御手段602と、ハンドル角速度検出手段3の出力であるハンドル角速度信号301に利得制御手段602の出力である利得とを乗ずる乗算器603より構成されている。そして路面反力状態検出手段601は、例えば、特許文献3にて開示されている路面反力の飽和検出手法が適要できる。
Next, operation | movement of the auxiliary | assistant steering angle production | generation means 6 is demonstrated using FIG. 5, FIG. The auxiliary rudder angle generating means 6 increases the gain according to the output of the road surface reaction force state detection means 601 for determining whether the road surface reaction force described above is in the linear region or the saturation region, and the road surface reaction force state detection means 601. A variable
図5の利得制御手段602の動作について図6を用いて説明する。図6は、滑りやすい路面でシングルレーンチェンジ(隣の車線へのレーン変更)を行ったときの各部の信号の様子を示した図である。ハンドルは同図(a)のようにまず左(図の上方向)へ切り、次に右(図の下方向)へ切って、そのあと元に戻す動きとなる。そのときのハンドルを動かす早さ(ハンドル角速度)は同図(b)となる。路面反力401は、図6(c)に示したように、滑らない路面であれば破線で示したような路面反力となるべきところが、ここでは滑りやすい路面であるので実線で示したように、ハンドル角(a)の大きな領域で飽和してしまう。この時、路面反力状態検出手段601は、図6(d)に示した様に、路面反力が線形領域にあるか、飽和領域であるかを判定する。利得制御手段602は、路面反力状態検出手段601が、路面反力が飽和していると判定している時には、利得を略0へ時間とともに漸減する。この時間変化の早さは、例えば、フルスパンを0.1〜0.3秒程度で変化させる。
The operation of the gain control means 602 in FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing the state of signals at various parts when a single lane change (lane change to an adjacent lane) is performed on a slippery road surface. The handle is moved to the left (upward in the figure), then to the right (downward in the figure), and then returned to its original position as shown in FIG. The speed at which the handle is moved (handle angular velocity) is as shown in FIG. As shown in FIG. 6C, the road
また、路面反力状態検出手段601が前述の路面との接触状態を線形であると判定した場合は、利得を所定の値へ時間とともに漸増する。このような、漸減・漸増を行うのは、路面反力が飽和するような場合であり、線形領域のみで操舵が行われるときは、所定値のままである。一方、乗算器603はハンドル角速度(図6(b))と利得(図6(f))を乗ずるので、図6(g)に示すような補助舵角が算出される。図6(g)で、破線は路面反力が飽和しない場合の補助舵角(図6(b)と同じ)を示しており、滑りやすい路面にて路面反力が飽和すると、利得が0に近い値となる時間が長くなり、その間、補助舵角が抑制されることがわかる。
In addition, when the road surface reaction force
図6のブロックの上記に説明した動作を達成するための具体的な処理としては、図6に示したように路面反力検出手段601の出力に応じて演算処理により利得を線形に変化させても良いが、別の処理として図7に示すように、路面反力状態検出手段601の出力を、図6の(d)に示したとおりに、路面反力が線形の場合は直ちに所定の値、飽和している場合は直ちに0とするよう構成(このような出力手段を備える)し、この出力を所定の時定数(例えば0.1〜0.3秒)を持つローパスフィルター602(遅れフィルターともいう)を通過させることにより、容易に前記の利得制御に近い制御を行うことができる。この場合の動作を図8に示す。図8(c)は図6の(c)と同じ、図8(d)は図6の(d)と同じ、図8(g)は図6の(g)と同じである。 As specific processing for achieving the above-described operation of the block of FIG. 6, the gain is linearly changed by arithmetic processing according to the output of the road surface reaction force detection means 601 as shown in FIG. However, as shown in FIG. 7, as another process, the output of the road surface reaction force state detection means 601 is immediately set to a predetermined value when the road surface reaction force is linear as shown in FIG. When saturated, a low-pass filter 602 (delay filter) having a predetermined time constant (for example, 0.1 to 0.3 seconds) is configured so that it is immediately set to 0 (including such output means). The control close to the gain control can be easily performed. The operation in this case is shown in FIG. 8C is the same as FIG. 6C, FIG. 8D is the same as FIG. 6D, and FIG. 8G is the same as FIG. 6G.
次に、目標操向角生成手段7の動作について説明する。目標操向角生成手段7は、基本目標操向角生成手段5の出力501と、補助舵角生成手段6の出力とを加算することにより、目標操向角701を生成する。ここで、基本目標操向角生成手段5は、ハンドル角検出手段2の出力201に応じて、基本目標操向角を算出するものであり、補助舵角生成手段6が生成する補助舵角が0の時は、そのまま操向車輪角となるので、車両の基本的なハンドル角と操向車輪角の関係を規定するものである。
Next, the operation of the target steering angle generation means 7 will be described. The target steering angle generation unit 7 generates the
このようにして生成された目標操向角は、操向輪角制御手段8に入力され、操向輪角制御手段8は、先に述べたように、操向輪7a、7bの操向輪角を制御する。
なお、ハンドル角速度301が極端に大きい場合、補助舵角生成手段6から出力される補助舵角が異常に大きくなることを危惧するのであれば、図9に示すように、乗算器603にて生成された補助舵角を所定の範囲に制限する制限器13を設けてもよい。これにより、極端に早い操舵角速度の時に、大きな補助舵角が生成されることが抑制でき、切りすぎの防止が可能となる。図9に示す特性の制限器は公知であるので、ブロック図による説明は省略する。
The target steering angle generated in this manner is input to the steering wheel angle control means 8, and the steering wheel angle control means 8 is the steering wheel of the steering wheels 7a and 7b as described above. Control the corners.
Note that if the steering wheel
実施の形態2.
実施の形態1の図1の補助舵角生成手段6の構成を変形することができる(変形した補助舵角生成手段を第2の補助舵角生成手段6bという)。これについて図10により説明する。図10は第2の補助舵角生成手段の構成を示した図であり、実施の形態1の図5の構成に切り戻し判定手段604を追加し、切り戻し判定手段604の出力を利得制御手段602に入力している。図10に示したように、切り戻し判定手段604には、ハンドル角速度301と、路面反力検出値401が入力される。そして切り戻し判定手段604は、図11に示すようにハンドル角速度301の極性と、路面反力検出値401の極性を比較し、同符号であれば切り増し、異符号で有れば切り戻しの状態にあると判定する。
The configuration of the auxiliary rudder angle generating means 6 of FIG. 1 of
次に第2の補助舵角生成手段6bの動作を、図12を用いて説明する。図12(a)から(d)までは、図6の(a)から(d)までと同一である。図12(e)は、前述した切り戻し判定手段604の出力である。利得制御手段602は基本的には前述したように、路面反力状態検出手段601が線形であると判定した場合は、利得を所定の値へ時間とともに漸増するが、同時に、切り戻し判定手段604が切り戻しと判定した場合は、路面反力状態検出手段の出力に関係なく、利得を所定の値へ漸増する(時間変化の早さは実施の形態1と同じ)。乗算器603は、ハンドル角速度(図12(b))と利得(図12(f))を乗ずるので、図12(g)に示すような補助舵角が算出される。図12(g)に示した破線は、本実施の形態の理解を助けるため図6(g)の補助舵角を比較のため示したもので、滑りやすい路面にて切り増している途中で路面反力が飽和すると補助舵角が抑制され、切り戻すときには補助舵角が抑制されないことがわかる。
Next, the operation of the second auxiliary steering angle generating means 6b will be described with reference to FIG. FIGS. 12A to 12D are the same as FIGS. 6A to 6D. FIG. 12E shows the output of the switch-
図10の第2の補助舵角生成手段6bのブロックの機能を達成するための具体的な回路構成としては、CPUを用いて演算処理することでもよいが、より簡単な手段として図13に示すようにしてもよい。即ち、路面反力状態検出手段601の出力を、図14に示すように、路面反力が線形の場合は瞬時に所定の値、飽和している場合は瞬時に0とするよう構成するとともに、切り戻し判定手段604の出力を図14に示すように、切り戻し判定時には瞬時に所定の値、それ以外は0とする。そして、最大値選択手段605を用いて前記2つの出力のうちの最大値を選択する。更に、利得制御手段602を所定の時定数(前述)を持つローパスフィルタで構成することにより、容易に前記の利得制御を行うことができる。ローパスフィルタの時定数は実施の形態1と同じである。 As a specific circuit configuration for achieving the function of the block of the second auxiliary rudder angle generating means 6b in FIG. 10, arithmetic processing using a CPU may be performed, but a simpler means is shown in FIG. You may do it. That is, as shown in FIG. 14, the output of the road surface reaction force state detection means 601 is configured to be instantaneously set to a predetermined value when the road surface reaction force is linear, and instantaneously set to 0 when saturated. As shown in FIG. 14, the output of the switchback determination means 604 is instantaneously set to a predetermined value at the time of switchback determination, and 0 otherwise. Then, the maximum value selection means 605 is used to select the maximum value of the two outputs. Further, the gain control means 602 is configured by a low-pass filter having a predetermined time constant (described above), whereby the gain control can be easily performed. The time constant of the low-pass filter is the same as in the first embodiment.
なお、実施の形態1と2の説明は、ハンドルと操向輪機構が機械的に連結されていない操舵機構を例として説明したが、この機構に限定されるというものでなく、広く、運転者のハンドル操作に対して補助操舵角を加えることができる機構であれば適用できる。 In the description of the first and second embodiments, a steering mechanism in which the steering wheel and the steered wheel mechanism are not mechanically connected has been described as an example. However, the present invention is not limited to this mechanism, and is widely used by the driver. Any mechanism that can add an auxiliary steering angle to the steering wheel operation can be applied.
実施の形態3.
本発明の実施の形態3の車両用操舵装置を図15を用いて説明する。図15において、図1の符号と同じものは同一または相当部分であり、その詳細な説明を省略する。転舵比制御手段10は、車速検出手段9と、路面反力検出手段4の出力より、ハンドル角と操向輪角の比である転舵比を算出する。目標操向角生成手段7は、ハンドル角検出手段2の出力と、転舵比制御手段10の出力より目標操向角を生成するものである。
本実施の形態の車両用操舵装置は、運転者が操舵するハンドル1の操舵や、操舵により生じる路面反力検出値401により適切な操向輪角を計算して、操向輪角を制御するものである。
A vehicle steering apparatus according to
The vehicle steering apparatus of the present embodiment controls the steering wheel angle by calculating an appropriate steering wheel angle based on the steering of the
次に、図15の装置の動作について説明する。ハンドル操舵に対するヨーレートのゲインは種々の条件変化により大きく変化することは実施の形態1で説明のとおりである。また、転舵比を低車速域では大きくして、少ない操舵で大きく曲がれるようにして利便性を高め、逆に高速域では、転舵比を小さくしてハンドル操舵に対する車両のヨーレートゲインを小さくすることで安定にし得ることはよく知られている。図15の装置においても、基本的にその機能を内在しているが、その詳細の説明は省略する。
実施の形態1で説明したように、滑りやすい路面における問題は、路面反力が飽和しているのにも関わらず、運転者がハンドルをさらに切り増しすることにより車両が不安定になることである。図15の装置はこの問題を解消することができる。
Next, the operation of the apparatus shown in FIG. 15 will be described. As described in the first embodiment, the gain of the yaw rate with respect to steering of the steering wheel changes greatly due to various conditions. In addition, the steering ratio is increased in the low vehicle speed range to increase the convenience by turning a large amount with less steering. Conversely, in the high speed range, the steering ratio is decreased to reduce the yaw rate gain of the vehicle with respect to steering. It is well known that it can be made stable. The apparatus of FIG. 15 also basically has its functions, but detailed description thereof is omitted.
As described in the first embodiment, the problem on the slippery road surface is that the vehicle becomes unstable as the driver further increases the steering wheel despite the fact that the road surface reaction force is saturated. is there. The apparatus of FIG. 15 can solve this problem.
図16は、図15の装置の動作を説明するため、滑りやすい路面でサイン操舵(ハンドルをサインカーブ状に操作する)をしたときの動作のタイムチャートである。例えば、図16内にAと示した部分(切り増ししている途中)で、路面反力が飽和(同図(b)の実線)した後、ハンドルをさらに切り増してしまった場合でも、転舵比制御手段10が転舵比を小さく制御する(同図(y))ことにより、実際の操向輪角の切りすぎを抑制するように制御する。 FIG. 16 is a time chart of the operation when sign steering (manipulating the handle in a sine curve shape) is performed on a slippery road surface in order to explain the operation of the apparatus of FIG. For example, even if the steering wheel is further increased after the road surface reaction force is saturated (solid line in FIG. 16 (b)) at the portion indicated by A in FIG. The steering ratio control means 10 controls the steering ratio to be small ((y) in the same figure) so as to suppress the excessive turning of the actual steering wheel angle.
上記の制御動作、即ち、路面反力が飽和している場合の転舵比の算出方法について説明する。運転者がハンドルを切り増ししている状態では、運転者の操舵意志に反しないためには、操向輪角の切り増し動作を禁止することや、逆に戻すような制御をすることは許されない。したがって、操舵意志に忠実かつ操向輪の無用な切り増し角を抑制するために、(操向輪角速度/ハンドル角速度)を0より大きく(同方向性は維持するということ)、そのときの転舵比より小さくなるように制御すればよい。
ハンドル角をθ、操向輪角をδ、転舵比をGとすると、
The above control operation, that is, a method for calculating the turning ratio when the road surface reaction force is saturated will be described. In the state where the driver is turning the steering wheel, in order not to contradict the driver's willingness to steer, it is permissible to prohibit the steering wheel angle from being increased or to reverse the control. Not. Therefore, in order to suppress the unnecessary turning angle of the steered wheel that is faithful to the steering intention, (steering wheel angular velocity / steering wheel angular velocity) is larger than 0 (that the same directionality is maintained), What is necessary is just to control so that it may become smaller than a rudder ratio.
If the steering wheel angle is θ, the steering wheel angle is δ, and the steering ratio is G,
つぎに、ハンドルを切り戻しする時の動作について説明する。ハンドルを切り戻ししているのかどうかの判定は、ハンドル角の極性と、ハンドル角速度の極性が異なれば(即ちハンドル角の絶対値が小さくなる方向にハンドルが回っているとき)切り戻しと判定できる。ハンドル切り戻し判定がされると、前述の(6)式で示した転舵比の制御は禁止され、転舵比がホールドされる(図16のBの部分)。さらに、ハンドルが中立点近傍になったとき、転舵比を所定の転舵比に初期化する(図16のCの部分)ので、次の切り増し時には、運転者の意志通りの操舵が実現できる。
理解を助けるため、以上の動作を、図17に示すハンドル角と操向角の関係を示した図を用いてもう一度説明する。切り増し時にハンドル角が路面反力飽和領域になると、操向角は抑制されるので、図15上の線の傾きが緩やかになる。次に、ハンドルが切り戻されると、前述したように、転舵比がホールドされるので、図に示したように線形で操向輪角が中立点に切り戻される。こうすることにより、図からもわかるように、転舵比を制御しなかった場合より早く路面反力の線形域に操向輪角が戻ることがわかる。
Next, the operation when turning back the handle will be described. Whether or not the steering wheel is turned back can be determined to be switching back when the polarity of the steering wheel angle and the polarity of the steering wheel angular velocity are different (that is, when the steering wheel is turning in a direction in which the absolute value of the steering wheel angle decreases). . When the steering wheel turning-back determination is made, the control of the steering ratio shown in the above equation (6) is prohibited and the steering ratio is held (part B in FIG. 16). Further, when the steering wheel is in the vicinity of the neutral point, the steering ratio is initialized to a predetermined steering ratio (part C in FIG. 16), so at the next increase, steering as intended by the driver is realized. it can.
In order to help understanding, the above operation will be described once again with reference to the diagram showing the relationship between the steering wheel angle and the steering angle shown in FIG. If the steering wheel angle becomes the road surface reaction force saturation region when the road is increased, the steering angle is suppressed, so that the slope of the line on FIG. 15 becomes gentle. Next, when the steering wheel is turned back, as described above, the steering ratio is held, so that the steering wheel angle is turned back to the neutral point in a linear manner as shown in the figure. By doing so, as can be seen from the figure, it can be seen that the steered wheel angle returns to the linear region of the road surface reaction force earlier than when the steering ratio is not controlled.
なお、この実施の形態では、ハンドルと操向輪機構が機械的に連結されていない操舵機構を例として説明したが、この機構にのみ適用できるというものでなく、広く、運転者のハンドル操舵に対して補助操舵角を加えることができる機構であればよいことは自明である。 In this embodiment, the steering mechanism in which the steering wheel and the steering wheel mechanism are not mechanically connected has been described as an example. However, the steering mechanism is not applicable only to this mechanism, and is widely used for steering the driver's steering wheel. It is obvious that any mechanism that can add an auxiliary steering angle is sufficient.
実施の形態4.
本発明の他の実施の形態を図18を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1の装置を少し変形したものに実施の形態3で説明した転舵比制御手段を組み合わせたものである。ただし、実施の形態1の構成の部分に関しては、実施の形態1で説明したような路面反力検出手段4の出力に基づく補助舵角の制御は行わない。これは、実施の形態1の装置は、路面反力が飽和すると、補助舵角を0にすることで切り増しを抑制するのに対し、実施の形態3では、路面反力が飽和すると、転舵比を小さくすることで切り増しを抑制するので、その双方を足し合わせても相乗効果が得られないからである。以下、実施の形態3の装置に対して加えた部分の動作を中心に説明する。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the steering ratio control means described in the third embodiment is combined with a slight modification of the apparatus of the first embodiment. However, regarding the portion of the configuration of the first embodiment, the auxiliary steering angle control based on the output of the road surface reaction force detecting means 4 as described in the first embodiment is not performed. This is because when the road reaction force is saturated, the device of the first embodiment suppresses the increase by setting the auxiliary steering angle to 0, whereas in the third embodiment, the road reaction force is saturated when the road reaction force is saturated. This is because a reduction in steering ratio is suppressed by reducing the rudder ratio, so that a synergistic effect cannot be obtained even if both are added. Hereinafter, the operation of the portion added to the apparatus of
図18において、補助舵角生成手段6は、ハンドル角速度検出手段2の出力と、転舵比制御手段10の出力が入力されており、ハンドル角速度をω、転舵比をGr、所定の利得(微分ゲイン)をDとすると、補助舵角ψは、
ψ=Gr・D・ω ・・・・(7)
で計算される。したがって、路面反力が飽和して転舵比Grが小さくなっても、それに合わせて、補助舵角も小さくなるので、運転者のハンドル操舵に対するヨーレートの周波数特性の位相が変化しない。
In FIG. 18, the auxiliary steering angle generation means 6 receives the output of the steering wheel angular velocity detection means 2 and the output of the steering ratio control means 10, the steering wheel angular speed is ω, the steering ratio is Gr, and a predetermined gain ( If the differential gain is D, the auxiliary steering angle ψ is
ψ = Gr · D · ω (7)
Calculated by Therefore, even if the road surface reaction force is saturated and the steering ratio Gr is reduced, the auxiliary steering angle is also reduced accordingly, so the phase of the frequency characteristic of the yaw rate with respect to the steering of the driver does not change.
なお、この実施の形態もハンドルと操向輪機構が機械的に連結されていない操舵機構を例として説明したが、この機構にのみ適用できるというものでなく、広く、運転者のハンドル操舵に対して補助操舵角を加えることができる機構であればよいことは自明である。さらに、実施の形態1で説明したように、補助舵角生成手段6の出力を所定の範囲に制限しても良い。 In this embodiment, the steering mechanism in which the steering wheel and the steered wheel mechanism are not mechanically connected has been described as an example. However, this embodiment is not only applicable to this mechanism, and is widely applied to the steering of the driver. Obviously, any mechanism that can add an auxiliary steering angle is sufficient. Furthermore, as described in the first embodiment, the output of the auxiliary rudder angle generating means 6 may be limited to a predetermined range.
実施の形態5.
本発明の実施の形態5の構成を、図19を用いて説明する。本実施の形態は実施の形態3の装置に加え、実施の形態1で説明したリードステアを組み合わせたものである。ただし、リードステアに関しては、実施の形態1で説明したような路面反力検出手段4の出力に基づく補助舵角生成手段6の補助舵角の制御は行わない。これは、実施の形態1の装置は、路面反力が飽和すると、補助舵角を0にすることで切り増しを抑制するのに対し、実施の形態3では、路面反力が飽和すると、転舵比を小さくすることで切り増しを抑制するので、その双方を足し合わせても相乗効果が得られないからである。以下、実施の形態3の装置に対して加えた部分の動作を中心に説明する。
The configuration of the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, in addition to the apparatus of the third embodiment, the lead steer described in the first embodiment is combined. However, regarding the lead steer, the control of the auxiliary steering angle of the auxiliary steering
図19において、第一の転舵比制御手段11は、実施の形態3で説明した車両の基本的な転舵比を制御するものであり、第二の転舵比制御手段12は、路面反力検出手段4の出力が入力され、路面反力の状況により転舵比が抑制される。すなわち、実施の形態3で説明した転舵比制御手段と同等のものである。補助舵角生成手段6は、ハンドル角速度検出手段2の出力と、第一の転舵比制御手段10の出力が入力されており、ハンドル角速度をω、第一の転舵比制御手段が出力する転舵比をGi、所定の利得(微分ゲイン)をDとすると、補助舵角ψは、
ψ=Gi・D・ω ・・・・・(8)
で計算され、路面反力の状況とは無関係に計算される。一方、第二の転舵比制御手段12は、実施の形態3で説明したように、路面反力検出手段4等より転舵比が制御される。ここで、第二の転舵比制御手段12の出力転舵比(区別するためこれを第二の転舵比と呼ぶ)をGrとすると、ハンドル角をθ、基本目標操向角をとすると、基本目標操向角精製手段7は、
φ=Gr・θ ・・・(9)
目標操向角精製手段8は、式(8)と式(9)を加算して、目標操向角δを、
δ=ψ+φ ・・・(10)
で算出する。したがって、路面反力が飽和して転舵比Grが小さくなっても、補助舵角に対する転舵比Giは、変化しないので、運転者の急なハンドル操舵に対して補助舵角を保つことができる。
In FIG. 19, the first turning ratio control means 11 controls the basic turning ratio of the vehicle described in the third embodiment, and the second turning ratio control means 12 The output of the force detection means 4 is input, and the steering ratio is suppressed depending on the situation of the road surface reaction force. That is, it is equivalent to the steering ratio control means described in the third embodiment. The auxiliary steering angle generation means 6 receives the output of the steering wheel angular velocity detection means 2 and the output of the first steering ratio control means 10, outputs the steering wheel angular speed ω, and the first steering ratio control means outputs. When the steering ratio is Gi and the predetermined gain (differential gain) is D, the auxiliary steering angle ψ is
ψ = Gi · D · ω (8)
It is calculated regardless of the road surface reaction force. On the other hand, as described in the third embodiment, the second turning ratio control means 12 is controlled by the road surface reaction force detection means 4 and the like. Here, when the output turning ratio of the second turning ratio control means 12 (referred to as the second turning ratio for distinction) is Gr, the steering wheel angle is θ, and the basic target steering angle is assumed. The basic target steering angle refining means 7 is:
φ = Gr · θ (9)
The target steering angle refining means 8 adds the equations (8) and (9) to obtain the target steering angle δ,
δ = ψ + φ (10)
Calculate with Therefore, even if the road surface reaction force is saturated and the steering ratio Gr becomes small, the steering ratio Gi with respect to the auxiliary steering angle does not change, so that the auxiliary steering angle can be kept against the driver's sudden steering. it can.
なお、この実施の形態も、ハンドルと操向輪機構が機械的に連結されていない操舵機構を例として説明したが、この機構にのみ適用できるというものでなく、広く、運転者のハンドル操舵に対して補助操舵角を加えることができる機構であればよいことは自明である。さらに、実施の形態1で説明したように、補助舵角生成手段6の出力を所定の範囲に制限しても良い。 In this embodiment, the steering mechanism in which the steering wheel and the steered wheel mechanism are not mechanically connected has been described as an example. However, this embodiment is not only applicable to this mechanism and is widely used for steering the driver's steering wheel. It is obvious that any mechanism that can add an auxiliary steering angle is sufficient. Furthermore, as described in the first embodiment, the output of the auxiliary rudder angle generating means 6 may be limited to a predetermined range.
この発明の車両用操舵装置は、乗用車、トラツクなどのいわゆる自動車を想定して記載されているが、自動車に限らず、陸上を走行し、操向車輪によって方向を制御される車両、例えばフォークリフトなどにも適用することができる。 The vehicle steering apparatus of the present invention is described assuming a so-called automobile such as a passenger car or a truck. However, the vehicle steering apparatus is not limited to an automobile, and is a vehicle that travels on land and whose direction is controlled by steering wheels, such as a forklift. It can also be applied to.
1 ハンドル、 2 ハンドル角検出手段、 3 ハンドル角速度検出手段、
4 路面反力検出手段、 5 基本目標操向角生成手段、
6 補助舵角生成手段、 6b 第2の補助舵角生成手段、
7 目標操向角生成手段、 8 操向輪角制御手段、
9 車速検出手段、 10 転舵比制御手段、 13 制限器、
11 第一の転舵比制御手段、 12 第二の転舵比制御手段、 13 制限器、
14 操舵機構駆動手段、 15 操舵機構、 16a、16b ナックルアーム、
17a、17b 操向輪、 18 操向輪角検出手段、
201 ハンドル角信号、 301 ハンドル角速度信号、
601 路面反力状態検出手段、 602 利得制御手段、
603 乗算器、 1401 電気モータ。
1 handle, 2 handle angle detection means, 3 handle angular velocity detection means,
4 road surface reaction force detection means, 5 basic target steering angle generation means,
6 auxiliary steering angle generation means, 6b second auxiliary steering angle generation means,
7 Target steering angle generation means, 8 Steering wheel angle control means,
9 vehicle speed detection means, 10 steering ratio control means, 13 limiter,
11 first steering ratio control means, 12 second steering ratio control means, 13 limiter,
14 steering mechanism drive means, 15 steering mechanism, 16a, 16b knuckle arm,
17a, 17b steering wheel, 18 steering wheel angle detection means,
201 steering wheel angle signal, 301 steering wheel angular velocity signal,
601 road surface reaction force state detection means, 602 gain control means,
603 multiplier, 1401 electric motor.
Claims (11)
ハンドル角速度を検出してハンドル角速度信号を出力するハンドル角速度検出手段、
操向輪が操向されることにより生じる路面反力トルク信号を演算により推定または直接検出して求める路面反力検出手段、
前記ハンドル角信号より、前記操向輪の基本目標操向角値を設定する基本目標操向角設定手段、
前記操向輪の現在の操向角を検出する操向輪角検出手段、
前記操向輪角検出手段が検出した前記操向輪の現在の操向角と前記路面反力トルク信号から、前記操向車輪と路面との接触状態が線形領域にあるか飽和領域にあるかを判定する路面反力状態検出手段と、前記線形領域にあると判定された場合は、所定の値まで時間とともに漸増する利得を、また、前記飽和領域にあると判定された場合は、略0まで時間とともに漸減する利得を出力する利得制御手段と、前記ハンドル角速度信号に前記利得を乗じて補助舵角を演算する演算手段とを有する補助舵角設定手段、
前記基本目標操向角値に前記補助舵角を加えて目標操向角を設定する目標操向角設定手段、
前記目標操向角にもとづいて前記操向輪の操向角を制御する操向角制御手段を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。 A handle angle detection means for detecting a handle angle and outputting a handle angle signal;
A steering wheel angular velocity detection means for detecting a steering wheel angular velocity and outputting a steering wheel angular velocity signal;
A road surface reaction force detecting means for estimating or directly detecting a road surface reaction force torque signal generated by the steering wheel being steered,
Basic target steering angle setting means for setting a basic target steering angle value of the steering wheel from the steering wheel angle signal;
A steering wheel angle detection means for detecting a current steering angle of the steering wheel;
From the current steering angle of the steering wheel detected by the steering wheel angle detection means and the road surface reaction torque signal, whether the steering wheel and the road surface are in a linear region or a saturated region. Road surface reaction force state detection means for determining the gain, a gain gradually increasing with time to a predetermined value when determined to be in the linear region, and approximately 0 when determined to be in the saturation region and gain control means for outputting a gain gradually decreases with time until the auxiliary steering angle setting means and a calculating means for calculating an auxiliary steering angle multiplied by the gain to the steering wheel angular velocity signal,
Target steering angle setting means for setting the target steering angle by adding the auxiliary steering angle to the basic target steering angle value;
A vehicle steering system comprising steering angle control means for controlling a steering angle of the steering wheel based on the target steering angle.
前記利得制御手段は、前記出力手段が出力した前記値が入力され所定の時定数の遅延した信号を前記利得として出力する遅れフィルターを含むことを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵装置。 The road surface reaction force state detection means outputs a predetermined value when it is determined that the value of the road surface reaction force torque signal is in a linear region, and outputs a substantially zero value when it is determined that it is in a saturation region. Having an output means,
2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the gain control unit includes a delay filter that receives the value output from the output unit and outputs a delayed signal having a predetermined time constant as the gain. .
ハンドル角速度を検出してハンドル角速度信号を出力するハンドル角速度検出手段、
操向輪が操向されることにより生じる路面反力トルク信号を演算により推定または直接検出して求める路面反力検出手段、
前記ハンドル角信号より、前記操向輪の基本目標操向角値を設定する基本目標操向角設定手段、
前記ハンドル角速度信号と前記路面反力トルク信号の極性を比較して、前記ハンドルが切り戻し状態にあるか、切り増し状態にあるかを判定する切り戻し判定手段、
前記操向輪の現在の操向角を検出する操向輪角検出手段、
前記操向輪角検出手段が検出した前記操向輪の現在の操向角と前記路面反力トルク信号から、前記操向車輪と路面との接触状態が線形領域にあるか飽和領域にあるかを判定する路面反力状態検出手段と、
前記操向車輪と路面との接触状態が線形領域にあると判定された場合、または、前記切り戻し判定手段が前記ハンドルが切り戻し状態にあると判定した場合は、所定の値まで時間とともに漸増する利得を出力し、また、前記飽和領域にあると判定され、かつ、前記ハンドルが切り増し状態にあると判定された場合は、略0まで時間とともに漸減する利得を出力する利得制御手段と、前記ハンドル角速度信号に前記利得を乗じて補助舵角を演算する演算手段とを有する補助舵角設定手段、
前記基本目標操向角値に前記補助舵角を加えて目標操向角を設定する目標操向角設定手段、
前記目標操向角にもとづいて前記操向輪の操向角を制御する操向角制御手段を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。 A handle angle detection means for detecting a handle angle and outputting a handle angle signal;
A steering wheel angular velocity detection means for detecting a steering wheel angular velocity and outputting a steering wheel angular velocity signal;
A road surface reaction force detecting means for estimating or directly detecting a road surface reaction force torque signal generated by the steering wheel being steered,
Basic target steering angle setting means for setting a basic target steering angle value of the steering wheel from the steering wheel angle signal;
Switchback determination means for comparing the polarity of the steering wheel angular velocity signal and the road surface reaction force torque signal to determine whether the steering wheel is in a switchback state or an increase state.
A steering wheel angle detection means for detecting a current steering angle of the steering wheel;
From the current steering angle of the steering wheel detected by the steering wheel angle detection means and the road surface reaction torque signal, whether the steering wheel and the road surface are in a linear region or a saturated region. Road surface reaction force state detecting means for determining
When it is determined that the contact state between the steered wheel and the road surface is in a linear region, or when the switchback determination means determines that the handle is in a switchback state, it gradually increases over time to a predetermined value. A gain control means for outputting a gain that gradually decreases with time until it is determined that the steering wheel is in the saturation region and the handle is in the increased state; Auxiliary rudder angle setting means having a computing means for calculating an auxiliary rudder angle by multiplying the steering wheel angular velocity signal by the gain,
Target steering angle setting means for setting the target steering angle by adding the auxiliary steering angle to the basic target steering angle value;
A vehicle steering system comprising steering angle control means for controlling a steering angle of the steering wheel based on the target steering angle.
前記利得制御手段は前記最大値選択手段が出力した前記値が入力され、所定の時定数の遅延した信号を前記利得として出力する遅れフィルターを備えたことを特徴とする請求項3に記載の車両用操舵装置。 When the auxiliary rudder angle setting means determines that the contact state between the steered wheel and the road surface is in the linear region, or when the switchback determination means determines that the handle is in a switchback state Outputs a predetermined value, and when it is determined that it is in the saturation region, and when the switchback determination means determines that the handle is in an increased state, the maximum value that outputs a value of approximately zero is output. Having value selection means,
4. The vehicle according to claim 3, wherein the gain control means includes a delay filter that receives the value output from the maximum value selection means and outputs a delayed signal having a predetermined time constant as the gain. Steering device.
ハンドル角を検出してハンドル角信号を出力するハンドル角検出手段、
ハンドル角速度を検出してハンドル角速度信号を出力するハンドル角速度検出手段、
操向輪が操向されることにより生じる路面反力トルク信号を演算により推定または直接検出して求める路面反力検出手段、
前記車速信号と前記路面反力トルク信号にもとづき、所定の前記ハンドル角速度に対する前記操向輪の操向輪角速度の比を転舵比として演算する転舵比制御手段、
前記ハンドル角信号に前記転舵比を乗じて、目標操向角値を生成する目標操向角設定手段、
前記目標操向角設定手段の出力に応じて、前記操向輪の操向角を制御する操向角制御手段を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。 Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed and outputting a vehicle speed signal;
A handle angle detection means for detecting a handle angle and outputting a handle angle signal;
A steering wheel angular velocity detection means for detecting a steering wheel angular velocity and outputting a steering wheel angular velocity signal;
A road surface reaction force detecting means for estimating or directly detecting a road surface reaction force torque signal generated by the steering wheel being steered,
Wherein based on the vehicle speed signal and the road surface reaction force torque signal, steering angle ratio control means for calculating a steering angle ratio the ratio of the steering wheel angular speed of the steering wheel for a given the steering wheel angular velocity,
A target steering angle setting means for generating a target steering angle value by multiplying the steering angle signal by the steering ratio;
A steering apparatus for a vehicle, comprising steering angle control means for controlling a steering angle of the steering wheel according to an output of the target steering angle setting means.
前記操向輪の現在の操向角を検出する操向輪角検出手段、
前記操向輪角検出手段が検出した前記操向輪の現在の操向角と前記路面反力トルク信号から、前記操向車輪と路面との接触状態が線形領域にあるか飽和領域にあるかを判定する路面反力状態検出手段を備え、
前記転舵比制御手段は、前記切り戻し判定手段によりハンドルが切り増し状態に操舵されていると判定された場合であって、前記路面反力状態検出手段の出力により飽和領域にあると判定された場合には、出力する転舵比を前記演算した転舵比より小さく、かつ0以上の所定の値となるよう出力し、前記ハンドルが切り戻し状態に操舵されていると判定された時には前記演算した転舵比を保持し、前記ハンドル角が略中立点になったとき、前記演算した転舵比を所定の値に初期化するものであることを特徴とする請求項5に記載の車両用操舵装置。 Switchback determination means for comparing the polarity of the steering wheel angular velocity signal and the road surface reaction force torque signal to determine whether the steering wheel is in a switchback state or an increase state.
A steering wheel angle detection means for detecting a current steering angle of the steering wheel;
From the current steering angle of the steering wheel detected by the steering wheel angle detection means and the road surface reaction torque signal, whether the steering wheel and the road surface are in a linear region or a saturated region. Road surface reaction force state detection means for determining
The steering ratio control unit is a case where it is determined that the steering wheel is steered in a state increased cut by previous SL switchback determining means, the output of the road surface reaction force state detecting means to be in the saturation region determination If it is determined that the output steered ratio is smaller than the calculated steered ratio and is a predetermined value equal to or greater than 0, and when it is determined that the steering wheel is steered back The calculated steered ratio is held, and when the steering wheel angle becomes a substantially neutral point, the computed steered ratio is initialized to a predetermined value . Vehicle steering system.
ハンドル角を検出してハンドル角信号を出力するハンドル角検出手段、
ハンドル角速度を検出してハンドル角速度信号を出力するハンドル角速度検出手段、
操向輪が操向されることにより生じる路面反力トルク信号を演算により推定または直接検出して求める路面反力検出手段、
前記車速信号と前記路面反力トルク信号にもとづき、ハンドル角に対する操向輪の操向輪角の比を転舵比として演算する転舵比制御手段、
前記ハンドル角信号に前記転舵比を乗じて、基本目標操向角値を生成する基本目標操向角設定手段、
前記ハンドル角速度信号と前記ハンドル角信号に対する転舵比に所定の利得を乗じて補助舵角を算出する補助舵角設定手段、
前記基本目標操向角値に前記補助舵角を加算して目標操向角を設定する目標操向角設定手段、
前記目標操向角にもとづいて前記操向輪の操向角を制御する操向角制御手段を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。 Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed and outputting a vehicle speed signal;
A handle angle detection means for detecting a handle angle and outputting a handle angle signal;
A steering wheel angular velocity detection means for detecting a steering wheel angular velocity and outputting a steering wheel angular velocity signal;
A road surface reaction force detecting means for estimating or directly detecting a road surface reaction force torque signal generated by the steering wheel being steered,
A steered ratio control means for calculating a steered wheel angle ratio with respect to a steering wheel angle as a steered ratio based on the vehicle speed signal and the road surface reaction force torque signal;
Basic target steering angle setting means for generating a basic target steering angle value by multiplying the steering angle signal by the steering ratio;
An auxiliary steering angle setting means for calculating an auxiliary steering angle by multiplying a steering ratio with respect to the steering wheel angular velocity signal and the steering wheel angle signal by a predetermined gain;
Target steering angle setting means for setting the target steering angle by adding the auxiliary steering angle to the basic target steering angle value;
A vehicle steering system comprising steering angle control means for controlling a steering angle of the steering wheel based on the target steering angle.
前記転舵比制御手段は、前記ハンドルが切り増し状態に操舵されていると判定された場合には、出力する転舵比を前記演算により得た転舵比より小さく、かつ0以上の所定の値となるよう出力し、前記ハンドルが切り戻し状態にあると判定された時には前記演算による転舵比を保持し、前記ハンドル角が略中立点になったとき、前記演算による転舵比を所定の値に初期化する事を特徴とする請求項7に記載の車両用操舵装置。 Compared with the polarities of the steering wheel angular velocity signal and the road surface reaction force torque signal, there is a switching back judging means for judging whether the steering wheel is in the switching back state or the cutting back state.
The steering ratio control unit, when the handle is determined to be steered to a state increased cutting is a steering angle ratio to output smaller than the steering ratio obtained by the calculation, and 0 or more predetermined outputs so that value, the when the handle is determined to be in the state switching back holding the steering angle ratio by the operation, when the steering wheel angle becomes substantially neutral point, given the steering angle ratio by the operation The vehicle steering apparatus according to claim 7, wherein the vehicle steering apparatus is initialized to a value of.
ハンドル角を検出してハンドル角信号を出力するハンドル角検出手段、
ハンドル角速度を検出してハンドル角速度信号を出力するハンドル角速度検出手段、
操向輪が操向されることにより生じる路面反力トルク信号を演算により推定または直接検出して求める路面反力検出手段、
前記ハンドル角信号と前記車速信号にもとづき、前記ハンドル角速度に対する操向輪の操向輪角速度の比を基本転舵比として出力する第一の転舵比制御手段、
前記第一の転舵比制御手段の出力と前記路面反力トルク信号にもとづき、第二の転舵比を算出する第二の転舵比制御手段、
前記ハンドル角信号に前記第二の転舵比制御手段の出力した前記第二の転舵比を乗じて、基本目標操向角値を生成する基本目標操向角設定手段、
前記ハンドル角速度信号と前記第一の転舵比制御手段の出力に所定の利得を乗じて補助舵角を算出する補助舵角設定手段、
前記基本目標操向角値に前記補助舵角を加算して目標操向角を設定する目標操向角設定手段、
前記目標操向角にもとづいて、前記操向輪の操向角を制御する操向角制御手段を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。 Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed and outputting a vehicle speed signal;
A handle angle detection means for detecting a handle angle and outputting a handle angle signal;
A steering wheel angular velocity detection means for detecting a steering wheel angular velocity and outputting a steering wheel angular velocity signal;
A road surface reaction force detecting means for estimating or directly detecting a road surface reaction force torque signal generated by the steering wheel being steered,
Based on the steering angle signal and the vehicle speed signal, the first steering ratio control means for outputting the ratio of the steering wheel angular velocity of the steering wheel relative to the wheel angular velocity as the basic steering ratio,
The first on the basis of the output and the road surface reaction force torque signal of the steering ratio control unit, a second steering angle ratio control means for calculating a second steering ratio,
Basic target steering angle setting means for generating a basic target steering angle value by multiplying the steering wheel angle signal by the second steering ratio output by the second steering ratio control means;
Auxiliary steering angle setting means for calculating an auxiliary steering angle by multiplying the steering wheel angular velocity signal and the output of the first steering ratio control means by a predetermined gain;
Target steering angle setting means for setting the target steering angle by adding the auxiliary steering angle to the basic target steering angle value;
A steering apparatus for a vehicle, comprising steering angle control means for controlling a steering angle of the steering wheel based on the target steering angle.
前記第二の転舵比制御手段は、前記ハンドルが切り増し状態に操舵されていると判定された場合には、前記第二の転舵比として前記基本転舵比より小さく、かつ0以上の所定の値となる転舵比を出力し、前記ハンドルが切り戻し状態にあると判定された時には前記第二の転舵比を保持し、前記ハンドル角が略中立点になったとき、前記第二の転舵比を所定の値に初期化する事を特徴とする請求項9に記載の車両用操舵装置。 Compared with the polarities of the steering wheel angular velocity signal and the road surface reaction force torque signal, there is a switching back judging means for judging whether the steering wheel is in the switching back state or the cutting back state.
The second steering angle ratio control means, when the handle is determined to be steered to a state increased cut is smaller than the previous SL basic steering ratio as said second steering angle ratio, and 0 or more When the steering ratio is determined to be in the switchback state, the second steering ratio is maintained, and when the steering wheel angle is substantially neutral, The vehicle steering apparatus according to claim 9, wherein the second steering ratio is initialized to a predetermined value .
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