JP3597609B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の駆動力を手動操舵系に直接作用させて運転者の操舵力を軽減するための電動パワーステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ステアリングホイールに与える操舵角を車輪の転舵角に変換する手動操舵系に電動機を設け、電動機の駆動力を手動操舵系に付加することによって運転者の操舵力を軽減するようにした電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、図1に示すように、ステアリングホイール1に一体結合されたステアリングシャフト2に自在継手3a・3bを有する連結軸3を介して連結されたピニオン4、及び、ピニオン4に噛合して車幅方向に往復動し得ると共に、タイロッド5を介して左右の前輪6のナックルアーム7にその両端が連結されたラック軸8で構成されたラック・アンド・ピニオン機構からなる手動操舵力発生手段9と、この手動操舵力発生手段9による操舵力を軽減するための補助操舵力を発生するべくラック軸8と同軸的に配設された電動機10と、ピニオン4に作用する手動操舵力TP を検出するための操舵力検出手段11と、ステアリングホイール1の回転角θを検出するための舵角検出手段12と、これらの検出値TP ・θに基づいて電動機10の出力を制御するための制御手段13とからなっている。
【0003】
制御手段13は、図2に示すように、電動機10の発生するべき出力トルクを設定し、かつ出力する出力目標値発生手段14と、これによって生成される出力目標値IT に基づいて電動機10を駆動制御する電動機駆動手段15とから構成され、操舵力検出手段11の出力TP に基づいて電動機10に発生させる補助操舵力を制御するようになっている。
【0004】
さて、上記従来形式のパワーステアリング装置に於いては、積雪路など摩擦係数μの低い路面で操舵する場合、路面と車輪間のスリップのために路面反力が運転者に十分に伝わらず、旋回円の曲率に対して適切な舵角を与え難いという問題があった。このような問題に対処するために、駆動輪のスリップ率に応じて操舵補助力を変化させるようにした操舵力制御装置が、特開平3−112777号公報に開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記公報に提案された技術は、単にスリップ時に操舵補助力を小さくするものであるため、セルフアライニングトルク、つまり操向輪を直進に戻そうとする力を損なうものであった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決し、セルフアライニングトルクを損なうことなく車輪のスリップ状態に応じて補助操舵力を適切に調整し、かつ運転者の過大な操舵に対する抑止力を与えることができるようにするために、本発明に於いては、車両の操向車輪に手動にて舵角を与える手動操舵系と、該手動操舵系の操舵力を検出する操舵力検出手段と、手動操舵系に付加する補助動力を発生する電動機と、操舵力検出手段の検出値に基づいて電動機の出力を制御する制御手段とを有する電動パワーステアリング装置に於いて、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段、あるいは車両のヨーイング角速度を検出するヨーイング角速度検出手段および車輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を設けると共に、横加速度検出手段、あるいはヨーイング角速度検出手段の検出値に対応した信号とスリップ率検出手段の検出値に対応した信号とを乗算する乗算手段と、横加速度検出手段、あるいはヨーイング角速度検出手段の検出値に対応した信号から乗算手段の信号を減算する減算手段とを制御手段に設け、減算手段の出力に基づいて電動機を制御するものとした。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体的な実施例に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【0008】
図3は、本発明が適用される基本的な電動パワーステアリング制御のブロック図を示している。例えば図1に於けるステアリングシャフト2とピニオン4間に設けられた操舵力検出手段11からの出力TPは、出力目標値発生手段14に入力され、基本出力目標値信号I1を発生する。この点は従来の制御系と同様である。これに対し、ステアリングシャフト2に設けられた舵角検出手段12と、後記のスリップ率検出手段19からの出力とを適当に加味した信号に基づいて出力目標値I1を補正することにより、車輪のスリップ率に応じた適切な操舵反力を運転者に与えるように電動機10の駆動力を制御するようにしている。
【0009】
舵角検出手段12の出力θが操舵反力設定手段17に入力されると、操舵反力設定手段17内に予め設定されたマップを検索して求めた操舵反力信号IRCが出力される。その一方、4輪のそれぞれに設けられた車輪回転角速度検出手段18の出力ωFR、ωFL、ωRR、ωRLがスリップ率検出手段19に入力され、これに基づいて後記の手法にてスリップ率Sが算出される。このスリップ率Sが減衰係数設定手段20に入力されると、減衰係数設定手段20内に予め設定されたマップを検索して求めた減衰係数信号kが出力される。これら操舵反力信号IRCと減衰係数信号kとが乗算器21にて乗算され、補正信号I2 として出力される。
【0010】
この補正信号I2 は、基本出力目標値信号I1 から減算器22にて減算され、改めて電動機出力の目標値IT として電動機駆動手段15に入力され、電動機10の制御指令値として用いられる。
【0011】
ここで車輪のスリップ率Sは、駆動輪側の車輪回転角速度平均値
ωF =(ωFR+ωFL)/2
と従動輪側の車輪回転角速度平均値
ωR =(ωRR+ωRL)/2
とから、
S=(ωF −ωR )/ωF
のように求められる。
【0012】
車輪がロックしない範囲で車両に制動をかける場合は、その時の車輪周速度の変化に基づいてスリップ率を推定しても良い。また舵角検出手段11としては、例えばロータリエンコーダのような回転角検出器でステアリングホイール1の回転角を直接的に求めるのみならず、ラック軸8の直線的ストロークの検出値から回転角に変換して求めても良い。
【0013】
次に上記実施例の作用について説明する。摩擦係数μが高い路面はスリップ率Sが小さいので、舵角検出手段12の出力θが大きくなっても乗算器21の出力I2 は大きくならず、電動機出力の目標値IT は、主として操舵力検出手段11の出力値TP のみで決定される。そして摩擦係数μが低い路面では、スリップ率Sが大きいために大きくなる乗算器21の出力I2 を基本出力目標値信号I1 から減算するので、ステアリングホイール1の切り込み時の電動機出力の目標値IT は小さくなり、運転者の過大な操舵に対する抑止力を与えることができる。また摩擦係数μが低い路面でのステアリングホイール1の戻し時は、操舵力検出手段11の出力TP が0となるので、減算器22の出力は負の値となり、電動機10はむしろステアリングホイール1を戻す方向へのトルクを発生することとなり、高度なセルフアライニングトルクが得られる。
【0014】
図4並びに図5は本発明による電動パワーステアリング制御のブロック図を示している。これは図3に示した舵角検出手段12の出力θに代えて、横加速度検出手段23にて求めた横加速度値(図4参照)、あるいはヨーイング角速度検出手段24にて求めたヨーイング角速度値(図5参照)を用い、上記と同様にして電動機10の駆動力を制御するようにしたものである。
【0015】
【発明の効果】
このように本発明によれば、電動パワーステアリング装置に於いて、走行条件に応じて操舵補助力を調整することにより、ステアリングホイールに適切な操舵反力を与えることができるので、運転者に対して過度な操舵に警告を与え、かつ予防することができる。特に上記構成を採ることにより、ステアリングホイールに操舵トルクを加えない状態では0となる基本出力目標値I1 から補正値I2 が減算されるので、戻し方向へのトルク、即ちセルフアライニングトルクを損なわずに済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される操舵装置の概略構成図。
【図2】補助操舵力発生電動機の基本的制御フロー図。
【図3】操舵角と車輪角速度とを加味して電動機出力目標値を出力するまでの概略フロー図。
【図4】操舵角と横加速度とを加味して電動機出力目標値を出力するまでの概略フロー図。
【図5】操舵角とヨーイング角速度とを加味して電動機出力目標値を出力するまでの概略フロー図。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 連結軸
4 ピニオン
5 タイロッド
6 前輪
7 ナックルアーム
8 ラック軸
9 手動操舵力発生手段
10 電動機
11 操舵力検出手段
12 舵角検出手段
13 制御手段
14 出力目標値発生手段
15 電動機駆動手段
17 操舵反力設定手段
18 車輪回転角速度検出手段
19 スリップ率検出手段
20 減衰係数設定手段
21 乗算器
22 減算器
23 横加速度検出器
24 ヨーイング角速度検出器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device for reducing the driver's steering force by directly applying the driving force of an electric motor to a manual steering system.
[0002]
[Prior art]
An electric power steering system in which an electric motor is provided in a manual steering system that converts a steering angle given to a steering wheel into a steering angle of a wheel, and a driving force of the electric motor is added to the manual steering system to reduce a driver's steering force. Devices are known. As shown in FIG. 1, the electric power steering apparatus includes a pinion 4 connected to a
[0003]
Control means 13, as shown in FIG. 2, the output target value generating means 14 for setting the output torque to be generated in the
[0004]
In the conventional power steering apparatus described above, when steering on a road surface having a low friction coefficient μ such as a snowy road, the road surface reaction force is not sufficiently transmitted to the driver due to slip between the road surface and the wheels, and the vehicle turns. There was a problem that it was difficult to give an appropriate steering angle to the curvature of the circle. To cope with such a problem, a steering force control device that changes the steering assist force in accordance with the slip ratio of the drive wheels is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-112777.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique proposed in the above publication merely reduces the steering assist force at the time of slipping, and thus impairs the self-aligning torque, that is, the force for returning the steered wheels to straight traveling.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, it is possible to appropriately adjust an auxiliary steering force according to a slip state of a wheel without impairing a self-aligning torque and to provide a deterrence force against excessive steering by a driver. Therefore, in the present invention, a manual steering system for manually giving a steering angle to a steered wheel of a vehicle, a steering force detecting means for detecting a steering force of the manual steering system, and a manual steering system are added. In an electric power steering device having an electric motor that generates auxiliary power and a control unit that controls the output of the electric motor based on a detection value of the steering force detection unit, a lateral acceleration detection unit that detects a lateral acceleration of the vehicle, or provided with a slip ratio detecting means for detecting a yawing angular velocity detecting means and the wheel slip ratio detecting the yawing angular velocity of the vehicle, lateral acceleration detection means or Yoi, Multiplication means for multiplying the signal corresponding to the detected value of the grayed angular velocity detection signal and the slip ratio detecting means corresponding to the detected value of the unit, the lateral acceleration detecting means or multiplying the signal corresponding to the detected value of the yaw angular velocity detecting means, The control means is provided with a subtraction means for subtracting the signal of the means, and the motor is controlled based on the output of the subtraction means.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on specific embodiments shown in the accompanying drawings.
[0008]
FIG. 3 shows a block diagram of basic electric power steering control to which the present invention is applied . For example, the output T P from the
[0009]
When the output θ of the steering angle detecting means 12 is inputted to the steering reaction
[0010]
The correction signal I 2 is subtracted by the
[0011]
Here, the slip ratio S of the wheel is represented by an average wheel rotational angular velocity ω F = (ω FR + ω FL ) / 2 on the driving wheel side.
And the average wheel rotational angular velocity ω R = (ω RR + ω RL ) / 2 on the driven wheel side
And from
S = (ω F -ω R) / ω F
It is required as follows.
[0012]
When braking the vehicle in a range where the wheels do not lock, the slip ratio may be estimated based on the change in the wheel peripheral speed at that time. The steering angle detecting means 11 not only directly obtains the rotation angle of the steering wheel 1 with a rotation angle detector such as a rotary encoder, but also converts the detected value of the linear stroke of the
[0013]
Next, the operation of the above embodiment will be described. Since the friction coefficient μ is high road slip ratio S is small, the output I 2 output θ is large becomes even multiplier 21 of the steering
[0014]
4 and 5 show block diagrams of electric power steering control according to the present invention. This means that, instead of the output θ of the steering angle detecting means 12 shown in FIG. 3, the lateral acceleration value obtained by the lateral acceleration detecting means 23 (see FIG. 4) or the yawing angular velocity value obtained by the yawing angular velocity detecting means 24 The driving force of the
[0015]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the electric power steering device, by adjusting the steering assist force in accordance with the driving conditions, it is possible to apply an appropriate steering reaction force to the steering wheel, so that Warning and prevent excessive steering. Particularly, by adopting the above configuration, the correction value I 2 from the basic output target value I 1 which becomes zero in the state without addition of steering torque to the steering wheel is subtracted, the torque in the return direction, i.e. the self-aligning torque You don't have to hurt.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a steering device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a basic control flow chart of an auxiliary steering force generating motor.
FIG. 3 is a schematic flow chart until a motor output target value is output in consideration of a steering angle and a wheel angular velocity.
FIG. 4 is a schematic flow chart until a motor output target value is output in consideration of a steering angle and a lateral acceleration.
FIG. 5 is a schematic flow chart until a motor output target value is output in consideration of a steering angle and a yawing angular velocity.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (2)
車両の横加速度を検出する横加速度検出手段および車輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を有すると共に、
前記制御手段は、前記横加速度検出手段の検出値に対応した信号と前記スリップ率検出手段の検出値に対応した信号とを乗算する乗算手段と、
前記操舵力検出手段の検出値に対応した信号から前記乗算手段の信号を減算する減算手段とを有し、
前記減算手段の出力に基づいて前記電動機を制御するものであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。A manual steering system for manually applying a steering angle to the steered wheels of the vehicle, steering force detection means for detecting a steering force of the manual steering system, an electric motor for generating auxiliary power to be added to the manual steering system, Control means for controlling the output of the electric motor based on the detection value of the steering force detection means,
Along with lateral acceleration detecting means for detecting the lateral acceleration of the vehicle and slip rate detecting means for detecting the slip rate of the wheels,
Multiplying means for multiplying a signal corresponding to a detected value of the lateral acceleration detecting means and a signal corresponding to a detected value of the slip ratio detecting means,
Subtraction means for subtracting the signal of the multiplication means from a signal corresponding to the detection value of the steering force detection means,
An electric power steering apparatus for controlling the electric motor based on an output of the subtraction means.
車両のヨーイング角速度を検出するヨーイング角速度検出手段および車輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を有すると共に、
前記制御手段は、前記ヨーイング角速度検出手段の検出値に対応した信号と前記スリップ率検出手段の検出値に対応した信号とを乗算する乗算手段と、
前記操舵力検出手段の検出値に対応した信号から前記乗算手段の信号を減算する減算手段とを有し、
前記減算手段の出力に基づいて前記電動機を制御するものであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。A manual steering system for manually applying a steering angle to the steered wheels of the vehicle, steering force detection means for detecting a steering force of the manual steering system, an electric motor for generating auxiliary power to be added to the manual steering system, Control means for controlling the output of the electric motor based on the detection value of the steering force detection means,
A yaw angular velocity detecting means for detecting a yaw angular velocity of the vehicle and a slip rate detecting means for detecting a wheel slip rate;
Multiplying means for multiplying a signal corresponding to a detected value of the yawing angular velocity detecting means by a signal corresponding to a detected value of the slip ratio detecting means,
Subtraction means for subtracting the signal of the multiplication means from a signal corresponding to the detection value of the steering force detection means,
An electric power steering apparatus for controlling the electric motor based on an output of the subtraction means.
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- 1995-09-04 JP JP25023595A patent/JP3597609B2/en not_active Expired - Lifetime
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