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JP3717352B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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JP3717352B2 - Vehicle steering system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、舵取り機構の駆動により車両の姿勢制御などを行うことができる車両用操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ステアリングホイールと舵取り車輪を転舵するための舵取り機構との機械的な結合を無くし、ステアリングホイールの操作方向および操作量を検出するとともに、その検出結果に基づいて、舵取り機構に電動モータ等のアクチュエータからの駆動力を与えるようにした車両用操舵装置が提案されている(たとえば、特開平9−142330号公報参照)。
【0003】
このような構成を採用することにより、舵取り機構とステアリングホイールとを機械的に連結する必要がないので、衝突時におけるステアリングホイールの突き上げを防止できるとともに、舵取り機構の構成を簡素化および軽量化することができる。また、ステアリングホイールの配設位置の自由度が増し、さらには、ステアリングホイール以外のレバーまたはペダル等の他の操作手段の採用をも可能とすることができる。
【0004】
上記のような構成の車両用操舵装置においては、ステアリングホイールの操作と舵取り機構の動作との関係を電気的制御によって、自由に変更することができるので、車両の運転性能を飛躍的に向上できるものと期待されている。
たとえば、ステアリングホイールの操作トルクまたは操作角に対応する目標ヨーレートまたは目標横加速度を求め、これらに基づいて舵取り機構の動作を制御することによって、車両の姿勢制御を行うことができ、操舵に対する車両の運動特性を最適化できる。
【0005】
車両の姿勢制御のための別の手段として、4つの車輪の制動圧を個別制御する手法がある。すなわち、4つの車輪の制動圧の個別制御により、車両のヨーレートまたは横加速度を制御することができ、これにより、車両挙動の不安定化を防止できる。とくに、氷上のような低摩擦路面上では、舵取り機構による姿勢制御(ステアリング姿勢制御)よりも制動圧の制御による姿勢制御(ブレーキ姿勢制御)の方が有効である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
舵取り機構の制御のためのECU(電子コントロールユニット)と制動圧の制御のためのECUとを接続してデータの授受を行わせることにより、たとえば、目標ヨーレートを両ECUで共通化して、ステアリング姿勢制御およびブレーキ姿勢制御が併用される場合がある。
この場合に、低摩擦路面を走行中には、ブレーキ姿勢制御は有効に働くものの、タイヤの方向を変化させても車両のヨー角はほとんど変化しないため、ステアリング姿勢制御は実質的に意味がない。したがって、低摩擦路面を走行中は、ステアリング姿勢制御の演算等は無駄に行われていることになる。
【0007】
しかも、低摩擦路面でステアリング姿勢制御を行うと、ステアリングホイールの操作角とは全く異なる方向に舵取り車輪が向けられる場合もあり得る。そのため、低摩擦路面から高摩擦路面へ移るなどして、車両が滑り状態から復帰したときに、運転者の意図する方向に舵取り車輪が向いている保証がなく、かえって、車両姿勢を乱すおそれがある
【0008】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、舵取り機構を適切に制御することが可能な車両用操舵装置を提供することである。
【0009】
この発明の具体的な目的は、低摩擦路面に良好に適応しつつ姿勢制御を行える車両用操舵装置を提供することである
【0010】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、操作手段(1)の操作角(δh)を検出する角度センサ(11)の出力信号に基づいて車両の舵取り機構(2,3)を駆動する車両用操舵装置であって、車両の挙動を表す挙動変数(Gy,γ)の検出値に基づいて前記舵取り機構を制御することにより、車両の姿勢制御を行う姿勢制御手段(20,S3,S13)と、前記舵取り機構を駆動した後に一定以上のヨー角変化が生じたかどうかに基づいて、前記舵取り機構の駆動による車両挙動への有意な影響の有無を判定する操舵有効性判定手段(S1,S11)と、この操舵有効性判定手段によって、前記舵取り機構の駆動による車両挙動への有意な影響がないと判定された場合に、前記姿勢制御手段による車両の姿勢制御を中止する姿勢制御中止手段(S2,S12)とを含み、前記姿勢制御中止手段によって前記姿勢制御手段による車両の姿勢制御が中止された場合は、前記角度センサによって検出される操作角に対応した転舵角(δ)が達成されるように前記舵取り機構を制御することを特徴とする車両用操舵装置である。
【0011】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この場合に、舵取り機構と操舵のための操作手段との間には機械的な結合が無く、操作手段の操作に対応して舵取り機構が電気的に制御されるようになっていることが好ましい。
この発明によれば、舵取り機構による操舵により車両姿勢に有意な変化を起こさせることができない場合には、舵取り機構の制御による車両の姿勢制御が中止される。すなわち、低摩擦路面などのように、舵が利かない状況では、舵取り機構の制御による姿勢制御が行われないので、制御の無駄がない。
【0012】
また、姿勢制御を中止した後は、操作手段の操作に対応した転舵角を達成するように舵取り機構を制御するようになっているから、たとえば、低摩擦路面から高摩擦路面に出た場合のように、車両が滑り状態から復帰したときに、車両を運転者が意図する方向へと走行させることができ、車両姿勢の乱れを防止できる。
【0015】
なお、前記姿勢制御手段は、車両の実際の挙動を表す挙動変数を検出する挙動変数検出手段(15,16)の出力を用いて、舵取り機構を制御するものであることが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を説明するための概念図である。この車両用操舵装置は、ステアリングホイール(操作手段)1の回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ2の動作をステアリングギア3によって前部左右車輪4F(舵取り車輪)の転舵運動に変換することによって、ステアリングホイール1とステアリングギア3とを機械的に連結することなく、操舵を達成している。この場合に、操舵用アクチュエータ2およびステアリングギア3などにより、舵取り機構が構成されている。
【0017】
操舵用アクチュエータ2は、たとえば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成することができる。ステアリングギア3は、操舵用アクチュエータ2の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド7の軸方向(車幅方向)の直線運動に変換する運動変換機構(ボールねじ機構など)を有する。ステアリングロッド7の運動は、タイロッド8を介してナックルアーム9に伝達され、このナックルアーム9の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム9に支持された車輪4Fの転舵が達成される。
【0018】
ステアリングホイール1は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト10に連結されている。この回転シャフト10には、ステアリングホイール1に操舵反力を与えるための反力アクチュエータ19が付設されている。具体的には、反力アクチュエータ19は、回転シャフト10と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成することができる。
回転シャフト10のステアリングホイール1とは反対側の端部には、渦巻きばねなどからなる弾性部材30が車体との間に結合されている。この弾性部材30は、反力アクチュエータ19がステアリングホイール1にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、ステアリングホイール1を直進操舵位置に復帰させる。
【0019】
ステアリングホイール1の操作入力値を検出するために、回転シャフト10の回転角に対応する操作角δhを検出するための角度センサ11が設けられている。また、回転シャフト10には、ステアリングホイール1に加えられた操作トルクTを検出するためのトルクセンサ12が設けられている。
一方、操舵用アクチュエータ2の出力値を検出するための出力値センサとして、車輪4Fの転舵角δを検出する転舵角センサ13が設けられている。この転舵角センサ13は、操舵用アクチュエータ2によるステアリングロッド7の作動量を検出するポテンショメータなどで構成することができる。
【0020】
角度センサ11、トルクセンサ12および転舵角センサ13は、コンピュータ(ECU:電子制御ユニット)を含むステアリング系制御装置20(姿勢制御手段、舵取り制御手段)に接続されている。
制御装置20は、駆動回路22,23を介して操舵用アクチュエータ2と反力アクチュエータ19とを制御する。
一方、ステアリング系制御装置20は、車両の制動を制御するための走行系制御装置60と、ライン50を介して通信を行い、データを授受するようになっている。
【0021】
ブレーキペダル51の踏力に応じた制動圧は、マスターシリンダ52によって発生され、この制動圧は、制動圧制御ユニット53によって増幅されるとともに、前車輪4Fおよび後車輪4Rの各ブレーキ装置54に分配されて、各ブレーキ装置54が各車輪4F,4Rに制動力を作用させるようになっている。そして、制動圧制御ユニット53が、コンピュータ(ECU)により構成される走行系制御装置60によって制御されることにより、各車輪4F,4Rの制動圧が個別に制御されるようになっている。
【0022】
走行系制御装置60には、ステアリング系制御装置20の他に、各車輪4F,4Rの制動力を個別に検出する制動力センサ61と、各車輪4F,4Rの各回転速度を個別に検出する車輪速センサ62とが接続されている。走行系制御装置60には、さらに、車両の横加速度Gyを検出するための横加速度センサ15と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ16と、車速Vを検出する速度センサ14とが接続されている。そして、検出された横加速度Gy、ヨーレートγおよび車速Vを表すデータは、走行系制御装置60内で利用されるとともに、ライン50を介してステアリング系制御装置20にも伝送されるようになっている。
【0023】
走行系制御装置60は、車輪速センサ62によって検出される各車輪4F,4Rの回転速度と制動力検知センサ61によるフィードバック値とに応じて、制動圧を増幅するとともに分配することができるように制動圧制御ユニット53を制御する。これにより、各車輪4F,4Rの制動力を個別に制御することが可能とされている。なお、制動圧制御ユニット53は、ブレーキペダル51の操作がなされていない場合でも、内蔵のポンプにより制動圧を発生することができるように構成されている。
【0024】
図2は、車両の姿勢制御に関連する構成をさらに説明するためのブロック図である。ステアリング系制御装置20は、ライン50を介して、走行系制御装置60に、操作角δh、トルクTおよび転舵角δの各検出値を表すデータを与える。また、走行系制御装置60は、ライン50を介して、ステアリング系制御装置20に、横加速度Gy、ヨーレートγおよび車速Vの各検出値を表すデータを与える。また、走行系制御装置60は、内部で目標ヨーレートγ*を演算し、この目標ヨーレートγ*を表すデータをステアリング系制御装置20に与える。
【0025】
走行系制御装置60は、入力される各データに基づいて目標ヨーレートγ*を定め、制動圧制御ユニット53を介して各車輪4F,4Rの制動圧を個別制御し、これにより、検出ヨーレートγを目標ヨーレートγ*に近づけるように、車両の姿勢制御(ブレーキ姿勢制御)を行う。
一方、ステアリング系制御装置20は、操作角δhに基づいて目標横加速度Gy*を求めるとともに、走行系制御装置60から目標ヨーレートγ*を取り込み、これらに基づいて、目標転舵角δ*を演算する。そして、転舵角センサ13によって検出される転舵角δが目標転舵角δ*に近づくように操舵用アクチュエータ2を制御することによって、車両の姿勢制御(ステアリング姿勢制御)を行う。
【0026】
すなわち、この実施形態では、車両の姿勢制御のために、ブレーキ姿勢制御とステアリング姿勢制御とが併用されている。
しかし、氷上などのような低摩擦路上を走行中には、いわば舵が利かない状態となり、操舵用アクチュエータ2の制御による車両の姿勢制御を行っても、ほとんど意味がなく、現実には、専ら走行系制御装置60の制動制御による姿勢制御(ブレーキ姿勢制御)のみが有効である。このような場合には、ステアリング系制御装置20による姿勢制御(ステアリング姿勢制御)は無駄であるばかりでなく、走行路面が低摩擦路面から高摩擦路面に変化したりして、車両が滑り状態から復帰したときに、舵取り車輪4Fが運転者の意図する方向に向いていることを保証できない。そのため、かえって、車両姿勢を乱すおそれがある。
【0027】
そこで、この実施形態では、図3に示すような動作が行われるようになっている。すなわち、ステアリング系制御装置20は、操舵用アクチュエータ2を駆動した後に、一定以上のヨー角変化が生じたかどうかを判断する(ステップS1)。もしも、有意なヨー角変化がなければ(ステップS1でNO)、ステアリング姿勢制御を中止し(ステップS2)、有意なヨー角変化が認められれば(ステップS1のYES)、ステアリング姿勢制御を続行する(ステップS3)。
【0028】
一定以上のヨー角変化が生じたかどうかの判断は、たとえば、タイヤの横滑り角βが一定値以上であるかどうかの判断により代替することができる。
ブレーキ姿勢制御が、滑りが生じたときにのみ行われることとしている場合には、図4に参考例として示す動作によっても、同様の目的が達せられる。すなわち、有意なヨー角変化の有無を調べる代わりに、ブレーキ姿勢制御が行われているかどうかを判断し(ステップS11)、ブレーキ姿勢制御が行われている場合には、ステアリング姿勢制御を中止し(ステップS12)、ブレーキ姿勢制御が行われていなければステアリング姿勢制御を行う(ステップS13)。
【0029】
ステアリング姿勢制御を中止した場合(ステップS2,S12)には、ステアリング系制御装置20は、角度センサ11が検出する操作角δhに対応した転舵角δが達成されるように、操舵用アクチュエータ2を制御する。したがって、低摩擦路面から高摩擦路面に移って、車両が滑り状態から復帰したときには、運転者の意図する方向に向かって車両が進行することになる。したがって、ステアリング姿勢制御に起因する車両姿勢の乱れが生じることがない。
【0030】
次に、この実施形態の他の特徴について、図2および図5を参照して説明する。
ステアリング系制御装置20と走行系制御装置60とは、ライン50で表される通信回線を介してデータを授受するようになっている。ステアリング姿勢制御をブレーキ姿勢制御と同期させるために、ステアリング系制御装置20は、ライン50を介して走行系制御装置60からのデータが受信されると、受信割込を発生させて姿勢制御演算を行う。
【0031】
しかし、ライン50の異常やブレーキ姿勢制御に関わるいずれかの構成要素(走行系制御装置60、センサ類14〜16など)に異常が生じれば、走行系制御装置60から送られてくるデータに基づく姿勢制御は、意味がなくなる。
そこで、この実施形態では、ステアリング系制御装置20は、走行系制御装置60からのデータに異常が生じた場合には、内部のタイマ70(内部同期手段)により制御周期を規定する内部同期方式へと切り換えるようにしている。
【0032】
より具体的には、図5に示すように、データが受信されると、そのデータに異常があるかどうかが判断される(ステップS21)。データに異常があるかどうかは、たとえば、制御周期の1周期中に受信される全データの総和と、走行系制御装置60から送られてくる総和値データとの一致/不一致を調べることによって検出することができる。
データに異常がなければ(ステップS21のNO)、受信割込を発生させて、当該制御周期における姿勢制御演算を行う(ステップS22)。一方、受信データに異常があれば(ステップS21のYES)、受信割込を行わず、内部タイマ70により制御周期を定める内部同期方式で、操舵用アクチュエータ2の駆動制御を行う(ステップS23)。この場合、センサ類14〜16の検出データが入力されないので、姿勢制御は行わず、ステアリングホイール1の操作角δhに対応した転舵角δが達成されるように操舵用アクチュエータ2を制御する通常の操舵制御が行われる。
【0033】
このようにして、この実施形態によれば、走行系制御装置60側に何らかの異常が生じたときには、ステアリング系制御装置20は、受信データに基づいてそのような異常を検知し、受信割込を禁止するとともに、内部同期方式に切り換えて独立した制御演算を行う。このようにして、異常対策のなされたシステムを提供することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することも可能である。たとえば、上述の実施形態では、速度センサ14、横加速度センサ15およびヨーレートセンサ16の各検出信号は走行系制御装置60に入力され、それらの検出値を表すデータが走行系制御装置60からステアリング系制御装置20に入力されるように構成されているが、図2において二点鎖線で示すように、センサ類14,15,16の出力信号が、走行系制御装置60およびステアリング系制御装置20の両方に入力されるようになっていてもよい。この場合には、ステアリング系制御装置20は、走行系制御装置60に依存することなく、姿勢制御に必要な情報を得ることができるので、走行系制御装置60からの受信データに異常が認められた後にも、ステアリング姿勢制御を継続することができる。走行系制御装置60からのデータが正常である場合には、少なくとも目標ヨーレートγ*を走行系制御装置60とステアリング系制御装置20とで共有する必要があるので、両制御装置20,60間のデータ通信が必要となる。
【0034】
また、上述の実施形態では、四輪車両の2つの車輪が舵取り車輪として転舵可能な場合について説明したが、4つの車輪の全てが転舵される四輪操舵システムにこの発明を適用してもよい。
また、上述の実施形態では、操作手段としてステアリングホイール1が用いられる例について説明したが、この他にも、レバーやペダルなどの他の操作手段が用いられてもよい。
【0035】
これらの他にも、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を説明するための概念図である。
【図2】姿勢制御のための構成を説明するためのブロック図である。
【図3】ステアリング姿勢制御の無効化についての処理を説明するためのフローチャートである。
【図4】ステアリング姿勢制御の無効化についての他の処理を説明するためのフローチャートである。
【図5】ステアリング系制御装置の同期方式の切換えを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
2 操舵用アクチュエータ
11 角度センサ
12 トルクセンサ
13 転舵角センサ
14 速度センサ
15 横加速度センサ
16 ヨーレートセンサ
20 ステアリング系制御装置
50 ライン(通信回線)
60 走行系制御装置
70 内部タイマ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering apparatus capable of controlling the attitude of a vehicle by driving a steering mechanism.
[0002]
[Prior art]
The mechanical connection between the steering wheel and the steering mechanism for steering the steering wheel is eliminated, and the steering wheel operation direction and operation amount are detected. Based on the detection result, the steering mechanism includes an actuator such as an electric motor. There has been proposed a vehicle steering device that applies a driving force from the vehicle (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-142330).
[0003]
By adopting such a configuration, it is not necessary to mechanically connect the steering mechanism and the steering wheel, so that the steering wheel can be prevented from being pushed up at the time of collision, and the configuration of the steering mechanism is simplified and reduced in weight. be able to. In addition, the degree of freedom of the position where the steering wheel is disposed is increased, and further, it is possible to employ other operating means such as a lever or a pedal other than the steering wheel.
[0004]
In the vehicle steering apparatus configured as described above, the relationship between the operation of the steering wheel and the operation of the steering mechanism can be freely changed by electrical control, so that the driving performance of the vehicle can be dramatically improved. It is expected.
For example, the attitude of the vehicle can be controlled by obtaining the target yaw rate or the target lateral acceleration corresponding to the operation torque or the operation angle of the steering wheel, and controlling the operation of the steering mechanism based on the target yaw rate or the target lateral acceleration. The motion characteristics can be optimized.
[0005]
As another means for controlling the attitude of the vehicle, there is a method of individually controlling the braking pressures of the four wheels. That is, the yaw rate or the lateral acceleration of the vehicle can be controlled by the individual control of the braking pressures of the four wheels, thereby preventing the vehicle behavior from becoming unstable. In particular, on a low-friction road surface such as ice, posture control (brake posture control) based on braking pressure control is more effective than posture control (steering posture control) using a steering mechanism.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By connecting an ECU (Electronic Control Unit) for controlling the steering mechanism and an ECU for controlling the braking pressure to exchange data, for example, the target yaw rate is shared by both ECUs, and the steering posture Control and brake attitude control may be used together.
In this case, while driving on a low-friction road surface, the brake attitude control works effectively, but even if the tire direction is changed, the vehicle yaw angle hardly changes, so the steering attitude control is substantially meaningless. . Therefore, the calculation of the steering posture control is performed wastefully while traveling on the low friction road surface.
[0007]
Moreover, when steering posture control is performed on a low friction road surface, the steering wheel may be directed in a direction completely different from the operation angle of the steering wheel. For this reason, there is no guarantee that the steering wheel is directed in the direction intended by the driver when the vehicle returns from a slipping state, such as by moving from a low friction road surface to a high friction road surface. There is .
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can solve the above-described technical problems and can appropriately control a steering mechanism.
[0009]
Concrete object of the invention is to provide a vehicle steering apparatus capable of performing attitude control while well adapted to a low friction road surface.
[0010]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a vehicle steering mechanism (2, 3) based on an output signal of an angle sensor (11) for detecting an operation angle (δh) of the operation means (1 ). A vehicle steering apparatus for driving the vehicle, wherein the steering mechanism is controlled based on a detected value of a behavior variable (Gy, γ) representing the behavior of the vehicle, thereby controlling the attitude of the vehicle (20, S3, S13) and steering effectiveness determination means for determining whether or not there is a significant influence on the vehicle behavior due to the driving of the steering mechanism based on whether or not a certain yaw angle change after driving the steering mechanism has occurred. (S1, S11) and an attitude for stopping the attitude control of the vehicle by the attitude control means when it is determined by the steering effectiveness determination means that there is no significant influence on the vehicle behavior by driving the steering mechanism Look including a control stop means (S2, S12), the steering angle when the posture control of the vehicle is stopped by the attitude control means by said attitude control cancel means, corresponding to the operation angle detected by the angle sensor A steering apparatus for a vehicle , wherein the steering mechanism is controlled so that (δ) is achieved .
[0011]
In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
In this case, it is preferable that there is no mechanical coupling between the steering mechanism and the operation means for steering, and the steering mechanism is electrically controlled in accordance with the operation of the operation means. .
According to the present invention, when the vehicle posture cannot be significantly changed by the steering by the steering mechanism, the vehicle posture control by the control of the steering mechanism is stopped. That is, in situations where the steering is not effective, such as a low-friction road surface, the posture control by the control of the steering mechanism is not performed, so there is no waste of control.
[0012]
Also, after stopping the attitude control, since so as to control the steering mechanism so as to achieve a steering angle corresponding to the operation of the operating means, for example, when leaving the high friction road surface from a low friction road surface Thus, when the vehicle returns from the slipping state, the vehicle can travel in the direction intended by the driver, and the vehicle posture can be prevented from being disturbed.
[0015]
Incidentally, the posture control hand stage by using an output of the behavior variable detection means for detecting a behavior variable representing the actual behavior of the vehicle (15, 16), it is preferable that controls the steering mechanism.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a basic configuration of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention. In this vehicle steering apparatus, the operation of the steering actuator 2 driven in accordance with the rotation operation of the steering wheel (operation means) 1 is converted into the steering motion of the front left and right wheels 4F (steering wheels) by the steering gear 3. Thus, steering is achieved without mechanically connecting the steering wheel 1 and the steering gear 3. In this case, a steering mechanism is constituted by the steering actuator 2, the steering gear 3, and the like.
[0017]
The steering actuator 2 can be constituted by an electric motor such as a known brushless motor. The steering gear 3 has a motion conversion mechanism (such as a ball screw mechanism) that converts the rotational motion of the output shaft of the steering actuator 2 into a linear motion in the axial direction (vehicle width direction) of the steering rod 7. The movement of the steering rod 7 is transmitted to the knuckle arm 9 via the tie rod 8 and causes the knuckle arm 9 to rotate. Thereby, steering of the wheel 4F supported by the knuckle arm 9 is achieved.
[0018]
The steering wheel 1 is connected to a rotary shaft 10 that is rotatably supported with respect to the vehicle body. The rotary shaft 10 is provided with a reaction force actuator 19 for applying a steering reaction force to the steering wheel 1. Specifically, the reaction force actuator 19 can be configured by an electric motor such as a brushless motor having an output shaft integrated with the rotary shaft 10.
An elastic member 30 made of a spiral spring or the like is coupled to the end of the rotating shaft 10 on the opposite side of the steering wheel 1 from the vehicle body. The elastic member 30 returns the steering wheel 1 to the straight steering position by the elastic force when the reaction force actuator 19 is not applying torque to the steering wheel 1.
[0019]
In order to detect an operation input value of the steering wheel 1, an angle sensor 11 for detecting an operation angle δh corresponding to the rotation angle of the rotary shaft 10 is provided. Further, the rotary shaft 10 is provided with a torque sensor 12 for detecting an operation torque T applied to the steering wheel 1.
On the other hand, as an output value sensor for detecting the output value of the steering actuator 2, a turning angle sensor 13 for detecting the turning angle δ of the wheel 4F is provided. The steered angle sensor 13 can be configured by a potentiometer or the like that detects the operation amount of the steering rod 7 by the steering actuator 2.
[0020]
The angle sensor 11, the torque sensor 12, and the turning angle sensor 13 are connected to a steering system control device 20 (posture control means, steering control means) including a computer (ECU: electronic control unit).
The control device 20 controls the steering actuator 2 and the reaction force actuator 19 via the drive circuits 22 and 23.
On the other hand, the steering system control device 20 communicates with the traveling system control device 60 for controlling braking of the vehicle via the line 50 to exchange data.
[0021]
The braking pressure corresponding to the depressing force of the brake pedal 51 is generated by the master cylinder 52. This braking pressure is amplified by the braking pressure control unit 53 and distributed to the brake devices 54 of the front wheel 4F and the rear wheel 4R. Thus, each brake device 54 applies a braking force to each wheel 4F, 4R. The braking pressure control unit 53 is controlled by a traveling system control device 60 constituted by a computer (ECU), whereby the braking pressures of the wheels 4F and 4R are individually controlled.
[0022]
In the traveling system control device 60, in addition to the steering system control device 20, a braking force sensor 61 that individually detects the braking force of each wheel 4F, 4R, and each rotational speed of each wheel 4F, 4R is detected individually. A wheel speed sensor 62 is connected. The traveling system control device 60 is further connected with a lateral acceleration sensor 15 for detecting the lateral acceleration Gy of the vehicle, a yaw rate sensor 16 for detecting the yaw rate γ of the vehicle, and a speed sensor 14 for detecting the vehicle speed V. ing. The detected data indicating the lateral acceleration Gy, the yaw rate γ, and the vehicle speed V is used in the traveling system control device 60 and also transmitted to the steering system control device 20 through the line 50. Yes.
[0023]
The traveling system control device 60 can amplify and distribute the braking pressure according to the rotational speed of each wheel 4F, 4R detected by the wheel speed sensor 62 and the feedback value from the braking force detection sensor 61. The brake pressure control unit 53 is controlled. As a result, the braking force of each wheel 4F, 4R can be individually controlled. Note that the braking pressure control unit 53 is configured to be able to generate a braking pressure by a built-in pump even when the brake pedal 51 is not operated.
[0024]
FIG. 2 is a block diagram for further explaining the configuration related to the attitude control of the vehicle. The steering system control device 20 gives data representing the detected values of the operation angle δh, the torque T, and the turning angle δ to the traveling system control device 60 via the line 50. In addition, the traveling system control device 60 gives data representing the detected values of the lateral acceleration Gy, the yaw rate γ, and the vehicle speed V to the steering system control device 20 via the line 50. Further, traveling controller 60 calculates the target yaw rate gamma * internally, providing data representing the target yaw rate gamma * the steering controller 20.
[0025]
The traveling system control device 60 determines a target yaw rate γ * based on each input data, individually controls the braking pressure of each wheel 4F, 4R via the braking pressure control unit 53, and thereby detects the detected yaw rate γ. Vehicle posture control (brake posture control) is performed so as to approach the target yaw rate γ * .
On the other hand, the steering system control device 20 obtains the target lateral acceleration Gy * based on the operation angle δh, takes in the target yaw rate γ * from the traveling system control device 60, and calculates the target turning angle δ * based on these. To do. Then, by controlling the steering actuator 2 so that the turning angle δ detected by the turning angle sensor 13 approaches the target turning angle δ * , vehicle attitude control (steering attitude control) is performed.
[0026]
That is, in this embodiment, the brake posture control and the steering posture control are used together for the vehicle posture control.
However, while traveling on a low-friction road such as on ice, the rudder cannot be operated, and even if the attitude control of the vehicle is controlled by the control of the steering actuator 2, there is almost no meaning. Only the posture control (brake posture control) by the braking control of the traveling system control device 60 is effective. In such a case, the posture control (steering posture control) by the steering system control device 20 is not only useless, but the traveling road surface is changed from a low friction road surface to a high friction road surface, and the vehicle is moved from a slipping state. When returning, it cannot be guaranteed that the steering wheel 4F is oriented in the direction intended by the driver. Therefore, there is a possibility that the posture of the vehicle is disturbed.
[0027]
Therefore, in this embodiment, an operation as shown in FIG. 3 is performed. That is, the steering system control device 20 determines whether or not a yaw angle change of a certain level or more has occurred after driving the steering actuator 2 (step S1). If there is no significant yaw angle change (NO in step S1), the steering posture control is stopped (step S2). If a significant yaw angle change is recognized (YES in step S1), the steering posture control is continued. (Step S3).
[0028]
The determination as to whether or not a certain yaw angle change has occurred can be substituted by, for example, determining whether or not the tire skid angle β is greater than a certain value.
When the brake posture control is performed only when slipping occurs, the same purpose can be achieved by the operation shown as a reference example in FIG. That is, instead of examining whether there is a significant yaw angle change, it is determined whether or not the brake attitude control is being performed (step S11). If the brake attitude control is being performed, the steering attitude control is stopped ( If the brake attitude control is not performed, the steering attitude control is performed (step S13).
[0029]
When the steering posture control is stopped (steps S2 and S12), the steering system control device 20 controls the steering actuator 2 so that the turning angle δ corresponding to the operation angle δh detected by the angle sensor 11 is achieved. To control. Therefore, when the vehicle moves from the low friction road surface to the high friction road surface and the vehicle returns from the slipping state, the vehicle advances in the direction intended by the driver. Therefore, the vehicle posture is not disturbed due to the steering posture control.
[0030]
Next, other features of this embodiment will be described with reference to FIGS.
The steering system control device 20 and the traveling system control device 60 exchange data via a communication line represented by a line 50. In order to synchronize the steering posture control with the brake posture control, the steering system control device 20 generates a reception interrupt when the data from the traveling system control device 60 is received via the line 50, and performs posture control calculation. Do.
[0031]
However, if an abnormality occurs in any of the components related to the abnormality of the line 50 or the brake posture control (the traveling system control device 60, the sensors 14 to 16, etc.), the data sent from the traveling system control device 60 Based attitude control is meaningless.
Therefore, in this embodiment, when an abnormality occurs in the data from the traveling system control device 60, the steering system control device 20 shifts to the internal synchronization method that defines the control cycle by the internal timer 70 (internal synchronization means). And switching.
[0032]
More specifically, as shown in FIG. 5, when data is received, it is determined whether or not the data is abnormal (step S21). Whether or not there is an abnormality in the data is detected, for example, by examining the coincidence / non-coincidence between the sum total of all data received during one control period and the sum value data sent from the traveling system control device 60 can do.
If there is no abnormality in the data (NO in step S21), a reception interrupt is generated and attitude control calculation is performed in the control cycle (step S22). On the other hand, if there is an abnormality in the received data (YES in step S21), the reception interrupt is not performed, and the drive control of the steering actuator 2 is performed by an internal synchronization method in which a control cycle is determined by the internal timer 70 (step S23). In this case, since the detection data of the sensors 14 to 16 are not input, the attitude control is not performed, and the steering actuator 2 is normally controlled so that the turning angle δ corresponding to the operation angle δh of the steering wheel 1 is achieved. The steering control is performed.
[0033]
Thus, according to this embodiment, when any abnormality occurs on the traveling system control device 60 side, the steering system control device 20 detects such an abnormality based on the received data, and receives a reception interrupt. Inhibit and switch to the internal synchronization method to perform independent control calculations. In this way, it is possible to provide a system with countermeasures against abnormality.
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be implemented in other forms. For example, in the above-described embodiment, the detection signals of the speed sensor 14, the lateral acceleration sensor 15, and the yaw rate sensor 16 are input to the traveling system control device 60, and data representing the detected values is transmitted from the traveling system control device 60 to the steering system. Although it is configured to be input to the control device 20, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 2, the output signals of the sensors 14, 15 and 16 are output from the traveling system control device 60 and the steering system control device 20. It may be input to both. In this case, since the steering system control device 20 can obtain information necessary for posture control without depending on the travel system control device 60, an abnormality is recognized in the data received from the travel system control device 60. After this, the steering posture control can be continued. When the data from the traveling system control device 60 is normal, it is necessary to share at least the target yaw rate γ * between the traveling system control device 60 and the steering system control device 20. Data communication is required.
[0034]
In the above-described embodiment, the case where two wheels of a four-wheel vehicle can be steered as a steering wheel has been described. However, the present invention is applied to a four-wheel steering system in which all four wheels are steered. Also good.
In the above-described embodiment, the example in which the steering wheel 1 is used as the operation unit has been described. However, other operation units such as a lever and a pedal may be used.
[0035]
In addition to these, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a basic configuration of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining a configuration for posture control.
FIG. 3 is a flowchart for explaining a process for invalidating steering posture control;
FIG. 4 is a flowchart for explaining another process for invalidating steering attitude control.
FIG. 5 is a flowchart for explaining switching of the synchronization method of the steering system control device;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2 Steering actuator 11 Angle sensor 12 Torque sensor 13 Steering angle sensor 14 Speed sensor 15 Lateral acceleration sensor 16 Yaw rate sensor 20 Steering system control apparatus 50 Line (communication line)
60 Traveling system controller 70 Internal timer

Claims (1)

操作手段の操作角を検出する角度センサの出力信号に基づいて車両の舵取り機構を駆動する車両用操舵装置であって、
車両の挙動を表す挙動変数の検出値に基づいて前記舵取り機構を制御することにより、車両の姿勢制御を行う姿勢制御手段と、
前記舵取り機構を駆動した後に一定以上のヨー角変化が生じたかどうかに基づいて、前記舵取り機構の駆動による車両挙動への有意な影響の有無を判定する操舵有効性判定手段と、
この操舵有効性判定手段によって、前記舵取り機構の駆動による車両挙動への有意な影響がないと判定された場合に、前記姿勢制御手段による車両の姿勢制御を中止する姿勢制御中止手段とを含み、
前記姿勢制御中止手段によって前記姿勢制御手段による車両の姿勢制御が中止された場合は、前記角度センサによって検出される操作角に対応した転舵角が達成されるように前記舵取り機構を制御することを特徴とする車両用操舵装置。
A vehicle steering device that drives a steering mechanism of a vehicle based on an output signal of an angle sensor that detects an operation angle of an operation means ,
Attitude control means for controlling the attitude of the vehicle by controlling the steering mechanism based on a detected value of a behavior variable representing the behavior of the vehicle;
Steering effectiveness determination means for determining the presence or absence of a significant influence on vehicle behavior due to driving of the steering mechanism, based on whether or not a certain yaw angle change has occurred after driving the steering mechanism;
This steering validity determination unit, when it is determined that there is no significant influence on the vehicle behavior due to the driving of the steering mechanism, see containing a posture control stop means to stop the posture control of the vehicle by the attitude control means ,
Controlling the steering mechanism so that a turning angle corresponding to an operation angle detected by the angle sensor is achieved when the posture control of the vehicle by the posture control unit is stopped by the posture control stopping unit; A vehicle steering apparatus characterized by the above.
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