專利名稱：車輛用操舵裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及配備檢測出對車輛發(fā)生干擾的干擾發(fā)生檢測單元的車輛用操舵 裝置。
背景技術：
行駛中的車輛遭受橫向勁風或進入車轍路面時，由于對車輛的干擾， 一般 操縱駕駛盤，有可能損害操舵穩(wěn)定感。因此，為了例如利用電動馬達輔助操舵力矩、并進行車輛的穩(wěn)定化控制， 需要準確地檢測出干擾的發(fā)生。為了檢測出干擾的發(fā)生，已有的電動動力操舵裝置，配備檢測出操舵系 統(tǒng)的操舵力矩，并輸出操舵力矩信號的操舵力矩檢測單元；檢測出操舵系統(tǒng)的 操舵角，并輸出操舵角信號的操舵角檢測單元；檢測出操舵系統(tǒng)的操舵旋轉速 度，并輸出操舵旋轉速度信號的操舵旋轉速度檢測單元；以及在操舵角信號與 操舵旋轉速度信號的方向一致而且與操舵力矩信號的方向不一致時，判斷為干 擾操舵狀態(tài)的干擾操舵判斷單元(例如參考專利文獻1)。而且，己有的電動動力操舵裝置，配備求出作為操舵力矩變化量運算單 元求出的操舵力矩變化量對舵角變化量運算單元求出的舵角變化量之比的舵 角變化與操舵力矩變化比的單元；求出的舵角變化與操舵力矩變化比大于等于 規(guī)定值時判斷為對車輛發(fā)生干擾的干擾發(fā)生判斷單元(例如參考專利文獻2)。又，己有的電動動力操舵裝置，配備含偏航率傳感器和橫加速度傳感器的 至少一方，并根據(jù)偏航率或橫加速度檢測出車輛的舉動的舉動狀態(tài)檢測單元(例 如參考專利文獻3)。專利文獻l:日本國特開平8 — 268309號公報專利文獻2:日本國特開2002 — 264832號公報5專利文獻3:日本國特開2000 — 25630號公報上述專利文獻1和2記載的已有的電動動力操舵裝置，根據(jù)操舵力矩的符 號和操舵力矩的變化量，檢測出對車輛發(fā)生干擾。然而，操舵力矩包含操舵系統(tǒng)中發(fā)生的摩擦力矩，因此存在操舵力矩小的 區(qū)域不能準確檢測出干擾的發(fā)生的問題。又，上述專利文獻3記載的已有的車輛用操舵裝置中，需要檢測出偏航率 的偏航率傳感器、或檢測出橫加速度的橫加速度傳感器。然而，因發(fā)生干擾而車輛舉動紊亂的車輛中，許多是車輪軸距短的輕汽車 或小型車，因此存在成本方面難添加傳感器的問題。而且，也存在由于添加傳 感器而裝置的組成復雜的問題。本發(fā)明將解決上述問題作為課題，其目的在于，提供一種在操舵力矩小的 區(qū)域也能準確檢測出發(fā)生干擾，并能實現(xiàn)價廉且簡樸的組成的車輛用操舵裝 置。發(fā)明內容為了解決上述課題，本發(fā)明的車輛用操舵裝置，配備檢測出車輛的車輪 從路面受到的實際路面反作用力矩的路面反作用力矩檢測單元；檢測出車輛的 車速的車速檢測單元；檢測出車輛的駕駛盤的駕駛盤角或車輪的轉向角的角度 檢測單元；根據(jù)車速和角度檢測單元的輸出，運算目標路面反作用力矩的目標 路面反作用力矩運算單元；以及檢測出對車輛發(fā)生干擾，并輸出干擾狀態(tài)信號 的干擾發(fā)生檢測單元，并且，干擾發(fā)生檢測單元包含對實際路面反作用力矩和 目標路面反作用力矩的符號進行比較的符號比較單元。根據(jù)本發(fā)明的車輛用操舵裝置，干擾發(fā)生檢測單元包含符號比較單元，對 不包含摩擦力矩的實際路面反作用力矩和目標路面反作用力矩進行比較，從而 檢測出對車輛發(fā)生干擾。因此，在操舵力矩小的區(qū)域也能準確檢測出發(fā)生干擾，并能實現(xiàn)價廉且簡 樸的組成。


圖1是示出本發(fā)明實施方式1的車輛用操舵裝置的機構的組成圖。 圖2是連同輔助電機一起示出圖1的控制單元的框圖。圖3是示出松手狀態(tài)下作直線行駛的車輛在發(fā)生干擾時的時間與駕駛盤角 和路面反作用力矩的關系的說明圖。圖4是示出常規(guī)路面狀況下執(zhí)行改道等操舵時的時間與駕駛盤角和路面反 作用力矩的關系的說明圖。圖5是示出本發(fā)明實施方式1的目標路面反作用力矩運算部和干擾發(fā)生檢 測部的動作的流程圖。圖6是連同輔助電機一起示出本發(fā)明實施方式2的控制單元的框圖。圖7是示出松手狀態(tài)下作直線行駛的車輛在發(fā)生干擾時的時間與駕駛盤角、 路面反作用力矩和路面反作用力矩變化率的關系的說明圖。圖8是示出本發(fā)明實施方式2的目標路面反作用力矩變化率運算部、實際 路面反作用力矩變化率運算部和干擾發(fā)生檢測部的動作的流程圖。圖9是示出本發(fā)明實施方式3的車輛用操舵裝置的操舵機構的組成圖。標號說明1、 1B是操舵機構(前輪轉向機構)，2是駕駛盤，5是駕駛盤角檢測器(角度 檢測單元)，6是駕駛盤傳感器(操舵力矩檢測單元)，7是輔助電機，9是輪胎(車 輪)，10、 IOA、 IOB是控制單元(前輪轉向角控制單元)，ll是車速檢測器(車速 檢測單元)，12是路面反作用力矩檢測器(路面反作用力矩檢測單元)，19是目 標路面反作用力矩檢測器(目標路面反作用力矩檢測單元)，20、 20A是干擾發(fā) 生檢測部(干擾發(fā)生檢測單元)，21是輔助力矩決定部(輔助力矩決定單元)，26 是干擾補償部(干擾補償單元)，27、 27A是符號比較部(符號比較單元)，28、 28A 是比率運算部(比率運算單元)，29是校正部(校正單元)，30是目標路面反作用 力矩變化率運算部(目標路面反作用力矩變化率運算單元)，31是實際路面反作 用力矩變化率運算部(實際路面反作用力矩變化率運算單元)，41是轉向角檢測 器(角度檢測單元)，Dist(s)是干擾狀態(tài)信號，dTalign一act是實際路面反作用力 矩變化率，dTalign—ref是目標路面反作用力矩變化率，Smtr是電機速度，Talign是實際路面反作用力矩，Talign—ref是目標路面反作用力矩，Tassist、 Tassist2 是輔助力矩，Tassistl是操舵反作用力，Thdl是操舵力矩，Theta是駕駛盤角， Ttire是轉向角，V是車速。
具體實施方式
下面，根據(jù)

本發(fā)明的各實施方式，各圖中對相同或相當?shù)臉嫾?部位標注同一標號進行說明。再者，下面的實施方式說明將此車輛用操舵裝置裝載在汽車的情況。 實施方式1圖1是示出本發(fā)明實施方式1的車輛用操舵裝置的操舵機構1的組成圖。 圖1中，操舵機構l配備駕駛盤2、轉向軸3、轉向齒輪箱4、駕駛盤角 檢測器5(角度檢測單元)、力矩傳感器6(操舵力矩檢測單元)、輔助電機7、齒 輪齒條副機構8、輪胎9(車輪)、EPS (Electric Power Steering:電動動力操舵) 控制單元IO(下文簡稱為"控制單元10")、車速檢測器ll(車速檢測單元)、以 及路面反作用力矩檢測器12(路面反作用力矩檢測單元)。 這里，從電源裝置(未圖示)對操舵機構1供電。而且，將駕駛盤角檢測器5、力矩傳感器6、輔助電機7、車速檢測器ll和 路面反作用力矩檢測器12，通過電纜電連接到控制單元10。將汽車駕駛員操縱的駕駛盤2連接在轉向軸3的一端。而且，駕駛盤2中 安裝檢測出駕駛盤角Theta，并將其輸出到控制單元10的駕駛盤角檢測器5。在轉向軸3上安裝檢測出駕駛員操舵的操舵力矩Thdl，并將其輸出到控制 單元10的力矩傳感器6。轉向軸3上還以減速齒輪(未圖示)為中介，安裝產生 用于輔助操舵力矩Thdl的輔助力矩Tassist的電動的輔助馬達7。轉向軸3的另 一端連接將操舵力矩Thdl與輔助力矩Tassist相加后得到的合 成力矩放大數(shù)倍的轉向齒輪箱4。而且，以齒輪齒條副機構8為中介，在轉向齒輪箱4上安裝輪胎9。車速檢測器11檢測出車速V，將其輸出到控制單元IO。而且，路面反作用 力矩檢測器12檢測出輪胎9從路面受到的實際路面反作用力矩Talign，并將其輸出到控制單元10?？刂茊卧?0中輸入駕駛盤角Theta、操舵力矩Thdl、車速V、實際路面反 作用力矩Talign、輔助電機7的電機檢測電流Imtr和輔助電機7的電機檢測電 壓Vmtr。而且，控制單元IO根據(jù)上述輸入，運算使輔助電機7產生輔助力矩Tassist 用的目標電流值，并對輔助電機7輸出電機驅動電流Idrive。這里，轉向軸3產生的轉向軸反作用力矩Ttran是換算到轉向軸3的路面反 作用力矩，其值為實際路面反作用力矩Talign與整個操舵機構l(包括輔助電機 7)產生的摩擦力矩(即總摩擦力矩Tfric(未圖示))相加后得到的值。艮P，由下面的式(l)表示轉向軸反作用力矩Ttran。Ttran = Talign + Tfric ... (1)又，總摩擦力矩Tfric是作為僅在輔助電機7中產生的摩擦力矩的電機摩擦 力矩Tmfric乘輔助電機7與轉向軸3之間的減速齒輪的齒輪比Ggear后得到的 值、與作為不考慮輔助電機7的狀態(tài)下在操舵機構1中產生的摩擦力矩的軸摩 擦力矩Tfrp相加后得到的力矩。由下面的式(2)表示這些摩擦力矩的關系。Tfric = Tmfric Ggear + Tfrp …(2)此車輛用操舵裝置將由力矩傳感器6檢測出駕駛員操縱駕駛盤2時的操舵 力矩Thdl，并產生符合該操舵力矩Thdl的輔助力矩Tassist作為主要功能。又，力學上，操舵力矩Thdl與輔助力矩Tassist之和對抗轉向軸反作用力矩， 使轉向軸3旋轉。而且，操縱駕駛盤2時，因輔助電機7的慣性而產生的慣性 力矩也起作用。因此，設輔助電機7的慣性力矩為J dco/dt，則由下面的式(3)表示轉向軸 反作用力矩Ttran。Ttran = Thdl + Tassist - J dco / d t …(3)而且，設輔助電機7的轉矩常數(shù)為Kt，則由下面的式(4)用上述減速齒輪的 齒輪比Ggear和電機檢測電流Imtr表示輔助電機7的輔助力矩Tassist。 Tassist = Ggear Kt Imtr …(4)又，通過用式(2)變換式(1)，由下面的式(5)表示轉向軸反作用力矩Ttmn。 Ttran = Talign + (Tmfric Ggear + Tfrp) …(5)控制單元IO進行電流控制，使運算后得到的目標電流值與電機檢測電流 Imtr —致，并輸出電機驅動電流Idrive。輔助電機7如式(4)所示那樣，產生電機檢測電流Imtr乘轉矩常數(shù)Kt和減 速齒輪的齒輪比Ggear后得到的輔助力矩Tassist，輔助駕駛員的操舵力矩Thdl。圖2是與輔助電機7—起示出圖1的控制單元IO的框圖。圖2中，控制單元10具有車速檢測部13、操舵力矩檢測部14、電機速 度檢測部15、電機加速度檢測部16、駕駛盤角檢測部17、路面反作用力矩檢 測部18、目標路面反作用力矩運算部19(目標路面反作用力矩運算單元)、干擾 發(fā)生檢測部20(干擾發(fā)生檢測單元)、輔助力矩決定部21(輔助力矩決定單元)、 電機電流決定部22、電機電流檢測部23、比較部24、以及電機驅動部25。這里，控制單元IO包含具有CPU和存放程序的存儲器的微處理器(未圖示)， 構成控制單元10的各組件作為軟件存儲在存儲器。車速檢測部13接收車速檢測器11輸出的車速V，并輸出車速信號V(s)。 操舵力矩檢測部14接收力矩傳感器6輸出的操舵力矩Thdl，并輸出操舵力矩 信號Thdl (s)。電機速度檢測部15接收設在輔助電機7的轉速傳感器(未圖示)輸出的電機 速度(轉速)Smtr，并輸出電機速度信號Smtr(s)。電機加速度檢測部16對電機 速度信號Smtr (s)進行微分，并輸出電機加速度信號Amtr (s)。再者，電機速度檢測部15可根據(jù)電機電流檢測部23輸出的電機檢測電流 信號Imtr(s)和電機電壓檢測部(未圖示)輸出的電機檢測電壓Vmtr(s)，輸出電 機速度信號Smtr (s)。駕駛盤角檢測部17接收駕駛盤角檢測器5輸出的駕駛盤角Theta，并輸出 駕駛盤角信號Theta(s)。路面反作用力矩檢測部18接收路面反作用力矩檢測器 12輸出的實際路面反作用力矩Talign，并輸出實際路面反作用力矩信號 Talign—act (s)。檢測出實際路面反作用力矩Talign的路面反作用力矩檢測器12是例如安裝在輪胎9的測力傳感器(未圖示)，將設在測力傳感器的應變儀的變形作為實際路面反作用力矩Talign進行輸出。目標路面反作用力矩運算部19具有記述車速V和駕駛盤角Theta與目標路 面反作用力矩Talign—ref的關系的車速、駕駛盤角 一 目標路面反作用力矩圖。目標路面反作用力矩運算部19根據(jù)來自車速檢測部13的傳送信號V(s)和 來自駕駛盤角檢測部17的駕駛盤角信號Theta(s)，從所述圖運算目標路面反作 用力矩信號Talign—ref(s)。干擾發(fā)生檢測部20根據(jù)實際路面反作用力矩信號Talign—act (s)和目標路面 反作用力矩信號Talign—ref(s)，檢測出是否對車輛發(fā)生干擾，并輸出干擾狀態(tài) 信號Dist (s)。輔助力矩決定部21中輸入傳送信號V(s)、操舵力矩信號Thdl(s)、電機速 度信號Smtr (s)、電機加速度信號Amtr (s)和干擾狀態(tài)信號Dist (s)。輔助力矩決定部21根據(jù)上述輸入決定輔助力矩Tassist，并輸出使輔助電機 7產生輔助力矩Tassist用的輔助力矩信號Tassist (s)。而且，輔助力矩決定部21包含根據(jù)干擾狀態(tài)信號Dist (s)運算補償輔助力矩 Tassist用的干擾補償力矩的干擾補償部26(干擾補償單元)。這里，本實施方式的車輛用操舵裝置的特征為干擾發(fā)生檢測部20檢測出 對車輛發(fā)生干擾，并輸出干擾狀態(tài)信號Dist(s)，輔助力矩決定部21根據(jù)干擾 狀態(tài)信號Dist(s)，輸出輔助力矩信號Tassist (s);因此以限定的方式表示對輔 助力矩決定部21的輸入信號。然而，實際的輔助力矩決定部21除用這些信號外，還用各種信號決定輔助 力矩Tassist。本實施方式的車輛用操舵裝置對任何車輛用操舵裝置都能用。電機電流決定部22根據(jù)輔助力矩信號Tassist (s)運算使輔助電機7產生輔 助力矩用的目標電流值，并輸出目標電流信號Idrive (s)。電機電流檢測部23接收輔助電機7中流通的電機檢測電流Imtr，并輸出電 機檢測電流信號Imtr (s)。比較部24輸出目標電流信號Idrive (s)與電機檢測電流信號Imtr (s)的偏差。電機驅動部25按目標電流信號Idrive (s)與電機檢測電流信號Imtr (s)的偏差為零的要求，輸出電機驅動電流Idrive。干擾發(fā)生檢測部20包含符號比較部27(符號比較單元)、比率運算部28(比 率運算單元)和校正部29(校正單元)。符號比較部27對來自路面反作用力矩檢測部18的實際路面反作用力矩信 號Talign一act (s)和來自目標路面反作用力矩運算部19的目標路面反作用力矩 信號Talign—ref(s)進行比較，檢測出是否發(fā)生干擾，并輸出干擾檢測信號 Dist—sgn (s)。這里，參照圖3和圖4說明符號比較部27的原理。圖3是示出松手狀態(tài)下作直線行駛的車輛中產生干擾(例如來自車轍路面的 干擾)時的時間與駕駛盤角和路面反作用力矩的關系的說明圖。圖4是示出常規(guī) 路面狀況下執(zhí)行改道等轉向時的時間與駕駛盤角和路面反作用力矩的關系的 說明圖。圖3中，車輛進入車轍路面時，由于來自車轍路面的干擾，操縱駕駛盤2， 使駕駛盤角Theta變化(參考虛線橢圓)。這時，路面反作用力矩檢測器12檢測出的實際路面反作用力矩Talign的符 號(方向)與用駕駛盤角Theta從上述車速、駕駛盤角一目標路面反作用力矩圖運 算的目標路面反作用力矩Talign—ref的符號(方向)相反(參考點劃線橢圓)。另一方面，圖4中，因改道等的轉向而駕駛盤角Theta變化時，實際路面反 作用力矩Talign的符號與目標路面反作用力矩Talign—ref的符號一致。因而，通過比較實際路面反作用力矩Talign的符號與目標路面反作用力矩 Talign—ref的符號，能檢測出對車輛發(fā)生干擾。艮P，符號比較部27在實際路面反作用力矩信號Talign—act (s)的符號與目標 路面反作用力矩信號Talign—ref(s)的符號不一致時，作為發(fā)生干擾，并以"l" 輸出干擾檢測信號Dist—sgn (s)。而且，實際路面反作用力矩信號Talign—act (s) 的符號與目標路面反作用力矩信號Talign—ref (s)的符號一致時，作為不發(fā)生干 擾(常規(guī)轉向狀態(tài))，并以"0"輸出干擾檢測信號Dist—sgn(s)。比率運算部28運算來自路面反作用力矩檢測部18的實際路面反作用力矩 信號Talign—act (s)、與來自目標路面反作用力矩運算部19的目標路面反作用力12矩信號Talign一ref (s)的比率，將表示干擾發(fā)生程度(干擾狀態(tài))的干擾力矩比率 信號Dist—ratio (s)、與來自符號比較部27的干擾檢測信號Dist—sgn (s)—起輸出。這時，對車輛的干擾的影響因車輛和車速而不同。因此，需要校正干擾力 矩比率信號Dist—ratio (s)。校正部29具有記述車速V與校正干擾力矩比率信號Dist—ratio (s )用的增益 的關系的車速一增益圖。根據(jù)車輛設定此車速一增益圖。校正部29根據(jù)來自車速檢測部13的車速信號V(s)從上述圖決定增益，使 來自比率運算部28的干擾力矩比率信號Dist—ratio (s)乘增益，并輸出干擾狀態(tài) 信號Dist (s)。下面，同時參考圖2的框圖和圖5的流程圖說明本發(fā)明實施方式1的目標 路面反作用力矩運算部19和干擾發(fā)生檢測部20的動作。首先，讀入車速檢測部13輸出的車速信號V(s)、駕駛盤角檢測部17輸出 的駕駛盤角信號Theta(s)和路面反作用力矩檢測部18輸出的實際路面反作用 力矩信號Talign—act (s)，并存儲到控制單元10的存儲器(步驟S51)。接著，目標路面反作用力矩運算部19根據(jù)傳送信號V(s)和駕駛盤角信號 Theta (s)從上述車速、駕駛盤角 一 目標路面反作用力矩圖運算目標路面反作用 力矩信號Talign_ref(S)，將其存儲到存儲器(步驟S52)。其次，符號比較部27比較實際路面反作用力矩信號Talign—act(s)的符號與 目標路面反作用力矩信號Talign_ref (s)的符號，運算干擾檢測信號Dist_sgn (s)， 將其存儲到存儲器(步驟S53)。艮P，實際路面反作用力矩信號Talign—act(s)的符號與目標路面反作用力矩 信號Talign—ref(s)的符號不一致時，將干擾檢測信號Dist—sgn (s)作為"1"存 儲到存儲器，而符號一致時，將干擾檢測信號Dist—sgn (s)作為"0"存儲到存 儲器。接著，比率運算部28運算實際路面反作用力矩信號Talign—act (s)與目標路 面反作用力矩信號Talign—ref(s)的比率，并同時運算干擾檢測信號Dist_sgn (s) 和干擾力矩比率信號Dist—ratio (s)，將其存儲到存儲器(步驟S54)。接著，校正部29根據(jù)車速信號V(s)從上述車速一增益圖決定增益，使干擾力矩比率信號Dist一mtio(s)乘增益，并運算干擾狀態(tài)信號Dist(s)，將其存儲到 存儲器(步驟S55)。接著，校正部29輸出干擾狀態(tài)信號Dist(s)(步驟S56)后，結束圖5的處理。 根據(jù)本發(fā)明實施方式1的車輛用操舵裝置，干擾發(fā)生檢測部20中包含的符 號比較部27對實際路面反作用力矩信號Talign—act (s)和目標路面反作用力矩 信號Talign一ref(s)進行比較，檢測出是否發(fā)生干擾，并輸出干擾檢測信號 Dist一sgn (s)。這里，輪胎9從路面受到的實際路面反作用力矩Talign與轉向軸反作用力 矩Ttran不同，不包含摩擦力矩。因此，即使在操舵力矩Thdl小的區(qū)域也能準確檢測出發(fā)生干擾。而且，能 根據(jù)干擾發(fā)生程度小的區(qū)域進行車輛的穩(wěn)定化控制，所以能防止駕駛員蒙受控 制介入時的不諧調感。又，由于不需要偏航率傳感器或橫加速度傳感器，能實現(xiàn)價廉且簡樸的組成。而且，根據(jù)輪胎9上發(fā)生的實際路面反作用力矩Talign檢測出干擾的發(fā)生， 因此即使在雪道等易滑路面上行駛的情況下，也能準確檢測出發(fā)生干擾。又，干擾發(fā)生檢測部20中包含的比率運算部28運算實際路面反作用力矩 信號Talign—act (s)與目標路面反作用力矩信號Talign—ref(s)的比率，并將表示 干擾發(fā)生程度的干擾力矩比率信號Dist一ratio (s)連同干擾檢測信號Dist_sgn (s) 一起輸出。因此，能準確運算發(fā)生干擾的程度，從而能妥善地進行車輛的穩(wěn)定化控制。 而且，干擾發(fā)生檢測部20中包含的校正部29根據(jù)車速信號V (s)決定增益，使干擾力矩比率信號Dist—ratio (s)乘增益，并輸出干擾狀態(tài)信號Dist(s)。輔助力矩決定部21中包含的干擾補償部26根據(jù)干擾狀態(tài)信號Dist (s)運算補償輔助力矩Taasist用的干擾補償力矩。因此，能根據(jù)車速V進一步妥善地進行車輛的穩(wěn)定化控制。再者，上述實施方式1的干擾發(fā)生檢測部20包含比率運算部28，通過運算實際路面反作用力矩信號Talign一act (s)與目標路面反作用力矩信號Talign—ref(S)的比率，運算發(fā)生干擾的程度。然而，不限于此，干擾發(fā)生檢測部20也可包含運算實際路面反作用力矩信號Talign_act (s)與目標路面反作用力矩信號Talign_ref (s)的偏差并將表示干擾 發(fā)生程度的干擾力矩偏差信號Dist_dev (s)連同干擾檢測信號Dist—sgn (s)—起 輸出的偏差運算部(偏差運算單元)，以代替比率運算部28。 此情況下，能取得與上述實施方式1相同的效果。又，干擾發(fā)生檢測部20為了進一步簡便地檢測出是否發(fā)生干擾并輸出干擾 狀態(tài)信號Dist(s)，可僅包含符號比較部27。而且，干擾發(fā)生檢測部20在實際路面反作用力矩信號Talign—act (s)與目標 路面反作用力矩信號Talignjef(s)的比率或偏差超過根據(jù)車輛設定的規(guī)定閾值 時，可檢測出對車輛發(fā)生干擾。這些情況下，能進一步使裝置的組成簡化。實施方式2圖6是連同輔助電機一起示出本發(fā)明實施方式2的車輛用操舵裝置的控制 單元IOA的框圖。圖6中，控制單元10A配備運算實際路面反作用力矩Talign的時間變化率 (即實際路面反作用力矩變化率dTaUgn—act)的實際路面反作用力矩變化率運算 部31(實際路面反作用力矩變化率運算單元)。而且，控制單元10A具有目標路面反作用力矩變化率運算部30(目標路面反 作用力矩變化率運算單元)和干擾發(fā)生檢測部20A，以代替圖2所示的目標路面 反作用力矩運算部19和干擾發(fā)生檢測部20。目標路面反作用力矩變化率運算部30具有記述車速V和電機速度Smtr與 目標路面反作用力矩變化率dTalign一ref的關系的車速、電機速度一 目標路面反 作用力矩變化率圖。目標路面反作用力矩變化率運算部30根據(jù)來自車速檢測部13的車速信號V (s)，從所述圖運算目標路面反作用力矩變化率信號dTalign一ref(s)。干擾發(fā)生檢測部20A根據(jù)實際路面反作用力矩變化率信號dTalign_aCt (s)與目標路面反作用力矩變化率信號dTalign—ref (s)檢測出是否對車輛發(fā)生干擾， 并輸出干擾狀態(tài)信號Dist (s)。干擾發(fā)生檢測部20A包含符號比較部27A(符號比較單元)、比率運算部 28A(比率運算單元)、以及校正部29(校正單元)。符號比較部27A對來自實際路面反作用力矩變化率運算部31的實際路面反 作用力矩變化率信號dTalign一act (s)和來自目標路面反作用力矩變化率運算部 30的目標路面反作用力矩變化率信號dTalign一ref(s)的符號進行比較，檢測出 是否發(fā)生干擾，并輸出干擾檢測信號Dist—sign (s)。這里，參照圖7說明符號比較部27A的原理。圖7是示出松手狀態(tài)下作直線行駛的車輛在發(fā)生干擾(例如來自車轍路面的 干擾)時的時間與駕駛盤角、路面反作用力矩和路面反作用力矩變化率的關系的 說明圖。圖7中，車輛進入車轍路面時，由于來自車轍路面的干擾，操縱駕駛盤2， 使駕駛盤角Theta變化(參考虛線橢圓)。這時，路面反作用力矩檢測器12檢測出的實際路面反作用力矩Talign的符 號(方向)與用駕駛盤角Theta從上述車速、駕駛盤角一目標路面反作用力矩圖運 算的目標路面反作用力矩Talignjef的符號(方向)相反(參考點劃線橢圓)。而且，這時，實際路面反作用力矩變化率運算部31運算的實際路面反作用 力矩變化率dTalign_aCt的符號(方向)與目標路面反作用力矩變化率運算部30 運算的目標路面反作用力矩變化率dTalign—ref的符號(方向灘反(參考雙點劃 線橢圓)。因而，通過比較實際路面反作用力矩變化率dTalign—act的符號與目標路面 反作用力矩變化率dTalign_ref的符號，能檢測出對車輛發(fā)生干擾。艮P，符號比較部27A在實際路面反作用力矩變化率dTalign一act的符號與目 標路面反作用力矩變化率dTalign_ref的符號不一致時，作為發(fā)生干擾，并以"l" 輸出干擾檢測信號Dist—sgn(s)。而且，實際路面反作用力矩變化率dTalign一act 的符號與目標路面反作用力矩變化率dTalign—ref的符號一致時，作為不發(fā)生干 擾(常規(guī)轉向狀態(tài))，并以"0"輸出干擾檢測信號Dist—sgn(s)。比率運算部28A運算來自實際路面反作用力矩變化率運算部31的實際路面 反作用力矩變化率信號dTalign—act (s)與來自目標路面反作用力矩變化率運算 部30的目標路面反作用力矩變化率信號dTalign一ref (s)的比率，將表示干擾發(fā) 生程度(干擾狀態(tài))的干擾力矩比率信號Dist_rati0 (s)與來自符號比較部27A的 干擾檢測信號Dist—sgn (s)—起輸出。校正部29根據(jù)來自車速檢測部13的車速信號V(s)，從所述車速一增益圖 決定增益，使來自比率運算部28A的干擾力矩比率信號Dist—ratio (s)乘增益， 并輸出干擾狀態(tài)信號Dist (s)。關于其它組成，與上述實施方式l相同，因而省略其說明。下面，同時參考圖6的框圖和圖8的流程圖，說明本發(fā)明實施方式2的目 標路面反作用力矩變化率運算部30、實際路面反作用力矩變化率運算部31和 干擾發(fā)生檢測部20A的動作。首先，讀入車速檢測部13輸出的車速信號V(s)、電機速度檢測器15輸出 的電機速度信號Smtr (s)和路面反作用力矩檢測部18輸出的實際路面反作用力 矩信號Talign_act (s)，并存儲到控制單元10A的存儲器(步驟S61)。接著，目標路面反作用力矩變化率運算部30根據(jù)傳送信號V (s)和電機速度 信號Smtr(s)從上述車速、駕駛盤角一目標路面反作用力矩圖運算目標路面反 作用力矩變化率信號dTalign_ref (s)，將其存儲到存儲器(步驟S62)。其次，實際路面反作用力矩變化率運算部31根據(jù)實際路面反作用力矩信號 Talign_act (s)運算實際路面反作用力矩變化率信號dTalign—act (s)，并存儲到存 儲器(步驟S63)。接著，符號比較部27A比較實際路面反作用力矩變化率信號dTalign—act (s) 的符號與目標路面反作用力矩變化率信號dTalign—ref (s)的符號，運算干擾檢測 信號Dist—sgn (s)，將其存儲到存儲器(步驟S64)。艮P，實際路面反作用力矩變化率信號dTalign—act (s)的符號與目標路面反作 用力矩變化率信號dTalign—ref (s)的符號不一致時，將干擾檢測信號Dist一sgn (s) 作為"1"存儲到存儲器，而符號一致時，將干擾檢測信號Dist一sgn(s)作為"0" 存儲到存儲器。接著，比率運算部28A運算實際路面反作用力矩變化率信號dTalign_aCt (s) 與目標路面反作用力矩變化率信號dTalign—ref(s)的比率，并同時運算干擾檢測 信號Dist—sgn (s)和干擾力矩比率信號DiSt_ratio (s)，并將其存儲到存儲器(步驟 S65)。接著，校正部29根據(jù)車速信號V(s)從上述車速一增益圖決定增益，使干擾 力矩比率信號Dist—ratio(s)乘增益，并運算干擾狀態(tài)信號Dist (s)，將其存儲到 存儲器(步驟S66)。接著，校正部29輸出干擾狀態(tài)信號Dist(s)(步驟S67)后，結束圖8的處理。 根據(jù)本發(fā)明實施方式2的車輛用操舵裝置，干擾發(fā)生檢測部20A中包含的 符號比較部27A對根據(jù)實際路面反作用力矩信號Talign—act (s)運算后得到的實 際路面反作用力矩變化率信號dTalign_aCt (s)和目標路面反作用力矩變化率信 號dTalign一ref(s)的符號進行比較，檢測出是否發(fā)生干擾，并輸出干擾檢測信號 Dist—sgn (s》這里，輪胎9從路面受到的實際路面反作用力矩Talign與轉向軸反作用力 矩Ttran不同，不包含摩擦力矩。因此，即使在操舵力矩Thdl小的區(qū)域也能準確檢測出發(fā)生干擾。而且，能 根據(jù)干擾發(fā)生程度小的區(qū)域進行車輛的穩(wěn)定化控制，因此能防止駕駛員蒙受控 制介入時的不諧調感。又，由于不需要偏航率傳感器或橫加速度傳感器，因此能實現(xiàn)價廉且簡樸 的組成。而且，不需要檢測出駕駛盤角Theta并輸出到控制單元IOA的駕駛盤角檢 測器5，因此能進一步簡化裝置的組成。又，通過使用路面反作用力矩的變化率，能進一步在早期檢測出發(fā)生干擾， 從而能較早進行車輛的穩(wěn)定化控制。而且，干擾發(fā)生檢測部20A中包含的比率運算部28A運算實際路面反作用 力矩變化率信號dTalign—act (s)與目標路面反作用力矩變化率信號dTalign—ref (s)的比率，并將表示干擾發(fā)生程度的干擾力矩比率信號Dist—ratio (s)連同干擾 檢測信號Dist—sgn (s)—起輸出。因此，能準確運算發(fā)生干擾的程度，從而能妥善地進行車輛的穩(wěn)定化控制。再者，上述實施方式2的干擾發(fā)生檢測部20A包含比率運算部28A，通過 運算實際路面反作用力矩變化率信號dTalign—act (s)與目標路面反作用力矩變 化率信號dTalign—ref(s)的比率，運算發(fā)生干擾的程度。然而，不限于此，干擾發(fā)生檢測部20A也可包含運算實際路面反作用力矩 變化率信號dTalign—act (s)與目標路面反作用力矩變化率信號dTalign_ref (s)的 偏差并將表示干擾發(fā)生程度的干擾力矩偏差信號Dist—dev (s)連同干擾檢測信 號Dist—sgn(s)—起輸出的偏差運算部(偏差運算單元)，以代替比率運算部28A。此情況下，也能取得與上述實施方式2相同的效果。又，干擾發(fā)生檢測部20A為了進一步簡便地檢測出是否發(fā)生干擾，并輸出 干擾狀態(tài)信號Dist(s)，可僅包含符號比較部27A。而且，干擾發(fā)生檢測部20A在實際路面反作用力矩變化率信號dTalign_aCt (s)與目標路面反作用力矩變化率信號dTalign—ref(s)的比率或偏差超過根據(jù)車 輛設定的規(guī)定閾值時，可檢測出對車輛發(fā)生干擾。這些情況下，能進一步使裝置的組成簡化。干擾發(fā)生檢測部20A也可組合實際路面反作用力矩信號Talign—act (s)和目 標路面反作用力矩信號Talign—ref(s)與實際路面反作用力矩變化率信號 dTalign—act (s)和目標路面反作用力矩變化率信號dTalign_ref (s)，運算千擾發(fā) 生程度。這時，控制單元IOA包含上述實施方式1所示的駕駛盤角檢測部17和目標 路面反作用力矩運算部19。此情況下，也能取得與上述實施方式2相同的效果。實施方式3上述實施方式1和2中，用連桿機構連接駕駛盤2的輪胎9，所以發(fā)生干擾 時，駕駛員雖然減小轉矩，但需要操縱駕駛盤2。因此，最好使輪胎9的轉向角以獨立于輪胎9的轉向角的方式變化。圖9是示出本發(fā)明實施方式3的車輛用操舵裝置的操舵機構1B(前輪轉向機19構)的組成圖。圖9中，操舵機構1B配備轉向角檢測器41(轉向角檢測單元)、第l輔助電機42、第2輔助電機43和控制單元IOB(前輪轉向角控制單元)，以代替圖1所 示的駕駛盤角檢測器5、輔助電機7和控制單元10。這里，操舵機構1B構成使輪胎9(這里為前輪)的轉向角Ttire以獨立于駕駛 盤角Theta的方式變化的線控轉向機構。轉向角檢測器41檢測出輪胎9的轉向角Ttire，輸出到控制單元IOB。將第1輔助電機42連接到駕駛盤方轉向軸44，控制傳給駕駛盤2的操舵反 作用力Tassistl。將第2輔助電機43連接到輪胎方轉向軸45，產生輔助操舵力 矩Thdl用的輔助力矩Tassist2，控制輪胎9的轉向角Ttire?？刂茊卧?0B中輸入操舵力矩Thdl、車速V、實際路面反作用力矩Talign、 轉向角Ttire、第1輔助電機42的電機檢測電流Tmtirl、第1輔助電機42的電 機檢測電壓Vmtrl、第2輔助電機43的電機檢測電流Tmtir2、以及第2輔助電 機43的電機檢測電壓Vmtr2?？刂茊卧狪OB根據(jù)上述輸入，運算使第1輔助電機42和第2輔助電機43 分別產生操舵反作用力Tassistl和輔助力矩Tassist2用的目標電流值，并將電 機驅動電流Idrivel和電機驅動電流Idrive2分別輸出到第1輔助電機42和第2 輔助電機43。而且，控制單元IOB包含目標路面反作用力矩運算部19B(未圖示)、干擾發(fā) 生檢測部20B(未圖示)和輔助力矩決定部21B(未圖示)。目標路面反作用力矩運算部19B根據(jù)車速信號V(s)和從轉向角Ttire得到 的轉向角信號Ttire(s)，運算目標路面反作用力矩信號Talign—ref(s)。干擾發(fā)生檢測部20B根據(jù)實際路面反作用力矩信號Talign_aCt (s)和目標路 面反作用力矩信號Talign—ref(s)，檢測出是否對車輛發(fā)生干擾，并輸出干擾狀 態(tài)信號Dist (s)。輔助力矩決定部21B根據(jù)干擾狀態(tài)信號Dist (s)，輸出使第2輔助電機43 產生輔助力矩Tassist2用的輔助力矩信號Tassist2 (s)。關于其它組成，與上述實施方式l相同，因而省略其說明。根據(jù)本發(fā)明實施方式3的車輛用操舵裝置，操舵機構IB構成使輪胎9的轉向角Ttire以獨立于駕駛盤角Theta的方式變化的線控轉向機構。因此，檢測出發(fā)生干擾時，通過使帶有干擾的操舵反向作用力Tassistl為零，能將車輛穩(wěn)定化控制得駕駛員不蒙受產生干擾時的不適感。再者，上述實施方式3中，作為使輪胎9的轉向角Ttire以獨立于駕駛盤2的駕駛盤角Theta的方式變化的前輪轉向機構，以線控轉向機構為例進行了說明，但不限于此。只要是使用行星齒輪機構、差動齒輪機構或諧波傳動機構等的副轉向角重疊機構就可以。在這種情況下，也能取得與上述實施方式3相同的效果。又，上述實施方式1 3的路面反作用力矩檢測器12是裝在輪胎9的測力傳感器，將設在測力傳感器的應變儀的變形作為實際路面反作用力矩Talign輸出。然而，不限于此，路面反作用力矩檢測器也可利用例如日本特開2003 — 312521號公報揭示的方法，運算實際路面反作用力矩Talign。在這種情況下，路面反作用力矩檢測器首先根據(jù)操舵力矩Thdl和電機檢測 電流Imtr運算轉向軸反作用力矩Ttran。接著，以將該轉向軸反作用力矩Ttran 通過低通濾波器的方式運算實際路面反作用力矩Talign。根據(jù)車速V和電機速 度Smtr決定低通濾波器的時間常數(shù)。在這種情況下，也能取得與上述實施方式1 3同樣的效果。又，實施方式1 3中，在實際路面反作用力矩信號Talign—act(s)、目標路 面反作用力矩信號Talign一ref (s)、實際路面反作用力矩變化率信號dTalign—act (s)和目標路面反作用力矩變化率信號dTalign一ref(s)中的任一方因電噪聲等的 影響而振蕩的情況下，干擾發(fā)生檢測部20、 20A可包含低通濾波器等特定頻率 濾除單元。在這種情況下，能減小干擾的高頻分量的影響。又，上述實施方式1 3中，對前輪胎的轉向角進行控制，但不限于此，也 可控制后輪胎的轉向角。這時，操舵機構還配備使車輛的后輪胎轉向角變化的后輪轉向機構(未圖 示)。而且，控制單元(后輪轉向角控制單元)根據(jù)干擾狀態(tài)信號Dist(s)運算輔助 力矩，以控制后輪胎。在這種情況下，能進一步妥善地進行車輛的穩(wěn)定化控制。又，上述實施方式1 3中，以控制操舵機構的方式實施車輛的穩(wěn)定化控制， 但不限于此?？刂茊卧部蓪缒芸刂栖囕v的4輪的制動力的ESC (Electronic Stability Control:電子穩(wěn)定度控制)系統(tǒng)(制動力控制裝置)輸出干擾狀態(tài)信號Dist(s)，并 改變來自ESC系統(tǒng)的輸出信號。在這種情況下，能進一步妥善地進行車輛的穩(wěn)定化控制。
權利要求
1、一種車輛用操舵裝置，其特征在于，配備檢測出車輛的車輪從路面受到的實際路面反作用力矩的路面反作用力矩檢測單元；檢測出所述車輛的車速的車速檢測單元；檢測出所述車輛的駕駛盤的駕駛盤角或所述車輪的轉向角的角度檢測單元；根據(jù)所述車速和所述角度檢測單元的輸出，運算目標路面反作用力矩的目標路面反作用力矩運算單元；以及檢測出對所述車輛發(fā)生干擾，并輸出干擾狀態(tài)信號的干擾發(fā)生檢測單元，并且所述干擾發(fā)生檢測單元包含對所述實際路面反作用力矩和所述目標路面反作用力矩的符號進行比較的符號比較單元。
2、 如權利要求1中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于， 所述干擾發(fā)生檢測單元包含偏差運算單元，所述偏差運算單元運算作為所述干擾的狀態(tài)的、所述實際路面反作用力矩與所述目標路面反作用力矩的偏 差。
3、 如權利要求1中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于， 所述干擾發(fā)生檢測單元包含比率運算單元，所述比率運算單元運算作為所述干擾的狀態(tài)的、所述實際路面反作用力矩與所述目標路面反作用力矩的比率。
4、 一種車輛用操舵裝置，其特征在于，配備檢測出車輛的車輪從路面受到的實際路面反作用力矩的路面反作用力矩檢測單元；運算作為所述實際路面反作用力矩的時間變化率的實際路面反作用力矩變 化率的實際路面反作用力矩變化率運算單元； 檢測出所述車輛的車速的車速檢測單元；檢測出對所述車輛的駕駛員的操舵力矩添加輔助力矩的輔助電機的電機速 度的電機速度檢測單元；根據(jù)所述車速和所述電機速度，運算目標路面反作用力矩變化率的目標路 面反作用力矩變化率運算單元；以及檢測出對所述車輛發(fā)生干擾，并輸出干擾狀態(tài)信號的干擾發(fā)生檢測單元， 并且所述干擾發(fā)生檢測單元包含對所述實際路面反作用力矩變化率和所述目標 路面反作用力矩變化率的符號進行比較的符號比較單元。
5、 如權利要求4中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于， 所述千擾發(fā)生檢測單元包含偏差運算單元，所述偏差運算單元運算作為所述干擾的狀態(tài)的、所述實際路面反作用力矩變化率與所述目標路面反作用力矩 變化率的偏差。
6、 如權利要求4中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于， 所述干擾發(fā)生檢測單元包含比率運算單元，所述比率運算單元運算作為所述干擾的狀態(tài)的、所述實際路面反作用力矩變化率與所述目標路面反作用力矩 變化率的比率。
7、 如權利要求1中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于， 所述干擾發(fā)生檢測單元包含校正單元，該校正單元根據(jù)所述車速，校正所述符號比較單元、或所述偏差運算單元、或所述比率運算單元的輸出。
8、 如權利要求1中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于，還配備 檢測出所述車輛的駕駛員的操舵力矩的操舵力矩檢測單元； 產生用于輔助所述操舵力矩的輔助力矩的輔助電機；以及決定所述輔助力矩的輔助力矩決定單元，并且 所述輔助力矩決定單元包含干擾補償單元，所述干擾補償單元根據(jù)所述干 擾狀態(tài)信號運算干擾補償力矩，所述干擾補償力矩用于補償所述輔助力矩。
9、 如權利要求1中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于，還配備使所述車輛的前輪的轉向角以獨立于所述駕駛盤的駕駛盤角的方式變化的前輪轉向機構；以及根據(jù)所述干擾狀態(tài)信號控制所述前輪的轉向角的前輪轉向角控制單元。
10、 如權利要求1中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于，還配備 使所述車輛的后輪的轉向角以獨立于所述駕駛盤的駕駛盤角的方式變化的后輪轉向機構；以及根據(jù)所述干擾狀態(tài)信號，控制所述后輪的轉向角的后輪轉向角控制單元。
11、 如權利要求1中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于， 根據(jù)所述干擾狀態(tài)信號，改變來自使所述車輛受到制動用的制動裝置的輸出信號。
12、 如權利要求4中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于， 所述干擾發(fā)生檢測單元包含校正單元，該校正單元根據(jù)所述車速，校正所述符號比較單元、或所述偏差運算單元、或所述比率運算單元的輸出。
13 、如權利要求4中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于，還配備 檢測出所述車輛的駕駛盤的操舵力矩的操舵力矩檢測單元； 產生輔助所述操舵力矩用的輔助力矩的輔助電機；以及 決定所述輔助力矩的輔助力矩決定單元，并且所述輔助力矩決定單元包含干擾補償單元，所述干擾補償單元根據(jù)所述干 擾狀態(tài)信號運算干擾補償力矩，所述干擾補償力矩用于補償所述輔助力矩。
14、 如權利要求4中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于，還配備使所述車輛的前輪的轉向角以獨立于所述駕駛盤的駕駛盤角的方式變化的前輪轉向機構；以及根據(jù)所述干擾狀態(tài)信號，控制所述前輪的轉向角的前輪轉向角控制單元。
15、 如權利要求4中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于，還配備 使所述車輛的后輪的轉向角以獨立于所述駕駛盤的駕駛盤角的方式變化的后輪轉向機構；以及根據(jù)所述干擾狀態(tài)信號，控制所述后輪的轉向角的后輪轉向角控制單元。
16、 如權利要求4中所述的車輛用操舵裝置，其特征在于， 根據(jù)所述干擾狀態(tài)信號，改變來自使所述車輛受到制動用的制動裝置的輸出信號。
全文摘要
提供一種車輛用操舵裝置，這種車輛用操舵裝置在操舵力矩小的區(qū)域也能準確檢測出發(fā)生干擾，并能實現(xiàn)價廉且簡樸的組成。其中配備檢測出車輛的車輪(9)從路面受到的實際路面反作用力矩(Talign)的路面反作用力矩檢測器(12)；檢測出車輛的車速(V)的車速檢測器(11)；檢測出車輛的駕駛盤(2)的駕駛盤角(Theta)的駕駛盤角檢測器(5)；根據(jù)車速(V)和駕駛盤角(Theta)運算目標路面反作用力矩(Talign_ref)的目標路面反作用力矩運算部(19)；以及檢測出對所述車輛發(fā)生干擾并輸出干擾狀態(tài)信號(Dist(s))的干擾發(fā)生檢測部(20)，并且，干擾發(fā)生檢測部(20)包含對實際路面反作用力矩(Talign)和目標路面反作用力矩(Talign_ref)的符號進行比較的符號比較部(27)。
文檔編號B62D113/00GK101254796SQ20081000977
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權日2007年2月28日
發(fā)明者小山恭平, 松永隆德, 田中英之 申請人:三菱電機株式會社