JP2009113801A - 重畳式ステアリングの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドル角度一定でコーナリングを行っているときに車速が変動した際に、不測の車輪切れ角の変動を防止する。
【解決手段】ステアリングギヤ比を走行速度に応じて変化することができるように、ステアリングギヤ比の決定の際に走行速度を考慮する重畳式ステアリングの操作方法において、ステアリングギヤ比の決定の際に走行速度の変化を舵取り運動の間だけ考慮するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は重畳式ステアリングの操作方法、上記の重畳式ステアリング、上記の重畳式ステアリングで使用するための制御装置並びに上記の方法を行なうためのコンピュータプログラム及びプログラムコード媒体を有するコンピュータプログラム製品に関する。

重畳式又は角重畳式ステアリングでは状況に応じて運転者を支援するために、運転者が指定するハンドル角と重畳角又は補助角が重畳される。その場合、本来の舵取り角及び被操縦輪の操舵度を決定するいわゆるピニオン角が生じる。

その場合重畳式ステアリングシステムのための速度依存性可変ギヤレシオの機能が、車両の縦速度に応じてハンドル角とピニオン角の間の速度依存性可変ステアリングギヤ比を決定する。これに関連して、重畳式ステアリングシステムの補助角アクチュエータが設定する重畳角又は補助角が決まる。

重畳式ステアリングの周知の操作方法では、ステアリングハンドルが指定するハンドル角がステアリングギヤによってピニオン角に変換される。ピニオン角は自動車の少なくとも１つの操縦可能な車輪の車輪舵取り角度を決定する。その場合補助角が発生され、ステアリングギヤで所定のハンドル角に重畳される。こうして通常、走行速度に応じて発生される補助角が、運転者が決定したハンドル角に重畳される。

ステアリングホイールによって指定された舵取り角δ_Sに補助角δ_Mが重畳されて、ピニオン角δ_Gが生じ、ピニオン角δ_Gは前輪に働く舵取り角δ_Fに直接影響する。

ｉ_V = δ_S／δ_F
が成り立つ。ここにｉ_Vはギヤ比と呼ばれ、ハンドル角δ_Sと前輪角δ_Fの比を規定する。

ハンドル角δ_Sとピニオン角δ_Gの比を決定する重畳式ステアリングのステアリングギヤ比は、こうしてギヤ比ｉ_Vに直接影響する。

このような重畳を実現するいわゆるアクティブステアリングでは、加速又は減速コーナリングの際にステアリングギヤ比を変化することによって曲率半径の変化が生じる。一定の曲率半径を走行しようとする場合は、ステアリングホイールで曲率半径を修正しなければならない

通常、アクティブステアリングは低速で直接的ステアリング挙動を、高速で間接的ステアリング挙動を示す。その結果、一定の切れ角で速度を変えながらコーナリングするときに、曲率半径の変化が生じる。

目標ギヤ比を固持することによって安定なコーナリングを得ようとする手法は周知である。この場合、少なくとも近似的に一定の曲率半径による自動車のコーナリングの状態を認識すると、少なくともハンドル角と車輪舵取り角の間のギヤ比の勾配が制限される。またそれによって慣用のステアリング挙動、即ち切れ角に関して可変のギヤ比も阻止される。

走行速度に応じてステアリングギヤ比を変化することができるように、ステアリングギヤ比の決定の際に走行速度を考慮する、重畳式ステアリングの本発明に基づく操作方法は、ステアリングギヤ比の決定の際に走行速度の変化を舵取り運動の間だけ考慮するものである。

こうしてステアリングギヤ比に対して速度が舵取り努力に応じて影響することが実現される。即ちステアリングギヤ比の決定の際に実際の運転速度は、舵取り運動が行われるときに考慮される。固定切れ角で一定のコーナリングを行う場合は、走行速度の変化がステアリングギヤ比に影響しない。舵取り運動が行われるときに初めて、変化した速度が再びステアリングギヤ比の決定の際に、典型的には時間的に遅れて、考慮される。

さらに改良して、所定の切れ角から初めてこの方法が適用されるようにすることもできる。このことは、例えば直進走行時には走行速度の変化が必ずステアリングギヤ比の決定の際に考慮されることを意味する。

またステアリングギヤ比がさらにハンドル角に応じて変化するようにすることができる。

本発明に基づく自動車の重畳式ステアリングはハンドル角を設定するためのステアリングハンドルと、走行速度を考慮して補助角を発生する補助角アクチュエータと、ハンドル角に補助角を重畳することによってハンドル角をピニオン角に変換するステアリングギヤとを有する。その場合、ステアリングギヤ比の決定、それとともに補助角の発生の際に、走行速度の変化が舵取り運動の間だけ考慮されるようになっている。

さらに改良して、補助角アクチュエータは制御装置によって制御される電気モータを備えることができる。

本発明に基づく制御装置は特に前述の重畳式ステアリングで使用される上記の方法を行うために利用され、走行速度を考慮して補助角を決定するように設計されている。その場合本発明に基づき走行速度の変化が舵取り運動の間だけ考慮されるようになっている。

本発明に基づくコンピュータプログラムは、コンピュータプログラムがコンピュータのマイクロプロセッサで、特に重畳式ステアリングの制御装置で実行されるときに、上記の種類の重畳式ステアリングの操作方法を行うためのプログラムコード媒体を包含する。

このコンピュータプログラムはコンピュータ読取り可能なデータ媒体、例えばフロッピーディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ハードディスク、ＵＳＢメモリースティック等又はインターネットサーバにコンピュータプログラム製品として記憶することができる。そこからコンピュータプログラムを制御装置の記憶素子に伝送することができる。

発明のその他の利点と実施態様は明細書及び添付の図面で明かである。

上記で挙げ、かつ以下でさらに説明する特徴は、それぞれ提示した組合せだけでなく他の組合せでも又は単独でも、本発明の範囲を逸脱しない限り、使用できることは言うまでもない。

本発明を実施例に基づき図面に概略図で示し、以下で図面を参照して詳しく説明する。

図１において従来のアクティブステアリングのコーナリング時の挙動を明らかにした。「１」で表示した過程で車両の減速が示されている。車両の減速の際にステアリングギヤ比がよりダイレクトになることが分かる。そこで同じ前輪切れ角でより大きな角が設定される。走行する曲率半径がこうして減少する。

「２」で表示した過程では、車両の加速が示されている。その場合ステアリングギヤ比はよりインダイレクトになる。そこで同じ前輪切れ角でより小さな角が設定される。走行する曲率半径が増加する。

本発明によれば、今や図１に示すような曲率半径の変化が起こらないようにすることができる。

全体を参照符号１０で示した本発明に基づく重畳式ステアリングの実施形態を図２に示す。ステアリングハンドル１２、この場合ステアリングホイール、ステアリングギヤ１４、補助角アクチュエータ１６及び前車軸１８により連結され、車両の操縦のために舵取りされる２個の前輪２０が図示されている。

さらに補助角アクチュエータ１６の電気モータ２４の制御のために設置した制御装置２２が設けられている。

ステアリングハンドル１２によって設定された舵取り角δ_Sに、ステアリングギヤ１４で補助角又は補助角アクチュエータ１６の電気モータ２４のモータ舵取り角δ_Mが重畳されて、ピニオン角δ_Gが生じる。ピニオン角δ_Gは、前輪に働く舵取り角δ_Fに直接影響する。

ｉ_V＝δ_S／δ_F
及び
δ_M × ｉ_M + δ_S×ｉ_D = δ_G
がなりたつ。ここにｉ_M及びｉ_Dは所定の係数である。

本発明に基づき、今やステアリングギヤ比、即ちギヤ比ｉ_Vの決定の際に車速の変化が、舵取り運動が存在するときだけ考慮されるようになっている。従って図１に示すようなコーナリングでは走行速度の変化が考慮されず、ステアリングギヤ比、即ちｉ_Vは一定である。

本発明に基づく方法を説明するために、図３の線図に代表的なギヤ比ｉ_Vを車速の関数として記載した。

図示の線図で横軸１５０に車速、縦軸２５０にギヤ比ｉ_Vを記載した。線図はこうしてギヤ比ｉ_Vを車速の関数として示す。なおギヤ比ｉ_Vはハンドル角と前輪角の比と定義される。即ち
ｉ_V = 目標ギヤ比 = ハンドル角／前輪角

ギヤ比ｉ_Vは低速、即ち直結運転又はダイレクトでのｉ_{V min}３５０と、高速即ち非直結運転の場合のｉ_{V max}４５０との間で推移する。６０km/hの速度では純機械的操舵が行われ、補助角アクチュエータは介入しないことが明かである。低速ではアシストのための介入が行われ、高速では逆操舵が行われる。

図３は、ｉ_Vが速度に応じて調整されることを明かにしている。しかし本発明に基づき速度の変化は舵取り運動が存在するときだけ影響を及ぼすようになっている。例えばコーナリングで舵取り運動がなければ、ステアリングギヤ比、即ちｉ_Vは一定である。従ってｉ_Vに対する速度の影響は「凍結」される。

在来のアクティブステアリングのコーナリング時の挙動を示す図。 本発明に基づく重畳式ステアリングの実施形態を示す図。 本発明に基づく方法を説明するための、車速の関数としての代表的なギヤ比を示すグラフ図。

Claims (8)

1. ステアリングギヤ比を走行速度に応じて変化することができるように、ステアリングギヤ比の決定の際に走行速度を考慮する重畳式ステアリングの操作方法において、
   ステアリングギヤ比の決定の際に走行速度の変化を舵取り運動の間だけ考慮することを特徴とする方法。
2. 所定の切れ角から初めて適用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ステアリングギヤ比をさらにハンドル角（δ_S）に応じて変化させることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の方法。
4. ハンドル角（δ_S）を設定するためのステアリングハンドル（１２）と、走行速度を考慮して補助角（δ_M）を発生する補助角アクチュエータ（１６）と、ハンドル角（δ_S）と補助角（δ_M）を重畳することによってハンドル角（δ_S）をピニオン角（δ_G）に変換するステアリングギヤ（１４）と、を有する自動車の重畳式ステアリングにおいて、
   ステアリングギヤ比の決定の際に舵取り運動の間だけ走行速度の変化を考慮することを特徴とする重畳式ステアリング。
5. 補助角アクチュエータ（１６）が制御装置（２２）により制御される電気モータ（２４）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の重畳式ステアリング。
6. 請求項４または５に記載の重畳式ステアリング（１０）で使用され、走行速度を考慮して補助角（δ_M）を決定するように設計された、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の方法を実施するための制御装置において、
   ステアリングギヤ比の決定の際に舵取り運動の間だけ走行速度の変化を考慮することを特徴とする制御装置。
7. コンピュータのマイクロプロセッサ、特に請求項４または５に記載の重畳式ステアリング（１０）の請求項６に記載の制御装置（２２）でコンピュータプログラムを実行するときに、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の方法を行うためのプログラムコード媒体を有するコンピュータプログラム。
8. コンピュータのマイクロプロセッサ、特に請求項４または５に記載の重畳式ステアリング（１０）の請求項６に記載の制御装置（２２）でコンピュータプログラムを実行するときに、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の方法を行うために、コンピュータ読取り可能なデータ媒体に記憶されたプログラムコード媒体を有するコンピュータプログラム製品。

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