[发明专利]路面摩擦系数推算装置以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆用的路面摩擦系数推算装置以及方法。

背景技术

日本特开2006－56388号公报等中公开了各种的路面摩擦系数的推算方法。

使用于车辆用的电动动力转向的操舵辅助电动马达存在设置在由齿条与小齿轮构成的转向齿轮装置中的马达、设置在方向盘与转向齿轮装置之间的转向柱机构中的马达等，在所有的情况下，都通过电动马达来辅助与转向轮连结的转向轴的动作。

越使方向盘较大地旋转来使轮胎相对于车的行进方向较大地倾斜，越从路面受到反作用力，在使方向盘旋转时需要较大的力。因此，在上述的电动马达中设定为伴随着方向盘的操舵转矩变大而使马达电流增大，从而成为其辅助力的操舵辅助转矩变大。

将车辆经由轮胎从地面接受的力中的、地面在横方向（与车辆的行进方向成直角的方向）上牵拉轮胎的力称为“转弯力”，将地面在与轮胎的朝向成直角的方向上牵拉轮胎的力称为“轮胎横向力”。另外，将轮胎的绕接地点的转矩称为“自动回正力矩”。即、带轮胎侧滑角（车辆的行进方向与轮胎的朝向的角度差）而产生转弯力（或者横力）的轮胎其自身产生要返回到轮胎侧滑角＝0的状态的力矩（自动回正力矩）。以转弯力与转向节主销纵偏距长（从接地中心至该转弯力的着力点的距离）的积表示该自动回正力矩。此处，以轮胎拖距与后倾拖距的和表示转向节主销纵偏距长。

另外，将转弯力与轮胎侧滑角之比称为“侧偏刚度”。在轮胎侧滑角为零或者与其接近的较小的范围内，转弯力与轮胎侧滑角成线形的比例关系，“侧偏刚度”取恒定值。可是，若轮胎侧滑角变大，则转弯力的增加率缓缓变少。将该区域称为饱和区域，在该饱和区域中，转弯力与轮胎侧滑角之比成为路面摩擦系数的函数。

动力转向的转向机构包括小齿轮轴与齿条轴，该小齿轮轴与转向柱连结；该齿条轴与小齿轮轴啮合，且作为沿车辆的左右方向延伸的转向轴。在齿条轴的一对端部各经由拉杆连结节臂，并通过节臂来改变包括轮胎的转向轮的朝向。

对附加于齿条轴的左右方向的齿条轴力乘以节臂长得到的数值与转弯轮胎的自动回正力矩相等。如前述，以转弯力与转向节主销纵偏距长的积表示自动回正力矩。因此，齿条轴力是对转弯力乘以转向节主销纵偏距长与节臂长之比得到的值。

想要利用车辆模型计算求出该齿条轴力的情况下，如果轮胎的转弯力处于饱和区域，则在齿条轴力推算式（或者转弯力推算式）中出现含有路面摩擦系数的项目。有关齿条轴力推算式中使用的其他的项目，能够通过安装在车辆上的各种传感器进行计测，但路面摩擦系数计测较困难。

因此，能够仅在不含有路面摩擦系数的线形区域中应用车辆模型，但含有路面摩擦系数的饱和区域中的车辆模型的应用较难。

发明内容

本发明提供一种利用转弯力相对于轮胎滑移角的斜率为路面摩擦系数的函数的情况来推算路面摩擦系数的路面摩擦系数推算装置以及方法。

根据本发明的实施例的特征，对于路面摩擦系数推算部而言，在路面摩擦系数不同的多个路面行驶来检测轮胎的侧滑角与转弯力，将它们的关系数值或者数式化来存储在存储器，所以即使在路面摩擦系数是未知的任意的道路行驶的情况下，只计算侧滑角与转弯力，也能够推算路面摩擦系数。

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚。

附图说明

图1是表示适用本发明的一实施方式所涉及的路面摩擦系数推算装置的电动动力转向装置的概略结构的示意图。

图2是EPS控制部的功能框图。

图3是表示路面摩擦系数μ与ΔCF／Δβ（转弯力的差量与轮胎的侧滑角的差量之比）的关系的图。

图4是表示转弯力CF与轮胎的滑移角β的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。

图1是表示适用本发明的一实施方式所涉及的路面摩擦系数推算装置的电动动力转向装置的概略结构的示意图。电动动力转向装置具有方向盘等的操舵部件2、和以能够与操舵部件2一起旋转的方式与其连结的转向轴3。在转向轴3设置有检测操舵部件2的操舵角的操舵角传感器4、和对基于操舵部件2的旋转的操舵转矩进行检测的转矩传感器10。操舵角传感器4是通过利用霍尔式传感器对来自例如安装在转向轴3的圆周上的磁铁的磁进行检测而检测转向轴3的旋转角的传感器。转矩传感器10是对基于操作操舵部件2而引起的扭杆10a的扭转的操舵转矩进行检测的传感器。转向轴3的另一端与万向接头5连结，从此处经由转向机构与前轮轮胎连结（在本实施例中，前轮是操舵轮）。