JP2005067290A - 電動式パワーステアリング装置用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者がステアリングホイールの引っ掛かり感を感じることを防止しつつステアリングホイールを効果的に車輌の直進位置へ収束させる。
【解決手段】操舵トルクＴsの大きさが大きいほど大きさが大きくなり且つ車速Ｖが高いほど大きさが小さくなるよう、操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づき基本アシストトルクＴabが演算され（Ｓ２０〜４０）、操舵角速度θd、車速Ｖ、操舵トルクＴsに基づきステアリングホイール１４の直進位置への収束性を向上させるためのダンピング制御トルクＴdpが演算され（Ｓ５０〜８０）、基本アシストトルクＴab及びダンピング制御トルクＴdpの和である目標アシストトルクＴaに基づきアシストトルクが制御されるが（Ｓ９０、１００）、ダンピング制御トルクＴdpは車速Ｖが高いほど大きさが大きくなると共に操舵トルクＴsの大きさが大きいほど大きさが小さくなるよう演算される（Ｓ６０、７０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輌の電動式パワーステアリング装置に係り、更に詳細には電動式パワーステアリング装置用制御装置に係る。

自動車等の車輌に於いて、操舵アシストトルクを付与することにより運転者の操舵負担を軽減する電動式パワーステアリング装置用制御装置の一つとして、例えば下記の特許文献１に記載されている如く、ステアリングホイールを車輌の直進位置へ収束させるダンピング制御を行う電動式パワーステアリング装置用制御装置が従来より知られている。

かかる電動式パワーステアリング装置用制御装置によれば、少なくも操舵トルクに基づく基本アシストトルクと例えば操舵角速度に基づくダンピング制御トルクとの和として目標アシストトルクが演算され、該目標アシストトルクに基づいて電動式パワーステアリング装置が制御されるので、ダンピング制御が行われない場合に比して車輌の直進位置へのステアリングホイールの収束性を向上させることができる。
特許第２５６８８１７号公報

しかし上述の如きダンピング制御を行う従来の電動式パワーステアリング装置用制御装置に於いては、ダンピング制御トルクは操舵角速度に基づいて又は操舵角速度及び車速に基づいて操舵角速度の方向とは逆方向に作用するよう演算されるので、ステアリングホイールの収束性を向上させるべくダンピング制御トルクが高く設定されると、運転者が比較的速く操舵する場合に操舵反力が高くなって運転者がステアリングホイールの引っ掛かり感を感じることがあり、逆にステアリングホイールの引っ掛かり感を防止すべくダンピング制御トルクが低く設定されると、ステアリングホイールを効果的に車輌の直進位置へ収束させることができなくなる。

本発明は、ダンピング制御を行うよう構成された従来の電動式パワーステアリング装置用制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、操舵トルクに応じてダンピング制御トルクを増減することにより、運転者がステアリングホイールの引っ掛かり感を感じることを防止しつつステアリングホイールを効果的に車輌の直進位置へ収束させることである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち少なくとも操舵トルクに基づいて基本アシストトルクを演算し、少なくとも操舵速度に基づいてステアリング系収束トルクを演算し、少なくとも前記基本アシストトルク及び前記ステアリング系収束トルクに基づいて目標アシストトルクを演算し、前記目標アシストトルクに基づいて電動式パワーステアリング装置を制御する電動式パワーステアリング装置用制御装置にして、操舵トルクの大きさが大きい場合には操舵トルクの大きさが小さい場合に比して前記ステアリング系収束トルクの大きさを小さくすることを特徴とする電動式パワーステアリング装置用制御装置によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記ステアリング系収束トルクの大きさは車速が高い場合には車速が低い場合に比して大きいよう構成される（請求項２の構成）。

上記請求項１の構成によれば、少なくとも基本アシストトルク及びステアリング系収束トルクに基づいて目標アシストトルクが演算され、目標アシストトルクに基づいて電動式パワーステアリング装置が制御されるが、操舵トルクの大きさが大きい場合には操舵トルクの大きさが小さい場合に比してステアリング系収束トルクの大きさが小さくされるので、運転者が比較的速く操舵する場合に操舵トルクの大きさが大きくなるとステアリング系収束トルクの大きさが小さくされ、これにより運転者がステアリングホイールの引っ掛かり感を感じることを防止することができ、またステアリングホイールの切り戻し時や手放し時の如く操舵トルクの大きさが小さいときには十分な大きさのステアリング系収束トルクが発生され、これによりステアリングホイールを効果的に車輌の直進位置へ収束させることができる。

また上記請求項２の構成によれば、ステアリング系収束トルクの大きさは車速が高い場合には車速が低い場合に比して大きいので、車速が高くなって操舵反力が小さくなるほど効果的なステアリング系収束トルクを発生させることができ、これにより車輌の中高速走行時に於けるステアリングホイールの収束性を効果的に向上させ、ステアリングホイールのふらつきを効果的に低減することができると共に、運転者の操舵負担が大きくなる車輌の低速走行時に運転者がステアリングホイールの引っ掛かり感を感じることを効果的に防止することができる。

［課題解決手段の好ましい態様］
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、少なくとも基本アシストトルクとステアリング系収束トルクとの和に基づいて目標アシストトルクを演算するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、少なくとも操舵角速度に基づきステアリング系収束トルクを演算するよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、操舵トルクの大きさが大きいほど小さくなるよう補正係数を演算し、該補正係数にてステアリング系収束トルクを補正するよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様３の構成に於いて、補正係数は操舵トルクの大きさが第一の基準値以下であるときには１であり、操舵トルクの大きさが第一の基準値を越えると操舵トルクの大きさが大きいほど漸次低下するよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様４の構成に於いて、補正係数は操舵トルクの大きさが第二の基準値以上であるときには０であるよう構成される（好ましい態様５）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は本発明による電動式パワーステアリング装置用制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の従動輪である左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌１２の駆動輪である左右の後輪を示している。操舵輪でもある左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の転舵に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン式の電動式パワーステアリング装置１６によりタイロッド１８L及び１８Rを介して操舵される。

図示の実施例に於いては、電動式パワーステアリング装置１６はラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であり、電子制御装置２０により制御される。電動式パワーステアリング装置１６は電動機２２と、電動機２２の回転トルクをラックバー２４の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構２６とを有し、ハウジング２８に対し相対的にラックバー２４を駆動する補助転舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する操舵アシストトルクを発生する。

各車輪の制動力は制動装置３０の油圧回路３２によりホイールシリンダ３４FR、３４FL、３４RR、３４RLの制動圧が制御されることによって制御されるようになっている。図には示されていないが、油圧回路３２はリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者によるブレーキペダル３６の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ３８により制御され、また必要に応じて電子制御装置４０により制御される。尚電子制御装置４０は車輌の挙動が悪化した場合に、電子制御装置２０と共働して当技術分野に於いて公知の要領にて所定の車輪の制動力を制御することにより、車輌の挙動を安定化させる挙動制御を行う。

ステアリングシャフト４２には操舵角θを検出する操舵角センサ４４及び操舵トルクＴsを検出するトルクセンサ４６が設けられ、車輌１２には車速Ｖを検出する車速センサ４８が設けられている。尚操舵角センサ４４及びトルクセンサ４６は車輌の右旋回方向を正としてそれぞれ操舵角θ及び操舵トルクＴsを検出する。

図示の如く、操舵角センサ４４により検出された操舵角θを示す信号、トルクセンサ４６により検出された操舵トルクＴsを示す信号、車速センサ４８により検出された車速Ｖを示す信号は電子制御装置２０に入力される。尚図には詳細に示されていないが、電子制御装置２０及び４０は例えばＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のマイクロコンピュータを含んでいる。

電子制御装置２０は、図２に示されたフローチャートに従い、操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づき運転者の操舵負担を軽減するための基本アシストトルクＴabを演算し、また操舵角速度θd、車速Ｖ、操舵トルクＴsに基づきステアリングホイール１４の直進位置への収束性を向上させるためのダンピング制御トルクＴdpを演算し、基本アシストトルクＴab及びダンピング制御トルクＴdpの和である目標アシストトルクＴaに基づき電動式パワーステアリング装置１６によるアシストトルクを制御する。

この場合電子制御装置２０は、操舵角速度θdの大きさが大きいほど基本ダンピング制御トルクＴdp′が大きくなるよう、基本ダンピング制御トルクＴdp′を操舵角速度θdの方向とは逆方向のトルクとして演算し、車速Ｖが高いほど車速係数Ｋvdpが大きくなるよう車速係数Ｋvdpを演算し、操舵トルクＴsの大きさが大きいほど補正係数Ｋtdpが小さくなるよう補正係数Ｋtdpを演算し、車速係数Ｋvdpと補正係数Ｋtdpと基本ダンピング制御トルクＴdp′との積としてダンピング制御トルクＴdpを演算することにより、車速Ｖが高いほどダンピング効果を高くすると共に、運転者がステアリングホイール１４の引っ掛かり感を感じることを防止しつつステアリングホイール１４を効果的に車輌の直進位置へ収束させる。

次に図２に示されたフローチャートを参照して図示の実施例に於ける操舵アシストトルク制御について説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、イグニッションスイッチが開成されるまで所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては操舵トルクＴsの大きさが大きいほど基本アシストトルクＴab′が大きくなるよう、操舵トルクＴsに基き図３に示されたグラフに対応するマップより基本アシストトルクＴab′が演算され、ステップ３０に於いては車速Ｖが高いほど車速係数Ｋvが小さくなるよう、車速Ｖに基づき図４に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算され、ステップ４０に於いては車速係数Ｋvと基本アシストトルクＴab′との積として補正後の基本アシストトルクＴabが演算される。

ステップ５０に於いては操舵角θの時間微分値として操舵角速度θdが演算されると共に、操舵角速度θdの大きさが大きいほど基本ダンピング制御トルクＴdp′が操舵角速度の方向とは逆方向に大きくなるよう、操舵角速度θdに基き図５に示されたグラフに対応するマップより基本ダンピング制御トルクＴdp′が演算され、ステップ６０に於いては車速Ｖが高いほど車速係数Ｋvdpが漸次増大するよう、車速Ｖに基づき図6に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvdpが演算される。

ステップ７０に於いては操舵トルクＴsの絶対値が大きいほど操舵トルクに基づく補正係数Ｋtdpが小さくなるよう、操舵トルクＴsの絶対値に基き図７に示されたグラフに対応するマップより操舵トルクに基づく補正係数Ｋtdpが演算され、ステップ８０に於いては車速係数Ｋvdpと補正係数Ｋtdpと基本ダンピング制御トルクＴdp′との積としてダンピング制御トルクＴdpが演算される。

ステップ９０に於いては基本アシストトルクＴab及びダンピング制御トルクＴdpの和として目標アシストトルクＴaが演算され、ステップ１００に於いては目標アシストトルクＴaに対応する制御信号が電動機２２へ出力され、これにより運転者に必要な操舵力を軽減する操舵アシストトルク制御が実行される。

かくして図示の実施例によれば、ステップ２０〜４０に於いて操舵トルクＴsの大きさが大きいほど大きさが大きくなり且つ車速Ｖが高いほど大きさが小さくなるよう、操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づき基本アシストトルクＴabが演算され、ステップ５０〜８０に於いて操舵角速度θd、車速Ｖ、操舵トルクＴsに基づきステアリングホイール１４の直進位置への収束性を向上させるためのダンピング制御トルクＴdpが演算され、ステップ９０及び１００に於いて基本アシストトルクＴab及びダンピング制御トルクＴdpの和である目標アシストトルクＴaに基づき電動式パワーステアリング装置１６によるアシストトルクが制御される。

この場合ダンピング制御トルクＴdpはステップ６０に於いて演算される車速係数Ｋvdpとステップ７０に於いて演算される補正係数Ｋtdpとステップ５０に於いて演算される基本ダンピング制御トルクＴdp′との積として演算され、補正係数Ｋtdpは操舵トルクＴsの大きさが大きいほど小さくなるよう演算されるので、ステアリングホイール１４の手放し時や運転者により軽く操舵される際には十分なダンピング制御トルクを発生させ、これによりステアリングホイール１４を効果的に車輌の直進位置へ収束させると共に、ステアリングホイール１４のふらつきを効果的に防止することができ、また運転者により比較的速い操舵が行われる場合に操舵トルクＴsの大きさが大きくなるとダンピング制御トルクの大きさが小さくされ、これにより運転者がステアリングホイール１４の引っ掛かり感を感じることを効果的に防止することができる。

特に図示の実施例によれば、車速係数Ｋvdpは車速Ｖが高いほど大きくなるよう演算されるので、車輌の中高速走行時に於けるステアリングホイール１４の収束性を効果的に向上させ、ステアリングホイールのふらつきを効果的に低減することができると共に、運転者の操舵負担が大きくなる車輌の低速走行時に運転者がステアリングホイール１４の引っ掛かり感を感じることを効果的に防止することができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施例に於いては、車速係数Ｋvdpは車速Ｖが非常に小さいときには０に演算されるようになっているが、例えば図６に於いて破線にて示されている如く車速Ｖが非常に小さいときにも０よりも大きい値に演算されてもよく、また図６に於いて一点鎖線にて示されている如く車速Ｖが０のときにも０よりも大きい値に演算され、これにより車輌の停止時に於けるステアリングホイール１４の収束性が向上されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、補正係数Ｋtdpは操舵トルクＴsの大きさが非常に大きいときにも０にならないようになっているが、例えば図７に於いて破線にて示されている如く操舵トルクＴsの大きさが非常に大きいときに０になるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、ステップ５０に於いて操舵角速度θdに基き図５に示されたグラフに対応するマップより基本ダンピング制御トルクＴdp′が演算され、ステップ６０に於いて車速Ｖに基づき図6に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvdpが演算され、ステップ７０に於いて操舵トルクＴsの絶対値に基き図７に示されたグラフに対応するマップより操舵トルクに基づく補正係数Ｋtdpが演算され、ステップ８０に於いて車速係数Ｋvdpと補正係数Ｋtdpと基本ダンピング制御トルクＴdp′との積としてダンピング制御トルクＴdpが演算されるようになっているが、ダンピング制御トルクＴdpは操舵角速度θd、車速Ｖ、操舵トルクＴsを変数とする関数により演算されるよう修正されてもよい。

更に上述の実施例に於いては、車輌は後輪駆動車であるが、本発明が適用される車輌は前輪駆動車や四輪駆動車であってもよく、また操舵アシストトルクを任意に制御し得る限り電動式パワーステアリング装置は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

本発明による電動式パワーステアリング装置用制御装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。 実施例に於ける操舵アシストトルク制御ルーチンを示すフローチャートである。 操舵トルクＴsと基本アシストトルクＴab′との間の関係を示すグラフである。 車速Ｖと車速係数Ｋvとの間の関係を示すグラフである。 操舵角速度θdと基本ダンピング制御トルクＴdp′との間の関係を示すグラフである。 車速Ｖと車速係数Ｋvdpとの間の関係を示すグラフである。 操舵トルクＴsの絶対値と補正係数Ｋtdpとの間の関係を示すグラフである。

符号の説明

１４ ステアリングホイール
１６ 電動式パワーステアリング装置
２０ 電子制御装置
３０ 制動装置
４０ 電子制御装置
４４ 操舵角センサ
４６ トルクセンサ
４８ 車速センサ

Claims (2)

1. 少なくとも操舵トルクに基づいて基本アシストトルクを演算し、少なくとも操舵速度に基づいてステアリング系収束トルクを演算し、少なくとも前記基本アシストトルク及び前記ステアリング系収束トルクに基づいて目標アシストトルクを演算し、前記目標アシストトルクに基づいて電動式パワーステアリング装置を制御する電動式パワーステアリング装置用制御装置にして、操舵トルクの大きさが大きい場合には操舵トルクの大きさが小さい場合に比して前記ステアリング系収束トルクの大きさを小さくすることを特徴とする電動式パワーステアリング装置用制御装置。
2. 前記ステアリング系収束トルクの大きさは車速が高い場合には車速が低い場合に比して大きいことを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置用制御装置。

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