JP2010215173A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の加速度に依存する操舵フィーリングの悪化の問題を改善する。
【解決手段】操舵補助力を発生用の油圧ポンプを駆動するための電動モータ２４を、ＥＣＵ２５がＰＷＭ制御する。ＥＣＵ２５は、目標回転速度設定部３６が設定する目標回転速度ω^＊に応じて、電動モータ２４を制御する。目標回転速度設定部３６は、基本目標回転速度設定部４１、ゲイン設定部４２および乗算器４３を備えている。基本目標回転速度設定部４１は、操舵速度および車速に応じて基本目標回転速度を設定する。ゲイン設定部４２は、車両の加速度に応じたゲインを設定する。乗算器４３は、ゲイン設定部４２によって設定されたゲインを基本目標回転速度に乗じて、最終的な目標回転速度ω^＊を求める。
【選択図】図２

Description

この発明は、電動モータにより油圧ポンプを駆動して操舵補助力を発生するパワーステアリング装置に関する。

ラックアンドピニオン機構等の操舵機構に連結されたパワーシリンダに、油圧ポンプからの作動油を供給することによって、ステアリングホイールの操作を補助するパワーステアリング装置が従来から用いられている。このようなパワーステアリング装置において、油圧ポンプの駆動源として、例えば３相ブラシレスモータからなる電動モータが用いられている場合がある。この場合、電動モータがステアリングホイールの操舵速度に応じた目標回転速度で回転されるように、電動モータに供給される駆動電力が制御される。

さらに、車速に感応して電動モータの目標回転速度を変化させる構成のパワーステアリング装置が、従来から提案されている（特許文献１参照）。

特開2003-072575号公報 特開平9-207802号公報

車両の急加速時には、強い駆動力とアライメント角（主としてトー角）とにより、転舵輪がいずれかの転舵方向に回動しようとするうえ、車両の荷重が一時的に後方に移動することになる。これらの結果、転舵輪を含むステアリング機構には複雑な外力が作用して転舵輪の方向が不安定になり、ステアリングのふらつきが生じる。急減速時には、強い制動力およびアライメント角のために、転舵輪がいずれかの方向に回動しようとし、かつ、車両の荷重が一時的に前方に移動することになる。したがって、やはり、ステアリングのふらつきが生じる。

特許文献１に示されたパワーステアリング装置は、車速に感応して目標回転速度を変化させているが、前述のような急加速時および急減速時の複雑な車両状態に対処できるものではなく、ステアリングのふらつきを抑制することはできない。そのため、とくに、急加速時および急減速時における操舵フィーリングに改善の余地があった。
そこで、この発明の目的は、車両の加速度に依存する操舵フィーリングの悪化の問題を改善できるパワーステアリング装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ステアリング機構（２）に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置（１）であって、操舵補助力を発生する油圧ポンプ（２２）を駆動するための電動モータ（２４）と、当該パワーステアリング装置が搭載された車両の加速度を取得する加速度取得手段（４０）と、前記加速度取得手段によって取得された加速度に応じて、前記電動モータの回転速度を制御する制御手段（３６）とを含む、パワーステアリング装置である。なお、この項において、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が、特許請求の範囲が当該実施形態に限定して解釈されるべきでないことはもちろんである。以下、この項において同じ。

この構成によれば、電動モータの回転速度が、車両の加速度に応じて制御される。これにより、車両の加速状態（減速状態を含む）に応じた回転速度で電動モータを駆動することができ、それに応じた油圧を油圧ポンプから発生させることができる。その結果、車両の加速度に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えることができるから、車両の加速度に依存する操舵フィーリングの悪化の問題を改善できる。

請求項２記載の発明は、前記制御手段は、車両の操向のための操作部材の操作に応じて前記電動モータの基本目標回転速度を設定する基本目標回転速度設定手段（４１）と、前記基本目標回転速度を前記加速度取得手段によって取得された加速度に応じて補正する補正手段（４２，４３）とを含む、請求項１記載のパワーステアリング装置である。
この構成によれば、車両の操向のための操作部材（たとえばステアリングホイール）の操作に応じて基本目標回転速度が設定され、この基本目標回転速度に対して車両の加速度に応じた補正を施すことによって、電動モータの目標回転速度が求められる。これにより、操作部材の操作および加速度に応じた適切な目標回転速度で電動モータが制御されるから、優れた操舵フィーリングを実現できる。

たとえば、前記操作手段の操作速度を取得する操作速度取得手段（３５）をさらに備え、前記基本目標回転速度設定手段が、前記操作速度取得手段によって取得された操作速度に応じて基本目標回転速度を設定するようにしてもよい。
また、当該パワーステアリング装置が搭載された車両の車速を取得する車速取得手段（３１）をさらに備え、前記基本目標回転速度制御手段が、操作部材の操作（たとえば操作速度）および車速に応じて前記基本目標回転速度を設定するようにしてもよい。これにより、操作部材の操作、車速および加速度に応じた回転速度制御が可能となるから、一層優れた操舵フィーリングを実現できる。

請求項３記載の発明は、前記補正手段は、前記加速度が車両の加速を表す値である場合に前記基本目標回転速度を減少補正するものである、請求項２記載のパワーステアリング装置である。
このような構成は、車両の加速時において路面から転舵輪に働く外力（転舵方向の外力）が減少するような特性の車両に適用されるとよい。この場合、基本目標回転速度が減少補正されることになる。その結果、油圧回路内での作動油の移動が通常時（加速時以外）よりも制限され、加速時における転舵輪の回動を通常時よりも抑制できるから、とくに急加速時におけるステアリングのふらつきを抑制できる。また、電動モータの回転速度の減少によって操舵補助力が減少するから、加速時に操舵抵抗が過少となることを抑制できる。このようにして、加速時の操舵フィーリングを改善できる。

前記補正手段は、たとえば、加速度（α）が所定の正の閾値（α１）を超えたことを条件（すなわち、急加速時）に、基本目標回転速度を減少補正するものであってもよい。
請求項４記載の発明は、前記補正手段は、前記加速度が車両の減速を表す値である場合に前記基本目標回転速度を増加補正するものである、請求項２または３記載のパワーステアリング装置である。

このような構成は、車両の減速時において路面から転舵輪に働く外力（転舵方向の外力）が増加するような特性の車両に適用されるとよい。この場合、基本目標回転速度が増加補正されることになる。その結果、操舵補助力が通常時（減速時以外）よりも増加することになるから、とくに急減速時にステアリングのふらつきが生じるようであれば、運転者は、これに容易に対抗することができる。すなわち、増加した操舵補助力によって、ステアリングのふらつきを容易に抑え込むことができる。このようにして、減速時の操舵フィーリングを改善できる。

前記補正手段は、たとえば、加速度（α）が所定の負の閾値（α２）を下回ったことを条件（すなわち、急減速時）に、基本目標回転速度を増加補正するものであってもよい。
請求項５記載の発明は、前記補正手段は、前記加速度が車両の加速を表す値である場合に前記基本目標回転速度を増加補正するものである、請求項２記載のパワーステアリング装置である。

このような構成は、車両の加速時において路面から転舵輪に働く外力（転舵方向の外力）が増加するような特性の車両に適用されるとよい。この場合、基本目標回転速度が通常時（加速時以外）よりも増加補正されることになるから、操舵補助力が増加する。したがって、とくに急加速時にステアリングのふらつきが生じるようであれば、運転者は、これに容易に対抗することができる。すなわち、増加した操舵補助力によって、ステアリングのふらつきを容易に抑え込むことができる。このようにして、加速時の操舵フィーリングを改善できる。

前記補正手段は、たとえば、加速度（α）が所定の正の閾値（α１）を超えたことを条件（すなわち、急加速時）に、基本目標回転速度を増加補正するものであってもよい。
請求項６記載の発明は、前記補正手段は、前記加速度が車両の減速を表す値である場合に前記基本目標回転速度を減少補正するものである、請求項２または５記載のパワーステアリング装置である。

このような構成は、車両の減速時において路面から転舵輪に働く外力（転舵方向の外力）が減少するような特性の車両に適用されるとよい。この場合、基本目標回転速度が減少補正されることになる。その結果、油圧回路内での作動油の移動が通常時（減速時以外）よりも制限され、減速時における転舵輪の回動を通常時よりも抑制できるから、とくに急減速時におけるステアリングのふらつきを抑制できる。また、電動モータの回転速度の減少によって操舵補助力が減少するから、減速時に操舵抵抗が過少となることを抑制できる。このようにして、減速時の操舵フィーリングを改善できる。

前記補正手段は、たとえば、加速度（α）が所定の負の閾値（α２）を下回ったことを条件（すなわち、急減速時）に、基本目標回転速度を減少補正するものであってもよい。
加速時に基本目標回転速度を増加補正するか減少補正するか、および減速時に基本加速度を増加補正するか減少補正するかは、必ずしも車両の特性に基づいて定める必要はない。すなわち、個々の車両において目標とされる操舵フィーリングが加速時および減速時に得られるように基本目標回転速度を補正すればよい。この補正の態様は、目標とする操舵フィーリングによっては、必ずしも前述のような車両特性との関係と整合するとは限らない。

本発明の一実施の形態に係るパワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 モータ制御装置としてのＥＣＵ２５の構成を示す概略図である。 図３Ａは操舵速度および車速と基本目標回転速度との関係を示す特性図であり、図３Ｂは基本目標回転速度の補正を説明するための図である。 基本目標回転速度に乗じるべきゲインの設定動作例を説明するためのフローチャートである。 図５Ａおよび図５Ｂはゲイン設定のために用いられるマップの例を示す図である。

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、本発明の一実施の形態に係るパワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。このパワーステアリング装置１は、車両のステアリング機構２に関連して設けられ、このステアリング機構２に操舵補助力を与えるためのものである。
ステアリング機構２は、車両の操向のために運転者によって操作される操作部材としてのステアリングホイール３と、このステアリングホイール３に連結されたステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４の先端部に油圧制御弁１４を介して連結されピニオンギヤ６を持つピニオンシャフト５と、ピニオンギヤ６に噛合するラックギヤ部７ａを有し、車両の左右方向に延びた転舵軸としてのラック軸７とを備えている。

ラック軸７の両端にはタイロッド８がそれぞれ連結されており、このタイロッド８は、それぞれ、左右の転舵輪９，１０を支持するナックルアーム１１に連結されている。ナックルアーム１１は、キングピン１２回りに回動可能に設けられている。
ステアリングホイール３が操作されてステアリングシャフト４が回転されると、この回転が、ピニオンギヤ６およびラックギヤ部７ａによって、ラック軸７の軸方向Ｘ１に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム１１のキングピン１２まわりの回動に変換され、これにより、左右の転舵輪９，１０の転舵が達成される。

油圧制御弁１４は、ロータリバルブであり、ステアリングシャフト４に接続されたスリーブ弁体（図示せず）と、ピニオンシャフト５に接続されたシャフト弁体（図示せず）と、両弁体を連結するトーションバー（図示せず）とからなる。トーションバーは、ステアリングホイール３に加えられた操舵トルクの方向および大きさに応じてねじれを生じ、このトーションバーのねじれの方向および大きさに応じて油圧制御弁１４の開度が変化する。

この油圧制御弁１４は、ステアリング機構２に操舵補助力を与えるパワーシリンダ１５に接続されている。パワーシリンダ１５は、ラック軸７に一体に設けられたピストン１６と、このピストン１６によって区画された一対のシリンダ室１７，１８とを有しており、シリンダ室１７，１８は、それぞれ、対応する油路１９，２０を介して、油圧制御弁１４に接続されている。

油圧制御弁１４は、さらに、リザーバタンク２１および操舵補助力発生用の油圧ポンプ２２を通る油循環路２３の途中部に介装されている。油圧ポンプ２２は、例えば、ギヤポンプからなり、電動モータ２４によって駆動され、リザーバタンク２１に貯留されている作動油をくみ出して油圧制御弁１４に供給する。余剰分の作動油は、油圧制御弁１４から油循環路２３を介してリザーバタンク２１に帰還される。

電動モータ２４は、一方向に回転駆動されて、油圧ポンプ２２を駆動するものである。具体的には、電動モータ２４は、その出力軸が油圧ポンプ２２の入力軸に連結されており、電動モータ２４の出力軸が回転することで、油圧ポンプ２２の入力軸が回転して油圧ポンプ２２の駆動が達成される。
油圧制御弁１４は、トーションバーに一方方向のねじれが加わった場合には、油路１９，２０のうちの一方を介してパワーシリンダ１５のシリンダ室１７，１８のうちの一方に作動油を供給するとともに、他方の作動油をリザーバタンク２１に戻す。また、トーションバーに他方方向のねじれが加えられた場合には、油路１９，２０のうちの他方を介して
シリンダ室１７，１８のうちの他方に作動油を供給するとともに、一方の作動油をリザーバタンク２１に戻す。

トーションバーにねじれがほとんど加わっていない場合には、油圧制御弁１４は、いわば平衡状態となり、操舵中立でパワーシリンダ１５の両シリンダ室１７，１８は等圧に維持され、作動油は油循環路２３を循環する。操舵により油圧制御弁１４の両弁体が相対回転すると、パワーシリンダ１５のシリンダ室１７，１８のいずれかに作動油が供給され、ピストン１６が車幅方向に沿って移動する。これにより、ラック軸７に操舵補助力が作用することになる。

電動モータ２４は三相ブラシレスモータからなる。その電動モータ２４の駆動は、モータ制御装置としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）２５によって制御されるようになっている。ＥＣＵ２５は、電動モータ２４の駆動電力を生成する駆動回路２６と、駆動回路２６を制御するための制御部２７とを備えている。制御部２７は、ＣＰＵとこのＣＰＵの動作プログラム等を記憶したメモリとを含むマイクロコンピュータで構成されている。

ＥＣＵ２５の制御部２７には、操舵角検出手段としての操舵角センサ１３の出力信号と、電動モータ２４のロータの回転位置を検出する回転位置センサ３０の出力信号とが、それぞれ与えられるようになっている。
操舵角センサ１３は、ステアリングホイール３の操舵角を検出するようステアリングシャフト４に取り付けられるものであり、出力信号を制御部２７に与える。制御部２７は、回転位置センサ３０から与えられた信号に基づいて、電動モータ２４の出力軸の回転速度（実回転速度）を演算する。

また、制御部２７には、車両の速度を検出する車速検出手段（車速取得手段）としての車速センサ３１の出力信号が与えられるようになっている。車速センサ３１は、車両の速度を直接的に検出するものであってもよいし、転舵輪９，１０その他の車輪に関連して設けられた車輪速センサの出力パルスに基づいて車両の速度を計算により求めるものであってもよい。

ＥＣＵ２５は、操舵角センサ１３、回転位置センサ３０および車速センサ３１から与えられる信号に基づいて、適切な操舵補助力がステアリング機構２に与えられるように電動モータ２４の駆動を制御する。
図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵ２５の構成を示す概略図である。電動モータ２４は、Ｕ相界磁コイル２４Ｕ、Ｖ相界磁コイル２４ＶおよびＷ相界磁コイル２４Ｗを有するステータと、これらの界磁コイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗからの反発磁界を受ける永久磁石が固定されたロータとを備えている。このロータの回転位置が回転位置センサ３０によって検出されるようになっている。回転位置センサ３０は、ロータの回転位置を３０ｄｅｇ／３６０ｄｅｇ（＝１／１２）以上の分解能で検出可能なものであり、その検出信号は、制御部２７に入力されるようになっている。

駆動回路２６は、３相ブリッジインバータ回路であり、電動モータ２４のＵ相に対応した一対の電界効果トランジスタＵＨ，ＵＬの直列回路と、Ｖ相に対応した一対の電界効果トランジスタＶＨ，ＶＬの直列回路と、Ｗ相に対応した一対の電界効果トランジスタの直列回路ＷＨ，ＷＬとを、直流電源３２とアース３３との間に並列に接続して構成されている。電動モータ２４のＵ相界磁コイル２４Ｕは、電界効果トランジスタＵＨ，ＵＬの間の接続点に接続されており、Ｖ相界磁コイル２４Ｖは、電界効果トランジスタＶＨ，ＶＬの間の接続点に接続されており、Ｗ相界磁コイル２４Ｗは、電界効果トランジスタの直列回路ＷＨ，ＷＬの間の接続点に接続されている。

制御部２７は、そのマイクロコンピュータが実行するプログラム処理により、操舵速度を演算する操舵速度演算部３５と、電動モータ２４の目標回転速度ω^＊を設定する目標回転速度設定部３６と、回転位置センサ３０の検出信号に基づいて、電動モータ２４の実回転速度（実際の回転速度）ωを演算する実回転速度演算部３７と、目標回転速度ω^＊および実回転速度ωに応じたＰＷＭデューティを設定するＰＷＭ制御部３８と、設定されたＰＷＭデューティに応じて、目標回転速度ω^＊を達成するために駆動回路２６の電界効果トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬに与えるべき駆動信号を生成する駆動信号生成部３９と、車両の加速度αを演算する加速度演算部４０との各機能を実現する。

操舵角センサ１３が検出する操舵角、および車速センサ３１が検出する車速は、たとえば、車内ＬＡＮ（ＣＡＮ：Control Area Network）２９を介して、ＥＣＵ２５に取り込まれるようになっている。ＥＣＵ２５は、油圧回路を循環する作動油の温度、駆動回路２６の温度その他の情報を、必要に応じて、車内ＬＡＮ２９を介して取得することができるようになっていてもよい。

操舵速度演算部３５は、操舵角センサ１３の出力値を時間微分することによって、ステアリングホイール３の操舵速度を演算する。したがって、操舵角センサ１３および操舵速度演算部３５によって、操舵速度取得手段が構成されている。
加速度演算部４０は、たとえば、車速センサ３１によって検出された車速を時間微分することによって、車両の加速度αを演算するものであってもよい。この加速度演算部４０が加速度取得手段に相当する。

目標回転速度設定部３６は、操舵速度演算部３５によって求められたステアリングホイール３の操舵速度、車速センサ３１により検出された車速、および加速度演算部４０によって求められた加速度αに基づいて、電動モータ２４の目標回転速度を設定する。具体的には、目標回転速度設定部３６は、基本目標回転速度設定部４１と、ゲイン設定部４２と、乗算器４３とを備えている。

基本目標回転速度設定部４１は、操舵速度および車速に応じて、電動モータ２４の基本目標回転速度を設定する。基本目標回転速度設定部４１は、さらに、作動油の温度や駆動回路２６の温度等を加味して基本目標回転速度を設定するものであってもよい。
ゲイン設定部４２は、加速度演算部４０によって求められた加速度αに応じたゲインを生成する。このゲインが乗算器４３によって基本目標回転速度に乗じられる。これにより、基本目標回転速度が補正され、この補正後の回転速度が電動モータ２４の目標回転速度ω^＊となる。ゲインが「１」であれば基本目標回転速度がそのまま用いられ、ゲインが「１」よりも大きければ基本目標回転速度が増加補正され、ゲインが「１」よりも小さければ基本目標回転速度が減少補正される。

駆動信号生成部３９は、たとえば、駆動回路２６の電界効果トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨに対して、電気角で１２０度または１８０度に相当する期間だけ順にオン状態とする信号を与える一方で、電界効果トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬに対しては、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）パルスからなる駆動信号を与えるようになっている。
駆動信号生成部３９から電界効果トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬに与えられるＰＷＭパルス信号のデューティ（ＰＷＭデューティ）は、ＰＷＭ制御部３８によって演算される。ＰＷＭ制御部３８は、目標回転速度設定部３６が設定した目標回転速度ω^＊と実回転速度演算部３７が演算した実回転速度ωとの偏差に基づいて、ＰＩ（Proportional-Integral ：比例積分）制御演算を行い、電動モータ２４に印加すべき制御電圧値を求め、この制御電圧値に応じたＰＷＭデューティを設定する。

そして、駆動信号生成部３９は、ＰＷＭ制御部３８から与えられたＰＷＭデューティおよび回転位置センサ３０によって検出されるロータの回転位置に基づいて、駆動信号を生成する。
たとえば、１２０度通電方式による駆動を行う場合には、電界効果トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨに対しては、電気角で１２０度の期間にわたってオン状態とする駆動信号を１２０度ずつ位相をずらして与える。その一方で、電界効果トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬには、ＰＷＭ制御部３８が設定したＰＷＭデューティのＰＷＭパルス信号を与える。これにより、そのＰＷＭデューティに応じた駆動電圧が駆動回路２６から電動モータ２４に印加され、電動モータ２４が目標回転速度設定部３６によって設定された目標回転速度 ω^＊で駆動される。

また、１８０度通電方式で電動モータ２４を駆動する場合には、駆動信号生成部３９は、電界効果トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨに対しては、電気角で１８０度の期間にわたってオン状態とする駆動信号を１８０度ずつ位相をずらして与える。その一方で、電界効果トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬには、ＰＷＭ制御部３８が設定したＰＷＭデューティのＰＷＭパルス信号を与える。これにより、そのＰＷＭデューティに応じた駆動電圧が駆動回路２６から電動モータ２４に印加され、電動モータ２４が目標回転速度設定部３６によって設定された目標回転速度ω^＊で駆動される。

図３Ａは、操舵速度と基本目標回転速度設定部４１が設定する基本目標回転速度との関係を示す特性図である。基本目標回転速度は、操舵速度Ｖθについての区間０≦Ｖθ≦ＶＴ（ＶＴはしきい値）の範囲で単調に増加（この実施形態ではリニアに増加）するように、下限値Ｒ１と上限値Ｒ２との間で定められる。
基本目標回転速度設定部４１は、車速に基づいて、図３Ａに示すように、操舵速度Ｖθに対する基本目標回転速度の傾きを可変設定する。すなわち、しきい値ＶＴが、車速域に応じて可変設定される。より具体的には、車速が大きいほど、しきい値ＶＴは大きな値に設定される。これにより、車速が大きいほど基本目標回転速度が小さく設定されることになり、操舵補助力が小さくなる。こうして、車速に応じた適切な操舵補助力を発生するための車速感応制御が行われる。

図３Ｂは、ゲイン設定部４２および乗算器４３の働きによる基本目標回転速度の補正を説明するための図である。或る車速域において適用される基本目標回転速度特性線を図３Ａおよび図３Ｂに実線Ｌ０で示し、この基本目標回転速度特性線Ｌ０を例にとって説明する。ゲイン設定部４２で決定されるゲインが「１」のとき、特性線Ｌ０で示す基本目標回転速度がそのまま目標回転速度ω^＊として用いられる。当該ゲインが「１」よりも大きいときには、たとえば、二点鎖線Ｌ１で示すように、基本目標回転速度特性線Ｌ０を目標回転速度の座標軸の正の方向に移動し、かつ、傾きを基本目標回転速度特性線Ｌ０よりも大きくした特性線に従って目標回転速度ω^＊が定められることになる。逆に、当該ゲインが「１」よりも小さいときには、たとえば、一点鎖線Ｌ２で示すように、基本目標回転速度特性線Ｌ０を目標回転速度の座標軸の負の方向に移動し、かつ、傾きを基本目標回転速度特性線Ｌ０よりも小さくした特性線に従って目標回転速度ω^＊が設定されることになる。いずれの場合にも、下限値Ｒ１と上限値Ｒ２との間で目標回転速度ω^＊が設定される。

図４は、ゲイン設定部４２の動作例を説明するためのフローチャートである。車両加速度αが、正の第１閾値α１（たとえば、α１＝２０ｍ／秒^２）および負の第２閾値α２（たとえば、α２＝−３０ｍ／秒^２）と比較される（ステップＳ１，Ｓ３）。車両加速度αが第１閾値α１を超えるときは（ステップＳ１：ＹＥＳ）、急加速時であると判定され、ゲイン設定部４２は、急加速時用ゲインＧａを設定する（ステップＳ２）。また、車両加速度αが負の第２閾値α２を下回るときは（ステップＳ３：ＹＥＳ）、急減速時であると判定され、ゲイン設定部４２は、急減速時用ゲインＧｄを設定する（ステップＳ４）。車両加速度αが第２閾値α２以上第１閾値α１以下のときには、急減速時でも急加速時でもないと判定され、ゲイン設定部４２は通常時用のゲイン「１」を設定する（ステップＳ５）。

急加速時用ゲインＧａおよび急減速時用ゲインＧｄは、車両の特性および目標とする操舵フィーリングに応じて定めればよいが、一般には、一方を「１」よりも大きな値とし、他方を「１」よりも小さな値とするとよい。
一般に、加速時には車両の荷重は後方へと移動し、減速時には車両の荷重は前方へと移動する。したがって、転舵輪９，１０が前左右輪である場合、路面から転舵輪９，１０に働く転舵方向の外力（キングピン１２まわりに転舵輪９，１０を回動させようとする外力）は、加速時には小さく、減速時には大きくなると考えられる。このことは多くの車両に当てはまるが、懸架系（サスペンション）およびタイヤアライメントの設計および設定によっては当てはまらない車両もある。たとえば、荷重の変化に伴ってキャンバー角が変化し、その結果、急加速時には転舵輪９，１０に働く外力が比較的大きくなり、急減速時には転舵輪９，１０に働く外力が比較的小さくなるような特性を有する車両も存在する。

たとえば、路面から転舵輪９，１０に働く外力（転舵方向の外力）が急加速時に減少し、急減速時に増加する特性の車両に関しては、急加速時用ゲインＧａ＜１とし、急減速時用ゲインＧｄ＞１とするとよい。この場合、急加速時には基本目標回転速度が減少補正されることになる。その結果、油圧回路内での作動油の移動に制限が加えられるから、急加速時における転舵輪９，１０の回動を油圧回路の抵抗によって抑制できる。これにより、とくに急加速時におけるステアリングのふらつきを抑制できる。また、電動モータ２４の回転速度の減少によって操舵補助力が減少するから、急加速時に操舵抵抗が過少になることがない。一方、急減速時には、基本目標回転速度が増加補正されることになる。その結果、操舵補助力が増加することになる。したがって、急減速時にステアリングのふらつきが生じるようであれば、運転者は、ステアリングホイール３を保持することによってステアリング機構２からの逆入力に容易に対抗できる。これにより、ステアリングのふらつきを容易に抑え込むことができる。このようにして、急加速時および急減速時のステアリングのふらつきを抑制できるから、急加速時および急減速時における操舵フィーリングを改善できる。

一方、路面から転舵輪９，１０に働く外力（転舵方向の外力）が急加速時に増加し、急減速時に減少する特性の車両に関しては、たとえば、急加速時用ゲインＧａ＞１とし、急減速時用ゲインＧｄ＜１とするとよい。この場合、急加速時には基本目標回転速度が増加補正されることになる。その結果、操舵補助力が増加することになる。したがって、急減速時にステアリングのふらつきが生じるようであれば、運転者は、ステアリングホイール３を保持することによってステアリング機構２からの逆入力に容易に対抗できる。これにより、ステアリングのふらつきを容易に抑え込むことができる。一方、急減速時には、基本目標回転速度が減少補正されることになる。その結果、油圧回路内での作動油の移動に制限が加えられるから、急減速時における転舵輪９，１０の回動を油圧回路の抵抗によって抑制できる。これにより、とくに急減速時におけるステアリングのふらつきを抑制できる。また、電動モータ２４の回転速度の減少によって操舵補助力が減少するから、急減速時に操舵抵抗が過少になることがない。このようにして、急加速時および急減速時のステアリングのふらつきをいずれも抑制できるから、急加速時および急減速時における操舵フィーリングを改善できる。

これらはいずれも一例であり、目的とされる操舵フィーリングによっては、路面から転舵輪９，１０に働く外力（転舵方向の外力）が急加速時に減少し、急減速時に増加する特性の車両に関し、急加速時用ゲインＧａ＞１とし、急減速時用ゲインＧｄ＜１としたり、ゲインＧａ，Ｇｄをいずれも「１」よりも大きくしたり、それらをいずれも「１」よりも小さくしたりすることもあり得る。同様に、路面から転舵輪９，１０に働く外力（転舵方向の外力）が急加速時に増加し、急減速時に減少する特性の車両に関し、急加速時用ゲインＧａ＜１とし、急減速時用ゲインＧｄ＞１としたり、ゲインＧａ，Ｇｄをいずれも「１」よりも大きくしたり、それらをいずれも「１」よりも小さくしたりすることもあり得る。

以上のように、この実施形態によれば、車両の急加速時および急減速時において、基本目標回転速度に対して増加または減少補正を加えて目標回転速度ω^＊が求められ、これによって、ステアリングのふらつきが抑制される。これにより、急加速時および急減速時における操舵フィーリングの悪化を改善できる。
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、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、車両の加速度αを第１および第２閾値α１，α２と比較し、その比較結果に応じて、急加速時および急減速時における基本目標回転速度の増加または減少補正を行っている。しかし、このような閾値α１，α２を用いる代わりに、たとえば、加速度αの種々の値（複数の値）にそれぞれ対応するゲインを記憶したマップを用いてゲイン設定部４２を構成することもできる。このマップは、たとえば、図５Ａに示すように、加速度αが零を含む所定範囲内のときにはゲイン「１」を生成し、加速度αが正の所定値（たとえば第１閾値α１と同程度の値）を超える範囲では「１」よりも大きな高ゲインを生成し、加速度αが負の所定値未満（たとえば第２閾値α２と同程度の値）の範囲では「１」よりも小さな低ゲインを生成するものであってもよい。また、前記マップは、図５Ｂに示すように、加速度αが零を含む所定範囲内のときにはゲイン「１」を生成し、加速度αが正の所定値（たとえば第１閾値α１と同程度の値）を超える範囲では「１」よりも小さな低ゲインを生成し、加速度αが負の所定値未満（たとえば第２閾値α２と同程度の値）の範囲では「１」よりも大きな高ゲインを生成するものであってもよい。ゲインの急変を避けるために、通常のゲイン「１」と高ゲインまたは低ゲインとの切り換わりの加速度域では、ゲインが連続的に（図５Ａおよび図５Ｂの例ではリニアに）変化するようにしてもよい。

また、図５Ａおよび図５Ｂには、加速度αに応じてゲインが段階的に切り換わる例を示したが、加速度に応じて上限値と下限値との間で連続的に（好ましくは単調に）変化するようにゲインを設定してもよい。
また、前述の実施形態では、車両の加速度αに応じて基本目標回転速度に乗じるゲインを可変設定しているが、たとえば、サスペンションシステム、ＡＢＳ（Antilock Brake System）システム、ＡＴ（automatic transmission）システムその他の車載システムからの情報に応じて前記ゲインを可変設定する構成とすることもできる。

たとえば、サスペンションシステムから車両重量（荷重による車両重量の増減）に関する情報が車内ＬＡＮ２９を介して得られる場合には、車両重量の軽重に応じて、急加速時用ゲインＧａおよび急減速時用ゲインＧｄを通常値とは異なる値に設定してもよい。たとえば、Ｇａ＝１．５、Ｇｄ＝０．５が通常値である場合に、車両重量が通常よりも重いとき（積載量が多いとき）には、Ｇａ＝１．６、Ｇｄ＝０．４などとしてもよい。これにより、急加速時および急減速時の大きな荷重移動に対応して、ステアリングのふらつきを抑制できる。

また、ＡＢＳシステムから、路面摩擦係数に関する情報が車内ＬＡＮ２９を介して得られるときには、路面摩擦係数の大小に応じて、急加速時用ゲインＧａおよび急減速時用ゲインＧｄを通常値とは異なる値に設定してもよい。たとえば、Ｇａ＝１．５、Ｇｄ＝０．５が通常値である場合に、路面摩擦係数が標準値よりも小さい場合（滑り易い路面のとき）には、Ｇａ＝１．１、Ｇｄ＝０．９などとしてもよい。すなわち、滑り易い路面では急加速時および急減速時において転舵輪９，１０に働く転舵方向の外力がさほど大きくないと考えられることから、ゲインＧａ，Ｇｄを通常値よりも「１」に近い値に設定するとよい。

また、ＡＴシステムからは、スポーツモードやスノーモードなどの設定モード情報が車内ＬＡＮ２９を介して得られる場合がある。たとえば、スノーモードが設定されている場合には、前述の路面摩擦係数が小さい場合に準じて急加速時用および急減速時用ゲインＧａ，Ｇｂを変更するとよい。
また、前述の実施形態では、車速センサ３１によって検出される車速を時間微分して加速度αを求めているが、加速度情報は、たとえば、車内ＬＡＮ２９に接続されたＡＢＳシステムから得るようにしてもよい。むろん、車両に加速度センサが備えられている場合には、その検出値を加速度αとして用いればよい。

さらにまた、前述の実施形態では、基本目標回転速度にゲインを乗じることによって基本目標回転速度の増加補正および減少補正を行っているが、たとえば、基本目標回転速度に正の所定値を加算して基本目標回転速度を増加補正したり、基本目標回転速度から正の所定値を減算して基本目標回転速度を減少補正したりしてもよい。この場合には、基本目標回転速度特性線Ｌ０（図３Ｂ参照）を目標回転速度の座標軸に沿って平行移動した特性に従って最終的な目標回転速度ω^＊が設定されることになる。同様な補正は、操舵速度演算部３５によって演算される操舵速度に対してオフセットを与えることによっても可能である。すなわち、操舵速度に対して正のオフセットを加算し、このオフセット後の操舵速度を基本目標回転速度特性線Ｌ０に適用すれば、実質的に基本目標回転速度を増加補正して目標回転速度ω^＊を求めることになる。また、操舵速度に対して負のオフセットを加算し、このオフセット後の操舵速度を基本目標回転速度特性線Ｌ０に適用すれば、実質的に基本目標回転速度を減少補正して目標回転速度ω^＊を求めることになる。

さらにまた、基本目標回転速度に対して増加補正または減少補正を施すのではなく、たとえば、操舵速度、車速および加速度に応じた目標回転速度を格納した三次元マップを用いて目標回転速度を求める構成とすることもできる。むろん、車速感応制御が不要であれば、操舵速度および加速度に応じた二次元マップを適用すれば足りる。また、操舵速度および加速度に応じた二次元マップで基本目標回転速度を求め、この基本目標回転速度に対して車速に応じた補正を施す構成とすることもできる。

その他、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。

１…パワーステアリング装置、２…ステアリング機構、２２…油圧ポンプ、２４…電動モータ、２５…ＥＣＵ（モータ制御装置）、３６…目標回転速度設定部、４３…乗算器

Claims (6)

1. ステアリング機構に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置であって、
   操舵補助力を発生する油圧ポンプを駆動するための電動モータと、
   当該パワーステアリング装置が搭載された車両の加速度を取得する加速度取得手段と、
   前記加速度取得手段によって取得された加速度に応じて、前記電動モータの回転速度を制御する制御手段と
   を含む、パワーステアリング装置。
2. 前記制御手段は、
   車両の操向のための操作部材の操作に応じて前記電動モータの基本目標回転速度を設定する基本目標回転速度設定手段と、
   前記基本目標回転速度を前記加速度取得手段によって取得された加速度に応じて補正する補正手段とを含む、請求項１記載のパワーステアリング装置。
3. 前記補正手段は、前記加速度が車両の加速を表す値である場合に前記基本目標回転速度を減少補正するものである、請求項２記載のパワーステアリング装置。
4. 前記補正手段は、前記加速度が車両の減速を表す値である場合に前記基本目標回転速度を増加補正するものである、請求項２または３記載のパワーステアリング装置。
5. 前記補正手段は、前記加速度が車両の加速を表す値である場合に前記基本目標回転速度を増加補正するものである、請求項２記載のパワーステアリング装置。
6. 前記補正手段は、前記加速度が車両の減速を表す値である場合に前記基本目標回転速度を減少補正するものである、請求項２または５記載のパワーステアリング装置。

Images