JP5976318B2 - 自動車のためのパワーアシストステアリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、自動車のための、例えば電動の、パワーアシストステアリングシステムに関わる。

図１は、自動車の、例えば電動の、パワーアシストステアリングシステムを形成する主要な部材を示している。このようなステアリングシステムは、一方では、ステアリングコラム３に回転可能に接続されているステアリングホイール２を有する機械部分を有している。前記ホイール２の遠い側の端部は、ステアリングギアボックス５に摺動可能に取り付けられているステアリングラック４に係合されているステアリングピニオンを支持している。前記ステアリングラック４の両端部は、接続ロッド６、７によって、車両の右ステアリングホイールと左ステアリングホイールとにそれぞれ接続されている。このステアリングシステムは、車両の運転手によってホイール２に与えられる手動の力をアシストするために、２方向に回転する電動アシストモータ８を有している。前記アシストモータの出力シャフトが、前記部材にエンジントルク（場合によっては抵抗トルク（a resistant torque））を伝えるために、特にウォーム並びに円筒形のウォームホイール、即ちウォームトレインとを有する減速機９によって、前記ステアリングコラム３に、即ち前記ステアリングピニオン即ち前記ステアリングラック４に、直接にカップリングされている。前記電動アシストモータ８は、種々のセンサで発生される種々の信号を受信及び処理する内蔵コンピュータ１０によって、制御される。

１つの通例の実施形態では、前記コンピュータ１０は、前記ステアリングコラム３に配置されたトルクセンサ１１で発生される電気信号を受信し、かくして運転手によって前記ステアリングホイール２に与えられるトルクを測定し、また、車両のスピードセンサ１２で発生される電気信号を受信する。

このような種々の情報によって、前記コンピュータ１０は、トルク即ちアシスト力を随時規定することにより、運転手によって前記ホイール２に与えられる力を所定の「アシスト原則（assist laws）」に従って増大もしくは減縮することができるように、前記電動アシストモータ８を制御する。

このようなパワーアシストステアリングシステムに使用されるトルクセンサは、実施及び較正するには複雑であることが、留意されなければならない。

このような欠点を解決するために、トルクセンサが無いパワーアシストステアリングシステムを提供することが、特に特許文献１によって知られている。

しかしながら、このようなパワーアシストステアリングシステムは、アシストモータの制御の不安定性をもたらし得、制御の不安定性は、このようなパワーアシストステアリングシステムが装備された自動車の運転手と乗客との安全を脅かし得る。

実際、制限された使用状況（例えば、トラクションが非常に弱い状況、例えば、ブラックアイスパッチ形式のトラックションの急な変化）では、自動車の運転手の感触、即ち、運転手がステアリングホイールを動かすためにこのホイールに与えなければならないトルクは、運転の調子と一致していないことがあるので、運転手を困惑させ得る。このような困惑は、ステアリングホイールの望ましくない動きを生じさせ得、従って、自動車中の運転手と乗客との安全を脅かし得る。

ＵＳ６２５０４１９

本発明は、トルクセンサが無いパワーアシストステアリングシステムであって、このシステムを装備した車両の運転手の感触とこの車両の動きとの一致を保つことを可能にするシステムを提供することが、主な目的である。

この目的のために、本発明は、
−運転手によって自動車のステアリングホイールに与えられる手動の力をアシストするように設定されている電動アシストモータと、
−前記電動アシストモータを制御するように設定されている処理手段と、
−前記電動アシストモータから出力されたアシストトルクを算出もしくは測定するための手段と、
−前記電動アシストモータの角度位置を測定するための手段と、
を具備し、
前記処理手段は、
前記電動アシストモータの角度位置に基づいて決定される第１の動作信号と、
前記電動アシストモータの角加速度の測定もしくは算出、及び、前記電動アシストモータから出力されたアシストトルクの測定もしくは算出に基づいて決定される第２の動作信号と、に基づいて、
前記電動アシストモータを制御するための信号を決定するための手段を有していることを特徴とする、自動車のためのパワーアシストステアリングシステムに関わる。

特に上述の第１及び第２の動作信号から前記電動アシストモータの制御信号を決定することによって、専用のトルクセンサを必要としないで、運転手の感触が所定の動的状態のために一般に求められる感触になるように、前記電動アシストモータによって与えられるアシスト効果を制御することが、可能となる。

かくして、本発明に係るパワーアシストステアリングシステムは、このシステムが装備された自動車の運転手の感触と、自動車の動きとの一致を保つことができ、従って、この自動車の運転手と乗客との安全性を損なわない。

本発明の一実施形態に従えば、前記制御信号を決定するための手段は、前記第１の動作信号もしくは前記第２の動作信号を運転状況の関数として考慮することを意味するために、設けられている。

前記処理手段は、一方では、前記電動アシストモータの理論上の動的状態と、前記電動アシストモータの角加速度の測定もしくは算出と前記電動アシストモータから出力されたアシストトルクの測定もしくは算出とから決定された前記電動アシストモータの実際の動的状態とを比較するための手段を有しており、他方では、前記電動アシストモータの理論上の動的状態と実際の動的状態との比較の関数として前記第２の動作信号を算出するように設定された第２の動作信号を算出するための手段を有していることが、有効である。

好ましくは、前記処理手段は、前記電動アシストモータの理論上の動的状態と電動アシストモータの実際の動的状態との比較から、前記ステアリングラックに抵抗する力を示す信号を算出するように設定されている第１の算出手段を有している。

本発明に従えば、前記処理手段は、前記電動アシストモータの理論上の動的状態と電動アシストモータの実際の動的状態との比較から、自動車のステアリングホイールへの運転手による作用を示す信号を算出するように設定されている第２の算出手段を有している。このステアリングホイールへの運転手による作用を示す信号とは、運転手によって前記ステアリングホイールに与えられるトルク即ち回転力を示す信号を、もしくは、前記ステアリングホイールの回転方向を示す信号を表わしている。

前記第２の動作信号を算出するための手段は、前記ステアリングラックに抵抗する力を示す信号と、自動車の前記ステアリングホイールへの運転手による作用を示す信号との関数として、前記第２の動作信号を算出するように設定されていることが、有効である。このような配置によって、前記電動アシストモータの制御を改良することが可能である。これは、前記ステアリングラックに抵抗する力を示す信号と、自動車の前記ステアリングホイールへの運転手による作用を示す信号とのそれぞれが、一方では、制限された使用状況を含めて自動車の動的状態を考慮し、他方では、前記ステアリングホイールへの運転手による作用を考慮することを、可能にするからである。

好ましくは、前記電動アシストモータの前記制御信号を決定するための手段は、前記第１の動作信号の値の両側の値により決定された所定の間隔内で前記制御信号を維持するように、前記第２の動作信号を考慮することを制限するように、設定されている。

本発明の実施形態に従えば、パワーアシストステアリングシステムは、自動車の縦速度（longitudinal speed）を測定するように設定されている速度測定手段を、有している。

前記処理手段は、前記電動アシストモータの角度位置と自動車の縦速度との関数として前記第１の動作信号を算出するように設定された、第１の動作信号を算出するための手段を有していることが有効である。

好ましくは、前記第２の動作信号を算出するための手段は、自動車の縦速度の関数として前記第２の動作信号を算出するように設定されている。

いかなる場合でも、本発明は、非制限的な例として電動のパワーアシストステアリングシステムの一実施形態を示している添付の線図を参照した下記の説明によって、理解される。

（前述の）図１は、従来の構造を有する柱状（on a column）の、電動のパワーアシストステアリングシステムの斜視図である。 図２は、本発明に係る電動のパワーアシストステアリングシステムのブロック図の形態での部分図である。

図２は、電動のパワーアシストステアリングシステム２１を示しており、この電動のパワーアシストステアリングシステムは、
−運転手によって自動車のステアリングホイールに与えられる手動の力をアシストするように設定されている電動アシストモータ２２と、
−前記電動アシストモータを制御するように設定されている処理ユニット２３と、
−前記電動アシストモータから出力されたアシストトルクを算出もしくは測定するための手段２４と、
−前記電動アシストモータの角度位置を測定するための手段２５と、
を有している。

前記処理ユニット２３は、
−前記電動アシストモータの角度位置の関数として第１の動作信号を算出するように設定されている第１の動作信号Ｓ１を算出するための手段２６と、
−前記第２の動作信号を算出するように設定されている第２の動作信号Ｓ２を算出するための手段２７と、
−前記第１の動作信号Ｓ１と前記第２の動作信号Ｓ２との関数として前記アシストモータの制御信号Ｓ３を決定するための手段３３と、
を有している。

また、前記処理ユニット２３は、
−前記電動アシストモータ２２の理論上の動的状態と、前記電動アシストモータの角加速度の測定もしくは算出と前記電動アシストモータから出力されたアシストトルクの測定もしくは算出とから決定される前記電動アシストモータの実際の動的状態とを比較するための手段２８と、
−前記電動アシストモータの理論上の動的状態と、前記電動アシストモータの実際の動的状態との前記比較から、前記ステアリングラックに抵抗する力を示す信号を算出するように設定されている算出手段２９と、
−前記電動アシストモータの理論上の動的状態と、前記電動アシストモータの実際の動的状態との前記比較から、自動車のステアリングホイールへの運転手の動作を示す信号、例えば、力もしくは前記ステアリングホイールの回転方向を示す信号を算出するように設定されている算出手段３１と、
を有している。

また、前記処理ユニット２３は、前記電動アシストモータの角度位置の測定から前記電動アシストモータの角加速度を算出するための手段３２を有していることが、有効である。

前記第２の制御信号Ｓ２を算出するための手段２７は、前記ステアリングラックに抵抗する力を示す信号と、前記自動車のステアリングホイールへの運転手の動作を示す信号との関数として前記第２の制御信号Ｓ２を算出するように設定されている。

前記アシストモータ２２の前記制御信号Ｓ３を決定するための手段３３は、前記第１の動作信号Ｓ１の値の両側の値により決定された所定の間隔内で前記制御信号を維持するように、前記第２の動作信号Ｓ２を考慮することを制限する。

この間隔の幅は、例えば、前記第１の動作信号Ｓ１の値の所定のパーセンテージとして、規定される。

本発明の一実施形態に従えば、電動のパワーアシストステアリングシステム２１は、自動車の縦速度を測定するように設定されている速度測定センサ（図２には示されていない）を有している。

この実施形態に従えば、前記第１の動作信号Ｓ１を算出するための手段２６は、前記電動アシストモータの角度位置と自動車の縦速度との関数として前記第１の動作信号を算出するように、好ましくは設定されている。

また、この実施形態に従えば、前記第２の動作信号Ｓ２を算出するための手段２７は、自動車の縦速度の関数として、前記第２の動作信号を算出するように設定されていることが、有効である。

本発明の他の実施形態に従えば、前記第１及び第２の操作信号を算出するための手段と、前記制御信号を決定するための手段とは、同じ処理装置もしくは別個の処理装置に配置されている電子機能即ちソフトウェア機能によって形成され得る。

パワーアシストステアリングシステムは、電磁油圧式パワーアシストステアリングシステムであっても良く、完全な電動のパワーアシストステアリングシステムでなくても良い。

Claims (3)

1. 運転手によって自動車のステアリングホイールに与えられる手動の力をアシストするように設定されている電動アシストモータ（２２）と、
   前記電動アシストモータ（２２）を制御するように設定されている処理手段（２３）と、
   前記電動アシストモータ（２２）から出力されたアシストトルクを算出もしくは測定するための手段（２４）と、
   前記電動アシストモータ（２２）の角度位置を測定するための手段（２５）と、
   自動車の縦速度を測定するように設定されている速度測定手段とを具備する、電動アシストモータを有し、トルクセンサを使用しない形式の自動車のためのパワーアシストステアリングシステム（２１）において、
   前記処理手段（２３）は、
   前記電動アシストモータ（２２）の角度位置と自動車の縦速度とに基づいて決定される第１の動作信号（Ｓ１）と、
   前記電動アシストモータ（２２）の角加速度の測定もしくは算出、及び、前記電動アシストモータから出力されたアシストトルクの測定もしくは算出に基づいて決定される第２の動作信号（Ｓ２）と、
   に基づいて前記電動アシストモータ（２２）を制御するための制御信号（Ｓ３）を決定するための手段（３３）を有していることを特徴とする、システム。
2. 前記電動アシストモータ（２２）の前記制御信号（Ｓ３）を決定するための手段（３３）は、前記第１の動作信号の値の両側の値により決定された所定の間隔内で前記制御信号を維持するように、前記第２の動作信号（Ｓ２）を考慮することを制限するように設定されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記処理手段（２３）は、前記電動アシストモータの角度位置と自動車の縦速度との関数として前記第１の動作信号を算出するように設定されている前記第１の動作信号（Ｓ１）を算出するための手段（２６）を有していることを特徴とする請求項２に記載のシステム。

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