(57)【要約】【課題】ボール螺子機構を有するステアリングシステムを備えた車両の制御装置において、ボール螺子機構の劣化度合いの推定精度を向上させる。【解決手段】本発明に係る車両の制御装置は、ボール螺子機構の劣化度合いを推定する推定部を備える。推定部は、劣化度合いの計算にボール螺子機構のストローク位置をパラメータとして用いる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール螺子機構を有するステアリングシステムを備えた車両の制御装置において、
前記ボール螺子機構の劣化度合いを推定する推定部を備え、
前記推定部は、劣化度合いの計算に前記ボール螺子機構のストローク位置をパラメータとして用いる
ことを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の制御装置に関し、特に、ボール螺子機構を有するステアリングシステムを備えた車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボール軸受けの劣化度合いは、部品への負荷荷重と摺動距離の積で計算されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０４３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ステアリングシステムのボール螺子機構の場合、車両からラックシャフトに入力される横力の影響により、ボール螺子機構の劣化度合いを精度よく推定することが難しい。
【０００５】
本発明は、ボール螺子機構を有するステアリングシステムを備えた車両の制御装置において、ボール螺子機構の劣化度合いの推定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両の制御装置は、ボール螺子機構を有するステアリングシステムを備えた車両の制御装置であって、ボール螺子機構の劣化度合いを推定する推定部を備える。推定部は、劣化度合いの計算に前記ボール螺子機構のストローク位置をパラメータとして用いる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る車両制御装置によれば、抉り力の大きさに影響するボール螺子機構のストローク位置を劣化度合いの計算にパラメータとして用いたことにより、ボール螺子機構の劣化度合いの推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係るステアリングシステムの構成を示す図である。
【図２】ボール螺子機構の劣化度合いの計算に用いる補正係数の設定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１０】
１．ステアリングシステムの構成
図１は、本発明の実施の形態に係るステアリングシステム２の構成を示す図である。ステアリングシステム２は、運転者による操舵操作のためのステアリングホイール４と、ステアリングホイール４と操向輪６とを連結する操舵機構１０とを備える。操舵機構１０は、ステアリングシャフト１２、ギヤ機構１４、ラックシャフト１６、ボールジョイント１８、及びタイロッド２０を備える。ステアリングホイール４の回転運動はステアリングシャフト１２に入力される。ステアリングシャフト１２に入力された回転運動は、ラックアンドピニオン機構を含むギヤ機構１４によって減速されつつ直線運動に変換されてラックシャフト１６に伝達される。ラックシャフト１６は、ボールジョイント１８を介してタイロッド２０に接続されている。ラックシャフト１６をその軸方向に直線運動させることにより、タイロッド２０を介して操向輪６の転舵角が変更される。
【００１１】
ステアリングシステム２は、運転者の操舵操作をアシストするためのアシスト装置３０を備える。アシスト装置３０は、例えば、ラックシャフト１６に設けられたボール螺子機構３６と、モータ３２と、モータ３２とボール螺子機構３６とを接続するベルト３４とから構成される。モータ３２からベルト３４を介して伝達される回転運動は、ボール螺子機構３６によって減速されつつ直線運動に変換される。ボール螺子機構３６は、図示は省略するが、例えば、ラックシャフト１６に形成された螺旋軌道と、ラックシャフト１６に対して回転可能なボール螺子ナットと、螺旋軌道とボール螺子ナットとの間に配置された複数のボールとを含む。モータ３２の回転運動は、ボール螺子ナットおよび複数のボールを介してラックシャフト１６に伝達される。これにより、モータ３２の回転運動が、ラックシャフト１６の軸方向への直線運動に変換される。
【００１２】
２．車両の制御装置の機能
上記の構成を有するステアリングシステム２は、図示しない車両に備えられる。車両の制御装置４０は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。メモリには、マップを含む各種のデータや各種のプログラムが記憶されている。プロセッサがメモリからプログラムを読みだして実行することにより、制御装置４０には車両制御に関係する様々な機能が実現される。
【００１３】
制御装置４０により実現される機能には、ボール螺子機構３６の劣化度合いを推定する推定部としての機能が含まれる。ボール螺子機構３６の劣化とは、内蔵するボールが転がり接触する部位の摩耗を意味する。制御装置４０の推定部は、ステアリングシステム２のこれまでの動作実績に基づいて、ボール螺子機構３６の劣化度合い、すなわち、ボール螺子機構３６の摩耗寸法を推定する。
【００１４】
通常、ボール軸受けの摩耗量を推定する場合には以下の式（１）が用いられる。ただし、式（１）において、Ｗは推定摩耗寸法（ｍｍ）、Ｋは比摩耗量、Ｐは軸受け面圧、Ｌは摺動距離である。
【数１】
2020044942.tif 000003
【００１５】
ステアリングシステム２の場合、軸受け面圧はアシスト力Ｆ（Ｎ）に比例し、摺動距離は操舵速度ω（ｄｅｇ）の積分に比例する。アシスト力Ｆ（Ｎ）と操舵速度ω（ｄｅｇ）とは刻々と変化することから、ステアリングシステム２におけるボール螺子機構３６の摩耗寸法Ｗｓｔは、以下の式（２）を用いて表すことができる。ただし、Ｋｓｔはステアリングシステム２の諸元を考慮した比摩耗量である。
【数２】
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【００１６】
ただし、式（２）では、ボール螺子機構３６の摩耗寸法Ｗｓｔを必ずしも正確に推定することはできない。式（２）は、普通の設備に使われるボール螺子のように抉り力が入力されない、または一定の抉り力しか入力されないことを前提として成り立つ式だからである。
【００１７】
ステアリングシステム２のラックシャフト１６の両端には、ボールジョイント１８が接続されている。そこに斜めから横力が入力されるため、ストローク位置により大きさが変化する抉り力が発生する。ストローク位置とは、図１中に示すように、ラックシャフト１６に対するボール螺子機構３６の相対位置と定義することができる。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、抉り力の影響を考慮し、ストローク位置に応じて大きさが変わるステアリング補正係数Ｋ２を設定する。このステアリング補正係数を式（２）に適用することにより、以下の式（３）が得られる。制御装置４０の推定部は、式（３）を用いてボール螺子機構３６の摩耗寸法Ｗｓｔを計算する。
【数３】
2020044942.tif 000005
【００１９】
図２は、ストローク位置ｘに対するステアリング補正係数Ｋ２の設定例を示す図である。ストローク位置ｘとステアリング補正係数Ｋ２との関係は、実験的または設計的に求めることができる。あくまでも一つの例ではあるが、図２に示すように、ステアリング補正係数Ｋ２は、ストローク位置ｘがラックシャフト１６の片方のエンドに近いほど大きくなる傾向がある。
【００２０】
図２に示すストローク位置ｘとステアリング補正係数Ｋ２との関係に基づき、式（３）を用いてボール螺子機構３６の摩耗寸法Ｗｓｔを計算することにより、ボール螺子機構３６の劣化度合いを精度良く推定することができる。なお、本実施の形態では、部品への負荷荷重と摺動距離の積から劣化度合いを推定しているが、劣化度合いの計算にボール螺子機構３６のストローク位置がパラメータとして用いられているのであれば、劣化度合いの計算方法には限定はない。
【符号の説明】
【００２１】
２  ステアリングシステム
１０  操舵機構
１６  ラックシャフト
１８  ボールジョイント
３０  アシスト装置
３６  ボール螺子機構
４０  制御装置
【図１】
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【図２】
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