(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操向車輪に手動にて舵角を与える手動操舵系と、該手動操舵系の操舵力を検出する操舵力検出手段と、前記手動操舵系に付加する補助動力を発生する電動機と、前記操舵力検出手段の検出値に基づいて前記電動機の出力を制御する制御手段とを有する電動パワーステアリング装置であって、
車両の横加速度を検出する横加速度検出手段および車輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を有すると共に、
前記制御手段は、前記横加速度検出手段の検出値に対応した信号と前記スリップ率検出手段の検出値に対応した信号とを乗算する乗算手段と、
前記操舵力検出手段の検出値に対応した信号から前記乗算手段の信号を減算する減算手段とを有し、
前記減算手段の出力に基づいて前記電動機を制御するものであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
車両の操向車輪に手動にて舵角を与える手動操舵系と、該手動操舵系の操舵力を検出する操舵力検出手段と、前記手動操舵系に付加する補助動力を発生する電動機と、前記操舵力検出手段の検出値に基づいて前記電動機の出力を制御する制御手段とを有する電動パワーステアリング装置であって、
車両のヨーイング角速度を検出するヨーイング角速度検出手段および車輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を有すると共に、
前記制御手段は、前記ヨーイング角速度検出手段の検出値に対応した信号と前記スリップ率検出手段の検出値に対応した信号とを乗算する乗算手段と、
前記操舵力検出手段の検出値に対応した信号から前記乗算手段の信号を減算する減算手段とを有し、
前記減算手段の出力に基づいて前記電動機を制御するものであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の駆動力を手動操舵系に直接作用させて運転者の操舵力を軽減するための電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールに与える操舵角を車輪の転舵角に変換する手動操舵系に電動機を設け、電動機の駆動力を手動操舵系に付加することによって運転者の操舵力を軽減するようにした電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、ステアリングホイール１に一体結合されたステアリングシャフト２に自在継手３ａ・３ｂを有する連結軸３を介して連結されたピニオン４、及び、ピニオン４に噛合して車幅方向に往復動し得ると共に、タイロッド５を介して左右の前輪６のナックルアーム７にその両端が連結されたラック軸８で構成されたラック・アンド・ピニオン機構からなる手動操舵力発生手段９と、この手動操舵力発生手段９による操舵力を軽減するための補助操舵力を発生するべくラック軸８と同軸的に配設された電動機１０と、ピニオン４に作用する手動操舵力ＴＰ  を検出するための操舵力検出手段１１と、ステアリングホイール１の回転角θを検出するための舵角検出手段１２と、これらの検出値ＴＰ  ・θに基づいて電動機１０の出力を制御するための制御手段１３とからなっている。
【０００３】
制御手段１３は、図２に示すように、電動機１０の発生するべき出力トルクを設定し、かつ出力する出力目標値発生手段１４と、これによって生成される出力目標値ＩＴ  に基づいて電動機１０を駆動制御する電動機駆動手段１５とから構成され、操舵力検出手段１１の出力ＴＰ  に基づいて電動機１０に発生させる補助操舵力を制御するようになっている。
【０００４】
さて、上記従来形式のパワーステアリング装置に於いては、積雪路など摩擦係数μの低い路面で操舵する場合、路面と車輪間のスリップのために路面反力が運転者に十分に伝わらず、旋回円の曲率に対して適切な舵角を与え難いという問題があった。このような問題に対処するために、駆動輪のスリップ率に応じて操舵補助力を変化させるようにした操舵力制御装置が、特開平３−１１２７７７号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記公報に提案された技術は、単にスリップ時に操舵補助力を小さくするものであるため、セルフアライニングトルク、つまり操向輪を直進に戻そうとする力を損なうものであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決し、セルフアライニングトルクを損なうことなく車輪のスリップ状態に応じて補助操舵力を適切に調整し、かつ運転者の過大な操舵に対する抑止力を与えることができるようにするために、本発明に於いては、車両の操向車輪に手動にて舵角を与える手動操舵系と、該手動操舵系の操舵力を検出する操舵力検出手段と、手動操舵系に付加する補助動力を発生する電動機と、操舵力検出手段の検出値に基づいて電動機の出力を制御する制御手段とを有する電動パワーステアリング装置に於いて、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段、あるいは車両のヨーイング角速度を検出するヨーイング角速度検出手段および車輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を設けると共に、横加速度検出手段、あるいはヨーイング角速度検出手段の検出値に対応した信号とスリップ率検出手段の検出値に対応した信号とを乗算する乗算手段と、横加速度検出手段、あるいはヨーイング角速度検出手段の検出値に対応した信号から乗算手段の信号を減算する減算手段とを制御手段に設け、減算手段の出力に基づいて電動機を制御するものとした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体的な実施例に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【０００８】
図３は、本発明が適用される基本的な電動パワーステアリング制御のブロック図を示している。例えば図１に於けるステアリングシャフト２とピニオン４間に設けられた操舵力検出手段１１からの出力ＴＰは、出力目標値発生手段１４に入力され、基本出力目標値信号Ｉ１を発生する。この点は従来の制御系と同様である。これに対し、ステアリングシャフト２に設けられた舵角検出手段１２と、後記のスリップ率検出手段１９からの出力とを適当に加味した信号に基づいて出力目標値Ｉ１を補正することにより、車輪のスリップ率に応じた適切な操舵反力を運転者に与えるように電動機１０の駆動力を制御するようにしている。
【０００９】
舵角検出手段１２の出力θが操舵反力設定手段１７に入力されると、操舵反力設定手段１７内に予め設定されたマップを検索して求めた操舵反力信号ＩＲＣが出力される。その一方、４輪のそれぞれに設けられた車輪回転角速度検出手段１８の出力ωＦＲ、ωＦＬ、ωＲＲ、ωＲＬがスリップ率検出手段１９に入力され、これに基づいて後記の手法にてスリップ率Ｓが算出される。このスリップ率Ｓが減衰係数設定手段２０に入力されると、減衰係数設定手段２０内に予め設定されたマップを検索して求めた減衰係数信号ｋが出力される。これら操舵反力信号ＩＲＣと減衰係数信号ｋとが乗算器２１にて乗算され、補正信号Ｉ２  として出力される。
【００１０】
この補正信号Ｉ２  は、基本出力目標値信号Ｉ１  から減算器２２にて減算され、改めて電動機出力の目標値ＩＴ  として電動機駆動手段１５に入力され、電動機１０の制御指令値として用いられる。
【００１１】
ここで車輪のスリップ率Ｓは、駆動輪側の車輪回転角速度平均値
ωＦ  ＝（ωＦＲ＋ωＦＬ）／２
と従動輪側の車輪回転角速度平均値
ωＲ  ＝（ωＲＲ＋ωＲＬ）／２
とから、
Ｓ＝（ωＦ  −ωＲ  ）／ωＦ  
のように求められる。
【００１２】
車輪がロックしない範囲で車両に制動をかける場合は、その時の車輪周速度の変化に基づいてスリップ率を推定しても良い。また舵角検出手段１１としては、例えばロータリエンコーダのような回転角検出器でステアリングホイール１の回転角を直接的に求めるのみならず、ラック軸８の直線的ストロークの検出値から回転角に変換して求めても良い。
【００１３】
次に上記実施例の作用について説明する。摩擦係数μが高い路面はスリップ率Ｓが小さいので、舵角検出手段１２の出力θが大きくなっても乗算器２１の出力Ｉ２  は大きくならず、電動機出力の目標値ＩＴ  は、主として操舵力検出手段１１の出力値ＴＰ  のみで決定される。そして摩擦係数μが低い路面では、スリップ率Ｓが大きいために大きくなる乗算器２１の出力Ｉ２  を基本出力目標値信号Ｉ１  から減算するので、ステアリングホイール１の切り込み時の電動機出力の目標値ＩＴ  は小さくなり、運転者の過大な操舵に対する抑止力を与えることができる。また摩擦係数μが低い路面でのステアリングホイール１の戻し時は、操舵力検出手段１１の出力ＴＰ  が０となるので、減算器２２の出力は負の値となり、電動機１０はむしろステアリングホイール１を戻す方向へのトルクを発生することとなり、高度なセルフアライニングトルクが得られる。
【００１４】
図４並びに図５は本発明による電動パワーステアリング制御のブロック図を示している。これは図３に示した舵角検出手段１２の出力θに代えて、横加速度検出手段２３にて求めた横加速度値（図４参照）、あるいはヨーイング角速度検出手段２４にて求めたヨーイング角速度値（図５参照）を用い、上記と同様にして電動機１０の駆動力を制御するようにしたものである。
【００１５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、電動パワーステアリング装置に於いて、走行条件に応じて操舵補助力を調整することにより、ステアリングホイールに適切な操舵反力を与えることができるので、運転者に対して過度な操舵に警告を与え、かつ予防することができる。特に上記構成を採ることにより、ステアリングホイールに操舵トルクを加えない状態では０となる基本出力目標値Ｉ１  から補正値Ｉ２  が減算されるので、戻し方向へのトルク、即ちセルフアライニングトルクを損なわずに済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される操舵装置の概略構成図。
【図２】補助操舵力発生電動機の基本的制御フロー図。
【図３】操舵角と車輪角速度とを加味して電動機出力目標値を出力するまでの概略フロー図。
【図４】操舵角と横加速度とを加味して電動機出力目標値を出力するまでの概略フロー図。
【図５】操舵角とヨーイング角速度とを加味して電動機出力目標値を出力するまでの概略フロー図。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  連結軸
４  ピニオン
５  タイロッド
６  前輪
７  ナックルアーム
８  ラック軸
９  手動操舵力発生手段
１０  電動機
１１  操舵力検出手段
１２  舵角検出手段
１３  制御手段
１４  出力目標値発生手段
１５  電動機駆動手段
１７  操舵反力設定手段
１８  車輪回転角速度検出手段
１９  スリップ率検出手段
２０  減衰係数設定手段
２１  乗算器
２２  減算器
２３  横加速度検出器
２４  ヨーイング角速度検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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