(57)【要約】【課題】  車両を運転中にステアリングホイールから運転者に伝わる振動を、操舵感を悪化させることなく抑制することが可能な、操舵制御装置を提供する。【解決手段】  舵角センサ１４で検出された転舵角から振動周波数を求め、所定の周波数以上である場合には、減衰比を大きくする制御を行う。減衰比ζを大きくするにあたり、車両１の進行状態が直進状態である場合には、電動モータ１２から与えられるアシスト力を小さくする。また、車両１の進行状態が旋回状態である場合には、減衰力Ｃを大きくする。【選択図】  図１
2006151332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の車両の操舵制御を行う操舵制御装置において、
前記車両の操舵系の振動周波数を検出する周波数検出手段と、
前記車両の進行状態を判定する進行状態判定手段と、
前記車両の操舵系にアシスト力を付与するモータと、
前記モータのアシスト力を制御するアシスト力制御手段と、を備え、
前記アシスト力制御手段は、前記周波数検出手段により所定の振動周波数が検出されるとともに、前記進行状態判定手段により当該車両が直進状態であることが判定された場合に、前記モータのアシスト力を減少させることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
走行中の車両の操舵制御を行う操舵制御装置において、
前記車両の操舵系の振動周波数を検出する周波数検出手段と、
前記車両の進行状態を判定する進行状態判定手段と、
前記車両の操舵系にアシスト力を付与するモータと、
前記モータの減衰力を制御する減衰力制御手段と、を備え、
前記減衰力制御手段は、前記周波数検出手段により所定の振動周波数が検出されるとともに、前記進行状態判定手段により当該車両が旋回状態であることが判定された場合に、前記モータの減衰力を増加させることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項３】
前記モータのアシスト力を制御するアシスト力制御手段を備え、
前記アシスト力制御手段は、前記周波数検出手段により所定の振動周波数が検出されるとともに、前記進行状態判定手段により当該車両が直進状態であることが判定された場合に、前記モータのアシスト力を減少させることを特徴とする請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記周波数検出手段により所定の振動周波数が検出された場合に、前記操舵系に物理的な摩擦力を付与する摩擦力付与手段を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は操舵制御装置に関し、特にステアリングホイールから運転者に伝わる振動を抑制する操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーステアリング装置は、電動モータ等を利用してアシスト力を発生させる。パワーステアリング装置は、運転者がステアリングホイールに加える操舵力を補助し、運転者が操舵力を与えるための力を軽減させている。
【０００３】
ところで、車両が走行すると、車両の運転中におけるブレーキ振動やフラッタ等の振動がステアリングホイールを経て運転者に伝わり、時には不快な振動となることがある。そこで、従来、パワーステアリング装置を備える車両では、ステアリング装置を用いてステアリングホイールに伝わる振動を抑制するものがある。その例として、特開平６−１２７４０６号公報に開示されたパワーステアリング装置がある。このパワーステアリング装置は、ステアリングホイールに連結されるステアリングシャフトにアシスト力を付与する手段を有する。そして、検出された振動レベルが高いほど、ステアリングシャフトに対するアシスト力を高めることで、振動を抑制している。
【特許文献１】特開平６−１２７４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に開示されたパワーステアリング装置においては、アシスト力を単に高めるのみで振動を抑制している。このため、パワーステアリング装置においてアシスト力の制御を行うことにより振動を抑制する効果は発揮されるものの、車両の進行状態によっては、操舵感が悪化してしまうおそれがあるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明の課題は、ステアリングホイールに伝わる振動を好適に抑制するとともに、運転者に対する操舵感の悪化を防止することができる操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係る操舵制御装置は、走行中の車両の操舵制御を行う操舵制御装置において、車両の操舵系の振動周波数を検出する周波数検出手段と、車両の進行状態を判定する進行状態判定手段と、車両の操舵系にアシスト力を付与するモータと、モータのアシスト力を制御するアシスト力制御手段と、を備え、アシスト力制御手段は、周波数検出手段により所定の振動周波数が検出されるとともに、進行状態判定手段により当該車両が直進状態であることが判定された場合に、モータのアシスト力を減少させるものである。
【０００７】
運転者に対する振動を抑制する際には、操舵系における減衰比ζを大きくすることが考えられる。減衰比ζは、振動が収束する度合を示すものであり、下記（１）式で与えられる。
【０００８】
ζ＝Ｃ／２（ＩＫ）１／２  ・・・（１）
【０００９】
ここで、Ｉ：操舵系慣性モーメント
Ｃ：モータの減衰力
Ｋ：剛性（定数）
【００１０】
上記（１）式から分かるように、減衰比ζを大きくするには、操舵系慣性モーメント（以下「アシスト力」という）Ｉを小さくするか、あるいは減衰力Ｃを大きくすればよい。ここで、車両の進行状態が直進状態にあるときにモータの減衰力Ｃを大きくすると、粘性感が増し、ステアリングホイールがニュートラル位置に位置することの明確さが低減してしまい、操舵感の悪化を招くおそれがある。
【００１１】
そこで、本発明に係る操舵制御装置では、振動周波数が所定の周波数であるとともに当該車両の進行状態が直進状態である場合には、アシスト力Ｉを小さくして減衰比ζを大きくする制御を行う。このような制御を行うことにより、減衰比ζが大きくなることから、ステアリングホイールに伝わる振動を抑制することができる。また、減衰力Ｃを大きくすることなく減衰比ζを大きくすることができるので、直進状態でのニュートラル位置の明確さを維持することができ、もって操舵感の悪化を防止することができる。
【００１２】
また、上記課題を解決した本発明に係る操舵制御装置は、走行中の車両の操舵制御を行う操舵制御装置において、車両の操舵系の振動周波数を検出する周波数検出手段と、車両の進行状態を判定する進行状態判定手段と、車両の操舵系にアシスト力を付与するモータと、モータの減衰力を制御する減衰力制御手段と、を備え、減衰力制御手段は、周波数検出手段により所定の振動周波数が検出されるとともに、進行状態判定手段により当該車両が旋回状態であることが判定された場合に、モータの減衰力を増加させるものである。
【００１３】
上記の場合と同様減衰比ζを小さくすることによってステアリングホイールに伝わる振動を抑制するにあたり、車両の進行状態が直進状態ではなく旋回状態にあるときに、アシスト力Ｉを小さくしてしまうことを考える。この場合には、旋回のためにステアリングを切る力が必要となるところ、アシスト力Ｉが小さくなってしまうので、運転者がステアリングを切る際に大きな力が要求され、操舵感の悪化を招くおそれがある。
【００１４】
そこで、本発明に係る操舵制御装置においては、振動周波数が所定の周波数であるとともに車両の進行状態が旋回状態にある場合には、モータの減衰力Ｃを大きくして減衰比ζを大きくする制御を行う。このような制御を行うことにより、減衰比ζが大きくなることから、ステアリングホイールに伝わる振動を抑制することができる。また、アシスト力Ｉを小さくすることなく減衰比ζを大きくすることができるので、旋回状態でのアシスト力の低減を回避することができ、もって操舵感の悪化を防止することができる。
【００１５】
また、モータのアシスト力を制御するアシスト力制御手段を更に備え、アシスト力制御手段は、周波数検出手段により所定の振動周波数が検出されるとともに、進行状態判定手段により当該車両が直進状態であることが判定された場合に、モータのアシスト力を減少させるのも好ましい。これにより、車両が直進状態である場合においても旋回状態にある場合においても、減衰比ζを大きくすることができるので、操舵感を悪化させることなく振動を抑制することができる。
【００１６】
また、周波数検出手段により所定の振動周波数が検出された場合に、操舵系に物理的な摩擦力を付与する摩擦力付与手段を備えるのも好ましい。これにより、振動の抑制のために物理的な摩擦力を補助的に用いることで、より確実に振動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る操舵制御装置によれば、ステアリングホイールに伝わる振動を好適に抑制するとともに、運転者に対する操舵感の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を附し、重複する説明は省略することがある。
【００１９】
本発明の実施形態である操舵制御装置について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る操舵制御装置を備える車両の概略構成図であり、図２は、操舵制御装置のブロック構成図である。
【００２０】
車両１は、ステアリングホイール２を備えている。ステアリングホイール２には、ステアリングシャフト３の一端部が接続されており、ステアリングシャフト３の他端部には、ラックアンドピニオン機構におけるピニオンギア４が設けられている。また、ステアリングシャフト３の他端部側には、ラックアンドピニオン機構のラック軸５が配置されており、ピニオンギア４とラック軸５が噛み合ってラックアンドピニオン機構が構成されている。
【００２１】
また、ラック軸５の両端部には、それぞれタイロッド６を介して転舵輪７が取り付けられている。これらのステアリングホイール２、ステアリングシャフト３、ラックアンドピニオン機構等によって、操舵系が構成されている。また、運転者がステアリングホイール２を回転操作すると、ステアリングホイール２の回転がステアリングシャフト３およびラックアンドピニオン機構を介してラック軸５の先端に取り付けられた転舵輪７に伝達され、転舵輪７が左右のいずれかに転舵する。
【００２２】
また、車両１には操舵制御装置１０が設けられている。操舵制御装置１０は、ＥＣＵ（電子制御装置）１１、電動モータ１２、および本発明の摩擦力付与手段である摩擦力付与部１３、を備えている。
【００２３】
ＥＣＵ１１は、電動モータ１２および摩擦力付与部１３の制御を行う電子制御装置であり、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成される。このＥＣＵ１１は、図２に示すように、制御開始判定部２１、進行状態判定部２２、アシスト力制御部２３、減衰力制御部２４、および摩擦力付与制御部２５を備えている。また、ＥＣＵ１１には、舵角センサ１４およびトルクセンサ１５が電気的に接続されている。
【００２４】
電動モータ１２は、車両１の操舵系にアシスト力を付与するモータである。この電動モータ１２が発生したアシスト力により、運転者がステアリングホイール２に加える操舵力を補助することができる。
【００２５】
摩擦力付与部１３は、ステアリングシャフト３に物理的な摩擦力を付与することにより、ステアリングシャフト３の回転を拘束する。摩擦力付与部１３の例として、ステアリングシャフト３にパッドを押圧させて摩擦力を付与する機構を有するものが挙げられる。
【００２６】
舵角センサ１４は、たとえばステアリングシャフト３に取り付けられており、ステアリングホイール２の操舵角を検出している。また、舵角センサ１４は、検出した操舵角をＥＣＵ１１における制御開始判定部２１に出力している。
【００２７】
トルクセンサ１５は、たとえばステアリングシャフト３に取り付けられており、ステアリングホイール２から伝達される操舵力によってステアリングシャフト３が回転する際のトルクを検出している。トルクセンサ１５は、検出したトルクをＥＣＵ１１における進行状態判定部２２に出力している。
【００２８】
ＥＣＵ１１における制御開始判定部２１は、舵角センサ１４から出力された操舵角に基づいて、減衰比ζを調整する制御を行うか否かを判断している。制御開始判定部２１は、制御を開始すると判断した際には、制御開始信号を進行状態判定部２２に出力する。
【００２９】
進行状態判定部２２は、制御開始判定部２１から制御開始信号が出力されたら、トルクセンサ１５から出力されるトルクに基づいて、車両の進行状態が直進状態にあるか旋回状態にあるかを判断している。進行状態判定部２２は、判断の結果に基づいて、アシスト力制御部２３、減衰力制御部２４、および摩擦力付与制御部２５にそれぞれ所定の信号を出力している。
【００３０】
アシスト力制御部２３は、進行状態判定部２２から出力される信号に基づいて、電動モータ１２のアシスト力の減少量を算出する。アシスト力制御部２３は、算出したアシスト力の減少量に基づいて、電動モータ１２のアシスト力を小さくするためのアシスト信号を電動モータ１２に出力する。
【００３１】
減衰力制御部２４は、進行状態判定部２２から出力される信号に基づいて、電動モータ１２の減衰力の増加量を算出する。減衰力制御部２４は、算出した減衰力の増加量に基づいて、電動モータ１２の減衰力を大きくするための減衰力信号を電動モータ１２に出力する。具体的には、この減衰力信号が電動モータ１２に出力されることにより、電動モータ１２のモータトルクが増加することになる。
【００３２】
摩擦力付与制御部２５は、進行状態判定部２２から出力される信号に基づいて、摩擦力付与部１３によってステアリングシャフト３に付加する摩擦力の付加量を算出している。摩擦力付与制御部２５は、算出された摩擦力の付加量に基づいて、摩擦力付与部１３がステアリングシャフト３に物理的な摩擦力を作用させるための摩擦力信号を摩擦力付与部１３に出力する。
【００３３】
次に、本実施形態に係る操舵制御装置１０の処理動作について、図３および表１を用いて説明する。
【００３４】
図３は、操舵制御装置１０の処理動作を示すフローチャートである。また、表１は、舵角センサ１４により検出された振動周波数が１０Ｈｚ以上であった場合に行われる、操舵制御装置１０の処理動作を示した表である。
【表１】
2006151332.tif 000003
【００３５】
図３に示す処理動作は、ＥＣＵ１１により所定時間ごとに繰り返し実行される。まず、制御開始判定部２１では、舵角センサ１４により検出され、出力された舵角から振動周波数をチェックする（Ｓ１０）。制御開始判定部２１では、チェックされた振動周波数が１０Ｈｚ以上であるか否かを判断する（Ｓ１１）。
【００３６】
その結果、振動周波数が１０Ｈｚ未満であると判断された場合、抑制対象となるような大きな周波数の振動は発生していない。したがって、電動モータ１２の制御等を行うことなく処理を終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ１１において振動周波数が１０Ｈｚ以上であると判断された場合には、制御開始判定部２１は、制御開始信号を進行状態判定部２２に出力する。進行状態判定部２２では、制御開始信号を入力した際、トルクセンサ１５から出力される操舵トルクをチェックする（Ｓ１２）。それから、操舵トルクに基づいて、車両の進行状態を得るために車両１の進行状態が直進状態であるか否か（旋回状態であるか）を判断する（Ｓ１３）。
【００３８】
いま、操舵トルクが所定のしきい値を超えている場合には、ステアリングホイール２が大きなトルクで操作されていることから、進行状態は旋回状態にあると判断する。一方、操舵トルクが所定のしきい値以下である場合には、ステアリングホイール２はさほど大きな操舵トルクで操作されてはいないことから、進行状態は直進状態にあると判断する。
【００３９】
この直進状態であるか否かの判断の結果、直進状態であると判断した場合には、アシスト力制御部２３において、アシスト力Ｉの減少制御を行う（Ｓ１４）。アシスト力Ｉを減少することにより、上記（１）式から明らかなように減衰比ζが大きくなるため、操舵系の振動が抑制される。ここで、減衰比ζを大きくするにあたり、アシスト力Ｉを減少させる一方で、電動モータ１２の減衰力Ｃについては、ノーマルな状態にして増加させないでおく。このように、減衰力Ｃをノーマルな状態としておくことにより、ステアリングホイールがニュートラル位置に位置することの明確さを保つことができる。直進状態でニュートラル位置に位置することが不明確となると、操舵感に大きな違和感を覚えることがあるが、直進状態の場合には、アシスト力Ｉを減少させる制御を行っているので、操舵感に対する違和感を運転者に覚えさせないようにすることができる。
【００４０】
なお、減衰の程度を示す減衰程度ζωも大きくすることにより、より確実に減衰が抑制される。ここで、固有振動数ωは、ω＝（Ｋ／Ｉ）１／２と表すことができる。アシスト力Ｉを大きくすると、固有振動数ωが小さくなる。このため、振動の大きさは減少するものの、減衰程度ζωが小さくなってしまうので、振動は小さいが減衰が悪くなって振動が継続する状態となってしまう。
【００４１】
この点、ＥＣＵ１１でははアシスト力Ｉを減少させることから、固有振動数ωが大きくなって振動の共振点がずれる。しかも、減衰程度ζωも大きくなるので、減衰の悪化を防止することができ、操舵感の悪化をより好適に防止することができる。
【００４２】
また、ステップＳ１３において車両１の進行状態が旋回状態であると判断された場合、減衰力制御部２４において減衰力Ｃの増加制御を行う（Ｓ１５）。減衰力Ｃを増加することにより、上記（１）式から明らかなように、減衰比ζが大きくなるので、操舵系の振動が抑制される。ここで、減衰比ζを大きくするにあたり、減衰力を大きくする一方で、アシスト力についてはノーマルな状態にして減少させない。このように、アシスト力をノーマルな状態としておくことにより、運転者が操舵力を与えるための力を低減することができる。アシスト力が低下すると、旋回動作を行う際の運転者の労力が大きくなってしまう。この点、減衰比ζを大きくするにあたり、アシスト力を低下させないようにしているので、旋回におけるステアリングホイール２の操舵を好適に補助することができる。
【００４３】
また、ステップＳ１４においてアシスト力Ｉの減少制御が行われる場合、およびステップＳ１５において減衰力Ｃの増加制御が行われる場合に、摩擦力付与部１３によるステアリングシャフト３に対する物理的な摩擦力の補助的な付与が行われる（Ｓ１６）。ステアリングシャフト３に物理的な摩擦力が付与されることにより、操舵時の粘性感が抑制されるとともに、より確実に振動が抑制される。さらに、この摩擦力の付与は、ステップＳ１４におけるアシスト力Ｉの減少制御後に行われた場合には、ステアリングホイールがニュートラル位置に位置する状態における摩擦感が抑制される。また、この摩擦力の付与は、ステップＳ１５における減衰力Ｃの増加制御後に行われた場合、ステアリングホイール２の戻りを抑えることができる。したがって、車両１の進行方向が直進状態か旋回状態かを問わず、操舵感を悪化させることなく、運転者に伝わる振動を抑制することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態に係る操舵制御装置１０では、振動周波数が所定の周波数であるとともに当該車両１が直進状態である場合に、アシスト力Ｉを減少させる。これにより、減衰比ζを大きくすることができるので、振動を抑制することができる。また、電動モータ１２の減衰力Ｃはノーマルな状態にして増加させないでおくことにより、操舵感の悪化を防ぐことができる。この結果、操舵感を悪化させることなく振動を抑制することができる。一方、振動周波数が所定の周波数であるとともに当該車両１が旋回状態である場合に、電動モータ１２の減衰力Ｃを増加させる。これにより、減衰比ζを大きくすることができるので、振動を抑制することができる。また、電動モータ１２のアシスト力Ｉはノーマルな状態にして通常のアシストを行うことにより、操舵感の悪化を防ぐことができる。この結果、操舵感を悪化させることなく振動を抑制することができる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態において、ＥＣＵ１２による振動抑制を開始する条件については、上記した実施形態では、舵角センサ１４で検出された舵角から求められた振動周波数が１０Ｈｚ以上の場合としたが、振動数周波数が１０Ｈｚ〜２０Ｈｚの場合としてもよい。
【００４６】
また、摩擦力付与制御部２５が摩擦力付与部１３を制御する条件は、上記のように所定の振動周波数の振動が舵角センサ１４により検出された場合、かつ、振動が所定時間以上継続する場合としてもよい。さらに、上記実施形態では、旋回時には減衰力Ｃを大きくする制御を行っているが、たとえば旋回時に摩擦力付与部１３の寄与を大きくして、減衰力Ｃの増加量を減らす制御などを行うこともできる。このように減衰力Ｃの増加を減らしてステアリングシャフト３の付与する摩擦力を大きくすることにより、摩擦増加によるハンドル戻りを戻し制御でカバーするとともに、減衰による粘性感を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態に係る操舵制御装置を備える車両の概略構成図である。
【図２】操舵制御装置のブロック構成図である。
【図３】操舵制御装置の処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１…車両、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、４…ピニオンギア、５…ラック軸、６…タイロッド、７…転舵輪、１０…操舵制御装置、１２…電動モータ、１３…摩擦力付与部、１４…舵角センサ、１５…トルクセンサ、２１…制御開始判定部、２２…進行状態判定部、２３…アシスト力制御部、２４…減衰力制御部、２５…摩擦力付与制御部。
【図１】
2006151332.tif 000004
【図２】
2006151332.tif 000005
【図３】
2006151332.tif 000006