(57)【要約】【課題】  車両の操作性を向上させること。【解決手段】  運転者の操舵により発生する操舵トルクに対し、操舵を補助するように操舵補助トルクを付加する操舵補助手段を備える車両用操舵装置は、車両が偏向状態であるか否かを判断する偏向状態判断手段と、車両の偏向状態を抑制するような偏向抑制トルクを算出する偏向抑制トルク算出手段と、を備え、偏向状態判断手段により車両が偏向状態であると判断されたとき、操舵補助手段は偏向抑制トルク算出手段により算出された偏向抑制トルクに基づいて、操舵補助トルクを付加する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操舵により発生する操舵トルクに対し、前記操舵を補助するように操舵補助トルクを付加する操舵補助手段を備える車両用操舵装置であって、
車両が偏向状態であるか否かを判断する偏向状態判断手段と、
前記車両の前記偏向状態を抑制するような偏向抑制トルクを算出する偏向抑制トルク算出手段と、を備え、
前記偏向状態判断手段により前記車両が前記偏向状態であると判断されたとき、前記操舵補助手段は前記偏向抑制トルク算出手段により算出された前記偏向抑制トルクに基づいて、前記操舵補助トルクを付加することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用操舵装置であって、
前記偏向抑制トルク算出手段は、車両直進状態における前記操舵トルクが０となるように、前記偏向抑制トルクを算出することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両用操舵装置であって、
前記操舵補助手段により前記操舵トルクに対し、前記操舵補助トルクが付加されることにより転舵トルクが発生し、
前記偏向抑制トルク算出手段は、車両直進状態において発生する前記転舵トルクに基づいて、前記偏向抑制トルクを算出することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の車両用操舵装置であって、
前記車両が直進状態でないとき、前記操舵補助手段は前記偏向抑制トルク算出手段により算出された前記偏向抑制トルクと前記操舵トルクとに基づいて、前記操舵補助トルクを付加することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の車両用操舵装置であって、
前記操舵補助手段は操舵補助トルク指令値に基づいて、前記操舵補助トルクを付加する電動機であり、
前記偏向抑制トルク算出手段は、車両直進状態における前記操舵トルクと、車両直進状態における前記操舵補助トルク指令値とに基づいて、修正指令値を算出することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項５記載の車両用操舵装置であって、
前記修正指令値が記憶される不揮発性の記憶手段を更に備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の車両用操舵装置であって、
前記車両のステアリングの操作状態を検出する操作状態検出手段と、
前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、を更に備え、
前記走行状態検出手段により車両直進状態が検出され、かつ前記操作状態検出手段により前記ステアリングが中立位置でないことが検出されたとき、前記偏向状態判断手段は、前記車両が偏向状態であると判断することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の車両用操舵装置であって、
前記操舵トルクまたは前記転舵トルクを検出するトルク検出手段と、
前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、を更に備え、
前記トルク検出手段により前記操舵トルクまたは前記転舵トルクが検出され、かつ前記走行状態検出手段により車両直進状態が検出されたとき、前記偏向状態判断手段は前記車両が偏向状態であると判断することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項９】
請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の車両用操舵装置であって、
前記操舵トルクまたは前記転舵トルクを検出するトルク検出手段と、
前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、を更に備え、
前記トルク検出手段により検出された前記操舵トルクまたは前記転舵トルクが極小値となり、かつ前記走行状態検出手段により検出された前記走行状態が直進状態でないとき、前記偏向状態判断手段は前記車両が偏向状態であると判断することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のうちいずれか１項記載の車両用操舵装置であって、
前記走行状態検出手段はヨー角速度センサ及び／又は車速センサを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作性を向上させた車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直進走行状態時に検出した操舵トルクが所定値以上である場合に、モータを駆動するための目標値を増加させる電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７４４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の電動パワーステアリング装置においては、車両直進走行時の操舵トルクが所定値以上となった場合に、ステアリングの補助がより的確に行われるよう、電動パワーステアリングの補助トルクを増大させている。したがって、操舵トルクが所定値以上となった場合に、運転者による操作力を軽減するのみであり、通常の車両走行時に発生するような車両の偏向状態を常時抑制し、運転者の操作負担を低減するものではない。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両の操作性を向上させることを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、運転者の操舵により発生する操舵トルクに対し、前記操舵を補助するように操舵補助トルクを付加する操舵補助手段を備える車両用操舵装置であって、車両が偏向状態であるか否かを判断する偏向状態判断手段と、前記車両の前記偏向状態を抑制するような偏向抑制トルクを算出する偏向抑制トルク算出手段と、を備え、前記偏向状態判断手段により前記車両が前記偏向状態であると判断されたとき、前記操舵補助手段は前記偏向抑制トルク算出手段により算出された前記偏向抑制トルクに基づいて、前記操舵補助トルクを付加することを特徴とする車両用操舵装置である。
【０００６】
なお、この一態様において、前記車両が偏向状態とは、例えばステアリングが中立位置にある状態において、車両が左右方向へ振れる状態（直進しない状態）を指す。
【０００７】
この一態様によれば、前記偏向状態判断手段により前記車両が前記偏向状態であると判断されたとき、前記操舵補助手段は前記偏向抑制トルク算出手段により算出された前記偏向抑制トルクに基づいて、前記操舵補助トルクを付加する。これにより、車両が偏向状態である場合において、操舵補助手段は車両の偏向状態を抑制するような操舵補助トルクを操舵軸等に付加する。したがって、車両の偏向状態を抑制する為の運転者による操舵力が常時低減されることから、車両の操作性が向上する。
【０００８】
また、この一態様において、前記偏向抑制トルク算出手段は、車両直進状態における前記操舵トルクが０となるように、前記偏向抑制トルクを算出してもよい。これにより、運転者による操舵力が加えられること無く、自動的に車両の偏向状態が抑制される。したがって、運転者は車両の偏向状態を感じることがない為、車両の操作性が大幅に向上する。
【０００９】
さらに、この一態様において、前記操舵補助手段により前記操舵トルクに対し、前記操舵補助トルクが付加されることにより転舵トルクが発生し、前記偏向抑制トルク算出手段は、車両直進状態において発生する前記転舵トルクに基づいて、前記偏向抑制トルクを算出してもよい。
【００１０】
この一態様において、前記車両が直進状態でないとき、前記操舵補助手段は前記偏向抑制トルク算出手段により算出された前記偏向抑制トルクと前記操舵トルクとに基づいて、前記操舵補助トルクを付加してもよい。これにより、車両が旋回状態等の直進状態でないときにおいても、操舵補助手段は車両の偏向状態を抑制するような操舵補助トルクを操舵軸等に付加する。したがって、車両が直進状態でないときにおいても、運転者が車両の偏向状態を抑制する際の操舵力が常時低減される。
【００１１】
この一態様において、前記操舵補助手段は操舵補助トルク指令値に基づいて、前記操舵補助トルクを付加する電動機であり、前記偏向抑制トルク算出手段は、車両直進状態における前記操舵トルクと、車両直進状態における前記操舵補助トルク指令値とに基づいて、修正指令値を算出してもよい。これにより、電動機は偏向抑制トルク算出手段により算出された修正指令値に基づいて、操舵補助トルクを付加し、車両直進状態における車両の偏向状態を常時抑制できる。
【００１２】
この一態様において、前記修正指令値が記憶される不揮発性の記憶手段を更に備えていてもよい。これにより、例えばＩＧ（イグニッション）スイッチがオフ状態等の電源がオフ状態にされた場合でも、修正指令値は記憶手段に保持される。したがって、ＩＧスイッチがオフ状態にされ、さらにオン状態にされた直後から、電動機は記憶手段に保持された修正指令値に基づいて、操舵補助トルクを付加し、車両の偏向状態を常時抑制できる。
【００１３】
この一態様において、前記車両のステアリングの操作状態を検出する操作状態検出手段と、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、を更に備え、前記走行状態検出手段により車両直進状態が検出され、かつ前記操作状態検出手段により前記ステアリングが中立位置でないことが検出されたとき、前記偏向状態判断手段は、前記車両が偏向状態であると判断してもよい。車両の偏向状態が生じる際、運転者が車両直進状態を維持する為にステアリング操作を行うことから、ステアリングの中立位置がずれていると判断できる。
【００１４】
この一態様において、前記操舵トルクまたは前記転舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、を更に備え、前記トルク検出手段により前記操舵トルクまたは前記転舵トルクが検出され、かつ前記走行状態検出手段により車両直進状態が検出されたとき、前記偏向状態判断手段は前記車両が偏向状態であると判断してもよい。車両の偏向状態が生じる際、運転者が車両直進状態を維持する為にステアリング操作を行うことから、操舵トルクまたは転舵トルクが生じていると判断できる。
【００１５】
この一態様において、前記操舵トルクまたは前記転舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、を更に備え、前記トルク検出手段により検出された前記操舵トルクまたは前記転舵トルクが極小値となり、かつ前記走行状態検出手段により検出された前記走行状態が直進状態でないとき、前記偏向状態判断手段は前記車両が偏向状態であると判断してもよい。これにより、偏向状態判断手段は走行状態が直進状態でないときにおける車両の偏向状態が判断できる。
【００１６】
この一態様において、例えば前記走行状態検出手段はヨー角速度センサ及び／又は車速センサを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、車両の操作性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両用操舵装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例に係る車両操舵装置のシステム構成を示す概略図である。本実施例に係る車両用操舵装置１は、運転者によるステアリングホール３ａの操舵により車輪を転舵させるステアリング機構３に設けられ、運転者によってステアリングホイール３ａに入力される操舵トルクに操舵補助トルクを付加する機能を有する。
【００２０】
ステアリング機構３は、運転者によって操作されるステアリングホイール３ａと、このステアリングホイール３ａに連結された操舵軸３ｂとを有している。操舵軸３ｂの先端には、ピニオン３ｃが接続され、ピニオン３ｃには車両幅方向に延在するラック軸３ｄが歯合している。ラック軸３ｄの両端には、タイロッド３ｅが夫々結合されており、各タイロッド３ｅには転舵輪としての左右前輪を支持するナックルアーム３ｆが連結されている。
【００２１】
このようなステアリング機構３において、ステアリングホイール３ａが操作され操舵軸３ｂおよびピニオン３ｃが回転すると、所謂ラックアンドピニオン３ｃ、３ｄを介して、ラック軸３ｄの車両幅方向の直線運動に変換される。この直線運動はナックルアーム３ｆのキングピン軸周りの回転運動に変換されて、左右前輪が転舵される。
【００２２】
操舵軸３ｂはステアリングホイール３ａに連結された入力軸と、一端が入力軸に連結され、他端がピニオン３ｃに連結された出力軸とを有している。入力軸および出力軸は、ステアリングホイール３ａに加えられた操舵トルクの方向および大きさに応じて捩じれを生じるトーションバー３ｇを介して連結されている。トーションバー３ｇには、入力軸と出力軸との相対角度変位を検出することにより、操舵トルクの方向および大きさを検出するトルクセンサ５が配設されている。
【００２３】
操舵軸３ｂの出力軸又はラック軸３ｄの何れか一方には、減速機構を介して電動モータ等のアクチュエータ７が連結され、電動モータ７が発生する操舵補助トルクは、減速機構によって所定の減速比に減速されて、ステアリング機構３の操舵軸３ｂに操舵補助トルクとして伝達される。
【００２４】
電動モータ７にはＥＰＳ−ＥＣＵ（電動式パワーステアリング用電子制御ユニット）９が接続され、電動モータ７はＥＰＳ−ＥＣＵ９からの制御信号に基づいて、操舵軸３ｂ又はラック軸３ｄに操舵補助トルクを付加する。
【００２５】
なお、ＥＰＳ−ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）９は、マイクロコンピュータから構成されており、制御、演算プログラムに従って各種処理を実行するとともに、装置の各部を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵの実行プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、演算結果等を格納する読書き可能なＥＥＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ‐Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリ９ａ、タイマ、カウンター、入力インターフェイス、及び出力インターフェイスを有している。
【００２６】
ＥＰＳ−ＥＣＵ９には車両の速度を検出する車速センサ１１と、車両のヨーレイト（進行方位）を検出するヨーレイトセンサ（ヨー角速度センサ）１３が接続されている。なお、ヨーレイトセンサ１３としては、振動型レイトジャイロ、機械式レイトジャイロ等が用いられている。
【００２７】
ＥＰＳ−ＥＣＵ９はトルクセンサ５からの操舵トルク（電流値）に基づいて、電動モータ７の基本目標電流値を算出する基本目標電流算出手段９ｂを有している。なお、基本目標電流値とは、通常のステアリング操作において付加される操舵補助トルクに対応する電動モータ７の電流値である。基本目標電流値と操舵補助トルクとの関係は、予めＥＰＳ−ＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されている。
【００２８】
ＥＰＳ−ＥＣＵ９は、車速センサ１１からの車速およびヨーレイトセンサ１３からのヨーレイトに基づいて、車両の直進状態、旋回状態等の走行状態を検出する走行状態検出手段９ｃを有している。
【００２９】
トルクセンサ５および走行状態検出手段９ｃには、車両が偏向状態にあるか否かを判断する偏向状態判断手段９ｄが接続されている。偏向状態判断手段９ｄは、トルクセンサ５からの操舵トルクおよび走行状態検出手段９ｃにより検出された車両の走行状態に基づいて、車両が偏向状態にあるか否かを判断する。
【００３０】
例えば、偏向状態判断手段９ｄは走行状態検出手段９ｃにより車両直進状態が検出されている間において、トルクセンサ５からの操舵トルク（電流値）を所定時間、積算し、積算した値の平均値を算出する（図２）。さらに、偏向状態判断手段９ｄは操舵トルクの平均値が所定閾値以上のとき、車両が偏向状態にあると判断し、運転者によって偏向状態を修正する操作が行われていると判断する。
【００３１】
偏向状態判断手段９ｄには、操舵補助トルクを算出するための修正指令値（電流値）を算出する偏向抑制トルク算出手段９ｅが接続されている。
【００３２】
偏向抑制トルク算出手段９ｅは、偏向状態判断手段９ｄにより算出された操舵トルクの平均値に基づいて、修正操舵トルク値を算出する。ここで修正操舵トルクとは、運転者が車両の偏向状態を修正しようとしたときに必要とされる操舵トルクである。
【００３３】
偏向抑制トルク算出手段９ｅは修正操舵トルク値、および修正操舵トルク値と操舵補助トルク指令値（電流値）との所定関係（図３）に基づいて、操舵補助トルク指令値を算出する。なお、運転者による修正操舵トルク値と操舵補助トルク指令値との所定関係は、予めＥＰＳ−ＥＣＵ９のＲＯＭに予め記憶されている。
【００３４】
さらに、偏向抑制トルク算出手段９ｅは修正操舵トルク値と操舵補助トルク指令値とを加算することにより、修正指令値（電流値）を算出する。
【００３５】
基本目標電流算出手段９ｂおよび偏向抑制トルク算出手段９ｅには、電動モータ７へ出力する最終的な電流値を算出する最終目標電流算出手段９ｆが接続されている。
【００３６】
最終目標電流算出手段９ｆは、基本目標電流算出手段９ｂにより算出された基本目標電流値に、偏向抑制トルク算出手段９ｅによって算出された修正指令値を加算することにより、最終目標電流値を算出する。
【００３７】
最終目標電流算出手段９ｆにより算出された最終目標電流値は、ドライバを介して、電動モータ７に送られ、電動モータ７はこの最終目標電流値に基づいて駆動し、操舵軸３ｂに操舵補助トルクを付加する。
【００３８】
偏向抑制トルク算出手段９ｅには不揮発性のＥＥＰＲＯＭ９ａが接続され、ＥＥＰＲＯＭ９ａには偏向抑制トルク算出手段９ｅにより算出された修正指令値が記憶される。
【００３９】
不揮発性のＥＥＰＲＯＭ９ａにより修正指令値が記憶、保持されることから、例えばＩＧ（イグニッション）スイッチがオフ状態にされ、ＥＰＳ−ＥＣＵ９がオフ状態にされた場合でも、修正指令値は消去されること無くＥＥＰＲＯＭ９ａに保持される。したがって、ＩＧスイッチがオフ状態からオン状態にされた直後から、ＥＰＳ−ＥＣＵ９はＥＥＰＲＯＭ９ａに保持された修正指令値に基づいて、後述する偏向制御を実行することができる。
【００４０】
なお、修正指令値は偏向抑制トルク算出手段９ｅにより常時算出されており、ＥＥＰＲＯＭ９ａに記憶される修正指令値は、常時、最新の状態に書き換え更新される。
【００４１】
また、上述した基本目標電流算出手段９ｂ、最終目標電流算出手段９ｆ、走行状態検出手段９ｃ、偏向状態判断手段９ｄ、および偏向抑制トルク算出手段９ｅはＥＰＳ−ＥＣＵ９内のプログラムにより実現されている。
【００４２】
ところで、ステアリングホイール３ａが中立位置に保持され、車両が直進状態等に維持されているときに、左右タイヤの空気圧差、ステアリング機構３における左右の摩擦係数差、トルクセンサ５の０点値または温度変化による左右差等に起因して、上述した車両の偏向状態が生じることがある。
【００４３】
この車両偏向状態を抑制するよう、上述のように構成されたＥＰＳ−ＥＣＵ９は、車速センサ１１からの車速、ヨーレイトセンサ１３からのヨーレイト、およびトルクセンサ５からの操舵トルクに基づいて、電動モータ７を制御する。このような車両用操舵装置１の制御処理のフローについて以下に説明する。
【００４４】
図４は車両用操舵装置１の制御処理のフローを示すフローチャートである。
【００４５】
なお、図４に示す制御ルーチンは所定の微小時間毎、例えば６４ｍｓ毎に繰返し実行される。
【００４６】
走行状態検出手段９ｃは車速センサ１１からの車速およびヨーレイトセンサ１３からのヨーレイトに基づいて、車両直進状態、旋回状態等の車両走行状態を検出する（Ｓ１００）。
【００４７】
次に、偏向状態判断手段９ｄは、トルクセンサ５からの操舵トルクの平均値および走行状態検出手段９ｃにより検出された車両走行状態に基づいて、車両が偏向状態にあるか否かを判断する（Ｓ１１０）。
【００４８】
偏向状態判断手段９ｄにより車両が偏向状態にあると判断されたとき、偏向抑制トルク算出手段９ｅは修正指令値を算出し、算出された修正指令値はＥＥＰＲＯＭ９ａに書き込まれる（Ｓ１２０）。一方、偏向状態判断手段９ｄにより車両が偏向状態でないと判断されたとき、本制御処理によるルーチンを終了する。
【００４９】
その後、最終目標電流算出手段９ｆは基本目標電流算出手段９ｂにより算出された基本目標電流値に、偏向抑制トルク算出手段９ｅによって算出された修正指令値を加算することにより、最終目標電流値を算出する（Ｓ１３０）。
【００５０】
最終目標電流算出手段９ｆにより算出された最終目標電流は、ドライバを介して電動モータ７に供給され、電動モータ７はこの最終目標電流に基づいて駆動し、操舵軸３ｂに操舵補助トルクを付加する（Ｓ１４０）。これにより、車両の偏向が抑制される。
【００５１】
以上、偏向状態判断手段９ｄにより車両が偏向状態にあると判断されたとき、偏向抑制トルク算出手段９ｅは修正指令値を算出し、最終目標電流算出手段９ｆは算出された修正指令値に基づいて、最終目標電流値を算出する。さらに、電動モータ７は最終目標電流に基づいて駆動し、操舵軸３ｂに操舵補助トルクを付加する。これにより、車両が偏向状態であるときに、運転者による修正操舵トルクと略同一の操舵補助トルクが操舵軸３ｂに付加される。したがって、運転者による操舵力が低減され、車両の操作性が向上する。
【００５２】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、車両用操舵装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例に係る車両操舵装置のシステム構成を示す概略図である。
【図２】トルクセンサから出力される操舵トルク値、その平均値および所定閾値を示す図である。
【図３】修正操舵トルク値と操舵補助トルク指令値との関係を示す図である。
【図４】車両用操舵装置の制御処理のフローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１    車両用操舵装置
３    ステアリング機構
３ａ  ステアリングホイール
３ｂ  操舵軸
５    トルクセンサ
７    電動モータ（操舵補助手段）
９    ＥＰＳ−ＥＣＵ
９ａ  ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）
９ｂ  基本目標電流算出手段
９ｃ  走行状態検出手段
９ｄ  偏向状態判断手段
９ｅ  偏向抑制トルク算出手段
９ｆ  最終目標電流算出手段
１１    車速センサ（走行状態検出手段）
１３    ヨーレイトセンサ（走行状態検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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