(57)【要約】【課題】ギヤ比が変動しても安定した操舵感を得ることができる操舵制御装置を提供する。【解決手段】  ステアリングホイールの操舵角に対する操向輪の転舵角のギヤ比Ｇを可変にする可変ギヤ比機構と、ステアリングホイールに入力される操舵トルクに応じた操舵補助トルクを上記操向輪に付加するモータとを備えた操舵制御装置である。  上記モータ11の回転角速度ωと、上記可変ギヤ比機構によるギヤ比Ｇとに応じて上記補助トルクを補正する。その補正は、ギヤ比Ｇが小さいほど上記補助トルクが大きくなるように補正し、回転角速度ωが高いほど上記補助トルクが小さくなるように補正する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵角に対する操向輪の転舵角の比を可変にする可変ギヤ比機構と、ステアリングホイールに入力される操舵トルクに応じた操舵補助トルクを演算する補助トルク演算手段と、上記操舵補助トルクに応じた補助トルクを上記操向輪に付加する補助トルク付加機構とを備えた操舵制御装置において、
上記可変ギヤ比機構のギヤ比を検出するギヤ比検出手段と、上記補助トルク付加機構の作動速度を検出する作動速度検出手段と、上記ギヤ比と作動速度とに応じて上記補助トルクを補正する補助トルク補正手段とを備え、上記補助トルク補正手段は、ギヤ比が小さいほど上記補助トルクが大きくなるように補正し、作動速度が高いほど上記補助トルクが小さくなるように補正することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
ステアリングホイールの操舵角に対する操向輪の転舵角の比を可変にする可変ギヤ比機構と、ステアリングホイールに入力される操舵トルクに応じた操舵補助トルクを演算する補助トルク演算手段と、上記操舵補助トルクに応じた補助トルクを上記操向輪に付加する補助トルク付加機構とを備えた操舵制御装置において、
上記可変ギヤ比機構のギヤ比を検出するギヤ比検出手段と、上記補助トルク付加機構の作動速度を検出する作動速度検出手段と、上記補助トルク付加機構に作用するイナーシャを上記ギヤ比から推定するイナーシャ推定手段と、上記イナーシャと作動速度とに応じて上記補助トルクを補正する補助トルク補正手段とを備え、上記補助トルク補正手段は、イナーシャが大きいほど上記補助トルクが大きくなるように補正し、作動速度が高いほど上記補助トルクが小さくなるように補正することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項３】
上記補助トルク補正手段は、車速が高いほど上記補助トルクが大きくなるように補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した操舵制御装置。
【請求項４】
上記ギヤ比の変化率を検出するギヤ比変化率検出手段を備え、
上記補助トルク補正手段は、ギヤ比変化率が増大方向のときには上記ギヤ比変化率が大きいほど上記補正量を大きくすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した操舵制御装置。
【請求項５】
上記ギヤ比の変化率を検出するギヤ比変化率検出手段を備え、
上記補助トルク補正手段は、ギヤ比変化率が減少方向のときには上記ギヤ比変化率が小さいほど上記補助量を小さくすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した操舵制御装置。
【請求項６】
上記トルク付加機構の駆動源は、モータであり、上記作動速度は、そのモータの回転角速度であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングの操作力を補助するパワーステアリング装置及び舵角比を可変とする可変ギヤ比機構を備えた操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の操舵制御装置としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。この特許文献１に記載の操舵制御装置は、ステアリングホイールから入力される操舵角に対する転舵角の伝達比を可変にする可変ギヤ比機構と、操舵トルクに応じた基本補助トルクとステアリングホイールの戻りを補助する復元補助トルクに基づく操舵補助トルクを操向輪に付加するパワーステアリング装置とを備えた操舵制御装置である。
【０００３】
そして、可変ギヤ比機構によるギヤ比変化によってステアリングホイールの戻り性が変化してしまうことに鑑み、ギヤ比が変化しても一定のステアリングホイールの戻り特性が確保できるように、上記ステアリングホイール戻り方向の復元補助トルクをギヤ比を応じて補正している。
【特許文献１】特開平１１−３４８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、一般に、電動パワーステアリング装置にあっては、高速走行時にふらつき感が生じたり、路面入力や外乱により手放し安定性が不足したりし易いことに鑑み、この問題を解決するために、操舵補助トルクを発生するモータの出力制御に電気的粘性抵抗分を付加することで減衰（ダンピング）効果を付与している。
しかし、上記従来例では、可変ギヤ比機構でギヤ比が変動すると、操舵系の粘性項及び慣性項が変化することで、適切な電気的粘性抵抗を付加することができないことから、充分なダンピング効果が得られず、運転者が操舵に違和感を感じるという課題がある。
本発明は、このような点に着目してなされたもので、ギヤ比が変動しても安定した操舵感を得ることができる操舵制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、ステアリングホイールの操舵角に対する操向輪の転舵角の比を可変にする可変ギヤ比機構と、ステアリングホイールに入力される操舵トルクに応じた操舵補助トルクを演算する補助トルク演算手段と、上記操舵補助トルクに応じた補助トルクを上記操向輪に付加する補助トルク付加機構とを備えた操舵制御装置において、
上記可変ギヤ比機構のギヤ比を検出するギヤ比検出手段と、上記補助トルク付加機構の作動速度を検出する作動速度検出手段と、上記ギヤ比と作動速度とに応じて上記補助トルクを補正する補助トルク補正手段とを備え、上記補助トルク補正手段は、ギヤ比が小さいほど上記補助トルクが大きくなるように補正し、作動速度が高いほど上記補助トルクが小さくなるように補正することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、操舵に対する操向輪の転舵角のギヤ比が可変であっても、安定した操舵感を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係るシステムを説明する図である。
すなわち、ステアリングホイール１の回転がステアリングシャフト２を介してステアリングギア３に伝達され、更に、水平に延びるラック４を介して左右の操向輪５に伝達されることで当該操向輪５が転舵する構成となっている。
【０００８】
上記ステアリングシャフト２には、公知の可変ギヤ比機構６が介装されて、操舵角θｆに対する操向輪側に伝達される角度θｐのギヤ比（Ｇ＝θｐ／θｆ）を変更可能となっている。該可変ギヤ比機構６は、可変ギヤ比制御装置７からの指令に応じてギヤ比Ｇを変更する。可変ギヤ比制御装置７は、ステアリングホイール１の操舵角θｆ及び車速Ｖに基づき適切なギヤ比Ｇを求めて、その求めたギヤ比Ｇに応じた指令を上記可変ギヤ比機構６及びパワーステアリングコントローラ（以下、ＥＰＳコントローラ８と呼ぶ）に出力する。
【０００９】
また、上記ステアリングシャフト２には、上記可変ギヤ比機構６よりも上流側に操舵角センサ９が接続されると共に、該可変ギヤ比機構６よりも下流側にトルクセンサ１０が接続されている。
操舵角センサ９は、ステアリングホイール１の操舵角θｆを検出し、その操舵角信号をＥＰＳコントローラ８及び上記可変ギヤ比制御装置７に出力する。
【００１０】
また、トルクセンサ１０は、ギヤ比変換後の操舵トルクＴを検出するものであって、例えば、ステアリングシャフト２に設けられたトーションバー（不図示）の捻れ量から操舵トルクＴを検出し、その検出した操舵トルクＴの大きさ及び向きの信号をＥＰＳコントローラ８に出力する。
また、上記ラック４には、補助トルク付加機構を構成するアシストモータ１１が設けられている。アシストモータ１１は、ＥＰＳコントローラ８からの指令に基づき、その指令に基づく回転方向の目標補助トルクを上記ラック４に入力する。また、アシストモータ１１の回転角が、回転角センサ１２で検出されて上記ＥＰＳコントローラ８に出力される。
【００１１】
また、各輪５の車輪速が車速センサ１３で検出され、検出された車速信号がＥＰＳコントローラ８及び可変ギヤ比制御装置７に供給される。
ＥＰＳコントローラ８は、図２に示すように、基本電流指令値演算部８Ａ、回転角速度演算部８Ｂ、ダンピング補正量演算部８Ｃ、復元補助トルク演算部８Ｄ、第１加減部８Ｅ、第２加減部８Ｆ、及びモータ駆動部８Ｇを備える。
【００１２】
基本電流指令値演算部８Ａは、車速Ｖ（若しくは車輪速）及び操舵トルクＴに基づき、図３に示すマップを参照して、運転者によるステアリングホイール１の操舵を補助する基本の補助トルクに応じた基本電流指令値Ｃｔを演算し、その基本電流指令値Ｃｔを第１加減部８Ｅに出力する。この基本電流指令値演算部８Ａは、補助トルク演算手段を構成する。
回転角速度演算部８Ｂは、モータ１１の回転角の変化量から回転角速度ωを演算してダンピング補正量演算部８Ｃに出力する。
ダンピング補正量演算部８Ｃは、図４に示すように、車速ゲイン演算部８Ｃａ及び乗算部８Ｃｂから構成される。
【００１３】
車速ゲイン演算部８Ｃａは、図４中に示すようなマップを参照して、車速Ｖに応じた車速ゲインＫωを求め、求めた車速ゲインＫωを乗算部８Ｃｂに出力する。また、上記車速ゲインＫωを求める際に、ギヤ比Ｇによって上記ゲインＫωを補正する。具体的には、ギヤ比Ｇが大きいほど上記車速ゲインＫωを減少され、ギヤ比Ｇが小さいほど当該車速ゲインＫωを増大させる。このとき、図５に示すように、車速Ｖが高いほどギヤ比Ｇによる補正量を大きく設定する。図５は、２つのギヤ比Ｇにおける車速Ｖ−車速ゲインＫωの関係を示すものである。
【００１４】
また、上記乗算部８Ｃｂは、車速ゲインＫωに、回転角速度演算部８Ｂから入力した回転角速度ωを乗算してダンピング補正量に相当するダンピング補正電流値Ｃωを演算し、第１加減部８Ｅに出力する。
そして、第１加減部８Ｅは、基本電流指令値Ｃｔからダンピング補正電流値Ｃωを減算して第２加減部８Ｆに出力する。
【００１５】
また、復元補助トルク演算部８Ｄは、ステアリングホイール１の操舵角θｆの中立点からの偏差を求め、該偏差に応じた、ステアリングホイール１を中立点に戻す方向の復元補助トルクに応じた復元補助電流値Ｃｆを、復元補助トルクマップを参照して求め、第２加減部８Ｆに出力する。なお、車速Ｖによって、復元補助電流値Ｃｆは補正され、車速Ｖが大きいほど復元補助トルクを小さくする。ここで、上記復元補助トルクは、操舵角θｆの中立点からの偏差が大きくなるほど大きな値となると共に、中立点を中心とした所定の舵角範囲では復元補助トルクがゼロの不感帯の領域を有する。これによって、中立点に向けて戻す力が作用して良好なステアリングホイール１の戻りが担保される。
第２加減部８Ｆでは、ダンピング分の補正後の基本電流指令値Ｃｏに対し復元補助電流値Ｃｆを加算して、モータ駆動部８Ｇに出力する。モータ駆動部８Ｇは入力した電流指令値によってモータ１１を駆動する。なお、上記電流指令値は、モータ１１の実電流によってフィードバック制御される。
【００１６】
次に、上記構成の操舵制御装置の作用・効果について説明する。
本操舵制御装置にあっては、ギヤ比Ｇが大きいほど、つまり転舵がクイック状態に変更されるほど車速ゲインＫωを減少させるように補正してダンピング補正量を抑え、また、ギヤ比Ｇが小さいほど、つまり転舵がスロー状態に変更されるほど車速ゲインＫωを増大させるように補正してダンピング補正量を増やす。
これによって、ギヤ比Ｇの変動に対応した補正電流を基本電流指令値Ｃｔから減算できることで、適正なダンピング効果を得ることができる。
【００１７】
またこのとき、車速Ｖが高くなるほど車速ゲインＫωのギヤ比Ｇによる補正を大きくし、車速Ｖが低いときに車速ゲインＫωのギヤ比Ｇによる補正を小さく設定することで、車速Ｖが高速の際には、ステアリングホイール１のふらつきを防止して安定性を得ることができ、また、車速Ｖが低速の際にはステアリングホイール１を中立点に戻そうとするトルクを大きく打ち消すことがなくなって、より適正なダンピング補正量を付与できることから、運転者は、より安定した操舵感を得ることができる。
【００１８】
ここで、上記実施形態では、作動速度である、モータ１１の回転角速度ωを、モータ１１の回転角θｍから演算する場合を例示したが、操向輪５の転舵角速度や、ラックストローク速度、ピニオン角速度、操舵角速度などの操舵系の可動速度から上記回転角速度ωを演算若しくは推定しても良い。
また、上記実施形態では、補助トルク付加機構として電動モータであるアシストモータ１１を例示しているが、油圧モータや油圧ポンプなどの駆動アクチュエータで構成しても良い。また、補助トルクを付加する位置は、ステアリングシャフト２の部分であっても良い。
【００１９】
次に、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品などについては同一の符号を付して説明する。
本実施形態の基本構成は、上記第１実施形態と同様であるが、ダンピング補正量演算部８Ｃの構成のみが異なる。すなわち、本第２実施形態のダンピング補正量演算部８Ｃは、図６は、イナーシャ演算部８Ｃｃ、車速ゲイン演算部８Ｃａ、及び乗算部８Ｃｂとから構成される。
イナーシャ演算部８Ｃｃは、モータ１１の駆動軸でのイナーシャＩｍを、下記式に基づく演算して、車速ゲイン演算部８Ｃａに出力する。
Ｉｍ＝Ｉｈ／Ｇ2 ＋Ｉｖ＋Ｉｇ＋ＩM 
Ｉｈ：ステアリングホイール１のイナーシャ
Ｉｖ：可変ギヤ比機構６のイナーシャ
Ｉｇ：ギヤのイナーシャ
ＩM ：アシストモータ１１のイナーシャ
【００２０】
車速ゲイン演算部８Ｃａは、図６中に示すようなマップを参照して、車速Ｖに応じた車速ゲインＫωを求め、求めた車速ゲインＫωを乗算部８Ｃｂに出力する。また、上記車速ゲインＫωを求める際に、上記イナーシャＩｍによって上記ゲインＫωを補正する。具体的には、イナーシャＩｍが大きいほど上記車速ゲインＫωを増大し、イナーシャＩｍが小さいほど当該車速ゲインＫωを減少させる。このとき、図７に示すように、車速Ｖが高いほどイナーシャＩｍによる補正量を大きく設定する。図７は、２つのイナーシャＩｍにおける車速Ｖ−車速ゲインＫωの関係を示すものである。
【００２１】
また、上記乗算部８Ｃｂは、車速ゲインＫωに、回転角速度演算部８Ｂから入力した回転角速度ωを乗算してダンピング補正量に相当するダンピング補正電流値Ｃωを演算し、第１加減部８Ｅに出力する。
そして、第１加減部８Ｅは、基本電流指令値Ｃｔからダンピング補正電流値Ｃωを減算して第２加減部８Ｆに出力する。
【００２２】
次に、上記構成の操舵制御装置の作用・効果について説明する。
本操舵制御装置にあっては、ギヤ比Ｇが大きいほど、つまり転舵がクイック状態に変更されるほど、イナーシャＩｍが小さくなって、車速ゲインＫωを減少させるように補正してダンピング補正量を抑え、また、ギヤ比Ｇが小さいほど、つまり転舵がスロー状態に変更されるほど、イナーシャＩｍが大きくなって、車速ゲインＫωを増大させるように補正してダンピング補正量を増やす。
これによって、ギヤ比Ｇの変動に対応した補正電流を基本電流指令値Ｃｔから減算できることで、適正なダンピング効果を得ることができる。また、ギヤ比Ｇの変動をイナーシャの変動に変換してから速度ゲインの補正を行っているので、第１実施形態よりもより適正なダンピング効果を得ることができる。
【００２３】
またこのとき、車速Ｖが高くなるほど車速ゲインＫωのイナーシャＩｍによる補正を大きくし、車速Ｖが低いときに車速ゲインＫωのイナーシャＩｍによる補正を小さく設定することで、車速Ｖが高速の際には、ステアリングホイール１のふらつきを防止して安定性を得ることができ、また、車速Ｖが低速の際にはステアリングホイール１を中立点に戻そうとするトルクを大きく打ち消すことがなくなって、より適正なダンピング補正量を付与できることから、運転者は、より安定した操舵感を得ることができる。
その他の構成や作用・効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００２４】
次に、第３実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な部品などについては同一の符号を付して説明する。
本実施形態の基本構成は、上記第１実施形態と同様であるが、ダンピング補正量演算部８Ｃの構成が異なる。本第３実施形態のダンピング補正量演算部８Ｃは、図８に示すように、車速ゲイン演算部８Ｃａ、ギヤ比微分部８Ｃｄ、遅れゲイン演算部８Ｃｅ、加算部８Ｃｆ、乗算部８Ｃｂ、及び第２乗算部８Ｃｇを備える。すなわち、第１実施形態のダンピング補正量演算部８Ｃに対して、一次遅れ要素として、ギヤ比微分部８Ｃｄ、遅れゲイン演算部８Ｃｅ、加算部８Ｃｆ及び第２乗算部８Ｃｇを備える。
【００２５】
ギヤ比微分部８Ｃｄは、ギヤ比Ｇの変化率であるギヤ比Ｇの微分値を演算して遅れゲイン演算部８Ｃｅ及び第２乗算部８Ｃｇに出力する。
遅れゲイン演算部８Ｃｅは、上記微分値の絶対値に比例した遅れゲインを演算し、第２乗算部８Ｃｇに出力する。そして、第２乗算部８Ｃｇにて、遅れゲインにギヤ比Ｇの微分値を乗算して位相遅れ分を算出して、加算部に出力する。加算部は、車速ゲイン演算部８Ｃａの出力値である車速ゲインＫωに上記位相遅れ分を加算して乗算部８Ｃｂに出力する。乗算部８Ｃｂでは、補正後の車速ゲインＫωに回転角速度ωを乗算して出力する。
その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。          
【００２６】
次に、本実施形態の作用・効果について説明する。
可変ギヤ比機構６では、ギヤ比変動が大きくなると、可変ギヤモータ１１の遅れ、その他のメカ的な遅れによって、パワーステアリングでの補正にずれが生じる。すなわち、ギヤ比指令値と実際のギヤ比Ｇとの間に位相遅れが発生している。
これに対し、可変ギヤ比機構６の遅れに対して位相補償をしている結果、可変ギヤ比機構６の作動遅れに対して、パワーステアリングによる補正のズレが無くなるか小さく抑えられる。具体的には、上記位相遅れ要素によって、ギヤ比Ｇが減少するときには、車速ゲインＫωが増大するのに対して、位相遅れ分減少させる。また、ギヤ比Ｇが増大するときには、車速ゲインＫωが減少するので、位相遅れ分増大させる。
これによって、運転者が、より安定した操舵感を得ることができるようになる。
ここで、上記説明では、車速ゲイン演算部８Ｃａがギヤ比Ｇによって補正される場合を例示しているが、第２実施形態のようにイナーシャＩｍによって補正されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に基づく第１実施形態に係るシステム構成図である。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係るＥＰＳコントローラの構成図である。
【図３】本発明に基づく第１実施形態に係るトルクの基本電流指令値との関係を示す図である。
【図４】本発明に基づく第１実施形態に係るダンピング補正量演算部の構成図である。
【図５】本発明に基づく第１実施形態に係る車速と車速ゲインとの関係を示す図である。
【図６】本発明に基づく第２実施形態に係るダンピング補正量演算部の構成図である。
【図７】本発明に基づく第２実施形態に係る車速と車速ゲインとの関係を示す図である。
【図８】本発明に基づく第３実施形態に係るダンピング補正量演算部の構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
４  ラック  
５  操向輪
６  可変ギヤ比機構
７  可変ギヤ比制御装置
８  ＥＰＳコントローラ
８Ａ  基本電流指令値演算部
８Ｂ  回転角速度演算部
８Ｃ  ダンピング補正量演算部
８Ｃａ  車速ゲイン演算部
８Ｃｂ  乗算部
８Ｃｃ  イナーシャ演算部
８Ｃｄ  ギヤ比微分部
８Ｃｅ  遅れゲイン演算部
８Ｃｆ  第２乗算部
８Ｃｇ  加算部
８Ｄ  復元補助トルク演算部
８Ｅ  第１加減部
８Ｆ  第２加減部
８Ｇ  モータ駆動部
９  操舵角センサ
１０  トルクセンサ
１１  モータ
１２  トルクセンサ
１３  車輪速センサ
【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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【図６】
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【図７】
2006175981.tif 000009
【図８】
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