(57)【要約】  【課題】  操舵輪と駆動輪とが兼用された車両において発生するトルクステアを有効に抑制することができ、運転者に煩雑な操作を強いることのない電動パワーステアリング装置を提供する。  【解決手段】  車速の検出結果を取り込んで前後加速度αを算出し、この前後加速度αが正の下限値α0 を超え、トルクステアが発生する虞れがある場合に、前後加速度αの増加に応じて大となるアシスト補正量Ａを算出し、このアシスト補正量Ａにより、操舵補助用のモータの駆動制御の目標値となる目標補助力を増量補正する。【選択図】        図３
2006213085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサの検出トルクに基づいて目標補助力を定め、該目標補助力を発生すべく操舵補助用のモータを駆動制御するアシスト制御部とを備え、前記モータの発生力により駆動輪を兼ねる操舵輪の操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の前後加速度を検出する加速度検出手段と、
該加速度検出手段の検出結果に基づいてアシスト補正量を設定し、該アシスト補正量により前記目標補助力を増量補正する補正手段と
を備え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】
前記アシスト補正量は、前記加速度検出手段により検出される前後加速度が所定の下限値を超える正値となる加速状態にあるとき、該前後加速度の増加に応じて大となる値として設定される請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて駆動制御されるモータの回転力により操舵を補助する電動パワーステアリング装置に関し、更に詳しくは、前輪駆動車、４輪駆動車等、操舵用の車輪が走行用の駆動輪を兼ねる車両に装備される電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの発生力を舵取機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられる操舵トルクをトルクセンサにより検出し、検出された操舵トルクに基づいて操舵補助力の目標値を求め、この目標補助力を発生させるべく前記モータを駆動制御せしめる構成となっている。このとき、車速、横加速度、ヨーレート等、操舵に影響を与える走行状態の検出結果に基づいて目標補助力を補正し、補正された目標補助力を用いてモータを駆動せしめることにより、種々に変化する走行状態下にて適正な操舵補助を行わせるようにしてある。
【０００３】
一方、前輪駆動車、４輪駆動車等、操舵用の車輪が走行用の駆動輪を兼ねる車両においては、これら夫々に伝達される駆動力の不可避のアンバランスにより、特に、駆動力の変化が大きい加速時及び発進時に操舵力及び保舵力が変化し、進路の乱れを招来する現象、所謂、トルクステアが発生する。このようなトルクステアを操舵に影響を与える現象として捉え、これを軽減する制御を行わせるようにした電動パワーステアリング装置が従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６３２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置においては、車両の前後加速度が所定値を超え、トルクステアの発生の虞れがある加速時に、操舵部材としてのステアリングホイールが振れ回る動作に対して操舵補助用のモータによりブレーキをかけることを目的として実施される収れん性制御のゲインを大きくすることによりトルクステアの軽減を図るとしている。
【０００５】
ところが、特許文献１において実施される制御は、トルクステアの発生時に舵取機構側から加わる逆入力によるステアリングホイールの振れ回りを抑える制御であり、ステアリングホイールを操作する運転者への前記逆入力の体感程度が緩和されるに過ぎず、トルクステアの発生自体を抑え得るものではないため、ステアリングホイールを操作する運転者は、トルクステアの発生に伴う進路の乱れを解消するための煩雑な操作を、依然として強いられることとなる。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵輪と駆動輪とが兼用された車両において発生するトルクステアを有効に抑制することができ、運転者に煩雑な操作を強いることのない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の操舵部材に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサの検出トルクに基づいて目標補助力を定め、該目標補助力を発生すべく操舵補助用のモータを駆動制御するアシスト制御部とを備え、前記モータの発生力により駆動輪を兼ねる操舵輪の操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記車両の前後加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段の検出結果に基づいてアシスト補正量を設定し、該アシスト補正量により前記目標補助力を増量補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明におけるアシスト補正量が、前記加速度検出手段により検出される前後加速度が所定の下限値を超える正値となる加速状態にあるとき、該前後加速度の増加に応じて大となる値として設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置においては、加速度センサにより検出される車両の前後加速度に基づいて操舵補助用のモータの制御目標値となる目標補助力を増量補正するから、トルクステアの発生時に舵取機構側から加わる逆入力によるトルクセンサの検出トルクに応じて操舵補助用のモータが大なる目標補助力を発するべく駆動され、この発生力によりトルクステアが抑制されることとなり、操舵部材を操作する運転者に煩雑な操作を強いることなく安定した走行が可能となる。
【００１０】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置においては、前後加速度が下限値を超えるまで目標補助力の増量補正がなされないから、減速時又は緩やかな加速中に大なる目標補助力に基づくアシスト制御がなされて操舵感が悪化する虞れがない上、下限値を超える急加速時には、前後加速度の増加に応じて大となる目標補助力に基づくアシスト制御が実行されるから、トルクステアの発生をより有効に抑制することができ、安定した走行が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。なお本図においては、ラックピニオン式の舵取機構を備える車両への適用例が示されているが、本発明は、ボールねじ式の舵取機構等、他の形式の舵取機構を備える車両への適用も可能であることは言うまでもない。
【００１２】
ラックピニオン式の舵取機構は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックハウジング10の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１と、ラックハウジング10の中途に交叉するピニオンハウジング20の内部に回転自在に支持されたピニオン軸２とを備える公知の構成を有しており、ラックハウジング10の両側外部に突出するラック軸１の両端は、各別のタイロッド11，11を介して操舵輪としての左右の前輪12，12に連結され、またピニオンハウジング20の外部に突出するピニオン軸２の上端は、ステアリング軸３を介して操舵部材としてのステアリングホイール30に連結されている。
【００１３】
ピニオンハウジング20の内部に延びるピニオン軸２の下部には、図示しないピニオンが形成されており、該ピニオンは、ラックハウジング10との交叉部において、ラック軸１の外面に適長に亘って形成されたラック歯に噛合させてある。またステアリング軸３は、筒形をなすコラムハウジング31の内部に回転自在に支持され、該コラムハウジング31を介して、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って固定されており、コラムハウジング31の下方への突出端にピニオン軸２が連結され、同じく上方への突出端にステアリングホイール30が固設されている。
【００１４】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール30が回転操作された場合、この回転がステアリング軸３を介してピニオン軸２に伝達され、該ピニオン軸２の回転が、ピニオンとラック歯との噛合部においてラック軸１の軸長方向の移動に変換されることとなり、この移動により、左右の前輪12，12が各別のタイロッド11，11を介して押し引きされて操舵が行われる。
【００１５】
なお、このように操舵される前輪12，12は、各別のドライブシャフト13，13を介して図示しないエンジンに駆動連結され、該エンジンからの動力伝達により駆動される走行用の駆動輪を兼用している。このような操舵輪及び駆動輪を兼ねる前輪12，12は、前輪駆動車及び４輪駆動車において一般的な構成であり、駆動系の詳細な説明は省略する。
【００１６】
ステアリング軸３を支持するコラムハウジング31の中途には、ステアリングホイール30の回転操作によりステアリング軸３に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ４が設けてあり、該トルクセンサ４よりも下位置に操舵補助用のモータ５が取付けてある。
【００１７】
トルクセンサ４は、検出対象となるステアリング軸３を上下の２軸に分割し、これらの２軸を捩れ特性が既知のトーションバーにより同軸上に連結して、操舵トルクの作用によりトーションバーの捩れを伴って前記２軸間に生じる相対角変位を適宜の手段により検出する公知の構成を有している。
【００１８】
また操舵補助用のモータ５は、コラムハウジング31の外側に軸心を略直交させて取り付けてあり、例えば、コラムハウジング31の内部に延びる出力端に固着されたウォームをステアリング軸３に外嵌固定されたウォームホイールに噛合させ、モータ５の回転が、ウォーム及びウォームホイールにより減速してステアリング軸３に伝えられるように伝動構成されている。この構成によれば、操舵補助用のモータ５の回転は、ステアリング軸３に減速伝動され、該ステアリング軸３の下端に連設されたピニオン軸２に回転力が付与されることとなり、この回転に応じて前述の如く行われる操舵が補助される。
【００１９】
なお操舵補助用のモータ５は、図示の位置に限らず、操舵トルクの検出がなされるトルクセンサ４よりも下位置であれば、ステアリング軸３、ピニオン軸２又はラック軸１に伝動構成して適宜の位置に取付けることができる。ラック軸１に伝動構成する場合、モータ５の回転をラック軸１の軸長方向の移動に変換するために、ボールねじ機構等の運動変換手段が必要であることは言うまでもない。
【００２０】
このように取付けられた操舵補助用のモータ５は、アシスト制御部６から図示しない駆動回路を介して与えられる制御指令に従って駆動される。アシスト制御部６には、トルクセンサ４による操舵トルクの検出値が与えられており、また車両の適宜部位に配された車速センサ７による車速の検出値が与えられている。
【００２１】
図２は、アシスト制御部６のブロック図である。アシスト制御部６は、内部バス60により相互に接続されたＣＰＵ61、ＲＯＭ62及びＲＡＭ63を備え、ＲＯＭ62に記憶された制御プログラムに従うＣＰＵ61の動作により以下のアシスト制御を実施するＥＣＵとして構成されており、このアシスト制御動作に用いる制御マップ、各種の補正値等の定数値を外部からの書き込みにより記憶するＥＥＰＲＯＭ64を備えている。トルクセンサ４による操舵トルクの検出値及び車速センサ７による車速の検出値は、入力インターフェイス65，66を介してＣＰＵ61に取り込まれる。
【００２２】
アシスト制御部６は、トルクセンサ４から操舵トルクを取り込み、この操舵トルクをＥＥＰＲＯＭ64に格納された制御マップに適用して、発生すべき操舵補助力の目標値（目標補助力）を定め、この目標補助力を発生すべく操舵補助用のモータ５に制御指令を発し、該モータ５を駆動制御するアシスト制御動作を行う。目標補助力の決定に用いる制御マップは、車速に応じて複数準備されており、車速センサ７から取り込まれる車速の検出結果に応じて選定されて使用される。これにより、車速の高低に応じて補助力特性を異ならせることができ、例えば、前輪12，12に加わる路面反力が小さい高速走行時には、操舵補助力を低く抑え、ステアリングホイール30に剛性感を付与して、ふらつきのない安定した操舵を行わせる一方、路面反力が大きい停止時及び低速走行時には、操舵補助力を可及的に高めてステアリングホイール30の操作を軽快に行わせ、操舵に要する労力負担を軽減する等、車速の如何に拘らず常に適正な操舵状態を得ることができる。
【００２３】
更にアシスト制御部６は、駆動輪を兼用する前輪12，12の操舵に際して発生するトルクステアの軽減を図るべく、前述の如く決定される目標補助力を車両の前後加速度に基づいて補正する特有の動作を行う。図３は、前後加速度に基づく補正処理動作の内容を示すフローチャートである。
【００２４】
この補正処理動作は、前述した目標補助力の決定処理に並行して行われ、アシスト制御部６は、車速センサ７から与えられる車速検出値を取り込み（Ｓ１）、この車速検出値を用いて車両の前後加速度αを算出する（Ｓ２）。Ｓ２における前後加速度αの算出は、例えば、取り込まれた車速検出値とＲＡＭ63に格納された前回の車速検出値との差を求め、この差をサンプリング周期により除算する微分処理によって行われ、算出される前後加速度は、加速状態にある場合には正値となり、減速状態にある場合には負値となる。
【００２５】
なお、前後加速度を検出する加速度センサを備え、この加速度センサの検出値を用いて以下の補正処理動作を行わせることも可能である。この種の加速度センサは、例えば、トラクション制御、ＡＢＳ（Anti-Lock Brake System）制御を実施する車両には通常装備されており、この加速度センサを流用することができる。
【００２６】
次いでアシスト制御部６は、算出された前後加速度αの正負を判定し（Ｓ３）、前後加速度αが負値（０を含む）である場合（Ｓ３：ＮＯ）には、車両が減速状態にあると判定して、以下に示す補正処理を行うことなく処理を終了する。また、前後加速度αが正値である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には，算出された前後加速度αと予め定めた下限値α0 との大小関係を調べ（Ｓ４）、前後加速度αが下限値α0 以下である場合（Ｓ４：ＮＯ）には、加速の程度が小さいと判定して、以下に示す補正処理を行うことなく処理を終了する。
【００２７】
一方、前後加速度αが下限値α0 を超えている場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、この前後加速度αを所定の補正関数Ｆ（α）に適用してアシスト補正量Ａを求める（Ｓ５）。このアシスト補正量Ａは、操舵トルク及び車速に基づいて前述の如く決定される目標補助力に加算され、該目標補助力の増量補正に用いられる（Ｓ６）。
【００２８】
前記補正関数Ｆ（α）は、変数αの増大に伴って、比例、累乗比例等の適宜の形態にて増加する増加関数として設定されており、Ｓ５において算出されるアシスト補正量Ａは、前後加速度αが増すに従って大きくなるようにしてある。
【００２９】
図４は、以上の如く決定されるアシスト補正量Ａの一例を示す説明図であり、アシスト補正量Ａは、前後加速度αが負値である減速時、定速走行時、及び下限値α0 以下の前後加速度αでの加速走行時には零に保たれ、下限値α0 を超える前後加速度αでの加速走行時には、補正関数Ｆ（α）によって決定される値となる。なお本図においては、補正関数Ｆ（α）が、下式のような二乗比例の増加関数として設定されている。
Ｆ（α）＝ｋ（α−α0 ）2 
【００３０】
本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、アシスト制御部６において以上の補正処理動作が行われる結果、下限値α0 を超える加速走行中にトルクセンサ４によるトルク検出がなされた場合、この検出トルク及び車速に基づいて決定される目標補助力が増量補正され、補正後の目標補助力を得るべく操舵補助用のモータ５を駆動するアシスト制御が行われることとなり、これにより前述の如く発生するトルクステアを軽減することができる。
【００３１】
トルクステアは、駆動輪を兼ねる左右の前輪12，12が操舵される際に、これらに各別のドライブシャフト13，13を介して伝達される駆動力のアンバランスに起因して操舵力及び保舵力が変化し、進路の乱れを招来する現象であり、駆動力の変化が大きい加速時及び発進時に顕著に発生する。このようなトルクステアが発生した場合、ラック軸１及びピニオン軸２を介してステアリング軸３に逆入力が加わり、トルクセンサ４は、この逆入力に応じたトルクを検出し、この検出トルクに基づいて操舵補助用のモータ５が駆動され、該モータ５の発生力がトルクステアを軽減する向きに加えられる。
【００３２】
本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、トルクステアが発生する加速時又は発進時に前述の如く決定されるアシスト補正量Ａにより目標補助力の増量補正が行われており、逆入力トルクの検出に基づいて駆動されるモータ５の発生力は、通常のアシスト制御時よりも十分に大きいから、前述の如く発生するトルクステアを有効に軽減することができる。
【００３３】
また、前述の如く増加関数により求められるアシスト補正量Ａは、前後加速度αの増大に応じて大となり、加速時及び発進時の目標補助力は、加速程度に応じて増加せしめられるから、急加速又は急発進時に顕著に発生するトルクステアは、更に有効に軽減される。このとき、ステアリングホイール30を操作する運転者は、トルクステアによる逆入力からモータ５の発生力を減じた力を体感するのみであり、加速及び発進状態下での操舵又は保舵を容易に実施でき、トルクステアに起因する進路の乱れを余裕を持って修正し、ふらつきのない安定した走行が可能となる。
【００３４】
更に、以上の如き目標補助力の増量補正は、予め設定された下限値α0 を超える前後加速度αが検出されることを条件としてなされるから、トルクステアが生じない緩やかな加速走行中に増量補正された目標補助力に基づくアシスト制御がなされ、無用な操舵感の変化が生じる虞れを未然に回避することができる。
【００３５】
なお以上の実施の形態においては、前後加速度αを増加関数に適用してアシスト補正量Ａを求めるようにしてあるが、前後加速度αとアシスト補正量Ａとの関係を適宜に定めた補正マップを用意し、この補正マップに従ってアシスト補正量Ａを定める構成としてもよい。この場合、前後加速度αとアシスト補正量Ａとの関係を段階的な増加等の適宜の形態に定めることができ、トルクステアの発生を有効に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【図２】アシスト制御部のブロック図である。
【図３】前後加速度に基づく補正処理動作の内容を示すフローチャートである。
【図４】アシスト補正量の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
４    トルクセンサ
５    モータ
６    アシスト制御部
７    車速センサ
12    前輪（操舵輪）
30    ステアリングホイール（操舵部材）
【図１】
2006213085.tif 000003
【図２】
2006213085.tif 000004
【図３】
2006213085.tif 000005
【図４】
2006213085.tif 000006