(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）内のパワーステアリングシステム（１０）の電気モータ（１５）を制御する方法であって、前記パワーステアリングシステム（１０）が、前記電気モータ（１５）によって駆動される油圧ポンプ（１４）を含み、前記システムが、操舵トルクセンサを含まずに操舵角センサ（２５）を含み、停止プロセスにしたがって所定の動作条件に基づいて前記モータ（１５）を停止することを決定する段階を含む方法において、前記停止プロセスが、
前記モータ（１５）の回転速度を、低下段階（３０）において０と異なる中間値に急激に低下させる段階と、
前記操舵角センサ（２５）を監視して、前記モータの前記回転速度の低下によって引き起こされる前記車両（１）の操舵システムの動きを検出する段階と、
前記操舵システムの動きが検出された場合に、前記停止プロセスを中断する段階とを含む方法。
【請求項２】
前記低下段階において、前記モータの前記回転速度が、毎秒で前記モータの初期回転速度の１００パーセント以上の平均割合で低下される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
低下段階において、前記モータの前記回転速度が、前記モータの前記初期回転速度の１５〜７５パーセントに含まれる中間値まで低下される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記操舵角センサが、前記低下段階及び／又は前記低下段階直後に始まる静止段階で監視される、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記操舵システムの前記動きが、前記低下段階（３０）の終了後、１秒未満以内に検出された場合に前記モータの前記回転速度の低下によって引き起こされると考えられる、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記モータの前記回転速度が、前記低下段階の直後に始まる静止段階（３１）で前記中間値に実質的に維持される、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記操舵システムの動きが検出されない場合に、前記モータ（１５）の前記回転速度の前記低下が、前記静止段階の終わりに少なくとも第２の低下段階（３０）を含み、それにより前記モータの前記回転速度が、０と異なる第２の中間値まで低下される、請求項４又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記操舵システムの動きが検出された場合に、前記停止プロセスが中断され、前記モータ（１５）の前記回転速度が、その初期値まで高められる、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記操舵システムの動きが検出されない場合に、前記停止プロセスが、前記モータ（１５）の前記回転速度が最小値になるまで継続される、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記モータ（１５）を停止するために満たされるべき前記所定の動作条件が、前記車両速度が０であるという事実を含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特に大型トラックなどの産業車両における電気油圧式パワーステアリングシステムの電気モータを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧パワーステアリングシステムは長年、車両、特に産業車両において標準装備であった。係るシステムは、油圧操舵アクチュエータによって車輪に力を加えることにより車両ドライバを支援し、油圧操舵アクチュエータは、ハンドルから車両の操向輪に機械式に伝達されるドライバの力を補完する。したがって、ハンドルを廻すときにドライバが必要とする力が小さくなり、車両が操縦し易くなる。
【０００３】
油圧パワーステアリングシステムは、典型的には、油などの加圧流体を、ポンプによってタンクから操舵アクチュエータまで運ぶ油圧回路を有する。
【０００４】
本発明は、より詳細には、ポンプが電気モータ（即ち、電気油圧式システム）によって駆動される油圧パワーステアリングシステムに関する。係るシステムによれば、操舵支援が不要な場合に電気モータを停止することができ、それにより、燃料消費が減少する。後で操舵支援が必要になった場合は、必要に応じてまたモータを始動することができる。これは、他の状況で無駄に使用される燃料を節約するのに役立つ。
【０００５】
しかしながら、ドライバがハンドルにトルクを加えている間に電気モータが突然停止されると、たとえ車輪が一定位置に留まっている場合でも、ドライバに提供されるトルク支援が突然停止し、これにより、車輪が受ける抵抗トルクのために、ドライバがハンドルを操作する方向と逆方向の動きが突然ハンドルに生じることがある。
【０００６】
これが起こる可能性のある典型的な状況は、車両が停止状態にあり、車両の車輪が歩道境界で阻止されているが、ドライバが、ハンドルに特定のトルクを維持しているときである。もう１つの発生は、ドライバが、地面（例えば、きわめて摩耗性の高いタールマカダム舗装）によって車輪に加えられる抵抗トルクに打ち勝つのに必要なトルクより小さいトルクをハンドルに加え、それにより車輪が大きく動かないときである。
【０００７】
また、ハンドルの反動は、操舵支援が突然抑制された場合に、かなり大きくなることがあり、これは、ドライバにとって少なくとも不快であり、車両ドライバに怪我をさせる可能性もある。
【０００８】
したがって、幾つかの観点から、パワーステアリングシステムの改良の余地があると思われる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の欠点を克服することができる改善されたパワーステアリングシステムを提供することを目的とする。
【００１０】
より具体的には、本発明の目的は、車両内のパワーステアリングシステムの電気モータを制御し、それにより、燃料を節約することができ、同時にドライバに不快な思いをさせずシステムの全コストもほとんど高めない方法を提供することである。
【００１１】
本発明は、車両内のパワーステアリングシステムの電気モータを制御する方法に関し、前記パワーステアリングシステムが、前記電気モータによって駆動される油圧ポンプを含み、システムが、操舵トルクセンサを含まないが、操舵角センサを含み、前記方法が、停止プロセスにしたがって所定の動作条件に基づいてモータを停止することを決定する段階を含み、前記方法の前記停止プロセスが、
モータの回転速度を、低下段階において０ではない中間値に急激に低下させる段階と、
操舵角センサを監視して、モータの回転速度の低下によって引き起こされる車両の操舵システムの動きを検出する段階と、
操舵システムの動きが検出された場合に、停止プロセスを中断する段階とを含むことを特徴とする。
【００１２】
したがって、ポンプ（即ち、電気モータ）を停止するべき動作条件が満たされたときに、電気モータは、システムの監視なしに直ぐには停止されない。本発明によれば、モータ回転速度は、操舵システムに受け入れがたい動きがないようにするために、適切な監視が実行されながら段階的に低下される。
【００１３】
具体的には、モータの回転速度の低下によって操舵支援力が減少し、その結果、
停止プロセスが始まるときにハンドルトルクがない場合は、ハンドルが回転しない。操舵システムの動きが検出されないので、停止プロセスは、継続され、更にモータの回転速度を最小値（例えば、０）になるまで低下させ、
ハンドルトルクがある場合は、ハンドルが動き、この動きが、操舵角センサによって検出される。例えば、前記動きは、特定のしきい値を超えた場合に検出されてもよい。前記動きが大きくなりすぎる前に、停止プロセスが中断され、即ち、モータの回転速度はそれ以上低下されない。
【００１４】
本発明は、操舵角センサを利用し、この操舵角センサは、車両の操舵システムに通常提供されている構成要素でもよく、通常高価な操舵トルクセンサよりも容易かつ低コストで実現することができる。
【００１５】
他の機能により、
低下段階において、モータの回転速度は、モータの初期回転速度の１００パーセント以上（毎秒）、好ましくはモータの初期回転速度の２５０パーセント以上（毎秒）の平均割合で低下される。
【００１６】
低下段階において、モータの回転速度は、モータの初期回転速度の１５〜７５パーセントに含まれ、好ましくはモータの初期回転速度の２０〜５０パーセントに含まれる中間値まで低下される。
【００１７】
操舵角センサは、低下段階及び／又は低下段階直後に始まる静止段階で監視される。
【００１８】
操舵システムの動きは、低下段階の終了後の１秒未満以内、好ましくは０．５秒未満以内で検出された場合のモータの回転速度の低下によって引き起こされると考えられる。
【００１９】
モータの回転速度は、低下段階直後に始まる静止段階において前記中間値で実質的に維持される。
【００２０】
操舵システムの動きが検出されない場合、モータの回転速度の低下は、静止段階の終わりに少なくとも第２の低下段階を含み、それにより、モータの回転速度は、０ではない第２の中間値まで低下される。
【００２１】
操舵システムの動きが検出された場合、停止プロセスは中断され、モータの回転速度はその初期値まで高められる。
【００２２】
操舵システムの動きが検出されなかった場合、停止プロセスは、モータの回転速度が最小値になるまで継続される。
【００２３】
モータを停止するための満たされるべき所定の動作条件は、車両速度が０であることである。
【００２４】
以上その他の特徴及び利点は、本発明の実施形態を非限定的な例として表す添付図面と共に以下の記述を読むことで明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の幾つかの実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面と併せて読まれるときによりよく理解されるが、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。
【００２６】
【図１】本発明による方法で実現することができるパワーステアリングシステムを示す車両の概略部分図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による、停止プロセスが中断されない場合のパワーステアリングシステムのポンプの流量を時間の関数として示す図である。
【図３】ポンプの流量が減少するときにポンプによって提供される圧力をハンドルトルクの関数として示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による、停止プロセスが中断されない場合のパワーステアリングシステムのポンプの流量を時間の関数として示す図である。
【図５】停止プロセスが中断される場合のパワーステアリングシステムのポンプの流量を時間の関数として示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に概略的かつ部分的に示されているように、トラックなどの車両１は、動力伝達系路を介して車両の駆動輪２を駆動することができるトラクションエンジンを含む。
【００２８】
車輪の操舵は、車両１のハンドル３（又は、他のタイプのドライバ接続部材）から車輪２の少なくとも１つの車輪への動きの機械的伝達を含む装置によって制御される。示された実施形態では、ハンドル３は、機械的装置によって車輪２に接続された操舵装置５を駆動する操舵コラム４に機械的に接続される。この機械的装置は、操舵運動を操舵装置５から上側操舵アーム７に引棒８を介して伝えるドロップアーム６を含むことがある。この動きは、上側操舵アーム７から、車輪２を回転させる操舵ナックルに続く。他の車輪２も回転させるため、ハンドルの動きは、操舵ナックルからトラックロッド９の支援によって他の車輪２の操舵ナックルに伝達される。操舵装置５は、例えば、示した例のように操舵コラムの回転運動を、例えば垂直軸のまわりの別の回転運動に変化させるボールナット型のものでもよい。あるいは、操舵装置は、操舵コラムの回転運動を直線運動に変換するラックピニオン型のものでもよい。
【００２９】
車両は、更に、ドライバが車両１を操縦するのを支援するパワーステアリングシステム１０を有する。
【００３０】
図示されたように、パワーステアリングシステム１０は、パワステアリング流体（典型的にはオイル）を送る油圧回路１１を備える。油圧回路１１は、流体が流体タンク１２から油圧操舵アクチュエータ１３に流れ、次に流体タンク１２に戻ることができる閉ループを構成する。流体は、流体タンク１２とアクチュエータ１３との間に配置され電気モータ１５によって駆動されるポンプ１４によって、ループで移動される。開示された実施形態では、ポンプ１４は、ポンプによって送られる流体流速が実質的に電気モータの回転速度に正比例するような固定容量ポンプである。
【００３１】
従来の実施形態において、アクチュエータ１３は、操舵装置５と一体化され、ドライバがハンドル３に加えるトルクによって２つのチャンバ１６及び１７のいずれかに加圧流体を受け入れて操舵支援を提供する双方向アクチュエータである。
【００３２】
油圧回路１１は、更に、方向制御弁１８を備えてもよい。前記方向制御弁１８は、流体を操舵アクチュエータ１３の適切なチャンバに導き、また操舵支援が不要なときに前記アクチュエータ１３を迂回させることができる。典型的には、前記制御弁１８は、操舵装置５内の機械的伝達システムの一部であるトルク棒上の操舵力と抵抗力によって引き起こされる小さな歪みに基づいて操作され得る。
【００３３】
パワーステアリングシステム１０は、また、エネルギー貯蔵システム２２にも接続された変換器２１によって電気モータ１５を制御するためのコントローラ２０を含んでもよい。コントローラ２０は、典型的には電子コントローラでよく、適切な手段２３によって車両データバスに接続することができる。コントローラ２０は、更に、ハンドルの制御部材から設定できる位置情報２４を受け取るように設計され、その位置情報に基づいて、ドライバは、好ましくは操舵コラム４で検出されたハンドル３の操舵角を操作することができる。例えば、前記操舵角は、操舵コラム４上に提供された適切な操舵角センサ２５によって検出され得る。
【００３４】
図１に示されたように、パワーステアリングシステム１０は、操舵トルクセンサを含まない。実際に、本発明による方法を実現するためにセンサを追加しなくてもよい。
【００３５】
燃料を節約するために、本発明は、操舵支援が不要なときにモータを停止し、同時にハンドル３における大きい力のフィードバックを回避する電気モータ１５を制御する方法を提供する。
【００３６】
方法は、最初に、所定の動作条件に基づいてモータ１５の停止を決定する段階を含む。
【００３７】
モータ１５を停止するために満たされるべき前記所定の動作条件には、車両速度が０であることを挙げることができる。この条件は、典型的には、車両１が交通信号で停止したとき、又は物品が配達された場所で生じることがある。停止プロセスは、車両速度が０になったときにすぐに開始されるのではなく、特定の時間期間Ｔ１後に開始されることが好ましい。図２に表わされたように、前記時間期間Ｔ１は、数秒、例えば１〜１５秒続いてもよい。
【００３８】
所定の動作条件は、他のパラメータを含むことができる。例えば、ハンドルが廻されていないことが考慮されてもよい。
【００３９】
所定の動作条件が満たされた場合、停止プロセスは、まずモータ１５の回転速度を低下させる。具体的には、コントローラ２０は、電気モータ１５の速度を制御し、したがって油圧回路１１内の流体の流量Ｑを制御する。
【００４０】
方法は、また、車両１の操舵システム（詳細には、操舵コラム４又はハンドル３）の動きを検出する操舵角センサ２５を監視することを含む。
【００４１】
図３に表わされたように、モータ回転速度が低下した結果、油圧回路１１内の流体流量がＱａからＱｂに減少し、その結果、ポンプ１４が加える圧力Ｐをドライバがハンドルに加えなければならないハンドルトルクＳＷＴと関連付ける曲線が変化し、必然的にハンドルトルクＳＷＴが増大する。
【００４２】
したがって、停止プロセスが始まるときにハンドルトルクがある場合は、モータ回転速度の低下により、ハンドル３を回転させるのと逆のハンドルトルクが生じる。システムは、ハンドル３のそのような動きが特定のしきい値を超えた場合に、操舵角センサ２５によって検出されるように設計される。前記しきい値は、ハンドルの動きによりドライバを負傷させる危険がないように十分に低く設定される。
【００４３】
ハンドル３の動きが検出された場合は、ドライバの更なる不安を回避するために、停止プロセスが中断される。
【００４４】
これに対して、停止プロセスが開始したときにハンドルトルクがない場合、ハンドル３は回転しない。操舵角センサ２５によって動きが検出されない場合、停止プロセスは、継続し、モータの回転速度が最小値（例えば、０）になるまで回転速度を低下させる。
【００４５】
実際には、好ましくは、モータの回転速度は、低下段階において０ではない中間値まで急激に低下される。例えば、低下段階において、モータの回転速度は、モータの初期回転速度の１００パーセント以上（毎秒）、好ましくはモータの初期回転速度の２５０パーセント以上（毎秒）の平均レートで低減される。当然ながら、低下段階における実際の速度変化は、必ずしも時間に比例しない。目的は、トルク支援を急激に減少させ、それによりドライバによって提供されるトルクを急激に増大させることである。中間値は、モータの初期回転速度の１５〜７５パーセント、好ましくはモータの初期回転速度の２０〜５０パーセントに含まれることが好ましい。そのような中間値を選択する目的は、ハンドルを持っているドライバが補償できないほど十分に大きいシステムのトルク変化を発生させ、それにより、確実に検出されるほど十分に大きいハンドルの動きを発生させ、同時にその動きによって起こる反動が、ドライバにとって押しつけがましくなく、また怪我をさせることがないようにすることである。典型的には、低下段階は、５０〜５００ミリ秒、好ましくは５０〜２５０ミリ秒続く。
【００４６】
低下段階のすぐ後で、モータの回転速度が低下段階と比較して急激に変化しない静止段階が提供される。図示されたように、静止段階では、モータの回転速度を実質的に前記中間値で維持することができる。そのような場合、図２に示されたように、流体流量Ｑは、低下段階３０における０と異なる中間値Ｑ１まで急激に減少され、次に静止段階３１において前記中間値Ｑ１で実質的に維持される。したがって、停止プロセスは、静止段階３１の前に低下段階３０を含む少なくとも１つの段階を含む。静止段階において、モータの回転速度は、好ましくは静止段階の最初のモータの対応中間速度の５０パーセントより低いレートと、好ましくは静止段階の最初のモータの対応中間速度の２０パーセント（毎秒）より低い割合で変化（減少又は増大）してもよい。
【００４７】
停止プロセスが開始したときにハンドルトルクがある場合、急激な低下段階３０、即ち特に時間が短い段階は、ドライバがハンドルを大きく動かすことなく補償できる操舵支援の遅く徐々の減少と比べて、ドライバがすぐに修正できないハンドル３の急激な動きを引き起こすことができる。モータ１５が停止される前に中間値Ｑ１が流体流量Ｑ０に近すぎない場合、モータの回転速度の低下によって生じるハンドル３の回転運動の大きさは、操舵角センサ２５によってはっきりと検出されるほど十分に高い。
【００４８】
モータの回転速度の低下により生じる動きを検出するために、操舵角センサは、特に、低下段階及び／又は低下段階の直後に始まる静止段階で監視される。基本的に、操舵システムの動きは、低下段階の終了後の１秒未満以内、好ましくは０．５秒未満以内に検出された場合に、モータの回転速度の低下によって起きたと考えられる。
【００４９】
更に、中間値Ｑ１は、ハンドル３の動きが大きすぎて受け入れらない感じを引き起こす大きすぎる減少を回避するために、０とは異なる。
【００５０】
図２は、停止プロセスが中断されない場合の油圧回路１１内の流量Ｑの段階的な変化を時間の関数として示す。この第１の実施形態では、停止プロセスは、単一段階を含む。
【００５１】
例えば、低下段階３０の持続時間Ｔ２は、約２００ミリ秒である。更に、Ｑ０＝１６Ｌ／分の場合、Ｑ１は、例えば約８Ｌ／分である。Ｑ０は、モータ１５の初期回転速度、即ち、停止プロセスが始まる直前のモータの回転速度に対応する。前記初期回転速度は、必要な操舵支援レベルにより異なる場合があるので、必ずしもモータの最大速度とは限らない。
【００５２】
この第１の実施形態では、静止段階３１の持続時間Ｔ３は、例えば約４秒でよい。
【００５３】
図４は、図２と類似しており、停止プロセスが２つの連続する段階を含む第２の実施形態の場合、流量Ｑの減少は、静止段階３１と３つの低下段階３０において、Ｑ０と０の間の２つの中間値Ｑ１，Ｑ２を含む。
【００５４】
一般的に言って、操舵システムの動きが検出されない場合、モータ１５の回転速度の低下は、初期回転速度と０の間の中間値にそれぞれ少なくとも２つの実質的に連続した静止段階を含むことができ、それにより、少なくとも２つの段階ができる。したがって、この方法は、流量の減少が大きすぎないので、停止プロセスが始まったときにハンドルトルクがある場合のハンドルの大きすぎる動きを回避することができる。
【００５５】
あるいは、第１の段階で操舵システムの動きが操舵角センサ２５によって検出されない場合は、後で急激の減少させる代わりに、モータ回転速度を０まで徐々に低下させることも想定できる。
【００５６】
この第２の実施形態では、第１の静止段階３１の持続時間Ｔ３は、約３秒でよく、そのとき流量の中間値Ｑ１は、約１０Ｌ／分である（Ｑ０＝１６Ｌ／分の場合）。第２の静止段階３１の持続時間Ｔ４は、約２秒でよく、そのとき流量の中間値Ｑ２は、約６Ｌ／分である。
【００５７】
より一般に、中間値は、初期回転速度の５％〜７５％の範囲でよい。換言すると、Ｑ１とＱ２は、Ｑ０の１５％〜７５％の範囲でよい。この結果、操舵システムの動きの減少は、検出が容易なほど大きいがドライバの快適さには許容可能なまま十分に低くなる。
【００５８】
１つの静止段階３１の持続時間は、約１〜５秒でよい。
【００５９】
したがって、停止プロセスは、一般に、操舵システムの動きが検出されない場合には１０秒以上続かない。
【００６０】
図５は、停止プロセスが中断された場合の時間の関数としてポンプの流量の段階的変化を示す。
【００６１】
操舵システムの動きが検出された場合、モータ１５の回転速度は、例えばその初期値まで高められてもよく、流量Ｑは、中間値Ｑ１からＱ０に増大する。増大は、急激であるように示されたが、より漸進的でもよい。
【００６２】
そのような停止プロセスの断続は、パワーステアリングシステムの望ましくない停止を回避することができる。
【００６３】
実際には、流体流量Ｑの減少により、操舵システムが急激であるが僅かに回転し、この回転は、ドライバにとって受容可能である。このとき、流量ＱがＱ０まで増大されるので、モータ１５を停止する所定の動作条件がまた満たされた場合、停止プロセスは、再び周期的に始まる。その結果、ドライバは、自分がハンドル３を離さない限りハンドル３のわずかな回転を周期的に感じ、それにより、モータ１５が停止され、燃料消費が最小になる。
【００６４】
当然ながら、本発明は、非限定的な例により前述の実施形態に制限されず、それどころかその全ての実施形態を包含する。
【符号の説明】
【００６５】
１    車両
１０  パワーステアリングシステム
１４  油圧ポンプ
１５  電気モータ
２５  操舵角センサ 
【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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