(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い転舵輪を転舵させる操舵機構と、
前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
前記電動モータを駆動制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記操舵機構に生じる操舵トルクの信号である操舵トルク信号が０を含む第１所定範囲において前記操舵トルク信号に対する前記電動モータへの指令信号であるモータ指令信号が０となる特性を有する第１の特性、および前記操舵トルク信号が０を含み前記第１所定範囲よりも狭い第２所定範囲において前記操舵トルク信号に対する前記モータ指令信号が０となる特性を有する第２の特性に基づき前記モータ指令信号を演算するモータ指令信号演算部と、
車両の走行状況に応じて前記第１の特性または前記第２の特性を選択する特性選択部と、
前記モータ指令信号に基づき前記電動モータを駆動制御するモータ駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
を有し、
前記特性選択部は、前記操舵トルク信号の周波数が所定周波数以上のとき前記第２の特性を選択しないことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
ステアリングホイールの操舵操作に伴い転舵輪を転舵させる操舵機構と、
前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
前記電動モータを駆動制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記操舵機構に生じる操舵トルクの信号である操舵トルク信号が０を含む第１所定範囲において前記操舵トルク信号に対する前記電動モータへの指令信号であるモータ指令信号が０となる特性を有する第１の特性、および前記操舵トルク信号が０を含み前記第１所定範囲よりも狭い第２所定範囲において前記操舵トルク信号に対する前記モータ指令信号が０となる特性を有する第２の特性に基づき前記モータ指令信号を演算するモータ指令信号演算部と、
車両の走行状況に応じて前記第１の特性または前記第２の特性を選択する特性選択部と、
前記モータ指令信号に基づき前記電動モータを駆動制御するモータ駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
を有し、
前記特性選択部は、前記操舵トルク信号が所定周波数以下、かつ車両速度が所定車速未満のとき、前記第２の特性を選択することを特徴とする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、電動モータを駆動源として車両のステアリング機構に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワーステアリング装置においては、ステアリング中立付近における過剰アシストを抑制するために、操舵トルクが所定範囲内にある場合には、操舵トルクの値に関わらず基本アシスト制御量をゼロとする所謂不感帯が設けられている。
【０００３】
ここで、この不感帯による操舵性の問題に関した背景技術として、特開２００９−２０８６７１号公報（特許文献１）がある。特許文献１では、以下の課題を示している。すなわち、実際の車両走行路には、排水性向上等の理由から幅方向に傾斜（カント）が付けられている場合が多い。このようなカント路を走行する際は、直進走行時であっても、そのカントによる車両偏向を抑えるべく、ステアリングに微小舵角を与え続けることが必要となる。しかしながら、これに必要な操舵トルクは、多くの場合、不感帯の範囲内に相当するような極めて小さなものである。このため、運転者は、パワーアシスト制御の恩恵を受けられない状態で、その微小なステアリング操作を継続しなければならず、特に、長時間に亘るカント路走行時においては、その負担が極めて大きなものとなるという問題がある。よって、特許文献１では、長時間に亘る保舵操作を効果的にアシストすることのできる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とし、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、該操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、検出される操舵トルクに基づき前記操舵系に付与するアシスト力の基礎成分を演算するとともに、判定される前記ステアリング操作の状態が保舵である場合には、前記操舵系に付与するアシスト力を増大させるべく前記基礎成分の演算に用いる前記操舵トルクを補正する電動パワーステアリング装置であって、前記制御手段は、保舵状態の積算時間を演算し、該積算時間が大きいほど、前記操舵トルクの補正量を増大させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０８６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、カント路面等でアシスト不感帯内での操舵の際、操舵トルク積算値に基づいてアシストトルクを増大させる補償量を算出するようにしている。
【０００６】
しかし、特許文献１は、アシストトルク不感帯の設定が微舵域の操舵特性を劣化させてしまうという点について、考慮されていない。例えば、運転者が左方向への操舵から操舵トルク０を跨ぎ右方向への操舵へ移行する際、操舵トルク０を含む所定範囲でアシストトルク不感帯によりモータ指令信号が０となっていると、運転者は連続的に操舵操作しているにも拘わらず所定範囲において操舵アシストトルクが減少し、操舵違和感が生じる虞がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決し、アシストトルク不感帯よる微舵域の操舵特性を向上させ、操舵違和感を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、その一例を挙げるならば、パワーステアリング装置であって、ステアリングホイールの操舵操作に伴い転舵輪を転舵させる操舵機構と、操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、記電動モータを駆動制御する制御装置とを有し、制御装置は、操舵機構に生じる操舵トルクの信号である操舵トルク信号が０を含む第１所定範囲において操舵トルク信号に対する電動モータへの指令信号であるモータ指令信号が０となる特性を有する第１の特性、および操舵トルク信号が０を含み第１所定範囲よりも狭い第２所定範囲において操舵トルク信号に対するモータ指令信号が０となる特性を有する第２の特性に基づきモータ指令信号を演算するモータ指令信号演算部と、車両の走行状況に応じて第１の特性または第２の特性を選択する特性選択部と、モータ指令信号に基づき電動モータを駆動制御するモータ駆動信号を出力する駆動信号出力部とを有する構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アシストトルク不感帯よる微舵域の操舵特性を向上させ、操舵違和感を抑制するパワーステアリング装置およびその制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例におけるパワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】実施例における制御装置の構成ブロック図である。
【図３】実施例における基本アシストＭＡＰ例である。
【図４】実施例における不感帯ゼロ化ＭＡＰ例である。
【図５】実施例における不感帯ゼロ化ＭＡＰによるアシスト特性変化例である。
【図６】実施例における不感帯ゼロ化ＭＡＰ適用フロ−チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本実施例におけるパワーステアリング装置の概略構成図である。図１において、パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１、ステアリングシャフト２，ピニオン軸３，ラック軸４により基本的な操舵機構を構成している。この操舵機構は、運転者によってステアリングホイール１が回転操作されると、その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を介してピニオン軸３に伝達されるとともに、そのピニオン軸３の回転運動がラック軸４の直線運動に変換され、ラック軸４の両端に連結された左右の転舵輪５が転舵する構成となっている。つまり、ラック軸４には、ピニオン軸３が噛み合いするラック歯（図示省略）が形成されており、そのラック歯とピニオン軸３との噛合をもってステアリングシャフト２の回転を転舵動作に変換する変換機構で構成される。
【００１３】
また、ステアリングシャフト２にはステアリングシャフト２の回転角を検出するトルクセンサ６、及び舵角センサ１０が設けられている。トルクセンサ６はト―ションバを用いたセンサである。制御装置（以下、ＥＣＵとも称する）８は、トルクセンサ６の出力電圧であるト―ションバトルクおよび舵角センサ１０の舵角センサ出力信号、さらに、電動モータ９のモータ回転センサ信号、また、車速センサ７から得られる車速に基づいて、電動モータ９への指令信号であるモータ指令信号を演算し電動モータ９の電流制御を行い、電動モータ９からピニオン軸３に対して操舵補助力であるアシストトルクを付与するように構成されている。
【００１４】
本実施例では、直進走行中などで舵の座りを悪化させるシーンでは、ステアリング中立付近における過剰アシストを抑制するために、アシストトルク不感帯を設け、通常の切り返し操舵ではアシストトルク不感帯をゼロに近い特性とする。すなわち、例えば、左方向への操舵から操舵トルク０を跨ぎ右方向への操舵へ移行する際、操舵トルク０を含む所定範囲である所謂不感帯においてモータ指令信号が０となっていると、運転者は連続的に操舵操作しているにも拘わらず所定範囲において操舵アシストトルクが減少し、操舵違和感が生じる虞がある。そこで、直進走行中か切り返し操舵中か等の走行状況に応じて不感帯が小さい特性、または不感帯が限りなく０に近い特性に基づき操舵アシスト力を付与することにより、操舵違和感を抑制する。
【００１５】
図２は、本実施例における制御装置８の構成ブロック図である。図２において、２１は基本アシストトルク算出部であって、図３に示すような、トルクセンサ６の出力電圧であるト―ションバトルクとアシストトルクの関係を示す基本アシストＭＡＰに基づき基本アシストトルクに対応したアシスト指令値を出力する。
【００１６】
また、２２は不感帯ゼロ化トルク算出部であって、図４に示すような、トルクセンサ６の出力電圧であるト―ションバトルクとアシストトルクの関係を示す不感帯ゼロ化ＭＡＰに基づき不感帯ゼロ化トルクに対応したアシスト指令値を出力する。
【００１７】
２３は、トルクセンサ６の出力電圧であるト―ションバトルクから得られる操舵トルク信号や、車速センサ７から得られる車速、さらに、電動モータ９のモータ回転センサ信号から得られるモータ回転数の振動周波数を検出する振動周波数検出部である。
【００１８】
２５は不感帯可変ゲイン算出部であって、振動周波数検出部２３の出力を受けて、不感帯ゼロ化トルク算出部２２で算出した不感帯ゼロ化トルクに重み付けのためのゲインを算出し、積算器２６で積算することで、不感帯ゼロ化トルクに重み付けする。
【００１９】
基本アシストトルク算出部２１からの基本アシストトルクと積算器２６の出力は、加算器２７で加算されて、図５に示すような、アシストトルクに対応したアシスト指令値を出力する。図５において、（１）は不感帯ゼロ化トルクの重み付けを大きくした場合を示し、例えばゲインを１．０とした例を示している。また、（２）は不感帯ゼロ化トルクの重み付けを小さくした場合を示し、例えばゲインを０．５とした例を示している。また、（３）は不感帯ゼロ化を実施しない場合であり、ゲインを０とした場合に相当する。
【００２０】
また、２４は、操舵トルク信号に対する路面からの入力の影響度に応じてアシストトルクを減少させる外乱抑制制御を実施する外乱抑制制御トルク算出部である。なお、外乱抑制制御実施中は不感帯ゼロ化を実施しない方が望ましい。その理由は、外乱抑制制御中は、外乱の影響を受けている可能性があるため、この外乱入力に過敏に反応しないようにして、操舵安定性を向上させるためである。
【００２１】
以上のように、本実施例では、微舵域の操舵特性向上へ効果のある不感帯ゼロ設定を積極的に実施するため、直進走行中などで舵の座りを悪化させるシーンではアシストトルク不感帯を設け、通常の切り返し操舵ではアシストトルク不感帯をゼロとする。具体的には、基本アシストトルクを下記式（１）で算出する。
【００２２】
基本アシストトルク＝基本アシストＭＡＰ（不感帯あり）＋
不感帯ゼロ化ＭＡＰ＊ゲイン            …（１）
これにより、操舵トルク変動が高周波のときはゲインを下げることで不感帯ゼロ化ＭＡＰの寄与率をさげ、過敏にアシストが発生することを抑制する。
【００２３】
なお、不感帯可変ゲイン算出部２５は振動周波数検出部２３の出力を受けてゲイン算出するとしたが、振動によらず、操舵トルク信号や、車速から得られる走行状況に応じてゲインを算出しても良い。
【００２４】
図６に、本実施例における不感帯ゼロ化ＭＡＰ適用のフロ−チャートを示す。図６において、ステップＳ１０で不感帯ゼロ化を実施するかを判断する。実施しない場合は、Ｓ１３で不感帯ゼロ化を未実施とし、処理を終了する。実施する場合は、Ｓ１１で外乱抑制制御実施中かを判断する。外乱抑制制御実施中であればＳ１３で不感帯ゼロ化を未実施とし、処理を終了する。外乱抑制制御実施中でなければ、Ｓ１２で、車速が規定値以下かを判断し、車速が所定以上のときは、高速走行中の操舵安定性を重視しＳ１３で不感帯ゼロ化を未実施とし、処理を終了する。車速が規定値以下であれば、Ｓ１４で不感帯ゼロ化ＭＡＰを適用して、Ｓ１５で不感帯ゼロ化ＭＡＰの重み付けを付加し、Ｓ１６で重み付けを徐々に変化させるような徐変処理を行う。これにより、操作アシスト特性の急変に伴う操舵違和感を抑制することができる。
【００２５】
図２においては、図５に示したような不感帯を有する特性と不感帯が実質ない特性を、基本アシストトルクと不感帯ゼロ化トルクにゲインを積算したものを加算することで実現したが、これに限定されるものでなく、それぞれの特性を単純に切替える構成としても良いのは言うまでもない。例えば、操舵トルク信号が０を含む第１所定範囲において操舵トルク信号に対するモータ指令信号が０となる特性を有する第１の特性（例えば、図５の（３）の特性）、および操舵トルク信号が０を含み第１所定範囲よりも狭い第２所定範囲において操舵トルク信号に対するモータ指令信号が０となる特性を有する第２の特性（例えば、図５の（１）または（２）の特性）に基づきモータ指令信号を演算するモータ指令信号演算部と、モータ指令信号演算部に設けられ、車両の走行状況に応じて第１の特性または第２の特性を選択する特性選択部と、モータ指令信号に基づき電動モータを駆動制御するモータ駆動信号を出力する駆動信号出力部と、を有するように構成しても良い。なお、特性選択部は、第１の特性と第２の特性のうち、何れか一方のみを用いてもよいし、両方を用いてもよい。
【００２６】
これにより、直進走行中などで舵の座りを悪化させるシーンでは、不感帯を設けたアシストトルク特性とし、運転者が連続的に操舵操作し場合には、不感帯が限りなく０に近い特性に基づき操舵アシスト力を付与することにより、操舵違和感を抑制することができる。
【００２７】
なお、特性選択部は、操舵トルク信号に基づき第１の特性と第２の特性を選択しても良い。これは、操舵トルクは運転者の操舵状態に直結しているため、特性選択に適しており、適切な操舵アシスト力を付与することができる。
【００２８】
また、特性選択部は、操舵トルク信号の周波数が所定周波数以上のとき第２の特性を選択しないようにする。これは、操舵トルク信号の周波数が高いときは、路面からの外乱入力がある可能性が高いため、この外乱入力に過敏に反応しない様、第２の特性を選択しないことにより、操舵安定性を向上させることができる。
【００２９】
また、特性選択部は、操舵トルク信号が所定周波数以下、かつ車両速度が所定車速未満のとき、第２の特性を選択するようにする。これにより、路面からの外乱の影響が少なく、かつ高速走行中でない状態における不感帯での操舵違和感を抑制することができる。
【００３０】
また、特性選択部は、操舵操作の方向が同一のまま、例えば右から左にステアリングホイールを切ったとき、操舵トルク信号が減少した後、０の状態を通過後、再度増加するとき、第２の特性を選択するようにする。これにより、連続的に操舵操作する際の不感帯における操舵アシスト量減少に伴う操舵違和感を抑制することができる。
【００３１】
また、特性選択部は、電動モータの回転速度の周波数が所定周波数以上のとき第２の特性を選択しないようにする。これにより、電動モータの回転速度の周波数が高いときは、路面からの外乱入力がある可能性があるため、この外乱入力に過敏に反応しない様、第２の特性を選択しないことにより、操舵安定性を向上させることができる。
【００３２】
また、特性選択部は、ステアリングホイールの回転角である操舵角の角速度の周波数が所定周波数以上のとき第２の特性を選択しないようにする。これにより、操舵角の角速度の周波数が高いときは、路面からの外乱入力がある可能性があるため、この外乱入力に過敏に反応しない様、第２の特性を選択しないことにより、操舵安定性を向上させることができる。
【００３３】
また、第１の特性と第２の特性は、操舵トルク信号が所定トルク以上においてモータ指令信号が一致する特性を有するようにする。これは、操舵トルクが比較的大きい領域において操舵アシスト特性が異なると、逆に操舵違和感につながる虞があるためであり、両者の特性を一致させることにより、この操舵違和感を抑制することができる。
【００３４】
また、第１の特性と第２の特性は、操舵トルク信号の増加に伴い両者の操舵トルク信号に対するモータ指令信号が徐々に近づく特性を有するようにする。これにより、操舵トルクに対するモータ指令信号の特性が急変することを抑制することができる。
【００３５】
また、特性選択部は、所定の走行状況において第１の特性と第２の特性の両方を選択するようにする。これにより、走行状況に適した操舵アシスト特性を得ることができる。
【００３６】
また、特性選択部は、車両の走行状況に応じて第１の特性と第２の特性の重み付けを変化させるようにする。これにより、両者の重み付けを変化させることにより、連続して変化する様々な走行状況に応じて適切な操舵アシストを付与することができる。
【００３７】
また、特性選択部は、車両の走行状況に応じて第１の特性と第２の特性の重み付けを徐々に変化させるようにする。これにより、操作アシスト特性の急変に伴う操舵違和感を抑制することができる。
【００３８】
また、特性選択部は、第２の特性のゲインを変化させることにより第１の特性と第２の特性の重み付けを変化させるようにする。これにより、基本的な特性である第１の特性のゲインを変化させないことにより、運転者が操舵アシスト特性の大きな変化を感じることを抑制することができる。
【００３９】
また、特性選択部は、車両速度が所定車速以上のとき、第２の特性を選択しないようにする。これにより、高速走行中の操舵安定性を向上させることができる。
【００４０】
なお、上記特性選択部は、図２に示したような、基本アシストトルクと不感帯ゼロ化トルクにゲインを積算したものを加算することに読み替えることができるのは言うまでもない。
【００４１】
以上のように、本実施例は、パワーステアリング装置であって、ステアリングホイールの操舵操作に伴い転舵輪を転舵させる操舵機構と、操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、記電動モータを駆動制御する制御装置とを有し、制御装置は、操舵機構に生じる操舵トルクの信号である操舵トルク信号が０を含む第１所定範囲において操舵トルク信号に対する電動モータへの指令信号であるモータ指令信号が０となる特性を有する第１の特性、および操舵トルク信号が０を含み第１所定範囲よりも狭い第２所定範囲において操舵トルク信号に対するモータ指令信号が０となる特性を有する第２の特性に基づきモータ指令信号を演算するモータ指令信号演算部と、車両の走行状況に応じて第１の特性または第２の特性を選択する特性選択部と、モータ指令信号に基づき電動モータを駆動制御するモータ駆動信号を出力する駆動信号出力部とを有する構成とする。
【００４２】
また、パワーステアリング装置であって、ステアリングホイールの操舵操作に伴い転舵輪を転舵させる操舵機構と、操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、電動モータを駆動制御する制御装置とを有し、制御装置は、操舵機構に生じる操舵トルクの信号である操舵トルク信号が０を含む第１所定範囲において操舵トルク信号に対する電動モータへの指令信号であるモータ指令信号が０となる特性を有する第１の特性に基づき第１のモータ指令信号を算出する基本アシストトルク算出部と、操舵トルク信号が第１所定範囲において操舵トルク信号に対するモータ指令信号が０以外の値となる特性を有する第２の特性に基づき第２のモータ指令信号を算出する不感帯ゼロ化トルク算出部と、車両の走行状況に応じて不感帯ゼロ化トルク算出部から第２のモータ指令信号に乗算するゲインを算出する不感帯可変ゲイン算出部と、不感帯ゼロ化トルク算出部からの第２のモータ指令信号に不感帯可変ゲイン算出部からのゲインを乗算する乗算部と、基本アシストトルク算出部からの第１のモータ指令信号と乗算部でゲインが乗算された第２のモータ指令信号とを加算しモータ指令信号として出力する加算部とを有し、モータ指令信号に基づき電動モータを駆動制御するように構成する。
【００４３】
これにより、操舵トルク信号がゼロをまたぐ切り返し操舵では、不感帯ゼロとすることでアシストトルクが滑らかにつながり、操舵トルク変動が抑制できる。また、直進走行中などにおいて外乱等の影響で操舵トルク信号がゼロ付近で変動して舵の座りを悪化させる状態では、不感帯を設けることで過敏にアシストが発生することを抑制することができる。
【００４４】
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１：ステアリングホイール、２：ステアリングシャフト、３：ピニオン軸、４：ラック軸、５：転舵輪、６：トルクセンサ、７：車速センサ、８：制御装置、９：電動モータ、１０：舵角センサ、２１：基本アシストトルク算出部、２２：不感帯ゼロ化トルク算出部、２３：振動周波数検出部、２４：外乱抑制制御トルク算出部、２５：不感帯可変ゲイン算出部、２６：積算器、２７、２８：加算器
【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】
0006598709.tif 000007