(57)【要約】【課題】ステアリングホイールの中点を正確に設定することで、その中点からの操舵量に応じた制御の適正化を図ることができる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリングホイール１が非操舵状態であると判定され、且つ、車両１００が直進状態であると判定される時点の検出操舵量を設定中点として記憶する。ステアリングホイール１の検出操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生するアクチュエータ１０を、ステアリングホイール１の設定された中点からの検出操舵量に応じて制御する。【選択図】図１
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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トルクを検出するトルクセンサと、検出操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生するアクチュエータと、前記ステアリングホイールの相対的な操舵量を検出する操舵量センサとを備える電動パワーステアリング装置において、
車両が直進状態か否かを判定する直進判定部と、
前記ステアリングホイールが非操舵状態か否かを判定する操舵判定部と、
車両が直進状態であると判定され、且つ、前記ステアリングホイールが非操舵状態であると判定される時点の検出操舵量を設定中点として記憶する中点記憶部と、
前記ステアリングホイールの設定された中点からの検出操舵量に応じて、前記アクチュエータを制御する制御部とが設けられてい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】
検出操舵トルクと前記操舵補助トルクの和の大きさが設定値以上である時、前記ステアリングホイールは非操舵状態ではないと前記操舵判定部により判定される請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
検出操舵量の変化速度の大きさが設定値以上である時、前記ステアリングホイールは非操舵状態ではないと前記操舵判定部により判定される請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
車両の進行方向変化時に変化する変量を検出する変量検出部を備え、
前記変量検出部による検出変量に応じて、車両が直進状態か否かが前記直進判定部により判定される請求項１〜３の中の何れか１項に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、操舵補助トルク発生用アクチュエータをステアリングホイールの中点からの操舵量に応じて制御す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の中点からの操舵量に応じて操舵補助トルク発生用アクチュエータを制御する場合、その中点が不正確であると車両の進行方向が偏るおそれがある。そのため、トルクセンサによる検出操舵トルクが零である時点のステアリングホイールの相対的な検出操舵量を中点として設定することが行われている。しかし、車両がバンク路を走行している際にドライバーがステアリングホイールから手を離したような場合、操舵トルクは零であるが車両は直進できないため、そのような中点設定の仕方では中点を正確に求めることができない。そこで、車両のヨーレートや横加速度等の検出値に基づいて車両が直進状態か否かを判定し、車両が直進状態である時の相対的な検出舵角位置を中点として設定することが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１８６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ステアリングホイールを左右方向に僅かの角度で交互に繰り返し操作したような場合、車両は実質的に直進するがステアリングホイールの中点位置は特定できない。このような場合、上記従来技術では中点位置を正確に設定することはできないという問題がある。本発明は、そのような問題を解決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する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、検出操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生するアクチュエータと、前記ステアリングホイールの相対的な操舵量を検出する操舵量センサとを備える電動パワーステアリング装置において、車両が直進状態か否かを判定する直進判定部と、前記ステアリングホイールが非操舵状態か否かを判定する操舵判定部と、車両が直進状態であると判定され、且つ、前記ステアリングホイールが非操舵状態であると判定される時点の検出操舵量を設定中点として記憶する中点記憶部と、前記ステアリングホイールの設定された中点からの検出操舵量に応じて、前記アクチュエータを制御する制御部とが設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、ステアリングホイールが非操舵状態であって、且つ、車両が直進状態であると判定される時点のステアリングホイールの相対的な検出操舵量が中点として記憶される。よって、車両がバンク路を走行している際にドライバーがステアリングホイールから手を離した場合や、ステアリングホイールを左右方向に僅かの角度で交互に繰り返し操作することで車両が実質的に直進している場合に、ステアリングホイールの中点が不正確に特定されるのを防止できる。
【０００５】
ステアリングホイールが非操舵状態であれば操舵トルク及び操舵補助トルクは発生せず、検出操舵量は変化しない。操舵補助トルクは検出操舵トルクに応じて付与されることから、検出操舵トルクと操舵補助トルクの和の大きさが設定値以上であればステアリングホイールが非操舵状態ではないと確実に判定できる。よって、検出操舵トルクと前記操舵補助トルクの和の大きさが設定値以上である時、前記ステアリングホイールは非操舵状態ではないと前記操舵判定部により判定されるのが好ましい。これにより、ステアリングホイールが非操舵状態であると誤判定されるのを確実に防止できる。さらに、検出操舵量の変化速度の大きさが設定値以上である時、前記ステアリングホイールは非操舵状態ではないと前記操舵判定部により判定されてもよい。
【０００６】
車両が直進状態であれば車両の進行方向は変化しない。よって、車両の進行方向変化時に変化する変量を検出する変量検出部を備え、前記変量検出部による検出変量に応じて、車両が直進状態か否かが前記直進判定部により判定されるのが好ましい。例えば、車両の進行方向変化速度に応じて変化するヨーレート、横加速度、左右車輪速差のような変量を変量検出部により検出し、その検出変量の大きさが設定値以上である時、車両は直進状態ではないと判定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、ステアリングホイールの中点を正確に設定することで、その中点からの操舵量に応じた制御の適正化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示す車両１００の電動パワーステアリング装置Ａにおいては、ステアリングホイール１に連結されるステアリングシャフト２にユニバーサルジョイント３を介してピニオン４が接続され、ピニオン４に噛み合うラック５の各端に左右前車輪６ｆがタイロッド７、ナックルアーム８等を介して接続される。これにより、操舵によるステアリングホイール１の回転がピニオン４に伝達されることでラック５が車両幅方向に移動し、このラック５の動きが車輪６ｆに伝達されることで舵角が変化する。また、ステアリングシャフト２に減速ギヤ機構９を介して電動モータにより構成される操舵補助トルク発生用アクチュエータ１０が接続される。アクチュエータ１０の出力が減速ギヤ機構９を介してステアリングシャフト２に伝達されることで操舵補助トルクが付与される。
【０００９】
左右前車輪６ｆとエンジン４０により変速ギヤ機構、差動ギヤ機構等を介して駆動される左右後車輪６ｒの制動機構が設けられている。すなわち制動機構は、ブレーキペダル５１の踏力に応じた各車輪６ｆ、６ｒの制動圧を発生するマスターシリンダ５２と、その制動圧を増幅する制動圧制御ユニット５０と、各車輪６ｆ、６ｒのブレーキ装置５４とを有し、増幅された制動圧がブレーキ装置５４におけるブレーキシューをブレーキドラムに押し付けるホイルシリンダ圧として分配されることで各車輪６ｆ、６ｒに制動力が作用する。
【００１０】
操舵補助トルク発生用アクチュエータ１０、エンジン４０を制御するための電動バルブ等のエンジン制御機器、制動圧制御ユニット５０はコンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。制御装置２０に、ステアリングシャフト２の操舵トルクτを検出するトルクセンサ１１、ステアリングホイール１の相対的な操舵量としてステアリングシャフト２の回転角に対応する操舵角θを検出する操舵量センサ１２、ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１３、横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ１４、各車輪６ｆ、６ｒそれぞれの車輪速を検出する車輪速センサ１５、車速ｖを検出する車速センサ１６が接続される。ヨーレートγ、横加速度Ｇｙ、左右車輪速差は車両１００の進行方向変化時に変化する変量であることから、ヨーレートセンサ１３、横加速度センサ１４、各車輪速センサ１５、および車輪速センサ１５により検出される各車輪６ｆの車輪速から左右車輪速差を演算する制御装置２０は、本発明の変量検出部を構成する。
【００１１】
制御装置２０はアクチュエータ１０を制御する制御部として機能し、検出操舵トルクτに応じた操舵補助トルクを発生するようにアクチュエータ１０を制御し、さらに本実施形態では検出車速ｖに応じても操舵補助トルクを変化させ、操舵トルクτの大きさが大きく車速ｖが小さい程に操舵補助トルクを増加させる。
【００１２】
またアクチュエータ１０の制御部として機能する制御装置２０は、ステアリングホイール１の設定された中点からの検出操舵角θに応じてアクチュエータ１０を制御する。例えば、中点からの検出操舵角θの大きさが設定値以下の場合は操舵トルクτが増加しても操舵補助トルクを発生させないようにアクチュエータ１０を制御することで、直進走行の安定性を増加させる制御や、中点からの操舵角θの大きさが減少する時に中点からの操舵角θに応じて操舵補助トルクを変化させることでステアリングホイール１の中点位置への収斂性を向上する制御等を行う。なお、このような制御は中点が設定されるまでは行わないようにしてもよいし、中点が設定されるまでは例えば最初の検出操舵角θを仮中点として制御を行ってもよい。
【００１３】
制御装置２０は、ステアリングホイール１の中点を設定するための操舵判定部、直進判定部、および中点記憶部として機能する。
【００１４】
操舵判定部はステアリングホイール１が非操舵状態か否かを判定する。本実施形態においては、検出操舵トルクτと操舵補助トルクの和の大きさが設定値以上である時、あるいは、検出操舵角θの変化速度の大きさが設定値以上である時、ステアリングホイール１は非操舵状態ではないと判定される。そのような非操舵状態ではないとの判定がなされない状態が設定時間継続した時に非操舵状態であると判定される。
【００１５】
直進判定部は車両１００が直進状態か否かを判定する。本実施形態においては、検出ヨーレートγの大きさが設定値以上である時、横加速度Ｇｙの大きさが設定値以上である時、あるいは、左右車輪速差の大きさが設定値以上である時、車両１００は直進状態ではないと判定される。また、車両１００の安定化制御を行っていないか否かに応じて車両１００が直進状態か否かの判定を補助してもよい。その安定化制御として、例えば、車輪速に基づき車輪６ｆ、６ｒのロックを防止するよう制動圧制御ユニット５０を制御するＡＢＳ制御、車輪６ｆ、６ｒの空転を防止するよう制動圧制御ユニット５０やエンジン４０を制御するトラクション制御、アンダーステア状態やオーバーステア状態を防止するように制動圧制御ユニット５０やエンジン４０を制御する姿勢安定化制御等を行っている時、車両１００は直進状態ではないと判定される。さらに、車両１００の車速、加速度、前後車輪速差の大きさに応じて車両１００が直進状態か否かの判定を補助してもよい。例えば、車両１００の加速度の大きさが設定値以上である時、前後車輪速差の大きさが設定値以上である時、あるいは、車速ｖの大きさが設定値以下である時、車両１００は安定して直進していないので直進状態ではないと判定される。そのような直進状態ではないとの判定がなされない状態が設定時間継続した時に直進状態であると判定される。
【００１６】
中点記憶部は、ステアリングホイール１が非操舵状態であると判定され、且つ、車両１００が直進状態であると判定される時点の検出操舵量を設定中点として記憶する。
【００１７】
図２のフローチャートは制御装置２０によるアクチュエータ１０の制御手順を示す。まず、各センサの検出値を読み込み（ステップＳ１）、ステアリングホイール１の中点の設定を行う（ステップＳ２）。なお、制御開始当初においては当初の相対的な検出操舵角θを中点が設定されるまでの仮中点として記憶する。次に、操舵補助トルクτａを演算する（ステップＳ３）。この演算は、操舵トルクτと車速ｖと操舵補助トルクτａとの関係を予め定めて記憶し、その関係と検出した操舵トルクτと車速ｖとから操舵補助トルクτａを求めることで行うことができる。次に、ステアリングホイール１の中点からの検出操舵角θに応じて操舵補助トルクτａを補正する（ステップＳ４）。例えば、中点からの検出操舵角θの大きさが設定値以下の場合は操舵補助トルクτａを零としたり、中点からの操舵角θの大きさが減少する場合は増加する場合よりも中点からの操舵角θに応じて操舵補助トルクを予め設定した値だけ変化させる。次に、求めた操舵補助トルクτａを発生するようにアクチュエータ１０を駆動する（ステップＳ５）。しかる後に制御を終了するか否か、例えばイグニッションスイッチがオフか否かに応じて判断し（ステップＳ６）、終了しない場合は（ステップＳ１）に戻る。
【００１８】
図３、図４のフローチャートは制御装置２０による中点設定手順を示す。まず、車速ｖの大きさが設定値ｖO を越えるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。車速ｖの大きさが設定値ｖO を越えると判定される場合、車両が安定して直進状態にない時に行われるＡＢＳ制御、トラクション制御、姿勢安定化制御等の安定化制御が行われないＯＦＦ状態か否かが判定される（ステップＳ１０２）。そのような安定化制御が行われないＯＦＦ状態であると判定される場合、車両１００の加速度ｄｖ／ｄｔの大きさが設定値α未満か否かを判定する（ステップＳ１０３）。その設定値αは車両１００が略一定速度で実質的に直進している場合の最大値に設定すればよく、具体的な値は実験的に求めればよい。加速度ｄｖ／ｄｔの大きさが設定値α未満であると判定される場合、前後車輪速差の大きさが設定値Ｄ1 未満か否かを判定する（ステップＳ１０４）。前後車輪速差の大きさとして本実施形態では左前後車輪６ｆ、６ｒの検出車輪速差（ωfL−ωrL）の大きさを求めるが、右前後車輪６ｆ、６ｒの検出車輪速差（ωfR−ωrR）の大きさを求めてもよいし、両者の平均を求めてもよく、前後車輪速差の大きさに対応する値であればよい。その設定値Ｄ1 は車両１００が略一定速度で実質的に直進している場合の最大値に設定すればよく、具体的な値は実験的に求めればよい。前後車輪速差の大きさが設定値Ｄ1 未満と判定される場合、検出ヨーレートγの大きさが設定値ｆ（ｖ）未満か否かを判定する（ステップＳ１０５）。その設定値ｆ（ｖ）は車速ｖの関数とされ、車速が大きくなると設定値ｆ（ｖ）も大きくなるものとされ、車両１００が実質的に直進している場合の最大値に設定すればよく、具体的な値は実験的に求めればよい。ヨーレートγの大きさが設定値ｆ（ｖ）未満であると判定される場合、検出横加速度Ｇｙの大きさが設定値ＧO 未満か否かを判定する（ステップＳ１０６）。その設定値ＧO は車両１００が実質的に直進している場合の最大値に設定すればよく、具体的な値は実験的に求めればよい。横加速度Ｇｙの大きさが設定値ＧO 未満であると判定される場合、左右車輪速差の大きさが設定値Ｄ2 未満か否かを判定する（ステップＳ１０７）。左右車輪速差の大きさとして本実施形態では左右前車輪６ｆの検出車輪速差（ωfL−ωfR）の大きさを求めるが、左右後車輪６ｒの検出車輪速差（ωrL−ωrR）の大きさを求めてもよいし、両者の平均を求めてもよいし、左右車輪速差の大きさに対応する値であればよい。その設定値Ｄ2 は車両１００が実質的に直進している場合の最大値に設定すればよく、具体的な値は実験的に求めればよい。左右車輪速差の大きさが設定値Ｄ2 未満であると判定される場合、検出操舵角θの変化速度ｄθ／ｄｔの大きさが設定値ＷO 未満か否かを判定する（ステップＳ１０８）。その設定値ＷO はステアリングホイール１が実質的に操舵されていない場合の最大値に設定すればよく、具体的な値は実験的に求めればよい。操舵角θの変化速度ｄθ／ｄｔの大きさが設定値ＷO 未満であると判定される場合、検出操舵トルクτと操舵補助トルクτａの和の大きさが設定値τO 未満か否かを判定する（ステップＳ１０９）。その設定値τO はステアリングホイール１が実質的に操舵されていない場合の最大値に設定すればよく、具体的な値は実験的に求めればよい。操舵トルクτと操舵補助トルクτａの和の大きさが設定値τO 未満であると判定される場合、時間カウントを開始し（ステップＳ１１０）、しかる後に経過時間が設定値ｔO 以上か否かを判断する（ステップＳ１１１）。その設定値ｔO は、車両１００が進行方向変化途中にあるのではなく、直進状態であってステアリングホイール１が非操舵状態であると確定する上で必要な時間以上に設定すればよく、具体的な値は実験的に求めればよい。経過時間が設定値ｔO 以上であれば、その時点で検出されている相対的な操舵角θを設定中点として記憶し（ステップＳ１１２）、アクチュエータ１０の制御ルーチンにリターンする。ステップＳ１０１〜ステップＳ１０９における判定が否定的である場合は時間カウンタをクリアし（ステップＳ１１３）、アクチュエータ１０の制御ルーチンにリターンする。ステップＳ１１１における判定が否定的である場合は時間カウンタをクリアすることなくアクチュエータ１０の制御ルーチンにリターンする。
【００１９】
上記実施形態によれば、ステアリングホイール１が非操舵状態であって、且つ、車両１００が直進状態であると判定される時点のステアリングホイール１の相対的な検出操舵角θが中点として記憶される。よって、車両１００がバンク路を走行している際にドライバーがステアリングホイール１から手を離した場合や、ステアリングホイール１を左右方向に僅かの角度で交互に繰り返し操作することで車両１００が実質的に直進している場合に、ステアリングホイール１の中点が不正確に特定されるのを防止できる。また、検出操舵トルクτと操舵補助トルクτａの和の大きさが設定値τO 以上あればステアリングホイール１は非操舵状態ではないと判定されるので、ステアリングホイール１が非操舵状態であると誤判定されるのを確実に防止できる。
【００２０】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ステアリングホイールが非操舵状態か否かの判定は上記実施形態に限定されず、例えば、検出操舵量の変化速度の大きさが設定値未満か否かのみに応じて判定してもよいし、検出操舵トルクと操舵補助トルクの和の大きさが設定値未満か否かのみに応じて判定してもよいし、検出操舵トルクの大きさが設定値未満か否かのみに応じて判定してもよい。また、車両が直進状態か否かの判定は上記実施形態に限定されず、例えば、検出ヨーレートの大きさが設定値未満か否かのみに応じて判定してもよいし、検出横加速度の大きさが設定値未満か否かのみに応じて判定してもよいし、左右車輪速差の大きさが設定値未満か否かのみに応じて判定してもよい。さらに、車両の安定化制御は必須ではなく、車両の車速、加速度、前後車輪速差の大きさに応じて車両１００が直進状態か否かの判定を補助することも必須ではない。また、制御部によるアクチュエータの制御内容は、設定された中点からの検出操舵量に応じたものであれば特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の構成説明図。
【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるアクチュエータの制御手順を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における中点設定手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における中点設定手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２２】
１…ステアリングホイール、１０…アクチュエータ、１１…トルクセンサ、１２…操舵量センサ、１３…ヨーレートセンサ（変量検出部）、１４…横加速度センサ（変量検出部）、１５…車輪速センサ（変量検出部）、２０…制御装置（操舵判定部、直進判定部、中点記憶部、制御部、変量検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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