(57)【要約】【解決手段】本発明の一例としての実施形態は、車両パワーステアリングシステムにおいて戻りトルクの印加を制御するための方法である。本方法は、現在のハンドル中心位置を検出し、該現在のハンドル中心位置を以前のハンドル中心位置と比較する、各工程を含む。ハンドル中心位置における変化は、該比較工程に応答して検出される（１１６）。戻りトルクの印加は、ハンドル中心位置の変化を検出する工程に応答して制御される（１１４、１１８）。【選択図】図１
2004507403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両パワーステアリングシステムにおいて戻りトルクの印加を制御するための方法であって、
現在のハンドル中心位置を検出し、
前記現在のハンドル中心位置を以前のハンドル中心位置と比較し、
前記比較工程に応答して、ハンドル中心位置の変化を検出し（ステップ１１６）、
ハンドル中心位置の変化を検出する前記工程に応答して、戻りトルクの印加を制御する（ステップ１１４、１１８）、各工程を含む、方法。
【請求項２】
前記現在のハンドル中心位置と前記以前のハンドル中心位置との間の差が閾値を超えたとき、中心変化フラグをセットする（ステップ１１８）工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記現在のハンドル中心位置と前記以前のハンドル中心位置との間の前記差が前記閾値を超えたとき（ステップ１１６）、戻りトルクの印加を不能にする工程（ステップ１１８）を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
次のハンドル中心位置を検出し、
前記次のハンドル中心位置と前記現在のハンドル中心位置との間の差が前記閾値よりも小さく（ステップ１１６）、且つ、前記中心変化フラグがセットされていない（ステップ１２０）場合、戻りトルクの印加を可能にする（１１４）、各工程を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
次のハンドル中心位置を検出し、
前記次のハンドル中心位置と前記現在のハンドル中心位置との間の差が前記閾値よりも小さく（ステップ１１６）、前記中心変化フラグがセットされ（ステップ１２０）、及び、前記車両が速度閾値を超える速度を有している（ステップ１２２）場合、戻りトルクの印加を可能にする（１１４）、各工程を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記中心変化フラグをクリアする工程（ステップ１１４）を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
戻りトルクを操舵シャフトに印加するための車両パワーステアリングシステムであって、
前記操舵シャフト（２９）の回転位置を検出するための位置センサー（３２）と、
前記操舵シャフト（２９）の回転を示す信号を受信するため前記センサー（３２）に連結されたコントローラ（１６）と、
を含み、
前記コントローラ（１６）は、
現在のハンドル中心位置を検出し、
前記現在のハンドル中心位置を以前のハンドル中心位置と比較し、
前記比較工程に応答して、ハンドル中心位置の変化を検出し（ステップ１１６）、
ハンドル中心位置の変化を検出する前記工程に応答して、戻りトルクの印加を制御する（ステップ１１４、１１８）、車両パワーステアリングシステム。
【請求項８】
前記コントローラ（１６）は、
前記現在のハンドル中心位置と前記以前のハンドル中心位置との間の差が閾値を超えたとき（ステップ１１６）、中心変化フラグをセットする（ステップ１１８）、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラ（１６）は、
前記現在のハンドル中心位置と前記以前のハンドル中心位置との間の前記差が前記閾値を超えたとき（ステップ１１６）、戻りトルクの印加を不能にする（ステップ１１８）、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントローラ（１６）は、
次のハンドル中心位置を検出し、
前記次のハンドル中心位置と前記現在のハンドル中心位置との間の差が前記閾値よりも小さく（ステップ１１６）、且つ、前記中心変化フラグがセットされていない（ステップ１２０）場合、戻りトルクの印加を可能にする（ステップ１１４）、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラ（１６）は、
次のハンドル中心位置を検出し、
前記次のハンドル中心位置と前記現在のハンドル中心位置との間の差が前記閾値よりも小さく（ステップ１１６）、前記中心変化フラグがセットされ（ステップ１２０）、及び、前記車両が速度閾値を超える速度を有している（ステップ１２２）場合、戻りトルクの印加を可能にする（ステップ１１４）、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記中心変化フラグをクリアする（１１４）、請求項５に記載のシステム。
【請求項１３】
前記操舵シャフト（２９）上のトルクを検出するためのトルクセンサー（２８）を更に含み、
前記コントローラ（１６）は、前記操舵シャフト（２９）上のトルク及び該操舵シャフト（２９）の位置に応答して、前記現在のハンドル中心位置を決定する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントローラ（１６）は、前記操舵シャフト（２９）上のトルク及び該操舵シャフト（２９）の位置の間の所定の関係に応答して、前記現在のハンドル位置を検出する、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両パワーステアリングシステムにおいて戻りトルクを印加するための方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来技術】
車両パワーステアリングシステムは、車両操舵時にアシスト動力を提供するため操舵シャフトに連結されたアクチュエータを使用する。そのようなシステムでは、操舵ギアを中心位置に戻すのを援助し、安定した操舵感触を車両操縦者に提供するように、アクチュエータに戻りトルクコマンドを提供することがしばしば望ましくなる。そのような戻りトルクコマンドは、操舵位置が知られている場合、操舵位置の関数として発生される。高解像度及び他の望ましい特性を有する回転位置センサーを、３６０度の全体的回転又はその約数からなる回転飛び越し角度（ｒｏｌｌｏｖｅｒ ａｎｇｌｅ）を通して第１の電圧から第２の電圧まで事実上線形態様で変動する出力電圧を提供するため操舵シャフトに連結されてもよい。しかし、操舵シャフトは、ラックがその作動範囲の一方の端部から他方の端部まで移動されるとき、典型的に、複数のそのような回転即ち約数の角度を通して回転し、従って、回転飛び越し角度が複数回繰り返される。かくして、出力信号における最大の解像度のため操舵シャフトに直接連結されたセンサーは、出力電圧の複数回の繰り返しを通して同様に回転され、電圧が一方の極値から他方の極値へと遷移するとき各々の繰り返しの端点で回転跳び越し遷移を形成する。そのように連結されたセンサーの出力は、それ自体によっては、一意の絶対操舵位置を提供せず、というよりも、それは、全出力電圧範囲に対応する回転飛び越し角度により分離された１組の操舵位置を提供する。かくして、絶対回転位置を知るためには、絶対中心位置を突き止めるべくそのような回転跳び越し遷移に対してセンサー出力信号を補償することが必要となる。
【０００３】
そのような補償は、与えられた速度に対して、ハンドルトルクと絶対ハンドル位置との間の既知の関係を一度利用する。車両ダイナミクスに基づいて、ハンドルトルクと絶対ハンドル位置とを関係付ける包絡線が、１つ以上の車両速度に対して導出される。一旦与えられた速度に達すると、ハンドルトルク（トルクセンサーにより測定された）とハンドル位置（位置センサーから導出された）とは包絡線と比較される。ハンドルトルクとハンドル位置とが、包絡線の外側にある場合、適切な位置が見出されるまで修正が施される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ハンドルトルクと絶対ハンドル位置との間の関係は、予め決定された車両ダイナミクスと、導出条件とに基づいて導出される。導出条件が包絡線を確立するため使用された条件から変動したとき、ハンドルトルク及びハンドル位置とは正確な結果を提供することはできない。例えば、舗装道路上で運転しているときのハンドルトルクは、氷の上で運転しているときのハンドルトルクとは異なっている。舗装道路上で運転していることに基づいている包絡線は、例えば氷の上で運転している他の条件の下では、正確ではないことがあり得る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一例としての実施形態は、車両パワーステアリングシステムにおいて戻りトルクの印加を制御するための方法である。本方法は、現在のハンドル中心位置を検出し、該現在のハンドル中心位置を以前のハンドル中心位置と比較する、各工程を含む。ハンドル中心位置における変化は、該比較工程に応答して検出される。戻りトルクの印加は、ハンドル中心位置の変化を検出する工程に応答して制御される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、自動車４０が、パワーステアリングシステム２４を備え付けており、これは本実施形態では電動ステアリングシステムである。パワーステアリングシステム２４は、ギアハウジング５２下で、歯付きラック５０と、ピニオンギア（図示せず）と、を含む、従来のラックピニオン操舵機構３６を備えている。ハンドル２６が車両操縦者により回転されるとき、上側操舵シャフト２９は、ユニバーサルジョイント３４を介して下側シャフト５１を回転させ、下側シャフト５１はピニオンギアを回転させる。ピニオンギアの回転は、ラックを移動させ、該ラックはタイロッド３８（一方のみが図示される）を移動させ、該タイロッドは操舵ナックル３９（一方のみが図示される）を移動させ、車輪４２（一方のみが図示される）を回転させる。
【０００７】
パワーアシストは、コントローラ１６と、電動モーター４６を含むパワーアシストアクチュエータと、により提供される。コントローラ１６は、車両動力源１０からライン１２を通して電力を受け取り、ライン１４上で車両速度を表す信号を受け取り、及び、ライン２０上で回転位置センサー３２からの操舵ピニオンギア角度信号を受け取る。ハンドル２６が回転されるとき、トルクセンサー２８は、車両操縦者によりハンドル２６に印加されたトルクを検出し、ライン１８を介してコントローラ１６にハンドルトルク信号を提供する。加えて、モーター４６のローターが回転するとき、各位相に対してローター位置信号が、モーター４６内部で発生され、バス３０を介してコントローラ１６に提供される。受信した、車両速度、操縦者トルク、操舵ピニオンギア角度及びローター位置信号に応答して、コントローラ１６は、所望のモーター電流を導出し、該電流をバス２２を介してモーター４６に提供し、ウォーム４７及びウォームギア４８を介して操舵シャフト２９、５１にトルクアシストを供給する。トルクセンサー２８が、上側操舵シャフト２９が回転独立の範囲を可能にする上側区分及び下側区分の間でセンサーのところで分離されることを要求する型式の場合、回転位置センサー３２及びウォームギア４８の両方は、図示のトルクセンサー２８の下方で、操舵シャフトの下側区分と連係される。
【０００８】
ラック５０及びそれと連係したステアリングシステム２４のピニオンギアは、中心位置を有する。この中心位置では、車輪４２が車両４０に対して前方真っ直ぐに向けられる。パワーステアリングシステム２４の目的は、そのいずれかの側から中心位置へステアリングシステムを戻すことを援助すると共に、安定した操舵応答及び官職を車両操縦者に提供する、戻りトルクを提供することである。パワーステアリングシステム２４では、この戻りトルクは、電動モーター４６により発生され、合計の所望のトルク信号の戻りトルク成分はコントローラ１６内で発生される。この所望の戻りトルクは、典型的に、絶対操舵位置、即ち、ラック５０及びピニオンギアの中心から両方向における偏差の関数としてコントローラ１６内にプログラムされている。かくして、操舵位置の正確な信号は、回転位置センサー３２から導出されなければならない。
【０００９】
センサー３２は、下側シャフト５１及びこれによるピニオンギアの完全な回転を通して回転角度に対応する出力電圧を提供する回転位置センサーであるのが好ましい。この説明の目的のため、車輪４２の方向を制御するため、下側操舵シャフト５１、センサー３２の回転部分、及び、ピニオンギアがユニットとして、同じ回転角度を通して一緒に回転することが仮定される。しかし、車両ステアリングシステムでは、ステアリングシステム２４の完全なラック運動が、操舵シャフト５１及びピニオンギア、かくしてセンサー３２の回転可能部分の３乃至５回の全回転必要とすることが典型的である。図２に示されるように、センサー３２は、中心位置の左右に１８０度いったところの回転位置ポイントの間で一意に連続的に変動する電圧を提供し、該回転位置のポイントでは、電圧が遷移し、即ち、同じ方向の更なる回転と共に変動を繰り返す「回転飛び越し（ｒｏｌｌｓ ｏｖｅｒ）」が引き起こされる。他の実施形態では、センサー３２は、１つの全回転の半分のみ（１８０度）又は他の半分に亘って一意で連続的に変動する電圧を提供するように設定されてもよく、かくして、ラック運動の全範囲に亘って、更に大きな数の回転飛び越し事象さえも発生させる。かくして、センサー３２の出力信号それ自体は、与えられた出力電圧が、複数のラック位置即ち操舵位置に対応し、そのうちの一つだけが正しいという点で、多価的である。図２に示されたように、センサー出力は、０度（即ち絶対ハンドル中心位置）に対しても、＋３６０°及び−３６０°に対しても同じとなる。かくして、ハンドル位置センサーに頼るだけでは、絶対ハンドル中心位置を得ることができない。
【００１０】
本明細書中で説明されたように、従来技術は、決定された中心位置が絶対ハンドル中心位置であるか否かを決定するため、ハンドルトルクとハンドル位置との間の既知の関係を使用する。しかし、幾つかの運転条件では、この既知の関係は、当てはまらず、決定された中心位置は絶対ハンドル中心位置ではないことがあり得る。従って、従来プロセスに対する改善は、図３に表されている。図３は、絶対ハンドル中心位置を決定するための方法を表しており、該方法では。幾つかの制約条件及び閾値が、決定された中心位置が絶対ハンドル中心位置を表すということを確実にするため使用される、このプロセスは、メモリ装置に記憶されたコンピュータプログラムに応答してコントローラ１６により実行することができる。
【００１１】
図３に示されたように、当該プロセスはステップ１００で開始し、流れは、車両速度が第１の速度閾値と比較されるステップ１０２へと移行する。一例としての実施形態では、第１の速度閾値は、時速１６ｋｍである。低い速度閾値は、車両が動き始めた後、直ぐに操舵が通常通りに感触されるように、戻りトルクの迅速な印加を可能にするため最初に使用される。ステップ１０２の条件が満たされた場合、流れは、ステップ１０４に移行し、そこで制約条件が満たされたか否かが判定される。２つの例としての制約条件は、ハンドル速度がハンドル速度閾値より小さいという条件、及び、相対位置が相対位置閾値よりも小さいという条件として、図３に示されている。ハンドル中心位置を正確に決定するため、ハンドルは、比較的同じ場所に留まるべきである。かくして、ハンドル速度の評価のための必要性が存在している。加えて、ハンドル位置センサーの出力は、絶対ハンドル中心位置におけるハンドル位置センサーの出力に近接しているべきである。上記したように、ハンドル位置センサーは、適切な出力レベルを持っているが、ハンドルは、絶対位置から±３６０°離れ得る。
【００１２】
ステップ１０４に入ると、タイマーが開始される。一例としての実施形態では、該タイマーは、５秒タイマーであるが、他の時間値を使用することができることが理解されよう。ステップ１０４で制約条件が満たされていないと判定された場合、ステップ１０６でタイマーがリセットされ、流れはステップ１０２に移行する。制約条件がステップ１０４で満たされていると判定された場合、流れはステップ１０２に移行し、該ステップでは、タイマー及び制約条件が、ステップ１０８で決定されたとき終了するまで評価される。一旦、ステップ１０８の条件が満足されると、記憶されたハンドルトルク対ハンドル位置の関係を使用して、中心位置が決定される。
【００１３】
流れはステップ１１０に移行し、該ステップでは、第１の中心発見フラグがセットされているか否かが判定される。当該プロセスが中心位置をまだ決定していないと判定した場合、流れはステップ１１２に移行し、該ステップでは、当該中心位置が記憶され、第１の中心発見フラグがセットされる。流れはステップ１１４に移行し、該ステップでは、当該プロセスが、パワーステアリングシステムによる戻りトルクの使用を可能にし、中心変化フラグをクリアする。戻りトルクの印加を可能にすることは、当該プロセスが、正確な絶対ハンドル中心位置を決定し、当該戻りトルクをシステムにより正確に印加することができるということを示している。中心変化フラグの関連性は、本明細書中でより詳しく説明される。ステップ１１４の後、当該プロセスはステップ１００に戻る。
【００１４】
ステップ１１０では、第１の中心発見フラグがセットされた場合、流れはステップ１１６に移行し、該ステップでは、現在見出された中心位置が以前に見出された中心位置と異なっているか否かが判定される。現在のところ見出されている中心位置が、以前に見出された中心位置と比較され、その差異が所定量より大きいことが、その変化を示している。例えば、次式が満たされている場合、ステップ１１６において中心位置変化が検出されたことになる。
【００１５】
｜（中心位置（ｎ）−中心位置（ｎ−１）｜＞中心変化閾値
一例としての実施形態では、中心位置変化は、位置センサーの回転跳び越し角度に対応する、３６０°の倍数となる。中心位置変化が検出された場合、流れは、ステップ１１８に移行し、該ステップでは、中心位置が記憶される。戻りトルクの印加は、不能にされ、中心変化フラグがセットされる。当該プロセスは、戻りトルクの印加を、不能にする。中心位置の変化により示されたように、絶対ハンドル中心位置が要求された正確さを持っているとは判定されなかったからである。
【００１６】
ステップ１１６で中心位置の変化が検出されなかった場合、流れは、ステップ１２０に移行する。ステップ１２０では、中心変化フラグのステータスが決定される。以前に中心位置変化が存在しておらず、且つ、ステップ１１６で中心位置が変化していなかった場合、記憶された中心位置は正確に絶対ハンドル中心位置を表しており、そこで流れはステップ１１４に移行し、該ステップで戻りトルクの印加が可能となる。
【００１７】
ステップ１２０で、中心変化フラグがセットされていると判定された場合、これは、決定された中心位置に（例えば、中心位置（ｎ−２）及び中心位置（ｎ−１）の間に）最近になって変化が存在したことを意味している。戻りトルクの印加を可能にする前に、当該プロセスは、ステップ１２２に至る処理の流れによって、及び、車両速度が第２の速度閾値を超えたか否かを判定する工程によって、適切な中心位置が見出されることを確かにする。一例としての実施形態では、第２の速度閾値は時速４５ｋｍである。車両速度が第２の速度閾値を超えた場合、現在の中心位置は正確であると考えられる。第２の速度閾値を超える速度に対しては、ハンドルトルクと、ハンドル位置との間の関係は、主要には、図２に示された、−１８０度及び＋１８０°のハンドル位置の間にある。かくして、車両が第２の速度閾値を超えて走行しているとき実行されたハンドル中心位置の決定工程は、絶対ハンドル中心位置即ち図２では０度のところに正確に対応している。ステップ１２２における条件を満たした場合、流れはステップ１２４に移行し、該ステップでは現在の中心位置が記憶される。ステップ１２２における条件が満たされなかった場合、戻りトルクは、不能にされたままであり、当該プロセスはステップ１００に戻る。
【００１８】
図３のプロセスは、中心位置が絶対ハンドル中心位置を表すことが確認されるまで戻りトルクの印加を不能にする。これは、パワーステアリングシステムが、絶対ハンドル中心位置の誤った決定に基づいて戻りトルクを印加することを防止する。
【００１９】
好ましい実施形態が図示され説明されたが、様々な変形及び置換が、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く、なすことができる。従って、本発明は、例示を用いて説明されたが、これに限定されるものではないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の適用のための環境を提供する、車両パワーステアリングシステムを示す。
【図２】
図２は、図１のパワーステアリングシステムで操舵角度センサーとして使用される、回転飛び越し出力信号を備えた回転位置センサーの出力信号のグラフ的表現である。
【図３】
図３は、戻りトルクの印加を制御するための一例としてのプロセスのフローチャートである。
【図１】
2004507403.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
2004507403.tif 000006
2004507403.tif 000007
2004507403.tif 000008
2004507403.tif 000009
2004507403.tif 000010
2004507403.tif 000011
2004507403.tif 000012
2004507403.tif 000013
2004507403.tif 000014
2004507403.tif 000015
2004507403.tif 000016
2004507403.tif 000017
2004507403.tif 000018
2004507403.tif 000019
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【国際調査報告】
2004507403.tif 000021