(57)【要約】【課題】事故発生率の低減を図ることができる安全運転システムを備えたパワーステアリング装置の提供。【解決手段】操舵部材（図示せず）の操舵速度を検出し、検出した操舵速度、及び与えられた車両の速度に基づき、電動モータの目標回転数を定め、定めた目標回転数で電動モータＭを駆動制御し、電動モータＭに連動するオイルポンプが発生させた油圧により操舵補助するパワーステアリング装置。車両の速度以外の走行状態又は周囲の状況を示す情報を取得する取得手段２５と、取得手段２５が取得した情報に基づき、目標回転数を変更する変更手段２０とを備える構成である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操舵速度を検出し、検出した操舵速度、及び与えられた車両の速度に基づき、電動モータの目標回転数を定め、定めた目標回転数で該電動モータを駆動制御し、該電動モータに連動するオイルポンプが発生させた油圧により操舵補助するパワーステアリング装置において、
車両の速度以外の走行状態又は周囲の状況を示す情報を取得する取得手段と、該取得手段が取得した情報に基づき、前記目標回転数を変更する変更手段とを備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
前記取得手段が取得した情報に基づき、急操舵が必要な状態又は状況であるか否かを判定する手段を更に備え、該手段が急操舵が必要であると判定したときは、前記変更手段は目標回転数を上昇させるように構成してある請求項１記載のパワーステアリング装置。
【請求項３】
前記目標回転数は、操舵速度及び車両の速度に対応させて複数の参照テーブルに記録してあり、前記変更手段は、該参照テーブルを切替えることにより、目標回転数を変更するように構成してある請求項１又は２記載の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、操舵速度及び車両速度に基づいて定めた目標回転数で電動モータを駆動制御し、電動モータに連動するオイルポンプが発生させた油圧により操舵補助するパワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、車両のステアリング機構に結合されたパワーシリンダに、オイルポンプから作動油を供給し、パワーシリンダから操舵補助力を発生させる油圧式のパワーステアリング装置が普及している。このようなパワーステアリング装置では、最適な操舵補助力を得る為に、操舵速度と車両速度（車速）で定まる、図４に示すようなモータ回転数マップに従って、電動モータへの指示回転数を定めている。
【０００３】
また、車両には、運転操作の負担を軽減し、走行中に発生する種々の危険を未然に回避する為の各種の安全運転システムが備えられている。
例えば、特許文献１には、車両の所定時間後の横移動量予測値と、車両が走行車線から外れない為の最大横移動量とを算出し、最大横移動量に対する横移動量予測値の比率の増大に応じて、付加する操舵力を減少させる電動パワーステアリング装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、障害物検知センサーによる障害物の検知出力に基づいて、旋回指示に応じた操舵角を衝突回避方向に補正する衝突回避手段を備えている動力車が開示されている。
また、特許文献３には、前輪舵角に対するステアリング舵角の伝達比である操舵ギヤ比を制御する操舵ギヤ比制御手段を備え、操舵ギヤ比制御手段が、前方障害物との距離から自車が障害物へ衝突する時間である衝突余裕時間を予測し、操舵開始時の衝突余裕時間が所定値以内の場合、操舵ギヤ比を高くする制御を行なう車両用操舵制御装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献４には、周囲状況検出手段の検出結果に基づいて、後方からの物体の接近及び左右両側への操舵の可否を判定し、その判定結果に基づいて操舵手段の操作の如何に拘わらず、操舵アクチュエータを強制動作させる車両用操舵装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−９９９５５号公報
【特許文献２】特開２００２−２２５７４１号公報
【特許文献３】特開２００３−１６５４６１号公報
【特許文献４】特開２００４−３０３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
油圧式のパワーステアリング装置は、ステアリング機構に結合されたパワーシリンダに、オイルポンプから作動油を供給し、パワーシリンダから操舵補助力を発生させる仕組みである為、上述したような安全装置を組込み難いと考えられ、これ迄、安全装置の組込みは提案されていなかった。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、事故発生率の低減を図ることができる安全運転システムを備えた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】
第１発明に係るパワーステアリング装置は、操舵部材の操舵速度を検出し、検出した操舵速度、及び与えられた車両の速度に基づき、電動モータの目標回転数を定め、定めた目標回転数で該電動モータを駆動制御し、該電動モータに連動するオイルポンプが発生させた油圧により操舵補助するパワーステアリング装置において、車両の速度以外の走行状態又は周囲の状況を示す情報を取得する取得手段と、該取得手段が取得した情報に基づき、前記目標回転数を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第２発明に係るパワーステアリング装置は、前記取得手段が取得した情報に基づき、急操舵が必要な状態又は状況であるか否かを判定する手段を更に備え、該手段が急操舵が必要であると判定したときは、前記変更手段は目標回転数を上昇させるように構成してあることを特徴とする。
【０００９】
第３発明に係るパワーステアリング装置は、前記目標回転数は、操舵速度及び車両の速度に対応させて複数の参照テーブルに記録してあり、前記変更手段は、該参照テーブルを切替えることにより、目標回転数を変更するように構成してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明に係るパワーステアリング装置によれば、操舵部材の操舵速度を検出し、検出した操舵速度、及び与えられた車両の速度に基づき、電動モータの目標回転数を定め、定めた目標回転数で電動モータを駆動制御し、電動モータに連動するオイルポンプが発生させた油圧により操舵補助し、取得手段が、車両の速度以外の走行状態又は周囲の状況を示す情報を取得し、変更手段は、取得手段が取得した情報に基づき、目標回転数を変更するので、事故発生率の低減を図ることができる安全運転システムを備えたパワーステアリング装置を実現することができる。
【００１１】
第２発明に係るパワーステアリング装置によれば、判定する手段が、取得手段が取得した情報に基づき、急操舵が必要な状態又は状況であるか否かを判定し、判定する手段が急操舵が必要であると判定したときは、変更手段は目標回転数を上昇させるので、事故発生率の低減を図ることができる安全運転システムを備えたパワーステアリング装置を実現することができる。
【００１２】
第３発明に係るパワーステアリング装置によれば、目標回転数は、操舵速度及び車両の速度に対応させて複数の参照テーブルに記録してあり、変更手段は、参照テーブルを切替えることにより、目標回転数を変更するので、速やかに目標回転数を変更することができ、事故発生率の低減を図ることができる安全運転システムを備えたパワーステアリング装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を、実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を模式的に示す説明図である。このパワーステアリング装置は、車両のステアリング機構１における操舵を補助するものであり、ステアリングホイール２にはステアリング軸３が連結されている。ステアリング軸３の先端部にはピニオン４が取り付けられ、ピニオン４は、車幅方向に延設されたラック軸５に噛合している。ラック軸５には、タイロッド６を介して、前輪タイヤ７が取り付けられている（タイロッド６、前輪タイヤ７は片方のみ図示）。
【００１４】
ラック軸５には、また、パワーシリンダ１０のピストン１１が連結され、パワーシリンダ１０は、ピストン１１により形成される１対のシリンダ室１０ａ，１０ｂを備えている。シリンダ室１０ａ，１０ｂには、それぞれ破線で示すオイル供給路１２ａ，１２ｂを通じて油圧制御弁１３が接続されている。
油圧制御弁１３は、破線で示すオイル循環路１４の途中に接続されており、オイル循環路１４は、リザーバタンク１５に貯留されている作動油がオイルポンプ１６により汲み出され、汲み出された作動油が、オイルポンプ１６から吐出された後、再びリザーバタンク１５に戻るように構成されている。
オイルポンプ１６が電動モータＭにより駆動されている場合には、作動油は、オイル循環路１４を循環し、駆動されていない場合には、作動油の循環は停止している。
【００１５】
油圧制御弁１３は、ステアリング軸３に加えられたトルクの方向及び大きさに応じて開度が変化し、これにより、作動油のパワーシリンダ１０への供給状態が変化する。パワーシリンダ１０の何れかのシリンダ室に作動油が供給されると、ピストン１１が、車幅方向に沿う何れかの方向へ移動し、これにより、操舵力が発生し、ラック軸５の移動が補助される。
【００１６】
車速センサ１８は、前輪タイヤ７と一体となって回転するハブシャフト（図示せず）に設けられたロータの回転数を検出するものであり、ロータに固定された磁性金属片を検出する磁気センサ、又はロータに設けられた孔を光学的に検出する光センサ等を用いることが出来る。車速センサ１８の検出信号である車速信号Ｖは、電子制御ユニットＥＣＵに与えられる。
ステアリング軸３には、ステアリングホイール２の操舵角を検出する為のロータリエンコーダを有する操舵角センサ８が設けられ、このロータリエンコーダのパルス信号Ｓは、電子制御ユニットＥＣＵに与えられる。
【００１７】
電動モータＭには、電動モータＭのロータ位置を検出する為のホールセンサ１７が取り付けられ、ホールセンサ１７の検出信号は電子制御ユニットＥＣＵに与えられる。
電子制御ユニットＥＣＵは、与えられたパルス信号Ｓ及び車速信号Ｖに基づき、指示回転数を決定し、指示回転数とホールセンサ１７の検出信号から算出した回転数との偏差に基づき、電動モータＭの駆動回路１９をフィードバック制御して電動モータＭを駆動し、これにより、オイルポンプ１６を駆動する。
【００１８】
このような構成のパワーステアリング装置では、ステアリングホイール２が操作され、その回転力がステアリング軸３に伝達されると、その先端部のピニオン４が回転し、これにより、ラック軸５が車幅方向に移動する。その結果、ラック軸５の移動量がタイロッド６に伝達され、前輪タイヤ７の向きが変わる。パワーシリンダ１０は、ラック軸５が車幅方向に移動する際に、その補助力を発生させてラック軸５に与える。
【００１９】
図２は、上述した電子制御ユニットＥＣＵ、駆動回路１９、電動モータＭ及びホールセンサ１７の構成例を示すブロック図である。
電子制御ユニットＥＣＵは、操舵速度算出部２４が、ロータリエンコーダを有する操舵角センサ８から、パルス（列）信号Ｓを与えられ、与えられたパルス信号Ｓの所定時間当たりの個数に基づき操舵速度を算出し、その操舵速度信号Ｖθをモータ回転数マップ部２０に与える。また、車速センサ１８からの車速信号Ｖがモータ回転数マップ部２０に与えられる。
【００２０】
判定部（取得手段、判定する手段）２５は、外部から車両の速度以外の走行状態及び周囲の状況を示す情報信号を与えられ、与えられた情報に基づき、急操舵が必要であるか否かを判定し、その判定結果に応じた指示信号をモータ回転数マップ部（変更手段）２０に与える。判定部２５に与えられる情報信号は、例えば、ナイトビューシステム（夜間安全走行支援システム）からの、障害物を検出したか否かを示すナイトビュー信号、及びＡＢＳ（Anti-lock Brake System）が作動しているか否かを示すＡＢＳ信号等である。また、図示しないカーナビゲーション装置が、受信したＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）信号と車両の位置情報とに基づき作成した、車両が渋滞区間内に位置しているか否かを示す渋滞信号も与えられる。また、ＣＡＮ３０（Controller Area Network）からのウィンカー作動信号及び車両が停止中であることを示す信号等も与えられる。
【００２１】
モータ回転数マップ部２０は、図４に示すような、操舵速度、車速及び電動モータＭの回転数の関係を定めた複数の参照マップ（モータ回転数マップ）を記録しており、与えられた操舵速度信号Ｖθ及び車速信号Ｖに応じて、電動モータＭへの指示回転数を出力し、偏差演算部２１に与える。また、判定部２５からの指示信号に応じて、参照マップを切替えることにより、電動モータＭへの指示回転数を変更する。
尚、電動モータＭの回転数を上昇させれば、パワーシリンダ１０の作動油の圧力が上昇し、当然、操舵補助力は大きくなる。
【００２２】
ホールセンサ１７の検出信号が回転数算出部３１に与えられ、回転数算出部３１は、与えられた検出信号に基づき、電動モータＭの回転数を算出する。算出された回転数は、偏差演算部２１に与えられ、偏差演算部２１は、指示回転数からその回転数を差し引いてその偏差を演算し、ＰＩ制御部２２に与える。
ＰＩ制御部２２は、与えられた偏差に基づきＰＩ制御する為の制御信号を演算し、ＰＷＭ回路２３に与える。
【００２３】
ホールセンサ１７の検出信号は、ロータ位置検出部２７にも与えられ、ロータ位置検出部２７は、与えられた検出信号に基づき、ブラシレスＤＣモータである電動モータＭのロータ位置を検出し、ＰＷＭ回路２３に与える。
温度センサ２８が、駆動回路１９の基板温度を検出し、その検出信号を温度判定部２６に与える。温度判定部２６は、与えられた検出信号に基づき、基板温度が所定温度より高いか否かを判定し、所定温度より高いと判定したときは、駆動回路１９に流れる電流を制限する為の指示信号をモータ回転数マップ部２０に与える。
【００２４】
電流検出回路２９が、電動モータＭに流れる電流値を検出し、ＰＷＭ回路２３に与える。
ＰＷＭ回路２３は、偏差演算部２１から与えられた制御信号、電流検出回路２９からの電流値、及びロータ位置検出部２７からのロータ位置に応じたパルス幅のパルス信号を出力して、駆動回路１９の複数のスイッチング素子をオン／オフし、電動モータＭを駆動する。
【００２５】
以下に、このような構成のパワーステアリング装置の、電動モータＭの回転数を変更する制御動作を、それを示す図３のフローチャートを参照しながら説明する。
電子制御ユニットＥＣＵの判定部２５は、先ず、カーナビゲーション装置から渋滞信号を読込み（Ｓ１）、渋滞信号が、車両が渋滞区間内に位置していることを示しているか否かを判定する（Ｓ３）。その結果、渋滞信号が、車両が渋滞区間内に位置していることを示していれば（Ｓ３；ＹＥＳ）、電動モータＭの指示回転数を通常操舵時の指示回転数にリセットするように、モータ回転数マップ部へ指示し（Ｓ１５）リターンする。通常操舵時の指示回転数は、図５（ａ）に示すように、車速が高くなるに従って低くなるように設定されている。
【００２６】
尚、判定部２５は、渋滞信号に代えて、ＣＡＮ３０からのウィンカー作動信号、又は車両が停止中であることを示す信号等を読込み、ウィンカーが作動中、又は車両が停止中であれば、電動モータＭの指示回転数を通常操舵時の指示回転数にリセットするようにしても良い。
【００２７】
判定部２５は、渋滞信号が、車両が渋滞区間内に位置していることを示していなければ（Ｓ３；ＮＯ）、ナイトビュー信号を読込み（Ｓ５）、ナイトビュー信号が、障害物を検出したことを示し、障害物を避ける為に急操舵が必要であるか否かを判定する（Ｓ７）。
判定部２５は、急操舵が必要でないと判定したときは（Ｓ７；ＮＯ）、ＡＢＳ信号を読込み（Ｓ９）、ＡＢＳ信号が、ＡＢＳが作動していることを示して、急操舵が必要であるか否かを判定し（Ｓ１１）、急操舵が必要でなければ（Ｓ１１；ＮＯ）、そのままリターンする。
【００２８】
判定部２５は、障害物を避ける為に急操舵が必要であると判定したとき（Ｓ７；ＹＥＳ）、又は急操舵が必要であると判定したとき（Ｓ１１；ＹＥＳ）、電動モータＭの指示回転数を、急操舵が可能になるように、緊急時の指示回転数に上昇させるように、モータ回転数マップ部２０へ指示し（Ｓ１３）リターンする。
緊急時の指示回転数は、図５（ｂ）に示すように、車速に関係無く一定になるように設定されている。つまり、図４の特性図において、車速が最低時の特性、又はそれより回転数が高い特性になるように、従って、相対的に通常操舵時の指示回転数より高くなるように設定されている。
モータ回転数マップ部２０は、参照マップ（モータ回転数マップ）を切替えることにより、電動モータＭへの指示回転数を上昇させる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図１に示す電子制御ユニット、駆動回路、電動モータ及びホールセンサの構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るパワーステアリング装置の電動モータの回転数を変更する制御動作を示すフローチャートである。
【図４】モータ回転数マップの例を示す特性図である。
【図５】本発明に係るパワーステアリング装置の、電動モータの回転数を変更する制御動作を説明する為の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ステアリング機構、２  ステアリングホイール、３  ステアリング軸、４  ピニオン、５  ラック軸、８  操舵角センサ（エンコーダ）、１０  パワーシリンダ、１１  ピストン、１３  油圧制御弁、１６  オイルポンプ、１９  駆動回路、２０  モータ回転数マップ部（変更手段）、２２  ＰＩ制御部、２３  ＰＷＭ回路、２４  操舵速度算出部、２５  判定部（取得手段、判定する手段）、３０  ＣＡＮ、３１  回転数算出部、ＥＣＵ  電子制御ユニット、Ｍ  電動モータ
【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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