JP2006508858A - 自動車用電化ステアリングシステムの補助トルク指図の設定法 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車用電化補助ステアリングシステムに関する。このシステムは、ハンドルのステアリングコラム１およびステアリング用補助モーター４を含むタイプのものである。ステアリングコラム装置１は、ハンドル２を保持する上方部分および機械化ステアリング装置３に作用する下方部分を含む。本発明によれば、ハンドルに作用するトルクに関する情報に基づいてモーター４がステアリングコラム装置１に加えるべき補助指図を設定する。この情報は、ハンドル１のレベルおよび下方柱部分１３のレベルで、角度の測定で設定され、同指図は、角度の二つの測定場所間で、ステアリングコラムの固さを計算に入れながら、二つの角度の測定値を比較して設定される。本発明は、自動車に利用できる。

Description

自動車用電化補助ステアリングシステム内での補助トルク指図の確立方式および同方式の実施用電化補助ステアリングシステム。

本発明は、車両用ステアリングコラムおよびステアリング用補助電動機を含むタイプの自動車用電化補助ステアリングシステム内の補助モーターが、ステアリングを補助するに際して、ステアリングコラムに加えるべきトルクの指図の設定方法に関しており、下部は機械化ステアリング装置に作用するために適合され、運転者がハンドルに作用させるトルクに関する情報に基づいて補助指図が設定される方法に関する。

本発明はまた、上記方法の実施のための電化補助ステアリングシステムに関する。

既知の上記タイプの電化補助ステアリングシステムでは、車両が運行するとき、運転者が作用させるハンドルのトルクは、専用のトルクのセンサーで測定される。このように得られた情報は、補助モーターが、例えば、カーブのときに、ステアリングコラムに加えるべきトルクの指図を決定するための搭載コンピュータで処理される。

上記電化補助ステアリングシステムは、トルクのセンサーが複雑かつ嵩張る構造を有し、使用し、校正するのが困難である大きな欠点を有する。

本発明は、以上に述べた技術状態の欠点を排除できる、補助ステアリングシステムにおける自動車のステアリングコラムに適用すべき指図の確立方法およびそれに対応するステアリングシステムを提案することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による方法は、ハンドルのレベルおよび補助用モーターのレベルで、ステアリングコラムの角度の測定によるハンドルのトルクに関する情報が得られ、角度測定の二つの箇所間のステアリングコラムの固さを計算に入れて、二つの角度の測定値を比較することにより、補助モーターに掛けるべきトルクの指図を設定することを特徴とする。

本発明の一つの特徴によれば、ハンドルの角度、速度および加速度、さらにステアリングコラムの下部に作用する補助用モーターの位置、速度、加速度が測定される。

本発明の別の一つの特徴によれば、得られた測定値の有効性の確認作業が実施される。

本発明のまた別の一つの特徴によれば、二つの角度センサーの位置の比較により、ハンドルにおける応力が算出され、二つのセンサー間の回転速度により、ハンドルにおける応力の変化が算出され、実施された二つの測定値についてＰＩＤ型のフィルタ処理が実施され、その結果としての情報は、補助モーターがステアリングコラムに加えるべき補助トルクの指図の算出のためのトルク情報として利用される。

本発明のまた別の一つの特徴によれば、補助機能の再校正が可能かつ必要か否かのテストを実施し、否定的応答の場合、補助トルクの指図の設定プログラムは、計測量の測定作業に戻る。

本発明のまた別の一つの特徴によれば、肯定的応答の場合、ステアリングの中点位置に対する新たな補整の算出が行なわれ、場合によっては、モーターに配設してある減速機内で、遊びの数値が再び算出されて、この情報の記憶後、プログラムは、計測量の測定作業に戻る。

本発明のまた別の一つの特徴によれば、再測定のテストは、少なくともハンドルのゼロ位置の通過情報、予め決定されている限界値よりも低くなければならないモーターとハンドルの回転速度、劣化モードが進行していないかどうかの確認および計測量の測定作業の折に得られたデータの可能な有効性に対して行われる。

本発明のまた別の一つの特徴によれば、ステアリングコラムの上方部分と下方部分間に、トーションバーの形の中間部分が予定され、前記断面の指図の設定時に、上記トーションバーの固さが計算に入れられる。

この方法を実施するための電化補助ステアリングシステムは、ハンドルの角度のセンサーおよびステアリングコラムの下方部分のレベルにおける角度のセンサー、ならびに測定された角度に基づいて、ステアリングコラム用モーターが加える補助トルクの指図の算出装置を含むことを特徴とする。

本発明の一つの特徴によれば、本発明は、ハンドルを保持する上方ステアリングコラムの部分のレベルに配置してある角度センサーを含む。

本発明の別の一つの特徴によれば、下方ステアリングコラムの部分に配設してある角度センサーは、補助モーターに組み込まれている。

本発明のまた別の一つの特徴によれば、ステアリングコラムは、角度の測定が行なわれるステアリングの二つのレベル間に、トーションバーを含む。

本発明のまた別の一つの特徴によれば、トーションバーは、ステアリングコラムの構成要素になっている。

本発明のまた別の一つの特徴によれば、トーションバーは、ステアリングコラムの制御されているねじりのある部分の形からなる。

本発明のまた別の一つの特徴によれば、ステアリングコラムの構造そのものは、トーションバーの形で実現している。

本発明は、例としてのみ本発明の一つの実施態様を示す添付図を参照して、以下の説明を読むことによって、より明らかになるであろう本発明のその他の目的、特性、詳細な点および利点がより良く理解されるであろう。

図１に示したように、自動車用電化補助ステアリングシステム（ＤＡＥ）は、乗物の運転者が作動させることの出来るステアリング用ハンドル２を上端部に担持するステアリングコラム装置１、同ステアリングコラム装置１の下端部に作用する機械化ステアリング装置３および減速機５が配設してある電化補助モーター４を主として含む。機械化ステアリング装置３は、それ自体知られている方法で、ステアリング用ケース５を含み、同ステアリング用ケース内に、軸に沿って可動性を有する、図示されていない平板歯車ならびにそれぞれ一つの端部で平板歯車に、および他の端部で、同装置の前車輪のステアリング装置に連結されている、右側タイロット６と左側タイロット７を含む。平板歯車は、ステアリングコラム１の下端部と回転可能状態に連結されている、図示されていない小歯車で、軸方向に移動する。ハンドル２がステアリングコラム１の上端部と回転可能状態に連結して取付けてあるので、同ハンドル２の回転は、ステアリングコラム１を介して、タイロッド６と７の軸方向移動を惹起する。

図２は、図１のＡに示した、従来の技術の電化補助ステアリングシステム（ＤＡＥ）のステアリングコラム１の部分を表している。ステアリングコラム１の部分Ａは、その上端部１１がハンドル２を担持している上方部分１０、および機械化ステアリング装置３に作用する、下端部１４がステアリングコラム１のヒンジ連結下方部分Ｂに接続できる下方柱部分１３、ならびに上方の１７で回転可能状態にステアリングコラムの上方部分１０に、および下方の１８でステアリングコラムの下方部分１３に連結されているトーションバーの形の中間部分１６を含むことが分かる。

図２はまた、ステアリングコラムの下方部分１３に回転可能状態に連結されている、周囲にらせんねじ歯車ピニオン２０と相補的な、らせん形歯面を備えた軸２２と共働するらせん形歯車装置のピニオン２０を表している。両歯車装置は、互いにかみ合わされている。軸２２は、補助モーター４と回転可能状態に牽引される。

ステアリングコラムの下方部分１３がトーションバー１６の一部分を同軸的に囲繞している円筒形部材の形に形成されており、トーションバー１６の上端部が１７で別の円筒形部材２４に連結されており、同円筒形部材２４がその下方部分でステアリングコラムの下方部分になる部材１３の上方部分２６内に、同軸的に嵌合しており、従って同ステアリングコラムの下方部分の上方部分が円筒形部材２４を受けるためにくり抜かれていることは明らかである。

図２に示した、従来の技術による補助ステアリングシステムは、補助モーター４がステアリングコラム装置１に、すなわち軸２２とピニオン２０でステアリングコラムの下方部分１３に適用すべきトルクの指図設定の目的で、２８に示したトルク・センサーの利用を基調としている。同トルク・センサーが、上記のように複雑かつ非常に嵩張る構造のものであるので、その結果として、ステアリングコラム１の構造も、軸方向と半径方向に嵩張ることが認められる。

本発明は、複雑な構造のために存在し、また同構造が上記システムの実施と校正を困難にしている欠点を排除することを目的としている。

図３は、本発明による補助ステアリングシステムＤＡＥの部分Ａを表す。同システムは、トルク・センサー２８が省略されているので、図２の既知のシステムに比して、嵩張りが軸方向と半径方向のどちらでも著しく減少している。事実、ハンドル２における応力を測定する上で、この複雑なトルク・センサー無しで済み、運転者が作用させるハンドルのトルクの正確であるべき評価が、ステアリングの効果的な補助として十分であることが明らかになった。

本発明によれば、そのために、３０に示されており、ステアリングコラムの上方部分１０に配設してある、固定歯車箱３４に取付けられている、ハンドルの角度のセンサーを備える。本発明は、第二の角度センサー、すなわちステアリングコラムの下方部分１３の角度センサーを利用している。同角度センサーは、補助モーター４のレベルに位置しており、同モーターに組み込まれたセンサーであり得る。

ステアリングコラム１の上方部分１０と下方部分１３からなる二つの金属製部材間の連結が、既知の特性を有するトーションバー１６で実施されているので、下記式で、ハンドルのトルクを一次近似で決定することができる。

（ハンドルの角度−モーターの角度）×トーションバーの固さ＝ハンドルにおけるトルク

モーターの角度では、減速機を考慮に入れることはもちろん可能である。

上記の式には、二つの角度センサー間のステアリングコラム１のトーションを決定するのは上記トーションバーであることを考慮して、同トーションバーの固さが計算に入る。もちろん、トーションバーそのものが存在せず、あるいは制御されているトーション用部分として、あるいはステアリングコラムそのものの構造の形で、または二つの角度センサー間の部分全体としてステアリングコラムに組み込まれている場合も考えられる。

数分間掛かることがあり得る、減速機内の遊びを計算に入れて、結果を明確にすることを可能にする修正がこの計算にもたらされることも可能である。そのために、プラスであるか、それともマイナスであり得る測定のサインを計算に入れられるだろう。ステアリングの中点の位置に基づいて、角度センサーの正確な校正で正確さを向上できるだろう。同校正は、乗物の停止時または走行中に正しく行なえるだろう。

もっと正確に言って、補助モーター４がステアリングコラム１に加えるべきトルクの指図の設定プログラムは、センサーの助けで、ハンドル２の角度、位置、速度および加速度、ならびに補助モーター４の位置、速度および加速度の測定から開始される。

得られた計測量の有効性の確認後、コンピュータで、二つのセンサー間の角位置の比較によって、ハンドルに作用する応力が得られる第１の計算が行なわれるが、有利には回転方向の変更時には減速機の遊びが、組み込まれる。次に、第２の計算で二つのセンサー間の回転速度の比較で、ハンドルにおける応力の変化が設定される。次いで、前記情報を計算に入れながら、実施された二つの測定についてＰＩＤ型フィルタ処理（比例的、積分的、微分的）が行なわれる。トルクに関して得られた情報は、次に、モーター４がもたらすべき補助の算出のために利用される。

本発明は、次に、再校正が可能かつ必要か否かのテストを行なう可能性を備えている。この再校正のテストは、ハンドルのゼロ位置への移行の情報、予め決定された限界以下であるべきハンドルおよびモーターの回転速度、および劣化モードが進行中でないか、および計測量の測定作業時に得られたデータの可能な検証について実施されることができるだろう。

再測定のテストが否定的回答を出せば、プロセスは、計測量の測定作業に戻る。

テストが肯定的回答を出せば、ステアリングの中点の位置に対して新たに補整が行なわれ、必要があれば、モーターの減速機内で遊びの数値の再算出が行なわれる。この情報をＥＥＰＲＯＭメモリー内に保存した後で必要があれば、プロセスは、計測量の測定作業状態に戻る。

もちろん、構造のレベルだけでなく、利用のレベルで、いろいろな変更を、本発明で提案したＤＡＥシステムにもたらすことは可能である。従って、既に存在している、または付け加えた、トルク・センサーを装備し、ハンドルの角度センサー３０を備えた既知の補助ステアリングシステムでは、例えば、トルク・センサーの測定情報に欠陥がある場合、トルク・センサーが介入しなくても、乗物が進行し続けられるように、後退と代替の解決策として、本発明による本方法を使用できるであろう。

図１は、自動車用電化補助ステアリングシステムの斜視図である。 図２は、現在の技術による、電化補助ステアリングシステムの図１に示したＡで指定した、ステアリングコラムの部分の軸に沿った断面図である。 図３は、本発明による電化補助ステアリングシステムのＡ部分の断面図である。

符号の説明

１・・・・・・ステアリングコラム装置
２・・・・・・ハンドル
３・・・・・・機械化ステアリング装置
４・・・・・・補助モーター
５・・・・・・減速機
６・・・・・・ステアリング用ケース
７・・・・・・右側タイロッド
８・・・・・・左側タイロッド
１０・・・・・ステアリングコラムの上方部分
１１・・・・・上端部
１３・・・・・ステアリングコラムの下方部分
１４・・・・・下端部
１６・・・・・トーションバー
２０・・・・・ピニオン
２２・・・・・軸
２４・・・・・円筒形部材
２６・・・・・上方部分
２８・・・・・トルク・センサー
３０・・・・・ハンドルの角度センサー
３４・・・・・固定歯車箱

Claims (11)

1. 車両のステアリングコラムおよびステアリング用モーターを含むタイプの自動車用電化補助ステアリングシステムにおいて、
   モーターがステアリングコラムに加えるべき補助トルクの指図の設定方法において、同ステアリングコラムがハンドルを保持している上方部分および機械化ステアリング装置に作用するための下方部分を含み、補助指図がハンドルに作用するトルクに関する情報に基づいて設定され、
   トルクに関する同情報がハンドルのレベルおよび下方の柱部分のレベルにおける角度の測定で設定され、
   上記指図が、角度の二つの測定場所１６間で、ステアリングコラムの固さを計算に入れながら二つの角度測定値の比較で設定される方法であって、
   ハンドルにおける応力が二つの角度センサー位置の比較で算出され、ハンドル２における応力の変化が二つのセンサー間の回転速度に関して算出され、
   ＰＩＤ型のフィルタ処理が得られた二つの測定値に対して行なわれ、得られた情報が、補助モーター４で、ステアリングコラム１に加えられるべき補助トルクの算出用トルク情報として利用されることを特徴とする方法。
2. ハンドルの角度、速度および加速度、ならびに下方柱部分１３に作用する補助モーター４の位置、速度および加速度が測定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 得られた測定値の有効性の確認作業が行なわれることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 補助機能の再校正が可能かつ必要であるか否かのテストが行なわれ、否定的応答の場合、補助トルクの指図のプログラムが計測量の測定作業に戻ることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 肯定的応答の場合、ステアリングの中点位置に対する新たな補整の算出が行なわれ、場合によっては、モーター４に配設してある減速機５内で、遊びの数値が再び算出されて、この情報の記憶後、プログラムは、計測量の測定作業に戻ることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 再校正のテストが、少なくともハンドルのゼロ位置の通過情報、予め決定されている限界値よりも低くなければならないモーターとハンドルの回転速度、劣化モードが進行していないかどうかの確認および計測量の測定作業の折に得られたデータの可能な有効性に対して行われることを特徴とする、請求項４か５のいずれか一項に記載の方法。
7. ステアリングコラム１の上方部分１０と下方部分１３間に、トーションバー１６の形の中間部分が備えられ、前記トルクの指図の設定時に、上記トーションバーの固さが計算に入れられることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
8. 下方ステアリングコラムの部分１３に配設してある角度センサーが、補助モーター４に組み込まれていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
9. トーションバーが、ステアリングコラムの構成要素になっていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
10. トーションバーが、ステアリングコラムの制御されているねじりのある部分の形からなることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
11. ステアリングコラム１の構造そのものが、トーションバーの形で実施されていることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
    

Images