JP4200363B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータにより操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置においては、操舵トルクや車速等から設定された操舵補助特性に基づき操舵補助トルク目標値を求め、その操舵補助トルク目標値に応じて操舵補助力発生用モータを駆動している。そのような電動パワーステアリング装置を備えた車両により例えば旋回半径の大きな道路を走行する場合、操舵角が殆ど変化しない保舵状態が長時間継続するためにドライバーの負担が大きくなる。
【0003】
そこで、車両の旋回状態が所定時間(例えば2秒)以上経過した場合に保舵状態であると判断し、操舵補助トルク目標値を大きくすることでドライバーの負担を軽減することが提案されている(特許文献1参照)。この場合、保舵状態であると判断した時点で、操舵補助トルク目標値を漸次増加させることで操舵補助力の急変による操舵フィーリングの悪化を防止することも提案されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−106104号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、車両の旋回状態が所定時間以上経過するまでは保舵状態か否かの判断がなされない。すなわち、保舵状態か否かの判断に時間を要し、その判断がなされるまでは操舵補助力が増加しないため、ドライバーの負担を十分かつ迅速に軽減することができない。特に、保舵状態であると判断した時点で操舵補助トルク目標値を漸次増加させる場合、十分に操舵補助力が増加するまでの時間がさらに長くなる。そのため、操舵フィーリングを悪化させることなくドライバーの負担を十分かつ迅速に軽減するのは困難であった。
本発明は、上記課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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクから設定された操舵補助特性に基づき求められる操舵補助トルク基準値に、ゲインを乗じることで求められる操舵補助トルク目標値に応じて駆動される操舵補助力発生用モータと、操舵状態を現時点で表す操舵状態指標値を求める手段と、その操舵状態指標値に基づき保舵状態であるか否かを判断する手段とを備え、保舵状態ではないと判断される時は前記ゲインの値として設定された標準値が用いられ、保舵状態であると判断される時は前記ゲインの値として前記標準値を超える値が用いられ、保舵状態であるとの判断の継続時間の増加に応じて、前記ゲインの値が漸次増加され、前記ゲインに上限値が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、操舵状態を現時点で表す操舵状態指標値に基づき保舵状態であるか否かの判断を行うので、保舵状態か否かの判断をリアルタイムで行うことができる。これにより、現時点が保舵状態であれば操舵補助トルク基準値に乗じるゲインを即座に大きくして、操舵補助力を増大させることでドライバーの負担を軽減できる。現時点が保舵状態であるとの判断の継続時間の増加に応じて操舵補助力を漸次増大させることができる。よって、現時点が保舵状態であれば即座にゲインを漸次大きくできる。
【0007】
本発明の電動パワーステアリング装置において、前記ゲインの値が前記標準値を超える時、保舵状態ではないとの判断の継続時間の増加に応じて、前記ゲインの値が漸次減少されるのが好ましい。
これにより、ゲインの値が標準値を超える時に保舵状態でなければ操舵補助力を漸次減少させることができる。よって、現時点が保舵状態でなければ即座にゲインを漸次小さくでき、操舵フィーリングを悪化させることなくドライバーの負担を十分かつ迅速に軽減できる。
【0008】
前記操舵状態指標値として、操舵トルクの大きさと操舵速度の大きさと操舵角加速度または操舵トルク変化速度の大きさとが求められ、その求めた操舵トルクの大きさが設定値を超え、且つ、操舵速度の大きさが設定値未満であり、且つ、操舵角加速度または操舵トルク変化速度の大きさが設定値未満である時は保舵状態であると判断され、そうでない時は保舵状態ではないと判断されるのが好ましい。これにより、保舵状態か否かを現時点において確実に判断できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1に示す電動パワーステアリング装置1においては、車両のステアリングホイールHに連結されるステアリングシャフト2が、ステアリングギヤ3を介して車輪4に連結されている。ステアリングギヤ3は、本実施形態ではラックピニオン式とされ、ステアリングシャフト2にユニバーサルジョイント5を介して接続されるピニオン6と、ピニオン6に噛み合うラック7とを備え、ラック7にリンク機構を介して車輪4が連結される。これにより、ステアリングホイールHの回転がステアリングシャフト2およびピニオン6を介してラック7に伝達され、ラック7の移動により車輪4のトー角が変化することで操舵がなされる。ステアリングギヤ3は、ドライバーの操舵により作動する部材の動きを舵角が変化するように車輪に伝達できれば構成は特に限定されず、例えばボールスクリュー式としてもよい。
【0010】
操舵補助力発生用のモータ10の出力が、出力伝達機構を介して車輪4に舵角が変化するように伝達される。その出力伝達機構は、ステアリングシャフト2に設けられる従動ギヤ11と、従動ギヤ11に噛み合う駆動ギヤ12とを有し、駆動ギヤ12がモータ10により駆動される。出力伝達機構はモータ10の出力を舵角が変化するように車輪4に伝達できれば構成は特に限定されず、例えばラックピニオン式ステアリングギヤのラックに一体化されるスクリューと、そのスクリューにねじ合わされるナットとを有し、そのナットがモータ10により駆動されるものでもよい。
【0011】
ステアリングシャフト2により伝達される操舵トルクと車速を検出するため、トルクセンサ21と車速センサ22が車載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。操舵トルクと操舵補助トルク基準値との関係が操舵補助特性として予め設定され、例えば図2に示すように操舵トルクThの大きさが大きく車速Vが小さい程に操舵補助トルク基準値Taの大きさが大きくなる関係が操舵補助特性として制御装置20に記憶される。
【0012】
制御装置20は、検出した操舵トルクThと車速Vとから操舵補助特性に基づき操舵補助トルク基準値Taを求め、その操舵補助トルク基準値TaにゲインKを乗じた値を操舵補助トルク目標値Ta* =K・Taとして求める。さらに制御装置20は、操舵補助トルク目標値Ta* に応じたモータ10の指示電流値と電流検出センサ23により検出されるモータ10の駆動電流値との偏差をなくすように、例えばPI制御によりモータ10を駆動回路を介してPWM駆動する。これにより操舵補助トルク目標値Ta* に応じてモータ10を駆動することで操舵補助力を発生させる。
【0013】
制御装置20は、操舵状態を現時点で表す操舵状態指標値として、トルクセンサ21の検出値の絶対値から操舵トルクThの大きさを求め、制御装置20に接続される舵角センサ24により検出される舵角δの時間微分値の絶対値から操舵速度の大きさを求め、その操舵速度の時間微分値の絶対値から操舵角加速度の大きさを求める。制御装置20は、求めた操舵状態指標値に基づき保舵状態であるか否かを判断する。本実施形態では、求めた操舵トルクThの大きさが設定値αを超え、且つ、操舵速度の大きさが設定値β未満であり、且つ、操舵角加速度の大きさが設定値γ未満である時は保舵状態であると判断し、そうでない時は保舵状態ではないと判断する。なお、操舵状態指標値は操舵状態を現時点で表す値であれば限定されず、例えば、操舵角加速度の大きさに代えて操舵トルクThの時間微分値の絶対値から求める操舵トルク変化速度の大きさを操舵状態指標値として求め、操舵角加速度の大きさが設定値γ未満か否かの判断に代えて操舵トルク変化速度の大きさが設定値未満か否かの判断を行ってもよい。
【0014】
上記操舵補助トルク目標値Ta* を演算する際に保舵状態ではないと判断した時、制御装置20はゲインKの値として予め設定された標準値を用い、保舵状態であると判断した時、ゲインKの値として標準値を超える値を用いる。また、ゲインKの値が設定された上限値未満の時、保舵状態であるとの判断の継続時間の増加に応じてゲインKの値は漸次増加され、ゲインKの値が標準値を超える時、保舵状態ではないとの判断の継続時間の増加に応じてゲインKの値は漸次減少される。この場合のゲインKの漸増速度と漸減速度は良好な操舵フィーリングを確保できるように適宜設定すればよい。
【0015】
図3にゲインKと時間tとの関係の一例を示す。時間t1、t4で保舵状態であると判断され、時間t3、t5で保舵状態でないと判断されたものとする。ゲインKの値は時間t1までは標準値Koとされ、時間t1から保舵状態であるとの判断の継続時間の増加に応じて漸次増加し、時間t2において設定された上限値Kmaxに達した後は一定となるものとされ、時間t3において保舵状態ではないと判断されることで漸次減少し、時間t4から再び保舵状態であると判断されて漸次増加し、時間t5において再び保舵状態ではないと判断されることで漸次減少し、時間t6において標準値Koとなる。
【0016】
制御装置20によるモータ10の制御手順を図4のフローチャートを参照して説明する。
まず、各センサによる検出値を読み込み(ステップS1)、操舵状態指標値を求め(ステップS2)、保舵状態か否かを判断する(ステップS3)。ステップ3において保舵状態であればゲインKが上限値Kmaxか否かを判断し(ステップS4)、上限値Kmaxに達していなければゲインKを予め設定した値ΔKだけ増加させ、増加後の値を新たなゲインKとし(ステップS5)、上限値Kmaxに達していればゲインKを変更することなく、求めた操舵補助トルク基準値TaにゲインKを乗じて操舵補助トルク目標値Ta* を求める(ステップS6)。ステップ3において保舵状態でなければゲインKが標準値Koか否かを判断し(ステップS7)、標準値Koに達していなければゲインKを予め設定した値ΔKだけ減少させ、減少後の値を新たなゲインKとし(ステップS8)、標準値Koに達していればゲインKを変更することなく、ステップS6で操舵補助トルク目標値Ta* を求める。しかる後に、操舵補助トルク目標値Ta* に応じてモータ10を制御し(ステップS9)、イグニッションスイッチのオンオフ等に基づき制御を終了するか否かを判断し(ステップS10)、制御を終了しなければステップS1に戻る。
【0017】
上記電動パワーステアリング装置1によれば、操舵状態を現時点で表す操舵状態指標値に基づき保舵状態であるか否かの判断を行うので、保舵状態か否かの判断をリアルタイムで確実に行うことができる。これにより、現時点が保舵状態であれば操舵補助トルク基準値Taに乗じるゲインKを即座に大きくし、操舵補助力を増大させることでドライバーの負担を軽減できる。また、現時点が保舵状態であるとの判断の継続時間の増加に応じてゲインKを漸次増加させることで操舵補助力を漸次増大させ、さらに、ゲインKの値が標準値を超える時に保舵状態でなければ操舵補助力を漸次減少させることができる。よって、現時点が保舵状態であれば即座にゲインを漸次大きくし、保舵状態でなければ即座にゲインを漸次小さくでき、操舵フィーリングを悪化させることなくドライバーの負担を十分かつ迅速に軽減できる。
【0018】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、操舵補助特性は図2に示すものに限定されず、操舵補助特性を特定するための条件は少なくとも操舵トルクを含むものであればよく、例えば舵角を条件として付加してもよい。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵フィーリングを悪化させることなく保舵状態におけるドライバーの負担を十分かつ迅速に軽減できる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【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操舵補助特性を示す図
【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ゲインKと時間tとの関係の一例を示す図
【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モータの制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
1 電動パワーステアリング装置
10 モータ
20 制御装置
Claims (3)
- 少なくとも操舵トルクから設定された操舵補助特性に基づき求められる操舵補助トルク基準値に、ゲインを乗じることで求められる操舵補助トルク目標値に応じて駆動される操舵補助力発生用モータと、
操舵状態を現時点で表す操舵状態指標値を求める手段と、
その操舵状態指標値に基づき保舵状態であるか否かを判断する手段とを備え、
保舵状態ではないと判断される時は前記ゲインの値として設定された標準値が用いられ、保舵状態であると判断される時は前記ゲインの値として前記標準値を超える値が用いられ、
保舵状態であるとの判断の継続時間の増加に応じて、前記ゲインの値が漸次増加され、
前記ゲインに上限値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。 - 前記ゲインの値が前記標準値を超える時、保舵状態ではないとの判断の継続時間の増加に応じて、前記ゲインの値が漸次減少される請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記操舵状態指標値として、操舵トルクの大きさと操舵速度の大きさと操舵角加速度または操舵トルク変化速度の大きさとが求められ、
その求めた操舵トルクの大きさが設定値を超え、且つ、操舵速度の大きさが設定値未満であり、且つ、操舵角加速度または操舵トルク変化速度の大きさが設定値未満である時は保舵状態であると判断され、そうでない時は保舵状態ではないと判断される請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。
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