JP2020114721A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置と油圧式パワーステアリング装置を併用したシステムにおいて、モータの持つトルクリプル分やフリクションによる操舵感の悪化を軽減するステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置であって、操舵機構と、パワーシリンダと、ロータリバルブとトルクセンサと、電動モータと、減速機と、コントローラとを備え、コントローラは、補正制御信号生成部と、操舵指令信号生成部を備え、補正制御信号生成部は、電動モータの振動成分または回転負荷成分、もしくは減速機が駆動するときに生じる減速機の振動成分または回転負荷成分を抑制するように補正制御信号を生成し、操舵指令信号生成部は、補正制御信号に基づき、電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成するように構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用のパワーステアリング装置に関する。

運転者のステアリング操作を補助するパワーステアリング装置には、電動モータによって操舵補助力を発生させる電動パワーステアリング装置と、油圧ポンプによって操舵補助力を発生させる油圧式パワーステアリング装置が知られている。

本技術分野の背景技術として、特許文献1がある。特許文献1には、通常時は油圧式パワーステアリング装置のみを働かせ、油圧式パワーステアリング装置に故障が発生したときには、電動パワーステアリング装置を働かせることができるようになる車両用操舵装置を提供することを目的に、油圧式パワーステアリング装置が正常に働いている場合に電動モータが駆動されないようにするために、操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクの絶対値が所定値より大きいときにのみ、電動モータを駆動させるように構成する車両用操舵装置が開示されている。

特開２０１５−９６８２号公報

特許文献１では、油圧式パワーステアリング装置が正常に働いている場合には電動モータが駆動されないようにしている。しかしながら、ステアリング軸には、油圧式パワーステアリング装置と電動パワーステアリング装置の電動モータが物理的に接続されているために、電動モータが駆動されずに電動モータによる操舵アシストがオフであっても、電動モータの持つトルクリプル分や、フリクションにより、通常の油圧式パワーステアリングに対し、操舵感が悪化するという課題があった。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、電動パワーステアリング装置と油圧式パワーステアリング装置を併用したシステムにおいて、モータの持つトルクリプル分やフリクションによる操舵感の悪化を軽減するステアリング装置を提供することにある。

本発明は、上記背景技術に鑑み、その一例を挙げるならば、ステアリング装置であって、操舵機構と、パワーシリンダと、ロータリバルブとトルクセンサと、電動モータと、減速機と、コントローラとを備え、コントローラは、補正制御信号生成部と、操舵指令信号生成部を備え、補正制御信号生成部は、電動モータの振動成分または回転負荷成分、もしくは減速機が駆動するときに生じる減速機の振動成分または回転負荷成分を抑制するように補正制御信号を生成し、操舵指令信号生成部は、補正制御信号に基づき、電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成するように構成する。

本発明によれば、電動パワーステアリング装置と油圧式パワーステアリング装置を併用したシステムにおいて、モータの持つトルクリプル分やフリクションによる操舵感の悪化を軽減するステアリング装置を提供できる。

実施例１における車両用ステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 実施例１におけるＥＣＵの概略機能構成図である。 実施例１における効果を説明するための図である。 実施例２におけるＥＣＵの概略機能構成図である。 実施例３におけるＥＣＵの概略機能構成図である。 実施例４におけるＥＣＵの概略機能構成図である。 実施例５におけるＥＣＵの概略機能構成図である。 実施例６におけるＥＣＵの概略機能構成図である。 実施例７におけるＥＣＵのフリクション補償機能部の概略機能構成図である。 実施例８におけるＥＣＵのフリクション補償機能部の概略機能構成図である。 実施例９におけるＥＣＵの概略機能構成図である。 実施例１０におけるＥＣＵのフリクション補償機能部の概略機能構成図である。 実施例１１におけるＥＣＵの概略機能構成図である。 実施例１２におけるＥＣＵのフリクション補償機能部の概略機能構成図である。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本実施例における車両用ステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１において、車両用ステアリング装置１は、主として、ステアリング２、操舵軸を構成する第１軸３、第２軸４、第３軸５、ステアリング２の回転に連動して操舵輪７を操舵する機構である伝達機構６、電動パワーステアリング装置８、油圧式パワーステアリング装置９で構成されている。

操舵軸の第１軸３と第２軸４とは、第１のトーションバー８２を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。また、操舵軸の第２軸４と第３軸５とは、第２のトーションバー９２を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。

操舵軸と第１トーションバーと第２トーションバーと伝達機構で、操舵機構を構成している。

伝達機構６は、例えば、ラックアンドピニオン式ステアリングであれば、ラックバー、ピ二オン軸等で構成される。また、ボールねじを用いるインテグラル式ステアリングであれば、ボールねじ、ラック、セクタギア、ピットマンアーム等で構成される。

操舵軸の第１軸３の周囲には、トルクセンサ８１が設けられている。トルクセンサ８１は、第１軸３及び第２軸４の相対回転変位量に基づいて、ステアリング２に与えられた操舵トルクを検出する。すなわち、トルクセンサ８１は、第１のトーションバー８２のねじれの方向および大きさに基づいて、操舵トルクを検出する。検出された操舵トルクは、電動モータを制御するコントローラであるＥＣＵ（Electronic Control Unit）８３に入力される。

電動パワーステアリング装置８は、第１のトーションバー８２と、トルクセンサ８１と、ＥＣＵ８３と、電動モータ８４と、減速機８５とを含む。電動モータ８４は、ステータコイルと、ロータと、モータ出力軸を備え、モータ出力軸に回転力を付与し、操舵補助力を発生するものである。減速機８５は、モータ出力軸と第２軸４の間に設けられ、モータ出力軸の回転速度を減速して第２軸４に対し電動モータ８４の回転力を伝達し、電動モータ８４の出力トルクを第２軸４に伝達するものである。

油圧式パワーステアリング装置９は、第２のトーションバー９２と、ロータリバルブ９１と、パワーシリンダ９３と、油圧ポンプ９７とを含む。パワーシリンダ９３は、パワーシリンダ本体部と、ピストン９４と、第１液室９５と、第２液室９６を備え、伝達機構６に対し操舵輪７を操舵させる操舵力を付与可能である。ピストン９４は、パワーシリンダ本体部の内部に設けられ、パワーシリンダ本体部の内部空間を第１液室９５と第２液室９６に分割している。これらの第１液室９５と第２液室９６は、それぞれ、油路を介して、ロータリバルブ９１に接続されている。

ロータリバルブ９１は、リザーバタンク９６および油圧ポンプ９７を通る油循環路の途中に装着されている。油圧ポンプ９７は、リザーバタンク９６に貯留されている作動液をくみ出してロータリバルブ９１に供給する。ロータリバルブ９１は、第２のトーションバー９２のねじれの方向および大きさに基づいて、油圧ポンプ９７からパワーシリンダ９３への作動液の供給を制御する。すなわち、第２のトーションバー９２に一方の方向のねじれが発生したときには、ロータリバルブ９１は、パワーシリンダ９３の第１液室９５、第２液室９６のうちの一方に作動液を供給するとともに、他方の作動液をリザーバタンク９６に戻す。また、第２のトーションバー９２に他方の方向のねじれが発生したときには、パワーシリンダ９３の第１液室９５、第２液室９６のうちの他方に作動液を供給するとともに、一方の作動液をリザーバタンク９６に戻す。

このように、ロータリバルブ９１は、第２トーションバー９２の捩れに応じて外部から供給される作動液を第１液室９５と第２液室９６に選択的に供給する。これにより、ピストン９４が車幅方向に移動することで、パワーシリンダ９３に操舵補助力が作用する。

図２に、本実施例におけるＥＣＵの概略機能構成図を示す。ＥＣＵ８３は、マイコン１００と、マイコン１００によって制御され電動モータ８４に電力を供給する駆動回路１０１と、電動モータ８４に流れるモータ電流を検出する電流センサ１０２とを備えている。また、マイコン１００は、ＣＰＵおよびメモリを備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能する。

図２においては、マイコン１００として機能構成図を示しており、補正制御信号生成部２００と、操舵指令信号生成部３００を備える。

補正制御信号生成部２００は、フリクション補償部２０１とトルクリプル対策部２０２と、それぞれの出力を加算する加算部２０６を有する。

フリクション補償部２０１は、操舵角速度に対して電動モータの出力軸が回転するときや減速機が駆動するときに生じる回転負荷成分（フリクション分）のトルクを補償する。

また、トルクリプル対策部２０２は、電動モータの出力軸が回転するときや減速機が駆動するときに生じる振動成分（トルクリプル分）を抑える。具体的には、トルクリプル対策部２０２は、変動成分（モータの回転加速度）を抽出するＨＰＦ２０３と、抽出した変動成分にモータ回転角速度補正係数Ｋを掛ける演算部２０４、及び、逆数演算を行う逆数演算部２０５を備える。なお、モータ回転角速度補正係数Ｋはあらかじめ理論値で設定してもよいし、実験により求めてもよい。

これにより、補正制御信号生成部２００は、入力された操舵角速度に対して、モータ出力軸が回転するときに生じる電動モータの振動成分（トルクリプル分）または回転負荷成分（フリクション分）、もしくは減速機が駆動するときに生じる減速機の振動成分（トルクリプル分）または回転負荷成分（フリクション分）を抑制するように補正制御信号であるモータトルク指令を生成する。

操舵指令信号生成部３００は、上記補正制御信号に基づき、電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成する。この、操舵指令信号生成部３００は、従来のモータトルク指令に対する電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成する生成部であるが、以下にその概要を説明する。

操舵指令信号生成部３００は、電流指令演算部３０１と、電流偏差演算部３０２と、ＰＩ制御部３０３と、２相３相変換部３０４と、ＰＷＭ変換部３０５と、３相２相変換部３０６と、角度−速度算出処理部３０７とを有する。

角度−速度算出処理部３０７は、モータ回転角センサ１０７の出力信号に基づいて、モータ回転角からモータ回転数を算出する。電流指令演算部３０１は、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流値をｄ軸電流目標値およびｑ軸電流目標値として設定する。電流指令演算部３０１によって設定されたｄ軸電流目標値およびｑ軸電流目標値は、電流偏差演算部３０２に与えられる。電流センサ１０２は、電動モータ８４のＵ相モータ電流、Ｖ相モータ電流を検出する。電流センサ１０２によって検出された検出電流は、３相２相変換部３０６に与えられる。

３相２相変換部３０６は、電流センサ１０２によって検出されるＵＶＷ座標系の３相検出電流を、ｄｑ座標系の２相検出電流（ｄ軸電流、ｑ軸電流）に座標変換する。この座標変換には、モータ回転角センサ１０７によって算出されたモータ回転角が用いられる。電流偏差演算部３０２は、電流指令演算部３０１によって設定されたｄ軸電流目標値およびｑ軸電流目標値と、３相２相変換部３０６から与えられる２相検出電流との偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部３０３に与えられる。ＰＩ制御部３０３は、電流偏差演算部３０２によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、電動モータ８４に印加すべき二相電圧指令値（ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値）を生成する。この二相電圧指令値は、２相３相変換部３０４に与えられる。

２相３相変換部３０４は、二相電圧指令値を三相電圧指令値（Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊、Ｖ相電圧指令値ＶＶ＊およびＷ相電圧指令値ＶＷ＊からなる）に座標変換する。この座標変換には、モータ回転角センサ１０７によって算出されたモータ回転角が用いられる。この三相電圧指令値は、ＰＷＭ変換部３０５に与えられる。ＰＷＭ変換部３０５は、Ｕ相電圧指令値ＶＵ＊、Ｖ相電圧指令値ＶＶ＊およびＷ相電圧指令値ＶＷ＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路１０１に供給する。

駆動回路１０１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ変換部３０５から与えられるＰＷＭ制御信号、すなわち、電動モータを駆動制御する操舵指令信号によって制御されることにより、三相電圧指令値に相当する電圧が電動モータ８４の各相のステータ巻線に印加される。

電流偏差演算部３０２およびＰＩ制御部３０３は、電流フィードバック制御を構成しており、これによって、電動モータ８４に流れるモータ電流が、電流指令演算部３０１によって設定された二相電流目標値に近づくように制御される。

このように、前記コントローラは、補正制御信号生成部と、操舵指令信号生成部を備え、補正制御信号生成部は、モータ出力軸が回転するときに生じる電動モータの振動成分または回転負荷成分、もしくは減速機が駆動するときに生じる減速機の振動成分または回転負荷成分を抑制するように補正制御信号を生成し、操舵指令信号生成部は、補正制御信号に基づき、電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成する。

図３は本実施例における効果を説明するための図である。図３は、電動パワーステアリング装置と油圧式パワーステアリング装置を併用したシステムにおいて、横軸は操舵角、縦軸は操舵トルクを示す。

破線が、本実施例による補正制御信号生成部がなく、従来の操舵指令信号生成部によりモータトルク指令に対する電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成した場合を示す。破線のように、電動モータが回転、または減速機が駆動するときに生じる振動成分や、フリクション等の回転負荷成分の存在により長丸で示すように操舵トルクが変動する。

これに対して、実線は、本実施例による補正制御信号生成部で補正制御信号を生成し、その補正制御信号に基づき電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成した場合を示す。実線のように、本実施例によれば、波線に比べて操舵トルクの変動がなく、また、油圧式パワーステアリング装置のみのシステムと同様の特性となる。このように、油圧式パワーステアリング装置の操舵補助のみのステアリング装置に比べ操舵フィーリングが悪化することを抑制することができる。

以上のように、本実施例によれば、電動パワーステアリング装置と油圧式パワーステアリング装置を併用したシステムにおいて、電動モータが回転または減速機が駆動するときに生じる振動成分や、フリクション等の回転負荷成分を抑制するように、電動モータを駆動制御することで、油圧式パワーステアリング装置による操舵補助のみのステアリング装置に比べ操舵フィーリングが悪化することを抑制することができる。

図４は、本実施例におけるＥＣＵの概略機能構成図を示す。図４において、図２と同じ機能は同じ符号を付し、その説明は省略する。なお、駆動回路１０１、電流センサ１０２、操舵指令信号生成部３００は、図２と同様であり、簡略表示している。

本実施例における補正制御信号生成部２００は、フリクション補償とトルク変動対策のための補正トルク算出部２０７を有する。すなわち、補正トルク算出部２０７は、操舵トルク信号を入力として補正トルクを算出し、図４に示すように、 操舵トルク信号に対して電動モータの出力軸が回転するときや減速機が駆動するときに生じる回転負荷成分（フリクション分）のトルク補償分と、電動モータの出力軸が回転するときや減速機が駆動するときに生じる振動成分（トルクリプル分）を抑えるための傾きをもった特性を持つ。

操舵トルク信号は、トルクセンサ８１から得られ、トルクセンサ８１は、第1のトーションバー８２の微少な捩じれに基づき操舵トルク信号を出力可能である。よって、本実施例によれば、電動モータや減速機に起因する振動や回転負荷成分の検出精度が高く、緻密な補正制御信号による補償制御を行うことができる。

図５は、本実施例におけるＥＣＵの概略機能構成図を示す。図５において、図２と同じ機能は同じ符号を付し、その説明は省略する。なお、駆動回路１０１、電流センサ１０２、操舵指令信号生成部３００は、図２と同様であり、簡略表示している。

本実施例における補正制御信号生成部２００は、フリクション補償部２０８とトルクリプル対策部２０９と、それぞれの出力を加減算する加減算部２１２を有する。

フリクション補償部２０８は、操舵トルクを入力として、電動モータの出力軸が回転するときや減速機が駆動するときに生じる回転負荷成分（フリクション分）のトルクを補償する。

また、トルクリプル対策部２０９は、電動モータの出力軸が回転するときや減速機が駆動するときに生じる振動成分（トルクリプル分）を抑える。具体的には、トルクリプル対策部２０９は、操舵トルクを入力として、トルク信号のＡＣ成分を抽出するＢＰＦ２１０と、抽出したＡＣ成分に補正ゲインを掛ける補正ゲイン部２１１を備える。

これにより、補正制御信号生成部２００は、入力された操舵トルクに対して、モータ出力軸が回転するときに生じる電動モータの振動成分（トルクリプル分）または回転負荷成分（フリクション分）、もしくは減速機が駆動するときに生じる減速機の振動成分（トルクリプル分）または回転負荷成分（フリクション分）を抑制するように補正制御信号であるモータトルク指令を生成する。

以上のように、本実施例によれば、ＢＰＦ２１０の通過帯域の下限周波数を、除去すべき振動成分の周波数の下限値付近に設定することにより、振動成分を効果的に抑制することができる。

図６は、本実施例におけるＥＣＵの概略機能構成図を示す。図６において、図５と同じ機能は同じ符号を付し、その説明は省略する。図６においては、実施例３の図５における補正制御信号生成部２００に、さらに、トルクリプル補償部２１３と、加算部２１６を有した点で異なる。

すなわち、トルクリプル補償部２１３は、モータ回転角を入力とし、モータ回転角に対する回転角依存のトルクを発生する回転角依存トルク補償部２１４と、逆数演算を行う逆数演算部２１５を備える。

本実施例によれば、モータの回転角に応じて生じる振動成分や回転負荷成分をアクティブに低減することができる。

なお、本実施例では実施例３にトルクリプル補償部２１３を組合せた例について説明したが、他の実施例と組み合わせてもよい。また、トルクリプル補償部２１３を単独で使用し、その補正後トルク指令により、操舵指令信号生成部３００で、電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成してもよい。

図７は、本実施例におけるＥＣＵの概略機能構成図を示す。図７において、図２と同じ機能は同じ符号を付し、その説明は省略する。図７においては、実施例１の図２における補正制御信号生成部２００に、さらに、回転数補償成分演算部２１７と、掛け算部２１８を有した点で異なる。

すなわち、回転数補償成分演算部２１７は、モータ回転数を入力とし、モータ回転数、すなわちモータ回転速度に応じた振動成分を低減するための補償ゲインを演算する。そして、フリクション補償部２０１とトルクリプル対策部２０２との出力を加算した加算部２０６の出力に、回転数補償成分演算部２１７の出力を掛け算部２１８で掛け合わせることで、補正後のトルク指令を得る。なお、入力であるモータ回転数の代わりに操舵角速度を入力してもよい。

以上のように、本実施例によれば、モータの回転速度応じた振動成分を低減することができる。

図８は、本実施例におけるＥＣＵの概略機能構成図を示す。図８において、実施例４の図６と同じ機能は同じ符号を付し、その説明は省略する。図８において、図６と異なる点は、フリクション補償部２０８の入力に、操舵トルクのＤＣ成分を抽出するＬＰＦ２１９を有する点である。これにより、ＬＰＦ２１９の通過帯域の上限周波数を、除去すべきフリクション成分の周波数の下限値付近に設定することにより、トルクセンサ８１から得られる操舵トルク信号のノイズ成分を除去でき、フリクション成分を効果的に抑制することができる。

なお、実施例３のＢＰＦ２１０の通過帯域の下限周波数に対し、ＬＰＦ２１９の通過帯域の上限周波数は、より低い周波数が設定されている。

また、本実施例では実施例４にＬＰＦ２１９を付加した例について説明したが、他の実施例と組み合わせてもよい。また、ＬＰＦ２１９とフリクション補償部２０８でのフリクション補償機能部を単独で使用し、その補正後トルク指令により、操舵指令信号生成部３００で、電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成してもよい。

図９は、本実施例におけるＥＣＵのフリクション補償機能部の概略機能構成図を示す。本実施例では、図９に示すように、図８のＬＰＦ２１９とフリクション補償部２０８でのフリクション補償機能部に対して、補正制御信号補正部２２０と掛け算部２２１を有した点を特徴とする。すなわち、補正制御信号補正部２２０は運転状況に応じてトルク補償量を変える機能を有し、補正制御信号補正部２２０で求めた補正ゲインを掛け算部２２１で掛け合わせることで、フリクション補償による補正後のトルク指令を得る。

本実施例では、運転状況として、レーンキープアシスト指令を行なった場合を想定し、レーンキープアシストモータの駆動指令を入力とし、補正制御信号補正部２２０で駆動指令に応じて補正ゲインを制御する。具体的には、駆動指令が所定値を超えレーンキープ制御に影響を与えるような場合、補正ゲインを小さくして補正制御信号の値が小さくなるように補正する。この理由は、レーンキープアシスト指令でモータを駆動した場合、操舵トルクによるフリクション補償をすると、操舵トルクを検出するトーションバーが、ハンドル慣性等の影響でねじれ、結果、補正トルク指令がレーンキープアシスト指令のトルクを低下させるように作用してしまう干渉が起こるためであり、これを避けるためである。なお、直進走行中であれば、補正制御信号の補正を行わないように、駆動指令がゼロ近辺では補正ゲインを１とする。

なお、運転状況として、車両が決定した走行ルートに応じて電動モータを駆動制御する自動操向制御のために操舵指令信号を生成しているときでもよく、上記と同様に、補正制御信号の補正の仕方を自動操向制御の実施状況に応じて変えることにより、最適な補正制御を行うことができる。

このように、本実施例では、振動や回転負荷の発生具合や、振動、回転負荷の抑制制御の必要性等は、車両の運転状況に応じて変化するため、この変化に応じて補正制御信号を補正することで、最適な補正制御を行うことができる。

なお、本実施例におけるフリクション補償機能部は単独で使用してもよいし、他の実施例と組み合わせてもよい。

図１０は、本実施例におけるＥＣＵのフリクション補償機能部の概略機能構成図を示す。本実施例では、図１０に示すように、図８のＬＰＦ２１９とフリクション補償部２０８でのフリクション補償機能部に対して、自動操向制御の有無により切り替える切替えスイッチ２２２を有した点を特徴とする。すなわち、切替えスイッチ２２２は車両が決定した走行ルートに応じて電動モータを駆動制御する自動操向制御のために操舵指令信号を生成しているときは、フリクション補償部２０８からの出力に換えて、フリクション補償による補正後のトルク指令を零とするように切り替える。

これにより、本実施例では、フリクション補償による補正後のトルク指令が自動操向制御に与える影響を最小限にすることができる。

図１１は、本実施例におけるＥＣＵの概略機能構成図を示す。図１１において、図２と同じ機能は同じ符号を付し、その説明は省略する。図１１においては、実施例１の図２における補正制御信号生成部２００に、さらに、回転数補償ゲイン演算部２２３と、掛け算部２１８を有した点で異なる。

すなわち、回転数補償ゲイン演算部２２３は、モータ回転角センサから生成されるモータ回転角信号から算出されるモータ回転数を入力とし、モータ回転数が高いほど、補正制御信号の値が小さくなるように補償ゲインを小さくする。なお、入力であるモータ回転数の代わりに操舵角速度を入力してもよい。

これにより、本実施例では、モータ回転速度、延いては、ステアリングホイールの操作速度が速いほど、振動成分を感じ難くなるため、この回転速度の上昇に応じて補正制御信号の値を小さくすることで、より自然な操舵フィーリングとすることができる。

図１２は、本実施例におけるＥＣＵのフリクション補償機能部の概略機能構成図を示す。本実施例では、図１２に示すように、図８のＬＰＦ２１９とフリクション補償部２０８でのフリクション補償機能部に対して、レーンキープ制御判断部２２４と切替えスイッチ２２５を有した点を特徴とする。すなわち、レーンキープ制御判断部２２４は、レーンキープアシスト制御指令とレーンキープモータ駆動指令を入力とし、レーンキープアシスト制御指令を受けても、実際にモータ駆動指令であるレーンキープモータ駆動指令を受け付けた場合に制御状態と判断する。そして、制御状態の場合は、切替えスイッチ２２５をフリクション補償部２０８からの出力に換えて、フリクション補償による補正後のトルク指令を零とするように切り替える。すなわち、レーンキープ中で、レーンキープアシストがないとき（モータ駆動指令がないとき）は、フリクション補償を実施する。レーンキープアシストあり（モータ駆動指令あり）のときはフリクション補償を実施しない。

これにより、本実施例では、レーンキープ中において、レーンキープによるモータ駆動中は補正制御信号がレーンキープのための電動モータ制御に与える影響を最小限にでき、また、レーンキープによるモータ駆動中でないときは 補正制御が入り、操舵感を改善できる。

図１３は、本実施例におけるＥＣＵの概略機能構成図を示す。図１３において、図２と同じ機能は同じ符号を付し、その説明は省略する。図１３においては、実施例１の図２における補正制御信号生成部２００に、さらに、温度補償ゲイン演算部２２６と、掛け算部２１８を有した点で異なる。

すなわち、温度補償ゲイン演算部２２６は、モータ温度を入力とし、モータ温度が高いときは、減速機に塗布されているグリスの粘性抵抗が低下し、回転負荷が低下するため、補償ゲイン小さくする。なお、入力であるモータ温度の代わりに環境温度を入力してもよい。

本実施例によれば、モータ温度や環境温度が高いときは、減速機に塗布されているグリスの粘性抵抗が低下し、回転負荷が低下するため、補正制御信号の値を小さくする等の、温度に応じた補正制御信号の補正を行うことにより、最適な補正制御を行うことができる。

図１４は、本実施例におけるＥＣＵのフリクション補償機能部の概略機能構成図を示す。本実施例では、図１４に示すように、図８のＬＰＦ２１９とフリクション補償部２０８でのフリクション補償機能部に対して、フリクション補償部２０８での操舵トルクに対する補償トルク指令値Ｕ２を、操舵トルク、モータトルクに対する、操舵角速度、または操舵角加速度に基づき算出する点を特徴とする。すなわち、操舵角速度ゼロ時の操舵トルクとモータトルクを検知し、その状態での定時間内かつ、操舵角速度が出るまでの間の最大値を学習し、それを補償トルク指令値Ｕ２とする。

具体的には、図１４において、ハンドル軸/モータ軸のギア比を乗算する乗算機２２７により、操舵トルクによるモータ軸トルクを算出し、一方、算出したモータ軸トルクとモータトルク指令値とを加算器２２８により加算し、トータルのモータ軸トルクを算出する。

一方、図１における車両用ステアリング装置１は、操舵角センサを備える。操舵角センサは、第１軸３の回転角を検出し、第１軸３の回転角に関する信号である操舵角信号を出力可能であり、操舵角信号から生成され第１軸３の回転速度に関する信号である操舵角速度信号を入力とし、切替えスイッチ２２９により操舵角速度信号がゼロの場合に加算器２２８の出力であるトータルのモータ軸トルクを出力し、操舵角速度信号がゼロでない場合にゼロを出力する。切替えスイッチ２２９の出力は、絶対値回路２３０により絶対値が算出され、絶対値回路２３０の出力をＵ１とすると、比較器２３１により、Ｕ１と、前回のＵ１の値であるＵ２を比較し、Ｕ１がＵ２よりも大きい場合は、記憶部２３２にＵ１をＵ２として記憶する。

また、操舵角速度信号がゼロでなくある値をもった時点からタイマ２３５により時間を計測し、規定時間を経過したら“１”を出力する時間判断部２３６を有し、時間判断部２３６の出力と操舵角速度信号のＡＮＤ演算を行うＡＮＤ回路２３７を有する。これにより、ＡＮＤ回路２３７からは、操舵角速度信号がゼロでない時点から規定時間経過した場合に“１”が出力され、切替えスイッチ２３３により“１”の場合、比較器２３１の出力が選択され、操舵角速度がゼロではなく値が出るまでの間のモータ軸トルクの最大値を算出する。そして、それをフリクション補償部２０８での操舵トルクに対する補償トルク指令値Ｕ２とする。

なお、操舵角速度信号に換えて、操舵角信号から生成され第１軸３の回転加速度に関する信号である操舵角加速度信号としてもよい。

このように、ステアリング装置の経時劣化により、操舵トルク信号の値に対して操舵角速度が遅くなる傾向がある場合には、補正制御信号の値を大きくすることにより、この経時劣化に起因する操舵フィーリングの変化を抑制することができる。

以上のように、本実施例によれば、経時劣化や、減速機の馴染み、積荷の積載量の変化、路面抵抗の変化等により変化する操舵応答性に応じたフリクションの変化を学習し、補正制御を行うことができる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：車両用ステアリング装置、２：ステアリング、３：第１軸、４：第２軸、５：第３軸、６：伝達機構７：操舵輪、８：電動パワーステアリング装置、９：油圧式パワーステアリング装置、８１：トルクセンサ、８２：第１のトーションバー、８３：ＥＣＵ、８４：電動モータ、８５：減速機、９１：ロータリバルブ、９２：第２のトーションバー、９３：パワーシリンダ、１００：マイコン、１０１：駆動回路、１０２：電流センサ、１０７：モータ回転角センサ、２００：補正制御信号生成部と、２０１、２０８：フリクション補償部、２０２、２０９：トルクリプル対策部、２０７：補正トルク算出部、２１３：トルクリプル補償部、２１７：回転数補償成分演算部、２１９：ＬＰＦ、２２０：補正制御信号補正部、２２３：回転数補償ゲイン演算部、２２４：レーンキープ制御判断部、２２６：温度補償ゲイン演算部、２３１：比較器、３００：操舵指令信号生成部

Claims (13)

1. ステアリング装置であって、
   操舵機構と、パワーシリンダと、ロータリバルブとトルクセンサと、電動モータと、減速機と、コントローラとを備え、
   操舵機構は、操舵軸と、伝達機構を備え、前記操舵軸は、第１軸と、第２軸と、第３軸からなり、前記第１軸と前記第２軸の間に設けられた第１トーションバーと、前記第２軸と前記第３軸の間に設けられた第２トーションバーを備え、前記伝達機構は、前記操舵軸の回転を操舵輪に伝達可能であり、
   パワーシリンダは、パワーシリンダ本体部と、ピストンと、第１液室と、第２液室を備え、前記伝達機構に対し操舵輪を操舵させる操舵力を付与可能であり、前記ピストンは、前記パワーシリンダ本体部の内部に設けられ、前記パワーシリンダ本体部の内部空間を前記第１液室と前記第２液室に分割しており、
   前記ロータリバルブは、前記第２トーションバーの捩れに応じて外部から供給される作動液を前記第１液室と前記第２液室に選択的に供給し、
   前記トルクセンサは、前記第１トーションバーの捩れ量に応じて前記操舵機構に生じる操舵トルクを検出し、該操舵トルクに関する信号である操舵トルク信号を出力し、
   前記電動モータは、ステータコイルと、ロータと、モータ出力軸を備え、該モータ出力軸に回転力を付与し、
   前記減速機は、前記モータ出力軸と前記第２軸の間に設けられ、前記モータ出力軸の回転速度を減速して前記第２軸に対し前記電動モータの回転力を伝達し、
   前記コントローラは、補正制御信号生成部と、操舵指令信号生成部を備え、前記補正制御信号生成部は、前記モータ出力軸が回転するときに生じる前記電動モータの振動成分または回転負荷成分、もしくは前記減速機が駆動するときに生じる前記減速機の振動成分または回転負荷成分を抑制するように補正制御信号を生成し、前記操舵指令信号生成部は、前記補正制御信号に基づき、前記電動モータを駆動制御する操舵指令信号を生成する、
   ことを特徴とするステアリング装置。
2. 請求項１に記載のステアリング装置であって、
   前記補正制御信号生成部は、前記操舵トルク信号に基づき、前記補正制御信号を生成することを特徴とするステアリング装置。
3. 請求項２に記載のステアリング装置であって、
   前記補正制御信号生成部は、前記操舵トルク信号のうち、第１の所定周波数より高い周波数成分に基づき、前記補正制御信号を生成することを特徴とするステアリング装置。
4. 請求項２に記載のステアリング装置であって、
   前記補正制御信号生成部は、前記操舵トルク信号のうち、第２の所定周波数より低い周波数成分に基づき、前記補正制御信号を生成することを特徴とするステアリング装置。
5. 請求項１に記載のステアリング装置であって、
   前記電動モータは、更に、モータ回転角センサを含み、
   前記モータ回転角センサは、前記ロータの回転角を検出し、前記ロータの回転角に関する信号であるモータ回転角信号を出力し、
   前記補正制御信号生成部は、前記モータ回転角信号に基づき、前記補正制御信号を生成することを特徴とするステアリング装置。
6. 請求項５に記載のステアリング装置であって、
   前記補正制御信号生成部は、前記モータ回転角信号から生成され前記ロータの回転速度に関する信号であるモータ回転数に基づき、前記補正制御信号を生成することを特徴とするステアリング装置。
7. 請求項６に記載のステアリング装置であって、
   前記補正制御信号生成部は、前記モータ回転数が高いほど、前記補正制御信号の値が小さくなるように前記補正制御信号を補正することを特徴とするステアリング装置。
8. 請求項１に記載のステアリング装置であって、
   前記補正制御信号生成部は、補正制御信号補正部を含み、
   前記補正制御信号補正部は、車両の運転状況に基づき、前記補正制御信号を補正することを特徴とするステアリング装置。
9. 請求項８に記載のステアリング装置であって、
   前記操舵指令信号生成部が、前記車両を走行路の幅方向における所定範囲に導くように前記電動モータを駆動制御するレーンキープ制御のために前記操舵指令信号を生成しているとき、または前記車両が決定した走行ルートに応じて前記電動モータを駆動制御する自動操向制御のために前記操舵指令信号を生成しているときは、前記レーンキープ制御または前記自動操向制御の実施状況に応じて、前記補正制御信号を補正することを特徴とするステアリング装置。
10. 請求項９に記載のステアリング装置であって、
    前記操舵指令信号生成部が、前記レーンキープ制御のために前記操舵指令信号を生成しているとき、前記補正制御信号補正部は、前記補正制御信号が零となるように前記補正制御信号を補正することを特徴とするステアリング装置。
11. 請求項８に記載のステアリング装置であって、
    更に、操舵角センサを備え、
    前記操舵角センサは、前記第１軸の回転角を検出し、前記第１軸の回転角に関する信号である操舵角信号を出力可能であり、
    前記補正制御信号補正部は、前記操舵角信号から生成され、前記第１軸の回転速度に関する信号である操舵角速度信号、または前記第１軸の回転加速度に関する信号である操舵角加速度信号と、前記操舵トルク信号に基づき、前記補正制御信号を補正することを特徴とするステアリング装置。
12. 請求項８に記載のステアリング装置であって、
    前記補正制御信号補正部は、環境温度または前記電動モータの温度に基づき、前記補正制御信号を補正することを特徴とするステアリング装置。
13. 請求項１に記載のステアリング装置において、
    前記操舵指令信号生成部が、車両が決定した走行ルートに応じて前記電動モータを駆動制御する自動操向制御のために前記操舵指令信号を生成しているときは、前記補正制御信号を零とすることを特徴とするステアリング装置。

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