JP3819261B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機のトルクにより操舵力をアシストするものにおいて、左右のタイヤの空気圧のバランスが崩れた場合においても良好な操舵性が得られる電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は車両の運転者による操舵力と車速とを検出し、操舵力と車速とに応じたアシストトルクを電動機からステアリング機構に与えて操舵性を改善するものである。車両に必要な操舵力は車速の上昇と共に低下するが、車速以外にもタイヤの空気圧によっても変動し、タイヤ空気圧の低下により操舵が重くなると共に、左右のタイヤ空気圧のバランスが崩れた場合には左右の操舵力に差が生じて直進性が損なわれる。このために、タイヤ空気圧が低下したときにおける操舵性の改善に対しては各種の技術が提案されており、例えば、特開平６−２８６６３２号公報に開示された技術もその一つである。
【０００３】
図１３は、この公報に開示された従来技術の構成を示すものである。図において、車両１の左右の前輪２ａおよび２ｂは車両の駆動輪であり、左右の後輪３ａおよび３ｂは従動輪である。車両１の前部にはエンジン４が搭載されており、エンジン４からの駆動トルクは自動変速機５と差動装置６とを経由して左駆動軸７ａと左前輪２ａ、および、右駆動軸７ｂと右前輪２ｂに伝達される。左右の前輪２ａおよび２ｂと左右の後輪３ａおよび３ｂとには各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ９ａ〜９ｄが設けられ、車輪速センサ９ａ〜９ｄの出力は空気圧判定制御装置８に入力される。
【０００４】
空気圧判定制御装置８にはこの他、操舵角センサ１０とブレーキスイッチ１１と走行距離計１２と初期設定スイッチ１３などセンサやスイッチからの信号が供給される。初期設定スイッチ１３はタイヤ空気圧を判定するための初期設定を行うものであり、タイヤ空気圧の低下時には空気圧判定制御装置８がワーニングランプ１４を点灯して警報するように構成される。車輪速センサ９ａ〜９ｄは、例えば、ブレーキデスクに隣接して設けられた図示しない検出用ディスクに形成された検出部を電磁ピックアップなどにより検出するように構成される。空気圧判定制御装置８に設けられたマイクロコンピュータのＲＯＭには、タイヤ空気圧判定制御の制御プログラムやマップが予め格納されており、ＲＡＭには制御に必要なメモリ類が設けられている。なお、パワーステアリング装置の動作はパワーステアリング制御装置１５により制御される。
【０００５】
このように構成された従来の電動パワーステアリング装置においては、四つの車輪速センサ９ａ〜９ｄで検出される車輪速Ｖｗ１〜Ｖｗ４に基いてタイヤ空気圧を判定し、操舵のアシストを行うものである。まず、車両の使用開始時や、タイヤを交換したときなどにおいては、初期設定スイッチ１３を操作してタイヤの製造誤差や特性のバラツキを補償するための補償係数の初期設定を行う。運転中においては、空気圧判定制御装置８が各車輪の車輪速を補償係数で修正しながら計測し、車輪速の差からいずれかのタイヤ空気圧に異常（低下）があると判定した場合には、ワーニングランプ１４を介して警報を出力すると共に、パワーステアリング制御装置１５に励磁電流変更指令を出力し、図示しない電動機によるアシストトルクを増大させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来技術では、タイヤ空気圧の低下時において、警報を出力することと、操舵のアシストトルクを増加させることのみの対策であり、タイヤ空気圧の低下に伴う操舵の重さは軽減されるが、左右のタイヤ空気圧のバランスの崩れに伴う諸問題まで解決するものではなかった。例えば、左前輪２ａのタイヤ空気圧が低下した場合、ハンドルは左側にとられるので直進走行のためには常に右側に操舵トルクを加え続けねばならず、また、ハンドル操作は右旋回時には重く、左旋回時には軽くなってアンバランスを生じ、操舵フィーリングが極めて悪くなる。上記の従来例においては単にアシストトルクを増加させるのみであるから、このようなアンバランス時の操舵フィーリングは改善されず、直進時には常に操舵トルクを加え続けることが必要であり、操舵トルクが左旋回時と右旋回時とで異なったものとなるものであった。
【０００７】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、タイヤ空気圧が低下して左右のバランスが崩れた場合においても直進性が良好であり、右旋回時と左旋回時とにおいて操舵力に差が生ずることがなく、操舵フィーリングの良好な電動パワーステアリング装置を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記車速と、前記操舵角とから、前記車両のタイヤ空気圧が正常な状態で直進走行するときの操舵角に対する補正操舵角を算出し、前記補正操舵角により修正した操舵角が前記ステアリングホイールの中立位置にあると判定されたとき、前記操舵トルク検出手段が検出する前記操舵トルクの値を補正トルクとするようにしたものである。
【０００９】
また、この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記操舵トルクと、前記車速とから、前記ステアリングホイールの中立位置において車両が直進走行するためのトルク値を算出し、算出されたトルク値を補正トルクとするようにしたものである。
【００１０】
さらにまた、この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記操舵トルクと、前記車速とから前記ステアリングホイールの操舵角を推定し、この推定した操舵角が前記ステアリングホイールの中立位置近傍にあると判断されたとき、前記操舵トルク検出手段が検出する前記操舵トルクを補正トルクとするものである。
【００１１】
さらに、この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記車速と、前記操舵トルクまたは前記操舵角との時間当たりの変化量を検知し、それぞれの変化量が所定値以下のとき、前記操舵トルク検出手段が検出する前記操舵トルクの値を補正トルクとするようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図６は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置を説明するためのもので、図１は、電動パワーステアリング装置を制御する制御装置の機能ブロック図、図２は、電動パワーステアリング装置の構成図、図３は、タイヤ空気圧のアンバランス時における操舵性を説明する説明図、図４は、制御テーブルの一例を示すものであり、図５と図６とは、操舵トルク算出時における処理の一例を示すフローチャートである。
【００１３】
まず、図２の構成図にて電動パワーステアリング装置の構成を説明すると、車両のステアリング系は、ステアリングホイール２０と、ステアリング軸２１と、ステアリング軸２１とは自在継ぎ手２２ａおよび２２ｂにより連結され、ピニオン２３とラック２４ａとからなるラック＆ピニオン２５と、ラック２４ａを有してステアリングホイール２０の操作により左右に移動するラック軸２４と、ラック軸２４とは同軸的に設けられた電動機２６と、電動機２６の回転出力を軸方向の力に転換してラック軸２４に加えるボールネジ機構２７と、ラック軸２４の左右の動きを車両の車輪２８に伝達するタイロッド２９と、ステアリング軸２１に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３０と、操舵速度を検出する操舵速センサ３１と、操舵角を検出する操舵角センサ３２と、操舵トルクや操舵角などを入力してアシストトルクを算出し、電動機２６に出力する制御装置３３とから構成されている。
【００１４】
ステアリングホイール２０が操作されると、この操舵トルクがラック＆ピニオン２５に伝達され、ラック軸２４が左右に移動してタイロッド２９を介して車輪２８の角度を変位させると共に、このときの操舵トルクと操舵角とがトルクセンサ３０と操舵角センサ３２とに検出されて制御装置３３に入力される。制御装置３３はこれらの各センサからの入力によりアシストトルクを演算し、アシストトルクに見合った出力電流を電動機２６に加え、電動機２６の回転はボールネジ機構２７により軸方向の力に転換されてラック軸２４に加えられ、ラック軸２４の左右の移動にアシスト力を働かせることにより運転者によるステアリングホイール２０の操作を軽減する。
【００１５】
この発明の実施の形態１における制御装置３３には図１に示すような機能が付与されている。トルクセンサ３０により検出された操舵トルクは操舵トルク検出手段３４に入力され、操舵角センサ３２により検出された操舵角は操舵角検出手段３５に入力される。また、図２には図示しないが、車両には車速センサと、左右の車輪２８に設けられた車輪速センサ（各車輪に個別に設けられた車速、または、回転速度センサ）を有しており、車速センサからの信号は車速検出手段３６に入力され、右車輪速センサからの信号は右車輪速検出手段３７に、左車輪速センサからの信号は左車輪速検出手段３８に入力される。なお、以降の説明においては、車輪速センサが各車輪の走行速度を検出するものとする。
【００１６】
右車輪速検出手段３７と左車輪速検出手段３８とで検出された左右の車輪速は減算器３９に入力され、減算器３９からは左右の車輪の速度差が車輪速差として出力される。補正トルク演算手段４０は、この車輪速差と操舵角とから補正すべきトルクを算出するもので、減算器３９の出力と操舵角検出手段３５の出力と車速検出手段３６の出力とを入力し、車輪速差と操舵角とから車速に対応した補正トルクを算出する。この補正トルクは、車両の左右の車輪のタイヤ空気圧の差から生ずる操舵力差を補償するものであり、詳細は後述する。
【００１７】
補正トルク演算手段４０の出力する補正トルクと操舵トルク検出手段３４の出力とは加算器４１にて加算され、この加算されたトルク値がモータ電流演算手段４２に入力されて演算結果がモータ駆動手段４３に出力され、電動機２６を駆動する。電動機２６の回転出力は上記したようにボールネジ機構２７により軸方向の力に転換されてラック軸２４に伝達され、操舵トルクをアシストすると共に、左右の車輪のタイヤ空気圧のアンバランスに伴う左右の操舵トルクのアンバランスと直進性とを補正する。
【００１８】
図３と図４とにより、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作内容を説明すると、図３の（ａ）はタイヤ空気圧が左右の車輪２８が共に正常であり、直進走行状態における車輪２８とステアリングホイール２０の状態を示すものである。左右の車輪２８のタイヤ空気圧が正常であり、両車輪のバラツキ差が補正してあるものとすれば、減算器３９の出力である車輪速差はゼロｋｍ／ｈであり、ステアリングホイール２０には外的なトルクが加わらず、補正トルク演算手段４０の出力である補正トルクはゼロＮ・ｍである。
【００１９】
図３の（ｂ）に示すように、例えば、左側の車輪のタイヤ空気圧が低下している場合には、車軸の中心から接地面までの距離に差ができるため、ステアリングホイールが中立状態であっても左側の車輪の車速が見かけ上高くなって左右の車輪速には差が生じ、運転者が操舵力を加え続けない限りステアリングホイール２０は図に示すように左に切られたのと同一の状態となって車両は左に旋回する。直進を保つためには運転者はステアリングホイール２０を図とは反対の右側に操舵して操舵トルクを保持し続ける必要があり、また、車両を旋回させる場合においても右側への操舵と左側への操舵とで操舵トルクに差が生じることになる。
【００２０】
補正トルク演算手段４０が演算する補正トルクは、この左右の車輪のタイヤ空気圧に差が生じた場合における直進走行時の操舵力と、旋回時における左右の操舵トルクの差に相当するものであり、補正トルク演算手段４０には図４に示すような制御テーブルが保持されており、この制御テーブルを用いて補正トルクを演算する。図４の制御テーブルは、車輪速差と操舵角とに対応した補正トルクの値Ｃｍｎが書き込まれており、車速に対応して複数の制御テーブルが保持され、車速検出手段３６から入力される車速により制御テーブルが切り替えられるようにされる。車速に対応して複数の制御テーブルが備えられるのは、車輪２８の回転による遠心力で車輪２８の半径が変化するためである。
【００２１】
図４に示すように、補正トルクは定数Ｃｍｎ（ｍ＝０〜１０、ｎ＝０〜１０）で表され、この値は車輪速差と車速と操舵角とにより一義的に決めることができる。また、制御テーブルは車速に対応して多数の制御テーブルを備えることもできるし、車速に対して段階的に制御テーブルを設けて各制御テーブル間の車速に対しては補間演算することもできる。補正トルク演算手段４０は、車輪速差と操舵角と車速とから制御テーブルを参照して補正トルクの値を読み取り、これを出力することにより、直進時における運転者の操舵力をほぼ０にし、旋回時における左右の操舵トルクが均等になるように補正する。
【００２２】
補正トルク演算手段４０には車速が入力されるが、この車速は車速検出手段３６を排除し、左右の車輪速の平均値から得ることもでき、これにより入力回路を簡素化することができる。また、空気圧の低下により操舵力がアンバランスになるのは操舵輪（通常は前輪である）だけでなく、非操舵輪のタイヤ空気圧のアンバランスでも直進性が妨げられるので、車輪速センサは操舵輪に装着するだけでなく、非操舵輪について同様の検出を行い、結果により操舵輪の操作を行うことが有効である。
【００２３】
さらに、後述するように、補正トルク演算手段４０が車速、または、車輪速が所定値以上のときに補正トルクを求めるようにすることにより、車輪速が安定する領域でのみ補正トルクを求めることができ、補正精度をより高めることができる。このように、補正トルクを含むアシストトルクを電動機２６から得ることにより、一方の車輪のタイヤ空気圧が低下している場合でも運転者が操舵トルクを加え続けることなく直進性が保たれ、また、旋回時においても左右の操舵力に差が生ずることがなく、良好な操舵フィーリングが得られることになる。
【００２４】
補正トルク演算手段４０による補正トルクの算出は、図５のフローチャトに示すように処理することにより、不安定条件を排除することができる。すなわち、図５において、まず、ステップ５０１において車速検出手段３６から車速を入力して車速の時間当たりの変化量を検知し、変化量が所定値以下であればステップ５０２に進む。ステップ５０２では操舵角検出手段３５から入力する操舵角の時間当たりの変化量を検知し、操舵角の変化量が所定値以下であればステップ５０３に進む。ステップ５０３では減算器３９から入力する車輪速差の時間当たりの変化量を検知し、変化量が所定値以下であればステップ５０４に進む。ステップ５０４では入力された車速と操舵角と車輪速差とから補正トルクを演算し、加算器４１に出力する。
【００２５】
ステップ５０１ないしステップ５０３において、車速と操舵角と車輪速差とのいずれかの変化量が所定値以上であればステップ５０５に進み、前回算出した補正トルクの値を今回の補正トルクとして使用する。この処置は、加速中であるとか、旋回中であるとか、悪路走行中の場合には補正トルクの算出を禁止し、外乱を排除してより正確な補正トルクを求めるものであり、これにより操舵フィーリングの向上が図れることになる。
【００２６】
また、上記のように、補正トルクを、車速が所定値以下のときには算出せず、前回の値を使用することにより、より安定した補正トルクを得ることができる。図６のフローチャートはこの処理を示すもので、補正トルク演算手段４０が車速検出手段３６から車速を入力し、ステップ６０１にてこの車速が所定値と比較される。車速が所定値以上であればステップ６０２に進み、図４に示したテーブルの使用により補正トルクを算出し、車速が所定値以下であればステップ６０３に進んで前回算出した補正トルクの値を今回の補正トルクとする。このように補正トルクの算出を車速が所定値以上のときのみに限定することにより、車輪速差などの検出精度が高まり、より高精度の補正トルクを得ることができる。なお、以上の説明においてはピニオンアシスト方式の構成に対する適用について説明したが、コラムアシスト方式に対して適用しても同一効果が得られるものである。
【００２７】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に使用する制御装置の機能ブロック図、図８は制御テーブルの一例を示すものである。図７において、補正トルク演算手段４５には、右車輪速検出手段３７と左車輪速検出手段３８との差である車輪速差と、操舵角検出手段３５の出力と、車速検出手段３６の出力と、操舵トルク検出手段３４の出力とが入力される。このように、補正トルク演算手段４５に操舵トルク検出手段３４の出力が入力されること以外は実施の形態１の図１と同様である。
【００２８】
補正トルク演算手段４５には図８に示す制御テーブルが保有されており、この制御テーブルのＣｍｎの値には車輪速差と操舵角とに対応する補正操舵角が書き込まれている。この補正操舵角は、左右のタイヤ空気圧がアンバランス状態で車輪速差がゼロでない状態において車両が直進走行するための操舵角と、左右のタイヤ空気圧がバランス状態で車輪速差がゼロである状態において車両が直進走行するための操舵角との差の値が補正値として使用されるものである。
【００２９】
補正トルク演算手段４５は車輪速差と操舵角とを入力して制御テーブルを参照し、補正操舵角を求める。求めた補正操舵角により修正した操舵角がステアリングホイール２０の中立位置の近傍にあれば、現在、車両は直進状態にあると判断し、操舵トルク検出手段３４から得た操舵トルクは、タイヤ空気圧が正常でなく一方が低下しているときに運転者が直進するために操作する操舵トルクであると判断する。
【００３０】
従って、このときの操舵トルクを補正トルクとして出力することにより、運転者は操舵トルクを加え続ける必要がなくなり、操舵フィーリングを向上させることができる。また、補正トルク演算手段４５は実施の形態１にて示した図５と図６のフローチャートによる処理を行い、補正トルクに代わって補正操舵角を求めることにより、より精度良く補正操舵角を求めることができる。
【００３１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置は、実施の形態２にて使用した図７と同様の制御装置を使用し、制御テーブルを使用することなく補正トルクを得るものである。すなわち、車輪２８のタイヤ空気圧にアンバランスがある場合に、所定の走行条件における直進状態において、操舵トルク検出手段３４から操舵トルクを検出し、このときの操舵トルクを補正トルクとするものである。
【００３２】
補正トルク演算手段４５は、実施の形態１の図５のフローチャートにて説明したように、車輪速差と操舵角と車速とを入力して時間当たりの変化量を検出し、それぞれの変化量が所定値以下であるときに操舵トルク検出手段３４の出力から操舵トルクを検出する。このときの操舵トルクは車両が安定して直進走行している状態での操舵トルクであるから、タイヤ空気圧が正常でなく一方が低下しているときに運転者が直進するために操作する操舵トルクであると判断し、検出された操舵トルクの値を補正トルクの値として加算器４１に出力し、加算結果に基づきモータ駆動電流演算手段４２が電動機２６の駆動電流を算出する。
【００３３】
このように補正トルクを決定することにより、補正トルク演算手段４５に制御テーブルを保有させることなく、車両が加速中や旋回中や悪路走行中などの条件を避けた状態において補正トルクを決定することがでる。また、この補正トルクを加算器４１で加算してアシストトルクとするので、車両の直進性と、左右に旋回するときの操舵力のバランスとを良好なものとすることができる。
【００３４】
実施の形態４．
図９ないし図１１は、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置を説明するためのもので、図９は、電動パワーステアリング装置を制御する制御装置の機能ブロック図、図１０は、制御テーブルの一例を示すものであり、図１１は、操舵トルク算出処理の一例を示すフローチャートである。
【００３５】
図９において、操舵トルク検出手段３４にはトルクセンサ３０から操舵トルクが入力され、車速検出手段３６には車速センサの車速が入力される。また、右車輪速検出手段３７には右車輪速センサからの信号が、左車輪速検出手段３８には左車輪速センサからの信号は入力される。右車輪速検出手段３７と左車輪速検出手段３８との出力は減算器３９に加えられ、右側車輪と左側車輪との速度差が車輪速差として出力され、この車輪速差と操舵トルク検出手段３４の出力と車速検出手段３６の出力とが補正トルク演算手段４６に入力される。
【００３６】
補正トルク演算手段４６には図１０に示すような車輪速差と操舵トルクとに対応する補正トルクの制御テーブルが複数保持されており、複数の制御テーブルはそれぞれの車速に対応して設けられる。制御テーブルには車輪速差と操舵トルクとに対応して車両を直進走行させるための補正トルクがＣｍｎとして書き込まれており、補正トルク演算手段４６は車輪速差と操舵トルクと車速とを入力してこの補正トルクを読み出し、加算器４１に出力する。加算器４１はこの補正トルクと操舵トルクとを加算してモータ電流演算手段４２に出力し、モータ電流が演算されてモータ駆動手段４３に出力され、電動機２６が駆動される。
【００３７】
図１１は制御テーブルから補正トルクを読み出すときの処理を示すもので、ステップ１２０１において補正トルク演算手段４６が入力する車輪速差の変化量を検出し、変化量が所定値以下であればステップ１２０２に進む。ステップ１２０２では車速の変化量を検知し、同様に変化量が所定値以下であればステップ１２０３に進む。ステップ１２０３では操舵トルクの変化量を検知し、変化量が所定値以下であればステップ１２０４において補正トルクを制御テーブルから読み出す。少なくとも一つのステップにおいて変化量が所定値以上であればステップ１２０５に進んで前回の補正トルク値を今回の補正トルクとする。
【００３８】
このように処理することにより、ステップ１２０４に進むときは悪路走行中や旋回中ではなく、車両は安定して直進中であると判定され、直進時におけるタイヤ空気圧のアンバランスに伴う必要操舵トルクを補正し、運転者による操舵力を軽減することができる。なお、車速検出手段３６が出力し、制御テーブルを探索するときの車速、および、ステップ１２０２にて変化量を検知する車速は車速センサによらず、右車輪速検出手段３７の出力と左車輪速検出手段３８の出力との平均値とすることもできる。なお、以上の処理を実施の形態１の図６に示したように、車速が所定値以上の状態にて行うことにより高精度に補正トルクを求めることができる。
【００３９】
実施の形態５．
図１２は、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置の制御内容を示すフローチャート、図１３は制御テーブルの一例であり、図１３の制御テーブルには車輪速差と操舵トルクに対応した直進走行のための操舵角がＣｍｎとして書き込まれている。また、この実施の形態における制御装置は実施の形態４にて示した図９と同様である。補正トルク演算手段４６は、まず、ステップ１３０１において車輪速差の変化量と車速の変化量とを検知し、それぞれが所定値より小さいと判定されるとステップ１３０２に進み、車輪速差と操舵トルクと車速とから図１３のテーブルにより操舵角を読み出す。続いてステップ１３０３に進み、読み出した操舵角がステアリングホイール２０の中立位置近傍にあるかどうかを判断し、中立位置近傍にあると判定されればステップ１３０４に進み、そのときの操舵トルクの値を補正トルクとして補正トルク演算手段４６から加算器４１に出力する。
【００４０】
ステップ１３０１にてそれぞれの変化量が所定値以上であると判断された場合と、ステップ１３０３にて操舵角が中立位置近傍にないと判定されたときにはステップ１３０５に進み、前回得た操舵トルクの値を今回の補正トルクとする。このように制御することにより、車両が安定して直進状態にある場合のみ補正トルクを得ることになり、補正トルクの精度を高めることができることになる。この処理を車速が所定値以上の状態にて行うことにより、より高精度に補正トルクを求めることができるのは実施の形態４と同様である。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車輪速差と、車速と、操舵角とから車両が正常な状態で直進走行するときの操舵角に対する補正操舵角を算出し、補正操舵角により修正した操舵角がステアリングホイールの中立位置にあると判定したとき、検出された操舵トルクの値を補正トルクとするようにしたので、車両が直進走行していると推定されるときの操舵トルクの値を補正トルクしてアシストすることができ、操舵フィーリングを向上させることができるものである。
【００４２】
さらに、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車輪速差と、操舵トルクと、車速とから、ステアリングホイールの中立位置において車両が直進走行するためのトルク値を算出し、算出されたトルク値を補正トルクとするようにしたので、運転者が操舵トルクを加え続けなくても直進性が保たれ、旋回時においても左右の操舵力に差が生ずることがなく、良好な操舵フィーリングが得られるものである。
【００４３】
また、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車輪速差と、操舵トルクと、車速とからステアリングホイールの操舵角を推定し、この推定した操舵角がステアリングホイールの中立位置近傍にあると判断されたとき、検出された操舵トルクを補正トルクとするようにしたので、車両が直進走行していると推定されるときの操舵トルク値を補正トルクしてアシストすることができ、操舵フィーリングを向上させることができるものである。
【００４４】
さらに、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車速と、車輪速差と、操舵トルクまたは操舵角との時間当たりの変化量を検知し、それぞれの変化量が所定値以下のとき、補正トルクを算出するようにしたので、走行条件による外乱を排除して正確な補正トルクを求めることができるものである。
【００４５】
さらにまた、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、車速を、右車輪速検出手段と左車輪速検出手段とが検出する左右の車輪速の平均値から得るようにしたので、制御装置に車速センサからの信号入力を必要とせず、入力処理回路を簡素化することができるものである。
【００４６】
また、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車輪速差と、車速と、操舵トルクとの時間当たりの変化量を検知し、それぞれの変化量が所定値以下のとき、操舵トルク検出手段が検出する操舵トルクを補正トルクとするようにしたので、容易に補正トルクを求めることができ、また、求めた補正トルクは外乱を排除した正確なものとすることができるものである。
【００４７】
さらに、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車速、または、左右の車輪速が所定値以上のとき、補正トルクを算出するようにしたので、車輪速が安定する領域でのみ補正トルクを求めることができ、精度をより高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の制御装置の機能ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の操舵性を説明する説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の制御テーブルの一例を示すものである。
【図５】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の制御装置の機能ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の制御テーブルの一例を示すものである。
【図９】 この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の制御装置の機能ブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の制御テーブルの一例を示すものである。
【図１１】 この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】 この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置の処理の一例を示すフローチャートである。の
【図１３】 この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置の制御テーブルの一例を示すものである。
【図１４】 従来の電動パワーステアリング装置の構成図である。
【符号の説明】
２０ ステアリングホイール、２１ ステアリング軸、
２２ａ、２２ｂ 自在継ぎ手、２３ ピニオン、２４ ラック軸、
２４ａ ラック、２５ ラック＆ピニオン、２６ 電動機、
２７ ボールネジ機構、２８ 車輪、２９ タイロッド、
３０ トルクセンサ、３１ 操舵速センサ、３２ 操舵角センサ、
３３ 制御装置、３４ 操舵トルク検出手段、３５ 操舵角検出手段、
３６ 車速検出手段、３７ 右車輪速検出手段、３８ 左車輪速検出手段、
３９ 減算器、４０、４５、４６ 補正トルク演算手段、４１ 加算器、
４２ モータ駆動電流演算手段、４３ モータ駆動手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機のトルクにより操舵力をアシストするものにおいて、左右のタイヤの空気圧のバランスが崩れた場合においても良好な操舵性が得られる電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は車両の運転者による操舵力と車速とを検出し、操舵力と車速とに応じたアシストトルクを電動機からステアリング機構に与えて操舵性を改善するものである。車両に必要な操舵力は車速の上昇と共に低下するが、車速以外にもタイヤの空気圧によっても変動し、タイヤ空気圧の低下により操舵が重くなると共に、左右のタイヤ空気圧のバランスが崩れた場合には左右の操舵力に差が生じて直進性が損なわれる。このために、タイヤ空気圧が低下したときにおける操舵性の改善に対しては各種の技術が提案されており、例えば、特開平６−２８６６３２号公報に開示された技術もその一つである。
【０００３】
図１３は、この公報に開示された従来技術の構成を示すものである。図において、車両１の左右の前輪２ａおよび２ｂは車両の駆動輪であり、左右の後輪３ａおよび３ｂは従動輪である。車両１の前部にはエンジン４が搭載されており、エンジン４からの駆動トルクは自動変速機５と差動装置６とを経由して左駆動軸７ａと左前輪２ａ、および、右駆動軸７ｂと右前輪２ｂに伝達される。左右の前輪２ａおよび２ｂと左右の後輪３ａおよび３ｂとには各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ９ａ〜９ｄが設けられ、車輪速センサ９ａ〜９ｄの出力は空気圧判定制御装置８に入力される。
【０００４】
空気圧判定制御装置８にはこの他、操舵角センサ１０とブレーキスイッチ１１と走行距離計１２と初期設定スイッチ１３などセンサやスイッチからの信号が供給される。初期設定スイッチ１３はタイヤ空気圧を判定するための初期設定を行うものであり、タイヤ空気圧の低下時には空気圧判定制御装置８がワーニングランプ１４を点灯して警報するように構成される。車輪速センサ９ａ〜９ｄは、例えば、ブレーキデスクに隣接して設けられた図示しない検出用ディスクに形成された検出部を電磁ピックアップなどにより検出するように構成される。空気圧判定制御装置８に設けられたマイクロコンピュータのＲＯＭには、タイヤ空気圧判定制御の制御プログラムやマップが予め格納されており、ＲＡＭには制御に必要なメモリ類が設けられている。なお、パワーステアリング装置の動作はパワーステアリング制御装置１５により制御される。
【０００５】
このように構成された従来の電動パワーステアリング装置においては、四つの車輪速センサ９ａ〜９ｄで検出される車輪速Ｖｗ１〜Ｖｗ４に基いてタイヤ空気圧を判定し、操舵のアシストを行うものである。まず、車両の使用開始時や、タイヤを交換したときなどにおいては、初期設定スイッチ１３を操作してタイヤの製造誤差や特性のバラツキを補償するための補償係数の初期設定を行う。運転中においては、空気圧判定制御装置８が各車輪の車輪速を補償係数で修正しながら計測し、車輪速の差からいずれかのタイヤ空気圧に異常（低下）があると判定した場合には、ワーニングランプ１４を介して警報を出力すると共に、パワーステアリング制御装置１５に励磁電流変更指令を出力し、図示しない電動機によるアシストトルクを増大させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来技術では、タイヤ空気圧の低下時において、警報を出力することと、操舵のアシストトルクを増加させることのみの対策であり、タイヤ空気圧の低下に伴う操舵の重さは軽減されるが、左右のタイヤ空気圧のバランスの崩れに伴う諸問題まで解決するものではなかった。例えば、左前輪２ａのタイヤ空気圧が低下した場合、ハンドルは左側にとられるので直進走行のためには常に右側に操舵トルクを加え続けねばならず、また、ハンドル操作は右旋回時には重く、左旋回時には軽くなってアンバランスを生じ、操舵フィーリングが極めて悪くなる。上記の従来例においては単にアシストトルクを増加させるのみであるから、このようなアンバランス時の操舵フィーリングは改善されず、直進時には常に操舵トルクを加え続けることが必要であり、操舵トルクが左旋回時と右旋回時とで異なったものとなるものであった。
【０００７】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、タイヤ空気圧が低下して左右のバランスが崩れた場合においても直進性が良好であり、右旋回時と左旋回時とにおいて操舵力に差が生ずることがなく、操舵フィーリングの良好な電動パワーステアリング装置を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記車速と、前記操舵角とから、前記車両のタイヤ空気圧が正常な状態で直進走行するときの操舵角に対する補正操舵角を算出し、前記補正操舵角により修正した操舵角が前記ステアリングホイールの中立位置にあると判定されたとき、前記操舵トルク検出手段が検出する前記操舵トルクの値を補正トルクとするようにしたものである。
【０００９】
また、この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記操舵トルクと、前記車速とから、前記ステアリングホイールの中立位置において車両が直進走行するためのトルク値を算出し、算出されたトルク値を補正トルクとするようにしたものである。
【００１０】
さらにまた、この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記操舵トルクと、前記車速とから前記ステアリングホイールの操舵角を推定し、この推定した操舵角が前記ステアリングホイールの中立位置近傍にあると判断されたとき、前記操舵トルク検出手段が検出する前記操舵トルクを補正トルクとするものである。
【００１１】
さらに、この発明に係わる電動パワーステアリング装置は、車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記車速と、前記操舵トルクまたは前記操舵角との時間当たりの変化量を検知し、それぞれの変化量が所定値以下のとき、前記操舵トルク検出手段が検出する前記操舵トルクの値を補正トルクとするようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図６は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置を説明するためのもので、図１は、電動パワーステアリング装置を制御する制御装置の機能ブロック図、図２は、電動パワーステアリング装置の構成図、図３は、タイヤ空気圧のアンバランス時における操舵性を説明する説明図、図４は、制御テーブルの一例を示すものであり、図５と図６とは、操舵トルク算出時における処理の一例を示すフローチャートである。
【００１３】
まず、図２の構成図にて電動パワーステアリング装置の構成を説明すると、車両のステアリング系は、ステアリングホイール２０と、ステアリング軸２１と、ステアリング軸２１とは自在継ぎ手２２ａおよび２２ｂにより連結され、ピニオン２３とラック２４ａとからなるラック＆ピニオン２５と、ラック２４ａを有してステアリングホイール２０の操作により左右に移動するラック軸２４と、ラック軸２４とは同軸的に設けられた電動機２６と、電動機２６の回転出力を軸方向の力に転換してラック軸２４に加えるボールネジ機構２７と、ラック軸２４の左右の動きを車両の車輪２８に伝達するタイロッド２９と、ステアリング軸２１に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３０と、操舵速度を検出する操舵速センサ３１と、操舵角を検出する操舵角センサ３２と、操舵トルクや操舵角などを入力してアシストトルクを算出し、電動機２６に出力する制御装置３３とから構成されている。
【００１４】
ステアリングホイール２０が操作されると、この操舵トルクがラック＆ピニオン２５に伝達され、ラック軸２４が左右に移動してタイロッド２９を介して車輪２８の角度を変位させると共に、このときの操舵トルクと操舵角とがトルクセンサ３０と操舵角センサ３２とに検出されて制御装置３３に入力される。制御装置３３はこれらの各センサからの入力によりアシストトルクを演算し、アシストトルクに見合った出力電流を電動機２６に加え、電動機２６の回転はボールネジ機構２７により軸方向の力に転換されてラック軸２４に加えられ、ラック軸２４の左右の移動にアシスト力を働かせることにより運転者によるステアリングホイール２０の操作を軽減する。
【００１５】
この発明の実施の形態１における制御装置３３には図１に示すような機能が付与されている。トルクセンサ３０により検出された操舵トルクは操舵トルク検出手段３４に入力され、操舵角センサ３２により検出された操舵角は操舵角検出手段３５に入力される。また、図２には図示しないが、車両には車速センサと、左右の車輪２８に設けられた車輪速センサ（各車輪に個別に設けられた車速、または、回転速度センサ）を有しており、車速センサからの信号は車速検出手段３６に入力され、右車輪速センサからの信号は右車輪速検出手段３７に、左車輪速センサからの信号は左車輪速検出手段３８に入力される。なお、以降の説明においては、車輪速センサが各車輪の走行速度を検出するものとする。
【００１６】
右車輪速検出手段３７と左車輪速検出手段３８とで検出された左右の車輪速は減算器３９に入力され、減算器３９からは左右の車輪の速度差が車輪速差として出力される。補正トルク演算手段４０は、この車輪速差と操舵角とから補正すべきトルクを算出するもので、減算器３９の出力と操舵角検出手段３５の出力と車速検出手段３６の出力とを入力し、車輪速差と操舵角とから車速に対応した補正トルクを算出する。この補正トルクは、車両の左右の車輪のタイヤ空気圧の差から生ずる操舵力差を補償するものであり、詳細は後述する。
【００１７】
補正トルク演算手段４０の出力する補正トルクと操舵トルク検出手段３４の出力とは加算器４１にて加算され、この加算されたトルク値がモータ電流演算手段４２に入力されて演算結果がモータ駆動手段４３に出力され、電動機２６を駆動する。電動機２６の回転出力は上記したようにボールネジ機構２７により軸方向の力に転換されてラック軸２４に伝達され、操舵トルクをアシストすると共に、左右の車輪のタイヤ空気圧のアンバランスに伴う左右の操舵トルクのアンバランスと直進性とを補正する。
【００１８】
図３と図４とにより、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作内容を説明すると、図３の（ａ）はタイヤ空気圧が左右の車輪２８が共に正常であり、直進走行状態における車輪２８とステアリングホイール２０の状態を示すものである。左右の車輪２８のタイヤ空気圧が正常であり、両車輪のバラツキ差が補正してあるものとすれば、減算器３９の出力である車輪速差はゼロｋｍ／ｈであり、ステアリングホイール２０には外的なトルクが加わらず、補正トルク演算手段４０の出力である補正トルクはゼロＮ・ｍである。
【００１９】
図３の（ｂ）に示すように、例えば、左側の車輪のタイヤ空気圧が低下している場合には、車軸の中心から接地面までの距離に差ができるため、ステアリングホイールが中立状態であっても左側の車輪の車速が見かけ上高くなって左右の車輪速には差が生じ、運転者が操舵力を加え続けない限りステアリングホイール２０は図に示すように左に切られたのと同一の状態となって車両は左に旋回する。直進を保つためには運転者はステアリングホイール２０を図とは反対の右側に操舵して操舵トルクを保持し続ける必要があり、また、車両を旋回させる場合においても右側への操舵と左側への操舵とで操舵トルクに差が生じることになる。
【００２０】
補正トルク演算手段４０が演算する補正トルクは、この左右の車輪のタイヤ空気圧に差が生じた場合における直進走行時の操舵力と、旋回時における左右の操舵トルクの差に相当するものであり、補正トルク演算手段４０には図４に示すような制御テーブルが保持されており、この制御テーブルを用いて補正トルクを演算する。図４の制御テーブルは、車輪速差と操舵角とに対応した補正トルクの値Ｃｍｎが書き込まれており、車速に対応して複数の制御テーブルが保持され、車速検出手段３６から入力される車速により制御テーブルが切り替えられるようにされる。車速に対応して複数の制御テーブルが備えられるのは、車輪２８の回転による遠心力で車輪２８の半径が変化するためである。
【００２１】
図４に示すように、補正トルクは定数Ｃｍｎ（ｍ＝０〜１０、ｎ＝０〜１０）で表され、この値は車輪速差と車速と操舵角とにより一義的に決めることができる。また、制御テーブルは車速に対応して多数の制御テーブルを備えることもできるし、車速に対して段階的に制御テーブルを設けて各制御テーブル間の車速に対しては補間演算することもできる。補正トルク演算手段４０は、車輪速差と操舵角と車速とから制御テーブルを参照して補正トルクの値を読み取り、これを出力することにより、直進時における運転者の操舵力をほぼ０にし、旋回時における左右の操舵トルクが均等になるように補正する。
【００２２】
補正トルク演算手段４０には車速が入力されるが、この車速は車速検出手段３６を排除し、左右の車輪速の平均値から得ることもでき、これにより入力回路を簡素化することができる。また、空気圧の低下により操舵力がアンバランスになるのは操舵輪（通常は前輪である）だけでなく、非操舵輪のタイヤ空気圧のアンバランスでも直進性が妨げられるので、車輪速センサは操舵輪に装着するだけでなく、非操舵輪について同様の検出を行い、結果により操舵輪の操作を行うことが有効である。
【００２３】
さらに、後述するように、補正トルク演算手段４０が車速、または、車輪速が所定値以上のときに補正トルクを求めるようにすることにより、車輪速が安定する領域でのみ補正トルクを求めることができ、補正精度をより高めることができる。このように、補正トルクを含むアシストトルクを電動機２６から得ることにより、一方の車輪のタイヤ空気圧が低下している場合でも運転者が操舵トルクを加え続けることなく直進性が保たれ、また、旋回時においても左右の操舵力に差が生ずることがなく、良好な操舵フィーリングが得られることになる。
【００２４】
補正トルク演算手段４０による補正トルクの算出は、図５のフローチャトに示すように処理することにより、不安定条件を排除することができる。すなわち、図５において、まず、ステップ５０１において車速検出手段３６から車速を入力して車速の時間当たりの変化量を検知し、変化量が所定値以下であればステップ５０２に進む。ステップ５０２では操舵角検出手段３５から入力する操舵角の時間当たりの変化量を検知し、操舵角の変化量が所定値以下であればステップ５０３に進む。ステップ５０３では減算器３９から入力する車輪速差の時間当たりの変化量を検知し、変化量が所定値以下であればステップ５０４に進む。ステップ５０４では入力された車速と操舵角と車輪速差とから補正トルクを演算し、加算器４１に出力する。
【００２５】
ステップ５０１ないしステップ５０３において、車速と操舵角と車輪速差とのいずれかの変化量が所定値以上であればステップ５０５に進み、前回算出した補正トルクの値を今回の補正トルクとして使用する。この処置は、加速中であるとか、旋回中であるとか、悪路走行中の場合には補正トルクの算出を禁止し、外乱を排除してより正確な補正トルクを求めるものであり、これにより操舵フィーリングの向上が図れることになる。
【００２６】
また、上記のように、補正トルクを、車速が所定値以下のときには算出せず、前回の値を使用することにより、より安定した補正トルクを得ることができる。図６のフローチャートはこの処理を示すもので、補正トルク演算手段４０が車速検出手段３６から車速を入力し、ステップ６０１にてこの車速が所定値と比較される。車速が所定値以上であればステップ６０２に進み、図４に示したテーブルの使用により補正トルクを算出し、車速が所定値以下であればステップ６０３に進んで前回算出した補正トルクの値を今回の補正トルクとする。このように補正トルクの算出を車速が所定値以上のときのみに限定することにより、車輪速差などの検出精度が高まり、より高精度の補正トルクを得ることができる。なお、以上の説明においてはピニオンアシスト方式の構成に対する適用について説明したが、コラムアシスト方式に対して適用しても同一効果が得られるものである。
【００２７】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に使用する制御装置の機能ブロック図、図８は制御テーブルの一例を示すものである。図７において、補正トルク演算手段４５には、右車輪速検出手段３７と左車輪速検出手段３８との差である車輪速差と、操舵角検出手段３５の出力と、車速検出手段３６の出力と、操舵トルク検出手段３４の出力とが入力される。このように、補正トルク演算手段４５に操舵トルク検出手段３４の出力が入力されること以外は実施の形態１の図１と同様である。
【００２８】
補正トルク演算手段４５には図８に示す制御テーブルが保有されており、この制御テーブルのＣｍｎの値には車輪速差と操舵角とに対応する補正操舵角が書き込まれている。この補正操舵角は、左右のタイヤ空気圧がアンバランス状態で車輪速差がゼロでない状態において車両が直進走行するための操舵角と、左右のタイヤ空気圧がバランス状態で車輪速差がゼロである状態において車両が直進走行するための操舵角との差の値が補正値として使用されるものである。
【００２９】
補正トルク演算手段４５は車輪速差と操舵角とを入力して制御テーブルを参照し、補正操舵角を求める。求めた補正操舵角により修正した操舵角がステアリングホイール２０の中立位置の近傍にあれば、現在、車両は直進状態にあると判断し、操舵トルク検出手段３４から得た操舵トルクは、タイヤ空気圧が正常でなく一方が低下しているときに運転者が直進するために操作する操舵トルクであると判断する。
【００３０】
従って、このときの操舵トルクを補正トルクとして出力することにより、運転者は操舵トルクを加え続ける必要がなくなり、操舵フィーリングを向上させることができる。また、補正トルク演算手段４５は実施の形態１にて示した図５と図６のフローチャートによる処理を行い、補正トルクに代わって補正操舵角を求めることにより、より精度良く補正操舵角を求めることができる。
【００３１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置は、実施の形態２にて使用した図７と同様の制御装置を使用し、制御テーブルを使用することなく補正トルクを得るものである。すなわち、車輪２８のタイヤ空気圧にアンバランスがある場合に、所定の走行条件における直進状態において、操舵トルク検出手段３４から操舵トルクを検出し、このときの操舵トルクを補正トルクとするものである。
【００３２】
補正トルク演算手段４５は、実施の形態１の図５のフローチャートにて説明したように、車輪速差と操舵角と車速とを入力して時間当たりの変化量を検出し、それぞれの変化量が所定値以下であるときに操舵トルク検出手段３４の出力から操舵トルクを検出する。このときの操舵トルクは車両が安定して直進走行している状態での操舵トルクであるから、タイヤ空気圧が正常でなく一方が低下しているときに運転者が直進するために操作する操舵トルクであると判断し、検出された操舵トルクの値を補正トルクの値として加算器４１に出力し、加算結果に基づきモータ駆動電流演算手段４２が電動機２６の駆動電流を算出する。
【００３３】
このように補正トルクを決定することにより、補正トルク演算手段４５に制御テーブルを保有させることなく、車両が加速中や旋回中や悪路走行中などの条件を避けた状態において補正トルクを決定することがでる。また、この補正トルクを加算器４１で加算してアシストトルクとするので、車両の直進性と、左右に旋回するときの操舵力のバランスとを良好なものとすることができる。
【００３４】
実施の形態４．
図９ないし図１１は、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置を説明するためのもので、図９は、電動パワーステアリング装置を制御する制御装置の機能ブロック図、図１０は、制御テーブルの一例を示すものであり、図１１は、操舵トルク算出処理の一例を示すフローチャートである。
【００３５】
図９において、操舵トルク検出手段３４にはトルクセンサ３０から操舵トルクが入力され、車速検出手段３６には車速センサの車速が入力される。また、右車輪速検出手段３７には右車輪速センサからの信号が、左車輪速検出手段３８には左車輪速センサからの信号は入力される。右車輪速検出手段３７と左車輪速検出手段３８との出力は減算器３９に加えられ、右側車輪と左側車輪との速度差が車輪速差として出力され、この車輪速差と操舵トルク検出手段３４の出力と車速検出手段３６の出力とが補正トルク演算手段４６に入力される。
【００３６】
補正トルク演算手段４６には図１０に示すような車輪速差と操舵トルクとに対応する補正トルクの制御テーブルが複数保持されており、複数の制御テーブルはそれぞれの車速に対応して設けられる。制御テーブルには車輪速差と操舵トルクとに対応して車両を直進走行させるための補正トルクがＣｍｎとして書き込まれており、補正トルク演算手段４６は車輪速差と操舵トルクと車速とを入力してこの補正トルクを読み出し、加算器４１に出力する。加算器４１はこの補正トルクと操舵トルクとを加算してモータ電流演算手段４２に出力し、モータ電流が演算されてモータ駆動手段４３に出力され、電動機２６が駆動される。
【００３７】
図１１は制御テーブルから補正トルクを読み出すときの処理を示すもので、ステップ１２０１において補正トルク演算手段４６が入力する車輪速差の変化量を検出し、変化量が所定値以下であればステップ１２０２に進む。ステップ１２０２では車速の変化量を検知し、同様に変化量が所定値以下であればステップ１２０３に進む。ステップ１２０３では操舵トルクの変化量を検知し、変化量が所定値以下であればステップ１２０４において補正トルクを制御テーブルから読み出す。少なくとも一つのステップにおいて変化量が所定値以上であればステップ１２０５に進んで前回の補正トルク値を今回の補正トルクとする。
【００３８】
このように処理することにより、ステップ１２０４に進むときは悪路走行中や旋回中ではなく、車両は安定して直進中であると判定され、直進時におけるタイヤ空気圧のアンバランスに伴う必要操舵トルクを補正し、運転者による操舵力を軽減することができる。なお、車速検出手段３６が出力し、制御テーブルを探索するときの車速、および、ステップ１２０２にて変化量を検知する車速は車速センサによらず、右車輪速検出手段３７の出力と左車輪速検出手段３８の出力との平均値とすることもできる。なお、以上の処理を実施の形態１の図６に示したように、車速が所定値以上の状態にて行うことにより高精度に補正トルクを求めることができる。
【００３９】
実施の形態５．
図１２は、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置の制御内容を示すフローチャート、図１３は制御テーブルの一例であり、図１３の制御テーブルには車輪速差と操舵トルクに対応した直進走行のための操舵角がＣｍｎとして書き込まれている。また、この実施の形態における制御装置は実施の形態４にて示した図９と同様である。補正トルク演算手段４６は、まず、ステップ１３０１において車輪速差の変化量と車速の変化量とを検知し、それぞれが所定値より小さいと判定されるとステップ１３０２に進み、車輪速差と操舵トルクと車速とから図１３のテーブルにより操舵角を読み出す。続いてステップ１３０３に進み、読み出した操舵角がステアリングホイール２０の中立位置近傍にあるかどうかを判断し、中立位置近傍にあると判定されればステップ１３０４に進み、そのときの操舵トルクの値を補正トルクとして補正トルク演算手段４６から加算器４１に出力する。
【００４０】
ステップ１３０１にてそれぞれの変化量が所定値以上であると判断された場合と、ステップ１３０３にて操舵角が中立位置近傍にないと判定されたときにはステップ１３０５に進み、前回得た操舵トルクの値を今回の補正トルクとする。このように制御することにより、車両が安定して直進状態にある場合のみ補正トルクを得ることになり、補正トルクの精度を高めることができることになる。この処理を車速が所定値以上の状態にて行うことにより、より高精度に補正トルクを求めることができるのは実施の形態４と同様である。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車輪速差と、車速と、操舵角とから車両が正常な状態で直進走行するときの操舵角に対する補正操舵角を算出し、補正操舵角により修正した操舵角がステアリングホイールの中立位置にあると判定したとき、検出された操舵トルクの値を補正トルクとするようにしたので、車両が直進走行していると推定されるときの操舵トルクの値を補正トルクしてアシストすることができ、操舵フィーリングを向上させることができるものである。
【００４２】
さらに、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車輪速差と、操舵トルクと、車速とから、ステアリングホイールの中立位置において車両が直進走行するためのトルク値を算出し、算出されたトルク値を補正トルクとするようにしたので、運転者が操舵トルクを加え続けなくても直進性が保たれ、旋回時においても左右の操舵力に差が生ずることがなく、良好な操舵フィーリングが得られるものである。
【００４３】
また、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車輪速差と、操舵トルクと、車速とからステアリングホイールの操舵角を推定し、この推定した操舵角がステアリングホイールの中立位置近傍にあると判断されたとき、検出された操舵トルクを補正トルクとするようにしたので、車両が直進走行していると推定されるときの操舵トルク値を補正トルクしてアシストすることができ、操舵フィーリングを向上させることができるものである。
【００４４】
さらに、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車速と、車輪速差と、操舵トルクまたは操舵角との時間当たりの変化量を検知し、それぞれの変化量が所定値以下のとき、補正トルクを算出するようにしたので、走行条件による外乱を排除して正確な補正トルクを求めることができるものである。
【００４５】
さらにまた、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、車速を、右車輪速検出手段と左車輪速検出手段とが検出する左右の車輪速の平均値から得るようにしたので、制御装置に車速センサからの信号入力を必要とせず、入力処理回路を簡素化することができるものである。
【００４６】
また、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車輪速差と、車速と、操舵トルクとの時間当たりの変化量を検知し、それぞれの変化量が所定値以下のとき、操舵トルク検出手段が検出する操舵トルクを補正トルクとするようにしたので、容易に補正トルクを求めることができ、また、求めた補正トルクは外乱を排除した正確なものとすることができるものである。
【００４７】
さらに、この発明の電動パワーステアリング装置によれば、補正トルク演算手段が、車速、または、左右の車輪速が所定値以上のとき、補正トルクを算出するようにしたので、車輪速が安定する領域でのみ補正トルクを求めることができ、精度をより高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の制御装置の機能ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の操舵性を説明する説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の制御テーブルの一例を示すものである。
【図５】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の制御装置の機能ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の制御テーブルの一例を示すものである。
【図９】 この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の制御装置の機能ブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の制御テーブルの一例を示すものである。
【図１１】 この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】 この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置の処理の一例を示すフローチャートである。の
【図１３】 この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置の制御テーブルの一例を示すものである。
【図１４】 従来の電動パワーステアリング装置の構成図である。
【符号の説明】
２０ ステアリングホイール、２１ ステアリング軸、
２２ａ、２２ｂ 自在継ぎ手、２３ ピニオン、２４ ラック軸、
２４ａ ラック、２５ ラック＆ピニオン、２６ 電動機、
２７ ボールネジ機構、２８ 車輪、２９ タイロッド、
３０ トルクセンサ、３１ 操舵速センサ、３２ 操舵角センサ、
３３ 制御装置、３４ 操舵トルク検出手段、３５ 操舵角検出手段、
３６ 車速検出手段、３７ 右車輪速検出手段、３８ 左車輪速検出手段、
３９ 減算器、４０、４５、４６ 補正トルク演算手段、４１ 加算器、
４２ モータ駆動電流演算手段、４３ モータ駆動手段。
Claims (7)
- 車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記車速と、前記操舵角とから、前記車両のタイヤ空気圧が正常な状態で直進走行するときの操舵角に対する補正操舵角を算出し、前記補正操舵角により修正した操舵角が前記ステアリングホイールの中立位置にあると判定されたとき、前記操舵トルク検出手段が検出する前記操舵トルクの値を補正トルクとすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
- 車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記操舵トルクと、前記車速とから、前記ステアリングホイールの中立位置において車両が直進走行するためのトルク値を算出し、算出されたトルク値を補正トルクとすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
- 車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記操舵トルクと、前記
車速とから前記ステアリングホイールの操舵角を推定し、この推定した操舵角が前記ステアリングホイールの中立位置近傍にあると判断されたとき、前記操舵トルク検出手段が検出する前記操舵トルクを補正トルクとすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記車速と、前記操舵トルクまたは前記操舵角との時間当たりの変化量を検知し、それぞれの変化量が所定値以下のとき、前記補正トルクを算出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記車速を、前記右車輪速検出手段と前記左車輪速検出手段とが検出する左右の車輪速の平均値から得ることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 車両の走行速度を検出する車速検出手段、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、前記車両の右側車輪の速度を検出する右車輪速検出手段、前記車両の左側車輪の速度を検出する左車輪速検出手段、前記操舵トルクに対応して電動機の駆動電流を演算するモータ駆動電流演算手段、前記車両が直進走行状態を保つために必要な補正トルクを算出して前記操舵トルクと加算し、前記モータ駆動電流演算手段に与える補正トルク演算手段を備え、前記補正トルク演算手段が、前記車輪速差と、前記車速と、前記操舵トルクまたは前記操舵角との時間当たりの変化量を検知し、それぞれの変化量が所定値以下のとき、前記操舵トルク検出手段が検出する前記操舵トルクの値を補正トルクとすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
- 前記補正トルク演算手段が、前記車速、または、前記左右の車輪速が所定値以上のとき、前記補正トルクを算出することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
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