JP4895091B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
このような電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクと、電動モータからステアリング機構に与えられるアシストトルク目標値との関係を定めるアシスト特性が予め定められており、アシストマップとしてメモリに格納されている。そして、このアシストマップから操舵トルクに応じたアシストトルク目標値が読み出され、この読み出されたアシストトルク目標値に基づいて電動モータが駆動制御されるようになっている。
そこで、特許文献1の先行技術では、基本アシスト特性を操舵速度に基づいて修正し、それによって得られる修正アシスト特性に従って操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置が提案されている。この先行技術では、往き操舵時には基本アシスト特性に従って操舵補助する一方で、保舵時および戻し操舵時において、基本アシスト特性を操舵速度に応じて操舵トルク座標軸方向にシフトすることによって修正アシスト特性を得るようになっている。これにより、往き操舵時と保舵時および戻し操舵時とで異なるアシスト特性を設定することができるようになり、往き操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、保舵時および戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感(ばね感)を解消することができる。
操舵速度に対して、車両の挙動を表すヨーレートは応答が遅れる。特許文献1の先行技術では、操舵速度に応じてシフト量が定められるので、車両の挙動に正確に対応できない。つまり、ドライバが、操舵中にハンドル操作を止めた直後(操舵速度が零になった直後)では、車両のヨーモーメントの変化が遅れ、ハンドルが重くなるのが通常であるが、上記先行技術ではアシスト量が増大するので、操舵速度が零になった直後、切り込み時の手応えが損なわれたように感じることがあった。
基本アシスト特性に対する修正アシスト特性のシフト量は、ヨーレート検出手段によって検出または推定されるヨーレートに応じて設定される。ヨーレートは、車両の旋回挙動を直接的に表す量であり、旋回時に車両に生じる横加速度、ひいては、運転者の操舵力に直接的に関係している。したがって、ヨーレートに応じてシフト量を設定する本発明の構成によって、車両の旋回挙動に応じた適切なシフト量を設定することが可能となり、過不足のない操舵補助を行える結果、操舵違和感を抑制して、操舵フィーリングを改善することができる。
この構成によれば、基本アシスト特性のシフト量を、車速に応じて可変設定できるから、たとえば、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。
図1は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール1に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト2を介して、ラック軸を含むステアリング機構3に機械的に伝達される。ステアリング機構3には、電動モータMから操舵補助力が、ギヤ機構(減速機構)等の駆動力伝達機構を介して、またはダイレクトドライブ方式によって、機械的に伝達されるようになっている。
コントローラ10は、トルクセンサ5によって検出される操舵トルクTh、車速センサ6によって検出される車速V、およびヨーレートセンサ7によって検出されるヨーレートγに応じて、電動モータMからステアリング機構3に与えるべきアシストトルク目標値を定め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機構3に与えられるように、電動モータMを駆動制御する。
マイクロコンピュータ20は、プログラム処理を実行することによって実現される機能処理部であるアシストトルク目標値設定部21と、マイクロコンピュータ20内のメモリの記憶領域により構成されるアシスト特性記憶部22とを備えている。アシスト特性記憶部22は、複数の車速域のそれぞれに対して予め定めた複数の基本アシスト特性にそれぞれ対応する複数の基本アシストマップを記憶している。基本アシスト特性は、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の基本特性を定めたものであり、複数の操舵トルクの値に対応付けて、アシストトルク目標値の基本値がアシストマップ(テーブル)の形式でアシスト特性記憶部22に記憶されている。
トルクセンサ5によって検出される操舵トルクThは、ステアリングホイール1に右方向操舵のためのトルクが加えられているときには正の値をとり、ステアリングホイール1に左方向操舵のためのトルクが加えられているときには負の値をとる。基本アシスト特性は、図2において、曲線L0で示されている。この基本アシスト特性は、操舵トルクThの正の値に対してアシストトルク目標値Taの正の値を対応付け、操舵トルクThの負の値に対してアシストトルク目標値Taの負の値を対応付けるように定められている。上述のとおり、アシスト特性記憶部22には、複数の車速域に対応した複数の基本アシストマップが記憶されているが、説明を簡単にするために、図2においては、或る車速域において適用される1つの基本アシスト特性が示されている。
この実施形態では、ヨーレートγ、車速Vおよび操舵トルクThに基づいてシフト量演算部24によって演算されるシフト量ΔThだけ、基本アシスト特性を操舵トルクThの座標軸方向(正方向または負方向)にシフトさせた仮想的な修正アシスト特性(たとえば、曲線L11,L12で示す特性)に基づいて、アシストトルク目標値Taが設定されることになる。
図3は、シフト量演算部24の働きを説明するための図であり、ヨーレートγに対する基本シフト量ΔThBの関係が示されている。ヨーレートγは、この実施形態では、車両の右旋回方向のヨーレートγに対しては正の値をとり、車両の左旋回方向のヨーレートγに対しては負の値をとる。シフト量演算部24は、図3に従って定められる基本シフト量ΔThBに後述の車速ゲインGVおよびトルクゲインGTを乗じることによって、シフト量ΔTh(=GV×GT×ΔThB)を求める。
そして、ヨーレートγに応じてシフト量を定めるようにしていることにより、車両の挙動に対応した適切な操舵補助が可能となる。これにより、バネ感のもととなる車両の反力を適切なタイミングで抑制することが可能となり、操舵フィーリングを大幅に改善することができる。
これによって、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。
具体的には、基本アシスト特性を関数fを用いてTa=f(Th)と表わすとすると、トルクセンサ5が検出する操舵トルクThからシフト量ΔThを引いた値をアシストマップ検索用の操舵トルク値Th*として用い(すなわち、Th*=Th−ΔTh)、この検索用操舵トルク値Th*を用いてアシスト特性記憶部22に記憶された基本アシストマップを検索すればよい。これによって、仮想的な修正アシスト特性に従って、アシストトルク目標値Ta(=f(Th*))を定めることができる。
このようにして、基本アシスト特性をシフト量ΔThだけ操舵トルク軸方向に沿ってシフトさせて得られる仮想的な修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値Taが、アシスト特性記憶部22から読み出されることになる。この読み出されたアシスト特性目標値Taに基づき、モータドライバ30が制御され、それに応じた駆動力をモータMが発生して、ステアリング機構3に与えることになる。
シフト量演算部24についても同様であり、ヨーレートγに対する基本シフト量ΔThBの特性を予めメモリに記憶させておいてもよいし、関数演算によって、ヨーレートγに対する基本シフト量ΔThBを求める構成としてもよい。車速Vに対する車速ゲインGVや操舵トルクThに対するトルクゲインGTの演算についても同様のことが当てはまる。
さらに、上記の実施形態では、ヨーレートセンサ7によってヨーレートγを検出しているが、ヨーレートセンサを設ける代わりに、舵角センサを設け、この舵角センサによって検出される操舵角と車速とに基づいてヨーレートを推定する構成としてもよい。
Claims (2)
- 電動モータの駆動力をステアリング機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
車両の操向のための操作部材に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
この操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段と、
この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対応するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段と、
前記車両のヨーレートを検出または推定するヨーレート検出手段と、
上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、前記ヨーレート検出手段によって検出または推定されるヨーレートに応じて設定するシフト量設定手段と
を含み、
前記操舵トルクが、一方向の操舵に対して正の値をとり、他方向の操舵に対して負の値をとり、
前記基本アシスト特性において、操舵トルクの正の値に対してモータ駆動目標値の正の値が割り当てられ、負の値の操舵トルクに対しては負の値のモータ駆動目標値が設定されており、
前記ヨーレートは、車両の前記一方向への旋回方向に対して正の値をとり、車両の前記他方向への旋回方向に対して負の値をとり、
前記操舵トルクが零以上である場合には、ヨーレートが零以上の第1の所定値をとるときの値を零と定め、当該第1の所定値未満のヨーレートに対しては、負の下限値まで、ヨーレートの減少に伴って単調に減少するように前記シフト量が定められ、
前記操舵トルクが負の値である場合には、ヨーレートが零以下の第2の所定値をとるときの値を零と定め、当該第2の所定値を超えるヨーレートに対しては、正の上限値まで、ヨーレートの増加に伴って単調に増加するように前記シフト量が定められる、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記シフト量設定手段は、上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を零に定め、上記操作部材を舵角中点に向かって操作する戻し操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記操作量検出手段によって検出される操作量に対するモータ駆動目標値の絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するものであることを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
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