JP5163753B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングに付与する付加摩擦トルクを制御するパワーステアリング装置に関する。

この種の技術が、例えば特許文献１に提案されている。特許文献１には、低速走行時にはステアリングの戻り特性を良好にし、高速走行時にはステアリングの収斂性を良好にするために、操舵角や車速に応じた摩擦トルクをステアリングに付与する技術が提案されている。

特開２００２−１０４２１０号公報

ところで、車両がＶＧＲＳ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅａｒ Ｒａｔｉｏ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）などの伝達比可変機構を備えている場合、ＶＧＲＳによるギヤ比（伝達比）が変化すると、ステアリングに付与すべき摩擦トルクの特性が変化する。上述した特許文献１には、このような問題点やその解決手段については記載されていない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、伝達比が変化した場合であっても、ステアリングに付与する付加摩擦トルクの制御を適切に実行することが可能なパワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、車両に搭載されるパワーステアリング装置であって、操舵角と転舵角との間の伝達比を可変にする伝達比可変機構と、車両状態を表す情報に基づいて、ステアリングに付与すべき摩擦トルクを設定する摩擦トルク設定手段と、前記摩擦トルクに基づいて目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、前記目標操舵角と操舵角との偏差に基づいて、付加摩擦トルクを定め、ステアリングに前記付加摩擦トルクを付与する制御を行うトルク付与手段と、前記伝達比に基づき前記付加摩擦トルクを変更する付加摩擦トルク変更手段と、を備える。

上記のパワーステアリング装置は、車両に搭載され、伝達比可変機構と、摩擦トルク設定手段と、目標操舵角設定手段と、トルク付与手段と、付加摩擦トルク変更手段と、を備える。トルク付与手段は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ステアリングに付与すべき付加摩擦トルクを設定し、付加摩擦トルクを付与する制御を行う。付加摩擦トルク変更手段は、例えばＥＣＵであり、伝達比可変機構の伝達比または伝達比に相関があるパラメータに基づき付加摩擦トルクを変更する。このようにすることで、パワーステアリング装置は、伝達比が変化した場合であっても、ステアリングに適切な付加摩擦トルクを付与することができる。

上記のパワーステアリング装置の一態様では、前記付加摩擦トルク変更手段は、前記伝達比に基づき前記付加摩擦トルクの立ち上がり特性を変更する。このようにすることで、パワーステアリング装置は、運転者の実際の操舵に適った付加摩擦トルクを設定することができる。

上記のパワーステアリング装置の他の一態様では、前記付加摩擦トルク変更手段は、軸増速時に前記付加摩擦トルクの立ち上がりを遅くする。このようにすることで、パワーステアリング装置は、伝達比可変機構によってステアリングが増速された場合であっても、運転者の実際の操舵に適った付加摩擦トルクを設定することができる。

上記のパワーステアリング装置の他の一態様では、前記付加摩擦トルク変更手段は、前記伝達比に基づき前記付加摩擦トルクの最大値を変更する。このようにすることで、パワーステアリング装置は、伝達比に応じて、適切に付加摩擦トルクを設定することができる。

本実施形態に係るパワーステアリング装置が適用された操舵制御システムの概略構成図を示す。 摩擦トルクを求める方法の一例を示す。 付加摩擦トルクの特性の一例を示す。 付加摩擦トルクの特性を可視的なモデルで表すイメージ図である。 第１実施形態における付加摩擦トルクの特性の一例を示す。 第１実施形態における制御処理を示すフローチャートである。 目標角速度ωｖｇに対するゲインＫｖｇ及び摩擦トルクＴｔｖｇの適正値を示すマップの一例である。 第２実施形態における制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 操舵角センサ
４ 操舵トルクセンサ
５ ピニオン
６ ステアリングラック
７ モータ
８ モータ回転角センサ
１２ 車輪
１５ 車速センサ
３０ コントローラ
５０ 操舵制御システム

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
まず、本実施形態に係るパワーステアリング装置が適用されたシステム（以下、「操舵制御システム」と呼ぶ。）５０の全体構成について説明する。図１は、操舵制御システム５０の構成を示す概略図である。

操舵制御システム５０は、主に、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、操舵角センサ３と、操舵トルクセンサ４と、ピニオン５と、ステアリングラック６と、モータ７と、モータ回転角センサ８と、タイロッド１０Ｒ、１０Ｌと、ナックルアーム１１Ｒ、１１Ｌと、車輪（前輪）１２ＦＲ、１２ＦＬと、車速センサ１５と、コントローラ３０と、を備える。なお、以下では、タイロッド１０Ｒ、１０Ｌ、ナックルアーム１１Ｒ、１１Ｌ、及び車輪１２ＦＲ、１２ＦＬの符号の末尾に付した「Ｒ」、「Ｌ」は、これらを区別しないで用いる場合には、省略するものとする。

操舵制御システム５０は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）システムによって構成される。具体的には、操舵制御システム５０は、車両に搭載され、ステアリングホイール１の操作などに応じて車輪１２Ｆ（転舵輪）を転舵させる制御を行うシステムである。

ステアリングホイール１は、運転者により車両を旋回等させるために操作される。ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト２を介して、ピニオン５に接続される。ステアリングシャフト２には、主に、操舵角センサ３及び操舵トルクセンサ４が設けられている。なお、以下では、ステアリングホイール１のことを単に「ステアリング」とも表記する。

ピニオン５は、ステアリングシャフト２の回転に応じて回転可能に構成され、ステアリングラック６は、ピニオン５の回転に応じて移動可能に構成されている。ステアリングラック６にはタイロッド１０を介してナックルアーム１１が連結されており、ナックルアーム１１には車輪１２Ｆが連結されている。この場合、ステアリングラック６によってタイロッド１０及びナックルアーム１１が動作されることにより、ナックルアーム１１に連結された車輪１２Ｆが転舵されることとなる。

モータ７は、例えば３相交流モータなどで構成され、ステアリングギヤボックス（不図示）内にステアリングラック６と同軸に設けられている。モータ７は、ステアリングラック６の移動をアシストするような力、若しくはステアリングラック６の移動を阻害するような力を付与することが可能に構成されている。具体的には、モータ７は、操舵感や操舵安定性などを向上させるために、運転者による操舵方向にアシストトルクを付与する。これに対して、モータ７は、保舵性能などを向上させるために、運転者による操舵方向と反対方向に付加摩擦トルクを付与する（つまり操舵反力を付与する）。モータ７は、コントローラ３０から供給される制御信号Ｓ７によって制御される。

操舵制御システム５０内に設けられた各種センサは、以下のように機能する。操舵角センサ３は、運転者によるステアリングホイール１の操作に対応する操舵角を検出し、検出した操舵角に対応する検出信号Ｓ３をコントローラ３０に供給する。操舵トルクセンサ４は、運転者によって入力された操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに対応する検出信号Ｓ４をコントローラ３０に供給する。モータ回転角センサ８は、モータ７の回転角を検出し、検出した回転角に対応する検出信号Ｓ８をコントローラ３０に供給する。車速センサ１５は、車速を検出し（例えば車輪速度を検出する）、検出した車速に対応する検出信号Ｓ１５をコントローラ３０に供給する。

伝達比可変機構１９は、ピニオン５に入力されるステアリングシャフト２の回転を増速（又は減速）させることが可能な機構である。即ち、伝達比可変機構１９は、操舵角と転舵角との間の伝達比を可変にする。伝達比可変機構１９は、例えばＶＧＲＳである。具体的には、伝達比可変機構１９は、モータや可変ギヤなどを備え、ステアリングシャフト２の入力軸２ａと出力軸２ｂとを可変ギヤ部分において連結させている。以後、「伝達比」とは、入力軸２ａの回転に対する出力軸２ｂの回転の比を指すものとする。また、伝達比可変機構１９がステアリングシャフト２の回転を増速させる場合、即ち、伝達比が１以上の場合を単に「軸増速時」と呼ぶ。そして、伝達比可変機構１９がステアリングシャフト２の回転を減速させる場合、即ち、伝達比が１未満の場合を単に「軸減速時」と呼ぶ。

コントローラ３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。コントローラ３０は、上記した各種センサから供給される検出信号Ｓ３、Ｓ４、Ｓ８、Ｓ１５などに基づいて、モータ７に制御信号Ｓ７を供給することで、モータ７に対する制御を行う。本実施形態では、コントローラ３０は、モータ７からステアリングに対して付加摩擦トルクを付与させるための制御（以下、「摩擦付与制御」と呼ぶ。）を行う。このように、コントローラ３０は、本発明におけるパワーステアリング装置として機能する。なお、コントローラ３０は、車両内の制御を行うＥＣＵにより実現されても良い。

［摩擦付与制御の例］
次に、コントローラ３０が行う摩擦付与制御の一例について説明する。なお、ここで示す摩擦付与制御の例は、伝達比可変機構１９の存在を考慮していない。伝達比可変機構１９の存在を考慮した摩擦付与制御については、第１実施形態及び第２実施形態にて説明する。

まず、コントローラ３０は、操舵角（以下、「θ」と表記する。）及び車速（以下、「Ｖ」と表記する。）に基づいて、ステアリングに付与すべき摩擦トルク（以下、「Ｔｔ」と表記する。）を求める。次に、コントローラ３０は、操舵角θ及び摩擦トルクＴｔに基づいて目標操舵角（以下、「θｔ」と表記する。）を求める。次に、コントローラ３０は、目標操舵角θｔと操舵角θとの偏差（以下、「Δθ」と表記する。）に基づいて、付加摩擦トルク（以下、「Ｔｃ」と表記する。）を求める。即ち、コントローラ３０は、目標操舵角θｔなどに基づいて摩擦トルクＴｔを補正し、補正後の摩擦トルクを付加摩擦トルクＴｃとする。そして、コントローラ３０は、このように求められた付加摩擦トルクＴｃがステアリングに付与されるように、モータ７に対する制御を行う。

ここで、図２乃至図４を参照して、摩擦付与制御を具体的に説明する。

図２は、摩擦トルクＴｔを求める方法の一例を示した図である。図２は、横軸に操舵角θを示し、縦軸に摩擦トルクＴｔを示している。より具体的には、図２は、車速Ｖに応じて、操舵角θに対して設定すべき摩擦トルクＴｔが規定されたマップに相当する。ここでは、一例として、高速域Ｖ２、中速域Ｖ１、及び低速域Ｖ０のそれぞれに対応するマップを示している。コントローラ３０は、このようなマップを参照することで、現在の操舵角θ及び車速Ｖに対応する摩擦トルクＴｔを求める。

図２に示すマップによれば、同一の操舵角θの場合、車速が大きいほど、大きな値を有する摩擦トルクＴｔが設定されることとなる。これは、高速域Ｖ２や中速域Ｖ１では、直進安定性向上や、操舵保持時の保舵力低減・安定性向上を図る観点から、ある程度の摩擦トルクを発生することが好ましい一方、低速域Ｖ０では、摩擦トルクが大きいと運転者に違和感を与え、操舵感が悪化する場合があるからである。また、図２に示すマップによれば、車速が同一である又は同一の車速域にある場合、操舵角θが大きいほど、大きな値を有する摩擦トルクＴｔが設定されることとなる。これは、操舵角θが大きい場合は車輪の転舵角が大きくなるため、大きな横力が発生し易く、操舵保舵時の保舵力低減・安定性向上を図る観点から、より大きな摩擦トルクが必要となるからである。

次に、上記のように求められた摩擦トルクＴｔから、目標操舵角θｔを求める方法について説明する。コントローラ３０は、目標操舵角θｔと操舵角θとの偏差Δθ（＝θｔ−θ）、及び、摩擦トルクＴｔ及びゲインＫによって規定された偏差上限値Δ（＝Ｔｔ／Ｋ）に基づいて、目標操舵角θｔを求める。詳しくは、コントローラ３０は、まず目標操舵角θｔをθに初期化した後に（初期化済みであれば初期化しない）、偏差Δθ（＝θｔ−θ）を求め、「Δθ＞Δ」である場合には目標操舵角θｔを「θｔ＝θ＋Δ」に変更し、「Δθ＜−Δ」である場合には目標操舵角θｔを「θｔ＝θ−Δ」に変更し、「−Δ≦Δθ≦Δ」である場合には目標操舵角θｔを変更しない。なお、ゲインＫは、例えばステアリング系の剛性などを考慮して決定される値である。

次に、上記のように求められた目標操舵角θｔから付加摩擦トルクＴｃを求める方法について説明する。コントローラ３０は、目標操舵角θｔより得られる偏差Δθ（＝θｔ−θ）、及びゲインＫ（＝Ｔｔ／Δ）から、付加摩擦トルクＴｃを求める。具体的には、コントローラ３０は、「Ｔｃ＝Ｋ・Δθ」、即ち「Ｔｃ＝Ｋ（θｔ−θ）」より、付加摩擦トルクＴｃを求める。

図３は、付加摩擦トルクＴｃの特性の一例を示す図である。図３は、横軸に操舵角θを示し、縦軸に付加摩擦トルクＴｃを示している（左回りのトルクの方向を正とし、右回りのトルクの方向を負としている）。ここでは、摩擦トルクＴｔが「Ｔｔ_１」の場合と「Ｔｔ_２」の場合（Ｔｔ_２＜Ｔｔ_１）とを一例として示している。例えば、車速が高速域Ｖ２若しくは中速域Ｖ１である場合における摩擦トルクＴｔ_１と、車速が低速域Ｖ０である場合における摩擦トルクＴｔ_２とを示している（図２参照）。また、図３では、「Ｔｔ_１」及び「Ｔｔ_２」のいずれの場合も、理解の容易化のため、便宜上、目標操舵角θｔが同一で、操舵角θの変化に応じて変化しないものとする。なお、目標操舵角θｔが変化した場合には、それに応じてグラフが新たな目標操舵角θｔを中心として横軸方向に平行移動するだけである。

図３に示すように、偏差上限値Δは、「Δ＝Ｔｔ／Ｋ」であることから、摩擦トルクＴｔが大きいほど大きくなる（例えば、「Ｔｔ_１」の場合の偏差上限値Δ_１は「Ｔｔ_２」の場合の偏差上限値Δ_２よりも大きい）。また、「−Δ≦Δθ≦Δ」の範囲では、目標操舵角θｔが変更されずに維持され、「Ｔｃ＝Ｋ・Δθ」、即ち「Ｔｃ＝Ｋ（θｔ−θ）」より、付加摩擦トルクＴｃの大きさはΔθに比例して増加する。そして、「Δθ＞Δ」及び「Δθ＜−Δ」の範囲では、目標操舵角θｔが上述したように変更されてΔθの大きさが一定となるので、「Ｔｃ＝Ｋ・Δθ」、即ち「Ｔｃ＝Ｋ（θｔ−θ）」より、付加摩擦トルクＴｃの大きさは摩擦トルクＴｔに応じた一定値となる。この場合、「−Δ≦Δθ≦Δ」の範囲では、ステアリングホイール１に付与されるべき摩擦トルクＴｔは、実際にはステアリングホイール１には付与されず、Δθの絶対値が偏差上限値Δ以上となって初めて、付加摩擦トルクＴｃの大きさが、ステアリングホイール１に付与されるべき摩擦トルクＴｔの大きさに設定されることとなる。即ち、ゲインＫは付加摩擦トルクＴｃの立ち上がり特性（ここでは、Δθに対する付加摩擦トルクＴｃの変化の割合を表す。）を決定するパラメータである。「−Δ≦Δθ≦Δ」の範囲で摩擦トルクＴｔを付与しないのは、摩擦トルクが過敏に振動し易くなり、操舵感が悪化してしまうことを抑制するためである。

図４は、付加摩擦トルクＴｃの特性を可視的なモデルで表すイメージ図である。図４（Ａ）は、「−Δ≦Δθ≦Δ」の範囲に相当するイメージ図である。この場合には、目標操舵角θｔは変化せず、力Ｔ（例えば車輪への入力に起因して発生する外力）に対して釣り合うような力、即ちバネ定数Ｋ（＝ゲインＫ）のバネが変位量（θｔ−θ）で変位したときの弾性力（＝Ｋ・Δθ）が生成される。図４（Ｂ）は、「Δθ＞Δ」及び「Δθ＜−Δ」の範囲に相当するイメージ図である。この場合には、目標操舵角θｔは力Ｔを受ける方向に変化し、力Ｔに対向する方向に一定の摩擦力Ｔｔ’（＜力Ｔ）が生成される。なお、摩擦力Ｔｔ’は、摩擦力Ｔｔを力に変換した値に相当する。

なお、コントローラ３０は、好ましくは、付加摩擦トルクＴｃをローパスフィルタによりフィルタ処理する。例えば、このローパスフィルタとして、コントローラ３０は、式（１）を付加摩擦トルクＴｃに乗じる。

ここで、「ｆｃ」はカットオフ周波数であり、「ｓ」はローパスフィルタのパラメータである。カットオフ周波数ｆｃは、約１〜２Ｈｚの範囲内の固定値又は可変値であることが望ましい。これは、かかる周波数範囲に車両のヨー共振周波数があり、摩擦トルクの変化が適切にフィルタリングされ操舵感が良好となるからである。なお、車両のヨー共振周波数は、車速に応じて変化するので、カットオフ周波数ｆｃは車速に応じて可変されてもよい。或いは、カットオフ周波数ｆｃは、簡易的に、代表車速（例えば８０ｋｍ／ｈ）での車両のヨー共振周波数に相当する固定値であってもよい。

以下の第１実施形態及び第２実施形態では、さらに、コントローラ３０は、伝達比可変機構１９の伝達比または伝達比と相関があるパラメータに基づき付加摩擦トルクＴｃを変化させる。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態における付加摩擦トルクＴｃの変更方法について説明する。第１実施形態では、伝達比可変機構１９の伝達比に基づき、付加摩擦トルクＴｃの立ち上がり特性を変化させる。これにより、コントローラ３０は、付加摩擦トルクＴｃを適切に設定する。

具体的には、コントローラ３０は、伝達比可変機構１９の伝達比を取得し、この伝達比に応じてゲインＫを変化させる。コントローラ３０は、例えば、伝達比可変機構１９からこの伝達比を取得する。そして、伝達比が１以上の場合、即ち、軸増速時には、コントローラ３０は、ゲインＫをその伝達比に応じて減らす。例えば、コントローラ３０は、ゲインＫと伝達比とを反比例させる。即ち、コントローラ３０は、入力軸２ａの回転に対する出力軸２ｂの回転の増速率（以後、「増速率Ｇｖｇ」と呼ぶ。）を用いて、変更後のゲイン「Ｋｖｇ」を、式（２）のように求める。

式（２）では、コントローラ３０は、ゲインＫを伝達率（即ち、「１＋Ｇｖｇ」）で除してゲインＫｖｇを算出している。このようにすることで、コントローラ３０は、伝達率に基づき付加摩擦トルクＴｃを適切に変更する。

次に、第１実施形態の効果について述べる。操舵角センサ３は、高精度な操舵角θを得るため、通常では、モータ回転角センサ８などから検出したモータ７の回転角を用いて操舵角θを推定する。一方、モータ７の回転角は、伝達比可変機構１９の伝達比に影響を受ける。即ち、モータ７の回転角が伝達比に従い増幅された結果、モータ７の回転角に基づき推定した操舵角θの変動は、運転者が操縦した実際の操舵角（以後、「実操舵角」と呼ぶ。）の変動よりも大きくなる。また、コントローラ３０は、摩擦付与制御の例で述べたように、操舵角θに基づき付加摩擦トルクＴｃを算出する。従って、伝達比可変機構１９が駆動している場合、検出される操舵角θが実操舵角と異なることに起因して付加摩擦トルクＴｃが適切に設定されず、結果として操舵感が悪化する可能性がある。

これに対して、第１実施形態では、コントローラ３０は、ゲインＫを伝達比に応じて変更することで、付加摩擦トルクＴｃの立ち上がり特性を適切に変更し、実操舵角に適った付加摩擦トルクＴｃを設定している。これについて図５を用いて説明する。

図５は、軸増速時における付加摩擦トルクＴｃの特性の一例を示す図である。図５のグラフは、摩擦トルクＴｔが「Ｔｔ１」の場合を示す。また、図５では、伝達比を考慮しない場合のゲインＫを用いた付加摩擦トルクＴｃのグラフが実線で示され、伝達比を考慮したゲインＫｖｇを用いた付加摩擦トルクＴｃのグラフが破線で示されている。図５に示すように、増速時では、伝達比に反比例してゲインＫｖｇはゲインＫより小さくなる。即ち、ゲインＫｖｇを用いて算出した付加摩擦トルクＴｃは、ゲインＫを用いて算出した付加摩擦トルクＴｃよりも立ち上がりが遅くなる。また、上述したように、検出される操舵角θは、伝達比に応じて実操舵角よりも変動が大きくなる。従って、コントローラ３０は、ゲインＫを伝達比に応じて変更することで、実操舵角に基づいた付加摩擦トルクＴｃを適切に設定することができる。

（処理フロー）
次に、第１実施形態における処理の手順について説明する。図６は、第１実施形態においてコントローラ３０が実行する処理の手順を表すフローチャートの一例である。コントローラ３０は、図６に示すフローチャートの処理を所定の周期に従い繰り返し実行する。

まず、コントローラ３０は、増速率Ｇｖｇを取得する（ステップＳ１０１）。例えば、コントローラ３０は、伝達比可変機構１９から送信される制御信号によって増速率Ｇｖｇを取得する。

次に、コントローラ３０は、増速率Ｇｖｇに基づきゲインＫを変更する（ステップＳ１０２）。具体的には、コントローラ３０は、式（２）を用いて、増速率ＧｖｇからゲインＫｖｇを算出する。

次に、コントローラ３０は、付加摩擦トルクＴｃを算出する（ステップＳ１０３）。このとき、コントローラ３０は、変更したゲインＫｖｇを用いて付加摩擦トルクＴｃを算出する。従って、コントローラ３０は、伝達比を考慮して付加摩擦トルクＴｃを適切に設定することができる。従って、コントローラ３０は、伝達比可変機構１９に起因した操舵感の悪化を防ぐことができる。

（変形例１）
上述の説明では、コントローラ３０は、式（２）に示すように、軸増速時にはゲインＫを伝達率で除することにより、ゲインＫｖｇを算出した。しかし、本発明が適用可能なゲインＫｖｇの決定方法はこれに限定されない。例えば、コントローラ３０は、マップまたは式等を参照することで、軸増速時での伝達比からゲインＫｖｇを定めてもよい。この場合、上述のマップ等は実験等により作成され、コントローラ３０のメモリに予め保持される。

（変形例２）
上述の説明では、軸増速時には、コントローラ３０は、伝達比に基づきゲインＫを減らした。これに加え、軸減速時の場合、コントローラ３０は、伝達比に応じてゲインＫを増やしてもよい。軸減速時の場合、実操舵角の変動は検出された操舵角θの変動より大きくなる。よって、コントローラ３０は、例えばゲインＫを伝達比で除することで変更後のゲインＫｖｇを求める。これにより、ゲインＫｖｇは、伝達比に応じて増える。このように、コントローラ３０は、ゲインＫを伝達比に応じて変更することで、軸減速時の場合であっても実操舵角に基づいた付加摩擦トルクＴｃを適切に設定することができる。

（変形例３）
上述の説明では、軸増速時には、コントローラ３０は、伝達比に基づきゲインＫを変更した。これに代えて、コントローラ３０は、伝達比に基づきカットオフ周波数ｆｃを変更してもよい。この場合、コントローラ３０は、例えば、伝達比に対応するカットオフ周波数ｆｃの適正値を示すマップや式を参照することで、カットオフ周波数ｆｃを定める。上述のマップ等は、実験等により作成され、コントローラ３０のメモリに予め保持される。このように、コントローラ３０は、カットオフ周波数ｆｃを変更することによっても、付加摩擦トルクＴｃの変化を調整することができ、立ち上がり特性を変更することができる。

［第２実施形態］
第１実施形態では、コントローラ３０は、ゲインＫを変更することで、付加摩擦トルクＴｃの立ち上がり特性を変更した。これに加え、またはこれに代えて、第２実施形態では、コントローラ３０は、摩擦トルクＴｔを適切な値に変更する。これにより、コントローラ３０は、適切に付加摩擦トルクＴｃを設定する。以後、変更後の摩擦トルクＴｔを、特に「Ｔｔｖｇ」と表記する。

コントローラ３０は、伝達比可変機構１９が使用する出力軸２ｂの目標角速度（以後、「目標角速度ωｖｇ」と呼ぶ。）に基づきゲインＫ及び摩擦トルクＴｔを変更する。ここで、「目標角速度ωｖｇ」は、一例として、入力軸２ａに対する出力軸２ｂの相対的な角速度を表すものとする。従って、目標角速度ωｖｇは、軸増速時には正の値をとり、軸減速時には負の値をとる。また、以下では、説明の便宜上、左回りの操舵、または右回りの操舵を区別しない。即ち、目標角速度ωｖｇは、左回りの操舵と右回りの操舵との違いによって符号が変動しない。

具体的には、コントローラ３０は、目標角速度ωｖｇに対応するゲインＫｖｇのマップ又は式、及び目標角速度ωｖｇに対応する摩擦トルクＴｔｖｇのマップ又は式を参照することで、目標角速度ωｖｇから適切なゲインＫｖｇ及び摩擦トルクＴｔｖｇの値を求める。上述のマップ等は、例えば、実験等により作成され、コントローラ３０のメモリに予め保持される。

図７（ａ）は、目標角速度ωｖｇに対応するゲインＫｖｇの適正値を示すマップの一例である。図７（ａ）に示すように、コントローラ３０は、目標角速度ωｖｇが大きいときには、ゲインＫｖｇを小さくする。即ち、軸増速時には、コントローラ３０は、付加摩擦トルクＴｃの立ち上がりを遅くする。ここで、図７（ａ）中の「Ｋｖｇ０」は、例えば、目標角速度ωｖｇを考慮しないで算出したときのゲインＫと一致する。このように、コントローラ３０は、付加摩擦トルクＴｃの立ち上がりを調整し、適切な操舵感を実現する。

図７（ｂ）は、目標角速度ωｖｇに対応する摩擦トルクＴｔｖｇの適正値を示すマップの一例である。図７（ｂ）に示すように、目標角速度ωｖｇが大きくなるほど摩擦トルクＴｔｖｇは小さくなる。即ち、軸増速時には、コントローラ３０は、付加摩擦トルクＴｃの最大値を小さくする。ここで、図７（ｂ）中の「Ｔｔｖｇ０」は、例えば、目標角速度ωｖｇを考慮しないで算出したときの摩擦トルクＴｔと一致する。このように、コントローラ３０は、軸増速時には、付加摩擦トルクＴｃの最大値を小さくし、適切な操舵感を実現する。

なお、目標角速度ωｖｇが負値となる軸減速時では、コントローラ３０は、例えば、ゲインＫｖｇを「Ｋｖｇ０」に設定し、摩擦トルクＴｔｖｇを「Ｔｔｖｇ０」に設定する。

（処理フロー）
次に、第２実施形態における処理の手順について説明する。図８は、第２実施形態においてコントローラ３０が実行する処理の手順を表すフローチャートの一例である。コントローラ３０は、図８に示すフローチャートの処理を所定の周期に従い繰り返し実行する。

まず、コントローラ３０は、目標角速度ωｖｇを取得する（ステップＳ２０１）。例えば、コントローラ３０は、伝達比可変機構１９から送信される制御信号によって目標角速度ωｖｇを取得する。

次に、コントローラ３０は、目標角速度ωｖｇに基づきゲインＫｖｇ及び摩擦トルクＴｔｖｇを導出する（ステップＳ２０２）。具体的には、コントローラ３０は、図７に示すマップ又は式等を用いることで、目標角速度ωｖｇに基づきゲインＫｖｇ及び摩擦トルクＴｔｖｇを導出する。

そして、コントローラ３０は、付加摩擦トルクＴｃを算出する（ステップＳ２０３）。このとき、コントローラ３０は、ステップＳ２０２で導出したゲインＫｖｇ及び摩擦トルクＴｔｖｇを用いて付加摩擦トルクＴｃを算出する。従って、コントローラ３０は、目標角速度ωｖｇに応じて付加摩擦トルクＴｃの立ち上がり特性及び最大値を設定することができる。即ち、コントローラ３０は、適切に付加摩擦トルクＴｃを設定することができる。

（変形例１）
第２実施形態では、コントローラ３０は、伝達比可変機構１９の制御量の一例である目標角速度ωｖｇを用いて付加摩擦トルクＴｃを変更した。しかし、本発明が適用可能な例はこれに限定されない。例えば、コントローラ３０は、第１実施形態と同様に、増速率または伝達比に基づき付加摩擦トルクＴｃを変更してもよい。この場合、コントローラ３０は、例えば、予め作成したマップ等を参照することで、増速率等に基づきゲインＫｖｇ及び摩擦トルクＴｔｖｇを導出する。

（変形例２）
第１及び第２実施形態では、ゲインＫを変更することで、付加摩擦トルクＴｃの立ち上がり特性を変更していた。しかし、これに代えて、または、これに加えて、コントローラ３０は、伝達比や目標角速度ωｖｇ等に基づきカットオフ周波数ｆｃを変更してもよい。この場合、コントローラ３０は、例えば、伝達比等に対応するカットオフ周波数ｆｃの適正値を示すマップや式を参照することで、カットオフ周波数ｆｃを定める。上述のマップ等は、実験等により作成され、コントローラ３０のメモリに予め保持される。このように、コントローラ３０は、カットオフ周波数ｆｃを変更することによっても、付加摩擦トルクＴｃの変化を調整することができ、立ち上がり特性を変更することができる。

（変形例３）
第２実施形態では、コントローラ３０が、摩擦トルクＴｔ及びゲインＫの両方を変更しているが、その代わりに摩擦トルクＴｔのみを変更することとしてもよい。

本発明は、車両に搭載される運転者の操舵を補助する機構に利用することができる。

Claims (4)

1. 車両に搭載されるパワーステアリング装置であって、
   操舵角と転舵角との間の伝達比を可変にする伝達比可変機構と、
   車両状態を表す情報に基づいて、ステアリングに付与すべき摩擦トルクを設定する摩擦トルク設定手段と、
   前記摩擦トルクに基づいて目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、
   前記目標操舵角と操舵角との偏差に基づいて、付加摩擦トルクを定め、ステアリングに前記付加摩擦トルクを付与する制御を行うトルク付与手段と、
   前記伝達比に基づき前記付加摩擦トルクを変更する付加摩擦トルク変更手段と、
   を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 前記付加摩擦トルク変更手段は、前記伝達比に基づき前記付加摩擦トルクの立ち上がり特性を変更する請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 前記付加摩擦トルク変更手段は、軸増速時に前記付加摩擦トルクの立ち上がりを遅くする請求項２に記載のパワーステアリング装置。
4. 前記付加摩擦トルク変更手段は、前記伝達比に基づき前記付加摩擦トルクの最大値を変更する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパワーステアリング装置。

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