JP2004217047A

JP2004217047A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2004217047A
Application number: JP2003006243A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Azuma; 真康東
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】運転者の疲労の程度を考慮して、運転者が快適に操舵できるように改良された電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】車両の走行時、制御部Ｃは、走行カウンタの計数値Ｒを１つ増やす（ステップＳ２）。車両の連続走行時間が所定時間を超え、走行カウンタの計数値Ｒが所定時間に対応する所定の設定値Ｒ_０を超える（Ｒ＞Ｒ_０）と（ステップＳ４でＹＥＳ）、制御部Ｃは、運転者が疲労していると判定し、電動モータに発生させる操舵補助力を増加するように駆動回路に制御信号を出力し、電動モータが発生する操舵補助力を増加させる（ステップＳ５）。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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】
自動車用の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）から発生される操舵補助力は、通常、車両の速度、および、操舵部材等を介して与えられる操舵トルクに基づいて決定される。電動パワーステアリング装置は、決定した操舵補助力に基づいて操舵補助力を発生し、この操舵補助力を例えば転舵軸に与えることにより運転者の操舵を補助する。これにより、操舵に係る運転者の労力を低減すると共に快適な操舵を達成している。
【０００３】
また、運転者の操舵の特徴を抽出し、抽出した特徴に基づいて運転者の好みに応じた操舵補助をすることができる学習制御自動車において、車両の連続運転時間を検出し、この連続運転時間が所定の時間を超えた場合、運転者の疲労の程度が大きいと判断し、運転者の操舵の特徴の抽出を制限するものも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、疲労して通常の状態にない運転者が行う操舵の特徴の抽出を制限し、蓄積された適正な抽出データを極力維持するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３００７２０６号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
運転者は、電動パワーステアリング装置によって操舵に係る労力を低減されているが、車両を長時間連続して運転すると次第に疲労してくる。この場合、運転者は、運転開始時と同様に操舵を行ったつもりでも、操舵に係る動作が運転開始時より鈍くなっているため、思い通りの操舵をすることができず、操舵に違和感を覚えてしまっていた。
【０００６】
また、特許文献１の学習制御自動車は、運転者の疲労の程度を考慮して運転者の操舵を補助することはできなかった。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、運転者の疲労の程度を考慮して、運転者が快適に操舵できるように改良された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。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、第１の発明は、車両が走行状態にあることを検出する走行状態検出手段と、操舵補助力を発生するためのアクチュエータと、このアクチュエータの動作を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、走行状態検出手段からの信号に基づいて車両の連続走行時間を検出し、検出された連続走行時間に応じてアクチュエータに発生させる操舵補助力を変更することを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、例えば車両の連続走行時間が所定時間を超えるような場合に、操舵補助力を例えば増加することができる。このため、車両を長時間連続して運転することで生じる、運転者の疲労を考慮した操舵補助を行うことができ、運転者に違和感を与えることなく快適な操舵を達成することができる。
第２の発明は、第１の発明において、上記制御手段は、走行状態検出手段からの信号に基づいて車両の連続停止時間を検出し、検出された連続停止時間に応じてアクチュエータに発生させる操舵補助力を変更することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、例えば車両の連続停止時間が所定時間を超えるような場合に、操舵補助力を例えば減少することができる。このため、休憩して疲労を回復した運転者が再び運転する場合に、操舵補助力が増加された状態のまま操舵補助が行われることを防止でき、運転者に違和感を与えることがない。
第３の発明は、車両が渋滞中か否かを判別する渋滞判別手段と、操舵補助力を発生するためのアクチュエータと、このアクチュエータの動作を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、渋滞中であると判別された場合にアクチュエータに発生させる操舵補助力を変更することを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供する。
【００１０】
本発明によれば、車両が渋滞中であると判別された場合に、操舵補助力を例えば増加することができる。このため、交通渋滞に巻き込まれることで生じる運転者の疲労を考慮した操舵補助を行うことができ、第１の発明と同様の効果を奏することができる。
第４の発明は、第３の発明において、車両が走行状態にあることを検出する走行状態検出手段をさらに備え、渋滞判別手段は、走行状態検出手段からの信号に基づいて車両が走行状態にあるか停止状態にあるかを検出し、所定時間内に検出された走行状態および停止状態の繰り返し回数に基づいて渋滞中か否かを判別することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、所定時間内に検出された走行状態および停止状態の繰り返し回数が例えば所定の回数を超えた場合に、車両が渋滞中であると判別するので、渋滞の検出が確実である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に一体回転可能に連結される第１操舵軸３ａと、この第１操舵軸３ａとトーションバー３ｂを介して同軸上に連絡される第２操舵軸３ｃと、この第２操舵軸３ｃと連なり転舵輪４の転舵を達成するためのラックアンドピニオン機構等からなる舵取機構５とを備える。
【００１３】
舵取機構５は、車両の左右方向に延びて配置され、軸方向に沿って移動自在な転舵軸６と、この転舵軸６の両端にタイロッド７を介して結合され、転舵輪４を支持するナックルアーム８とを備える。
転舵軸６の一部には、ラック９が形成されており、このラック９には、第２操舵軸３ｃの端部に設けられて第２操舵軸３ｃと一体回転するピニオン１０が噛み合わされている。操舵部材２の操作に応じて第１および第２操舵軸３ａ，３ｃが回転駆動されると、この回転は、ピニオン１０およびラック９により転舵軸６の軸方向への移動に変換され、転舵輪４の転舵が達成される。
【００１４】
転舵軸６は、ハウジング１１により支承されて軸方向に摺動可能とされている。ハウジング１１の例えば途中部には、操舵補助力を発生するためのアクチュエータとしての電動モータ１２が組み込まれている。電動モータ１２の回転は、ボールねじ機構等の運動変換機構（図示せず）等によって転舵軸６の摺動に変換され、転舵輪４の転舵が達成される。この電動モータ１２の回転により転舵輪４を転舵することで、運転者の操舵を補助している。
【００１５】
電動モータ１２の動作は、電動モータ１２の動作を制御する制御手段としての制御部Ｃにより制御されるようになっている。制御部Ｃは、ＣＰＵ１３、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１４、演算処理用のワークエリアとして用いられるＲＡＭ１５等を含む。この制御部Ｃによる電動モータ１２の制御は、ＣＰＵ１３がＲＯＭ１４に記憶した制御プログラムの処理を実行することによってソフトウェア的に達成される。
【００１６】
トーションバー３ｂの近傍には、トルクセンサ１６が設けられている。トルクセンサ１６は、トーションバー３ｂを介する第１および第２操舵軸３ａ，３ｃの相対回転変位量により、操舵部材２を介して運転者より与えられる操作トルクを検出するためのものである。このトルクセンサ１６からの検出信号は、制御部Ｃに入力される。
また、制御部Ｃには、車両が走行状態にあることを検出する走行状態検出手段としての車速センサ１７からの検出信号が入力されるようになっている。
【００１７】
制御部Ｃは、トルクセンサ１６および車速センサ１７から与えられる検出信号に基づいて、電動モータ１２に発生させる操舵補助力を決定し、電動モータ１２を駆動するための駆動手段としての駆動回路１８に制御信号を出力する。
制御部Ｃから制御信号を与えられた駆動回路１８は、電動モータ１２に電力を供給し、決定された操舵補助力に基づいて電動モータ１２を駆動させる。
また、制御部Ｃは、車速センサ１７からの信号に基づいて、車両の連続走行時間および連続停止時間を検出し、検出された連続走行時間および連続停止時間に応じて、電動モータ１２に発生させる操舵補助力を変更するようになっている。
【００１８】
図２は、制御部Ｃにより実行される電動モータ１２の駆動制御の処理について説明するためのフローチャートである。図２を参照して、制御部Ｃは、車両が走行しているか否かを判定している（ステップＳ１）。
車速センサ１７により検出される車速が０でなく、車両が走行している場合には（ステップＳ１で走行）、制御部Ｃは、車両の連続走行時間を計測するための走行カウンタの計数値（積算値）Ｒを１つ増やす（ステップＳ２）と共に、車両の連続停止時間を計数するための停止カウンタの計数値（積算値）Ｓをクリアする（ステップＳ３）。
【００１９】
車両が停止することなく走行している間、走行カウンタの計数値Ｒが所定時間（例えば１０分）に対応する所定の設定値Ｒ_０（例えば５０）を超えていない（Ｒ≦Ｒ_０）場合（ステップＳ４でＮＯ）、制御部Ｃは、ステップＳ１〜Ｓ４の処理を繰り返す。
車両の連続走行時間が所定時間を超え、走行カウンタの計数値Ｒが所定の設定値Ｒ_０を超える（Ｒ＞Ｒ_０）と（ステップＳ４でＹＥＳ）、制御部Ｃは、電動モータ１２に発生させる操舵補助力を増加するように駆動回路１８に制御信号を出力し、電動モータ１２が発生する操舵補助力を増加させる（ステップＳ５）。操舵補助力は、車両の連続走行時間が所定時間を超える毎に段階的に増加させることになる。ただし、走行カウンタの計数値Ｒが１つ増える毎に連続的に増加させても良い。
【００２０】
一方、車速センサ１７により検出される車速が０であり、車両が停止している場合（ステップＳ１で停止）、制御部Ｃは、停止カウンタの計数値Ｓを１つ増やす（ステップＳ６）と共に、走行カウンタの計数値Ｒをクリアする（ステップＳ７）。
車両が走行することなく停止している間、停止カウンタの計数値Ｓが所定時間（例えば１０分）に対応する所定の設定値Ｓ_０（例えば５０）を超えていない（Ｓ≦Ｓ_０）場合（ステップＳ８でＮＯ）、制御部Ｃは、ステップＳ１およびＳ６〜Ｓ８の処理を繰り返す。
【００２１】
車両の連続停止時間が所定時間を超え、停止カウンタの計数値（積算値）Ｓが所定の設定値Ｓ_０を超える（Ｓ＞Ｓ_０）と（ステップＳ８でＹＥＳ）、制御部Ｃは、電動モータ１２に発生させる操舵補助力を減少するように駆動回路１８に制御信号を出力し、電動モータ１２が発生する操舵補助力を減少させる（ステップＳ９）。操舵補助力は、車両の連続停止時間が所定時間を超える毎に段階的に減少させることになる。ただし、停止カウンタの計数値Ｓが１つ増える毎に連続的に減少させても良い。
【００２２】
本実施の形態によれば、検出した車両の連続走行時間が所定時間（例えば１０分）を超える場合に、電動モータ１２が発生する操舵補助力を増加させる。このため、車両を長時間連続して運転することで生じる、運転者の疲労を考慮した操舵補助を行うことができ、運転者に違和感を与えることなく快適な操舵を達成することができる。
さらに、検出した車両の連続停止時間が所定時間（例えば１０分）を超える場合に、電動モータ１２が発生する操舵補助力を減少させる。このため、休憩して疲労を回復した運転者が再び運転する場合に、操舵補助力が増加された状態のまま操舵補助が行われることを防止でき、運転者に違和感を与えることがない。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図１を参照して説明する。本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成には図に同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施の形態において、制御部Ｃは、電動モータ１２の動作を制御する制御手段としての役割に加え、車両が渋滞中か否かを判別する渋滞判別手段としての役割を有している。車両が渋滞中か否かの判別は、電動モータ１２の動作の制御と同様に、制御部ＣのＣＰＵ１３がＲＯＭ１４に記憶した制御プログラムの処理を実行することによってソフトウェア的に達成される。
【００２４】
制御部Ｃは、車速センサ１７からの検出信号に基づいて車両が走行状態にあるか停止状態にあるかを検出し、所定時間内に検出された走行状態および停止状態の繰り返し回数に基づいて渋滞中か否かを判別する。制御部Ｃは、車両が渋滞中であると判別した場合に、電動モータ１２に発生させる操舵補助力を変更するようになっている。
図３は、本発明の第２の実施の形態における、制御部Ｃにより実行される電動モータ１２の駆動制御の処理について説明するためのフローチャートである。
【００２５】
図３を参照して、制御部Ｃは、経過時間ｔを計測するためのタイマーをスタートした（ステップＴ１）後、車両が走行しているか否かを判定する（ステップＴ２）。
車速センサ１７により検出される車速が０であり、車両が停止状態にあることが検出された場合（ステップＴ２で停止）、車両が停止状態にあることを示す停止フラグをセットし（ステップＴ３）、所定時間ｔ１（例えば１０分）が経過した（ｔ＝ｔ１）か否かを判定する（ステップＴ７）。
【００２６】
一方、車速センサ１７により検出される車速が０でなく、車両が走行していることが検出された場合（ステップＴ２で走行）、停止フラグがセットされているか否かを判定する（ステップＴ４）。前回検出時に車両の停止状態が検出されていて、停止フラグがセットされている場合には（ステップＴ４でＹＥＳ）、停止状態から走行状態に切り替わった回数（走行状態および停止状態の繰り返し回数）を計測するためのカウンタの計数値Ｋを１つ増やす（ステップＴ５）。次に、車両が走行状態にあるので、停止フラグのセットを解除した（ステップＴ６）後、ステップＴ７に進む。
【００２７】
一方、ステップＴ４において、前回検出時も車両が走行状態にあった場合、すなわち、車両の走行状態が継続されており、停止フラグのセットが解除されている場合（ステップＴ４でＮＯ）、ステップＴ５，Ｔ６の処理をスキップしてステップＴ７に進む。
ステップＴ１でタイマーをスタートしてから所定時間ｔ１が経過する（ｔ＝ｔ１）まで（ステップＴ７でＮＯ）、ステップＴ２〜Ｔ７の処理を繰り返す。
【００２８】
所定時間ｔ１が経過する（ｔ＝ｔ１）と（ステップＴ７でＹＥＳ）、カウンタの計数値Ｋ（所定時間ｔ１内に検出された走行状態および停止状態の繰り返し回数）と所定の設定値Ｋ１（例えば５０）とを比較する（ステップＴ８）ことで、車両が渋滞中か否かを判別する。本実施の形態においては、所定時間ｔ１を１０分とし、１０分に１回、ステップＴ８の処理を行う。
所定時間ｔ１内に検出されたカウンタの計数値Ｋが所定の設定値Ｋ１を超えている（Ｋ＞Ｋ１）場合（ステップＴ８でＹＥＳ）、渋滞中であると判別し、電動モータ１２に発生させる操舵補助力を増加するように駆動回路１８に制御信号を出力し、電動モータ１２が発生する操舵補助力を増加させる（ステップＴ９）。操舵補助力は、ステップＴ９の処理を行う毎に段階的に増加することになる。
【００２９】
次いで、カウンタの計数値Ｋをクリアし（ステップＴ１０）、タイマーを解除した（ステップＴ１１）後、ステップＴ１に戻る。
一方、所定時間ｔ１内に検出されたカウンタの計数値Ｋが所定の設定値Ｋ１（例えば５０）以下である（Ｋ≦Ｋ１）場合（ステップＴ８でＮＯ）、車両が渋滞中でないと判別し、電動モータ１２に発生させる操舵補助力を増加させることなく、ステップＴ１０に進む。
【００３０】
本実施の形態によれば、車両が渋滞中であると判別した場合に、操舵補助力を増加するようになっている。このため、交通渋滞に巻き込まれることで生じる運転者の疲労を考慮した操舵補助を行うことができ、運転者に違和感を与えることなく快適な操舵を達成することができる。
この際、車両が渋滞中であるか否かを、所定時間ｔ１内に検出される走行状態および停止状態の繰り返し回数が所定の設定値Ｋ１を超えたか否かにより判別するので、渋滞の検出が確実である。
【００３１】
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上記第２の実施の形態において、操舵補助力の変更を制限するための制限手段をさらに備え、この制限手段は、車速検出手段としての車速センサ１７により検出された車速に基づいて操舵補助力の変更を制限する構成であっても良い。
具体的には、ステップＴ８とＴ９との間に、検出車速と所定の速度との大小関係を判定するステップを設け、車速センサ１７により検出された車速が所定の速度（例えば１５ｋｍ／ｈ）以下である場合には操舵補助力を増加し、検出車速が上記所定の速度を超えている場合には操舵補助力の変更を行わない（制限する）ようにする。
【００３２】
これにより、所定時間ｔ１内に検出された走行状態および停止状態の繰り返し回数に加えて、車速も考慮して渋滞中か否かを判別でき、より適切な操舵補助を行うことができる。この場合、所定時間ｔ１内に検出された平均車速を上記所定の速度と比較するようにしても良い。
また、第２の実施の形態において、所定時間ｔ１内に検出された、走行状態から停止状態への切り替わり回数に基づいて渋滞中か否かを判別する構成であっても良い。
【００３３】
さらに、第２の実施の形態において、所定時間ｔ１内に検出された車両の発進回数または停止回数に基づいて渋滞中か否かを判別するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】制御部により実行される電動モータの駆動制御の処理について説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態における、制御部により実行される電動モータの駆動制御の処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１２電動モータ（アクチュエータ）
１７車速センサ（走行状態検出手段）
Ｃ制御部（制御手段。渋滞判別手段。）

Claims

車両が走行状態にあることを検出する走行状態検出手段と、
操舵補助力を発生するためのアクチュエータと、
このアクチュエータの動作を制御する制御手段とを備え、
この制御手段は、走行状態検出手段からの信号に基づいて車両の連続走行時間を検出し、検出された連続走行時間に応じてアクチュエータに発生させる操舵補助力を変更することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１において、上記制御手段は、走行状態検出手段からの信号に基づいて車両の連続停止時間を検出し、検出された連続停止時間に応じてアクチュエータに発生させる操舵補助力を変更することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
車両が渋滞中か否かを判別する渋滞判別手段と、
操舵補助力を発生するためのアクチュエータと、
このアクチュエータの動作を制御する制御手段とを備え、
この制御手段は、渋滞中であると判別された場合にアクチュエータに発生させる操舵補助力を変更することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項３において、車両が走行状態にあることを検出する走行状態検出手段をさらに備え、渋滞判別手段は、走行状態検出手段からの信号に基づいて車両が走行状態にあるか停止状態にあるかを検出し、所定時間内に検出された走行状態および停止状態の繰り返し回数に基づいて渋滞中か否かを判別することを特徴とする電動パワーステアリング装置。