JP2005524560A - 電動パワーステアリング装置及び同装置の制御方法 - Google Patents

電動パワーステアリング装置及び同装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

ステアリングホイール(11)と、上記ステアリングホイール(11)によって操作されるラック(7)と、上記ラック(7)の行程を制限する右ストッパ(31a)及び左ストッパ(31b)と、上記ステアリングホイール(11)の回転の影響を受けて、上記ラック(7)の移動に貢献するように設けられた電動モータ(1)とを含んでなる形式の、この電動パワーステアリング装置は、上記ラック(7)が上記右ストッパ(31a)または上記左ストッパ(31b)の近接位置に達したときに、上記ラック(7)の移動速度を減速する手段(33)を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置及び同装置の制御方法に関する。
ステアリングホイール11(図1〜5参照)と、ステアリングホイール11によって操作されるラック7と、ラック7の行程を制限する右ストッパ31a及び左ストッパ31bと、ステアリングホイール11の回転の影響を受けてラック7の移動に貢献するように設けられた電動モータ1とを含んでなる形式の電動パワーステアリング装置が、従来技術において知られている。
従来知られているように、この電動パワーステアリング装置には、次のようなタイプのものがある。
−シャフトタイプ:電動モータ1は、ステアリングシャフト3と係合する(図1参照)。
−ピニオンタイプ:電動モータ1は、ステアリングシャフト3とラック7の間の設けられたピニオン5と係合する(図2参照)。
−ダブルピニオンタイプ:電動モータ1は、ラック7に取り付けられた第2ピニオン9と係合するタイプ(図3参照)。
−ラックと電動モータが同軸になっているタイプ(図4参照)。
−ラックと電動モータが並列になっているタイプ(図5参照)。
これらの従来技術のパワーステアリング装置においては、ラックの行程の端末まで、すなわち、ラックが左右のストッパと接触するようになる瞬間まで、助力のレベルは最大値のままである。
従って、運転の際に、ステアリングホイールの回転速度、従ってラックの移動速度は、行程の端末において高められており、それ故、このラックと左右のストッパとの間に衝撃を生じることがあるという問題がある。
このような衝撃は、使用者に特に不快な騒音を生じる原因となり、ストッパの損傷の危険を制限するための、エラストマー材料のブロックの補強や追加を必要とするという問題がある。
本発明は、上記の問題を解消することを目的とする。
課題を解決するための手段及び発明の効果
本発明は、上記目的を、ステアリングホイールと、上記ステアリングホイールによって操作されるラックと、上記ラックの行程を制限する右ストッパ及び左ストッパと、上記ステアリングホイールの回転の影響を受けて、上記ラックの移動に貢献するように設けられた電動モータとを含んでなる形式の電動パワーステアリング装置において、上記ラックが上記右ストッパまたは上記左ストッパの近接位置に達したときに、上記ラックの移動速度を減速する手段を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置によって達成する。
この特徴によって、行程の端末におけるラックの速度を減少させて、ラックの左右のストッパに対する衝撃力を軽減することが可能となる。
本発明によるパワーステアリング装置のその他の特徴によれば、
−上記手段は、上記ステアリングホイールのトルクのセンサと、上記ステアリングホイールのトルクのセンサによって供給された測定値から上記電動モータの制御指令値を作成するように適正にプログラムされた監視装置とを含んでなり、
−上記手段は、上記ステアリングホイールの角度のセンサと、上記ステアリングホイールの回転速度のセンサと、車両の速度のセンサとを更に含んでなり、上記監視装置は、これらのセンサによって測定された測定値を考慮に入れるようにプログラムされており、
−上記装置は、シャフトタイプ、ピニオンタイプ、ダブルピニオンタイプ、ラックと電動モータが同軸になっているタイプ、ラックと電動モータが平行になっているタイプのパワーステアリング装置を含むグループの中から選ばれたタイプのものである。
本発明は、また、上記ステアリングホイールのトルクのセンサによって測定された測定値から、上記監視装置の中にプログラムされた助力ルールによって、上記電動モータのために助力トルクの指令値を作成する、上記の電動パワーステアリング装置の制御方法において、上記ラックが上記右ストッパまたは上記左ストッパの近接位置に達したときに、上記助力トルクの指令値に、硬化トルクの指令値を付加して、上記制御指令値を得ることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法にも関する。
この方法のその他の特徴によれば、
−上記硬化トルクの指令値(Cdur)を:
もし、Av>0またはVv>0であれば、
Cdur=K1(Av)・Vv
もし、Av<0またはVv<0であれば、
Cdur=K2(Av)・Vv
そうでなければ、
Cdur=0
ここに、K1及びK2は、それぞれ上記ステアリングホイールの角度によって増大または減少する関数、
として決定し、
−パラメタK1は、次のルール:
もし、Av<α1・Avbutee dであれば、
K1=0
もし、α1・Avbutee d<Av<β1・Avbutee dであれば、
K1=k1・(Av−α1・Avbutee d
もし、β1・Avbutee d<Av<Avbutee dであれば、
K1=K1max
ここに、α1、β1は、α1<β1で、1より小さい正の定数であり、k1、K1maxは正の定数であり、Avbutee dは、上記ステアリングホイールの右のストッパの角度を示す、
に従い、
−パラメタK2は、次のルール:
もし、Av>α2・Avbutee gであれば、
K2=0
もし、α2・Avbutee g>Av>β2・Avbutee gであれば、
K2=k2・(Av−α2・Avbutee g
もし、β2・Avbutee g>Av>Avbutee gであれば、
K2=K2max
ここに、α2、β2は、α2>β2で、絶対値が1より小さい負の定数であり、K2maxは正の定数であり、k2は負の定数であり、Avbutee gは、上記ステアリングホイールの左のストッパの角度を示す、
に従い、
−上記ステアリングホイールの上記右のストッパの角度の値と上記左のストッパの角度の値を定期的に改訂し、
−上記改訂を:
最初に、絶対値が最小の値を、上記右のストッパの角度と上記左のストッパの角度の値として割り当て、
その後、測定された上記角度の値が、絶対値で、上記右のストッパの角度と上記左のストッパの角度の各々を越える度ごとに、上記右のストッパの角度と上記左のストッパの角度の各々に代えて、測定された上記角度の値を用いて、
実行し、
−上記ステアリングホイールの修正トルクを得、上記ステアリングホイールの修正トルクから、上記助力ルールを使って、上記助力トルクの指令値を作成するように、上記ステアリングホイールのトルクのセンサによって測定された測定値に、上記硬化トルクの指令値を付加する。
本発明のその他の特徴及び利点は、以下の説明を読み、添付図面を検討することのよって明らかとなるであろう。
これらの図において、
図1〜5は、本明細書の「背景技術」で述べた電動パワーステアリング装置の種々の構成を表わし、
図6は、本発明を以下に説明するベースとなる、シャフトタイプの電動パワーステアリング装置の詳細図であり、
図7は、本発明において使用される主要な機能を例示するブロック図であり、
図8及び9は、本発明による制御方法に介入する2つのパラメタの変化のルールを例示する。
これらの図において、同一の参照符号は、同一または類似の部品または部品の組立体を示す。
さて、図6を参照する。この図には、「シャフト」タイプの電動パワーステアリング装置を構成する種々の部品が示されている。この「シャフト」タイプの電動パワーステアリング装置をベースにして本発明を以下に説明する。勿論、本発明は、本明細書の「背景技術」で述べた、あらゆるタイプの電動パワーステアリング装置に適用可能である。
図6に見られるように、「シャフト」タイプの電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール11を含んでなる。該ステアリングホイール11は、ステアリングシャフト3に固定されている。該ステアリングシャフト3は、複数のボールベアリング13a〜13dを介して、ボックス17の内部に回転可能に装着されている。該ボックス17は、自動車21のシャーシ19に固定されている。
ステアリングシャフト3は、前面衝突の場合に収縮可能な、「圧壊可能」と呼ばれる部分3aと、運転者によってステアリングホイール11へ加えられるトルクに関する情報を供給する部分3bを有する。
電動モータ1は、減速装置23を介して、ステアリングシャフト3と係合する。
ステアリングシャフト3は、ステアリングホイール11と反対側の端部において、ユニバーサルジョイント25a、ユニバーサルジョイント25b及びピニオン5を介して、ラック7と係合する。該ラック7は、ステアリングギヤボックス27の内部に滑動可能に装着され、その端部において、車両21の操舵輪29と係合する。図には、操舵輪のうちの1つの操舵輪29のみが示されている。
ラック7の行程は、右ストッパ31aと、左ストッパ31bによって左右を限られている。
望ましくは、本発明による電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール11の角度Avと、ステアリングホイール11の回転速度Vvと、車両21の前進速度Uの測定を可能にする、複数のセンサ(図示しない)を更に含んでなる。
監視装置33は、上述のセンサによって供給される測定値の全体から、電動モータの制御指令を作成する。
本発明の目的を達成するために、監視装置33によって用いられる制御方法を特に説明する。
このために、図7を参照する。この図には、ステアリングホイールのトルクCvのセンサによって測定された測定値から、既知の助力ルール35(従来のパワーステアリングにおいて使用されるタイプのルール)によって、電動モータ1のための助力トルクの指令値Cassを作成することが示されている。
助力トルクの指令値Cassは、ラック7が右ストッパ31aと左ストッパ31bから離されている限りは、電動モータへ直接加えられる(すなわち、Ccomと同一になる)。
これに反して、ラック7がこれらのストッパの近接位置に達したときには、助力トルクの指令値Cassに、硬化トルクの指令値Cdurを付加して、電動モータの制御指令値Ccomを得る。
「近接位置」は、「所定の距離」を意味し、この距離は、自動車によって調整可能で変更可能である。
CassとCdurは符号が反対であるので、Ccomの絶対値は、Cassの絶対値よりも小さいことを理解するべきである。
従って、値Cassに値Cdurを加えることにより、ラック7がストッパ31a、31bに近づく際の助力を減少させる。このことは、ラック7の移動速度、従ってストッパに対する衝撃を鈍化させることを可能にする。
望ましくは、本発明によるパワーステアリング装置が、ステアリングホイール11の角度Avと、ステアリングホイール11の回転速度Vvの測定を可能にする複数のセンサを有する場合には、以下のようにして、硬化トルクの指令値Cdurをブロック37(図7参照)で決定する。
もし、Av>0またはVv>0であれば、
Cdur=K1(Av)・Vv
もし、Av<0またはVv<0であれば、
Cdur=K2(Av)・Vv
そうでなければ、
Cdur=0
ここに、K1及びK2は、それぞれステアリングホイールの角度Avによって増大または減少する関数であり、場合によっては、ステアリングホイールのレベルにおいて得ることを望む感覚に応じて異なるように調整することが可能である。
このような変化のルールによって、ステアリングホイールの角度Avの絶対値が増大するとき(すなわち、ラック7が右のストッパ31aまた左の31bに近づくとき)と、ステアリングホイールの回転速度Vvが増加するときの少なくとも一方のときに、硬化トルクの指令値Cdurの絶対値は増加する。
このことは、ステアリングホイール11を大きな角度に回転したときと、急速に回転したときの少なくとも一方のときに、電動モータ1の制御指令値Ccomの絶対値、すなわち実際にはステアリングの助力レベルを減少させることを可能にする。
望ましくは、パラメタK1は、図8に例示された、次の変化のルールに従う。
もし、Av<α1・Avbutee dであれば、
K1=0
もし、α1・Avbutee d<Av<β1・Avbutee dであれば、
K1=k1・(Av−α1・Avbutee d
もし、β1・Avbutee d<Av<Avbutee dであれば、
K1=K1max
ここに、α1、β1は、α1<β1で、1より小さい正の定数であり、k1、K1maxは正の定数であり、Avbutee dは、右のストッパの角度であり、ラックが右のストッパに達するときのステアリングホイールの角度を示す。
望ましくは、パラメタK2は、図9に例示された、次の変化のルールに従う。
もし、Av>α2・Avbutee gであれば、
K2=0
もし、α2・Avbutee g>Av>β2・Avbutee gであれば、
K2=k2・(Av−α2・Avbutee g
もし、β2・Avbutee g>Av>Avbutee gであれば、
K2=K2max
ここに、α2、β2は、α2>β2で、絶対値が1より小さい負の定数であり、K2maxは正の定数であり、k2は負の定数であり、Avbutee gは、左のストッパの角度であり、ラックが左のストッパに達するときのステアリングホイールの角度を示す。
望ましくは、ストッパの角度Avbutee dとAvbutee gの値を、ブロック41(図7参照)で、定期的に改訂する。
これを実行するため、絶対値が最小のAv(0)butee d、Av(0)butee gを、ストッパの角度Avbutee dとAvbutee gの値としてまず最初(すなわち、車両21が製造ラインからでるとき)に割り当てる。
これらの最小の値は、これら以下の角度の値には、Avbutee d、Avbutee gが低下(絶対値で)しえないことが確かな値である。
その後(すなわち車両の使用期間中に)、測定された角度Avの値が、絶対値で、これらのストッパの角度Avbutee d、Avbutee gの各々を越える度ごとに、ストッパの角度Avbutee d、Avbutee gの各々に代えて、測定された角度Avの値を用いる。
換言すれば、ステアリングホイールの角度Avのセンサが、特定のストッパの角度の最新の値を超える(絶対値で)角度の値を読み取るや否や、その値をストッパの角度Avbutee d、Avbutee gとして用いる。
このストッパの角度の自動的な改訂は、右及び左の行程の端末におけるラックの位置における5%のオーダの、常に存在する不確実さ、従ってステアリングホイール11の右及び左のストッパの位置における対応する不確実さを、結局修正することを可能にする。
同じく望ましくは、ブロック43(図7参照)で、ステアリングホイールの修正トルクCvmodifieeを得、このステアリングホイールの修正トルクCvmodifieeから助力ルール35を使って、助力トルクの指令値Cassを作成するように、ステアリングホイールのトルクCvのセンサによって測定された測定値に、硬化トルクの指令値Cdurを付加する。
勿論、それは符号が逆の、CdurとCvの代数加算である。
このように測定値Cvを修正することは、ステアリングを硬化しないで得られるであろうものと同一の、助力トルクの指令値Cassを得ることを可能にする。
そのことは、硬化を有効にすること、すなわち、助力ルール35によって硬化が補償されてしまうことを回避することを可能にする。
また、制御指令値Ccomを計算するために、既知のように、車両21の速度Uを考慮に入れることが可能であることに気付くであろう(図7参照)。
このように、例えば、車両21が高速で走行する際には、ステアリングの助力を軽減することができる。
今や理解されるように、本発明によるパワーステアリング装置及び同装置の制御方法は、行程の端末におけるラックの速度を減少させて、ラックの左右のストッパに対する衝撃力を軽減することを可能にする。
このように、ラックが行程の端末に到着する際に生じる騒音を除去し、エラストマー材料のブロックの補強や追加から免れることが可能である。
勿論、本発明は、例示的で、非限定的な例として提示された、ここに記載され具体的に示された実施の形態に限定されるものではない。

Claims (12)

  1. ステアリングホイール(11)と、上記ステアリングホイール(11)によって操作されるラック(7)と、上記ラック(7)の行程を制限する右ストッパ(31a)及び左ストッパ(31b)と、上記ステアリングホイール(11)の回転の影響を受けて、上記ラック(7)の移動に貢献するように設けられた電動モータ(1)とを含んでなる形式の電動パワーステアリング装置において、上記ラック(7)が上記右ストッパ(31a)または上記左ストッパ(31b)の近接位置に達したときに、上記ラック(7)の移動速度を減速する手段(33)を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 上記手段は、上記ステアリングホイールのトルク(Cv)のセンサと、上記ステアリングホイールのトルク(Cv)のセンサによって供給された測定値から上記電動モータ(1)の制御指令値(Ccom)を作成するように適正にプログラムされた監視装置(33)とを含んでなることを特徴とする、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 上記手段は、上記ステアリングホイールの角度(Av)のセンサと、上記ステアリングホイールの回転速度(Vv)のセンサと、車両の速度(U)のセンサとを更に含んでなり、上記監視装置(33)は、これらのセンサによって測定された測定値を考慮に入れるようにプログラムされていることを特徴とする、請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
  4. シャフトタイプ、ピニオンタイプ、ダブルピニオンタイプ、ラックと電動モータが同軸になっているタイプ、ラックと電動モータが平行になっているタイプのパワーステアリング装置を含むグループの中から選ばれたタイプのものであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 上記ステアリングホイールのトルク(Cv)のセンサによって測定された測定値から、上記監視装置(33)の中にプログラムされた助力ルール(35)によって、上記電動モータ(1)のために助力トルクの指令値(Cass)を作成する、請求項2に記載の電動パワーステアリング装置の制御方法において、上記ラック(7)が上記右ストッパ(31a)または上記左ストッパ(31b)の近接位置に達したときに、上記助力トルクの指令値(Cass)に、硬化トルクの指令値(Cdur)を付加して、上記制御指令値(Ccom)を得ることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法。
  6. 請求項3に記載の電動パワーステアリング装置の、請求項5に記載の制御方法において、上記硬化トルクの指令値(Cdur)を:
    もし、Av>0またはVv>0であれば、
    Cdur=K1(Av)・Vv
    もし、Av<0またはVv<0であれば、
    Cdur=K2(Av)・Vv
    そうでなければ、
    Cdur=0
    ここに、K1及びK2は、それぞれ上記ステアリングホイールの角度(Av)によって増大または減少する関数、
    として決定することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法。
  7. パラメタK1は、次のルール:
    もし、Av<α1・Avbutee dであれば、
    K1=0
    もし、α1・Avbutee d<Av<β1・Avbutee dであれば、
    K1=k1・(Av−α1・Avbutee d
    もし、β1・Avbutee d<Av<Avbutee dであれば、
    K1=K1max
    ここに、α1、β1は、α1<β1で、1より小さい正の定数であり、k1、K1maxは正の定数であり、Avbutee dは、上記ステアリングホイール(11)の右のストッパの角度を示す、
    に従うことを特徴とする、請求項6に記載の電動パワーステアリング装置の制御方法。
  8. パラメタK2は、次のルール:
    もし、Av>α2・Avbutee gであれば、
    K2=0
    もし、α2・Avbutee g>Av>β2・Avbutee gであれば、
    K2=k2・(Av−α2・Avbutee g
    もし、β2・Avbutee g>Av>Avbutee gであれば、
    K2=K2max
    ここに、α2、β2は、α2>β2で、絶対値が1より小さい負の定数であり、K2maxは正の定数であり、k2は負の定数であり、Avbutee gは、上記ステアリングホイール(11)の左のストッパの角度を示す、
    に従うことを特徴とする、請求項6または7に記載の電動パワーステアリング装置の制御方法。
  9. 上記ステアリングホイール(11)の上記右のストッパの角度(Avbutee d)と上記左のストッパの角度(Avbutee g)の値を定期的に改訂することを特徴とする、請求項5〜8のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置の制御方法。
  10. 上記改訂を:
    最初に、絶対値が最小の値(Av(0)butee d、Av(0)butee g)を、上記右のストッパの角度(Avbutee d)と上記左のストッパの角度(Avbutee g)の値として割り当て、
    その後、測定された上記角度(Av)の値が、絶対値で、上記右のストッパの角度(Avbutee d)と上記左のストッパの角度(Avbutee g)の各々を越える度ごとに、上記右のストッパの角度(Avbutee d)と上記左のストッパの角度(Avbutee g)の各々に代えて、測定された上記角度(Av)の値を用いて、
    実行することを特徴とする、請求項9に記載の電動パワーステアリング装置の制御方法。
  11. 上記ステアリングホイールの修正トルク(Cvmodifiee)を得、上記ステアリングホイールの修正トルク(Cvmodifiee)から、上記助力ルール(35)を使って、上記助力トルクの指令値(Cass)を作成するように、上記ステアリングホイールのトルク(Cv)のセンサによって測定された測定値に、上記硬化トルクの指令値(Cdur)を付加することを特徴とする、請求項5〜10のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置の制御方法。
  12. 請求項1〜5のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置が装着されたことを特徴とする自動車(21)。
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