JP2008107246A

JP2008107246A - 機器構成ユニット用シミュレーションシステムと、それを利用した機器構成ユニットの製造方法

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Publication number: JP2008107246A
Application number: JP2006291710A
Authority: JP
Inventors: Masaya Segawa; 雅也瀬川; Shiro Nakano; 史郎中野; Ryohei Hayama; 良平葉山
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-10-26
Also published as: JP4793575B2

Abstract

【課題】機器構成ユニットの製造工程における最終作業工数を低減し、あるいは、なくす。
【解決手段】操作量と反力との関係を含むシミュレーションモデルに基づき機器構成ユニット１の操作部２の検出操作量に応じた反力を求める。補正解除モードにおいて、求めた反力に対応する負荷を出力部７ａに付与し、操作力の伝達系αへの入力と出力部７ａからの出力との間の入出力偏差と操作部２の操作速度と操作加速度との関係を記憶する。補正モードにおいて、求めた操作速度と操作加速度に対応する入出力偏差の大きさだけ、その大きさが増加するように反力を補正する。補正された反力に対応する負荷を出力部７ａに付与した状態で、構成ユニット１の作動特性と目標作動特性との誤差を低減するように入出力偏差を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両のような機器における電動パワーステアリング装置のような構成ユニットを製造する際に利用できるシミュレーションシステムと、そのシミュレーションシステムを利用した機器構成ユニットの製造方法に関する。

例えば電動パワーステアリング装置は、実車への組込状態で所定の目標特性を奏する必要がある。そのため、実車組込状態の電動パワーステアリング装置において舵角に対する操舵トルクの変化特性のような実特性を計測し、その実特性に目標特性からの誤差がある場合、その誤差を低減するために操舵補助力の制御系における制御ゲインの調整や、操舵力の伝達系におけるベアリングの予圧調整やギヤのバックラッシ調整のような作業が行なわれる。

しかし、そのような実車への組込状態での電動パワーステアリング装置の調整作業は生産効率を低下させる。そこで、電動パワーステアリング装置を実車に組込む前に、操舵反力をシミュレーションした負荷を作用させる試験システムを用いて性能評価が行われている。その試験システムにおいては、操舵角と車速と操舵反力との関係を含む車両シミュレーションモデルに基づき、電動パワーステアリング装置のステアリングホイールの検出操舵角と入力車速に応じた操舵反力が求められ、その求めた操舵反力に対応する負荷が電動パワーステアリング装置の操舵力出力部に付与され、その入力車速と検出操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するように電動パワーステアリング装置の操舵補助力発生用モータが制御される（特許文献１参照）。
特開２００５−１７２５２８号公報

電動パワーステアリング装置においては、操舵力の伝達系における摩擦、慣性モーメント、粘性等が操舵に対する抵抗力として作用するために特性に影響する。従来、そのような摩擦等の特性への実際の影響は、電動パワーステアリング装置の実車への組込前には把握されていなかった。そのため、電動パワーステアリング装置の実車への組込前には、シミュレーションモデルにおいても摩擦等の実際の影響は考慮されず、目標特性と実特性の差を十分に低減できなかった。本発明は、そのような問題を解決することのできる機器構成ユニット用シミュレーションシステムと、それを利用した機器構成ユニットの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、操作部と、前記操作部の操作力の出力部と、前記操作部の操作力を前記出力部へ伝達する伝達系とを備え、前記伝達系に入力される力と前記出力部から出力される力との間の入出力偏差が前記操作部の操作速度と操作加速度とに応じて変化すると共に調整可能とされている機器構成ユニットのためのシミュレーションシステムであって、前記出力部に負荷を付与するアクチュエータを含む負荷付与機構と、前記操作部の操作量を検出する操作量センサと、操作量と前記出力部から出力される力に対する反力との関係を含む機器シミュレーションモデルの記憶手段と、検出操作量に応じた反力を前記シミュレーションモデルに基づき求める演算手段と、検出した操作量から操作速度と操作加速度とを演算する演算手段と、補正解除モードと補正モードとの間でモード切換えを行うためのモード切換信号入力部と、前記補正解除モードにおいて、前記伝達系に入力される力と、前記演算手段により求めた反力に応じて前記出力部に付与する負荷とから、前記入出力偏差を求める演算手段と、前記補正解除モードにおいて、求めた入出力偏差と求めた操作速度と求めた操作加速度との対応関係を記憶する手段と、前記補正モードにおいて、求めた操作速度と求めた操作加速度とに対応する入出力偏差の大きさを記憶した対応関係に基づき求める演算手段と、前記補正モードにおいて、求めた反力の大きさが求めた入出力偏差の大きさだけ増加するように、その求めた反力を補正する補正手段とを備える。
本発明のシミュレーションシステムを利用して機器構成ユニットを製造する方法においては、前記シミュレーションシステムにより補正された反力に対応する負荷を前記出力部に付与した状態で、前記構成ユニットの作動特性を計測する工程と、計測した作動特性と予め定めた目標作動特性との誤差を低減するように前記入出力偏差を調整する工程とを備える。
操作部の操作力の伝達系に入力される力は、その伝達系における摩擦、慣性モーメント、粘性等に基づく操作に対する抵抗力と、操作力出力部に作用する反力に基づき伝達系に作用する力との和に釣り合う。よって、伝達系に入力される力から操作力出力部に付与する負荷に基づき伝達系に作用する力を差し引くことで求められる入出力偏差の大きさは、その伝達系における操作に対する抵抗力に対応する。その抵抗力は、摩擦、慣性モーメント、粘性等に基づくことから、操作部の操作速度と操作加速度に応じて変化する。求めた入出力偏差と求めた操作速度と求めた操作加速度との対応関係を記憶することで、求めた操作速度と求めた操作加速度とに対応する入出力偏差の大きさを記憶した対応関係に基づき求めることができる。
入出力偏差の大きさだけその大きさが増加するように補正された操作反力に対応する負荷を、操作力出力部に付与することで、操作に対する抵抗力が操作力の伝達系に作用する状態をシミュレーションできる。よって、シミュレーションモデルにおいて摩擦等の実際の影響を考慮した状態で、機器の構成ユニットの作動特性を計測できる。
構成ユニットを機器に実際に組み込む前に、計測した作動特性と予め定めた目標作動特性との誤差を低減するように入出力偏差を調整することで、構成ユニットを機器に実際に組み込んだ後の最終作業工数を低減し、あるいは、なくすことができる。

本発明のシミュレーションシステムにおいては、機器が車両であり、構成ユニットが電動パワーステアリング装置であるのが好ましい。すなわち、操舵補助力発生用モータと、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、検出操舵トルクと車速とに応じた操舵補助力を発生するように前記モータを制御する制御装置と、前記ステアリングホイールから入力される操舵力を操舵力出力部へ伝達する伝達系とを備え、前記伝達系に入力される力と前記操舵力出力部から出力される力との間の入出力偏差が調整可能とされている電動パワーステアリング装置のためのシミュレーションシステムであって、前記操舵力出力部に負荷を付与するアクチュエータを含む負荷付与機構と、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する角度センサと、車速を入力する車速入力部と、操舵角と車速と操舵反力との関係を含む車両シミュレーションモデルの記憶手段と、検出操舵角と入力車速に応じた操舵反力を前記シミュレーションモデルに基づき求める演算手段と、検出した操舵角から操舵速度と操舵加速度とを演算する演算手段と、前記車速入力部により入力される車速の前記制御装置への入力手段と、補正解除モードと補正モードとの間でモード切換えを行うためのモード切換信号入力部と、前記補正解除モードにおいて、前記トルクセンサにより求めた操舵トルクと、前記モータの制御により発生する操舵補助力と、前記演算手段により求めた操舵反力に応じて前記操舵力出力部に付与する負荷とから、前記入出力偏差を求める演算手段と、前記補正解除モードにおいて、求めた入出力偏差と求めた操舵速度と求めた操舵加速度との対応関係を記憶する手段と、前記補正モードにおいて、求めた操舵速度と求めた操舵加速度とに対応する入出力偏差の大きさを記憶した対応関係に基づき求める演算手段と、前記補正モードにおいて、求めた操舵反力の大きさが求めた入出力偏差の大きさだけ増加するように、その求めた操舵反力を補正する補正手段とを備えるのが好ましい。
この場合のシミュレーションシステムを利用して電動パワーステアリング装置を製造する方法においては、前記シミュレーションシステムにより補正された操舵反力に対応する負荷を前記操舵力出力部に付与した状態で、前記電動パワーステアリング装置の作動特性を計測する工程と、計測した作動特性と予め定めた目標作動特性との誤差を低減するように前記入出力偏差を調整する工程とを備えるのが好ましい。
電動パワーステアリング装置においては、ステアリングホイールから入力される操舵力と、モータの発生操舵補助力との和は、操舵力の伝達系における摩擦、慣性モーメント、粘性等に基づく操舵に対する抵抗力と、操舵力出力部に作用する操舵反力に基づき伝達系に作用する力との和に釣り合う。よって、操舵トルクに対応する操舵力と操舵補助力とに基づき伝達系に作用する力から操舵力出力部に付与する負荷に基づき伝達系に作用する力を差し引くことで求められる入出力偏差の大きさは、その伝達系における操舵に対する抵抗力に対応する。その抵抗力は、摩擦、慣性モーメント、粘性等に基づくことから、操舵速度と操舵加速度に応じて変化する。求めた入出力偏差と求めた操舵速度と求めた操舵加速度との対応関係を記憶することで、求めた操舵速度と求めた操舵加速度とに対応する入出力偏差の大きさを記憶した対応関係に基づき求めることができる。
入出力偏差の大きさだけその大きさが増加するように補正された操舵反力に対応する負荷を、操舵力出力部に付与することで、操舵に対する抵抗力が操舵力の伝達系に作用する状態をシミュレーションできる。よって、シミュレーションモデルにおいて摩擦等の実際の影響を考慮した状態で、電動パワーステアリング装置の作動特性を計測できる。
電動パワーステアリング装置を実車に組込む前に、計測した作動特性と予め定めた目標作動特性との誤差を低減するように入出力偏差を調整することで、電動パワーステアリング装置を実車に組込んだ後の最終作業工数を低減し、あるいは、なくすことができる。

本発明によるシミュレーションシステムを利用して機器構成ユニットを製造することで、その構成ユニットの製造工程における最終作業工数を低減し、あるいは、なくすことができる。

図１に示す本発明の実施形態の車両（機器）における電動パワーステアリング装置１（構成ユニット）は、操舵によるステアリングホイール２（操作部）の回転を舵角が変化するように車輪に伝達する機構を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置１は公知のラックピニオン型とされ、ステアリングホイール２の回転をステアリングシャフト４を介してピニオン５に伝達し、ピニオン５に噛み合うラック６を移動させ、そのラック６の動きを左右タイロッド７を介して車輪に伝達することで舵角を変化させる。ラック６にボールジョイント等の自在継手９を介して一端部が連結されたタイロッド７の他端部が操舵力出力部７ａとされている。実車においては、操舵力出力部７ａに自在継手、ナックルアームを介して車輪が接続される。ステアリングシャフト４、ピニオン５、ラック６、タイロッド７が、ステアリングホイール２の操作力である操舵力を操舵力出力部７ａへ伝達する伝達系αを構成する。電動パワーステアリング装置１がステアリングホイール２の操舵角に応じて作動することで、操舵力出力部７ａからの出力に対する操舵反力が操舵力出力部７ａに作用する。

伝達系αに作用する操舵補助力の発生用モータ１０が設けられている。本実施形態においては、モータ１０の出力シャフトの回転が減速ギヤ機構１１を介してステアリングシャフト４に伝達されることで操舵補助力が付与される。減速ギヤ機構１１は例えばベベルギヤ、ハイポイドギヤ、ウォームギヤ等により構成できる。モータ１０は車載用コンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。制御装置２０に、ステアリングホイール２の操舵トルクを検出するトルクセンサ２２が接続される。なお、実車への組込時においては制御装置２０に車速センサが接続される。制御装置２０は、トルクセンサ２２により求めた操舵トルクと車速とに応じた操舵補助力が発生するようにモータ１０を制御する。本実施形態のステアリングシャフト４は、ステアリングホイール２側とピニオン５側とに分割されると共にトーションバーにより連結され、ステアリングホイール２の操舵角とピニオン５の回転角の差であるトーションバーの捩れ角に、トーションバーのバネ定数を乗じることで得られる操舵トルクがトルクセンサ２２により検出される。

電動パワーステアリング装置１を製造するために利用される本実施形態のシミュレーションシステムは、操舵力出力部７ａに負荷を付与するＡＣサーボモータ３１（アクチュエータ）を含む負荷付与機構３０を備える。負荷付与機構３０は、操舵力出力部７ａにボールジョイント等の自在継手３２を介して連結されるボールナット３３にねじ合わされるボールスクリュー３４を、減速ギヤ機構３５を介してモータ３１により駆動することで、操舵力出力部７ａに操舵反力に対応する負荷を付与する。操舵反力は主として前輪の横滑り角に比例して発生するセルフアライニングトルクによることから、タイロッド７の軸方向に沿う力（以下「軸力」という）がタイロッド７に作用することで操舵反力に対応する負荷が操舵力出力部７ａに付与される。また、実車における軸力は左右タイロッド７それぞれにおいて発生するが、ドライバが感じる操舵反力は左右軸力の総和であることから、本実施形態では左右軸力の総和を片側のタイロッド７の操舵力出力部７ａに付加する。

モータ３１はパーソナルコンピュータにより構成される負荷制御装置４０にＤ／Ａ変換器４３を介して接続される。負荷制御装置４０は、ステアリングホイール２の操作量として操舵角を求める角度センサ２３（操作量センサ）にＡ／Ｄ変換器４２を介して接続され、さらに、車速を入力する車速入力部４４に接続されている。車速入力部４４は、例えばキーボードスイッチやブレーキペダル状の入力スイッチ等により構成できる。

負荷制御装置４０は、操舵角と車速と操舵反力に対応する軸力との関係を含む車両シミュレーションモデルを記憶する記憶手段と、角度センサ２３による検出操舵角と車速入力部４４による入力車速とに応じた軸力を記憶した車両シミュレーションモデルに基づき求める演算手段と、検出した操舵角から操舵速度と操舵加速度とを演算する演算手段として機能し、求めた軸力がタイロッド７に作用するようにモータ３１を制御する。

車速入力部４４により入力される車速が制御装置２０に入力可能なように、制御装置２０と負荷制御装置４０が接続され、これにより車速入力部４４は入力される車速の制御装置２０への入力手段として機能する。制御装置２０への車速の入力手段の構成は特に限定されず、例えば車速入力部４４が制御装置２０に直接に接続されることで、車速入力部４４が制御装置２０への車速の入力手段として機能してもよい。

制御装置２０は、トルクセンサ２２により求めた操舵トルクと入力車速とに応じた操舵補助力を発生するように、記憶した操舵補助プログラムに基づきモータ１０を制御する。なお、本実施形態では操舵トルクが大きく入力車速が小さい程に操舵補助力が大きくなるものとされるが、これに限定されるものでなく、例えば角度センサ２３による検出操舵角に応じて操舵補助力を変化させるようにしてもよい。なお、電動パワーステアリング装置１が操舵補助力発生用モータ１０を操舵角に応じて制御する場合、角度センサ２３として電動パワーステアリング装置１に備えられるものを用いればよい。

負荷制御装置４０にモード切換信号入力部４１が接続されている。モード切換信号入力部４１は、例えばキーボードスイッチにより構成でき、補正解除モードと補正モードとの間でモード切換えを行うためのモード切換信号を負荷制御装置４０に入力する。

補正解除モードにおいて、負荷制御装置４０は、トルクセンサ２２により求めた操舵トルクと、モータ１０の制御により発生する操舵補助力と、求めた軸力に応じて操舵力出力部７ａに付与する負荷とから、操舵力の伝達系αに入力される力と操舵力出力部７ａから出力される力との間の入出力偏差を求める演算手段として機能し、また、求めた入出力偏差と求めた操舵速度と求めた操舵加速度との対応関係を記憶する手段として機能する。
電動パワーステアリング装置１においては、ステアリングホイール２から伝達系αに入力される操舵力と、伝達系αにより伝達されるモータ１０の発生操舵補助力との和は、伝達系αにおける摩擦、慣性モーメント、粘性等に基づく操舵に対する抵抗力と、操舵力出力部７ａに作用する操舵反力に基づき伝達系αに作用する力との和に釣り合う。よって、検出操舵トルクに対応する操舵力と操舵補助力とに基づき操舵トルク伝達系αに作用する力から、操舵力出力部７ａに付与する負荷に基づき伝達系αに作用する力を差し引くことで求められる入出力偏差の大きさは、伝達系αにおける操舵に対する抵抗力に対応する。操舵に対する抵抗力は摩擦、慣性モーメント、粘性等に基づくことから、操舵速度と操舵加速度に応じて変化する。よって、求めた入出力偏差と求めた操舵速度と求めた操舵加速度との対応関係を記憶することで、求めた操舵速度と求めた操舵加速度とに対応する入出力偏差の大きさを記憶した対応関係に基づき求めることができる。

補正モードにおいて、負荷制御装置４０は、求めた操舵速度と求めた操舵加速度とに対応する入出力偏差の大きさを記憶した対応関係に基づき求める演算手段として機能し、さらに、求めた軸力の大きさが求めた入出力偏差の大きさだけ増加するように、その求めた軸力を補正する補正手段として機能する。

上記実施形態において操舵反力が作用する状態をシミュレーションする際、電動パワーステアリング装置１は実車に装着するのと同様に支持台（図示省略）に固定される。負荷付与機構３０により負荷を付与する際、シミュレーションモデルに基づきリアルタイムで前輪の横滑り角からセルフアライニングトルク、タイロッド７の軸力が求められる。そのシミュレーションモデルは、本実施形態では図２、図３に示すように、横方向、ヨー方向、ロール方向の３自由度を考慮した前後車輪５０、５１を有する等価二輪モデルとされる。なお、本実施形態において用いる記号の定義は以下の表１に示す通りである。また、各記号に対応する値は、車両の左右一方、前後一方に対応する場合を正、左右他方、前後他方に対応する場合を負とする。

シミュレーションモデルにおいて、 x、z 方向に関する慣性乗積は零とし、車両重心点Ｇ回りの運動方程式は以下の式（１）〜（３）に示す通りとした。

車輪におけるタイヤ横滑り角を微小とした場合、以下の式（４）、（５）に示すように車輪横力は車輪横滑り角に比例する。

本実施形態では、車輪を構成するタイヤにおける横滑り角の発生から横力が発生するまでの動特性を考え、以下の式（６）、（７）を用いる。すなわち、一定車速においては、車輪横力と車輪横力の時間微分に比例する値との和が車輪横滑り角に比例するものとされる。

前後輪の横滑り角は以下の式（８）〜（１１）により表される。

なお、単位ロール角あたりのロールステア量の値は本実施形態では定数と仮定して用いた。また、実車実験により操舵角入力に対するタイロッド７の変位に動特性がほとんどなかったため、操舵系は剛体とし、操舵角に対して前輪実舵角は以下の式（１２）に示すように比例関係とし、遅れがないものとする。

図４、図５に示すように、キングピン１１まわりのセルフアライニングトルクをナックルアーム９の長さで除した値を本実施形態のシミュレーションモデルにおけるタイロッド７に作用する軸力とした。以下の式（１３）、（１４）にタイヤ２輪分のセルフアライニングトルクと軸力の関係を示す。

図６のフローチャートは上記シミュレーションシステムの制御手順を示す。
まず、モード切換信号入力部４１から入力される信号に応じて負荷制御装置４０を補正解除モードと補正モードの中の何れかにモード設定し（ステップＳ１）、車速入力部４４からの入力により車速を設定し（ステップＳ２）、トルクセンサ２２による検出操舵トルクＴｈと角度センサ２３による検出操舵角θを読み込み（ステップＳ３）、負荷演算により軸力Ｆを求め（ステップＳ４）、モード判定を行なう（ステップＳ５）。
ステップＳ５において補正解除モードである場合、ステップＳ４で求めた軸力Ｆをタイロッド７に作用させることで負荷付与機構３０により操舵力出力部７ａに負荷を付与し（ステップＳ６）、検出操舵トルクＴｈと入力車速とに応じた操舵補助力をモータ１０の制御により付与し（ステップＳ７）、検出した操舵角θの時間による微分と２階微分によって、操舵速度ｄθ／ｄｔと操舵加速度ｄθ／ｄｔ²を演算し（ステップＳ８）、検出操舵トルクＴｈに対応する操舵力と操舵補助力とに基づき伝達系αに作用する力からステップＳ４で求めた軸力Ｆに基づき伝達系αに作用する力を差し引いた値に対応する入出力偏差δを演算する（ステップＳ９）。入出力偏差δは、例えば伝達系αに作用する力をタイロッド７の軸方向に作用する力に換算して求められる。次に、求めた入出力偏差δと求めた操舵速度ｄθ／ｄｔと求めた操舵加速度ｄθ／ｄｔ²との対応関係を、例えばテーブルや関係式として記憶する（ステップＳ１０）。次に制御を終了するか否か判断し（ステップＳ１１）、終了しない場合はステップＳ１に戻る。
ステップＳ５において補正モードである場合、求めた操舵速度ｄθ／ｄｔと求めた操舵加速度ｄθ／ｄｔ²とに対応する入出力偏差δの大きさをステップＳ１０において記憶した対応関係に基づき求め（ステップＳ１２）、ステップＳ４で求めた軸力Ｆの大きさが求めた入出力偏差δの大きさだけ増加するように、その求めた軸力Ｆを補正し、補正された軸力Ｆ′を求める（ステップＳ１３）。次に、ステップＳ１３で補正された軸力Ｆ′がタイロッド７に作用するように負荷付与機構３０により操舵力出力部７ａに負荷を付与し（ステップＳ１４）、検出操舵トルクＴｈと入力車速とに応じた操舵補助力をモータ１０の制御により付与し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１で制御を終了するか否かを判断する。

上記実施形態のシミュレーションシステムを利用して電動パワーステアリング装置１を製造するに際しては、先ず、シミュレーションシステムにより補正された操舵反力に対応する軸力Ｆ′がタイロッド７に作用するように操舵力出力部７ａに負荷を付与した状態で、電動パワーステアリング装置１の作動特性を計測する。次に、計測した作動特性と予め定めた目標作動特性との誤差を低減するように入出力偏差δを調整する。計測する作動特性は、例えば図７において実線で示される操舵トルクＴｈと操舵角θとの関係特性とされ、破線で示される目標とする操舵トルクＴｈと操舵角θとの関係特性からの誤差を低減するように入出力偏差δが調整される。入出力偏差δの大きさは、伝達系αにおける操舵に対する抵抗力に対応する。操舵に対する抵抗力は、例えばステアリングホイール２の慣性モーメント、ステアリングシャフト４と支持ベアリングとの間の摩擦や粘性、ステアリングシャフト４の慣性モーメント、減速ギヤ機構１１を構成するギヤの慣性モーメント、それらギヤと支持ベアリングとの間の摩擦や粘性、モータ１０の慣性モーメント、ピニオン５と支持ベアリングとの間の摩擦や粘性、ラック６の慣性モーメント、ラック６とラック支持部材との間の摩擦や粘性等に基づいて生じる。電動パワーステアリング装置１においては、その入出力偏差が調整可能とされ、その調整は従来と同様に行なうことができる。例えば、操舵補助力の制御系における制御ゲインのような電気的パラメータの調整、ピニオン５を支持するベアリングの予圧のような機械的パラメータの調整等により行なうことができる。例えば、図１に示すように制御装置２０に設けたゲイン調整用スイッチ２０′によりモータ１０の制御ゲインを調整したり、図８に示すようにピニオン５の支持用転がりベアリング６０の外輪６０ａをハウジング６１により保持し、内輪６０ｂをピニオンシャフト５ａの段差５ａ′に押し付けるナット６２をピニオンシャフト５ａにねじ合わせる場合に、そのナット６２のねじ込み量を調整することでベアリング６０の予圧を調整する。

上記実施形態によれば、シミュレーションシステムにより求めた軸力Ｆをその大きさが入出力偏差δの大きさだけ増加するように補正し、補正された軸力Ｆ′がタイロッド７に作用するように操舵力出力部７ａに負荷を付与することで、摩擦等に基づく操舵に対する抵抗力が伝達系αに作用する状態をシミュレーションできる。よって、シミュレーションモデルにおいて摩擦等の実際の影響を考慮した状態で、電動パワーステアリング装置１の作動特性を計測できる。これにより、電動パワーステアリング装置１を実車に組込む前に、計測した作動特性と予め定めた目標作動特性との誤差を低減するように入出力偏差δを調整することで、電動パワーステアリング装置１を実車に組込んだ後の最終作業工数を低減し、あるいは、なくすことができる。

本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、電動パワーステアリング装置の作動特性を車速が零の状態で求めてもよく、この場合は車速を考慮する必要はないので車両シミュレーションモデルは操舵角と操舵反力との関係を含んでいればよいので、検出操舵角のみに応じた操舵反力をシミュレーションモデルに基づき求めることができる。また、機器構成ユニットは電動パワーステアリング装置に限定されず、例えば操舵補助力を発生しないマニュアルタイプのステアリング装置にも本発明を適用でき、この場合はステアリング装置における操舵補助力発生用モータとその制御装置は不要とされ、操舵トルクを検出するトルクセンサはシミュレーションシステムに備えるものとされ、操舵補助力は生じないので、補正解除モードにおいては求めた操舵トルクに対応する操舵力と操舵力出力部に付与する負荷とに基づいて入出力偏差が求められる。

本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置用シミュレーションシステムの構成説明図本発明の実施形態におけるシミュレーションモデルの説明用平面図本発明の実施形態におけるシミュレーションモデルの説明用正面図本発明の実施形態におけるシミュレーションモデルにおけるセルフアライニングトルクの作用状態の説明図本発明の実施形態におけるシミュレーションモデルにおけるタイロッドへの軸力の作用状態の説明図本発明の実施形態におけるシミュレーションシステムの制御手順を示すフローチャート本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における操舵トルクと操舵角との関係特性の一例を示す図本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における部分断面図

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホイール、７ａ…操舵力出力部、１０…操舵補助力発生用モータ、２０…制御装置、２２…トルクセンサ、２３…角度センサ、３０…負荷付与機構、３１…ＡＣサーボモータ（アクチュエータ）、４０…負荷制御装置（演算手段、制御手段、入力手段、記憶手段、判定手段、補正手段）、４１…モード切換信号入力部、４４…車速入力部、α…伝達系

Claims

操作部と、前記操作部の操作力の出力部と、前記操作部の操作力を前記出力部へ伝達する伝達系とを備え、前記伝達系に入力される力と前記出力部から出力される力との間の入出力偏差が前記操作部の操作速度と操作加速度とに応じて変化すると共に調整可能とされている機器構成ユニットのためのシミュレーションシステムであって、
前記出力部に負荷を付与するアクチュエータを含む負荷付与機構と、
前記操作部の操作量を検出する操作量センサと、
操作量と前記出力部から出力される力に対する反力との関係を含む機器シミュレーションモデルの記憶手段と、
検出操作量に応じた反力を前記シミュレーションモデルに基づき求める演算手段と、
検出した操作量から操作速度と操作加速度とを演算する演算手段と、
補正解除モードと補正モードとの間でモード切換えを行うためのモード切換信号入力部と、
前記補正解除モードにおいて、前記伝達系に入力される力と、前記演算手段により求めた反力に応じて前記出力部に付与する負荷とから、前記入出力偏差を求める演算手段と、
前記補正解除モードにおいて、求めた入出力偏差と求めた操作速度と求めた操作加速度との対応関係を記憶する手段と、
前記補正モードにおいて、求めた操作速度と求めた操作加速度とに対応する入出力偏差の大きさを記憶した対応関係に基づき求める演算手段と、
前記補正モードにおいて、求めた反力の大きさが求めた入出力偏差の大きさだけ増加するように、その求めた反力を補正する補正手段とを備える機器構成ユニット用シミュレーションシステム。
請求項１に記載のシミュレーションシステムを利用して機器構成ユニットを製造する方法であって、
前記シミュレーションシステムにより補正された反力に対応する負荷を前記出力部に付与した状態で、前記構成ユニットの作動特性を計測する工程と、
計測した作動特性と予め定めた目標作動特性との誤差を低減するように前記入出力偏差を調整する工程とを備えるシミュレーションシステムを利用した機器構成ユニットの製造方法。
操舵補助力発生用モータと、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、検出操舵トルクと車速とに応じた操舵補助力を発生するように前記モータを制御する制御装置と、前記ステアリングホイールから入力される操舵力を操舵力出力部へ伝達する伝達系とを備え、前記伝達系に入力される力と前記操舵力出力部から出力される力との間の入出力偏差が調整可能とされている電動パワーステアリング装置のためのシミュレーションシステムであって、
前記操舵力出力部に負荷を付与するアクチュエータを含む負荷付与機構と、
前記ステアリングホイールの操舵角を検出する角度センサと、
車速を入力する車速入力部と、
操舵角と車速と操舵反力との関係を含む車両シミュレーションモデルの記憶手段と、
検出操舵角と入力車速に応じた操舵反力を前記シミュレーションモデルに基づき求める演算手段と、
検出した操舵角から操舵速度と操舵加速度とを演算する演算手段と、
前記車速入力部により入力される車速の前記制御装置への入力手段と、
補正解除モードと補正モードとの間でモード切換えを行うためのモード切換信号入力部と、
前記補正解除モードにおいて、前記トルクセンサにより求めた操舵トルクと、前記モータの制御により発生する操舵補助力と、前記演算手段により求めた操舵反力に応じて前記操舵力出力部に付与する負荷とから、前記入出力偏差を求める演算手段と、
前記補正解除モードにおいて、求めた入出力偏差と求めた操舵速度と求めた操舵加速度との対応関係を記憶する手段と、
前記補正モードにおいて、求めた操舵速度と求めた操舵加速度とに対応する入出力偏差の大きさを記憶した対応関係に基づき求める演算手段と、
前記補正モードにおいて、求めた操舵反力の大きさが求めた入出力偏差の大きさだけ増加するように、その求めた操舵反力を補正する補正手段とを備える電動パワーステアリング装置用シミュレーションシステム。
請求項３に記載のシミュレーションシステムを利用して電動パワーステアリング装置を製造する方法であって、
前記シミュレーションシステムにより補正された操舵反力に対応する負荷を前記操舵力出力部に付与した状態で、前記電動パワーステアリング装置の作動特性を計測する工程と、
計測した作動特性と予め定めた目標作動特性との誤差を低減するように前記入出力偏差を調整する工程とを備えるシミュレーションシステムを利用した電動パワーステアリング装置の製造方法。