JP2009209776A - ステアリング振動低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのアイドリング時におけるステアリング振動をステアリングのチルト・テレスコ位置に応じて的確に低減することができるステアリング振動低減装置を提供する。
【解決手段】ステアリングのチルト・テレスコ位置が位置Ｂに変更されると、車両空走時のエンジンのアイドリング時には、位置Ｂにおけるステアリングの目標振動レベルＬtgに対応する目標振動数ｆtg/Bが求められ、その目標振動数ｆtg/Bに対応する目標アイドル回転数Ｎitg/Bにエンジンのアイドル回転数が変更されることで、ステアリングの振動レベルが目標振動レベルＬtgまで大幅に低減される。また、車両停車時には、アイドル回転数の基本設定値Ｎisに対応した振動レベルが位置Ｂより小さくなる位置Ａにステアリングのチルト・テレスコ位置が変更され、ステアリングの振動レベルが目標振動レベルＬtgよりも小さいレベルまで大幅に低減される。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンのアイドリング時に発生する車両のステアリング振動を低減するステアリング振動低減装置に関するものである。

車両の運転中、ステアリングにはエンジン振動が伝達され、その振動数がステアリングの固有振動数と一致すると、ステアリングが共振して大きく振動することとなる。このようなステアリング振動は、エンジンのアイドリング時に発生し易い。

そこで、従来、エンジン振動に起因するステアリング振動を抑制する技術が種々提案されている。例えば特許文献１では、エンジンのバルブタイミングを制御することでエンジン振動に起因するステアリング振動を抑制する技術が提案されている。また、特許文献２では、ステアリング共振点を含むエンジン回転数領域で発電を行う場合には、発電量を小さく制御することでステアリングの共振を抑制する技術が提案されている。
特開平９−２０９７８５号公報 特開平７−２３１５０９号公報

ところで、エンジン振動は爆発１次の振動数をベースとしており、この爆発１次の振動数は、エンジン回転数をＮｒｐｍとしたとき、エンジンの１回転中に２回爆発する４気筒エンジンでは（２Ｎ／６０）Ｈｚとなる。また、エンジンの１回転中に３回爆発する６気筒エンジンでは（３Ｎ／６０）Ｈｚとなり、４回爆発する８気筒エンジンでは（４Ｎ／６０）Ｈｚとなる。

ここで、エンジン回転数Ｎが６００ｒｐｍのアイドリング時におけるエンジンの爆発１次の振動数は、４気筒エンジンでは２０Ｈｚ、６気筒エンジンでは３０Ｈｚ、８気筒エンジンでは４０Ｈｚとなる。

一方、チルト・テレスコ位置が可変に構成されたステアリングにおいては、チルト・テレスコ位置が変更されると、ステアリングの等価マス、等価ばねが大きく変化し、その結果、ステアリングの固有振動数が２０〜５０Ｈｚの範囲で大きく変動することが確認されている。

従って、ステアリングのチルト・テレスコ位置によっては、エンジンのアイドリング時にステアリングが共振して大きく振動する虞がある。しかしながら、前述した特許文献１、２で提案されている技術では、エンジンのアイドリング時におけるステアリング振動をステアリングのチルト・テレスコ位置に応じて的確に低減することはできない。

そこで、本発明は、エンジンのアイドリング時におけるステアリング振動をステアリングのチルト・テレスコ位置に応じて的確に低減することができるステアリング振動低減装置を提供することを課題とする。

本発明に係るステアリング振動低減装置は、チルト・テレスコ位置が可変に構成された車両のステアリングを対象として、エンジンのアイドリング時に発生するステアリング振動を低減する装置であって、ステアリングのチルト・テレスコ位置に応じて、エンジンのアイドル回転数をステアリングの振動レベルが低減される目標回転数に変更することを特徴とする。

本発明に係るステアリング振動低減装置では、ステアリングのチルト・テレスコ位置が変更されると、ステアリングの振動レベルが低減される目標回転数にエンジンのアイドル回転数が変更されることで、エンジンのアイドリング時におけるステアリング振動が低減される。

また、本発明のステアリング振動低減装置は、車両停車時のエンジンのアイドリング時に、ステアリングのチルト・テレスコ位置を振動レベルが低減される目標位置に変更するように構成することができる。この場合、車両停車時のエンジンのアイドリング時には、ステアリングの振動レベルが低減される目標位置にチルト・テレスコ位置が変更されることで、ステアリング振動が低減される。

ここで、本発明のステアリング振動低減装置は、ステアリングのチルト・テレスコ位置を検出する手段と、検出されたチルト・テレスコ位置におけるステアリングの目標振動レベルに対応する目標振動数を求める手段と、求められた目標振動数に対応する目標回転数にエンジンのアイドル回転数を変更する手段とを備えた構成とすることができる。

このステアリング振動低減装置では、ステアリングのチルト・テレスコ位置が変更されると、変更されたチルト・テレスコ位置におけるステアリングの目標振動レベルに対応する目標振動数が求められ、その目標振動数に対応する目標回転数にエンジンのアイドル回転数が変更されることで、エンジンのアイドリング時におけるステアリング振動が目標振動レベルに低減される。

また、本発明のステアリング振動低減装置は、車両停車時にエンジンのアイドル回転数の設定値を取得する手段と、取得された設定値のアイドル回転数に対応するステアリングの振動レベルが低減されるチルト・テレスコ位置の目標位置を求める手段と、求められた目標位置にステアリングのチルト・テレスコ位置を変更する手段とを備えた構成とすることができる。

このステアリング振動低減装置では、車両停車時のエンジンのアイドリング時には、取得された設定値のアイドル回転数に対応したステアリングの振動レベルが低減されるチルト・テレスコ位置の目標位置が求められ、その目標位置にステアリングのチルト・テレスコ位置が変更されることで、車両停車時のエンジンのアイドリング時におけるステアリング振動が低減される。

本発明に係るステアリング振動低減装置によれば、ステアリングのチルト・テレスコ位置が変更されると、ステアリングの振動レベルが低減される目標回転数にエンジンのアイドル回転数が変更されるため、エンジンのアイドリング時におけるステアリング振動をステアリングのチルト・テレスコ位置に応じて的確に低減することができる。

また、本発明に係るステアリング振動低減装置によれば、車両停車時のエンジンのアイドリング時には、ステアリングの振動レベルが低減される目標位置にチルト・テレスコ位置が変更されるため、車両停車時のエンジンのアイドリング時におけるステアリング振動を的確に低減することができる。

以下、図面を参照して本発明に係るステアリング振動低減装置の最良の実施形態を説明する。ここで、参照する図面において、図１は一実施形態に係るステアリング振動低減装置の構成を示す機能ブロック図、図２はチルト・テレスコ位置に応じたステアリングの振動特性を示すグラフ、図３は図１に示したチルト・テレスコＥＣＵがエンジンＥＣＵと協働して実行する処理の手順を示すフローチャートである。

一実施形態に係るステアリング振動低減装置は、図示しない電動式チルト・テレスコ機構を有するステアリングシステムを装備した車両に適用されることで、例えば６気筒エンジンのアイドリング時に発生するステアリング振動をステアリングのチルト・テレスコ位置に応じて的確に低減する装置である。

このステアリング振動低減装置は、図１に示すチルト・テレスコＥＣＵ（Electronic Control Unit）、このチルト・テレスコＥＣＵ１と協働するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２とを主体に構成されている。

チルト・テレスコＥＣＵ１およびエンジンＥＣＵ２は、それぞれ入出力インターフェースＩ／Ｏ、Ａ／Ｄコンバータ、プログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ(Read Only Memory)、入力データ等を一時記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)、プログラムを実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)等をハードウェアとして備えたマイクロコンピュータで構成されている。

ここで、チルト・テレスコＥＣＵ１には、チルト・テレスコ位置検出部１Ａ、目標振動数検索部１Ｂ、目標アイドル回転数演算部１Ｃ、停車時アイドル回転数取得部１Ｄおよびチルト・テレスコ目標位置決定部１Ｅがソフトウェアにより構成されている。一方、エンジンＥＣＵ２には、少なくともアイドル回転数設定部２Ａ、スロットル制御部２Ｂおよび燃料噴射制御部２Ｃがソフトウェアにより構成されている。

チルト・テレスコＥＣＵ１のチルト・テレスコ位置検出部１Ａには、図示しない電動式チルト・テレスコ機構に付設されたチルト位置センサ３およびテレスコ位置センサ４からステアリングのチルト位置の検出信号およびテレスコ位置の検出信号が入力される。

このチルト・テレスコ位置検出部１Ａは、入力されたチルト位置およびテレスコ位置の検出信号に基づき、ステアリングのチルト・テレスコ位置として、例えば図２の実線グラフに示すように共振振動数が４０Ｈｚより若干小さい値となる位置Ａ、または、図２の点線グラフに示すように共振振動数が３５Ｈｚ前後の値となる位置Ｂを検出し、その位置Ａまたは位置Ｂの検出信号を目標振動数検索部１Ｂに出力する。

目標振動数検索部１Ｂは、チルト・テレスコ位置検出部１Ａから入力された位置Ａまたは位置Ｂの検出信号に基づき、位置Ａまたは位置Ｂにおけるステアリングの目標振動数を目標振動レベルに対応して求め、その目標振動数の信号を目標アイドル回転数演算部１Ｃに出力する。

すなわち、目標振動数検索部１Ｂは、例えば図２に示すステアリングの位置Ａまたは位置Ｂにおける振動数と振動レベルとの関係グラフを参照することにより、ステアリングの位置Ａにおける目標振動レベルＬtgに対応した目標振動数ｆtg/A、または、ステアリングの位置Ｂにおける目標振動レベルＬtgに対応した目標振動数ｆtg/Bを検索し、その検索信号を目標アイドル回転数演算部１Ｃに出力する。

目標アイドル回転数演算部１Ｃは、目標振動数検索部１Ｂから入力されたステアリングの目標振動数ｆtg/Aまたはｆtg/Bの検索信号に基づき、エンジンの目標アイドル回転数Ｎitg/AまたはＮitg/Bを演算し、その目標アイドル回転数Ｎitg/AまたはＮitg/Bの信号をエンジンＥＣＵ２のアイドル回転数設定部２Ａに出力する。

ここで、目標アイドル回転数演算部１Ｃは、目標振動数ｆtg/Aまたはｆtg/Bにエンジンの気筒数に応じた所定の係数Ｋを乗算することで、エンジンの目標アイドル回転数Ｎitg/AまたはＮitg/Bを演算する。ちなみに、エンジンの気筒数に応じた所定の係数Ｋは、４気筒であれば３０、一実施形態のように６気筒であれば２０、８気筒であれば１５である。

エンジンＥＣＵ２のアイドル回転数設定部２Ａは、チルト・テレスコＥＣＵ１の目標アイドル回転数演算部１Ｃから入力された目標アイドル回転数Ｎitg/AまたはＮitg/Bの信号に基づき、エンジンのアイドル回転数の基本設定値ＮisをＮitg/AまたはＮitg/Bに変更する。

このアイドル回転数設定部２Ａは、スロットル制御部２Ｂからスロットル全閉信号が入力されると、変更したアイドル回転数Ｎitg/AまたはＮitg/Bの信号を燃料噴射制御部２Ｃに出力することで、エンジンのアイドル回転数を目標アイドル回転数Ｎitg/AまたはＮitg/Bに制御させる。

チルト・テレスコＥＣＵ１の停車時アイドル回転数取得部１Ｄには、エンジンＥＣＵ２のアイドル回転数設定部２Ａからアイドル回転数の基本設定値Ｎisが入力され、スロットル制御部２Ｂからスロットル開度信号が入力されると共に、車速センサ５から車速信号が入力される。

この停車時アイドル回転数取得部１Ｄは、スロットル制御部２Ｂからスロットル全閉信号が入力され、車速センサ５から車速ゼロ信号が入力されると、停車時のアイドル回転数として、アイドル回転数設定部２Ａからアイドル回転数の基本設定値Ｎisを取得し、その取得信号をチルト・テレスコ目標位置決定部１Ｅに出力する。

チルト・テレスコ目標位置決定部１Ｅは、停車時アイドル回転数取得部１Ｄからアイドル回転数の基本設定値Ｎisの信号が入力されると、図２に示した位置Ａおよび位置Ｂのグラフを参照することにより、アイドル回転数の基本設定値Ｎisに対応する振動レベルがより低い一方の位置、例えば位置Ａをステアリングのチルト・テレスコ位置の目標位置として決定する。

そして、このチルト・テレスコ目標位置決定部１Ｅは、決定した目標位置にステアリングのチルト・テレスコ位置を変更させるように、電動式チルト・テレスコ機構を構成するチルト用モータ６およびテレスコ用モータ７に所定の駆動信号を出力する。

ここで、図示しない電動式チルト・テレスコ機構によりステアリングのチルト・テレスコ位置が例えば位置Ｂ（ステアリングの振動特性が図２の点線グラフとなる位置）に変更された場合を一例として、図１に示したチルト・テレスコＥＣＵ１がエンジンＥＣＵ２と協働して実行する一連の処理手順を図３に示すフローチャートに沿って順次説明する。

ステップＳ１では、車速センサ５から入力される車速信号に基づき、車両が停車時であるか否かをチルト・テレスコＥＣＵ１の停車時アイドル回転数取得部１Ｄが判定する。この判定結果がＮＯであって車両が停車時でなければ、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、チルト位置センサ３から入力されるステアリングのチルト位置の検出信号と、テレスコ位置センサ４から入力されるステアリングのテレスコ位置の検出信号とに基づき、チルト・テレスコＥＣＵ１のチルト・テレスコ位置検出部１Ａがステアリングのチルト・テレスコ位置が位置Ｂに変更されたことを検出する。

ステップＳ３では、チルト・テレスコ位置検出部１Ａから入力された位置Ａの検出信号に基づき、目標振動数検索部１Ｂが図２に示した点線グラフを参照することにより、目標振動レベルＬtgに対応した目標振動数ｆtg/Bを検索する。

ステップＳ４では、目標振動数検索部１Ｂから入力されたステアリングの目標振動数ｆtg/Bの検索信号に基づき、目標アイドル回転数演算部１Ｃが目標振動数ｆtg/Bに係数Ｋ（＝２０）を乗算してエンジンの目標アイドル回転数Ｎitg/Bを演算する。

ステップＳ５では、目標アイドル回転数演算部１Ｃから入力された目標アイドル回転数Ｎitg/Bの信号に基づき、エンジンＥＣＵ２のアイドル回転数設定部２Ａがエンジンのアイドル回転数の設定値をＮitg/Bに変更する。

これにより、図視しない車両のアクセルペダルの踏み込みが解除されてエンジンＥＣＵ２のスロットル制御部２Ｂがスロットル全閉信号を出力する際には、アイドル回転数設定部２Ａがアイドル回転数の設定値として変更した設定値Ｎitg/Bの信号を燃料噴射制御部２Ｃに出力する。その結果、エンジンのアイドル回転数が目標アイドル回転数Ｎitg/Bに制御される。

このような車両空走時のエンジンのアイドリング時においては、エンジン振動に起因するステアリング振動が発生するが、目標アイドル回転数Ｎitg/Bにおけるエンジンの振動数は、図２に示すように目標振動数ｆtg/B（図示の例では３８Ｈｚ前後）であり、この振動数に対応するステアリングの振動レベルは目標振動レベルＬtgである。

従って、チルト・テレスコ位置が位置Ｂに変更されたステアリングのエンジン振動に起因する振動レベルは、図２の点線グラフのピーク値に較べて大幅に小さい目標振動レベルＬtgとなり、ステアリング振動が大幅に低減される。

一方、ステップＳ１の判定結果がＹＥＳであって車両の停車時であれば、続くステップＳ６において、エンジンＥＣＵ２のスロットル制御部２Ｂからスロットル全閉信号が入力されたか否かを停車時アイドル回転数取得部１Ｄが判定する。すなわち、車両停車時のアイドリング時であるか否かを判定する。

ステップＳ６の判定結果がＮＯであれば以降の一連の処理を実行することなくリターンに進むが、判定結果がＹＥＳであって車両停車のアイドリング時であれば、ステップＳ７で停車時アイドル回転数取得部１ＤがエンジンＥＣＵ２のアイドル回転数設定部２Ａからアイドル回転数の基本設定値Ｎisを取得する。

ステップＳ８では、チルト・テレスコ目標位置決定部１Ｅがアイドル回転数の基本設定値Ｎisの信号に基づき、図２に示した位置Ａの実線グラフと位置Ｂの点線グラフとを参照することにより、基本設定値Ｎisに対応する実線グラフの黒丸ポイントの振動レベルと、点線グラフの白丸ポイントの振動レベルとを比較する。そして、チルト・テレスコ目標位置決定部１Ｅは、白丸ポイントより振動レベルの小さい黒丸ポイントの振動レベルを目標とするように、実線グラフの位置Ａをステアリングのチルト・テレスコ位置の目標位置として決定する。

ステップＳ９では、チルト・テレスコ目標位置決定部１Ｅがチルト用モータ６およびテレスコ用モータ７に所定の駆動信号を出力して図示しない電動式チルト・テレスコ機構によりステアリングのチルト・テレスコ位置を位置Ａに変更する。

これにより、車両停車時のエンジンのアイドリング時に発生するステアリング振動の振動レベルは、図２中の黒丸ポイントで示すように目標振動レベルＬtgよりも小さいレベルとなり、こうしてステアリング振動が大幅に低減される。

以上説明したように、一実施形態に係るステアリング振動低減装置では、ステアリングのチルト・テレスコ位置が位置Ｂに変更された場合、車両空走時のエンジンのアイドリング時には、エンジンのアイドル回転数が目標アイドル回転数Ｎitg/Bに制御され、その結果、ステアリングの振動レベルが目標振動レベルＬtgまで大幅に低減される。

また、車両停車時のエンジンのアイドリング時には、アイドル回転数の基本設定値Ｎisに対応した振動レベルが位置Ｂより小さくなる位置Ａにステアリングのチルト・テレスコ位置が変更されるため、ステアリングの振動レベルが目標振動レベルＬtgよりも小さいレベルまで大幅に低減される。

従って、一実施形態のステアリング振動低減装置によれば、車両空走時のエンジンのアイドリング時におけるステアリング振動をステアリングのチルト・テレスコ位置に応じて的確に低減することができ、また、車両停車時のエンジンのアイドリング時におけるステアリング振動を大幅に低減することができる。

本発明に係るステアリング振動低減装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、図１に示したチルト・テレスコＥＣＵ１は、チルト・テレスコ位置検出部１Ａ、目標振動数検索部１Ｂおよび目標アイドル回転数演算部１Ｃを省略して、停車時アイドル回転数取得部１Ｄおよびチルト・テレスコ目標位置決定部１Ｅのみを備えた構成としてももよい。

また、チルト・テレスコＥＣＵ１は、停車時アイドル回転数取得部１Ｄおよびチルト・テレスコ目標位置決定部１Ｅを省略して、チルト・テレスコ位置検出部１Ａ、目標振動数検索部１Ｂおよび目標アイドル回転数演算部１Ｃのみの構成としてもよい。この場合、手動式のチルト・テレスコ機構を有するステアリングシステムにも適用可能となる。

ここで、図２に示したステアリングの振動特性を示すグラフは、説明を簡単にするために２つのグラフとしたが、ステアリングのチルト・テレスコ位置がチルト用モータ６およびテレスコ用モータ７により連続的に変更される場合には、その変更位置に対応した複数のグラフがマップとして記憶される。

本発明の一実施形態に係るステアリング振動低減装置の構成を示す機能ブロック図である。 チルト・テレスコ位置に応じたステアリングの振動特性を示すグラフである。 図１に示したチルト・テレスコＥＣＵおよびエンジンＥＣＵが実行する処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…チルト・テレスコＥＣＵ、１Ａ…チルト・テレスコ位置検出部、１Ｂ…目標振動数検索部、１Ｃ…目標アイドル回転数演算部、１Ｄ…停車時アイドル回転数取得部、１Ｅ…チルト・テレスコ目標位置決定部、２…エンジンＥＣＵ、２Ａ…アイドル回転数設定部、２Ｂ…スロットル制御部、２Ｃ…燃料噴射制御部、３…チルト位置センサ、４…テレスコ位置センサ、５…車速センサ、６…チルト用モータ、７…テレスコ用モータ。

Claims (4)

1. チルト・テレスコ位置が可変に構成された車両のステアリングを対象として、エンジンのアイドリング時に発生するステアリング振動を低減する装置であって、
   ステアリングのチルト・テレスコ位置に応じてエンジンのアイドル回転数をステアリングの振動レベルが低減される目標回転数に変更することを特徴とするステアリング振動低減装置。
2. 車両停車時のエンジンのアイドリング時には、ステアリングのチルト・テレスコ位置を振動レベルが低減される目標位置に変更することを特徴とする請求項１に記載のステアリング振動低減装置。
3. ステアリングのチルト・テレスコ位置を検出する手段と、
   検出されたチルト・テレスコ位置におけるステアリングの目標振動レベルに対応する目標振動数を求める手段と、
   求められた目標振動数に対応する目標回転数にエンジンのアイドル回転数を変更する手段とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のステアリング振動低減装置。
4. 車両停車時にエンジンのアイドル回転数の設定値を取得する手段と、
   取得された設定値のアイドル回転数に対応するステアリングの振動レベルが低減されるチルト・テレスコ位置の目標位置を求める手段と、
   求められた目標位置にステアリングのチルト・テレスコ位置を変更する手段とを備えていることを特徴とする請求項２または３に記載のステアリング振動低減装置。

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