JP2011005949A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】構造を複雑にすることなくラトル音の発生を抑制することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】不感帯域マップが基本アシスト特性から右アシスト方向にオフセットしたアシスト特性、及び、左アシスト方向にオフセットしたアシスト特性を併有するECUにより、モータに微小な回転トルクを生じさせ、駆動ギヤ及び従動ギヤ間でバックラッシュがない状態とする。この状態では、路面から逆入力があっても、両ギヤは互いに当接した状態を維持することができるので、ラトル音の発生を抑制することができる。また、ECUは、左右いずれか一方の操舵トルクの絶対値が増大して所定値(T0,T3の絶対値)より大きくなった後、当該所定値より小さい状態に戻るときは、アシスト方向が反転する方のアシスト特性を選択することにより、違和感の無い滑らかな操舵感を実現する。
【選択図】図3
【解決手段】不感帯域マップが基本アシスト特性から右アシスト方向にオフセットしたアシスト特性、及び、左アシスト方向にオフセットしたアシスト特性を併有するECUにより、モータに微小な回転トルクを生じさせ、駆動ギヤ及び従動ギヤ間でバックラッシュがない状態とする。この状態では、路面から逆入力があっても、両ギヤは互いに当接した状態を維持することができるので、ラトル音の発生を抑制することができる。また、ECUは、左右いずれか一方の操舵トルクの絶対値が増大して所定値(T0,T3の絶対値)より大きくなった後、当該所定値より小さい状態に戻るときは、アシスト方向が反転する方のアシスト特性を選択することにより、違和感の無い滑らかな操舵感を実現する。
【選択図】図3
Description
本発明は、自動車等の車両に搭載され、操舵トルクに基づいてモータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置に関する。
電動パワーステアリング装置は、モータから減速機構を介して操舵系へ操舵補助力を伝達する構成となっており、減速機構は、駆動ギヤ及び、これと噛み合う従動ギヤを備えている。ギヤ同士の噛み合い部分には、円滑な噛み合いのため、バックラッシュがある。路面から操舵系へ周期的な逆入力があったときは、このバックラッシュに起因して、ギヤの歯同士が衝突を繰り返すことにより不快なラトル音を発生する場合がある。特に、ギヤが合成樹脂製ではなく金属製の場合には、大きなラトル音が発生しやすい。このようなラトル音の発生を防止するために、ギヤ周辺に特別な工夫を施した電動パワーステアリング装置が提案されている(例えば、特許文献1,2参照。)。
しかしながら、上記のような従来の電動パワーステアリング装置では、減速機構やその周辺の構造が複雑化するという問題点がある。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、構造を複雑にすることなくラトル音の発生を抑制することができる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。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、構造を複雑にすることなくラトル音の発生を抑制することができる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。
(1)本発明は、操舵トルクに基づいてモータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、前記モータにより回転駆動される駆動ギヤ、及び、当該駆動ギヤと噛み合い、操舵系に操舵補助力を付与する従動ギヤを有する減速機構と、操舵トルクの0点を含む所定のトルク範囲での特性部分である不感帯域マップが操舵トルクに対する前記モータの駆動目標値の基本的特性である基本アシスト特性から右アシスト方向にオフセットしたアシスト特性、及び、左アシスト方向にオフセットしたアシスト特性を併有し、左右いずれか一方の操舵トルクの絶対値が増大して所定値より大きくなった後、当該所定値より小さい状態に戻るときは、アシスト方向が反転する方のアシスト特性を選択する制御装置とを備えたものである。
上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、操舵トルク0付近の不感帯域ではオフセットによってモータに微小な回転トルクを生じさせ、駆動ギヤの歯を従動ギヤの歯に当接させ、駆動ギヤ及び従動ギヤ間で一方向へのバックラッシュがない状態とする。この状態では、路面から逆入力があっても、両ギヤは互いに当接した状態を維持することができるので、ラトル音の発生を抑制することができる。また、この当接方向(押し当て方向)は、右アシストを行った後の戻し時は左操舵方向へ当接させ、左アシストを行った後の戻し時は右操舵方向へ当接させることで、違和感の無い滑らかな操舵感が得られる。
(2)また、上記(1)の電動パワーステアリング装置において、制御装置は、2つのオフセットしたアシスト特性を操舵トルクの範囲ごとのマップの集まりとして扱い、操舵トルクの変化に対するマップ移行の規則性を予め記憶していることが好ましい。
この場合、アシスト特性上の分岐点があっても、履歴を考慮した次のマップへの確実な移行を実現することができる。
この場合、アシスト特性上の分岐点があっても、履歴を考慮した次のマップへの確実な移行を実現することができる。
(3)また、上記(1)又は(2)の電動パワーステアリング装置において、2つのオフセットしたアシスト特性の各々において不感帯域マップからの逆方向への前記モータの駆動目標値の変化点が、同方向への前記モータの駆動目標値の変化点よりも、操舵トルクの0点に近づいていてもよい。
この場合、駆動ギヤが、その歯の当接方向とは逆方向にアシスト開始するときの、アシスト特性の感度が高まる。そのため、例えば悪路走行時に、駆動ギヤの歯の当接方向へ車両が片寄りしようとしても、路面からの逆入力に高感度で反応して、片寄りを戻すアシストを行うことができる。
この場合、駆動ギヤが、その歯の当接方向とは逆方向にアシスト開始するときの、アシスト特性の感度が高まる。そのため、例えば悪路走行時に、駆動ギヤの歯の当接方向へ車両が片寄りしようとしても、路面からの逆入力に高感度で反応して、片寄りを戻すアシストを行うことができる。
(4)また、上記(1)〜(3)のいずれかの電動パワーステアリング装置において、操舵トルクの変化に応じて求めたオフセット量を、基本アシスト特性に適用して、不感帯域マップと、操舵トルクの絶対値が所定値より大きい領域のマップとを繋ぐ滑らかな曲線のマップを構成するようにしてもよい。
この場合、基本アシスト特性を演算処理することで繋ぎの曲線のマップを得ることができるので、必要に応じてパラメータを変更すれば、各種の電動パワーステアリング装置において、所望の曲線を容易に構成することができる。
この場合、基本アシスト特性を演算処理することで繋ぎの曲線のマップを得ることができるので、必要に応じてパラメータを変更すれば、各種の電動パワーステアリング装置において、所望の曲線を容易に構成することができる。
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、制御装置による制御によってラトル音の発生を抑制するので、構造を複雑にすることなくラトル音の発生を抑制することができ、しかも、違和感の無い滑らかな操舵感を実現する。また、ラトル音の発生を抑制することによって、減速機構に金属製の歯車を採用することができるので、ギヤの高強度化や小型化にも寄与する。
図1は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。図において、ステアリングホイール1は、第1ステアリングシャフト2と接続されている。第1ステアリングシャフト2は、トーションバー3を介して、第2ステアリングシャフト4と接続されている。第2ステアリングシャフト4には、減速機構5を介して、モータ6の回転による操舵補助力を付与することができる。
減速機構5は、モータ6により回転駆動される駆動ギヤ5aと、この駆動ギヤ5aと噛み合い、操舵系(この例では第2ステアリングシャフト4)に操舵補助力を付与する従動ギヤ5bとを有している。ここでは、両ギヤ5a,5bは金属製であるとする。第2ステアリングシャフト4の下端にはピニオン7が形成されており、このピニオン7が、ラック8と噛み合う。ラック8がその軸方向(紙面の横方向)に動くことにより、操向車輪(一般には前輪)9に転舵角を付与することができる。
トーションバー3の捻れ(第1ステアリングシャフト2と第2ステアリングシャフト4との相対回転角度差)すなわち、操舵トルクは、トルク検出装置10によって検出される。トルク検出装置10の出力は、制御装置としてのECU(電子制御ユニット)12に与えられる。また、第2ステアリングシャフト4の舵角を検出する舵角検出装置11が設けられており、その出力は、ECU12に与えられる。ECU12には、その他、車速センサ13からの車速信号も入力される。ECU12は、操舵トルクや車速に基づいて必要な操舵補助力を生じさせるべく、モータ6を駆動する。
図2は、減速機構5のギヤの略図(概念図)である。なお、ギヤの径、形状、歯数等は、実物に忠実に対応したものではない。例えば車両が直進していて、運転者が操舵をしていないとき、(a)に示すように、駆動ギヤ5aと従動ギヤ5bとの間で、互いの歯同士が当接せず、駆動ギヤ5aの歯の両方向にバックラッシュBLがある状態となっていることが多い。この状態で、路面から周期的な逆入力が従動ギヤ5bに伝わると、従動ギヤ5bの歯が繰り返し駆動ギヤ5aの歯を打撃し、ラトル音が発生する。
そこで、(b)又は(c)に示すように、駆動ギヤ5aの歯を従動ギヤ5bの歯に軽く当接させておく制御を実行するものとする。ここで、「軽く」とは、従動ギヤ5bを駆動しない程度であり、従動ギヤ5bを駆動するには不十分な微小な回転トルクをモータ6に生じさせることにより、このような状態を実現する。すなわち、駆動ギヤ5a及び従動ギヤ5b間でいずれか一方向へのバックラッシュがない状態である。この状態では、駆動ギヤ5aの回転トルクは、従動ギヤ5bを動かすための静摩擦トルクより小さい。
以下、このような制御動作を実現するためのECU12のアシスト特性について説明する。
以下、このような制御動作を実現するためのECU12のアシスト特性について説明する。
《第1実施形態》
図3は、第1実施形態に係るECU12のアシスト特性(実線・点線)を示すグラフであり、横軸は操舵トルク、縦軸はアシスト電流を、それぞれ表す。アシスト特性は、操舵トルクに対するモータ6の駆動目標値となるアシスト電流を示すものである。操舵トルクは、0より正(右)側が右方向への操舵トルクを表し、0より負(左)側が左方向への操舵トルクを表している。アシスト電流は、0より正(上)側が右アシスト(右方向へのアシスト)を表し、0より負(下)側が左アシスト(左方向へのアシスト)を表している。アシスト特性は、予めECU12に記憶されているか、又は、必要により関数演算を併用して得ることができる。
図3は、第1実施形態に係るECU12のアシスト特性(実線・点線)を示すグラフであり、横軸は操舵トルク、縦軸はアシスト電流を、それぞれ表す。アシスト特性は、操舵トルクに対するモータ6の駆動目標値となるアシスト電流を示すものである。操舵トルクは、0より正(右)側が右方向への操舵トルクを表し、0より負(左)側が左方向への操舵トルクを表している。アシスト電流は、0より正(上)側が右アシスト(右方向へのアシスト)を表し、0より負(下)側が左アシスト(左方向へのアシスト)を表している。アシスト特性は、予めECU12に記憶されているか、又は、必要により関数演算を併用して得ることができる。
このアシスト特性は、操舵トルクの範囲によって分けられたマップの集まりとして考えることができる。例えば、操舵トルクの全範囲は、特性上の要所で区切った下記の5つの範囲(t0〜t4)とすることができる。
t0:操舵トルク0を含むT1〜T2の不感帯域(T1,T2の絶対値は同じで、符号が異なる。)
t1:左方向への操舵トルクの絶対値が所定値|T0|より大きいトルク範囲
t2:t1とt0との間のトルク範囲
t3:t0とt4との間のトルク範囲
t4:右方向への操舵トルクの絶対値が所定値T3(=|T0|)より大きいトルク範囲
t0:操舵トルク0を含むT1〜T2の不感帯域(T1,T2の絶対値は同じで、符号が異なる。)
t1:左方向への操舵トルクの絶対値が所定値|T0|より大きいトルク範囲
t2:t1とt0との間のトルク範囲
t3:t0とt4との間のトルク範囲
t4:右方向への操舵トルクの絶対値が所定値T3(=|T0|)より大きいトルク範囲
上記トルク範囲に対応して以下のマップ(マップのモジュール)が存在する。
t0:M0,M4
t1:M6
t2:M5,M7
t3:M1,M3
t4:M2
t0:M0,M4
t1:M6
t2:M5,M7
t3:M1,M3
t4:M2
上記のように、トルク範囲t2,t0,t3ではマップは2つある。すなわち、図3のアシスト特性は、以下の2本のアシスト特性を含んで成るものである。
第1のアシスト特性:(M6−M7−M0−M1−M2)
第2のアシスト特性:(M6−M5−M4−M3−M2)
マップM2,M6は、基本アシスト特性の一部である。この基本アシスト特性とは、マップM2,M6の他、グラフの原点を通る二点鎖線の部分も含み、操舵トルクに対するモータ6の駆動目標値となるアシスト電流の基本的特性である。すなわち、基本アシスト特性を、上記第1,第2のアシスト特性と同様に表現すれば、
基本アシスト特性:(M6−(原点を通る二点鎖線の部分)−M2)
となる。
第1のアシスト特性:(M6−M7−M0−M1−M2)
第2のアシスト特性:(M6−M5−M4−M3−M2)
マップM2,M6は、基本アシスト特性の一部である。この基本アシスト特性とは、マップM2,M6の他、グラフの原点を通る二点鎖線の部分も含み、操舵トルクに対するモータ6の駆動目標値となるアシスト電流の基本的特性である。すなわち、基本アシスト特性を、上記第1,第2のアシスト特性と同様に表現すれば、
基本アシスト特性:(M6−(原点を通る二点鎖線の部分)−M2)
となる。
不感帯域マップであるマップM0は、基本アシスト特性の対応部分(不感帯域T1〜T2の不感帯域マップ)を右アシスト方向(縦軸上方向)にオフセットしたものである。また、不感帯域マップであるマップM4は、同一の対応部分を左アシスト方向(縦軸下方向)にオフセットしたものである。
マップM1,M3はそれぞれ、マップM0,M4の端部と、マップM2の端部とを滑らかに繋ぐ曲線である。また、マップM7,M5はそれぞれ、マップM0,M4の端部と、マップM6の端部とを滑らかに繋ぐ曲線である。縦軸を上下、横軸を左右で表現すると、マップM1,M7は、基本アシスト特性の対応部分を上と右とへオフセットしたものであり、マップM3,M5は、基本アシスト特性の対応部分を下と左へオフセットしたものである。
マップM1,M3はそれぞれ、マップM0,M4の端部と、マップM2の端部とを滑らかに繋ぐ曲線である。また、マップM7,M5はそれぞれ、マップM0,M4の端部と、マップM6の端部とを滑らかに繋ぐ曲線である。縦軸を上下、横軸を左右で表現すると、マップM1,M7は、基本アシスト特性の対応部分を上と右とへオフセットしたものであり、マップM3,M5は、基本アシスト特性の対応部分を下と左へオフセットしたものである。
図4は、操舵トルクの変化に応じてマップがどのように移行し得るかを表す状態遷移表である。まず、トルク範囲がt0、すなわち、運転者が非操舵の状態で、操舵トルクが不感帯域にあるときは、マップM0又はM4が使用される。これによりECU12は、オフセットによってモータ6に微小な回転トルクを生じさせ、駆動ギヤ5aの歯を従動ギヤ5bの歯に当接させ、駆動ギヤ5a及び従動ギヤ5b間でいずれか一方向へのバックラッシュがない状態(図2の(b)又は(c))とする。この状態では、路面から逆入力があっても、両ギヤは互いに当接した状態を維持することができるので、ラトル音の発生を抑制することができる。
次に、図4の状態遷移表の見方について説明する。
まず、トルク範囲がt0にあり、マップがM0であるとすると、使用マップM0の行となる。トルク範囲がt0の範囲内である限りは、マップM0を使用する状態は変わらない。トルク範囲がt0からt2に変化すればマップはM7、t0からt3に変化すればマップはM1となる。なお、表の一行で規定するのは現在のマップと、次に使用し得る隣接のマップまでである。これは、アシスト制御の実行速度から考慮して、直前のトルク範囲から、隣接のトルク範囲を飛び越えてその先のトルク範囲に移行することは、あり得ないからである。同様に、一行に3つのマップが記載されている所(使用マップM1,M3〜5,M7の行)では、中央のマップから隣接する両方のマップへ移行可能である。
まず、トルク範囲がt0にあり、マップがM0であるとすると、使用マップM0の行となる。トルク範囲がt0の範囲内である限りは、マップM0を使用する状態は変わらない。トルク範囲がt0からt2に変化すればマップはM7、t0からt3に変化すればマップはM1となる。なお、表の一行で規定するのは現在のマップと、次に使用し得る隣接のマップまでである。これは、アシスト制御の実行速度から考慮して、直前のトルク範囲から、隣接のトルク範囲を飛び越えてその先のトルク範囲に移行することは、あり得ないからである。同様に、一行に3つのマップが記載されている所(使用マップM1,M3〜5,M7の行)では、中央のマップから隣接する両方のマップへ移行可能である。
一方、注目すべきは、使用マップM2,M6の行である。例えば、トルク範囲がt4で、マップM2を使用しているとき、操舵トルクが低下してt3の範囲内に戻った場合、常にマップM3となり、マップM1に行くことはない。すなわち、右方向への操舵トルクの増大時には、マップM1,M3のどちらからでもマップM2へ移行できるが、一旦、M1又はM3を出てM2に移行した後は、操舵トルクの減少時に必ずM3へ移行する。
同様に、トルク範囲がt1で、マップM6を使用しているとき、操舵トルクの絶対値が低下してt2の範囲内に戻った場合、常にマップM7となり、マップM5に行くことはない。すなわち、左方向への操舵トルクの絶対値の増大時には、マップM5,M7のどちらからでもマップM6へ移行できるが、一旦、M5又はM7を出てM6に移行した後は、操舵トルクの絶対値の減少時に必ずM7へ移行する。
上記のような操舵の戻し時のマップ選択(M2→M3,M6→M7)によれば、左右いずれか一方の操舵トルクの絶対値が増大して所定値(T3,T0の絶対値)より大きくなった後、当該所定値より小さい状態に戻るときは、アシスト方向が反転する方のアシスト特性を選択することになる。すなわち、駆動ギヤ5aの歯の当接方向(押し当て方向)に関して、右アシストを行った後の戻し時は左操舵方向へ当接させ、左アシストを行った後の戻し時は右操舵方向へ当接させることで、戻しの方向と当接方向が一致するので、操舵に違和感が生じない。また、図3において、マップが、M2からM1(又はM6からM5)に戻る場合と比べて曲線の滑らかさを確保しやすい。従って、違和感の無い滑らかな操舵感が得られる。
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置によれば、ECU12による制御によってラトル音の発生を抑制するので、構造を複雑にすることなくラトル音の発生を抑制することができ、しかも、違和感の無い滑らかな操舵感を実現することができる。また、ラトル音の発生を抑制することによって、減速機構に金属製の歯車を採用することができるので、ギヤの高強度化や小型化にも寄与する。
また、ECU12は、アシスト特性を操舵トルクの範囲ごとのマップ(マップモジュール)として扱い、操舵トルクの変化に対するマップ移行の規則性を予め記憶しているので、アシスト特性上の分岐点があっても、履歴を考慮した次のマップへ、確実な移行を実現することができる。
《第2実施形態》
図5は、第2実施形態に係るECU12のアシスト特性(実線・点線)を示すグラフであり、横軸は操舵トルク、縦軸はアシスト電流を、それぞれ表す。マップの符号M0〜M7は、図3に対応するものである。図3との違いは、不感帯域の範囲が、操舵トルクの0点を中心としていない点である。すなわち、マップM0に対応する不感帯域はマップM2寄りに横軸方向へオフセットし(これにより、マップM0の終端の操舵トルクは、T2からT2’に変化する。)、マップM4に対応する不感帯域はマップM6寄りに横軸方向へオフセットしている(これにより、マップM4の終端の操舵トルクはT1からT1’に変化する。)。言い換えれば、2つのアシスト特性における各不感帯域マップM0,M4からの逆方向へのモータ6の駆動目標値の変化点(M0からM7への移行点、又は、M4からM3への移行点)が、同方向へのモータ6の駆動目標値の変化点(M0からM1への移行点、又は、M4からM5への移行点)よりも、操舵トルクの0点に近づいている。
図5は、第2実施形態に係るECU12のアシスト特性(実線・点線)を示すグラフであり、横軸は操舵トルク、縦軸はアシスト電流を、それぞれ表す。マップの符号M0〜M7は、図3に対応するものである。図3との違いは、不感帯域の範囲が、操舵トルクの0点を中心としていない点である。すなわち、マップM0に対応する不感帯域はマップM2寄りに横軸方向へオフセットし(これにより、マップM0の終端の操舵トルクは、T2からT2’に変化する。)、マップM4に対応する不感帯域はマップM6寄りに横軸方向へオフセットしている(これにより、マップM4の終端の操舵トルクはT1からT1’に変化する。)。言い換えれば、2つのアシスト特性における各不感帯域マップM0,M4からの逆方向へのモータ6の駆動目標値の変化点(M0からM7への移行点、又は、M4からM3への移行点)が、同方向へのモータ6の駆動目標値の変化点(M0からM1への移行点、又は、M4からM5への移行点)よりも、操舵トルクの0点に近づいている。
この場合、駆動ギヤ5aが、その歯の当接方向とは逆方向にアシスト開始するときの、アシスト特性の感度が高まる。例えば、定常路逆入力は図示のΔTa程度であり、駆動ギヤ5aが歯を当接させている方向に車両が片寄ることはほとんどない。しかし、悪路走行時は逆入力が大きくなり、例えば図示のΔTbまで拡がる。この場合、例えば、今、ECU12がマップM0を選択しているとして、横軸右方向への逆入力があっても、不感帯域にあることによりアシストしない場合が多い。一方、横軸左方向への逆入力があると、ECU12は、すぐにマップM7に移行し、逆方向へのアシストを行う。
こうして、駆動ギヤ5aの当接による「くせ」を、逆方向へのアシストの敏感さで相殺すれば、車両の片寄りを抑制することができる。
すなわち、図5のアシスト特性をECU12に搭載することにより、悪路走行時にも、路面からの逆入力に高感度で反応して、車両の片寄りを抑制することができる。
すなわち、図5のアシスト特性をECU12に搭載することにより、悪路走行時にも、路面からの逆入力に高感度で反応して、車両の片寄りを抑制することができる。
《アシスト特性の演算処理》
次に、上記各実施形態におけるアシスト特性上のオフセットに伴って必要となる滑らかな曲線を求める処理について説明する。
例えば、図5において、マップM2,M6は基本アシスト特性そのものであるので、演算を要することなく、これらのマップを得ることができる。また、マップM0,M4は、基本アシスト特性をオフセットしたもので、一定値でもあるため、容易に、これらのマップを得ることができる。問題は、残るマップM1,M3,M5,M7であり、これらの曲線は、横軸の境界値であるT0,T1,T2,T3や、マップM0,M4のオフセット量によって変わる。そこで、以下、演算処理による、これらの曲線の求め方の一例を示す。
次に、上記各実施形態におけるアシスト特性上のオフセットに伴って必要となる滑らかな曲線を求める処理について説明する。
例えば、図5において、マップM2,M6は基本アシスト特性そのものであるので、演算を要することなく、これらのマップを得ることができる。また、マップM0,M4は、基本アシスト特性をオフセットしたもので、一定値でもあるため、容易に、これらのマップを得ることができる。問題は、残るマップM1,M3,M5,M7であり、これらの曲線は、横軸の境界値であるT0,T1,T2,T3や、マップM0,M4のオフセット量によって変わる。そこで、以下、演算処理による、これらの曲線の求め方の一例を示す。
例えば、図5のマップM1のような、第1象限における繋ぎの曲線について説明する。
図6及び図7は、基本アシスト特性の一部である基準マップMrと、それをオフセットしたマップ(二点鎖線)を示すグラフであり、横軸は操舵トルク、縦軸はアシスト電流を、それぞれ表している。なお、操舵トルクの各値T2,T2’,T3は、それぞれ図5における各値に対応するが、図示の便宜上、横軸上の相対的な間隔は必ずしも対応していない(以下同様。)。また、図6,図7において(図8,図9も同様。)、座標上の原点における操舵トルクの値をT2としている。基準マップMrは、座標上の原点(操舵トルクT2)から図示のように立ち上がる曲線である。図6の場合、基準マップMrから見て、二点鎖線で示すオフセットマップのオフセット量は、T2=0とすれば、横軸方向にTs、縦軸方向にΔIである。同様に、図7の場合、基準マップMrから見て、二点鎖線で示すオフセットマップのオフセット量は、横軸方向にT2’、縦軸方向にΔIである。なお、上記Tsは、操舵トルクT3で、オフセットマップの曲線が基準マップMrの曲線に沿うようにオフセットさせた量である。
図6及び図7は、基本アシスト特性の一部である基準マップMrと、それをオフセットしたマップ(二点鎖線)を示すグラフであり、横軸は操舵トルク、縦軸はアシスト電流を、それぞれ表している。なお、操舵トルクの各値T2,T2’,T3は、それぞれ図5における各値に対応するが、図示の便宜上、横軸上の相対的な間隔は必ずしも対応していない(以下同様。)。また、図6,図7において(図8,図9も同様。)、座標上の原点における操舵トルクの値をT2としている。基準マップMrは、座標上の原点(操舵トルクT2)から図示のように立ち上がる曲線である。図6の場合、基準マップMrから見て、二点鎖線で示すオフセットマップのオフセット量は、T2=0とすれば、横軸方向にTs、縦軸方向にΔIである。同様に、図7の場合、基準マップMrから見て、二点鎖線で示すオフセットマップのオフセット量は、横軸方向にT2’、縦軸方向にΔIである。なお、上記Tsは、操舵トルクT3で、オフセットマップの曲線が基準マップMrの曲線に沿うようにオフセットさせた量である。
操舵トルクT2’〜T3の範囲で滑らかな繋ぎの曲線的特性を得るには、操舵トルクT3に対しては図6のオフセットマップ上の交点(×印)を使用し、操舵トルクT2’に対しては図7のオフセットマップ上の交点を使用することができる。そこで、図8に示すように、T2’〜T3間を細分してオフセット量を横軸方向に一定量づつ変化させ、T2’〜T3間の操舵トルクTxに対応するオフセットマップ上の交点を順次求める。ここで、交点数は図示の便宜上8個としているが、実際には演算のサンプリング間隔でオフセット量を変化させることができるので、極めて多数の交点の羅列による実質的曲線が得られる。この結果、図9に示すマップが得られる。すなわち、実線部分は、基本アシスト特性又はそれを単にオフセットしたものであり、点線部分(T2’〜T3)は演算によって得られた曲線である。
上記の考え方を演算式で示す。
T2’〜T3間の任意の操舵トルクTxに対する、関数としてのアシスト電流I(Tx)は、
I(Tx)=MAP(Tx−ΔT)+ΔI ...(1)
で表される。ここで、MAP(Tx−ΔT)は、基準マップMrの写像を表す。横軸方向のオフセット量(オフセットトルク)ΔTは、Txの例えば線形関数であり、図6〜9における定数Ts,T2’,T3を用いて、
ΔT={(T2’−Ts)Tx+T2’(Ts−T3)}/(T2’−T3)...(2)
と表される。ここで、パラメータとなるTs,T2’,T3は、駆動ギヤ5aを当接させるための電流値や、基準マップMrの形状、車両の特性等により、適宜、設定することができる。図10は、操舵トルクに対するオフセット量の関係を示すグラフであり、上記式(2)に相当する。
T2’〜T3間の任意の操舵トルクTxに対する、関数としてのアシスト電流I(Tx)は、
I(Tx)=MAP(Tx−ΔT)+ΔI ...(1)
で表される。ここで、MAP(Tx−ΔT)は、基準マップMrの写像を表す。横軸方向のオフセット量(オフセットトルク)ΔTは、Txの例えば線形関数であり、図6〜9における定数Ts,T2’,T3を用いて、
ΔT={(T2’−Ts)Tx+T2’(Ts−T3)}/(T2’−T3)...(2)
と表される。ここで、パラメータとなるTs,T2’,T3は、駆動ギヤ5aを当接させるための電流値や、基準マップMrの形状、車両の特性等により、適宜、設定することができる。図10は、操舵トルクに対するオフセット量の関係を示すグラフであり、上記式(2)に相当する。
以上のような演算処理によって操舵トルクTxに対するオフセット量ΔTを求め、ΔIも考慮して2軸方向にオフセットすれば、Txに対するアシスト電流I(Tx)を求めることができる。
こうして、基本アシスト特性を演算処理することで繋ぎの曲線のマップを得ることができるので、各種の電動パワーステアリング装置において、所望の曲線を容易に構成することができる。
なお、図6〜9のグラフは第1象限におけるマップM1に関してのみ示しているが、図5における他の象限のマップM5についても同様な演算処理を行うことができる。
こうして、基本アシスト特性を演算処理することで繋ぎの曲線のマップを得ることができるので、各種の電動パワーステアリング装置において、所望の曲線を容易に構成することができる。
なお、図6〜9のグラフは第1象限におけるマップM1に関してのみ示しているが、図5における他の象限のマップM5についても同様な演算処理を行うことができる。
また、上記のような演算処理は、図5のマップM3,M7や、図3のマップM1,M3,M5,M7等にも適用可能である。例えば、図3のマップM1の場合は、操舵トルクがT2とT3との間で、基準マップ(二点鎖線参照。)のオフセットを変化させながら上記式(1)と同様に、アシスト電流を変化させることにより、マップM0から滑らかにマップM2へ繋ぐ、曲線のマップM1を得ることができる。
《その他》
なお、図1の構成は、減速機構5から第2ステアリングシャフト4及びピニオン7に操舵補助力を付与するピニオンアシストの構成であるが、減速機構5からラック8に操舵補助力を付与するラックアシストや、既知のコラムアシストの構成であっても、上記と同様の制御を適用することができる。
なお、図1の構成は、減速機構5から第2ステアリングシャフト4及びピニオン7に操舵補助力を付与するピニオンアシストの構成であるが、減速機構5からラック8に操舵補助力を付与するラックアシストや、既知のコラムアシストの構成であっても、上記と同様の制御を適用することができる。
5:減速機構、5a:駆動ギヤ、5b:従動ギヤ、6:モータ、12:ECU(制御装置)、M0,M4:マップ(不感帯域マップ)
Claims (4)
- 操舵トルクに基づいてモータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、
前記モータにより回転駆動される駆動ギヤ、及び、当該駆動ギヤと噛み合い、操舵系に操舵補助力を付与する従動ギヤを有する減速機構と、
操舵トルクの0点を含む所定のトルク範囲での特性部分である不感帯域マップが操舵トルクに対する前記モータの駆動目標値の基本的特性である基本アシスト特性から右アシスト方向にオフセットしたアシスト特性、及び、左アシスト方向にオフセットしたアシスト特性を併有し、左右いずれか一方の操舵トルクの絶対値が増大して所定値より大きくなった後、当該所定値より小さい状態に戻るときは、アシスト方向が反転する方のアシスト特性を選択する制御装置と
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記制御装置は、前記2つのオフセットしたアシスト特性を操舵トルクの範囲ごとのマップの集まりとして扱い、操舵トルクの変化に対するマップ移行の規則性を予め記憶している請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記2つのオフセットしたアシスト特性の各々において前記不感帯域マップからの逆方向への前記モータの駆動目標値の変化点が、同方向への前記モータの駆動目標値の変化点よりも、操舵トルクの0点に近づいている請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 操舵トルクの変化に応じて求めたオフセット量を、前記基本アシスト特性に適用して、前記不感帯域マップと、操舵トルクの絶対値が前記所定値より大きい領域のマップとを繋ぐ滑らかな曲線のマップを構成する請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
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---|---|---|---|
JP2009151205A JP2011005949A (ja) | 2009-06-25 | 2009-06-25 | 電動パワーステアリング装置 |
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- 2009-06-25 JP JP2009151205A patent/JP2011005949A/ja active Pending
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