JP2013538152A - ラックにかかる力を推定する手段による補助トルクの安定 - Google Patents

Abstract

発明は、自動車パワーステアリングシステムにおける電動補助モータ（８）によって供給される補助トルク（１５）を安定させるための方法であって、ステアリングホイール（２）に操縦者によって与えられるトルク、補助トルク（１５）、および選択的に電動補助モータの速度のような他のパラメータからステアリングシステムラックにかかる力を推定し、目標補助トルクを、推定されたラック力（１７）に関して定められた指定補助範囲と常時比較し、そして、予め定められた持続期間の間、目標補助トルクが予め定められた範囲より高く保たれる場合には、パワーステアリングを修正および選択的に妨げる、工程を含むことによって特徴付けられる安定方法に関する。

Description

概して本発明は、操縦者によりステアリングホイールに与えられる動作を促進する補助トルクを供給する電動モータを備えた、自動車のパワーステアリングシステムに関する。

より具体的には、この発明は、電動補助モータにより供給される補助トルクの安定を、そのトルクが所定の補助範囲内にあることを確認することにより得る方法に関する。

図１は、パワーステアリングシステムを構成する主な要素を示す。

このようなステアリングシステムは、一方において、ステアリングカラム３に回転可能に連結されたステアリングホイール２を備える機械部分を備え、ステアリングカラム３のステアリングホイール２から離れた端部は、ステアリングギアボックス５にスライド可能に取り付けられたラック４に嵌め合うステアリングピニオンを支持する。

ラック４の２つの反対端は、連結ロッド６及び７によって、当該自動車の左右の操縦される車輪（図示されず）にそれぞれ連結される。

当該自動車の操縦者によってステアリングホイール２に与えられる手動力を補助するために、ステアリングシステムは２方向回転の電動補助モータ８を備え、エンジントルク（場合によっては抵抗トルクも）を前記ステアリングカラム３に伝達するために、電動補助モータ８の出力シャフトは特にウォーム及びタンジェントホイールを有する減速ギア９によってステアリングカラム３に連結される。

電動補助モータ８は、センサからの種々の信号を受信および処理するオンボードの電子計算機１０によって駆動される。

一般的な実施形態において、電子計算機１０は、当該自動車の瞬時舵角を表す電気信号をステアリングホイール２の角度のセンサ１１から受信し、また、その計算機１０は、ステアリングカラム３に配置されたトルクセンサ１２からの信号を受信し、それによって操縦者がステアリングホイール２に与えたトルクを計測する。

また、図示した例においては、センサ１３が電動補助モータ８の瞬時位置のために設けられる。

この種々の情報、および場合によっては自動車の速度のようなステアリングシステムの外部のパラメータから、電子計算機１０は、操縦者によってステアリングホイール２に与えられる力を増幅あるいは反対に相殺することができるトルクあるいは補助力を、予め定められた補助規則あるいはアルゴリズムに従って常時定めながら、電動補助モータ８を駆動する。

補助の大部分は、トルクセンサ１２からの情報に基づき、さらに電動モータ８に対する“目標”補助トルクを定めるアルゴリズムによって提供される。

この最新技術の例として、特許文献WO2006/045910A1およびWO2007/031619A1（本出願人名義）が参照される。

実情において、このように駆動される電動式パワーステアリング（ＥＰＳ）システムは、“自動操舵（auto-steering）”、あるいは逆に“補助不足（under-assistance）”、あるいはさらに“反補助（counter-assistance）”に至る危険がある超過補助現象（over-assistance phenomena）換言すれば過度補助（excessive assistance）につながり得る。

本発明は、これらの障害を避け、それにより自動操舵と超過補助、また電動式パワーステアリングシステムによる補助不足のような望ましくない状況を避けることを目的とする。

そのために、本発明は本質的に、自動車パワーステアリングシステムにおける電動補助モータによって供給される補助トルクを安定させるための方法であって、ステアリングホイールに操縦者によって与えられるトルク、補助トルク、および選択的に電動補助モータの速度のような他のパラメータからステアリングシステムラックにかかる力を推定し、“目標”補助トルクを、推定されたラック力に関して定められた指定補助範囲と常時比較し、そして、予め定められた持続期間の間、目標補助トルクが予め定められた範囲より高く保たれる場合には、パワーステアリングを修正および選択的に妨げる、工程を備える方法に関する。

特に、本発明は、目標補助トルクが既定補助範囲の第１の指定補助閾値トルクを超える超過補助モードにおいて動作するための指定異常範囲を規定し、その補助閾値は推定されたラック力に関連して定められ、目標補助トルクが第２の所定補助トルク閾値未満となる補助不足モードにおいて動作するための指定異常範囲を規定し、その補助閾値は推定されたラック力に関連して定められ、反補助モードにおいて動作するための指定異常範囲を規定し、予め定められた持続期間を通してのこれらの範囲における目標補助トルクの持続がパワーステアリング補助への修正動作を生じる。

特に、目標補助トルクが予め定められた期間、第１の既定補助トルクよりも大きく、超過補助トルクを示す場合、供給される補助が先ず限定され、その後に場合によっては望ましくない自動操舵現象を避けるために中断される。

反対に、目標補助トルクが予め定められた期間、第２の既定補助トルクよりも小さく、補助不足を示す場合、供給される補助が補助不足現象を制限する最低保障型補助を得るように増加される。

特に、予め定められた期間、目標補助トルクが異常反補助動作範囲に位置するとき、供給される補助が減らされ、その後に場合によっては中断される。

補助を供給するための予め定められた指定期間、特に指定超過補助動作範囲は一定である必要はなく、好適にはこの予め定められた期間は可変であり、特に目標補助トルクと推定されたラック力に関連して定められた補助閾値との差分の値の関数に従って減少する。

本発明は、補助トルクを安定させるための方法の一実施形態を一例として描画した添付の図式の図面を参照した以下の説明によって、より理解される。

図１（既に言及された）は、本発明に係る方法を実行することが可能なパワーステアリングシステムの概略外観側面図である。 図２は、ラック力を推定するために用いられるアルゴリズムを示す。 図３は、測定されたラック力と操舵角により推定されたラック力との比較を示す。 図４は、本発明に係る方法の実施形態の一例を示す。 図５は、指定超過補助動作時間を描く曲線を示す。 図６は、本発明に係る方法によって示される種々の範囲を示す。

本発明に係る方法の第１の工程は、ステアリングシステムのラックに与えられる力を推定する工程から成る。

そのために、ラック力を生じさせトルクセンサ１２によって計測されるステアリングホイールトルク１４は、ラックにもたらされる電動モータ８の補助トルク１５に加えられる。

その後、このラック力は、所定の瞬間にラック力の推定値１６を得るためにフィルタされる。

図３に示されるように、この推定値１６は、ステアリングホイール２の角度位置にかかわらず、実測されたラック力１７に極めて近似する。

図２に示されたアルゴリズムは、目標補助トルクの下限と上限とを定めるものである。

そのために、アルゴリズムは、目標補助トルクがラック力よりも大きく、指定超過補助範囲を定める図６に示された第１の指定範囲１８と、目標補助トルク（図６のＹ軸）がラック力未満であり、指定不足補助範囲を定める図６に示された第２の指定範囲１９とを定める。

本発明に係る方法にて用いられるアルゴリズムは、例えば図４に示される３つの曲線を定める。

第１の曲線２０は、ラック力に応じた補助トルクを定める。換言すれば、仮にシステムにより実際に供給される補助トルクがその曲線上にあれば、後者はラック力を正確に相殺する。

ステアリングホイール２の正角方向におけるラック力に関する第２の曲線２１は、第１の曲線２０と平行であるが、図４に示された例においては＋３Ｎにてオフセットされている。

この第２の曲線２１は、機能範囲２３の上限を定め、それを超えると目標補助力がラック力よりも高くなる。

やはりステアリングホイール２の正角方向におけるラック力に関する第３の曲線２２は、第１の曲線２０と平行であるが、図４に示された例においては−３Ｎから−９Ｎにてオフセットされている。

この第３の曲線２２は、機能範囲２３の下限を定め、それ未満であると目標補助力がラック力よりも低くなる。

ステアリングホイール２の負角方向におけるラック力に対しても論理は同じである（曲線の中心対称）。

ステアリングホイール２の正角方向におけるラック力に対し、目標補助トルクが第３の曲線２２で定められる下限（点Ａ）を下回る場合、実際に与えられる目標補助は、補助不足現象を制限する最低保障補助（点Ａ’）を供給するように増加する。

目標補助トルクが第２の曲線２１で定められる上限（点Ｂ）を超える場合においても同様であり、実際に与えられる目標補助は、第１に超過補助を制限するために限定され（点Ｂ’）、第２に自動操舵現象を避けるために削減される。

図５に示されたように、補助遮断までの持続期間は、目標補助トルクと実際に与えられるトルクとの差分に依存する。

この図において、曲線は勾配が異なる３つの直線部分にて構成される。

例えば２５Ｎから４０Ｎを含むトルク差分に関して、補助を削減するまでの指定持続期間は５ms以下となるだろう。１５Ｎから２５Ｎを含むトルク差分に関して、この期間は５msから１０msで構成され、０Ｎから１５Ｎを含むトルク差分に関して、この期間は１０msから４０msで構成されるだろう。

指定期間は、当該曲線のこれら３つの領域におけるトルク差分に比例する。

そのため、トルク差分が大きくなるほど、より早く補助が削減され、電動モータ８の補助トルクが安定する。

図６は、種々の曲線および上述のように規定された範囲を、補助トルクがラック力を正確にオフセットする機能領域２３を曲線２０よりも正のラック力に対して僅かに低く位置させ、負のラック力に対して僅かに高く位置させて限定する曲線２１とともに纏めている。

この場合において、操縦者によるステアリングホイール２の単独の回転に車輪の操舵の制御を戻す補助トルクの上限は、すぐに到達される。

また、この図は、補助トルクが抵抗力となって操縦者によるステアリングホイール２の回転に抵抗する範囲２４を示している。

正および負のラック力方向における補助不足範囲を定めるいくつかの曲線２２は、これらの範囲２４内に突出しており、これにより前記範囲２４の内部に機能領域２３を広げている。

それにより、ステアリングホイール２の小さな動きに対して電動補助モータ８がその動きに僅かに対抗し、ステアリングホイール２を操縦者にとって快適なより良い操縦を維持することが可能となる。

本発明が特定の実施形態の例に関して記述されたが、もちろん決してそれに限られるものではなく、記述された手段の全ての技術的な均等物を包含する。

Claims (6)

1. 自動車パワーステアリングシステムにおける電動補助モータ（８）によって供給される補助トルク（１５）を安定させるための方法であって、
   ステアリングホイール（２）に操縦者によって与えられるトルク、補助トルク（１５）、および選択的に電動補助モータの速度のような他のパラメータからステアリングシステムラックにかかる力を推定し、
   “目標”補助トルクを、推定されたラック力（１７）に関して定められた指定補助範囲と常時比較し、そして、
   予め定められた持続期間の間、目標補助トルクが予め定められた範囲より高く保たれる場合には、パワーステアリングを修正および選択的に妨げる、
   工程を備えることによって特徴付けられる安定方法。
2. 目標補助トルクが所定の補助範囲の第１の指定補助閾値トルク（２１）を超える超過補助モードにおいて動作するための指定異常範囲（１８）を備え、その補助閾値は推定されたラック力（１７）に関連して定められ、目標補助トルクが第２の既定補助トルク閾値（２２）未満となる補助不足モードにおいて動作するための指定異常範囲（１９）を備え、その補助閾値は推定されたラック力（１７）に関連して定められ、反補助モードにおいて動作するための指定異常範囲（２４）を備え、予め定められた持続期間を通してのこれらの範囲における目標補助トルクの持続がパワーステアリング補助への修正動作を生じる、請求項１に係る補助トルク（１５）を安定させるための方法。
3. 予め定められた期間の間、目標補助トルクが第１の既定補助トルク（２１）よりも大きく、超過補助トルクを示す場合、供給される補助が先ず限定され、その後に場合によっては望ましくない自動操舵現象を避けるために中断される、請求項２に係る補助トルク（１５）を安定させるための方法。
4. 目標補助トルクが予め定められた期間、第２の既定補助トルク（２２）よりも小さく、補助不足を示す場合、供給される補助が補助不足現象を制限する最低保障型補助を得るように増加される、請求項２から３のうちいずれか１項に係る補助トルク（１５）を安定させるための方法。
5. 予め定められた期間、目標補助トルクが異常反補助動作範囲（２４）に位置するとき、供給される補助が減らされ、その後に場合によっては中断される、請求項２から４のうちいずれか１項に係る補助トルク（１５）を安定させるための方法。
6. 上記予め定められた期間は可変であり、特に目標補助トルクと推定されたラック力（１７）に関連して定められた補助閾値との差分の値の関数に従って減少する、請求項１から５のうちいずれか１項に係る補助トルク（１５）を安定させるための方法。

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