JP2014101026A

JP2014101026A - 操舵装置

Info

Publication number: JP2014101026A
Application number: JP2012254336A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Watabe; 良知渡部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: US20140142810A1; JP5644842B2; US9260132B2

Abstract

【課題】操舵伝達系における弾性部材の特性変化を判定する操舵装置において、車両の制動直後の特性変化の誤判定を防止する。
【解決手段】操舵角ゼロ点検出部１０２は、ステアリングホイールの操舵角のゼロ点を検出する。ゼロ点履歴保持部１０４は、ゼロ点の検出履歴を記録する。特性変化判定部１１６は、検出履歴に基づき操舵伝達系の特性変化を判定する。検出／更新禁止部１２０は、マスタシリンダ圧が所定のしきい値以上となったとき、操舵角ゼロ点検出部１０２によるゼロ点検出、またはゼロ点履歴保持部１０４による検出履歴の更新を所定期間禁止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の操舵伝達系における特性変化を検出する技術に関する。

車両横滑り抑制制御（ＶＳＣ：VeihicleStabilityControl）などの車両挙動制御技術では、ステアリングホイールに取り付けられた操舵角センサの検出値を使用して種々の制御を実行する。相対角を出力するタイプの操舵角センサを使用する場合、まず操舵角センサのゼロ点を検出し、検出したゼロ点に基づき操舵絶対角を算出する。そのため、操舵角ゼロ点を精度良く検出することが重要である。例えば、特許文献１には、操舵角センサの検出値から推定された推定ヨーレートと、ヨーレートセンサで検出された実ヨーレートとの差に基づいて、操舵角ゼロ点を検出する技術が開示されている。

特開２００４−２７６７３４号公報

ステアリングホイールから車輪に至る操舵伝達系にガタが生じるなどの特性変化が発生すると、操舵角とタイヤ角との間の線形性が維持されなくなり、操舵フィーリングが変化したり、操舵角情報に基づく車両状態量の推定精度が低下したりするという問題がある。そこで、本願発明者は、目標ヨーレートと実ヨーレートの差分の操舵角換算値である舵角偏差を計算し、この値が所定の特性変化判定しきい値を超えた場合に、操舵伝達系に特性変化が発生していると判定する技術を開発した（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／００３３３１）。

車両が制動状態から非制動状態に変化した直後では、車輪のホイールシリンダ圧が抜けきらずに、制動力スリップによってステアリングホイールが操舵された状態で車両が直進する場合がある。このような状況下において、上記技術により操舵伝達系の特性変化判定を実施すると、正確な舵角偏差が算出されないために、特性変化が生じていると誤判定をしてしまうおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵伝達系における弾性部材の特性変化を判定する操舵装置において、車両の制動直後の特性変化の誤判定を防止する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、ステアリングホイールの操舵角のゼロ点を検出する舵角ゼロ点検出手段と、前記ゼロ点の検出履歴を記録する履歴記録手段と、前記検出履歴に基づき操舵伝達系の特性変化を判定する特性変化判定手段と、車輪に制動力を付与するマスタシリンダまたはホイールシリンダの圧力を測定する圧力測定手段と、前記圧力が所定のしきい値以上となったとき、前記舵角ゼロ点検出手段によるゼロ点検出、または前記履歴記録手段による検出履歴の更新を所定期間禁止する禁止手段と、を備える操舵装置である。

この態様によると、車両が制動状態から非制動状態に変化した直後の制動力スリップに起因して操舵伝達系の特性が変化していると判定されるおそれがなくなり、誤判定を防止することができる。

本発明によれば、操舵伝達系における弾性部材の特性変化を判定する操舵装置において、車両の制動直後の特性変化の誤判定を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る操舵装置を備えた車両の概略構成を示す図である。ステアリングＥＣＵのうち、本実施形態に係る操舵伝達系の特性変化検知に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の履歴の一例を示すグラフである。検出／更新禁止部の動作を説明する図である。本発明の一実施形態に係る特性変化検出を説明するフローチャートである。本発明の一実施形態に係る特性変化検出を説明するフローチャートである。本発明の一実施形態に係る特性変化検出を説明するフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態に係る操舵装置１０を備えた車両の概略構成を示す。図１は、四輪の車両のうち前輪部分の模式図である。転舵輪である右前輪ＦＲおよび左前輪ＦＬを操舵することによって車両の進行方向が変更される。

操舵装置１０は電動パワーステアリング装置（以下「ＥＰＳ」と呼ぶ）を備える。ＥＰＳは、ドライバーにより操舵されるステアリングホイール１２と、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト１４と、ステアリングシャフトの下端に設けられた減速機構４４と、出力軸が減速機構４４に接続された操舵アシスト用モータ２４とを備える。操舵アシスト用モータ２４は、ステアリングシャフト１４を回転駆動することで、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する。

ステアリングシャフト１４には、図示しないトーションバーと、トーションバーに生じるトルクを検出する操舵トルクセンサ１６と、ステアリングホイール１２の操舵角を検出する操舵角センサ１８とが設置される。これらセンサの出力は、ステアリング電子制御ユニット（ＥＣＵ）７０およびブレーキＥＣＵ１００に送信される。

ステアリングシャフト１４は、自在継手３０、３２を介して、インターミディエイトシャフト１７、ピニオンシャフト１９に連結される。ピニオンシャフト１９は、車両の左右方向（車幅方向）に延設され軸長方向に摺動するラックバー２２を含むステアリングギアボックス２０と連結されている。インターミディエイトシャフト１７は、ゴムカップリングをその一部として含む。

ステアリングギアボックス２０は、ピニオンシャフト１９の一端に形成されたピニオン歯とラック軸とを噛合させることにより構成される。また、ステアリングギアボックス２０は、ゴムグロメット２３を介して車両のボデーに支持される。

ドライバーがステアリングホイール１２を操作すると、ステアリングシャフト１４の回転がシャフト１７、１９を通してステアリングギアボックス２０に伝達され、ステアリングギアボックス２０によってラックバー２２の左右方向への直線運動に変換される。ラックバー２２の両端には、それぞれタイロッド（図示せず）の一端が接続される。タイロッドの他端は、右前輪ＦＲ、左前輪ＦＬを支持するナックルアーム（図示せず）に連結されている。ラックバー２２が直線運動をすると、右前輪ＦＲおよび左前輪ＦＬが転舵される。

車輪の近傍には、車輪の回転数を検出して車速を出力する車速センサ３６が取り付けられる。車速センサ３６の代わりに、図示しないＧＰＳ（Global Positioning System）のデータから車速を求めるようにしてもよい。車体の左右方向の加速度を検出する横加速度センサ４２も車体に設けられる。これらのセンサによる検出値はブレーキＥＣＵ１００に送信される。

ステアリングＥＣＵ７０は、各センサから受け取った検出値に基づき操舵トルクのアシスト値を算出し、これに応じた制御信号を操舵アシスト用モータ２４に出力する。なお、上記のようなＥＰＳを含む操舵機構自体は周知であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。

ブレーキペダル（図示せず）は、運転者による踏み込み操作に応じて作動液としてのブレーキ液を送り出すマスタシリンダ（図示せず）に接続される。マスタシリンダから延びるブレーキ油圧制御管に設けられるマスタシリンダ圧センサ８２は、マスタシリンダの油圧を計測し、ブレーキＥＣＵ１００に提供する。また、ブレーキ油圧制御管内のブレーキ液の温度を測定する温度センサ８４も設けられる。ブレーキＥＣＵ１００は、マスタシリンダ油圧等に基づき、車両に制動力を発生させる。

ステアリングホイールから車輪に至る操舵伝達系の様々な部品は、ステアリングの振動低減、操舵フィーリングの調整、コンプライアンスステアの確保などの目的のため、部品と車体との間がゴムグロメット、ゴムカップリング、ゴムブシュなどの弾性部材を介して支持されているものが多い。これらの弾性部材の経年劣化により操舵伝達系にガタが生じるなどの伝達特性が変化すると、操舵角とタイヤ角との間の線形性が維持されなくなり、操舵フィーリングが変化したり、操舵角情報に基づく車両状態量の推定精度が低下したりするという問題がある。

そのため、詳細は後述するが、本実施形態では、車両の走行中の操舵角ゼロ点の検出に基づき、操舵伝達系の弾性部材の特性変化が生じていると判定された場合には、車両のドライバーにその事実を報知したり、または操舵角を利用した各種車両制御の実行の停止を指示したりするように構成されている。

図２は、ステアリングＥＣＵ７０のうち、本実施形態に係る操舵伝達系の特性変化判定に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や電気回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

操舵角ゼロ点検出部１０２は、任意の既知の方法により操舵角センサ１８のゼロ点（中立点）を検出する。検出したゼロ点に基づきステアリングホイール絶対操舵角が演算され、種々の車両制御に使用される。

ゼロ点履歴保持部１０４は、操舵角ゼロ点検出部１０２によって検出されたゼロ点の、前回更新時からの最大値および最小値を記録する。ゼロ点履歴保持部１０４の動作については、図５〜７のフローチャートを参照して詳述する。

ゼロ点履歴保持部１０４には、最大値保持タイマ１０６と最小値保持タイマ１０８が接続される。これらのタイマは、ゼロ点履歴保持部１０４にゼロ点最大値、ゼロ点最小値がそれぞれ記憶されてからの時間をカウントするためのカウントダウンタイマである。最大値保持タイマ１０６または最小値保持タイマ１０８におけるカウント値が所定値に達すると、ゼロ点履歴保持部１０４は、その時点で記憶しているゼロ点最大値またはゼロ点最小値を破棄する。この動作については、図３を参照して詳述する。

測定値保持部１１０は、車速センサ３６、ヨーレートセンサ４０および横加速度センサ４２からそれぞれの検出値を受け取り、ゼロ点履歴保持部１０４におけるゼロ点最大値またはゼロ点最小値が更新されたときの車速、ヨーレートおよび横加速度を記録する。

判定しきい値設定部１１２は、測定値保持部１１０に記録された車速、ヨーレートおよび横加速度を使用して、操舵伝達系における特性変化、具体的にはゴムブシュなどの弾性部材の劣化によるガタの発生の有無を判定するための判定しきい値を演算する。

この判定しきい値は、車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサおよび操舵角センサそれぞれの誤差、部品の加工ばらつき、車両の組み付けばらつきを考慮して設定されるが、詳細は図５を参照して後述する。代替的に、正常車両におけるゼロ点検出の履歴を取得し、この結果を大きく上回る値（例えば二倍など）を判定しきい値として選択するようにしてもよい。

差分計算部１１４は、ゼロ点履歴保持部１０４に記録されているゼロ点最大値とゼロ点最小値の差分Ｄを計算する。

特性変化判定部１１６は、差分計算部１１４によって計算された差分Ｄが所定の判定しきい値Ｔを上回るか否かを判定する。差分Ｄが判定しきい値Ｔを上回る場合、操舵伝達系における特性変化が生じていると判定する。

通知部１１８は、特性変化判定部１１６によって特性変化が生じていると判定された場合、車両のドライバーにその事実を報知したり、または操舵角を利用した各種車両制御の実行の停止を図示しない車両制御ＥＣＵに指示したりする。

続いて、図３を使用して、ステアリングＥＣＵ７０による操舵伝達系の特性変化判定方法を説明する。図３は、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の履歴の一例を示すグラフである。

図３の横軸は経過時間を、縦軸は検出された操舵角ゼロ点θを表す。時間０においてゼロ点最大値およびゼロ点最小値がリセットされているものとして説明する。

図中に示す期間ａでは、操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最小値を下回るため、ゼロ点履歴保持部２０４はゼロ点最小値を更新する。また、期間ｂでは、操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最大値を上回るため、ゼロ点履歴保持部２０４はゼロ点最大値を更新する。以降、操舵角ゼロ点検出値が保持されているゼロ点最大値を上回るかゼロ点最小値を下回ると、それぞれの値が更新されていく。

差分計算部１１４は、ゼロ点最大値とゼロ点最小値との差分Ｄを計算する。特性変化判定部１１６は、判定しきい値設定部１１２で設定されるしきい値Ｔと差分Ｄとを比較し、差分Ｄがしきい値Ｔを上回ると、操舵伝達系の特性が変化（すなわち弾性部材の劣化）が発生したと判定する。これは、操舵伝達系の弾性部材の劣化によりガタが発生した場合に、ステアリングホイールの操作時に操舵角ゼロ点検出値が大きく変動すると考えられることを利用したものである。

最大値保持タイマ１０６および最小値保持タイマ１０８は、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値がそれぞれ最後に更新されてからの経過時間をカウントする。所定の時間が経過すると、ゼロ点履歴保持部１０４は、ゼロ点最大値またはゼロ点最小値をその時点での操舵角ゼロ点検出値でリセットする。図３では、ｃ点におけるゼロ点最大値の変化がこの処理に対応する。

上述したように、ステアリングＥＣＵ７０は、ステアリングホイールの操舵角ゼロ点の最大値および最小値と、横加速度等から算出した判定しきい値との比較に基づき、操舵伝達系の特性変化を判定する。しかしながら、車両が制動状態から非制動状態に変化した直後では、車輪のホイールシリンダ圧が抜けきらずに、制動力スリップによってステアリングホイールが操舵された状態で車両が直進する場合がある。このような状況下において、ゼロ点履歴保持部２０４によってゼロ点最大値またはゼロ点最小値が更新されると、制動直後でないときに比べてその値が大きくなるため、正確な差分Ｄを算出できなくなる。この不正確な差分Ｄを使用して上述の判定を実施すると、弾性部材の経年劣化が生じていないにもかかわらず、操舵伝達系が特性変化したと誤判定されてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、車輪に制動力を付与するマスタシリンダ圧が所定の制動判定しきい値以下となった時点から一定期間、操舵伝達系の特性変化判定を禁止する禁止手段を設けるようにした。

図２に示す検出／更新禁止部１２０は、車両制動時にマスタシリンダ圧センサ８２で検出されるマスタシリンダ圧が所定の制動判定しきい値Ｐ’以下となった時点から、ゼロ点履歴保持部１０４によるゼロ点最大値またはゼロ点最小値の更新を所定期間禁止する。

図４は、検出／更新禁止部１２０の動作を説明する図である。図４（ａ）中の太線は車両のマスタシリンダ（Ｍ／Ｃ）圧の時間変化を示し、細線はホイールシリンダ（Ｗ／Ｃ）圧の時間変化を示す。図４（ｂ）中の細実線は、操舵角ゼロ点検出部１０２によって検出される操舵角ゼロ点の値の時間変化を表し、太実線Ｈは、ゼロ点履歴保持部１０４に記録されるゼロ点最大値を表し、太点線Ｌは、ゼロ点履歴保持部１０４に記録されるゼロ点最小値を表す。また、図４（ｃ）は、検出／更新禁止部１２０が設定するタイマの値を示す。

図４（ａ）を参照して、マスタシリンダ圧とホイールシリンダ圧の関係を説明する。ブレーキペダル操作に応じて、時刻ｔ_１でマスタシリンダ圧Ｍ_１が制動判定しきい値Ｐ’に到達した後、ホイールシリンダ圧Ｗ_１はやや遅れて追従する。時刻ｔ_２でブレーキペダルが解除されると、マスタシリンダ圧Ｍ_１は急速に低下するが、ホイールシリンダ圧Ｗ_１がゼロに戻るまでにはかなり時間がかかる（図４（ａ）のＳ_１）。このようなホイールシリンダ圧の追従遅れが上述の制動力スリップを発生させる原因となっている。

そこで、検出／更新禁止部１２０は、マスタシリンダ圧Ｍ_１が所定の制動判定しきい値Ｐ’以上となる時刻ｔ_１で更新禁止タイマに初期値Ｉ_１を設定する。そして、マスタシリンダ圧Ｍ_１が制動判定しきい値Ｐ’以下となる時刻ｔ_２から、更新禁止タイマのデクリメントを開始する。なお、制動判定しきい値Ｐ’は、上述の制動力スリップが発生しうるマスタシリンダ圧の下限値に設定することが好ましい。

更新禁止タイマの値がゼロになるまでの間（図中の時刻ｔ_２〜ｔ_５）、検出／更新禁止部１２０は、ゼロ点履歴保持部１０４におけるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新を禁止する。この結果、図４（ｂ）に示す操舵角ゼロ点検出値の変化に関わらず、この間はゼロ点最大値Ｈとゼロ点最小値Ｌが一定値となる。したがって、例えば時刻ｔ_４において、ゼロ点最大値の更新を続けていると仮定した場合の差分Ｄ（図３参照）が特性変化の判定しきい値Ｔを上回っても、特性変化判定部１１６によって操舵伝達系の特性変化が生じていると判定されることはない。言い換えると、更新禁止タイマの値がゼロになるまでの間は、操舵角ゼロ点検出値がどのように変化しようと、ゼロ点最大値Ｈとゼロ点最小値Ｌが一定なので、特性変化が生じていると判定されることはない。

なお、更新が禁止される期間は、ホイールシリンダ残圧がゼロとなり制動力スリップが解消されるまでに要する時間（図４（ａ）のＳ_１）以上である必要がある。この条件を満たすように、更新禁止タイマの初期値Ｉ_１が設定される。

車両制動時のマスタシリンダ圧が大きい（例えば図４（ａ）のＭ_２）ほど、ホイールシリンダ圧（図４（ａ）のＷ_２）がゼロに戻るまでに要する時間（図４（ａ）のＳ_２）は長くなるので、検出／更新禁止部１２０は、直前のマスタシリンダ圧が大きいほど更新禁止タイマの初期値を大きな値に設定してもよい。図４（ｃ）に示すように、例えば更新禁止タイマの初期値をＩ_２に設定した場合、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新が禁止される期間が時刻ｔ_６まで延長し、ホイールシリンダ圧Ｗ_２がゼロに戻るまでに要する時間Ｓ_２よりも長くなる。

また、ブレーキ液の温度が低い場合も、ブレーキ液の粘度が高まりホイールシリンダ圧がゼロに戻るまでに要する時間が長くなる傾向がある。そこで、検出／更新禁止部１２０は、ブレーキ液温度センサ８４で測定されるブレーキ液の温度が低いほど更新禁止タイマの初期値を大きな値に設定してもよい。ブレーキ液の温度は、外気温センサ（図示せず）の測定値から推定してもよい。

更新禁止タイマの適切な初期値は、実験またはシミュレーションによって定めることができる。

図５ないし７は、本実施形態に係る操舵伝達系の特性変化検出を説明するフローチャートである。このフローは、車両の走行中に所定の間隔（例えば１秒）で繰り返し実行される。

まず図５を参照して、操舵角ゼロ点検出部１０２は、操舵角センサ１８の検出値に基づきステアリングホイールの操舵角ゼロ点θを検出する（Ｓ１０）。判定しきい値設定部１１２は、車両の始動直後であるか否かを判定する（Ｓ１２）。車両の始動直後の場合（Ｓ１２のＹ）、ヨーレートセンサ４０の温度が安定していないと考えられるので、温度安定前のヨーレートゼロ点誤差を選択する（Ｓ１４）。始動直後ではない場合（Ｓ１２のＮ）、ヨーレートセンサ４０の温度が安定していると考えられるので、温度安定後のヨーレートゼロ点誤差を選択する（Ｓ１６）。

続いて、検出／更新禁止部１２０は、操舵角ゼロ点の収束が完了しているか否か、かつマスタシリンダ圧が制動判定しきい値Ｐ’以上であるか否かを判定する（Ｓ１８）。操舵角ゼロ点の収束が完了し、マスタシリンダ圧が制動判定しきい値Ｐ’以上である場合（Ｓ２０のＹ）、検出／更新禁止部１２０は、マスタシリンダ圧センサ８２で測定されたマスタシリンダ圧および／またはブレーキ液温度センサ８４で測定されたブレーキ液温度を取得し（Ｓ２０）、その値に応じて更新禁止タイマに初期値を設定する（Ｓ２２）。マスタシリンダ圧が制動判定しきい値Ｐ’以下になると（Ｓ２０のＮ）、検出／更新禁止部１２０は更新禁止タイマを１だけデクリメントする（Ｓ２４）。なお、更新禁止タイマには下限ガード値としてゼロを設定しておく。

検出／更新禁止部１２０は、更新禁止タイマの値がゼロであるか否かを判定する（Ｓ２６）。更新禁止タイマがゼロでない場合（Ｓ２６のＮ）、ゼロ点履歴保持部１０４によるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新を禁止する（Ｓ３０）。Ｓ２４の処理を繰り返して更新禁止タイマがゼロになると（Ｓ２６のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４によるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新を許可する（Ｓ２８）。

続いて図６を参照し、ゼロ点履歴保持部１０４は、最大値保持タイマ１０６および最小値保持タイマ１０８をデクリメントする（Ｓ３２、Ｓ３４）。なお、これらのタイマは、後述するステップＳ４４、Ｓ５２にて初期値がセットされるが、動作直後では初期値がセットされていないため、下限ガード値をゼロに設定しておく。

判定しきい値設定部１１２は、操舵角ゼロ点の収束が完了し、車速が所定値以上であり、かつゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新が許可されているか否かを判定する（Ｓ３６）。なお、車両が低速である場合は、高速である場合よりも部品のばらつきやセンサ公差などに起因する誤差が拡大する傾向にあるため、特性変化と誤判定される可能性が高い。そのため、低速時（例えば３０ｋｍ／ｈ未満）には、操舵伝達系の特性変化を実行しない。

車速が所定値未満の場合（Ｓ３６のＮ）、操舵角ゼロ点の収束が未完了であるか否かを判定する（Ｓ５４）。初回の判定では操舵角ゼロ点の収束が完了していないので（Ｓ５４のＹ）、Ｓ５６に進み、ゼロ点履歴保持部１０４は、記憶しているゼロ点最大値とゼロ点最小値を、現時点の操舵角ゼロ点検出値でリセットする（Ｓ５６）。これに応じて、測定値保持部１１０は、リセット時の車速、ヨーレートおよび横加速度を初期値として記憶する（Ｓ５８）。ゼロ点履歴保持部１０４は、最大値保持タイマ１０６と最小値保持タイマ１０８とをリセットする（Ｓ６０）。Ｓ５４において、操舵角ゼロ点の収束が完了している場合（Ｓ５４のＮ）、Ｓ５６〜Ｓ６０はスキップする。

Ｓ３６において、操舵角ゼロ点の収束が完了し、車速が所定値以上であり、かつゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新が許可されている場合（Ｓ３６のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４は、今回の操舵角ゼロ点検出値が、記憶されているゼロ点最大値よりも大きいか否か、すなわちゼロ点最大値を更新する必要があるか否かを判定する（Ｓ３８）。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最大値以下の場合（Ｓ３８のＮ）、Ｓ４０〜Ｓ４４をスキップする。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最大値より大きい場合（Ｓ３８のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４はその値を新たなゼロ点最大値として記憶し（Ｓ４０）、測定値保持部１１０は最大値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を記憶する（Ｓ４２）。最大値保持タイマ１０６には所定の初期値（例えば１８０秒）がセットされる（Ｓ４４）。

続いて、ゼロ点履歴保持部１０４は、今回の操舵角ゼロ点検出値が、記憶されているゼロ点最小値よりも小さいか否か、すなわちゼロ点最小値を更新する必要があるか否かを判定する（Ｓ４６）。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最小値以上の場合（Ｓ４６のＮ）、Ｓ４８〜Ｓ５２をスキップする。操舵角ゼロ点検出値がゼロ点最小値より小さい場合（Ｓ４６のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４はその値を新たなゼロ点最小値として記憶し（Ｓ４８）、測定値保持部１１０は最小値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を記憶する（Ｓ５０）。最小値保持タイマ１０８には所定の初期値がセットされる（Ｓ５２）。

続いて図７を参照して、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新が許可されているか否かを判定する（Ｓ５４）。更新が禁止されている場合（Ｓ５４のＮ）、Ｓ６８に進む。更新が許可されている場合（Ｓ５４のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４は、最大値保持タイマのカウントがゼロであるか否かを判定する（Ｓ５６）。カウントがゼロの場合（Ｓ５６のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４は、保持しているゼロ点最大値を、現時点の操舵角ゼロ点検出値でリセットし（Ｓ５８）、測定値保持部１１０も保持している最大値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を初期値でリセットする（Ｓ６０）。

また、ゼロ点履歴保持部１０４は、最小値保持タイマのカウントがゼロであるか否かを判定する（Ｓ６２）。カウントがゼロの場合（Ｓ６２のＹ）、ゼロ点履歴保持部１０４は、保持しているゼロ点最小値を、現時点の操舵角ゼロ点検出値でリセットし（Ｓ６４）、測定値保持部１１０も保持している最小値更新時の車速、ヨーレートおよび横加速度を初期値でリセットする（Ｓ６６）。

Ｓ５６〜Ｓ６６の処理は、温度変化による操舵角センサのゼロ点の変動の影響を極力排除するために行われるゼロ点最大値および最小値のリセットに対応する。この処理を行う理由は、以下の通りである。ヨーレートセンサ４０、横加速度センサ４２などのアナログセンサのゼロ点は、温度変化により変動する場合がある。車室内の温度変化により各センサのゼロ点が変動すると、操舵角ゼロ点の検出値も変動するため、操舵角ゼロ点の差分Ｄが操舵伝達系の特性変化によるものか温度変化によるものかを区別することは困難である。そこで、通常の環境では、短時間での車室内の温度変化は非常に小さいことを考慮して、ゼロ点最大値とゼロ点最小値とを前回の更新から所定期間が経過する毎に破棄するようにした。

続いて、判定しきい値設定部１１２は、以下の式に基づき判定しきい値Ｔを演算する（Ｓ６８）。
Ｔ＝｛（θ・Ｖ）／（ｎ・Ｌ）−Ｋｈ・Ｇｙ・Ｖ−ＹＲ｝・ｎ・Ｌ・（１／Ｖ）
＝θ−Ｋｈ・Ｇｙ／ｎ・Ｌ−ＹＲ・ｎ・Ｌ・（１／Ｖ）・・・（１）
ここで、θは操舵角検出値、Ｖは車速、Ｇｙは横加速度、ＹＲはヨーレート、Ｋｈはスタビリティファクタ、ｎはステアリングオーバーオールギヤ比、Ｌはホイールベースを表す。

式（１）の一行目において、（（θ・Ｖ）／（ｎ・Ｌ）−Ｋｈ・Ｇｙ・Ｖは目標ヨーレートに対応する。したがって、｛（θ・Ｖ）／（ｎ・Ｌ）−Ｋｈ・Ｇｙ・Ｖ−ＹＲ｝・ｎ・Ｌ・（１／Ｖ）は、（目標ヨーレート−実ヨーレート）の操舵角換算値を求めることに対応している。

式（１）は、
・操舵角センサのゼロ点／ゲイン誤差と、横加速度センサのゼロ点誤差に起因する操舵角誤差
・横加速度センサのゲイン誤差と車両のばらつきによる操舵角誤差
・ヨーレートセンサのゼロ点誤差による操舵角誤差
・ヨーレートセンサと車速センサのゲイン誤差による操舵角誤差
の合計値に対応する。

なお、上記の式（１）に代入する車速、ヨーレートおよび横加速度は、測定値保持部１１０に記憶された値（すなわち、ゼロ点最大値更新時に記憶された値と、ゼロ点最小値更新時に記憶された値）のうち、車速については小さい方を、ヨーレートおよび加速度については大きい方を選択することが好ましい。この理由は、低速時の方が高速時よりも操舵角誤差が大きくなる傾向があるので、低速走行中に大きく計算された操舵角誤差と、高速走行中に小さく計算された判定しきい値とが比較された場合、特性変化を誤判定してしまうおそれがあり、これを避けるためである。

差分計算部１１４は、ゼロ点履歴保持部１０４に保持されているゼロ点最大値とゼロ点最小値の差分Ｄを計算し、特性変化判定部１１６は、この差分Ｄが判定しきい値Ｔよりも大きいか否かを判定する（Ｓ７０）。差分Ｄが判定しきい値Ｔよりも大きければ（Ｓ７０のＹ）、特性変化判定部１１６は操舵伝達系の特性変化が生じていると判定し（Ｓ７２）、通知部１１８が所定のランプの点灯、ブザーなどによってドライバーにその旨を通知したり、車両制御ＥＣＵに対して操舵角ゼロ点の検出に基づく車両制御を一時的に停止するように指示する。

Ｓ７０の処理は、操舵角ゼロ点の変動幅、すなわちゼロ点最大値とゼロ点最小値の差分Ｄが、操舵角センサ、車速センサ、横加速度センサおよびヨーレートセンサのゼロ点誤差、ゲイン誤差および車両ばらつきの積み上げである判定しきい値Ｔを越えているか否かを判定している。言い換えると、操舵角ゼロ点の変動幅が、各センサの想定しうる誤差の積み上げ分よりも大きいならば、操舵伝達系のガタに起因する操舵角ゼロ点のずれが生じていると判断するのである。

以上説明したように、本実施形態によると、操舵伝達系の各部品とボデーとを接続する弾性部材の経年劣化などによる操舵伝達系の特性変化を検出することができる。

また、車両の制動時には、図５のＳ３０により、ゼロ点履歴保持部１０４におけるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新が所定期間禁止される。この結果、Ｓ３６のＮおよびＳ５４のＮに進むことから、ゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新およびリセットが行われないため、ゼロ点最大値とゼロ点最大値の差分Ｄが判定しきい値Ｔを越えることはない。したがって、車両が制動状態から非制動状態に変化した直後の制動力スリップを原因として、操舵伝達系の特性が変化していると判定されるおそれがなくなり、誤判定を防止することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組み合わせ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。

実施の形態では、マスタシリンダ圧センサ８２で検出されるマスタシリンダ圧の値に基づき、検出／更新禁止部１２０が操舵伝達径の特性変化判定を所定期間禁止することを説明したが、図示しないホイールシリンダ圧センサで検出されるホイールシリンダ圧の値に基づき同様の処理を実施してもよい。

実施の形態では、ステアリングＥＣＵ７０が操舵伝達系の特性変化判定を実施することを述べたが、この特性変化判定をブレーキＥＣＵ１００が実施するように構成してもよい。

電動パワーステアリング装置を備える車両を参照して、いくつかの実施形態について説明した。しかしながら、油圧パワーステアリング装置を備える車両に対しても本発明を適用することができる。この場合、車両はステアリングＥＣＵを備えていないので、車両横滑り抑制制御用のＥＣＵが、本発明に係る操舵伝達系の特性変化の検出を実施するように構成される。

実施の形態では、マスタシリンダ圧が所定の制動判定しきい値以上になった場合に、検出／更新禁止部１２０が、ゼロ点履歴保持部１０４によるゼロ点最大値およびゼロ点最小値の更新を所定期間禁止することを説明した。この代わりに、検出／更新禁止部１２０は、マスタシリンダ圧が所定の制動判定しきい値以上になった場合に、操舵角ゼロ点検出部１０２による操舵角ゼロ点の検出を所定期間禁止するように動作してもよい。この構成であっても、所定期間Ｅの間はゼロ点最大値とゼロ点最小値が一定値となるので、特性変化判定部１１６により操舵伝達系の特性変化が生じていると判定されることはない。

１０操舵装置、１８操舵角センサ、２０ステアリングギアボックス、４２横加速度センサ、７０ステアリングＥＣＵ、８２マスタシリンダ圧センサ、８４ブレーキ液温度センサ、１００ブレーキＥＣＵ、１０２操舵角ゼロ点検出部、１０４ゼロ点履歴保持部、１０６最大値保持タイマ、１０８最小値保持タイマ、１１０測定値保持部、１１２判定しきい値設定部、１１４差分計算部、１１６特性変化判定部、１２０検出／更新禁止部。

Claims

ステアリングホイールの操舵角のゼロ点を検出する舵角ゼロ点検出手段と、
前記ゼロ点の検出履歴を記録する履歴記録手段と、
前記検出履歴に基づき操舵伝達系の特性変化を判定する特性変化判定手段と、
車輪に制動力を付与するマスタシリンダまたはホイールシリンダの圧力を測定する圧力測定手段と、
前記圧力が所定のしきい値以上となったとき、前記舵角ゼロ点検出手段によるゼロ点検出、または前記履歴記録手段による検出履歴の更新を所定期間禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とする操舵装置。
前記禁止手段は、前記圧力が大きいほど前記所定期間を長く設定することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
前記禁止手段は、ブレーキ液温度が低いほど前記所定期間を長く設定することを特徴とする請求項１または２に記載の操舵装置。