JP2022062982A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵角によらずにタイヤ空気圧の異常検出を行うことができるようにする。【解決手段】ステアリングホイールの回転を転舵輪に伝達するステアリング装置であって、転舵輪のタイヤ空気圧の異常を検出する異常検出装置を備え、異常検出装置は、ステアリングホイールの操舵操作と相関関係にある操舵パラメータを取得又は算出し、操舵パラメータを一定数含むデータセットの標準偏差又は分散を、操舵パラメータの変動量として算出し、操舵パラメータの変動量に基づいて算出された判定指標を、所定の異常判定閾値と比較することで、転舵輪のタイヤ空気圧の異常を検出するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明はステアリング装置に関する。

特許文献１には、従来のステアリング装置として、操舵トルクの実測値が、操舵角及び車速に応じて決定される基準操舵トルクよりも所定時間以上大きければ、タイヤ空気圧に異常が生じていると判定するように構成されたものが開示されている。

特開平１１－５９４６６号公報

しかしながら、上記の判定方法は、操舵角が相対的に小さいときのタイヤ空気圧の異常検出精度が低いという問題があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、操舵角によらずにタイヤ空気圧の異常検出を行うことができるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、ステアリングホイールの回転を転舵輪に伝達するステアリング装置が、タイヤ空気圧の異常を検出する異常検出装置を備える。異常検出装置は、ステアリングホイールの操舵操作と相関関係にある操舵パラメータを取得又は算出し、操舵パラメータを一定数含むデータセットの標準偏差又は分散を、操舵パラメータの変動量として算出し、操舵パラメータの変動量に基づいて算出された判定指標を、所定の異常判定閾値と比較することで、タイヤ空気圧の異常を検出するように構成される。

本発明のこの態様によれば、操舵パラメータの変動量に基づいてタイヤ空気圧の異常に伴うタイヤと路面間の摩擦の変化を敏感に捉えることができるので、操舵角によらずにタイヤ空気圧の異常検出を行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態によるステアリング装置の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施形態によるタイヤ空気圧の異常検出制御について説明するフローチャートである。 図３は、タイヤ空気圧の異常判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図４Ａは、下限値σｍｉｎ及び上限値σｍａｘの設定方法について説明する図であり、タイヤ空気圧が正常な状態で基準路を走行した場合の操舵トルク変動量σＭＴの度数分布図である。 図４Ｂは、下限値σｍｉｎ及び上限値σｍａｘの設定方法について説明する図であり、タイヤ空気圧が異常な状態（低下した状態）で基準路を走行した場合の操舵トルク変動量σＭＴの度数分布図である。 図５Ａは、タイヤ空気圧が正常な状態で基準路を走行した場合の操舵角ＭＡのタイムチャートであって、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミングにひし形のマークを示した図である。 図５Ｂは、タイヤ空気圧が異常な状態（低下した状態）で基準路を走行した場合の操舵角ＭＡのタイムチャートであって、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミングにバツのマークを示した図である。 図６は、図５Ａ及び図５Ｂにおいて操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出された勾配αの積算値を、その積算回数と対応させて示した図である。 図７は、タイヤ空気圧の異常判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図８は、図５Ａ及び図５Ｂにおいて操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出されたハミルトニアン変動量σｄＨの積算値を、その積算回数と対応させて示した図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

図１は、本発明の一実施形態によるステアリング装置１の概略構成図である。

本実施形態によるステアリング装置１は、車両の左右の前輪（以下「転舵輪」という。）２を転舵させて車両の進行方向を変えるための装置であって、ステアリングホイール１０と、ステアリング軸２０と、ピニオン軸３１及びラック軸３２を含むラックアンドピニオン式のギヤ機構３０と、ギヤ機構３０と転舵輪２とを連結するリンク機構４０と、アシスト機構５０と、電子制御ユニット６０と、を備える。

ステアリングホイール１０は、車両の運転席に設けられて、車両のドライバによって操作される。車両のドライバがステアリングホイール１０を操作してステアリングホイール１０を回転させることで、ステアリング軸２０、ギヤ機構３０及びリンク機構４０を介して転舵輪２の転舵角が変化し、これにより、車両の進行方向が変化する。

ステアリング軸２０は、一端側がステアリングホイール１０と連結されてステアリングホイール１０と一体となって回転すると共に、他端側がギヤ機構３０のピニオン軸３１と連結される。ステアリング軸２０はステアリングホイール１０側のステアリング入力軸２０ａと、ギヤ機構３０側のステアリング出力軸２０ｂと、に分割されており、これらは、ステアリングホイール１０に加えられてステアリング軸２０に作用するトルク（以下「操舵トルク」という。）の方向及び大きさに応じてねじれるトーションバー２１によって連結されている。

ギヤ機構３０は、ピニオン軸３１の回転運動を、ラック軸３２の軸方向に沿った左右の直線運動に変換することができるように構成される。ピニオン軸３１は、一端側がステアリング出力軸２０ｂと連結されており、ステアリング軸２０と一体となって回転する。ピニオン軸３１の他端側の外周面には、ピニオンギヤが形成される。ラック軸３２は、車幅方向と略平行に左右に延在しており、その外周面の一部には、ピニオンギヤと噛み合うラックギヤが形成される。これにより、ピニオン軸３１が回転すると、その回転方向に応じてラック軸３２が軸方向に沿って左右に移動する。

リンク機構４０は、ラック軸３２の両端にそれぞれ取り付けられたタイロッド４１や各タイロッド４１と連結されて各転舵輪２を支持するナックルアーム（図示せず）などを備え、ラック軸３２の左右の直線運動を転舵輪２に伝えてその向き（転舵角）を変化させることができるように構成される。

アシスト機構５０は、電動機５１と、電動機５１の出力をステアリング出力軸２０ｂに伝達する減速機５２と、を備える。アシスト機構５０は、ドライバによるステアリングホイール１０の操舵操作時に電動機５１によってアシストトルクを発生させ、減速機５２を介してそのアシストトルクをステアリング出力軸２０ｂに伝達することで、ステアリングホイール１０の操舵力を軽減させる。

電子制御ユニット６０は、双方向性バスによって相互に接続された中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等のメモリ、入力ポート、及び出力ポートを備えたマイクロコンピュータである。

電子制御ユニット６０には、操舵操作時におけるステアリングホイール１０の回転角度（以下「操舵角」という。）ＭＡを検出するための操舵角センサ６１や、トーションバー２１に作用するトルク、すなわち操舵操作時においてステアリングホイール１０を介してステアリング軸２０に入力される操舵トルクＭＴを検出するための操舵トルクセンサ６２、車速を検出するための車速センサ６３などからの出力信号が入力される。

電子制御ユニット６０は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、所望のアシストトルクが得られるように電動機５１を制御する。また電子制御ユニット６０は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、転舵輪２等のタイヤ空気圧が予め設定された正常範囲の下限値よりも低下していることを検出するためのタイヤ空気圧の異常検出制御を実施する。

タイヤ空気圧が正常範囲の下限値よりも低下している空気圧異常時においては、タイヤ空気圧が正常範囲に収まっている空気圧正常時と比較して、タイヤと路面間の摩擦増加の影響によって操舵トルクが大きくなる傾向になる。そのため、前述した従来例では、操舵トルクの実測値（すなわち操舵トルクセンサ６２で検出された操舵トルクＭＴ）と、操舵角に応じた基準操舵トルクと、を比較することで、タイヤ空気圧の異常を検出していた。

しかしながら、操舵角が相対的に小さいときは（例えば１００°以下）、空気圧正常時と空気圧異常時とで操舵トルクＭＴに差異が生じ難いという問題があり、操舵角が小さいときのタイヤ空気圧の異常検出精度が低いという問題があった。車両走行中において、操舵角が例えば１００°以上になる頻度は多いとはいえず、そのため、操舵角によらずに精度良くタイヤ空気圧の異常検出を行う手法が求められる。

このような技術的課題に関して発明者らが鋭意研究を行った結果、ステアリングホイール１０の操舵操作と相関関係にあるパラメータ（以下「操舵パラメータ」という。）の変動量に基づいてタイヤ空気圧の異常を検出することで、タイヤ空気圧の異常（低下）に伴うタイヤと路面間の摩擦の変化を敏感に捉えることができ、その結果、操舵角によらずに転舵輪２のタイヤ空気圧の異常を精度良く検出できることがわかった。なお変動量とは、或るデータのバラつき度合いを示す指標であって、例えば標準偏差や分散である。

そこで本実施形態では、操舵パラメータの一例である操舵角ＭＡと操舵トルクＭＴとを用い、操舵角ＭＡの変動量（以下「操舵角変動量」という。）σＭＡと、操舵トルクＭＴの変動量（以下「操舵トルク変動量」という。）σＭＴと、に基づいて、タイヤ空気圧の異常検出を行うこととした。以下、この本実施形態によるタイヤ空気圧の異常検出制御の詳細について説明する。

図２は、本実施形態によるタイヤ空気圧の異常検出制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット６０は、車両が走行可能状態（いわゆるＩＧ－ＯＮ状態）になっているときに、本ルーチンを所定の演算周期Δｔ（本実施形態では０．５［ｓ］）で繰り返し実行する。

ステップＳ１において、電子制御ユニット６０は、車速が所定車速以上か否かを判定する。電子制御ユニット６０は、車速が所定車速以上であれば、ステップＳ２の処理に進む。一方で電子制御制御ユニット２００は、車速が所定車速未満であれば、ステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ２において、電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔ［ｓ］を更新する。具体的には電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔの前回値Ｔｚに演算周期Δｔを加算することで、タイマ値Ｔを更新する。なおタイマ値Ｔの初期値は０とされる。

ステップＳ３において、電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔの更新を一時的に停止する。すなわち電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔを前回値Ｔｚのままとする。

ステップＳ４において、電子制御ユニット６０は、操舵角センサ６１によって検出された操舵角ＭＡを操舵角用のデータベースに格納し、操舵トルクセンサ６２によって検出された操舵トルクＭＴを操舵トルク用のデータベースに格納する。

ステップＳ５において、電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔが所定値Ｔ１［ｓ］以上か否かを判定する。電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔが所定値Ｔ１以上であれば、ステップＳ６の処理に進む。一方で電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔが所定値Ｔ１未満であれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ６において、電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔが初期値０から所定値Ｔ１になるまでの所定期間内に取得されて操舵角用のデータベースに格納された操舵角ＭＡのデータに基づいて、操舵角変動量σＭＡをそれぞれ算出する。また電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔが初期値０から所定値Ｔ１になるまでの所定期間内に取得されて操舵トルク用のデータベースに格納された操舵トルクＭＴのデータに基づいて、操舵トルク変動量σＭＴをそれぞれ算出する。

なお本実施形態では、所定期間内に取得された操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴの各データの標準偏差を、それぞれ操舵角変動量σＭＡ及び操舵トルク変動量σＭＴとして算出している。したがって、例えば所定値Ｔ１を５秒に設定していた場合には、車速が所定車速以上となっている５秒間の間に取得された１０個の操舵角ＭＡの標準偏差が、操舵角変動量σＭＡとして算出され、同様に車速が所定車速以上となっている５秒間の間に取得された１０個の操舵トルクＭＴの標準偏差が、操舵トルク変動量σＭＴとして算出されることになる。

ステップＳ７において、電子制御ユニット６０は、操舵トルク変動量σＭＴが、予め定められた下限値σｍｉｎから上限値σｍａｘまでの所定範囲内に収まっているか否かを判定する。電子制御ユニット６０は、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まっていれば、ステップＳ８の処理に進む。一方で電子制御ユニット６０は、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まっていなければ、ステップＳ９の処理に進む。下限値σｍｉｎ及び上限値σｍａｘの設定方法については、図４を参照して後述する。

ステップＳ８において、電子制御ユニット６０は、タイヤ空気圧の異常判定処理を実施する。タイヤ空気圧の異常判定処理の詳細については、図３を参照して後述する。

ステップＳ９において、電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔを初期値に戻すと共に、操舵角用のデータベース及び操舵トルク用のデータベースをそれぞれ初期化して、各データベース内に格納されていた操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴの各データを消去する。

図３は、タイヤ空気圧の異常判定処理の詳細について説明するフローチャートである。

ステップＳ８１において、電子制御ユニット６０は、操舵トルク変動量σＭＴを操舵角変動量σＭＡで割った勾配α（＝σＭＴ／σＭＡ）を算出する。

ステップＳ８２において、電子制御ユニット６０は、タイヤ空気圧の異常を判定するための判定指標Ａを算出する。本実施形態では、勾配αを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値を判定指標Ａとしているため、電子制御ユニット６０は、本ステップで判定指標Ａの前回値Ａｚに今回の処理で算出した勾配αを加算することで、判定指標Ａの値を更新する。なお判定指標Ａの初期値は０である。

ステップＳ８３において、電子制御ユニット６０は、勾配αの積算回数Ｎαを算出する。具体的には電子制御ユニット６０は、積算回数Ｎαの前回値Ｎαｚに１を加算することで、積算回数Ｎαを算出する。なお積算回数Ｎαの初期値は０とされる。

ステップＳ８４において、電子制御ユニット６０は、積算回数Ｎαが所定回数Ｎ１（例えばＮ１＝１０）以上か否かを判定する。電子制御ユニット６０は、積算回数Ｎαが所定回数Ｎ１以上であれば、ステップＳ８５の処理に進む。一方で電子制御ユニット６０は、積算回数Ｎαが所定回数Ｎ１未満であれば、ステップＳ８８の処理に進む。

ステップＳ８５において、電子制御ユニット６０は、判定指標Ａが所定の異常判定閾値Ａ１以上か否かを判定する。電子制御ユニット６０は、判定指標Ａが異常判定閾値Ａ１以上であれば、タイヤ空気圧に異常があると判定してステップ８６の処理に進む。一方で電子制御ユニット６０は、判定指標Ａが異常判定閾値Ａ１未満であれば、タイヤ空気圧は正常であると判定してステップＳ８７の処理に進む。なお、本実施形態において判定指標Ａが異常判定閾値Ａ１以上であればタイヤ空気圧に異常があると判断できる点については、図６を参照して後述する。

ステップＳ８６において、電子制御ユニット６０は、ドライバに対して、タイヤ空気圧に異常がある旨の警告を実施する。ドライバに対する警告の実施方法としては、例えばメータディスプレイなどに警告灯を点灯させる方法が挙げられるが、このような方法に限られるものではなく、文字や音声によってドライバに警告するようにしてもよい。

ステップＳ８７において、電子制御ユニット６０は、判定指標Ａ及び積算回数Ｎαを初期値に戻す。

ステップＳ８８において、電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔを初期値に戻すと共に、操舵角用のデータベース及び操舵トルク用のデータベースをそれぞれ初期化して、各データベース内に格納されていた操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴの各データを消去する。

図４Ａ及び図４Ｂは、下限値σｍｉｎ及び上限値σｍａｘの設定方法について説明する図であり、基準路走行時に所定のサンプリング周期（例えば０．５秒）で取得した操舵トルクのデータを所定期間（例えば５秒）毎のデータセットに分割したときの、各データセットの標準偏差（すなわち操舵トルク変動量σＭＴ）の度数分布図である。

なお図４Ａは、タイヤ空気圧が正常な状態で基準路を走行した場合の操舵トルク変動量σＭＴの度数分布図であり、図４Ｂは、タイヤ空気圧が異常な状態（低下した状態）で基準路を走行した場合の操舵トルク変動量σＭＴの度数分布図である。また基準路とは、様々な状態の路面から構成された例えば実験用の道路である。

本実施形態では、この図４Ａに示す空気圧正常時における操舵トルク変動量σＭＴの度数分布図と、図４Ｂに示す空気圧異常時における操舵トルク変動量σＭＴの度数分布図と、を重ね合わせたときに、操舵トルク変動量σＭＴの分布が生じている部分がおおよそ重なっている範囲の下限及び上限を、それぞれ下限値σｍｉｎ及び上限値σｍａｘとして設定している。これは、操舵トルク変動量σＭＴがおおよそ同じ条件のときに、タイヤ空気圧に異常が生じているかを判定するためである。そして、そのような範囲が複数ある場合は、基本的に階級の小さい側の範囲を選択する。これは、階級の大きい側、すなわち操舵トルク変動量σＭＴの大きい側は、所定期間内に取得された操舵トルクＭＴのデータセットのバラつき度合いが大きく、判定精度の低下が懸念されるためである。したがって本実施形態では、図４Ａ及び図４Ｂに破線で囲った範囲の下限及び上限を、それぞれ下限値σｍｉｎ及び上限値σｍａｘとして設定している。

図５Ａは、タイヤ空気圧が正常な状態で基準路を走行した場合の操舵角ＭＡのタイムチャートであって、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミングにひし形のマークを示した図である。図５Ｂは、タイヤ空気圧が異常な状態（低下した状態）で基準路を走行した場合の操舵角ＭＡのタイムチャートであって、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミングにバツのマークを示した図である。

また図６は、図５Ａ及び図５Ｂにおいて操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出された勾配αの積算値を、その積算回数と対応させて示した図である。図６において、ひし形のマークが、タイヤ空気圧が正常な状態のときに算出された勾配αの積算値を示し、バツのマークが、タイヤ空気圧が異常な状態のときに算出された勾配αの積算値を示す。

図６に示すように、空気圧正常時において、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出された勾配αを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値を判定指標Ａｎｍｌとし、空気圧異常時において、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出された勾配αを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値を判定指標Ａｄｗｎとすると、判定指標Ａｄｗｎが判定指標Ａｎｍｌよりも明確に大きな値になっていることがわかる。

したがって、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出された勾配αを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値（すなわち判定指標Ａ）を、例えば図６に示す異常判定閾値Ａ１と比較することで、タイヤ空気圧に異常が生じているか否かを判定することができる。具体的には、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出された勾配αを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値（すなわち判定指標Ａ）が、異常判定閾値Ａ１以上であれば、タイヤ空気圧に異常が生じていると判定することができる。

以上説明した本実施形態によるステアリング装置１は、ステアリングホイール１０の回転を転舵輪２に伝達する装置であって、転舵輪２のタイヤ空気圧の異常を検出する電子制御ユニット６０（異常検出装置）を備える。そして電子制御ユニット６０は、ステアリングホイール１０の操舵操作と相関関係にある操舵パラメータを取得し、操舵パラメータを一定数含むデータセットの標準偏差又は分散を操舵パラメータの変動量として算出し、操舵パラメータの変動量に基づいて算出された判定指標Ａを、所定の異常判定閾値Ａ１と比較することで、転舵輪２のタイヤ空気圧の異常を検出するように構成される。

より詳細には、電子制御ユニット６０は、操舵パラメータとして操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴを取得し、操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴの各変動量（操舵角変動量σＭＡ及び操舵トルク変動量σＭＴ）に基づいて算出された判定指標Ａを、所定の異常判定閾値Ａ１と比較することで、転舵輪２のタイヤ空気圧の異常を検出するように構成される。

このようにして操舵角変動量σＭＡ及び操舵トルク変動量σＭＴに基づいて算出された判定指標Ａは、タイヤ空気圧の異常（低下）に伴うタイヤと路面間の摩擦の変化を敏感に捉えることができる。そのため、操舵角によらずに転舵輪２のタイヤ空気圧の異常を精度良く検出することができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、操舵パラメータとして、操舵角ＭＡに関する量と操舵トルクＭＴに関する量とからなるハミルトニアンＨの時間微分ｄＨを用いた点で、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

ハミルトニアンＨの時間微分ｄＨは、操舵角ＭＡ、操舵角ＭＡの時間微分ｄＭＡ、操舵トルクＭＴ、及び操舵トルクＭＴの時間微分ｄＭＴを用いて下記の（１）式によって表すことができる物理量である。
ｄＨ＝ＭＡ・ｄＭＴ＋ＭＴ・ｄＭＡ …（１）

このハミルトニアンＨの時間微分ｄＨは、操舵操作時における操舵角ＭＡと操舵トルクＭＴとを一対で１つの物理的性質を呈する量とみなした操舵パラメータであって、（１）式からも分かる通り、操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴに加え、それらの時間微分（変化率）が反映されている。そのため、ドライバの操舵操作をより正確に表した操舵パラメータといえ、その変動量に基づいてタイヤ空気圧の異常を検出することで、第１実施形態にように操舵角変動量σＭＡと操舵トルク変動量σＭＴとに基づいてタイヤ空気圧の異常検出を行う場合よりも、より精度良くタイヤ空気圧の異常を検出することができる。

図７は、本実施形態によるタイヤ空気圧の異常判定処理の詳細について説明するフローチャートである。なお図７において、ステップＳ８６，Ｓ８８の処理は第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ２０１において、電子制御ユニット６０は、タイマ値Ｔが初期値０から所定値Ｔ１になるまでの所定期間内に演算周期Δｔ毎に取得された操舵角ＭＡ及び操舵トルクの組み合わせ毎に、ハミルトニアンＨの時間微分ｄＨを算出する。

したがって、例えば所定値Ｔ１を５秒に設定していた場合には、演算周期Δｔ（＝サンプリング周期）が０．５秒なので、車速が所定車速以上となっている５秒間の間に操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴの組み合わせが１０組取得されることになり、ハミルトニアンＨの時間微分ｄＨが１０個算出されることになる。

ステップＳ２０２において、電子制御ユニット６０は、ステップＳ２０１で算出した複数個のハミルトニアンＨの時間微分ｄＨの変動量（以下「ハミルトニアン変動量」という。）σｄＨを算出する。

ステップＳ２０３において、電子制御ユニット６０は、タイヤ空気圧の異常を判定するための判定指標Ａを算出する。本実施形態では、ハミルトニアン変動量σｄＨを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値を判定指標Ａとしているため、電子制御ユニット６０は、本ステップで判定指標Ａの前回値Ａｚに今回の処理で算出したハミルトニアン変動量σｄＨを加算することで、判定指標Ａの値を更新する。なお判定指標Ａの初期値は０である。

ステップＳ２０４において、電子制御ユニット６０は、ハミルトニアン変動量σｄＨの積算回数ＮσｄＨを算出する。具体的には電子制御ユニット６０は、積算回数ＮσｄＨの前回値ＮσｄＨｚに１を加算することで、積算回数ＮσｄＨを算出する。なお積算回数ＮσｄＨの初期値は０とされる。

ステップＳ２０５において、電子制御ユニット６０は、積算回数ＮσｄＨが所定回数Ｎ１以上か否かを判定する。電子制御ユニット６０は、積算回数ＮσｄＨが所定回数Ｎ１以上であれば、ステップＳ２０６の処理に進む。一方で電子制御ユニット６０は、積算回数Ｎαが所定回数Ｎ１未満であれば、ステップＳ８８の処理に進む。

ステップＳ２０６において、電子制御ユニット６０は、判定指標Ａが所定の異常判定閾値Ａ２未満か否かを判定する。電子制御ユニット６０は、判定指標Ａが異常判定閾値Ａ２未満であれば、タイヤ空気圧に異常があると判定してステップ８６の処理に進む。一方で電子制御ユニット６０は、判定指標Ａが異常判定閾値Ａ２以上であれば、タイヤ空気圧は正常であると判定してステップＳ８７の処理に進む。なお、本実施形態において判定指標Ａが異常判定閾値Ａ２未満であればタイヤ空気圧に異常があると判断できる点については、図８を参照して後述する。

ステップＳ２０７において、電子制御ユニット６０は、判定指標Ａ及び積算回数ＮσｄＨを初期値に戻す。

図８は、前述した図５Ａ及び図５Ｂにおいて操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出されたハミルトニアン変動量σｄＨの積算値を、その積算回数と対応させて示した図である。図８において、ひし形のマークが、転舵輪２のタイヤ空気圧が正常な状態のときに算出されたハミルトニアン変動量σｄＨの積算値を示し、バツのマークが、転舵輪２のタイヤ空気圧が異常な状態のときに算出されたハミルトニアン変動量σｄＨの積算値を示す。

図８に示すように、空気圧正常時において、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出されたハミルトニアン変動量σｄＨを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値を判定指標Ａｎｍｌとし、空気圧異常時において、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出されたハミルトニアン変動量σｄＨを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値を判定指標Ａｄｗｎとすると、判定指標Ａｄｗｎが判定指標Ａｎｍｌよりも明確に小さい値になっていることがわかる。また、第１実施形態のように勾配αの積算値を判定指標Ａとした場合と比較して（図６参照）、空気圧正常時と空気圧異常時との差異がより明確に表れていることがわかる。

したがって、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出されたハミルトニアン変動量σｄＨを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値（すなわち判定指標Ａ）を、例えば図６に示す異常判定閾値Ａ２と比較することで、タイヤ空気圧に異常が生じているか否かを判定することができる。具体的には、操舵トルク変動量σＭＴが所定範囲内に収まったタイミング毎に算出されたハミルトニアン変動量σｄＨを所定回数Ｎ１だけ積算した積算値（すなわち判定指標Ａ）が、異常判定閾値Ａ２未満であれば、タイヤ空気圧に異常が生じていると判定することができる。

以上説明した本実施形態によるステアリング装置１は、ステアリングホイール１０の回転を転舵輪２に伝達する装置であって、転舵輪２のタイヤ空気圧の異常を検出する電子制御ユニット６０（異常検出装置）を備える。そして電子制御ユニット６０は、ステアリングホイール１０の操舵操作と相関関係にある操舵パラメータを算出し、操舵パラメータを一定数含むデータセットの標準偏差又は分散を操舵パラメータの変動量として算出し、操舵パラメータの変動量に基づいて算出された判定指標Ａを、所定の異常判定閾値Ａ１と比較することで、転舵輪２のタイヤ空気圧の異常を検出するように構成される。

より詳細には、電子制御ユニット６０は、操舵パラメータとして、操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴを一対で１つの物理的性質を呈する量とみなしたハミルトニアンＨの時間微分ｄＨを算出し、ハミルトニアンＨの時間微分ｄＨの変動量（ハミルトニアン変動量σｄＨ）に基づいて算出された判定指標Ａを、所定の異常判定閾値Ａ２と比較することで、転舵輪２のタイヤ空気圧の異常を検出するように構成される。

前述した通り、操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴを一対で１つの物理的性質を呈する量とみなしたハミルトニアンＨの時間微分ｄＨは、操舵角ＭＡ及び操舵トルクＭＴに加え、それらの時間微分（変化率）が反映された操舵パラメータであって、ドライバの操舵操作をより正確に表した操舵パラメータである。

そのため、ハミルトニアンＨの時間微分ｄＨの変動量（ハミルトニアン変動量σｄＨ）に基づいて算出された判定指標Ａは、第１実施形態よりもタイヤ空気圧の異常（低下）に伴うタイヤと路面間の摩擦の変化をさらに敏感に捉えることができる。そのため、操舵角によらずに転舵輪２のタイヤ空気圧の異常をより一層精度良く検出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば上記の各実施形態において、操舵パラメータの一例として、操舵角ＭＡや操舵トルクＭＴ、それらを一対で１つの物理的性質を呈する量とみなしたハミルトニアンＨの時間微分ｄＨを挙げて説明したが、例えば電動機５１でアシストトルクを発生させるときに電動機５１に流れる電流の値（アシスト電流値）は、操舵トルクＭＴと相関性がある。したがって、アシスト電流値の変動量に基づいて、タイヤ空気圧に異常が生じているかを判定するようにしてもよい。

１ ステアリング装置
２ 転舵輪
１０ ステアリングホイール
６０ 電子制御ユニット（異常検出装置）

Claims (1)

1. ステアリングホイールの回転を転舵輪に伝達するステアリング装置であって、
   前記転舵輪のタイヤ空気圧の異常を検出する異常検出装置を備え、
   前記異常検出装置は、
   前記ステアリングホイールの操舵操作と相関関係にある操舵パラメータを取得又は算出し、
   前記操舵パラメータを一定数含むデータセットの標準偏差又は分散を、前記操舵パラメータの変動量として算出し、
   前記操舵パラメータの変動量に基づいて算出された判定指標を、所定の異常判定閾値と比較することで、前記転舵輪のタイヤ空気圧の異常を検出するように構成される、
   ステアリング装置。

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