JP2945895B2 - 車輛速度信号が失われた場合に電気式パワーステアリングシステムをダンピング制御するための方法及び装置 - Google Patents

車輛速度信号が失われた場合に電気式パワーステアリングシステムをダンピング制御するための方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気式パワーステ
アリングシステムに関し、更に詳細には、電気式パワー
ステアリングシステムで車輛速度信号が失われたことを
検出し、車輛速度信号の喪失が生じた場合に電気式パワ
ーステアリングシステムのダンピング制御を行うための
方法及び速度に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用の多くの周知のパワーステアリ
ングシステムが存在する。油圧を使用することによって
操舵補助を行うシステムと、電力を使用することによっ
て操舵補助を行うシステムがある。
【０００３】ラックアンドピニオン歯車組を使用する電
気式パワーステアリングシステムは、（ｉ）ピニオンギ
ヤに連結されたステアリング入力シャフトに回転力を加
えること、或いは（ii）ラック歯を備えたステアリング
部材に線型力を加えることのいずれかに電動モータを使
用することによって動力補助を行う。このようなシステ
ムでは、電動モータは、代表的には、（ｉ）運転者が車
輛のハンドルに加えた操舵トルク及び（ii）検出車輛速
度に応じて制御される。
【０００４】米国特許第３，９８３，９５３号では、電
動モータは入力ステアリングシャフトに連結されてお
り、車輛の運転者がハンドルに加えたトルクに応じて賦
勢される。電子式制御システムはトルクセンサを含み、
車輛速度センサの出力を使用する。コンピューターは、
両センサが提供する出力信号を受け取る。コンピュータ
ーは、モータが提供する補力量を、加えられた操舵トル
ク及び検出車輛速度に応じて制御する。
【０００５】米国特許第４，４１５，０５４号（現在の
米国再発行特許第３２，２２２号（以下、「ドラチャス
のステアリング装置」と呼ぶ））は、Ｈブリッジ構成を
通して駆動される直流電動補力モータを使用する。この
モータは、ステアリング部材を取り囲んでいる。ステア
リング部材は、ねじ山包旋（thread convolution）部分
及び直線状に切ったラック歯を備えた部分を有する。電
動補力モータを賦勢すると、モータによって駆動される
ボール−ナット駆動装置とステアリング部材のねじ山包
旋部分との組み合わせによって、ステアリング部材が直
線的に移動する。トルク検出装置は、運転者がハンドル
に加えた操舵入力トルクを検出するため、ステアリング
コラムに連結されている。トルク検出装置は、トーショ
ンバーの前後の入力シャフトとピニオンシャフトとの間
の相対回転を検出するため、磁石を用いたホール効果セ
ンサ装置を使用する。電子式制御ユニットがトルク検出
装置からの信号を監視し、電動補力モータをこれに応じ
て制御する。
【０００６】米国特許第４，６６０，６７１号には、ド
ラチャスのステアリング装置に基づいた電気制御式ステ
アリングシステムが開示されている。この特許によれ
ば、直流モータがボール−ナットから軸線方向に離間さ
れており、これに連結チューブを通して作動的に連結さ
れている。電子式制御ユニットは、ステアリングシステ
ムの作動を監視する複数の診断装置を含む。電気式パワ
ーステアリングシステムの作動においてエラーが検出さ
れた場合には、電気式パワーステアリングシステムを不
能にし、ステアリングを非補力モードに戻す。
【０００７】油圧式パワーステアリングシステムは、操
舵操作中に有効な特有のヨーダンピング特性を有する。
パワーステアリングシステムのヨーダンピング特性は、
車輛が比較的高速で移動している場合に特に重要であ
る。従って、少なくとも油圧式パワーステアリングシス
テムが提供するヨーダンピング特性に倣った、好ましく
はこれを改良したヨーダンピング特性を電気式パワース
テアリングシステムに備えるのが望ましい。
【０００８】周知の従来の電気式パワーステアリングシ
ステムは、車輛の速度が所定値を越えた場合に電動補力
モータに設けられた負荷抵抗器を切り換えることによっ
てダンピングを提供した。車輛の速度が所定値よりも低
い場合又は加えられた操舵トルクが所定量を越えた場合
には、抵抗器をモータから外す。このダンピング方法
は、ホイールが旋回後に戻るときに車輛のヨー速度を制
御するために使用された。
【０００９】ミラー等に賦与された米国特許第５，２５
７，８２８号には、車輛のヨー速度を制御するための電
気式パワーステアリングシステムでダンピングを制御す
るための方法及び装置が開示されている。制御回路は、
検出モータ速度及び検出車輛速度信号に応じてモータ制
御信号を変化させ、車輛のヨー速度を制御するため、モ
ータ速度及び車輛速度の両方と関数をなして関連したダ
ンピングを提供する。
【００１０】１９９４年１０月３１日にミラーが出願し
た米国特許出願第０８／３３１，９６２号には、電動補
力モータの検出回転装置に応じて非線型ダンピング特性
を提供する、電気式パワーステアリングシステム用ヨー
速度ダンピング装置が開示されている。ダンピング特性
は、検出車輛速度が上昇するに従ってダンピングが増大
するように、検出車輛速度に応じて調節される。特定的
には、電気式パワーステアリングシステムは、加えられ
た操舵トルクを検出し、加えられた操舵トルクを示す所
定の値のトルク信号を提供するためのトルクセンサ手段
を含む。手段が、加えられた操舵トルクと関数をなして
関連した所定の値のトルクデマンド信号を提供する。賦
勢時に操舵補力を行うため、電動補力可変リラクタンス
形モータがステアリング部材に作動的に連結されてい
る。可変リラクタンス形モータは、ロータ及びステータ
を有する。ステータに対するロータの位置を検出し、こ
れからモータ速度を得る。トルクデマンド信号に応じて
モータ制御信号を提供する。車輛速度を検出するため及
び車輛速度を示す車輛速度信号を提供するため、車輛速
度検出手段が設けられている。検出されたモータ速度及
び車輛速度の両方の非線型関数をなしてダンピングを行
うようにモータ速度及び車輛速度信号に応じてモータ制
御信号を変化させるための手段が設けられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】車輛速度信号が失わ
れ、ステアリングシステムが偶数象限モードで、即ち操
舵入力トルクの方向が操舵出力移動と同じ方向でない態
様で作動している状態で電気式パワーステアリングシス
テムのヨー速度を制御するのが望ましい。
【００１２】本発明の目的は、車輛速度信号の喪失を検
出するための装置を持つ電気式パワーステアリングシス
テムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、ステアリングシステムはヨー速度ダンピングを行
う。これは、車輛速度及びステアリングモータ速度の関
数として変化する。システムは、車輛速度信号を提供す
る車輛速度センサを含む。車輛速度信号の喪失が生じた
かどうかについて確認を行う。電気式パワーステアリン
グシステムのダンピングは、検出車輛速度に応じて制御
され、車輛速度信号の喪失が生じた場合には、ダンピン
グを予め定めた値になるよう制御する。
【００１４】本発明の好ましい実施例によれば、電気式
パワーステアリングシステムは、車輛速度を検出し、車
輛速度信号を提供するための手段と、車輛速度信号の喪
失が生じたことを確認し、これを示す信号を提供するた
めの手段とを有する。この装置は電気式パワーステアリ
ングシステムのダンピングを、車輛速度信号に応じて制
御し、かつ喪失検出手段が車輛速度信号が失われたこと
を示す信号を提供するときには予め定めた車輛速度値に
対応した値に制御するための手段を更に有する。
【００１５】別の実施例によれば、電気式パワーステア
リングシステムは、加えられた操舵トルクを検出し、こ
れに応じて操舵トルク信号を提供するためのトルクセン
サ手段を有する。前記加えられた操舵トルクと関数関係
をなす所定の値のトルクデマンド信号を提供する手段が
設けられている。賦勢時に動力補助ステアリングを提供
するため、電動補力モータが操舵部材に作動的に連結さ
れている。この装置は、トルクデマンド信号に応じてモ
ータ制御信号を提供するための手段を更に有する。モー
タ速度センサ手段が、前記電動補力モータの速度を検出
し、この速度を示すモータ速度信号を提供する。車輛速
度センサ手段が、車輛の速度を検出し、この速度を示す
車輛速度信号を提供する。この装置は、前記車輛速度信
号の喪失を検出し、この喪失を示す信号を提供するため
の手段を更に有する。
【００１６】モータ速度信号及び検出車輛速度に応じて
電動補力モータのダンピングを制御するための手段が設
けられており、このダンピング制御手段は、車輛速度信
号の喪失を検出するための手段が車輛速度信号が失なわ
れたことを示したとき、ダンピングを予め定めた値にな
るよう制御する。
【００１７】本発明の別の特徴によれば、電動補力モー
タを持つ電気式パワーステアリングシステムで車輛速度
信号が失われたことを検出するための装置が提供され
る。この装置は、車輛速度を検出し、車輛速度信号を提
供するための手段と、前記電動補力モータの作動速度が
所定期間に亘って所定値よりも大きいかどうかを確認す
るための手段とを有する。この装置は、電動補力モータ
の作動速度が所定期間に亘って所定値よりも大きいこと
を確認手段が確認し、車輛速度が所定値よりも大きいこ
とを示す信号を検出手段が提供しない場合に、警告表示
を提供するための手段を更に有する。
【００１８】本発明の更に別の特徴によれば、電気式パ
ワーステアリングシステムを制御するための方法が提供
される。この方法は、車輛速度を検出し、車輛速度信号
を提供する工程と、車輛速度信号の喪失が生じたことを
確認し、これを示す信号を提供する工程と、電気式パワ
ーステアリングシステムのダンピングを、車輛速度信号
に応じて制御し、かつ喪失検出工程が車輛速度信号が失
われたことを示す信号を提供するときにはダンピングを
予め定めた値に制御するための工程とを有する。好まし
い実施例によれば、ダンピングは、喪失を検出する工程
が車輛速度信号が失われたことを示す信号を提供した場
合に、予め定めた車輌速度値に対応するダンピング値に
制御される。
【００１９】本発明の他の特徴によれば、電動補力モー
タを持つ電気式パワーステアリングシステムで車輛速度
信号が失われたことを検出するための方法が提供され
る。この方法は、車輛速度を検出し、車輛速度信号を提
供する工程と、電動補力モータの作動速度が所定期間に
亘って所定値よりも大きいかどうかを確認する工程と、
電動補力モータの作動速度が所定期間に亘って所定値よ
りも大きいことを確認工程が確認し、車輛速度が所定値
よりも大きいことを示す信号を検出工程が提供しない場
合に警告表示を提供する工程とを有する。
【００２０】本発明のこの他の特徴及び利点は、添付図
面を参照して以下の説明を読めば、本発明が属する分野
の当業者に明らかになるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、パワーステア
リングシステム１０は、ピニオンギヤ１４に作動的に連
結されたハンドル１２を含む。特定的には、車輛のハン
ドル１２は入力シャフト１６に連結されており、ピニオ
ンギヤ１４はピニオンシャフト１７に連結されている。
入力シャフト１６は、トーションバー１８を通してピニ
オンシャフト１７に作動的に連結されている。トーショ
ンバー１８は、加えられた操舵トルクに応じて捩じれ、
これによって入力シャフト１６とピニオンシャフト１７
との間の相対的な回転を可能にする。当該技術分野で周
知の種類のストップが、入力シャフトとピニオンシャフ
トとの間のこのような相対回転の量を制限する。
【００２２】ピニオンギヤ１４は螺旋状の歯を有し、こ
れらの歯がラック即ち直線状ステアリング部材２０の直
線状に切った歯と噛み合い係合する。ピニオンギヤをラ
ック部材の直線状に切ったギヤ歯と組み合わせ、ラック
アンドピニオンギヤ組を形成する。ラックは、車輛の操
舵可能なホイール２２、２４にステアリングリンクで周
知の方法で操舵可能に連結されている。ハンドル１２を
廻したとき、ラックアンドピニオンギヤ組が、当該技術
分野で周知のように、ハンドルの回転運動をラック２０
の直線運動に変換する。ラックが直線的に移動すると
き、操舵可能なホイール２２、２４は、これらのホイー
ルと関連したステアリング軸線を中心として枢動し、車
輛が操舵される。
【００２３】電動補力モータ２６がボール−ナット駆動
装置を通してラック２０に駆動的に連結されている。こ
のボール−ナット駆動装置は、上掲のドラチャスの米国
特許第４，４１５，０５４号に開示された装置等の装置
である。米国特許第４，４１５，０５４号は、ＴＲＷ社
に譲渡された米国再発行特許第３２，２２２号である。
同特許に触れたことにより、その特許に開示されている
内容は本明細書中に組入れたものとする。電動モータ２
６を賦勢すると、このモータはラックの移動に対して補
力を加え、車輛の運転者が車輛のハンドル１２を廻すの
を補助する。本発明の好ましい実施例によれば、電動補
力モータは可変リラクタンス形モータである。電気式パ
ワーステアリングシステムで使用する上で可変リラクタ
ンス形モータが望ましい。これは、このモータが小型で
あり、摩擦が小さく、慣性に対するトルクの比が高いた
めである。開示内容を本明細書中に組入れた、ＴＲＷ社
に譲渡されたミラー等の米国特許第５，２５７，８２８
号には、電気式パワーステアリングシステムの可変リラ
クタンス型モータ用の制御装置が開示されている。
【００２４】ロータ位置センサ５４がモータ２６のロー
タとステータとの間に作動的に連結されている。ロータ
位置センサ５４の機能は、ステータに対するロータの位
置を示す電気信号を提供することである。本明細書中、
センサ５４をモータ位置センサとも呼ぶ。可変リラクタ
ンス形モータを、回転方向及び加えられたトルクを含め
て適正に作動するためには、ステータに対するロータの
位置を知ることが必要である。
【００２５】本発明の好ましい実施例では、物理的ロー
タ位置センサが提供される。当該技術分野では、物理的
位置センサ以外の手段によってロータの位置を確認でき
るということが知られている。例えば、消勢されたステ
ータコイルを通る電流を監視し、検出された電流に基づ
いてロータ位置を決定することができる。好ましいロー
タ位置センサ装置は、１９９４年１０月２６日にパーソ
ン等の名で出願された「相対的に回転できる二つの部材
の間の相対位置を同心リングを使用して検出するための
方法及び装置」という標題の米国特許出願第０８／３２
９，２０６号に詳細に記載されている。同特許出願に触
れたことにより、その特許出願に開示されている内容は
本明細書中に組入れたものとする。
【００２６】位置センサ１０３は、入力シャフト１６と
ピニオンシャフト１７との間に作動的に連結されてお
り、入力シャフト１６とピニオンシャフト１７との間の
相対的回転位置を示す所定の値の電気信号を提供する。
位置センサ１０３をトーションバー１８と組み合わせる
ことによって、トルクセンサ１１０を形成する。トルク
センサ１１０の出力は、車輛の運転者が車輛のハンドル
１２に加えた操舵トルクを示す。
【００２７】トルクセンサ１１０の出力は、補力関数回
路１１１に連結され、この回路は、トルクセンサ１１０
によって計測された加えられた操舵トルクの関数として
所望のトルク値を提供する。この関数関係は、操舵感を
改善するという目的と関連した幾つかの可能な関係のう
ちの任意の一つの関係である。考えられる関係には、マ
ックローリン等に賦与された「電気式パワーステアリン
グシステムを制御するための方法及び装置」という標題
の米国特許第５，５６８，３８９号に開示された関係、
及びマックローリンに賦与された「適応混合トルクフィ
ルタを使用して電気式パワーステアリングシステムを制
御するための方法及び装置」という標題の米国特許第
５，５０４，４０３号に開示された関係等が含まれる。
これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示
されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
【００２８】補力関数回路１１１は、進み遅れフィルタ
１１２に接続されている。進み遅れフィルタ１１２はト
ルク信号を処理し、これを旋回方向信号１１４及び大き
さ信号１１６に分離する。トルク信号を処理する際、進
み遅れフィルタ１１２がトルク信号の値を増幅する。
【００２９】トルクの大きさの値１１６は、好ましく
は、トルクの大きさに基づいたトルクコマンドルックア
ップ表１１８を使用することによって、トルクコマンド
信号に変換される。トルクセンサ信号は、トルクコマン
ド表について、特定的に示し且つ説明したのとは異なる
態様でフィルタに通すことができるということは当業者
には理解されよう。例えば、補力関数回路１１１の出力
を表１１８に直接連結し、この表の出力のところでフィ
ルタに通すことができる。
【００３０】車輛速度センサ１１９が車輛に作動的に連
結されており、このセンサは出力１２９を有する。速度
センサ１１９は、車輛の速度を示す値を持つ、下文にお
いて「ｓ」で示す信号、を提供する。出力１２９は、速
度フォールドバック回路１２１及びダンピング制御回路
２２０に作動的に接続されている。車輛速度センサは、
車輛のホイール又は車輛のトランスミッションに連結さ
れた装置を含み、この装置が、検出された車輛速度と周
波数が関数関係をなすパルスを発生するということは当
業者には理解されよう。速度センサ１１９は、パルス周
波数を、車輛の速度を示す所定の値の信号に変換する回
路を更に含む。
【００３１】速度センサ１１９の出力１２９とトルクコ
マンド表１１８からの出力とが速度フォールドバック回
路１２１で組み合わせられる。当該技術分野で周知のよ
うに、車輛のステアリングシステムに必要な補力量は、
車輛の速度が上昇するに従って減少する。従って、適正
な又は望ましい操舵感を維持するため、車輛の速度が上
昇するに従ってステアリング補力量を減少するのが望ま
しい。
【００３２】速度フォールドバック回路１２１の出力１
２６は、ソフトスタート制御回路１３０に接続されてい
る。ソフトスタート制御回路１３０は、車輛の始動を検
出するため、更に、車輛の点火スイッチ１３２に作動的
に連結されている。ソフトスタート制御回路の目的は、
車輛の始動時に補力が全力で加えられることを阻止する
ことである。車輛の運転者が、点火スイッチを始動位置
に廻しながらハンドル１２に片手でトルクを加えるとい
うことは、一般的には、行われない。全力の補力が直ち
に加わる場合には、ハンドルがいきなり動いてしまう。
ソフトスタート制御回路は、この不快な事象が起こらな
いようにし、油圧式パワーステアリングシステムと同様
に作動するようにする。油圧式パワーステアリングシス
テムは、車輛のエンジンがアイドリング速度又はそれ以
上（クランキング速度ではない）で作動するまでは補力
を全力で加えることがない。
【００３３】ソフトスタート回路１３０の出力は、車輛
を始動するための最初の時間的遅延の後、車輛の速度に
ついて「補正」したトルクデマンド即ちリクエスト信号
である。ソフトスタート回路１３０の出力は、熱−電流
フォールドバック回路１３８に接続されている。システ
ム温度センサ回路１８０が電動補力モータ２６の制御に
使用される回路の温度を監視する。モータ電流センサ１
９０がモータ２６を通る電流を監視し、モータ２６を通
る検出された電流を示す信号を熱−電流フォールドバッ
ク回路１３８に出力する。熱−電流フォールドバック回
路１３８は、モータを通る検出された電流及び制御回路
の検出された温度の関数としてトルクリクエスト信号を
変化させる。フォールドバック回路１３８の出力は、ト
ルクコマンド−方向回路１４０に接続される。操舵方向
信号１１４もまたトルクコマンド−方向回路１４０に接
続される。回路１４０はトルク方向信号をトルクリクエ
スト信号と再び結合する。この際、トルクリクエスト信
号は、（ｉ）車輛の速度、（ii）ソフトスタート、（ii
i ）検出されたモータ電流、及び（iv）制御回路の検出
された温度について「補正」してある。トルクコマンド
−方向回路１４０の出力は、加算回路１４２の一つの入
力として接続される。トルクコマンド−方向回路１４０
の出力は、ダンピング制御回路２２０の一つの入力とし
て接続される。
【００３４】加算回路１４２の出力は、駆動制御回路１
５０の入力に連結されている。モータ位置センサ５４の
出力は、駆動制御回路１５０にも接続されている。駆動
制御回路１５０は、加算回路１４２からのトルクコマン
ド信号出力に基づき、及びモータのロータの位置に基づ
き、順序及び複数の電力開閉器１５４を通してモータの
ステータコイルに加えられた電流に関して電動補力モー
タ２６の賦勢を制御するのに使用されるモータ制御信号
を提供する。
【００３５】駆動制御回路１５０は、好ましくは、マイ
クロコンピュータである。通信パルス即ち駆動パルス
を、センサからのモータ位置データを処理できるよりも
速い速度でステータ捲線に出力し、可変リラクタンス形
モータを滑らかに作動する必要がある。この問題点を解
決するため、実際のロータ位置計測間の所定の時間で、
所定の周知の条件及び所定の仮定条件に基づいてロータ
の位置を予測できる。ロータの位置の予測は、１９８８
年１０月に開催されたＩＥＥＥ産業応用学会の年次総会
における「ＶＲモータについての簡単な運動予測装置」
という標題の、Ｗ．Ｄ．ハリス及びＪ．Ｈ．ラングのＩ
ＥＥＥ論文、及び１９８５年１１月６日乃至８日に開催
された、回路、システム及びコンピューターについての
第１９回ＡＳＩＬＯＭＡＲ会議における「可変リラクタ
ンス形モータについての現状（分析及び実験）」という
標題の、Ｊ．Ｈ．ラング及びＭ．Ｊ．バラスの論文に記
載されている。両文献に触れたことにより、これらの文
献に開示されている内容は本明細書中に組入れたものと
する。駆動制御回路及び電力開閉器についての好ましい
構成は、ベックが出願した「電動補力モータを制御する
ための方法及び装置」という標題の米国特許出願第０８
／７１０，７４２号に開示されている。同特許に触れた
ことにより、その特許に開示されている内容は本明細書
中に組入れたものとする。
【００３６】モータ速度センサ２００がロータ位置セン
サ５４に接続されている。モータ速度センサ２００は、
ロータ位置の変化を時間の関数として監視することによ
って、ステアリング補力モータ２６の速度を決定する。
センサ２００は、本願においてＷm と表記する出力信号
２０１を提供する。この信号は、速度の大きさを示す成
分及び回転方向を示す成分の両方を含む。モータ速度セ
ンサ２００の出力２０１は、（ｉ）ダンピング制御回路
２２０、（ii）掛け算器回路２１０の一つの入力、及び
（iii ）トルクコマンド−方向回路１４０に接続されて
いる。
【００３７】ダンピング制御回路２２０は、ダンピング
制御信号を提供する出力２２１を有する。ダンピング制
御信号を、以下、ＫD と表記する。ダンピング制御信号
ＫDは、検出されたモータ速度の値及び検出された車輛
速度の値と関数をなして関連した所定の値を有する。ダ
ンピング制御回路２２０の出力２２１は、掛け算器回路
２１０の第２入力として接続されている。
【００３８】掛け算器回路２１０は出力２１１を有し、
抑制トルク信号を提供する。抑制トルク信号を、以下、
Ｒt と表記する。抑制トルク信号Ｒt は、ダンピング制
御信号ＫD 及びモータ速度信号Ｗm と関数をなして関連
している。Ｒt 、ＫD 、及びＷm の間の関係は、以下の
方程式によって表現できる。 Ｒt ＝ＫD ×Ｗm
【００３９】ダンピング制御信号ＫD は、以下のように
表現できる。 ＫD ＝〔Ｋd1（ｓ）〕×〔Ｋd2（Ｗm ）〕
【００４０】ここで、ｓは車輛の速度であり、Ｗm はモ
ータの速度であり、Ｋd1（ｓ）は車輛速度ダンピングフ
ァクタであり、Ｋd2（Ｗm ）は補力モータ速度ダンピン
グファクタである。最後の二つのダンピングファクタ
は、以下のように表現できる。 Ｋd1（ｓ）＝Ａ1 （ｓ）＋Ｂ1 Ｋd2（Ｗm ）＝Ａ2 （Ｗm ）＋Ｂ2
【００４１】Ａ1 、Ａ2 、Ｂ1 、及びＢ2 は、ルックア
ップ表に記憶された定数である。これらの値は、所望の
「操舵感」を得るため、特定の車輛プラットホームにつ
いて経験的に決定できる。掛け算器２１０から出力され
た抑制トルクＲt の値は、加算回路１４２への負の入力
である。
【００４２】好ましくは、本システムは、抑制トルクの
非線型関数を提供する。非線型ダンピングを行うための
制御装置が、１９９４年１０月３１日にジョセフ Ｄ．
ミラー名で出願された「車輛ヨー速度制御装置用電気式
パワーステアリングシステムの非線型ダンピングを行う
ための方法及び装置」という標題のＴＲＷ社に譲渡され
た米国特許出願第０８／３３１，９６２号に詳細に記載
されている。同特許に触れたことにより、その特許に開
示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
【００４３】基本的には、車輛速度が低く且つモータ速
度が低い場合には、掛け算器２１１からの結果的なダン
ピング期間出力が低い。車輛速度が低いままでモータ速
度を上昇すると、掛け算器２１１からのダンピング出力
値が結果的に上昇する。車輛速度及びモータ速度の両方
を上昇すると、ダンピング値は二次関数をなして上昇す
る。
【００４４】車輛の操舵操作を行うとき、即ち車輛の移
動中にハンドル及び操舵可能なホイールを旋回させると
き、道路力及び操舵可能なホイールのキャスタにより、
操舵可能なホイールは真っ直ぐ前を向いた位置に戻ろう
とする。操舵可能なホイールの操舵による別の作用は、
タイヤラップから生じる。タイヤラップは、車輛が動い
ていないときに操舵可能なホイールを旋回させた場合に
タイヤのゴムが捩じれる作用である。ハンドルを離す
と、操舵可能なホイールはタイヤのゴムの捩じれをなく
すように操舵方向に移動する。
【００４５】電気式パワーステアリングシステムでは、
ダンピングは、電動補力モータの回転に対抗する抑制力
の量である。ダンピングがゼロに等しい場合には、電動
補力モータに抑制トルクが加わらない。電動補力モータ
に抑制トルクが加わっていない状態では、旋回操作の後
に操舵可能なホイール又はハンドルを真っ直ぐ前を向い
た位置まで回転させることに対する抵抗が小さい。車輛
が高速で移動しており且つダンピングがゼロである場合
には、車輛は不安定になり、その結果、車輛のヨー速度
が増大し、「スピン」を招く。
【００４６】電気式パワーステアリングの制御による車
輛のヨーのダンピングは、好ましくは、検出された車輛
速度及び補力モータの検出された速度の両方と非線型関
数関係をなしている。車輛の速度が上昇すると、回路２
２０からのダンピング値出力が増大する。センサ回路２
００からの出力２０１は、旋回操作時に操舵可能なホイ
ールがどれ程迅速に旋回されるか、又は旋回操作後に真
っ直ぐ前を向いた状態にどれ程迅速に旋回されるかを示
す信号値を提供する。操舵可能なホイールの旋回速度又
は中央への戻り速度が速ければ速い程、ダンピングが大
きい。車輛のステアリングシステムの幾何学的形状に基
づき、他のダンピング係数較正を行って所望の操舵
「感」を提供することができる。補力モータに加えられ
た抑制トルクＲt の量は、車輛の所望の「操舵感」に従
って変化する。例えば、旋回操作について、操舵可能な
ホイールが真っ直ぐ前を向いた位置に戻る際の「操舵
感」又は抑制トルクと異なる「操舵感」又は抑制トルク
が望ましい場合がある。
【００４７】図２を参照すると、四つの象限のプロット
がモータトルクコマンド対モータ方向を例示する。Ｘ軸
はモータ方向を示す。Ｙ軸はモータトルクコマンド信号
の方向を示す。モータ方向及びモータトルクコマンドの
方向の両方の値が正である場合が象限Ｉであり、これ
は、例えば、操舵可能なホイールを右に旋回するように
モータが動いており、モータトルクコマンドが操舵可能
なホイールを右に移動しようとする状態である。モータ
方向が負（左方）であり且つモータトルクコマンドが正
の場合が象限ＩＩであり、これは、例えば、操舵可能な
ホイールを左に旋回するようにモータが動いており、モ
ータトルクコマンドが操舵可能なホイールを右に移動し
ようとする状態である。モータトルクコマンド及びモー
タの方向の両方の値が負（左方）である場合が象限ＩＩ
Ｉであり、これは、例えば、操舵可能なホイールを左に
旋回するようにモータが動いており、モータトルクコマ
ンドが操舵可能なホイールを左に移動しようとする状態
である。モータ方向の値が正であり且つモータトルクコ
マンドの値が負（左方）である場合が象限ＩＶであり、
これは、例えば、操舵可能なホイールを右に旋回するよ
うにモータが動いており、モータトルクコマンドが操舵
可能なホイールを左に移動しようとする状態である。シ
ステムが象限ＩＩ又はＩＶにある場合には、ステアリン
グシステムは偶数ステアリング象限で作動しているとい
う。システムが象限Ｉ又はＩＩＩにある場合には、ステ
アリングシステムは奇数ステアリング象限で作動してい
るという。
【００４８】パワーステアリングシステム１０がどの象
限で作動しているのかに応じて抑制トルクの値を変化さ
せるのが望ましい。例えば、車輛のパワーステアリング
システム１０が象限Ｉ及びＩＩＩで作動している場合に
は、ダンピングが低いのが望ましい。これは、ダンピン
グが、電動補力モータにより提供される補力を減少する
抑制トルクであるためである。旋回操作中には、操舵可
能ホイールを真っ直ぐ前を向いた位置に戻す際よりも大
きな補力を加えるのが望ましい。パワーステアリングシ
ステム１０が、操舵可能ホイールを真っ直ぐ前を向いた
位置に戻すことを示す象限ＩＩ及びＩＶで作動している
場合には、より高いダンピングが望ましい。これは、偶
数象限作動中の抑制トルクが、上文中に説明したよう
に、ヨー速度を安定化させるためである。
【００４９】更に、一つ以上のルックアップ表を提供す
ることによって、様々なレベルの抑制トルクを得ること
ができる。パワーステアリングシステムが象限Ｉ及びＩ
ＩＩで作動している場合用の、定数Ａ1 、Ａ2 、Ｂ1 、
及びＢ2 についての値を含む第１表を提供できる。パワ
ーステアリングシステムが象限ＩＩ及びＩＶで作動して
いる場合用の、定数についての更に高い値を含む第２表
を提供できる。ダンピング値を制御するための、ダンピ
ング表選択工程を含むプロセスは、上掲のミラーの米国
特許出願第０８／３３１，９６２号に詳細に記載されて
いる。本発明は、ステアリングシステムが象限ＩＩ又は
ＩＶで作動している場合及び車輛速度信号１２９が例え
ば断線により失われた場合に、安定したヨー速度制御を
行う。本発明の別の実施例によれば、車輛速度信号が失
われたことを検出したとき、制御回路２２０がインジケ
ータ２５０を賦勢し、車輛の運転者に警告する。車輛の
ステアリング制御システムで故障が起こったことが警告
された後、車輛の運転者は車輛の補修を行うことができ
る。別の態様では、警告表示装置をメモリ装置及び／又
は調時装置に組み込み、ステアリングシステムの故障の
性質、及び故障の表示が車輛の運転者に提供された後、
車輛が作動し続ける時間についての表示を車輛ＯＥＭに
提供することができる。
【００５０】車輛速度信号１２９が失われた場合に、制
御表を選択し、車輛速度信号が失われたことを確認し、
及びダンピング制御を行うためのプロセスを図３に示
す。このプロセスは、モータトルクコマンド方向を決定
する工程３００で始まる。プロセスは、モータ回転方向
を決定する工程３０２に進む。
【００５１】モータ速度センサ２００は、上文中に説明
したように、モータ速度ばかりでなくモータ２６の回転
方向（速度は大きさ成分及び方向成分の両方を持つ）も
示す信号をダンピング制御回路２２０に提供する。モー
タ２６の回転方向は、操舵可能なホイール２２、２４の
操舵移動の方向を示す。その後、プロセスは工程３０４
に進む。
【００５２】工程３０４では、パワーステアリングシス
テム１０が四つの可能な作動象限のいずれで作動してい
るのかについての確認をダンピング制御回路２２０で行
う。工程３０６では、パワーステアリングシステムが象
限ＩＩ又はＩＶで作動しているのでなく、象限Ｉ及びＩ
ＩＩ（即ち奇数の作動象限）で作動していることを確認
する。工程３０６での確認が肯定的である（システムが
奇数の作動象限で作動している）場合には、プロセスは
工程３０８に進む。工程３０８では、第１制御値表を選
択し、ダンピングファクタＫd1（ｓ）、車輛速度ダンピ
ングファクタ、及びＫd2（Ｗm ）、補力モータ速度ダン
ピングファクタの値の決定に使用する。次いで、プロセ
スは工程３００に戻る。
【００５３】工程３０６での確認が否定的である場合に
は、即ちパワーステアリングシステムが象限ＩＩ又はＩ
Ｖのいずれかで作動している場合には、プロセスは工程
３１０に進む。工程３１０では、第２値表を選択し、ダ
ンピングファクタＫd1（ｓ）、車輛速度ダンピングファ
クタ、及びＫd2（Ｗm ）、補力モータ速度ダンピングフ
ァクタの値を決定する。次いで、プロセスは工程３２０
に進む。
【００５４】工程３２０では、信号２０１からのモータ
速度が、所定の最小期間に亘って、所定の最小速度より
も大きいかどうかについての確認を行う。本発明の一つ
の好ましい実施例によれば、最小モータ速度は毎秒７２
０°であり、これは、ハンドル１２を毎分２０回転する
速度とほぼ等しい。所定の最小期間は、タイヤラップ値
をモータ速度で除した値と等しい。タイヤラップ値は、
最小タイヤラップ値に、最初に１秒に設定した所定期間
に亘る符号なしモータトルクコマンド値の平均値を加
え、これをゼロ速度補力表（即ち最大補力表）の５０イ
ンチ−ポンドでのモータトルクコマンド値で除し、最大
タイヤラップ値を乗じた値に等しい。最小タイヤラップ
値は、ハンドルの２０°と等しく、これは、ボール−ナ
ット対ピニオン比が６：１の好ましいステアリングシス
テムについてのモータの１２０°と等しい。
【００５５】上文中に論じたように、タイヤラップは、
車輛が動いていない状態で又は低速で動いているときに
ハンドルを切り、タイヤが捩じれていない状態に戻ろう
とする場合のタイヤ（ゴム）の捩じれによりステアリン
グシステムに加わる操舵作用である。システムのダンピ
ング制御からタイヤラップ作用をなくすように、最小時
間についての決定を行う。
【００５６】モータ速度が、最小期間に亘る最小速度よ
りも大きいかどうかを決定する目的は、車輛が移動して
おり、従って、車輛速度信号が存在するかどうかについ
ての表示を与えることである。車輛が通常に移動してい
る場合には、所定のステアリング入力が車輛の運転者に
よって加えられると仮定できる。移動中の通常の車輛の
運転により実際にステアリング入力が加えられている場
合には、工程３２０での確認は肯定的である。車輛が動
いておらず、ステアリング入力が加えられていない場合
には、工程３２０での確認は否定的である。工程３２０
での確認が否定的である場合には、プロセスは３００に
戻る。工程３２０での確認が肯定的である場合には、プ
ロセスは３３０に進む。
【００５７】工程３３０では、信号１２９からの検出さ
れた車輛速度が所定の最小値よりも大きいかどうかにつ
いての確認を行う。本発明の一つの好ましい実施例によ
れば、この確認についての最小車輛速度は時速３kmであ
る。工程３３０は、車輛が移動しており、従って速度信
号が存在するという仮定の下に工程３２０から進んだと
いうことを想起されたい。工程３３０での確認が肯定的
である場合には、即ち車輛が時速３km以上の速度で移動
している場合には、プロセスは工程３００に戻る。ダン
ピング制御で使用する車輛速度は、計測された車輛速度
である。
【００５８】工程３３０での確認が否定的である場合に
は、車輛が移動しているけれども、断線やセンサ故障等
の何らかの理由により速度信号が失われていると仮定さ
れる。速度信号が失われる事態が生じたとき、プロセス
は工程３４０に進む。本発明によれば、車輛速度信号が
失われた場合には、所定のダンピング状態に従ってダン
ピングを象限ＩＩ及びＩＶで制御する。本発明の好まし
い実施例によれば、安全速度、即ち故障時速度値を工程
３４０でメモリーに入れる。次いで、この安全速度、即
ち故障時速度値を少なくとも偶数象限ステアリング作動
についてのダンピング制御に使用する。次いで、プロセ
スは工程３００に戻る。速度信号が再獲得された場合に
は、このときに検出された車輛速度を故障時値の代わり
にダンピング制御で使用する。検出車輛速度信号が失わ
れた場合に使用される車輛速度についての故障時値は、
関連した車輛プラットホームについて、故障時操舵感を
提供するように経験的に決定できる。本発明は、車輛速
度信号が失われた場合の所定の速度値に応じたダンピン
グに限定されない。本発明によれば、車輛速度信号が失
われると、所定のダンピング状態が生じる。
【００５９】更に、速度信号が失われると、車室内のイ
ンジケータ２５０が賦勢され、ステアリングシステムが
故障していることを車輛の運転者に知らせる。警告イン
ジケータ２５０に加えてメモリー装置（ＥＥＰＲＯＭ、
揮発性メモリー、等）などの他の装置を使用して故障状
態が起こった時間又は警告インジケータの賦勢後の経過
時間を記録することができる。
【００６０】本発明の好ましい実施例の以上の説明か
ら、当業者は改良、変更、及び変形を思いつくであろ
う。当該技術分野の通常の技術の範囲内のこのような改
良、変更、及び変形は、添付の特許請求の範囲に含まれ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気式パワーステアリングシステ
ムを示す概略ブロックダイヤグラムである。
【図２】図１の電気式パワーステアリングシステムの四
つの作動象限を示す、モータトルクコマンド対モータ方
向の４象限プロットである。
【図３】図１の電気式パワーステアリングシステムを制
御するための本発明の制御プロセスを示すフローチャー
トである。
【符号の説明】
１０ パワーステアリングシステム １２ ハンドル １４ ピニオンギヤ １６ 入力シャフト １７ ピニオンシャフト １８ トーションバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−25344（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−10013（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−207812（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−92254（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B62D 6/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動補力モータを持つ電気式パワーステ
    アリングシステムで車輛速度信号が失われたことを検出
    するための装置において、 車輛速度を検出し、車輛速度信号を提供するための手段
    と、 前記電動補力モータの作動速度が所定期間に亘って所定
    値よりも大きいかどうかを確認するための手段と、 前記電動補力モータの作動速度が所定期間に亘って所定
    値よりも大きいことを前記確認手段が確認し、車輛速度
    が所定値よりも大きいことを示す信号を前記検出手段が
    提供しない場合に警告表示を提供するための手段とを有
    することを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 電気式パワーステアリングシステムにお
    いて、 車輛速度を検出し、車輛速度信号を提供するための手段
    と、 前記車輌速度信号の喪失が生じたことを確認し、これを
    示す信号を提供するための手段と、前記車両速度信号に応じて 前記電気式パワーステアリン
    グシステムのダンピングを制御するための手段と、 を有し、 該ダンピング制御手段は、前記喪失検出手段が
    前記車輛速度信号が失われたことを示す前記信号を提供
    するとき、予め定めた車輛速度値に対応する予め定めた
    ダンピング値に前記ダンピングを制御することを特徴と
    する電気式パワーステアリングシステム。
  3. 【請求項３】 前記ステアリングシステムは、電動補力
    モータを含み、前記車輛速度信号の喪失が生じたことを
    確認するための手段は、前記電動補力モータの作動速度
    が所定期間に亘って所定値よりも大きいかどうかを確認
    するための手段を含む、請求項２に記載の電気式パワー
    ステアリングシステム。
  4. 【請求項４】 電気式パワーステアリングシステムにお
    いて、 加えられた操舵トルクを検出し、これに応じて操舵トル
    ク信号を提供するためのトルクセンサ手段と、 前記加えられた操舵トルクと関数関係をなす所定の値の
    トルクデマンド信号を提供するための手段と、 賦勢時に動力補助ステアリングを提供するため、操舵部
    材に作動的に連結された電動補力モータと、 前記トルクデマンド信号に応じてモータ制御信号を提供
    するための手段と、 前記電動補力モータの速度を検出し、この速度を示すモ
    ータ速度信号を提供するためのモータ速度センサ手段
    と、 前記車輛の速度を検出し、この速度を示す車輛速度信号
    を提供するための車輛速度センサ手段と、 前記車輛速度信号の喪失を検出し、この喪失を示す信号
    を提供するための手段と、 前記モータ速度信号及び前記検出された車輌速度に応じ
    て前記電動補力モータのダンピングを制御するための手
    段とを有し、該ダンピング制御手段は、車輛速度信号の
    喪失を検出するための前記手段が前記車輛速度信号が失
    なわれたことを示したとき、予め定めた車輌速度値に対
    応する予め定めたダンピング値に前記ダンピングを制御
    する、ことを特徴とする電気式パワーステアリングシス
    テム。
  5. 【請求項５】 電気式パワーステアリングシステムを制
    御するための方法において、 車輛速度を検出し、車輛速度信号を提供する工程と、 前記車輛速度信号の喪失が生じたことを確認し、これを
    示す信号を提供する工程と、前記車輌速度信号に応じて 前記電気式パワーステアリン
    グシステムのダンピングを制御するための工程と、 を有し、前記ダンピング制御工程は、前記喪失検出工程
    が前記車輌速度信号が失われたことを示すとき、予め定
    めた車輌速度値に対応する予め定めたダンピング値に前
    記ダンピングを制御することを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 前記ステアリングシステムは、電動補力
    モータを含み、前記車輛速度信号の喪失が生じたことを
    確認する前記工程は、前記電動補力モータの作動速度が
    所定期間に亘って所定値よりも大きいかどうかを確認す
    る工程を含む、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 電気式パワーステアリングシステムを制
    御するための方法において、 加えられた操舵トルクを検出し、これに応じて操舵トル
    ク信号を提供する工程と、 前記加えられた操舵トルクと関数関係をなす所定の値の
    トルクデマンド信号を提供する工程と、 賦勢時に動力補助ステアリングを提供するため、操舵部
    材に作動的に連結された電動補力モータ提供する工程
    と、 前記トルクデマンド信号に応じてモータ制御信号を提供
    する工程と、 前記電動補力モータの速度を検出し、この速度を示すモ
    ータ速度信号を提供する工程と、 前記車輛の速度を検出し、この速度を示す車輛速度信号
    を提供する工程と、 前記車輛速度信号の喪失を検出し、この喪失を示す信号
    を提供する工程と、 前記モータ速度信号及び前記検出された車輛速度に応じ
    て前記電動補力モータのダンピングを制御する工程とを
    有し、 前記ダンピング制御工程は、車輛速度信号の喪失を検出
    する前記工程が前記車輛速度信号が失なわれたことを示
    したとき、予め定めた車輌速度値に対応する予め定めた
    ダンピング値に前記ダンピングを制御することを特徴と
    する方法。
  8. 【請求項８】 電動補力モータを持つ電気式パワーステ
    アリングシステムで車輛速度信号が失われたことを検出
    するための方法において、 車輛速度を検出し、車輛速度信号を提供する工程と、 前記電動補力モータの作動速度が所定期間に亘って所定
    値よりも大きいかどうかを確認する工程と、 前記電動補力モータの作動速度が所定期間に亘って所定
    値よりも大きいことを前記確認工程が確認し、車輛速度
    が所定値よりも大きいことを示す信号を前記検出工程が
    提供しない場合に警告表示を提供する工程とを有するこ
    とを特徴とする方法。
JP10098656A 1997-04-15 1998-04-10 車輛速度信号が失われた場合に電気式パワーステアリングシステムをダンピング制御するための方法及び装置 Expired - Lifetime JP2945895B2 (ja)

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