JP4022749B2

JP4022749B2 - 操舵アシスト力制御装置

Info

Publication number: JP4022749B2
Application number: JP2002283712A
Authority: JP
Inventors: 廉夫本山; 一親田島; 高広前村; 貴志太田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004114918A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置を備えた車両に関し、特に、タイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下したとき、操舵アシスト力を急減させてタイヤ空気圧低下を運転者に報知するようにした操舵アシスト力制御装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングハンドル操作をアシストする操舵アシスト力を発生するものであり、一般に、操舵アシスト力は、ステアリングハンドル操作により入力される操舵トルクや車速に応じて可変制御される。そして、この様な操舵アシスト力制御は一般にはタイヤ空気圧の高低を考慮することなく行われるが、特許文献１には、車両の走行安定性を向上させるためにタイヤ空気圧の低下時に操舵アシスト力を低下させて操舵されている状態になりにくくさせる操舵アシスト力制御装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２５１７５１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の操舵アシスト力制御は、タイヤ空気圧が一定範囲内に入っている場合の車両走行を安定に行う上では有用であるが、タイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下した場合に車両走行を続行すると危険を招くおそれがあるという点に対する配慮を欠いている。
【０００５】
また、タイヤ空気圧低下時の車両走行を可能とするランフラットタイヤが実用化されており、この様なランフラットタイヤを装着した車両は、タイヤがパンクしたときにも例えば規定走行距離までの走行を行うことができる。従って、ランフラットタイヤ装着車の場合は、タイヤ空気圧が低下したときに車両走行を直ちに停止する必要はないが、規定走行距離を越えた車両走行を行うことは危険である。
【０００６】
そこで、本発明は、タイヤ空気圧が適正範囲内にあればタイヤ空気圧にかかわらず操舵反力を一定化して運転者がステアリングハンドル操作を快適に行えるようにする一方、タイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下したときには運転者が過度のタイヤ空気圧低下に気づくように、操舵アシスト力を制御する操舵アシスト力制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、タイヤ空気圧が低下した状態での車両走行を許容するランフラットタイヤとドライバの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と操舵トルクに応じて操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置とタイヤ空気圧を検出する空気圧検出手段とを備えた車両の操舵アシスト力制御装置において、タイヤ空気圧が適正範囲内にある場合には操舵アシスト力をタイヤ空気圧が低いほど大きくなるように変化させ、また、ランフラットタイヤによる車両走行が許容されなくなると操舵アシスト力を急激に低下させることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、タイヤ空気圧が適正範囲内にある場合はタイヤ空気圧が低いほど操舵アシスト力が大きくなるのでタイヤ空気圧にかかわらず操舵反力特性が均一になって運転者は快適に操舵することができ、また、ランフラットタイヤによる車両走行が許容されなくなると操舵アシスト力が急激に低下するので運転者は車両走行不能な状態に至ったことを認識する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、操舵輪のタイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下する一方でランフラットタイヤによる車両走行が許容される場合には、タイヤ空気圧低下による車両の偏向を抑制するような操舵アシスト力を発生させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、タイヤ空気圧の低下時にランフラットタイヤによる車両走行が可能であれば車両の偏向を抑制する操舵アシスト力が発生するので、例えばパンクによるタイヤ空気圧の低下に伴うハンドル取られや車両の偏向が是正され、車両走行上の安定性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態による操舵アシスト力制御装置を説明する。
本実施形態に係る操舵アシスト力制御装置が装備される車両は、ドライバの操舵トルク（ステアリングシャフトに加わる操舵トルク）を検出する操舵トルクセンサ１１と、前後左右の各輪に内蔵されタイヤ空気圧を検出する空気圧センサ（空気圧検出手段）１２と、各輪に装備された車輪速センサ１３と、これらのセンサ１１〜１３により検出された操舵トルクＴ、タイヤ空気圧Ｐおよび車速Ｖに応じた操舵アシスト力を発生させるパワーステアリング装置１３とを備えている。
【００１４】
本実施形態のパワーステアリング装置１３は電動式であって、操舵機構１６に連結されたモータ１４と、モータ１４の出力トルク及び回転方向を制御する制御ユニット１５とを備えている。制御ユニット１５は、例えばマイクロプロセッサなどにより構成され、操舵アシスト力を制御する操舵アシスト力制御装置として機能する。そして、制御ユニット１５の主要部（後述の目標トルク設定部、アシスト係数設定部など）は操舵アシスト力を可変調整する調整手段を構成している。
【００１５】
制御ユニット１５は、操舵トルクセンサ１１により検出された操舵トルク（操舵角）Ｔと車輪速センサ１３の出力に基づいて検出される車速Ｖとに応じた目標アシストトルク値（以下、目標トルク値という）Ｔtar1を求める目標トルク設定部２１を含み、目標トルク設定部２１は、操舵トルクＴから判定した操舵方向および車速Ｖに基づき、操舵トルクＴ、操舵方向および車速Ｖに応じた目標トルク値Ｔtar1を設定するようになっている。
【００１６】
図２は、或る車速での目標トルク値Ｔtar1の設定に用いられるマップを例示する。図２から明らかなように、目標トルク値Ｔtar1は運転者によるハンドル操作により発生する操舵トルクＴが大きくなるほど増大し、また、操舵トルクＴの値が正（たとえば右旋回に対応）であれば正の値をとる一方、操舵トルクＴの値が負であれば負の値をとる。すなわち、目標トルク値Ｔtar1に対応する操舵アシスト力は、操舵トルクＴと同一方向に作用し、ハンドル操作をアシストするものになっており、ドライバの操舵力を軽減するように作用する。
【００１７】
また、制御ユニット１５は、空気圧センサ１２と共に各輪に内蔵された送信回路１２ａから送信されるタイヤ空気圧信号を受信する受信回路３１と、この受信回路３１から入力した各輪のタイヤ空気圧信号に基づき各輪のタイヤ空気圧Ｐを判別する空気圧判定部３２と、この空気圧判定部３２で判別したタイヤ空気圧Ｐに基づき図３に示すマップからタイヤ空気圧Ｐに応じたアシスト係数Ｋを設定するアシスト係数設定部３３とを備えている。
【００１８】
図３のマップにおいて、アシスト係数Ｋは、タイヤ空気圧Ｐがその適正範囲内（たとえば１．８〜２．２ｋｇ／ｃｍ²）で増大するにつれて減少し、また、タイヤ空気圧Ｐが適正範囲を越えて例えば１．８ｋｇ／ｃｍ²未満に低下するとステップ状に急減するように設定されている。
また、制御ユニット１５は、目標トルク設定部２１により設定された目標トルク値Ｔtar1とアシスト係数設定部３３により設定されたアシスト係数Ｋとを入力する乗算部２２を備え、この乗算部２２では目標トルク値Ｔtar1にアシスト係数Kが乗じられ、これにより空気圧補正後の目標トルク値Ｔtar2が求められる。
【００１９】
更に、制御ユニット１５は、空気圧補正後の目標トルク値Ｔtar2の正負を判別する正負判別部２３と、目標トルク値Ｔtar2の絶対値に対応する指令電流Ｉtarを設定する指令電流設定部２４と、モータ１４に流れる電機子電流Ｉを検出する電流検出部２５と、電機子電流Ｉが指令電流Ｉtarに等しくなるようなデューティ比Ｄを設定するデューティ比設定部２６と、モータ１４を駆動するモータ駆動部２７とを備えている。
【００２０】
モータ駆動部２７は、モータ１４への印加電圧Ｅの印加方向（極性）を目標トルク値Ｔrar2の正負に応じて切り換えると共に、デューティ比Ｄに基づいてバッテリ電圧をデューティ制御して印加電圧Ｅを可変制御し、これによりモータ１４の回転方向および出力トルクの大きさ（操舵アシスト力Ｆ）を制御するようになっている。
【００２１】
上記構成の操舵アシスト力制御装置によれば、操舵輪の双方のタイヤ空気圧Ｐが適正範囲内にある場合には、タイヤ空気圧Ｐが低いほどアシスト係数Ｋが大きくなってパワーステアリング装置１３が発生する操舵アシスト力Ｆが大きくなる。この様に、タイヤ空気圧Ｐの低下に伴って操舵アシスト力Ｆが大きくなるので、操舵アシスト力Ｆによる助力の下で、運転者は、タイヤ空気圧低下に伴って増大する要求操舵力を容易に発生させることができ、またタイヤ空気圧Ｐにかかわらず操舵反力が一定になるので快適な操舵を行うことができる。
【００２２】
一方、操舵輪の一方のタイヤ空気圧Ｐが適正範囲を越えて低下すると、アシスト係数Ｋが急激に減少して操舵アシスト力Ｆが急減し、ハンドル操作が急に重くなる。この結果、運転者は、タイヤ空気圧が過度に低下しており車両走行を継続すると危険を生じるおそれのあることを認識し、車両走行の続行を断念すべきと判断するに至る。
【００２３】
更に、本実施形態では、タイヤ空気圧Ｐが過度に低下したときにステアリングハンドルを振動させて運転者にタイヤ空気圧低下を報知し、また、各輪のタイヤ空気圧の状態を常に表示するようにしている。
このため、制御ユニット１５の空気圧判定部３２は、いずれかの車輪のタイヤ空気圧Ｐが適正範囲を越えて過度に低下したときに空気圧低下信号Ｓ1を振動装置駆動部３４及び表示装置駆動部３５に送出するようになっており、信号Ｓ1に応じて両駆動部３４、３５が作動して、ステアリングハンドル内に設けられた振動装置１７が駆動されてステアリングハンドルが振動すると共に、「タイヤ空気圧低下」などのメッセージが表示装置１８により表示される。この様にして、過度のタイヤ空気圧低下が生じたことが運転者に対して確実に報知される。
【００２４】
また、空気圧判定部３２は各輪のタイヤ空気圧を表すタイヤ空気圧信号Ｓ2を表示装置駆動部３５に周期的に送出するようになっており、信号Ｓ2に応じて同駆動部３５により表示装置１９が駆動され、各輪のタイヤ空気圧の状態（適正範囲内にあるか否か）が表示される。
以下、本発明の第２実施形態に係る操舵アシスト力制御装置を説明する。
【００２５】
本実施形態の操舵アシスト力制御装置は、ランフラットタイヤ装着車に装備されるものである。ここで、ランフラットタイヤは、パンクなどにより空気抜けが生じた場合にも車両走行を続行可能とするものであれば良く、その構成は特に限定されない。例えば、タイヤのサイドウォール部の耐屈曲性を高めたもので良い。
【００２６】
ランフラットタイヤ装着車の場合、タイヤのパンクなどによりタイヤ空気圧が過度に低下した状態でも規定車速（例えば８０〜１００ｋｍ／ｈ）以下での規定走行距離（例えば数十〜数百ｋｍ）までの車両走行が可能であり、従って、タイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下したときに車両走行を必ずしも直ちに停止する必要はない。
【００２７】
そこで、本実施形態では、タイヤ空気圧が適正範囲内にあれば第１実施形態の場合と同様に運転者による操舵を快適に行えるように操舵アシスト力をタイヤ空気圧に応じて可変制御する一方、操舵輪のタイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下したときには、第１実施態様とは異なり、操舵アシスト力の急減を直ちに行わないようにしている。
【００２８】
すなわち、タイヤ空気圧が適正範囲内にある場合は、図５のマップにおいて実線で示すトルク特性線Ｃt1（図２の特性線に対応）に従って目標トルク値Ｔtar1を設定すると共に図６のマップにおいて実線で示すアシスト係数特性線Ｃa1（図３の特性線に対応）に従ってアシスト係数Ｋを設定する一方、タイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下したときには後述のように目標トルク値Ｔtar1及びアシスト係数Ｋを設定するようにしている。
【００２９】
図４を参照すると、本実施形態に係る制御ユニット（操舵アシスト力制御装置）１５では、空気圧判定部３２は、第１実施形態の場合と同様、各輪のタイヤ空気圧を表すタイヤ空気圧信号Ｓ2を表示装置駆動部３５に送出して各輪のタイヤ空気圧の状態を表示装置１８により表示させ、また、いずれかの車輪のタイヤ空気圧Ｐが適正範囲（例えば１．８〜２．２ｋｇ／ｃｍ²）を越えて例えば１．８ｋｇ／ｃｍ²未満に低下すると空気圧低下信号Ｓ1を出力するようになっている。但し、空気圧低下信号Ｓ1は、第１実施形態の場合のように振動装置駆動部３４及び表示装置駆動部３５に供給されるのではなく、目標トルク設定部２１、アシスト係数設定部３３、過大車速判定部４１及び過大走行距離判定部４２に供給される。ここで、目標トルク設定部２１及びアシスト係数設定部３３への空気圧低下信号Ｓ１の供給は、操舵輪（前輪）のタイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下したときにのみ行われる。
【００３０】
目標トルク設定部２１は、空気圧判定部３２から送出された空気圧低下信号Ｓ1を入力すると、図５のマップ中のトルク特性線Ｃt2またはＣt3に従って操舵トルクに対応する目標トルク値Ｔtar1を設定する。すなわち、右前輪のタイヤ空気圧が過度に低下した場合はトルク特性線Ｃt2に従って目標トルク値Ｔtar1を設定し、これにより車両を左方向へ偏向させる操舵アシスト力を発生させて右前輪の空気圧低下に伴う車両の右方向への偏向を抑制する。一方、左前輪のタイヤ空気圧が低下した場合にはトルク特性線Ｃt3に従って目標トルク値Ｔtar1を設定し、これにより左前輪の空気圧低下に伴う車両の左方向への偏向を抑制する操舵アシスト力を発生させる。
【００３１】
一方、空気圧低下信号Ｓ1を入力したアシスト係数設定部３３は、タイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下しているが、ランフラットタイヤによる車両走行が可能な状態にあると判断し、図６のマップ中に破線で示すアシスト係数特性線Ｃa2に基づいてアシスト係数Ｋを設定する。すなわち、ランフラットタイヤによる車両走行が可能であればタイヤ空気圧が低下したときにもアシスト係数Ｋは急減されることがない。
【００３２】
空気圧低下信号Ｓ1に応じて作動を開始した過大車速判定部４１は、車輪速センサ１３（図１）からの車速Ｖが規定車速たとえば８０ｋｍ／ｈを上回ったか否かを監視し、車速Ｖが規定車速を上回ると過大車速信号Ｓ3を振動装置駆動部３４及び表示装置駆動部３５に送出する。そして、過大車速信号Ｓ3に応動する振動装置駆動部３４により振動装置１７（図１）が駆動されてステアリングハンドルが振動し、また、表示装置駆動部３５により表示装置１８（図１）が駆動されて例えば「過大車速（走行可能）」などのメッセージが表示装置１８により表示され、これにより運転者に対して走行速度を落とすべきとの報知が行われる。
【００３３】
一方、空気圧判定部３２からの空気圧低下信号Ｓ1に応じて作動を開始した過大走行距離判定部４２は、空気圧低下信号Ｓ1の入力時点以降における走行距離を周期的に演算する。すなわち、演算周期当たりの走行距離を車輪速センサ１３からの車速Ｖに基づいて演算し、これを前回周期までの走行距離に加算して走行距離を更新する。そして、過大走行距離判定部４２は、更新後の走行距離が規定走行距離たとえば１０ｋｍを上回ったか否かを監視し、走行距離が規定走行距離を上回ると、ランフラットタイヤによる車両走行を続行不能であることを表す走行不能信号Ｓ4を、アシスト係数設定部３３、駆動装置駆動部３４及び表示装置駆動部３５に送出する。
【００３４】
アシスト係数設定部３３は、走行不能信号Ｓ4を入力すると図６のマップ中に二点鎖線で示すアシスト係数特性線Ｃa3に基づいてアシスト係数Ｋを設定する。従って、左右前後輪のいずれかのタイヤ空気圧が過度に低下してランフラットタイヤによる車両走行が続行不能になると、アシスト係数Ｋがステップ状に急減してステアリングハンドル操作を急に重くし、走行不能状態に至ったことを運転者に報知する。これと同時に、振動装置駆動部３４及び表示装置駆動部３５が作動して、振動装置１７を振動させると共に表示装置１８に「走行不能」などのメッセージを表示装置１８により表示させ、走行不能状態になったことを報知する。
【００３５】
以上で、本発明の好適実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記第１及び第２実施形態に限定されず、種々に変形可能である。
例えば、上記実施形態では、タイヤ空気圧が過度に低下したとき或いはランフラットタイヤによる車両走行を続行不能になったときに操舵アシスト力を急減させると共にステアリングハンドルを振動させ且つメッセージを表示するようにしたが、ハンドル振動やメッセージ表示を行うことは必須ではない。
【００３６】
また、実施形態では操舵アシスト力を発生させるパワーステアリング装置として電動式のものを用いたが、油圧式のものやステアリングバイワイヤ式のものを使用することができる。また、車輪に内蔵された空気圧センサを用いることも必須ではなく、例えば、車輪速センサを用いて車両が路面から受ける振動成分から空気圧を検出するようにしても良い。また、図３及び図６に示したアシスト係数設定マップは例示であって、種々に変更することができる。例えば、タイヤ空気圧が適正範囲から僅かに減少した空気圧領域ではアシスト係数を急減させずに適正範囲内でのアシスト係数に対応する値に保持し、当該領域を越えてタイヤ空気圧が低下したときにアシスト係数を急減させるようにしても良い。その他、本発明は種々に変形可能である。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、ランフラットタイヤの空気圧が適正範囲内にある場合には操舵アシスト力をタイヤ空気圧が低いほど大きくなるように変化させ、また、ランフラットタイヤによる車両走行が許容されない場合には操舵アシスト力を急激に低下させるので、タイヤ空気圧が適正範囲内にある場合は運転者による操舵を快適なものにすることができ、また、ランフラットタイヤによる車両走行が許容されない場合には操舵アシスト力を急激に低下させることにより走行不能状態を運転者に認識させることができる。
【００３９】
請求項２に記載の発明は、操舵輪のタイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下する一方でランフラットタイヤによる車両走行が許容される場合には、タイヤ空気圧低下による車両の偏向を抑制するような操舵アシスト力を発生させるので、タイヤ空気圧の低下による車両の偏向やハンドル取られを是正することができ、車両走行上の安定性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による操舵アシスト力制御装置を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示した操舵アシスト力制御装置での目標トルク値の設定に用いられるマップの一例を示す図である。
【図３】図１に示した操舵アシスト力制御装置におけるアシスト係数の設定に用いられるマップを例示する図である。
【図４】本発明の第２実施形態による操舵アシスト力制御装置を示す概略ブロック図である。
【図５】図４に示した操舵アシスト力制御装置での目標トルク値の設定に用いられるマップを例示する図である。
【図６】図４に示した操舵アシスト力制御装置でのアシスト係数の設定に用いられるマップを例示する図である。
【符号の説明】
１１操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
１２空気圧センサ（空気圧検出手段）
１３パワーステアリング装置
１５制御ユニット（操舵アシスト力制御装置）
２１目標トルク設定部（調整手段）
３３アシスト係数設定部（調整手段）
４３走行不能状態判別部

Claims

タイヤ空気圧が低下した状態での車両走行を許容するランフラットタイヤと、ドライバの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、この操舵トルクに応じて操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置と、タイヤ空気圧を検出する空気圧検出手段とを備えた車両の操舵アシスト力制御装置において、
前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクと前記空気圧検出手段により検出されたタイヤ空気圧とに応じて前記操舵アシスト力を可変調整する調整手段を備え、
前記調整手段は、前記タイヤ空気圧が適正範囲内にある場合には前記操舵アシスト力を前記タイヤ空気圧が低いほど大きくなるように変化させる一方、前記ランフラットタイヤによる車両走行が許容されなくなると前記操舵アシスト力を急激に低下させる
ことを特徴とする操舵アシスト力制御装置。
前記調整手段は、前記車両の操舵輪のタイヤ空気圧が適正範囲を越えて低下する一方で前記ランフラットタイヤによる車両走行が許容される場合には、前記操舵輪のタイヤ空気圧低下による前記車両の偏向を抑制するような操舵アシスト力を発生させる
ことを特徴とする請求項１に記載の操舵アシスト力制御装置。