JP4254777B2

JP4254777B2 - 車輌用操舵制御装置

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Publication number: JP4254777B2
Application number: JP2005327296A
Authority: JP
Inventors: 憲治柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2025-11-11
Also published as: US20070107977A1; DE102006035422B4; US7721841B2; DE102006035422A1; CN100491178C; JP2007131214A; CN1962340A

Description

本発明は、車輌用操舵制御装置に係り、更に詳細には操舵入力手段より操舵輪への操舵伝達比を変化させる操舵伝達比可変装置及び操舵アシストトルクを発生するパワーステアリング装置を有する車輌用操舵制御装置に係る。

自動車等の車輌の操舵制御装置の一つとして、例えば特許文献１に記載されている如く、操舵アシストトルクを発生するパワーステアリング装置を有する車輌に於いて、操舵トルク及びステアリングシャフトの回転角度を検出し、操舵トルク及びステアリングシャフトの回転角度に基づいてステアリングシャフトのジョイントに起因する操舵反力の変化を抑制するようアシストトルクを制御し、操舵トルクの変動による操舵フィーリングの悪化を抑制する操舵制御装置が従来より知られている。

かかる操舵制御装置によれば、ステアリングシャフトの回転に伴ってジョイントに於いて伝達されるトルクが変化することに起因する操舵反力の変化を抑制し、これにより操舵トルクの変動による操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。
特開平９−２５４８０４号公報

自動車等の車輌の操舵制御装置として、ステアリングホイール側ステアリングシャフトに対する転舵機構側ステアリングシャフトの相対回転角度を変化させることによりステアリングホイールより操舵輪への操舵伝達比を変化させる操舵伝達比可変装置を備えた操舵制御装置もよく知られている。

操舵伝達比可変装置を備えた操舵制御装置に於いては、ジョイントに於いて伝達されるトルクが変化することに起因する操舵反力の変化が操舵伝達比可変装置によるステアリングホイール側ステアリングシャフトに対する転舵機構側ステアリングシャフトの相対回転角度の変化によって増幅されると共に、ステアリングホイールの回転角度に対する操舵反力の変化の位相関係も変化する。

しかるに上述の如き従来の操舵制御装置は操舵伝達比可変装置が設けられていない車輌の操舵制御装置であり、そのため上述の如き従来の操舵制御装置に於いては、操舵伝達比可変装置の作動に伴う操舵反力の変化の増幅や位相変化については考慮されておらず、従って従来の操舵制御装置が操舵伝達比可変装置を備えた車輌に適用されても、操舵反力の変化を効果的に抑制することができないだけでなく、却って操舵反力が増大されたり操舵反力が不自然に変化したりする場合がある。

また上述の如き操舵反力の増大や不自然な変化を抑制すべく、操舵トルクを検出し検出された操舵トルクに基づいてアシストトルクを制御する際の制御ゲインが高くされると、通常の操舵に起因する操舵トルクに対するアシストトルクが過剰になり、却って操舵フィーリングが悪化する。

本発明は、操舵トルク及びステアリングシャフトの回転角度に基づいてステアリングシャフトのジョイントに起因する操舵反力の変化を抑制するようアシストトルクを制御する従来の操舵制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、操舵伝達比可変装置の作動に伴う操舵反力の変化の増幅や位相の変化に着目してアシストトルクを制御することにより、操舵伝達比可変装置を備えた車輌に於いてジョイントに於ける伝達トルクの変動及び操舵伝達比可変装置の作動に伴う操舵反力の変化の増幅や位相の変化に起因する操舵反力の増大や不自然な変化を確実に且つ効果的に抑制することである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち操舵輪を転舵する転舵機構へステアリングホイールの回転を伝達する操舵伝達系と、前記操舵伝達系の途中に設けられた十字継手と、前記操舵伝達系の途中に設けられステアリングホイール側ステアリングシャフトに対する転舵機構側ステアリングシャフトの相対回転角度を変化させることにより前記ステアリングホイールより前記操舵輪への操舵伝達比を変化させる操舵伝達比可変手段と、操舵アシストトルクを発生するパワーステアリング装置と、前記パワーステアリング装置を制御する制御手段とを有する車輌用操舵制御装置に於いて、前記パワーステアリング装置は前記十字継手及び操舵伝達比可変手段よりも前記操舵輪の側にて前記操舵伝達系の途中に設けられ、前記転舵機構は前記十字継手により前記転舵機構側ステアリングシャフトに連結されたピニオンシャフトを有するラックアンドピニオン式のステアリング装置を含み、前記制御手段は前記ステアリングホイールの回転角度及び前記相対回転角度に基づいて前記ステアリングホイールの角速度に対する前記ピニオンシャフトの角速度の比を演算し、前記ピニオンシャフトの操舵トルクを検出し、前記角速度の比及び前記ピニオンシャフトの操舵トルクに基づいて前記ステアリングホイールへ伝達される操舵トルクの変動を低減するための操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量を演算し、前記操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量に基づいて前記パワーステアリング装置を制御することを特徴とする車輌用操舵制御装置によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記十字継手は前記操舵伝達比可変手段に対し前記ステアリングホイールの側に位置する第一の十字継手と、前記操舵伝達比可変手段に対し前記転舵機構の側に位置する第二の十字継手とよりなり、前記パワーステアリング装置は前記第二の十字継手よりも前記操舵輪の側にて前記操舵伝達系の途中に設けられているよう構成される（請求項２の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制御手段は前記角速度の比及び前記ピニオンシャフトの操舵トルクに基づいて前記ピニオンシャフトの操舵トルクが増幅されて前記ステアリングホイールへ伝達される増幅操舵トルクを演算し、前記増幅操舵トルクと前記ピニオンシャフトの操舵トルクとの差に基づいて前記操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量を演算するよう構成される（請求項３の構成）。

上記請求項１の構成によれば、操舵輪を転舵する転舵機構へステアリングホイールの回転を伝達する操舵伝達系と、操舵伝達系の途中に設けられた十字継手と、操舵伝達系の途中に設けられステアリングホイール側ステアリングシャフトに対する転舵機構側ステアリングシャフトの相対回転角度を変化させることによりステアリングホイールより操舵輪への操舵伝達比を変化させる操舵伝達比可変手段と、操舵アシストトルクを発生するパワーステアリング装置と、パワーステアリング装置を制御する制御手段とを有する車輌用操舵制御装置に於いて、パワーステアリング装置は十字継手及び操舵伝達比可変手段よりも操舵輪の側にて操舵伝達系の途中に設けられ、転舵機構は十字継手により転舵機構側ステアリングシャフトに連結されたピニオンシャフトを有するラックアンドピニオン式のステアリング装置を含み、ステアリングホイールの回転角度及び相対回転角度に基づいてステアリングホイールの角速度に対するピニオンシャフトの角速度の比が演算され、ピニオンシャフトの操舵トルクが検出され、前記角速度の比及びピニオンシャフトの操舵トルクに基づいてステアリングホイールへ伝達される操舵トルクの変動を低減するための操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量が演算され、操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量に基づいてパワーステアリング装置が制御される。従ってパワーステアリング装置により発生され十字継手及び操舵伝達比可変手段を経てステアリングホイールへ伝達されるトルクが十字継手に於いて変動されること及び操舵伝達比可変手段の作動に伴って増幅され位相が変化されることに起因する操舵反力の増大や不自然な変化を確実に且つ効果的に抑制することができる。

また上記請求項２の構成によれば、十字継手は操舵伝達比可変手段に対しステアリングホイールの側に位置する第一の十字継手と、操舵伝達比可変手段に対し転舵機構の側に位置する第二の十字継手とよりなり、パワーステアリング装置は第二の十字継手よりも操舵輪の側にて操舵伝達系の途中に設けられているので、操舵伝達系の途中に第一及び第二の十字継手設けられている場合にも、第一及び第二の十字継手及び操舵伝達比可変手段を経てステアリングホイールへ伝達されるトルクの変化の増幅や位相の変化に起因する操舵反力の増大や不自然な変化を確実に且つ効果的に抑制することができる。

また上記請求項３の構成によれば、制御手段はステアリングホイールの回転角度及び相対回転角度に基づいてピニオンシャフトの操舵トルクが増幅されてステアリングホイールへ伝達される増幅操舵トルクを演算し、増幅操舵トルクとピニオンシャフトの操舵トルクとの差に基づいて操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量を演算するので、ピニオンシャフトの操舵トルクが増幅され位相が変化されてステアリングホイールへ伝達される操舵トルクに対応する値として操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量を正確に演算することができる。

〔課題解決手段の好ましい態様〕
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、制御手段はステアリングホイールの操舵操作に伴う操舵トルクを低減するための基本操舵アシストトルクと操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量との和を最終操舵アシストトルクとして演算し、最終操舵アシストトルクに基づいてパワーステアリング装置を制御するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３又は上記好ましい態様１の構成に於いて、パワーステアリング装置は電動パワーステアリング装置であるよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１の構成に於いて、ラック同軸型の電動パワーステアリング装置であるよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２又は上記好ましい態様１乃至３の構成に於いて、制御手段はステアリングホイールの角速度に対するステアリングホイール側ステアリングシャフトの角速度の比を第一の角速度の比として演算し、転舵機構側ステアリングシャフトの角速度の比に対するピニオンシャフトの角速度の比を第二の角速度の比として演算し、第一の角速度と第二の角速度の比との積をステアリングホイールの角速度に対するピニオンシャフトの角速度の比として演算するよう構成される（好ましい態様４）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用操舵制御装置の一つの実施例を示す概略構成図、図２は図１に示された操舵系をスケルトン図として示す斜視図である。

図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介して転舵される。

図示の実施形態に於いては、電動式パワーステアリング装置１６はラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であり、電動機２２と、電動機２２の回転トルクをラックバー１８の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構２４とを有し、ハウジング２６に対し相対的にラックバー１８を駆動する補助操舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する補助操舵力発生装置として機能する。尚補助操舵力発生装置は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

ステアリングホイール１４はメインステアリングシャフト２８Ａ、アッパユニバーサルジョイント３２Ａ、アッパインターミーディエットシャフト２８Ｂ、転舵角可変装置３０、ロアインターミーディエットシャフト２８Ｃ、ロアユニバーサルジョイント３２Ｂを介して電動式パワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３４に駆動接続されている。図示の実施形態に於いては、メインステアリングシャフト２８Ａは上端にてステアリングホイール１４に剛固に連結され、転舵角可変装置３０はハウジング３６Ａの側にてアッパインターミーディエットシャフト２８Ｂの下端に剛固に連結され、回転子３６Ｂの側にてロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの上端に剛固に連結された補助転舵駆動用の電動機３６を含んでいる。

かくして転舵角可変装置３０はアッパインターミーディエットシャフト２８Ｂに対しロアインターミーディエットシャフト２８Ｃを相対的に回転駆動し、アッパインターミーディエットシャフト２８Ｂに対するロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの相対回転角度（単に相対回転角度という）を制御することにより、操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRをステアリングホイール１４に対し相対的に補助転舵駆動し、ステアリングホイール１４より左右の前輪１０FL及び１０FRへの操舵伝達比を変化させる操舵伝達比可変装置として機能する。

図２にスケルトン図として図示されている如く、アッパユニバーサルジョイント３２Ａは十字継手であり、クロスピース６０と、メインステアリングシャフト２８Ａの下端に設けられクロスピース６０の一方の軸部の両端をその軸線６２の周りに回転可能に支持するアッパトラニオン６４と、アッパインターミーディエットシャフト２８Ｂの上端に設けられクロスピース６０の他方の軸部の両端をその軸線６６の周りに回転可能に支持するロアトラニオン６８とを有している。

同様に、ロアユニバーサルジョイント３２Ｂも十字継手であり、クロスピース７０と、ロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの下端に設けられクロスピース７０の一方の軸部の両端をその軸線７２の周りに回転可能に支持するアッパトラニオン７４と、ピニオンシャフト３４の上端に設けられクロスピース７０の他方の軸部の両端をその軸線７６の周りに回転可能に支持するロアトラニオン７８とを有している。

ステアリングホイール１４の回転角度、即ち操舵角をθとし、アッパユニバーサルジョイント３２Ａに対する入力回転角度及び角速度をそれぞれθ1及びω1とし、ロアユニバーサルジョイント３２Ｂに対する入力回転角度及び角速度をそれぞれθ2及びω2とし、メインステアリングシャフト２８Ａ及びアッパインターミーディエットシャフト２８Ｂの交差角をφ1とし、ロアインターミーディエットシャフト２８Ｃ及びピニオンシャフト３４の交差角をφ2とする。

また図３（Ａ）に示されている如く、メインステアリングシャフト２８Ａの軸線の周りについて見て、ステアリングホイール１４の基準位置（中立位置）に対するアッパユニバーサルジョイント３２Ａの軸線６２の進み角をα1とし、図３（Ｂ）に示されている如く、ロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの軸線の周りについて見て、アッパユニバーサルジョイント３２Ａの軸線７６に対するロアユニバーサルジョイント３２Ｂの軸線７２の進み角をα2とする。

アッパユニバーサルジョイント３２Ａに対する入力回転角度θ1は下記の式１により表され、角速度ω1に対する角速度ω2の比ω2／ω1は下記の式２により表される。
θ1＝θ＋α1 ……（１）
ω2／ω1＝cosφ1／（１−sinθ1²・sinφ1²） ……（２）

またロアユニバーサルジョイント３２Ｂに対する入力回転角度θ2は下記の式３により表され、転舵角可変装置３０の増速比をＫvgとすると、転舵角可変装置３０の相対回転角度、即ちアッパインターミーディエットシャフト２８Ｂに対するロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの相対回転角度θreはＫvgθであるので、ロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの回転角度θ3は下記の式４により表され、ロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの角速度ω3に対するピニオンシャフト３４の角速度ω4の比ω4／ω3は下記の式５により表される。
θ2＝tan^-1（tanθ・cosφ1） ……（３）
θ3＝θ2＋α2＋θre ＝θ2＋α2＋Ｋvg・θ ……（４）
ω4／ω3＝cosφ2／（１−sinθ3²・sinφ2²） ……（５）

よってステアリングホイール１４の角度速度に対するピニオンシャフト３４の角速度の比Ｋstは下記の式６により表される。
Ｋst＝（ω2／ω1）（ω4／ω3） ……（６）

尚ピニオンシャフト３４の角速度ω4は下記の式７により表され、ピニオンシャフト３４の操舵トルクをＴmとすると、ステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクＴstは下記の式８により表される。
ω4＝Ｋstω1 ……（７）
Ｔst＝ＫstＴm ……（８）

図４に示されている如く、操舵角θに拘らず転舵角可変装置３０の相対回転角度θreが０であるときにステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクをＴstoが操舵角θに応じて破線にて示されている如く変動するとすると、転舵角可変装置３０の相対回転角度θre（＝Ｋvgθ）が操舵角θに応じて変化する場合にステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクＴstは上記式８に従って実線にて示されている如く大きい振幅にて変動すると共に、操舵角θに対する位相もピニオンシャフト３４の操舵トルクＴmの位相とは異なる位相になり、この操舵トルクの変化に起因して運転者が操舵操作時に感じる操舵フィーリングが悪化する。

以上の説明より解る如く、電動式パワーステアリング装置１６及びタイロッド２０L、２０Rは操舵輪を転舵する転舵機構を構成しており、メインステアリングシャフト２８Ａ、アッパインターミーディエットシャフト２８Ｂ、ロアインターミーディエットシャフト２８Ｃ、ピニオンシャフト３４は、転舵機構へステアリングホイールの回転を伝達する操舵伝達系を構成しており、アッパユニバーサルジョイント３２Ａは第一の十字継手であり、ロアユニバーサルジョイント３２Ｂは第二の十字継手である。

図示の実施形態に於いては、メインステアリングシャフト２８Ａには該メインステアリングシャフトの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ４０及び操舵トルクＴsを検出するトルクセンサ４２が設けられており、転舵角可変装置３０にはその相対回転角度θreを検出する回転角度センサ４４が設けられており、ピニオンシャフト３４にはその操舵トルクＴmを検出するトルクセンサ４６が設けられており、これらのセンサの出力は操舵制御装置４８へ供給される。操舵制御装置４８には車速センサ５０により検出された車速Ｖを示す信号も入力される。

操舵制御装置４８は車速Ｖに基づいて転舵角可変装置３０の目標増速比Ｋvgtを演算し、目標増速比Ｋvgtと操舵角θとの積として転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θretを演算し、目標相対回転角度θretを示す信号を転舵角可変制御装置５２へ出力する。そして転舵角可変制御装置５２は転舵角可変装置３０の相対回転角度θreが目標相対回転角度θretになるよう電動機３６を制御し、これにより操舵伝達比を制御する。

また操舵制御装置４８は上記式８に従ってステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクＴstを演算し、操舵トルクＴstとピニオンシャフト３４の操舵トルクＴmとの偏差ΔＴstを演算し、操舵トルクの偏差ΔＴstに基づいて操舵トルクの偏差ΔＴstを低減するための操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastを演算し、操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastを示す信号を電動パワーステアリング（電動ＰＳ）制御装置５４へ出力する。

電動パワーステアリング（電動ＰＳ）制御装置５４はトルクセンサ４２により検出される操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づいて基本操舵アシストトルクＴabを演算し、基本操舵アシストトルクＴabと操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastとの和を最終目標操舵アシストトルクＴatとして演算し、操舵アシストトルクＴaが最終目標操舵アシストトルクＴatになるよう電動式パワーステアリング装置１６を制御する。

尚図１には詳細に示されていないが、操舵制御装置４６、転舵角可変制御装置５２、電動パワーステアリング制御装置５４はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよい。また操舵角センサ４０、回転角度センサ４４、トルクセンサ４２、４６はそれぞれ車輌の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵角θ、相対回転角度θre、操舵トルクＴs、Ｔmを検出する。

次に図５に示されたフローチャートを参照して実施例に於いて操舵制御装置により達成される操舵伝達比制御ルーチンについて説明する。尚図５に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては操舵角センサ４０により検出された操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては車速Ｖに基づいて図８に示されたグラフに対応するマップより転舵角可変装置３０の目標増速比Ｋvgtが演算され、ステップ３０に於いては目標増速比Ｋvgtと操舵角θとの積として転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θretが演算され、ステップ４０に於いては目標相対回転角度θretを示す信号が転舵角可変制御装置５２へ出力される。

尚転舵角可変制御装置５２は転舵角可変装置３０の相対回転角度θreが目標相対回転角度θretになるよう、転舵角可変装置３０の電動機３６を制御し、これにより転舵角可変装置３０の増速比が目標増速比Ｋvgtに制御される。

次に図６に示されたフローチャートを参照して実施例に於いて操舵制御装置により達成される操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルク演算制御ルーチンについて説明する。尚図６に示されたフローチャートによる制御も図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１１０に於いてはトルクセンサ４６により検出された操舵トルクＴmを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ１２０に於いては上記式１に従ってアッパユニバーサルジョイント３２Ａに対する入力回転角度θ1が演算されると共に、上記式２に従ってアッパユニバーサルジョイント３２Ａの入力回転角速度ω1に対するロアユニバーサルジョイント３２Ｂの入力回転角速度ω2の比ω2／ω1が演算される。

ステップ１３０に於いては上記式３に従ってロアユニバーサルジョイント３２Ｂに対する入力回転角度θ2が演算され、ステップ１４０に於いては上記式４に従ってロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの回転角度θ3が演算され、ステップ１５０に於いては上記式５に従ってロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの角速度ω3に対するピニオンシャフト３４の角速度ω4の比ω4／ω3が演算される。

ステップ１６０に於いては上記式６に従ってステアリングホイール１４の角度速度に対するピニオンシャフト３４の角速度の比Ｋstが演算され、ステップ１７０に於いては上記式８に従って角速度の比Ｋstとピニオンシャフト３４の操舵トルクＴmとの積としてステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクＴst（推定値）が演算される。

ステップ１８０に於いては下記の式９に従ってステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクＴstよりピニオンシャフト３４の操舵トルクＴmを減算した値として転舵角可変装置３０の作動に起因してステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクΔＴstが演算され、ステップ１９０に於いては操舵トルクΔＴstが操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastとして電動パワーステアリング制御装置５４へ出力される。
ΔＴst＝Ｔst−Ｔm ……（９）

次に図７に示されたフローチャートを参照して実施例に於いて電動パワーステアリング制御装置により達成される操舵アシストトルク制御ルーチンについて説明する。尚図７に示されたフローチャートによる制御も図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ２１０に於いてはトルクセンサ４２により検出された操舵トルクＴsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２２０に於いては操舵トルクＴsの大きさが大きいほど基本アシストトルクＴab′の大きさが大きくなるよう、操舵トルクＴsに基づき図９に示されたグラフに対応するマップより基本アシストトルクＴab′が演算される。

ステップ２３０に於いては車速Ｖが高いほど車速係数Ｋvが小さくなるよう、車速Ｖに基づき図１０に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算され、車速係数Ｋvと基本アシストトルクＴab′との積として補正後の基本操舵アシストトルクＴabが演算される。

ステップ２４０に於いては補正後の基本操舵アシストトルクＴabと操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastとの和が最終目標操舵アシストトルクＴatとして演算され、ステップ２５０に於いてはピニオンシャフト３４に於けるトルクより電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２のトルクへの変換係数をＫpsとして、下記の式１０に従って操舵アシストトルクＴaを最終目標操舵アシストトルクＴatにするための電動機２２の目標出力トルクＴetが演算され、ステップ２６０に於いては電動機２２の出力トルクＴeが目標出力トルクＴetになるよう電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２が制御される。
Ｔmt＝Ｋps・Ｔat ……（１０）

かくして図示の実施例によれば、ステップ１２０に於いてアッパユニバーサルジョイント３２Ａの入力回転角速度ω1に対するロアユニバーサルジョイント３２Ｂの入力回転角速度ω2の比ω2／ω1が演算され、ステップ１３０〜１５０に於いてロアインターミーディエットシャフト２８Ｃの角速度ω3に対するピニオンシャフト３４の角速度ω4の比ω4／ω3が演算され、ステップ１６０に於いてステアリングホイール１４の角度速度に対するピニオンシャフト３４の角速度の比Ｋstが演算される。

そしてステップ１７０に於いて角速度の比Ｋstとピニオンシャフト３４の操舵トルクＴmとの積としてステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクＴstが演算され、ステップ１８０に於いてステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクＴstよりピニオンシャフト３４の操舵トルクＴmを減算することにより、転舵角可変装置３０の作動に起因してステアリングホイール１４へ伝達される操舵トルクの変動量ΔＴstが演算され、操舵トルクの変動量ΔＴstが操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastとして電動パワーステアリング制御装置５４へ出力される。

またステップ２２０に於いて操舵反力を低減して運転者の操舵負担を軽減するための補正後の基本操舵アシストトルクＴabが演算され、ステップ２４０に於いて補正後の基本操舵アシストトルクＴabと操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastとの和が最終目標操舵アシストトルクＴatとして演算され、ステップ２５０に於いて操舵アシストトルクＴaを最終目標操舵アシストトルクＴatにするための電動機２２の目標出力トルクＴmtが演算され、ステップ２６０に於いて電動機２２の出力トルクＴmが目標出力トルクＴmtになるよう電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２が制御される。

従って図示の実施例によれば、ステアリングホイール１４へ伝達され転舵角可変装置３０の作動により増幅され位相が変化される操舵トルクの変動量ΔＴstが操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastによって相殺されるので、転舵角可変装置３０の作動に起因してステアリングホイール１４へ伝達される操舵反力が大きく変動すること及びこれに起因して操舵フィーリングが悪化することを確実に且つ効果的に防止することができる。

特に図示の実施例によれば、ステップ２２０に於いて操舵トルクＴs及び車速Ｖに応じて操舵反力を低減して運転者の操舵負担を軽減するための補正後の基本操舵アシストトルクＴabが演算され、ステップ２４０に於いて補正後の基本操舵アシストトルクＴabと操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastとの和として最終目標操舵アシストトルクＴatが演算されるので、操舵トルクＴs及び車速Ｖに応じて操舵反力を適正に低減して運転者の操舵負担を軽減しつつ、転舵角可変装置３０の作動に起因する操舵反力の大きい変動及びこれに起因する操舵フィーリングの悪化を確実に且つ効果的に防止することができる。

尚図４に示された例に於いて、操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastによればステアリングホイール１４へ伝達される操舵反力は操舵トルクＴstoと同様になり、操舵トルクＴstoを相殺することはできないが、操舵トルクＴstoの振幅は小さく、また図示の実施例によれば、基本操舵アシストトルクＴabによって操舵トルクＴstoに対応する操舵反力がステアリングホイール１４へ伝達されることが効果的に抑制される。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施例に於いては、転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θretは目標増速比Ｋvgt及び操舵角θに基づいて演算されるようになっているが、目標相対回転角度θretは目標操舵伝達比又は目標ステアリングギヤ比と操舵角θとに基づいて演算されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、操舵系には第一の十字継手としてのアッパユニバーサルジョイント３２Ａ及び第二の十字継手としてのロアユニバーサルジョイント３２Ｂが設けられ、転舵角可変装置３０はアッパユニバーサルジョイント３２Ａとロアユニバーサルジョイント３２Ｂとの間に設けられているが、本発明は操舵系に一つの十字継手しか有しない車輌に適用されてもよい。

また上述の実施例に於いては、ステップ２２０に於いて操舵トルクＴsに基づき基本アシストトルクＴab′が演算され、車速係数Ｋvと基本アシストトルクＴab′との積として補正後の基本操舵アシストトルクＴabが演算され、補正後の基本操舵アシストトルクＴabと操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルクＴastとの和が最終目標操舵アシストトルクＴatとして演算されるようになっているが、操舵に伴う操舵反力を低減するための基本操舵アシストトルクＴabは当技術分野に於いて公知の任意の要領にて演算されてよい。

また上述の実施例に於いては、転舵角可変装置３０は転舵角可変制御装置５２により制御され、電動式パワーステアリング装置１６は電動パワーステアリング制御装置５４により制御され、転舵角可変制御装置５２及び電動パワーステアリング制御装置５４は操舵制御装置４８により制御されるようになっているが、これらの少なくとも二つの制御装置が一つの制御装置に統合されてもよい。

電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用操舵制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。図１に示された操舵系をスケルトン図として示す斜視図である。ステアリングホイールの基準位置に対するアッパユニバーサルジョイントの進み角を示す説明図（Ａ）、及びアッパユニバーサルジョイントに対するロアユニバーサルジョイントの進み角を示す説明図（Ｂ）である。転舵角可変装置の相対回転角度が０の場合（破線）及び転舵角可変装置が作動する場合（実線）について、操舵角θとステアリングホイールへ伝達される操舵トルクとの間の関係を示すグラフである。実施例に於いて操舵制御装置により達成される操舵伝達比制御ルーチンを示すフローチャートである。実施例に於いて操舵制御装置により達成される操舵トルク変動低減目標操舵アシストトルク演算制御ルーチンを示すフローチャートである。実施例に於いて電動パワーステアリング制御装置により達成される操舵アシストトルク制御ルーチンを示すフローチャートである。車速Ｖと目標増速比Ｋvgtとの間の関係を示すグラフである。操舵トルクＴsと基本アシストトルクＴab′との間の関係を示すグラフである。車速Ｖと車速係数Ｋvとの間の関係を示すグラフである。

符号の説明

１０FR〜１０RL 車輪
１６電動式パワーステアリング装置
２８Ａメインステアリングシャフト
２８Ｂアッパインターミーディエットシャフト
２８Ｃロアインターミーディエットシャフト
３２Ａアッパユニバーサルジョイント
３２Ｂロアユニバーサルジョイント
３０転舵角可変装置
３４ピニオンシャフト
４０操舵角センサ
４２、４６トルクセンサ
４４回転角度センサ
４８操舵制御装置
５０車速センサ
５２転舵角可変制御装置
５４電動パワーステアリング（電動ＰＳ）制御装置

Claims

操舵輪を転舵する転舵機構へステアリングホイールの回転を伝達する操舵伝達系と、前記操舵伝達系の途中に設けられた十字継手と、前記操舵伝達系の途中に設けられステアリングホイール側ステアリングシャフトに対する転舵機構側ステアリングシャフトの相対回転角度を変化させることにより前記ステアリングホイールより前記操舵輪への操舵伝達比を変化させる操舵伝達比可変手段と、操舵アシストトルクを発生するパワーステアリング装置と、前記パワーステアリング装置を制御する制御手段とを有する車輌用操舵制御装置に於いて、前記パワーステアリング装置は前記十字継手及び操舵伝達比可変手段よりも前記操舵輪の側にて前記操舵伝達系の途中に設けられ、前記転舵機構は前記十字継手により前記転舵機構側ステアリングシャフトに連結されたピニオンシャフトを有するラックアンドピニオン式のステアリング装置を含み、前記制御手段は前記ステアリングホイールの回転角度及び前記相対回転角度に基づいて前記ステアリングホイールの角速度に対する前記ピニオンシャフトの角速度の比を演算し、前記ピニオンシャフトの操舵トルクを検出し、前記角速度の比及び前記ピニオンシャフトの操舵トルクに基づいて前記ステアリングホイールへ伝達される操舵トルクの変動を低減するための操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量を演算し、前記操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量に基づいて前記パワーステアリング装置を制御することを特徴とする車輌用操舵制御装置。
前記十字継手は前記操舵伝達比可変手段に対し前記ステアリングホイールの側に位置する第一の十字継手と、前記操舵伝達比可変手段に対し前記転舵機構の側に位置する第二の十字継手とよりなり、前記パワーステアリング装置は前記第二の十字継手よりも前記操舵輪の側にて前記操舵伝達系の途中に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車輌用操舵制御装置。
前記制御手段は前記角速度の比及び前記ピニオンシャフトの操舵トルクに基づいて前記ピニオンシャフトの操舵トルクが増幅されて前記ステアリングホイールへ伝達される増幅操舵トルクを演算し、前記増幅操舵トルクと前記ピニオンシャフトの操舵トルクとの差に基づいて前記操舵トルク変動低減操舵アシストトルク制御量を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用操舵制御装置。