JP4563317B2

JP4563317B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4563317B2
Application number: JP2005369125A
Authority: JP
Inventors: 繁規滝本; 康治中條; 常孝柳井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: JP2007168618A

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

車両操舵時の運転者の操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置には、操舵トルクに応じて操舵アシスト量を制御するものがある。この電動パワーステアリング装置では、一般的に、操舵トルクが大きくなるほどステアリングモータで発生させる補助操舵トルク（アシスト量）を増大させ、操舵トルクが小さくなるほど補助操舵トルクを減少させている。
ところで、前輪駆動でハイパワーの車両では、発進加速時に左右の駆動力差によりハンドルが左右どちらかに取られてしまう事象（所謂、トルクステア）が生じることがある。このような場合、運転者はこれに対応するためにハンドルでの修正操舵を強いられることがあり、煩わしかった。
そこで、トルクステアが発生した場合に、トルクステアを打ち消す方向のトルクステア防止補助トルクを算出し、これと前記補助操舵トルクとを加算して補正後補助操舵トルクを算出し、補正後補助操舵トルクを発生するようにステアリングモータを制御する電動パワーステアリング装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３１０５８４７号公報

このようにトルクステア抑制を図った電動パワーステアリング装置は従来から案出されているが、操舵フィーリングに改良の余地があった。
そこで、この発明は、トルクステアを抑制可能で且つ操舵フィーリングが良好な電動パワーステアリング装置を提供するものである。

この発明に係る電動パワーステアリング装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール３）に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（例えば、後述する実施例における操舵トルクセンサ１６）と、操舵をアシストするステアリングモータ（例えば、後述する実施例におけるステアリングモータ１０）とを備え、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて前記ステアリングモータによるアシスト量を制御する電動パワーステアリング装置において、前記操作子の操舵角を検出する操舵角検出手段（例えば、後述する実施例における操舵角センサ１５）と、左右の駆動力差が生じているときに前記アシスト量を減算補正する補正手段（例えば、後述する実施例における駆動力差補正電流算出部３３）とを備え、前記補正手段は、前記左右の駆動力差が大きいほど前記減算補正の補正量を大きくし、且つ、前記操舵角検出手段により検出された操舵角が大きいほど前記減算補正の補正量を大きくすることを特徴とする。
このように構成することにより、左右の駆動力差に起因するトルクステアを抑制することができる。しかも、操舵角に応じてアシスト量を補正するので操舵フィーリングがよい。特に、駆動力差が同じ場合で比較したときには、操舵角が大きいほど前記アシスト量を減算補正する補正量が大きくなるので、発進時の車体の偏向抑制を大にでき、操舵フィーリングが向上する。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記補正手段は、左右の駆動力差が生じているときに、前記操舵角検出手段により検出された操舵角が第１の所定角度以下の場合には前記アシスト量の減算補正をせず、前記操舵角が前記第１の所定角度より大きく且つ第２の所定角度以下である場合には、前記操舵角が大きくなるにしたがって前記操舵角に基づく前記アシスト量の減算補正を大きくし、前記操舵角が前記第２の所定角度よりも大きい場合には、前記操舵角に基づく前記アシスト量の減算補正を前記第２の所定角度での操舵角に基づく前記アシスト量の減算補正と同一にすることを特徴とする

請求項１および請求項２に係る発明によれば、左右の駆動力差に起因するトルクステアを抑制することができるので、発進時の車体の偏向を抑制して直進性を向上することができる。しかも、操舵角に応じて操舵アシスト量を補正するので操舵フィーリングが向上する。

以下、この発明に係る電動パワーステアリング装置の実施例を図１および図２の図面を参照して説明する。なお、この実施例は、前輪駆動車両に搭載された電動パワーステアリング装置の態様である。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置は手動操舵力発生機構１を備えており、この手動操舵力発生機構１は、ステアリングホイール（操作子）３に一体結合されたステアリングシャフト４が、ユニバーサルジョイントを有する連結軸５を介してラック＆ピニオン機構のピニオン６に連結されて構成されている。ピニオン６は、車幅方向に往復動し得るラック軸７のラック歯７ａに噛合し、ラック軸７の両端には、タイロッド８，８を介して転舵輪としての左右の前輪９，９が連係されている。この構成により、ステアリングホイール３の操舵時に通常のラック＆ピニオン式の転舵操作が可能であり、前輪９，９を転舵させて車両の向きを変えることができる。ラック軸７とタイロッド８，８は転舵機構を構成する。

また、ラック軸７と同軸上に、手動操舵力発生機構１による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給するステアリングモータ１０が配設されている。つまり、この電動パワーステアリング装置ではステアリングモータ１０が操舵をアシストする。ステアリングモータ１０により供給される補助操舵力は、ラック軸７に対してほぼ平行に設けられたボールねじ機構１２を介して推力に変換され、ラック軸７に作用せしめられる。そのために、ラック軸７を挿通させたステアリングモータ１０のロータに駆動側ヘリカルギヤ１１を一体的設け、この駆動側ヘリカルギヤ１１に噛合する従動側ヘリカルギヤ１３を、ボールねじ機構１２のスクリューシャフト１２ａの一端に設け、ボールねじ機構１２のナット１４をラック７に固定している。

ステアリングシャフト４には、ステアリングシャフト４の操舵角を検出するための操舵角センサ（操舵角検出手段）１５が設けられ、前記ラック＆ピニオン機構（６，７ａ）を収容するステアリングギアボックス（図示略）内には、ピニオン６に作用する操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）１６が設けられている。また、車体の適所には、車両のヨーレート（車両挙動）を検出するヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）１８と、車速を検出する車速センサ（車速検出手段）１９と、が取り付けられている。
操舵角センサ１５は検出した操舵角に対応する電気信号を、操舵トルクセンサ１６は検出した操舵トルクに対応する電気信号を、ヨーレートセンサ１８は検出したヨーレートに対応する電気信号を、車速センサ１９は検出した車速に対応した電気信号を、それぞれステアリング制御装置（ＥＰＳ−ＥＣＵ）２０に出力する。
また、この車両の駆動源であるエンジン（図示せず）を制御するエンジン制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）４０は、エンジンの運転状態に基づいて駆動力を算出し、この駆動力に応じた電気信号をステアリング制御装置２０に出力する。

そして、ステアリング制御装置２０は、これらセンサ１５，１６，１８，１９およびエンジン制御装置４０からの入力信号を処理して得られる制御信号によりステアリングモータ１０に供給すべき目標電流を決定し、駆動回路２１を介してステアリングモータ１０に供給することによりステアリングモータ１０の出力トルクを制御し、ステアリング操作における補助操舵力（アシスト量）を制御する。

図２の制御ブロック図を参照して、電動パワーステアリング装置におけるステアリングモータ１０の電流制御を説明する。
ステアリング制御装置２０は、ベース電流算出部３１、ヨーレート反力補正電流算出部３２、駆動力差補正電流算出部３３を備え、ベース電流算出部３１で算出したベース電流から、ヨーレート反力補正電流算出部３２で算出したヨーレート反力補正電流と、駆動力差補正電流算出部３３で算出した駆動力差補正電流とを減算することにより、ステアリングモータ１０の目標電流を算出する。
詳述すると、ベース電流算出部３１は、操舵トルクセンサ１６および車速センサ１９の出力信号に基づき、ベース電流テーブル（図示略）を参照して、操舵トルクと車速に応じたベース電流を算出する。ここで、ベース電流テーブルは、操舵トルクが大きくなるにしたがってベース電流が大きくなり、車速が大きくなるにしたがってベース電流が小さくなるように設定されている。
ヨーレート反力補正電流算出部３２は、ヨーレートセンサ１８の出力信号に基づき、ヨーレート反力補正電流テーブル（図示略）を参照して、ヨーレート反力補正電流を算出する。ヨーレート反力補正電流は、例えば車両の旋回走行時などにおいてヨーレートが発生したときに、このヨーレートを打ち消す方向のトルクを発生させる反力成分である。ヨーレート反力補正電流テーブルは、ヨーレートが大きくなるにしたがってヨーレート反力補正電流が大きくなるように設定されている。

駆動力差補正電流算出部３３は、駆動力差算出部３４と、駆動力差ベース補正電流マップ３５と、車速レシオマップ３６と、操舵角レシオマップ３７を備えている。
駆動力差補正電流算出部３３は、駆動力差算出部３４において、エンジン制御装置４０から入力したエンジンの駆動力と、この車両の車両特性に基づいて、現在のエンジン運転状態に応じた左右の駆動力差を算出する。
さらに、駆動力差補正電流算出部３３は、駆動力差算出部３４で算出した駆動力差に基づき駆動力差ベース補正電流マップ３５を参照して駆動力差ベース補正電流を算出し、この駆動力差ベース補正電流に、車速センサ１９の出力信号に基づき車速レシオマップ３６を参照して算出した車速レシオＲｖと、操舵角センサ１５の出力信号に基づき操舵角レシオマップ３７を参照して算出した操舵角レシオＲθを積算して、駆動力差補正電流を算出する。

なお、この実施例における駆動力差ベース補正電流マップ３５では、駆動力差が第１の所定値ｆ１に達するまでは駆動力差ベース補正電流はゼロであり、第１の所定値ｆ１を越えると駆動力差が大きくなるにしたがって駆動力差ベース補正電流が徐々に大きくなり、駆動力差が第２の所定値ｆ２に達すると駆動力差ベース補正電流は最大値となり、第２の所定値ｆ２以上では駆動力差ベース補正電流は前記最大値で一定に設定されている。
この実施例における車速レシオマップ３６では、車速がゼロから第１の車速Ｖ１に達するまでは車速レシオＲｖは最大値で一定であり、第１の車速Ｖ１を越えると車速が高くなるにしたがって車速レシオＲｖが急激に小さくなり、第２の車速Ｖ２以上では車速レシオＲｖはゼロに設定されている。
この実施例における操舵角レシオマップ３７では、操舵角が第１の操舵角θ１に達するまでは操舵角レシオＲθはゼロであり、第１の操舵角θ１を越えると操舵角が大きくなるにしたがって操舵角レシオＲθが徐々に大きくなり、第２の操舵角θ２に達すると操舵角レシオＲθは最大値となり、第２の操舵角θ２以上では操舵角レシオＲθは前記最大値で一定に設定されている。

したがって、左右の駆動力差が第１の所定値ｆ１以下のときには駆動力差補正電流はゼロに設定され、左右の駆動力差が第１の所定値ｆ１を越えると、基本的には駆動力差が大きくなるほど駆動力差補正電流は大きい値に設定される。
しかしながら、操舵角が小さいとき（第１の操舵角θ１以下）は操舵角レシオＲθがゼロであるので、駆動力差に関わらず駆動力差補正電流はゼロに設定される。そして、操舵角が大きくなるほど操舵角レシオＲθが大きくなるので、駆動力差が同じ場合でも、操舵角が大きいほど駆動力差補正電流は大きい値に設定される。
また、車速が低いとき（第１の車速Ｖ１以下）は車速レシオＲｖが最大値であるので駆動力差補正電流も大きくなるが、車速が第１の車速Ｖ１を越えると車速レシオＲｖが急激に小さくなるので駆動力差補正電流も小さい値に設定され、特に第２の車速Ｖ２以上になると車速レシオＲｖがゼロになるので、駆動力差に関わらず駆動力差補正電流はゼロに設定される。これはトルクステアは駆動力変化が大きい発進加速時に起こる事象だからである。

このように構成された電動パワーステアリング装置によれば、左右の駆動力差が第１の所定値ｆ１を越えた場合には、駆動力差に応じた駆動力差補正電流を減算補正してステアリングモータ１０の目標電流（換言すれば、操舵アシスト量）を決定するので、駆動力差が生じていない場合よりもステアリングモータ１０の目標電流が小さくなる。その結果、発進時に生じ易いトルクステアを抑制あるいは生じないようにすることができ、発進時の車体の偏向を抑制して、車両の直進性を高めることができる。
特に、駆動力差が同じ場合で比較したときには、操舵角が大きいほど駆動力差補正電流が大きくなるので、発進時の車体の偏向抑制を大にでき、操舵フィーリングが向上する。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。例えば、図２に示される駆動力差ベース補正電流マップ、車速レシオマップ、舵角レシオマップはいずれも一例である。

この発明に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。前記電動パワーステアリング装置のステアリングモータに対する電流制御のブロック図である。

符号の説明

３ステアリングホイール（操作子）
１０ステアリングモータ
１５操舵角センサ（操舵角検出手段）
１６操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
２０ステアリング制御装置

Claims

操作子に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵をアシストするステアリングモータとを備え、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて前記ステアリングモータによるアシスト量を制御する電動パワーステアリング装置において、
前記操作子の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
左右の駆動力差が生じているときに前記アシスト量を減算補正する補正手段とを備え、
前記補正手段は、前記左右の駆動力差が大きいほど前記減算補正の補正量を大きくし、且つ、前記操舵角検出手段により検出された操舵角が大きいほど前記減算補正の補正量を大きくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記補正手段は、左右の駆動力差が生じているときに、前記操舵角検出手段により検出された操舵角が第１の所定角度以下の場合には前記アシスト量の減算補正をせず、前記操舵角が前記第１の所定角度より大きく且つ第２の所定角度以下である場合には、前記操舵角が大きくなるにしたがって前記操舵角に基づく前記アシスト量の減算補正を大きくし、前記操舵角が前記第２の所定角度よりも大きい場合には、前記操舵角に基づく前記アシスト量の減算補正を前記第２の所定角度での操舵角に基づく前記アシスト量の減算補正と同一にすることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。