JP4779680B2 - 操舵輪の振動に基づきパワーステアリング装置が制御される車輌 - Google Patents

Description

本発明は、パワーステアリング装置を備えた車輌の操舵性に関する改良に係わる。

車速、操舵トルクおよび操舵系の操舵量に基づいてファージー推論を行って走行路面の状態を推定し、路面状態の推定値に基づいて電動式パワーステアリング装置のモータの駆動電流を補正し、例えば凍結路や濡れたアスファルト路等の摩擦係数の低い路面ではアシスト力を弱めて不安定な操舵感をなくし、逆に乾いたアスファルト路や悪路ではアシスト力がやや強めとなって軽快な操舵感を得ることができるよう、走行路面状態に適合した操舵力に制御することが、下記の特許文献１に記載されている。また下記の特許文献２には、操舵ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、車輪速度を検出する車輪速度センサと、これらのトルクセンサおよび車輪速度センサの出力とアンチスキッドと制御装置に設けられた悪路判定手段の出力に基づいて操舵補助力を発生するコントロールユニットを備え、コントロールユニットは悪路判定手段からの悪路判定がある場合には操舵ハンドルに対する操舵補助力を減少させるようにすることが記載されている。
特開平５-１３１９４２ 特開平６-９２２５６

上記２件の公知例にもあるように、従来より、路面の摩擦係数（より正確には、路面と車輪の間の摩擦係数）を車速と操舵トルクと操舵系の操舵量の間の関係、或いはアンチスキッド制御装置の作動状態等に基づいて推定することが行われており、またそのようにして推定された路面の摩擦係数に基づいて、それが低いときパワーステアリング装置のアシスト力を下げることが行われている。

上記の先の例の如く、車速と操舵トルクと操舵系の操舵量の間の関係に基づいて操舵に対する路面の摩擦係数を推定し、それが低いときパワーステアリング装置のアシスト力を下げる制御には、最初に路面の摩擦係数が推定されたとき、既に過剰なアシスト力による操舵が行われてしまっている虞れがあるという問題がある。

上記の後の例に於ける如く、路面の摩擦係数をアンチスキッド制御装置の作動状態に基づいて推定し、それが低いときパワーステアリング装置のアシスト力を下げる制御には、上記の先の例と同じく最初に路面の摩擦係数が推定されたとき、既に過剰なアシスト力による操舵が行われてしまっている虞れがあるという問題に加えて、アンチスキッド制御装置の作動状態に基づく路面の摩擦係数と操舵輪の操舵抵抗とは路面の状態によって必ずしも対応しないという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑み、路面に対する車輪の滑りに基づくことなく路面に対する操舵輪の操舵抵抗の変化を検出してパワーステアリング装置の操舵補助力を変更することができ、更にはまた路面により操舵輪が受ける偏向力がステアリングホイール(ハンドル)に伝わるキックバックを抑制することもできるパワーステアリング装置を備えた車輌を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、操舵輪と、運転者が前記操舵輪を操舵する作用を助ける操舵補助力を発生するパワーステアリング装置とを備えた車輌にして、前記操舵輪の振動に応じて前記操舵補助力を変更するようになっていることを特徴とする車輌を提案するものである。

前記操舵輪の振動は該操舵輪の上下振動であり、前記操舵輪の上下振動の増大に応じて前記操舵補助力を減小補正するようになっていてよい。この場合、前記操舵輪の上下振動の増大に応じた前記操舵補助力の減小補正は、前記操舵輪の上下振動の振幅がそれについて設定された所定のしきい値を越えたとき行われるようになっていてよく、更に前記操舵輪の上下振動の振幅が所定のしきい値を越えたとの判断は、前記操舵輪の上下振動の共振周波数帯域に於いて行われるようになっていてよい。

或いはまた、前記操舵輪の振動は該操舵輪の横振動であり、前記操舵輪の横振動の増大に応じて前記操舵補助力を増大補正するようになっていてよい。この場合、前記操舵輪の横振動の増大に応じた前記操舵補助力の増大補正は、前記操舵輪の横振動の振幅がそれについて設定された所定のしきい値を越えたとき行われるようになっていてよく、更に前記操舵輪の横振動の振幅が所定のしきい値を越えたとの判断は、前記操舵輪の横振動の共振周波数帯域に於いて行われるようになっていてよい。

また前記操舵輪の横振動の振幅の増大に応じた前記操舵補助力の増大補正は、前記操舵輪の上下振動の振幅がそれについて設定された所定のしきい値を越えていないとき行われるようになっていてよく、この場合にも、前記操舵輪の上下振動の振幅が所定のしきい値を越えていないとの判断は、前記操舵輪の上下振動の共振周波数帯域に於いて行われるようになっていてよい。

操舵輪が操舵に当って路面より受ける抵抗の大きさを左右する一つの要因として車輪の振動が考えられる。そこで、上記の如く操舵輪と、運転者が操舵輪を操舵する作用を助ける操舵補助力を発生するパワーステアリング装置とを備えた車輌に於いて、操舵輪の振動に応じて操舵補助力を変更するようになっていれば、車輪の振動に基づく操舵抵抗の変化によりパワーステアリング装置の操舵補助力に過不足が生じようとするとき、振動が検出された時点で早々にパワーステアリング装置の操舵補助力を変更し、そのような操舵補助力の過剰が実際に生ずることを回避することができる。これは、車輌が凹凸のある路面を走行するときに特に有効である。

車輪の振動のうち車輪を操舵回動させるに当って車輪が路面より受ける操舵抵抗に大きく影響するのは車輪の上下振動であり、この振動レベルが高いと接地荷重が低下し、車輪の操舵抵抗が下がると考えられる。そこで、操舵輪の振動が操舵輪の上下振動として把握され、操舵輪の上下振動の増大に応じて操舵補助力を減小補正するようになっていれば、操舵輪の振動に起因してパワーステアリング装置の操舵補助力に過剰が生ずることをより適切に回避することができる。

この場合、操舵輪の上下振動の増大に応じた操舵補助力の減小補正が、操舵輪の上下振動の振幅がそれについて設定された所定のしきい値を越えたとき行われるようになっていれば、そのようなしきい値を適当に設定することにより、車輪の振動に起因してパワーステアリング装置の操舵補助力に過剰が生ずることを適切な度合に於いて抑制することができる。またこの場合、特に操舵輪の上下振動の振幅が所定のしきい値を越えたとの判断が、操舵輪の上下振動の共振周波数帯域に於いて行われるようになっていれば、車輪の振動によりパワーステアリング装置の操舵補助力に過剰が生じようとする状態をより的確に把握することができる。

また操舵輪の振動が操舵輪の横振動として把握され、操舵輪の横振動の増大に応じて操舵補助力を増大補正するようになっていれば、路面の凹凸がステアリングホイール（ハンドル）に伝わる所謂キックバックの発生を抑制することができる。

この場合にも、操舵輪の横振動の増大に応じた操舵補助力の増大補正が、操舵輪の横振動の振幅がそれについて設定された所定のしきい値を越えたとき行われるようになっていれば、しきい値を適当に設定しておくことにより、キックバックのような現象に対処して操舵補助力を適切に増大させるようパワーステアリング装置を適切に制御することができる。またこの場合にも、操舵輪の横振動の振幅が所定のしきい値を越えたとの判断が、操舵輪の横振動の共振周波数帯域に於いて行われるようになっていれば、車輪が横振動の共振により大きく振れてキックバックが生じようとする状態をより的確に把握することができる。

更にまた、操舵輪の横振動の振幅の増大に応じた操舵補助力の増大補正が、操舵輪の上下振動の振幅がそれについて設定された所定のしきい値を越えていないとき行われるようになっていれば、車輪の振動に上下振動と横振動とが混在している場合に、横振動に対応してパワーステアリング装置の操舵補助力を増大補正したことが、上下振動により路面から受ける操舵抵抗が低下した状態にある操舵輪に作用して操舵の行き過ぎが生ずることを確実に回避することができる。この場合にも、操舵輪の上下振動の振幅が所定のしきい値を越えていないとの判断が、操舵輪の上下振動の共振周波数帯域に於いて行われるようになっていれば、操舵輪に所定のしきい値を越える振幅の上下振動が存在するか否かをより確実に把握することができる。

図１は、本発明による車輌の本発明に係る要部の構成のみを示す概略図である。図に於いて、１０flおよび１０frはそれぞれ自動車等の車輌の一対の操舵輪であり、ここでは左前輪および右前輪である。これらの車輪は、図には示されていない車体に図には示されていない車輪懸架装置により懸架され、また図ではブロックにて解図的に示されている操舵装置１２により操舵されるようになっている。操舵装置１２はステアリングホイール（ハンドル）１４とパワーステアリング装置１６を含んでおり、操舵輪１０flおよび１０frはステアリングホイール１４が運転者により操作されることに応じてパワーステアリング装置１６を経て操舵されるようになっている。パワーステアリング装置１６は、特に限定はされないが、制御の応答速度が高いことが望まれることに鑑み、電動式とされるのが好ましい。

パワーステアリング装置１６が発生する操舵補助力の大きさは、ステアリングホイール１４の操舵操作に応じてマイクロコンピュータを組み込んだ電子制御装置（ＥＣＵ）１８により制御されるようになっている。電子制御装置１８は、種々の制御プログラムを備え、図には示されていない種々のスイッチやセンサからの信号を供給されて車輌の運転に関する他の種々の制御も行うが、本発明に関しては、操舵装置からステアリングホイール１４による操舵量の信号を受ける他、特に操舵輪１０flおよび１０frの振動を検出する振動センサ２０flおよび２０frから送られてくる操舵輪１０flおよび１０frの振動を示す信号を供給され、それに基づいてパワーステアリング装置１６が発生する操舵補助力の大きさを変更する制御を行うようになっている。

振動センサ２０flおよび２０frはそれぞれ操舵輪１０flおよび１０frの上下振動および横振動を検出し、それらを電子制御装置１８へ送信するようになっている。尚、図１に於いては、操舵輪１０flおよび１０frの上下振動および横振動の検出のために、特に振動センサ２０flおよび２０frなる装置が設けられていることがブロックにより解図的に示されているが、図の車輪と路面の接触部に描かれた縦横の矢印が示す如き車輪の上下振動および横振動を検出することができるものであれば、他の目的のために設けられている任意の他の装置或は手段が本発明の実施に利用されてよい。

図２は、図１に示す如き車輌に於いて本発明による制御が実施される要領を一つの実施の形態について示すフローチャートである。かかるフローチャートに沿った制御は、主として電子制御装置１８のマイクロコンピュータにより行われるものであり、イグニッションスイッチの如き車輌の運転を開始させるスイッチ等が閉じられることにより開始され、車輌の運行中数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよい。

制御が開始されると、ステップ１０に於いて、振動センサ２０flおよび２０frからの信号に基づいて、操舵輪１０flおよび１０frの上下振動共振周波数帯域での上下振動の振幅がＡverとして検出される。操舵輪１０flおよび１０frの各々には、それ自身の構造と車輪懸架装置による車体への懸架構造に基づいて上下振動に関して固有の共振周波数帯域がある。この共振周波数帯域は、通常の乗用車の車輪の場合、概略十数ヘルツである。

次いで、ステップ２０に於いて、同じく振動センサ２０flおよび２０frからの信号に基づいて操舵輪１０flおよび１０frの横振動共振周波数帯域での横振動の振幅がＡlatとして検出される。同様に、操舵輪１０flおよび１０frの各々には、それ自身の構造と車輪懸架装置による車体への懸架構造に基づいて横振動に関して固有の共振周波数帯域がある。この共振周波数帯域も、通常の乗用車の車輪の場合、概略十数ヘルツである。

次いで、ステップ３０に於いて、上に検出された上下振動共振周波数帯域に於ける上下振動の振幅Ａverがそれについて設定された或る所定のしきい値Ａvc以上であるか否かが判断される。このように操舵輪の上下振動の振幅を、操舵輪の上下振動共振周波数帯域に於いて、それが所定のしきい値を越えたか否かで判断することにより、操舵輪の上下振動が車輪の路面に対する接地荷重に与える影響を的確に把握することができる。そして、ステップ３０の答がイエスであるときには、制御はステップ４０へ進み、パワーステアリング装置の操舵補助力を減小方向に補正することが行われる。

一方、ステップ３０の答がノーであるときには、制御はステップ５０へ進み、上に検出された操舵輪の横振動共振周波数帯域に於ける横振動の振幅Ａlatがそれについて設定された或る所定のしきい値Ａlc以上であるか否かが判断される。横振動についても、このように操舵輪の横振動の振幅を、操舵輪の横振動共振周波数帯域に於いて、それが所定のしきい値を越えたか否かで判断することにより、操舵輪の横振動が操舵系を逆方向にステアリングホイールへ伝わるキックバックを生ずる限界を的確に把握することができる。そして、ステップ５０の答がイエスであるときには、制御はステップ６０へ進み、パワーステアリング装置の操舵補助力を増大方向に補正することが行われる。

ステップ５０の答がノーであり、制御がそのままステップ７０へ進んだときにはそのまま、また制御がステップ４０へ進んだときにはパワーステアリング装置の操舵補助力が減小補正された状態で、或いは制御がステップ６０へ進んだときにはパワーステアリング装置の操舵補助力が増大補正された状態で、ステップ７０に於いて、パワーステアリング装置の作動が行われる。

尚、図２に示した実施の形態に於いては、操舵輪の上下振動と横振動の両方が検出され、上下振動の振動レベルが高いときにはパワーステアリング装置の操舵補助力を減小補正し、操舵輪の横振動の振動レベルが高いときにはパワーステアリング装置の操舵補助力を増大補正する両方の制御が組み合わせて行われているが、これら２つの制御は何れか一方のみが行われてもよいものである。

また、上記２つの制御が組み合わされるときには、図２の実施の形態に於ける如く、先に上下振動の振動レベルが所定のしきい値を越えているか否かが判断され、その答がノーであって、しかも横振動の振動レベルが所定のしきい値以上であるとき、パワーステアリング装置の操舵補助力を増大させる補正が行われるように両者が組み合わされれば、これによってパワーステアリング装置の操舵補助力を増大補正するのは、上下振動の振動レベルが高くなく、パワーステアリング装置の操舵補助力を増大させても操舵が過剰となる恐れがないことを確認の上、キックバックの恐れがあるときそれを抑制する効果を得ることができる。

以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

本発明による車輌の本発明に係る要部の構成のみを示す概略図。 図１に示す如き車輌に於いて本発明による制御が実施される要領を一つの実施の形態について示すフローチャート。

符号の説明

１０fl，１０fr…操舵輪（左前輪，右前輪）、１２…操舵装置、１４…ステアリングホイール（ハンドル）、１６…パワーステアリング装置、１８…電子制御装置（ＥＣＵ）、２０fl，２０fr…振動センサ

Claims (3)

1. 操舵輪と、運転者が前記操舵輪を操舵する作用を助ける操舵補助力を発生するパワーステアリング装置とを備えた車輌にして、前記操舵輪の上下振動の振幅がそれについて設定された所定のしきい値を越えたとき前記操舵輪の上下振動の増大に応じて前記操舵補助力を減小補正する制御と、前記操舵輪の横振動の振幅がそれについて設定された所定のしきい値を越えたとき前記操舵輪の横振動の増大に応じて前記操舵補助力を増大補正する制御とが行なえるようになっており、前記操舵輪の横振動の振幅の増大に応じた前記操舵補助力の増大補正は、前記操舵輪の上下振動の振幅がそれについて設定された所定のしきい値を越えていないとき行われるようになっていることを特徴とする車輌。
2. 前記操舵輪の上下振動の振幅が所定のしきい値を越えたとの判断は、前記操舵輪の上下振動の共振周波数帯域に於いて行われるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
3. 前記操舵輪の横振動の振幅が所定のしきい値を越えたとの判断は、前記操舵輪の横振動の共振周波数帯域に於いて行われるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の車輌。

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