JP5948940B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明にかかる車両用操舵装置を、車両のラック軸にアシスト力を付与することにより運転者によるステアリング操作を補助する、いわゆるラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に適用した第1の実施形態について図1〜図5を参照して説明する。
ハウジング33の上壁部33aには、第1シャフト4aがスプライン結合された連結部33bが形成されている。この連結部33bを介してハウジング33が第1シャフト4aに一体回転可能に連結されている。モータ32は、その回転軸32aがハウジング33の中心軸と同軸となるようにハウジング33に固定されている。
図3に示すように、ロック機構40は、モータ32の回転軸32aの一端に固定された環状のロックホルダ42、及びロックホルダ42の回転をロックするための長尺状のロックバー43を備えている。
(a2)逆入力トルクがモータ作動限界トルクτm1を超えていて且つ、モータ限界保持トルクτm2未満の場合。この場合、回転軸32aはモータ32の駆動力によって正規な方向に回転することができず、見かけ上、停止する。
よって、モータ32の回転軸32aに作用する逆入力トルクがモータ限界保持トルクτm2に達するよりも前に応答遅れを考慮してロック機構40を作動させれば、ステアリングホイール1の操舵角と転舵輪8の転舵角とのずれを抑制することが可能である。
続くステップS6において制御装置39は、推定時間Teが所定時間Ta以下であるか否かを判断し、推定時間Teが所定時間Ta以下である場合(ステップS6:YES)、ロック機構40を作動する(ステップS7)。一方、推定時間Teが所定時間Taを超えている場合(ステップS6:NO)、制御装置39は処理をステップS1に戻す。なお、所定時間Taは、ロック機構40の応答遅れに対応する時間として予め実験等を通じて設定されている。
図5(a)に示すように、例えば時刻t0で転舵輪8に過大な衝撃荷重が付与されてステアリングシャフト2に逆入力トルクが作用したとすると、時刻t0以降、ステアリングシャフト2に作用するトルクτが上昇する。そして、図5(b)に示すように、トルクτの変化速度Vτが所定速度Vτaを超えている場合、制御装置39は逆入力トルクを検知する。また、図5(c)に示すように、制御装置39は、ステアリングシャフト2に作用するトルクτがトルク判定値τthに達するまでの推定時間Teをトルクτの変化速度Vτに基づいて演算する。なお、時刻t0では、演算される推定時間Teは所定時間Taよりも長いため、図5(d)に示すように、ロック機構40は作動しない。
(1)本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト2に作用するトルクの変化速度Vτが所定速度Vτaを超えたとき、トルクの変化速度Vτに基づいて、ステアリングシャフト2に作用するトルクがトルク判定値τthに達する時間Teを推定することとした。そして、推定時間Teが所定時間Ta以内であることを条件にロック機構40によりモータ32の回転を規制することとした。この所定時間Taをロック機構40の応答遅れを考慮したものとすることにより、ロック機構40の応答遅れに起因するステアリングホイール1の操舵角と転舵輪8の転舵角とのずれを抑制することができるため、車両の操舵性が向上する。また、モータ32にモータ限界保持トルクτm2が作用することのない状況でロック機構40によりモータ32の回転が規制されないため、ロック機構40の誤動作を抑制することも可能となる。さらに、モータ32にかかる負荷を低減することができるため、モータ32の小型化や低コスト化を図ることも可能となる。
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、第2の実施形態の電動パワーステアリング装置も、基本構成は図1に例示した電動パワーステアリング装置と同様である。
ただし、(n):今回の値
(n−1):前回の値
続くステップS11において制御装置39は、ステアリングシャフト2に作用するトルクτ、その変化速度Vτ、及びその変化の加速度Aτに基づいて、ステアリングシャフト2に作用するトルクτがトルク判定値τthに達するまでの推定時間Teを演算する。具体的には、以下の式(3)に基づいて推定時間Teが演算される。
なお、トルクτを変数とする第1の関数f1(τ)、トルクτの変化速度Vτを変数とする第2の関数f2(Vτ)、及びトルクτの変化の加速度Aτを変数とする第3の関数f3(Aτ)は、例えば以下の式(4)〜(6)のように定義することができる。なお、B1,B2,C1,C2,D1,D2は定数であり、ステアリングシャフト2に作用するトルクがトルク判定値τthに達するまでの推定時間Teを演算することができるように予め実験等を通じて設定されている。
f2(Vτ)=C1×Vτ2+C2・・・(5)
f3(Aτ)=D1×Aτ2+D2・・・(6)
こうして推定時間Teが演算された後、制御装置39は、図6に示すステップS6において、推定時間Teが所定時間Ta以下であるか否かを判断し、推定時間Teが所定時間Ta以下である場合には(ステップS6:YES)、ロック機構40によりモータ32の回転を規制する(ステップS7)。
図8(a)に示すように、例えば時刻t10で転舵輪8に過大な衝撃荷重が付与されてステアリングシャフト2に逆入力トルクが作用したとき、ステアリングシャフト2に作用するトルクτが経過時間のべき乗に比例するように急激に上昇したとする。この場合、第1の実施形態の制御装置39は、トルクτの変化速度Vτが所定速度Vτaを超える時刻t12において推定時間Teを演算する。しかし、本実施形態のようにトルクτの上昇が急激な場合、時刻t12において演算された推定時間Teが、この時点で既に所定時間Taを下回っていることが考えられる。この場合、図8(e)に示すように、制御装置39は、時刻t12の時点でロック機構40を作動させる指令を出す。しかし、ロック機構40の応答遅れに起因するタイムラグにより、ロック機構40が実際に作動するのは時刻t12から所定時間Tpが経過した時刻t14の時点である。そのため、ステアリングシャフト2に作用するトルクτの上昇速度に、ロック機構40の応答が追い付かず、モータ32に作用するトルクτがモータ限界保持トルクτm2を超えた後でなければモータ32の回転を規制できないおそれがある。
(3)ステアリングシャフト2に作用するトルクτの変化速度Vτが所定速度Vτa以下であるとき、トルクτの変化の加速度Aτを求めることとした。また、求められた加速度Aτに基づいて、トルクτがトルク判定値τthに達する時間Teを推定することとした。そして、この推定時間Teが所定時間Ta以内であることを条件にロック機構40によりモータ32の回転を規制することとした。これにより、ステアリングシャフト2にトルク判定値τthを超える逆入力トルクが作用する状況をより的確に捉えてロック機構40を作動させることができる。そのため、ステアリングホイール1の操舵角と転舵輪8の転舵角とのずれをより的確に抑制し、車両の操舵性を更に向上させることができる。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第2の実施形態では、ステアリングシャフト2に作用するトルクτの変化速度Vτとは別にトルクτの変化態様を示すトルクパラメータとして、トルクτの変化の加速度Aτを用いることとした。これに代えて、例えばステアリングシャフト2に作用するトルクτの推移傾向を検出し、これをトルクパラメータとして用いてもよい。この場合、検出されるトルクτの推移傾向と、予め用意された推移パターンとを比較するパターンマッチングを行うことにより、トルクτがトルク判定値τthに達するまでの推定時間を演算する。このような方法でも、トルク判定値τthを超えるトルクがステアリングシャフト2に作用するか否かを適切に検出することが可能である。
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
(イ)前記制御部は、前記トルクパラメータとして、前記ステアリングシャフトに作用するトルクの推移傾向を検出し、検出されたトルクの推移傾向と、予め用意された推移パターンとを比較するパターンマッチングを行うことにより、前記ステアリングシャフトに作用するトルクが前記トルク判定値に達する時間を推定する請求項4に記載の車両用操舵装置。同構成によれば、トルク判定値を超えるトルクがステアリングシャフトに作用する状況をより的確に検知することが可能となる。
Claims (4)
- ステアリングホイール側の第1シャフトの回転にモータの回転を上乗せして転舵輪側の第2シャフトに伝達することにより、前記第1シャフトと前記第2シャフトとの間の伝達比を可変とする伝達比可変機構と、
前記モータの回転を機械的に規制するロック機構と、
前記第1シャフト又は前記第2シャフトに作用するトルクを検出するトルク検出部と、
その検出トルクの変化速度が所定速度を超えたとき、前記ロック機構により前記モータの回転を規制する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記モータの駆動力に抗して同モータを正規な回転方向と逆の方向に回転させ得る逆入力トルクの下限値よりも小さい値をトルク判定値として、前記検出トルクの変化速度が前記所定速度を超えたとき、前記検出トルクが前記トルク判定値に達する時間を前記トルクの変化速度に基づき推定し、推定された時間が所定時間以内であることを条件に前記ロック機構により前記モータの回転を規制することを特徴とする車両用操舵装置。 - 前記トルク判定値は、逆入力トルクに抗して前記モータが正規な回転方向に回転可能な逆入力トルクの上限値に設定される
請求項1に記載の車両用操舵装置。 - 前記制御部は、前記検出トルクの変化速度とは別に前記検出トルクの変化態様を示すトルクパラメータを求めるとともに、前記検出トルクが前記トルク判定値に達する時間を前記トルクパラメータに基づき推定し、推定された時間が前記所定時間以内であることを条件に前記ロック機構により前記モータの回転を規制する
請求項1又は2に記載の車両用操舵装置。 - 前記制御部は、前記トルクパラメータとして、前記検出トルクの変化の加速度を求める
請求項3に記載の車両用操舵装置。
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