JP2014227104A - 電動アシストステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドル復元力を増加させたり、操舵系のフリクションを低減させて残留角を減らすとともに、運転者に違和感を与えることなく、ハンドルの戻り速度を抑制すること。【解決手段】ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものか、運転者の手動操作によるものかを判別し（ＳＴ３）、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものと判別した場合に限り（ＳＴ３：ＹＥＳ）、ステアリング戻り速度のみを低下させるようにステアリング復元力を逆アシストする（ＳＴ４）。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される電動アシストステアリング装置に関する。

例えば自動車が左折する際に、運転者はハンドルを左に切った後、そのハンドルから手を放して、ホイールアライメントによるハンドル復元力を利用してハンドルを中立位置に戻すことがある。実際には、このようにハンドルから手を放してハンドルを戻す操作（以下「手放し操作」という。）では、操舵系のフリクションがあるため、ハンドルは中立位置まで戻らず、中立位置に対して一定の操舵角（残留角）だけずれた位置にしか戻らない。

サスペンションの設定によりハンドル復元力を増加させたり、操舵系のフリクションを低減させることで、残留角を減らすことはできる。しかし、そうすれば、ハンドルの戻り速度が大きくなり、ハンドルの挙動が不安定になる。

特開２０１１−１２６４７８号公報

そこで、本願発明者は、ハンドル復元力を増加させたり、操舵系のフリクションを低減させて残留角を減らすとともに、ハンドルの戻し操作時にアシストモータによりハンドル復元力を逆アシストすることで、ハンドルの戻り速度を抑制し、ハンドルの挙動を安定化させることができることを創案した。

ところが、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作による場合は、ハンドルの戻り速度が抑制され、ハンドルの挙動は安定化するものの、ハンドルの戻し操作が運転者の手動操作による場合には、運転者に違和感（引っ掛かり感）を感じさせてしまう点で問題がある。

ところで、特許文献１には、操舵角センサの出力値からステアリング戻し制御トルクを算出し、それを基本目標アシストトルクに加算してアシストトルクを算出するステアリング戻し制御を行う電動アシストステアリング装置が開示されている。この装置では、操舵角が所定角度以下の時はステアリング戻し制御トルクを反操舵方向に設定し、所定角度以上の時はステアリング制御トルクを零又は操舵方向に設定するようにしている。しかし、車両が左折又は右折した後、直進する際に、ハンドルを中立位置に向かって戻す操作が、運転者の手動操作によるものか、運転者の手放し操作によるものかを判別することはなく、操舵角のみでステアリング戻し制御トルクを決めている。このため、手動操作又は手放し操作の何れかにおいて運転者に違和感を与える可能性が高い。

本発明は、既述の課題に鑑みてなされたものであり、ハンドル復元力を増加させたり、操舵系のフリクションを低減させて残留角を減らすとともに、運転者に違和感を与えることなく、ハンドルの戻り速度を抑制することができる電動アシストステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の電動アシストステアリング装置は、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものか、運転者の手動操作によるものかを判別する判別手段と、該判別手段によってハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものと判別した場合に限り、ステアリング戻り速度のみを低下させるようにステアリング復元力を逆アシストする逆アシスト制御手段と、を備えることを特徴としている。

かかる構成を備える電動アシストステアリング装置によれば、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作による場合に限り、ハンドル復元力が逆アシストされ、ハンドルの戻し操作が運転者の手動操作による場合は、ハンドル復元力が逆アシストされないので、運転者に違和感を与えることなく、残留角を減らすことができる。また、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作による場合に限り、ハンドル復元力が逆アシストされるので、システムを簡素化し易くなる。

前記判別手段は、例えば、ステアリングシャフトにおいて操舵角又は軸トルクを検出するためのハンドル側センサと、同ステアリングシャフトにおいて前記ハンドル側センサよりタイヤ側に設けられ、操舵角又は軸トルクを検出するためのタイヤ側センサと、を有し、前記ハンドル側センサの出力値の変化が前記タイヤ側センサの出力値の変化より先行しているときに、ハンドルの戻し操作が運転者の手動操作によるものと判別し、前記タイヤ側センサの出力値の変化が前記ハンドル側センサの出力値の変化より先行しているときに、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものと判別するもの、とすることができる。

かかる構成を備える電動アシストステアリング装置によれば、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものであることを簡易な構成（ハンドル側センサおよびタイヤ側センサ）で検出することができる。

前記判別手段は、例えば、ステアリングシャフトのねじれ方向を検出するためのねじれ方向検出センサと、ハンドルの操舵方向を検出するための操舵方向検出センサと、を有し、前記ステアリングシャフトにおいて、タイヤ側に対するハンドル側のねじれ方向がハンドルの操舵方向と一致する場合は、ハンドルの戻し操作が運転者の手動操作によるものと判別し、タイヤ側に対するハンドル側のねじれ方向がハンドルの操舵方向と相違する場合は、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものと判別するもの、とすることができる。

かかる構成を備える電動アシストステアリング装置によれば、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものであることを簡易な構成（ねじれ方向検出センサおよび操舵方向検出センサ）で検出することができる。

本発明によれば、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作による場合に限り、ハンドル復元力に対する逆アシスト制御が行われ、ハンドルの戻し操作が運転者の手動操作による場合は、ハンドル復元力に対する逆アシスト制御が行われないので、運転者に違和感を与えることなく、残留角を減らすことができる。

電動アシストステアリング装置の概略構成図である。 電動アシストステアリング装置が実行する処理動作を示すフローチャートである。 自動車が旋回する際に、運転者の手放し操作によりハンドル戻し操作が行わる場合の動作の流れを示したフローチャートである。 ハンドル側センサの出力値とタイヤ側センサの出力値の変化を示すグラフである。 ステアリング戻り速度のみが低下することを示す操舵角のグラフである。 手放し操作又は手動操作により、ハンドルが中立位置へ戻される際における、ステアリングシャフトのねじれ方向およびハンドル操舵方向を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態に係る電動アシストステアリング装置について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る電動アシストステアリング装置１は、ハンドル２の操舵操作により転舵輪３Ｌ，３Ｒを転舵するステアリング機構４と、ステアリング機構４に組み付けられ操舵をアシストするアシストモータ５と、ハンドル２の操作状態に応じてアシストモータ５の作動を制御するコントロールユニット６とで主に構成されている。

ステアリング機構４は、上端部にハンドル２が回転一体に接続されたステアリングシャフト７を備え、このステアリングシャフト７の下端に、ピニオンギヤ８が回転一体に設けられている。ピニオンギヤ８は、ラックバー９のギヤ部と噛み合っている。ラックバー９は、そのギヤ部がラックハウジング１１内に収納され、その左右両端部がラックハウジング１１から露出してタイロッド１２の一端部に連結されている。左右のタイロッド１２の他端部は、左右前輪３Ｌ，３Ｒに設けられたナックル（不図示）に接続されている。これにより、左右前輪３Ｌ，３Ｒは、ステアリングシャフト７の軸線回りの回転に伴うラックバー９の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。

ステアリングシャフト７には減速ギヤ１４を介してアシストモータ５が組み付けられている。アシストモータ５は、その出力軸の回転により減速ギヤ１４を介してステアリングシャフト７を回転駆動して、ハンドル２の回動操作に対してアシスト力、又は後述する逆アシスト力を付与する。

ステアリングシャフト７には、ハンドル２と減速ギヤ１４との間にトルクセンサ（タイヤ側センサ）１５が設けられている。トルクセンサ１５は、例えば、ステアリングシャフト７の中間部に介装されたトーションバー（図示略）の捩れ角度をレゾルバ等により検出し、この捩れ角に基づいてステアリングシャフト７に働いた操舵トルクｔを検出する。また、ステアリングシャフト７には、ハンドル２とトルクセンサ１５との間に操舵角センサ（ハンドル側センサ）１６が設けられている。操舵角センサ１６は、ステアリングシャフト７の回転角度に基づいて、操舵角ゼロとなる中立位置からの回転角度を表す操舵角θを検出する。操舵角θは、正負の値により中立位置からの操舵方向が識別される。例えば、中立位置から右方向の操舵角θを正の値で、中立位置から左方向の操舵角θを負の値で示すことができる。

コントロールユニット６は、車速センサ１７からの車速情報、トルクセンサ１５からの操舵トルク情報、操舵角センサ１６からの操舵角情報等に基づいて、アシストモータ５の目標制御量を演算するための演算回路、演算された目標制御量に応じてアシストモータ５を駆動するためのモータ駆動回路等で構成される。

つぎに、上記構成を備える電動アシストステアリング装置１が、自動車の左旋回（左折）又は右旋回（右折）に際して、通常のアシスト制御から逆アシスト制御に移行する際の手順を図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、逆アシスト制御は、後述するＳＴ４で実行され、それ以外のときの操舵時には、通常のアシスト制御が実行されるものとする。

運転者が自動車走行中に、ハンドル２を右又は左へ所定量以上回転（操舵）すると、コントロールユニット６は、操舵角センサ１６の出力に基づきハンドル２が右又は左へ操舵されたことを検出する（ＳＴ１）。

つぎに、コントロールユニット６は、操舵角センサ１６の出力に基づきハンドル戻し操作が行われているか否かを判定する。すなわち、操舵角が増加している又は操舵角が保持されている場合は、ハンドル戻し操作ではないと判定する一方（ＳＴ２：ＮＯ）、操舵角が減少している場合は、ハンドル戻し操作であると判定する（ＳＴ２：ＹＥＳ）。ハンドル戻し操作ではないと判定した場合は、コントロールユニット６は、通常のアシスト制御を行う。

一方、ＳＴ２でハンドル戻し操作であると判定した場合は、コントロールユニット６は、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものであるか、運転者の手動操作によるものであるかを判別する（ＳＴ３）。この判別は、例えば、ステアリングシャフト７に設けられた操舵角センサ１６、トルクセンサ１５の出力値に基づいてなされる。すなわち、ハンドル側センサ（操舵角センサ１６）の出力値の変化が、ハンドル側センサよりタイヤ側に設けられたタイヤ側センサ（トルクセンサ１５）の出力値の変化より先行しているときには、ハンドルの戻し操作が運転者の手動操作によるものと判別し、タイヤ側センサの出力値の変化がハンドル側センサの出力値の変化より先行しているときには、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものと判別する。例えば図４（ａ）は、ハンドル側センサ（操舵角センサ１６）の出力値１８の変化がタイヤ側センサ（トルクセンサ１５）の出力値１９の変化より先行している例を示し、図４（ｂ）は、タイヤ側センサ（トルクセンサ１５）の出力値１９の変化がハンドル側センサ（操舵角センサ１６）の出力値１９の変化より先行している例を示している。なお、図４においては、両出力値１８，１９はそれぞれ１つの山を形成しているが、本ステップＳＴ３の判定は、山を形成する前に行うこともできる。例えば図４（ａ）の時間Ｔ１〜Ｔ２の間の両出力値１８，１９の変化に基づき、ハンドル側センサの出力値１８がタイヤ側センサの出力値１９よりも先行していると判定するようにしてもよい。なお、判定タイミングは遅くなるものの、両出力値１８，１９の山が形成された後に判定を行ってもよい。

コントロールユニット６は、ＳＴ３において、運転者の手放し操作が行われていると判別した場合は、ステアリング戻り速度のみを低下させるように、ステアリング復元力を逆アシストするようにアシストモータ５を駆動する（ＳＴ４）。これにより、図５に示すように、時間軸に対する操舵角の変化の傾斜が緩やかになり、手放し操作時におけるハンドル２の挙動が安定化する。この逆アシスト制御は、操舵角が中立位置近傍に戻るまで（例えば操舵角が中立位置から所定角以内に戻るまで）行われる（ＳＴ５）。

一方、ＳＴ３において、否定判定をした場合、つまり、ハンドルの戻し操作が運転者の手動操作によるものと判定した場合は、通常のアシスト制御が行われる。運転者の手動操作によりハンドルの戻し操作が行われているときに、逆アシスト制御を行うと、運転者に違和感（引っ掛かり感）を感じさせてしまうからである。

図３は、自動車が左旋回（左折）又は右旋回（右折）する際に、運転者の手放し操作によりハンドル戻し操作が行わる場合の一般的な動作の流れを示すフローチャートである。

自動車の直進中に運転者がハンドル２に左回り又は右回りの操舵力を付加すると（ＳＴ２１）、ハンドル２およびステアリングシャフト７は、一方に回転し（ＳＴ２２）、ステアリングシャフト７の回転に伴って左右前輪３Ｌ，３Ｒは、左又は右に操舵され、自動車は左旋回又は右旋回を開始する。そして、運転者がハンドル２を一定の操舵角で保舵した後（ＳＴ２３）、ハンドル２から手を放すと操舵力は低下し（ＳＴ２４）し、手放し操作により、ハンドル２、ステアリングシャフト７等がハンドル復元力により中立位置に向かって戻る（ＳＴ２５）。そして、残留角が発生する場合は、運転者の手動操作によりハンドル２は中立位置に戻され、残留角が殆ど発生しない場合は、引き続き手放し操作によりハンドル２は中立位置に戻され、自動車は直進状態に移行する。

このような旋回動作において、コントロールユニット６は、上記ＳＴ２１およびＳＴ２２では、操舵角が増加し、上記ＳＴ２３では操舵角が保持されることから、ハンドル戻し操作ではないと判定し（ＳＴ２：ＮＯ）、通常のアシスト制御を行う。また、コントロールユニット６は、上記ＳＴ２５では、タイヤ側センサの出力値の変化がハンドル側センサの出力値の変化より先行することから、ハンドルの戻し操作が手放し操作によるものと判別し（ＳＴ３：ＹＥＳ）、その間、逆アシスト制御を行う（ＳＴ４、ＳＴ５：ＮＯ）。また、コントロールユニット６は、上記ＳＴ２６では、操舵角が中立位置近傍に戻ったことから（ＳＴ５：ＹＥＳ）、逆アシスト制御を終了する。

＜他の実施形態＞
既述の実施形態では、ハンドル側センサとして操舵角センサ１６が用いられ、タイヤ側センサとして軸トルクを検出するためのトルクセンサ１５が用いられていたが、ハンドル側センサとして操舵角センサの代わりにトルクセンサを用いてもよいし、タイヤ側センサとしてトルクセンサの代わりに操舵角センサを用いてもよい。

また、既述の実施形態においては、ＳＴ３において、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作であるか、運転者の手動操作であるかの判定をハンドル側センサ出力値の変化がタイヤ側センサの出力値の変化より先行しているか否かに基づいて行ったが、トルクセンサ１５の出力値の正負および操舵角センサ１６の出力値の正負に基づいて行ってもよい。すなわち、ハンドル戻し操作である場合（ＳＴ２：ＹＥＳ）に、トルクセンサ１５の出力値の正負と操舵角センサ１６の出力値の正負に基づき、図６の表の下段に示すように、ステアリングシャフト７において、タイヤ側に対するハンドル側のねじれ方向がハンドル２の操舵方向（ハンドルの戻り方向）と一致すると判断した場合は、ハンドル２の戻し操作が運転者の手動操作によるものと判別する。一方、図６の表の上段に示すように、タイヤ側に対するハンドル側のねじれ方向がハンドル２の操舵方向（ハンドルの戻り方向）と相違すると判断した場合は、ハンドル２の戻し操作が運転者の手放し操作によるものと判別する。なお、図６中の仮想線２０は、ステアリングシャフト７のねじれ方向を分かり易く表すために記載したものであり、ステアリングシャフト７にねじれが生じていない場合は、仮想線２０は、ステアリングシャフト７の軸線と平行に直線状に延びた状態となる。

以上の説明から明らかなように、既述の実施の形態に係る電動アシストステアリング装置１によれば、ハンドル２の戻し操作が運転者の手放し操作による場合に限り、ハンドル復元力に対する逆アシスト制御を行い、ハンドル２の戻し操作が運転者の手動操作による場合は、ハンドル復元力に対する逆アシスト制御を行わないので、運転者に違和感を与えることなく、残留角を減らすことができる。

本発明は、例えば、自動車に搭載される電動アシストステアリング装置に適用することができる。

１ 電動アシストステアリング装置
２ ハンドル
５ アシストモータ
６ コントロールユニット
７ ステアリングシャフト
１５ トルクセンサ（ねじれ方向検出センサ）
１６ 操舵角センサ（操舵方向検出センサ）
１８ ハンドル側センサの出力値
１９ タイヤ側センサの出力値

Claims (3)

1. ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものか、運転者の手動操作によるものかを判別する判別手段と、
   該判別手段によってハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものと判別した場合に限り、ステアリング戻り速度のみを低下させるようにステアリング復元力を逆アシストする逆アシスト制御手段と、
   を備えることを特徴とする電動アシストステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動アシストステアリング装置において、
   前記判別手段は、
   ステアリングシャフトにおいて操舵角又は軸トルクを検出するためのハンドル側センサと、
   同ステアリングシャフトにおいて前記ハンドル側センサよりタイヤ側に設けられ、操舵角又は軸トルクを検出するためのタイヤ側センサと、
   を有し、
   前記ハンドル側センサの出力値の変化が前記タイヤ側センサの出力値の変化より先行しているときに、ハンドルの戻し操作が運転者の手動操作によるものと判別し、
   前記タイヤ側センサの出力値の変化が前記ハンドル側センサの出力値の変化より先行しているときに、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものと判別することを特徴とする電動アシストステアリング装置。
3. 請求項１に記載の電動アシストステアリング装置において、
   前記判別手段は、
   ステアリングシャフトのねじれ方向を検出するためのねじれ方向検出センサと、
   ハンドルの操舵方向を検出するための操舵方向検出センサと、
   を有し、
   前記ステアリングシャフトにおいて、タイヤ側に対するハンドル側のねじれ方向がハンドルの操舵方向と一致する場合は、ハンドルの戻し操作が運転者の手動操作によるものと判別し、タイヤ側に対するハンドル側のねじれ方向がハンドルの操舵方向と相違する場合は、ハンドルの戻し操作が運転者の手放し操作によるものと判別することを特徴とする電動アシストステアリング装置。

Images