JP4200949B2 - 電動式パワーステアリング装置及びその制御定数決定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌の電動式パワーステアリング装置に係り、更に詳細には電動式パワーステアリング装置及びその制御定数決定方法及び装置に係る。

自動車等の車輌の電動式パワーステアリング装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる下記の特許文献１に記載されている如く、少なくとも操舵トルクに基づいて操舵アシスト力を演算し、ステアリングシャフトの振動を検出し、検出された振動と逆位相の振動力をダンピング力として操舵アシスト力に加算する電動式パワーステアリング装置が既に知られている。

かかる電動式パワーステアリング装置によれば、ステアリングシャフトの振動と逆位相のダンピング力が操舵アシスト力に加算されるので、操舵アシスト力にダンピング力が加算されない場合に比して、フラッタや制動時の車輪振動に起因する高周波振動が操舵輪側より電動式パワーステアリング装置を経て操舵入力手段としてのステアリングホイールへ伝達されることを低減することができる。
特開平６−１７１５４１号公報

しかし上述の如き従来の電動式パワーステアリング装置に於いては、ステアリングシャフトの振動を検出するセンサが必須であり、そのため電動式パワーステアリング装置が高価になることが避けられず、また制御の応答遅れに起因してステアリングホイールの振動を必ずしも効果的に低減できない場合がある。

本発明は、ステアリングシャフトの振動と逆位相のダンピング力が操舵アシスト力に加算されるよう構成された従来の電動式パワーステアリング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、少なくとも操舵トルクに基づいて操舵アシスト力を演算する際の制御定数を最適化することにより、操舵輪側より電動式パワーステアリング装置へ入力され操舵トルクに含まれる振動とは逆相の力を発生させ、これによりステアリングシャフトの振動検出を要することなく操舵輪側より電動式パワーステアリング装置を経てステアリングシャフトの如き操舵入力手段へ伝達される振動を低減することである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、操舵トルクを検出し、少なくとも操舵トルク及び所定の制御定数に基づいて操舵アシスト力を発生する電動式パワーステアリング装置について、操舵輪側より入力される振動が前記電動式パワーステアリング装置を経て操舵入力手段へ伝達されることを抑制するよう所定の制御定数を決定する電動式パワーステアリング装置の制御定数決定方法にして、加振手段により操舵輪側より前記電動式パワーステアリング装置を加振し、操舵トルク及び所定の制御定数に基づいて操舵アシスト力を演算し、前記加振手段の加振力の位相と前記操舵アシスト力の位相とが逆相になるまで所定の制御定数を変更することを特徴とする電動式パワーステアリング装置の制御定数決定方法（請求項１の構成）、又は操舵トルクを検出し、少なくとも操舵トルク及び所定の制御定数に基づいて操舵アシスト力を発生する電動式パワーステアリング装置について、操舵輪側より入力される振動が前記電動式パワーステアリング装置を経て操舵入力手段へ伝達されることを抑制するよう所定の制御定数を決定する電動式パワーステアリング装置の制御定数決定装置にして、操舵輪側より前記電動式パワーステアリング装置を加振する加振手段と、前記加振手段の加振力を検出する手段と、前記加振力及び操舵アシスト力の位相を解析する手段と、前記加振力の位相と前記操舵アシスト力の位相とが逆相になるまで所定の制御定数を変更する手段とを有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置の制御定数決定装置（請求項３の構成）、又は操舵トルクを検出し、少なくとも操舵トルク及び所定の制御定数に基づいて操舵アシスト力を発生する電動式パワーステアリング装置に於いて、前記所定の制御定数は請求項１又は２に記載の制御定数決定方法又は請求項３又は４に記載の制御定数決定装置により決定された制御定数であることを特徴とする電動式パワーステアリング装置（請求項５の構成）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又は３の構成に於いて、前記所定の制御定数は少なくとも操舵トルクに対する操舵アシスト力の位相を規定する制御定数であるよう構成される（請求項２又は４の構成）。

上記請求項１の構成によれば、加振手段により操舵輪側より電動式パワーステアリング装置が加振され、操舵トルク及び所定の制御定数に基づいて操舵アシスト力が演算され、加振手段の加振力の位相と操舵アシスト力の位相とが逆相になるまで所定の制御定数が変更されるので、操舵輪側より電動式パワーステアリング装置へ入力される振動力の位相と操舵アシスト力の位相とを逆相にする所定の制御定数を容易に且つ正確に且つ確実に求めることができる。

また上記請求項２及び４の構成によれば、所定の制御定数は少なくとも操舵トルクに対する操舵アシスト力の位相を規定する制御定数であるので、操舵輪側より電動式パワーステアリング装置へ入力される振動力の位相と操舵アシスト力の位相とを逆相にする所定の制御定数を容易に且つ正確に且つ確実に求めることができる。

また上記請求項３の構成によれば、制御定数決定装置は加振手段の加振力を検出する手段と、操舵アシスト力及び加振力の位相を解析する手段と、操舵アシスト力及び加振力の位相を比較し、操舵アシスト力及び加振力の位相が逆相になるまで所定の制御定数を変更する手段とを有するので、上記請求項１の制御定数決定方法を容易に且つ確実に実行することができる。

また上記請求項５の構成によれば、電動式パワーステアリング装置は少なくとも操舵トルク及び所定の制御定数に応じて操舵アシスト力を付与し、所定の制御定数は請求項１又は２に記載の制御定数決定方法又は請求項３又は４に記載の制御定数決定装置により決定された制御定数であるので、フラッタや制動時の車輪振動に起因する高周波振動が操舵輪側より電動式パワーステアリング装置を経てステアリングホイールの如き操舵入力手段へ伝達されることを確実に且つ効果的に低減することができ、またステアリングシャフトの如き電動式パワーステアリング装置の構成部材の振動を検出する必要がないので、前述の従来の電動式パワーステアリング装置に比して電動式パワーステアリング装置の構造を簡単にしコストを低減することができる。

［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４の構成に於いて、車輌の走行時に操舵輪側より電動式パワーステアリング装置へ入力される振動の周波数の範囲内の周波数にて操舵輪側より電動式パワーステアリング装置を加振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４の構成に於いて、加振力と操舵入力手段へ伝達される振動力との差の大きさが操舵アシスト力と所定の基準係数との積の大きさ以上になるまで所定の制御定数を変更するよう構成される（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２の構成に於いて、所定の基準係数は０．５よりも大きく１以下の値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、上記好ましい態様３の構成に於いて、所定の基準係数は０．８であるよう構成される（好ましい態様４）。

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４の構成に於いて、ｓをラプラス演算子とし、Ｔを時定数として下記の式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspを演算し、位相補償後の操舵トルクＴspに基づいて目標操舵アシストトルクＴatを演算し、目標操舵アシストトルクＴatに基づいて操舵アシスト力Ｆatを発生するよう構成される（好ましい態様５）。

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４の構成に於いて、所定の制御定数は操舵トルクに対する操舵アシスト力の位相及びゲインを規定する制御定数であるよう構成される（好ましい態様６）。

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は本発明による制御定数決定方法の一つの実施例が適用された電動式パワーステアリング装置及び制御定数決定装置を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０は運転者によるステアリングホイール１１の転舵に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン式の電動式パワーステアリング装置を示している。図示の実施例に於いては、電動式パワーステアリング装置１０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１２と、電動機１２の回転トルクをラックバー１４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１６とを有し、ハウジング１８に対し相対的にラックバー１４を駆動する転舵アシスト力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する。

電動式パワーステアリング装置１０の電動機１２は電子制御装置２０により制御される。電子制御装置２０には、ステアリングシャフト２２に設けられたトルクセンサ２４より操舵トルクＴsを示す信号が入力され、また制御定数決定装置２６より後述の如く制御定数Ａを示す信号が入力される。電子制御装置２０は図２に示されたフローチャートを記憶しており、後に詳細に説明する如く操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づいて目標操舵アシストトルクＴatを演算し、操舵アシストトルクが目標操舵アシストトルクＴatになるよう電動機１２を制御すると共に、目標操舵アシストトルクＴatをラックバー１４に於ける目標アシスト力Ｆatに変換する。

制御定数決定装置２６はラックバー１４の一端に着脱自在に連結されラックバー１４を加振する加振機２８と、加振機２８による加振によりラックバー１４に与えられる軸力Ｆoを検出する力センサ３０と、周波数・位相分析装置３２と、電子制御装置３４とを含んでいる。図示の如く、周波数・位相分析装置３２には電子制御装置２０より目標アシスト力Ｆatを示す信号が入力されると共に、力センサ３０より軸力Ｆoを示す信号が入力され、周波数・位相分析装置３２は目標アシスト力Ｆat及び軸力Ｆoの周波数及び位相を分析し、それらの分析結果を示す信号を電子制御装置３４へ出力する。

電子制御装置３４は図４に示された制御定数決定制御のフローチャートを記憶しており、後に詳細に説明する如く目標アシスト力Ｆat及び軸力Ｆoの位相が逆相であるか否かを判定し、目標アシスト力Ｆat及び軸力Ｆoの位相が逆相ではないときには制御定数Ａを所定の手順に従って順次変更し、目標アシスト力Ｆat及び軸力Ｆoの位相が逆相であるときにはその制御定数Ａを制御用制御定数として確定し電子制御装置２０へ出力する。電子制御装置２０は電子制御装置３４より制御用制御定数を受信すると、その制御定数を所定の記憶エリアに記憶する。

尚図には詳細に示されていないが、電子制御装置２０及び３４は例えば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一般的な構成のマイクロコンピュータを含んでいる。

特に電子制御装置２０は、ｓをラプラス演算子とし、Ｔを時定数として上記式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspを演算し、位相補償後の操舵トルクＴspに基づいて図３に示されたグラフに対応するマップより目標操舵アシストトルクＴatを演算する。

また目標アシスト力Ｆatがラックバー１４に与えられるので、図１２に示されている如く、目標アシスト力Ｆat及び軸力Ｆoの位相差をθ〔rad〕とすると、ラックバー１４よりステアリングシャフト２２の側へ伝達される力Ｆは下記の式２により表され、目標操舵アシストトルクＴatの制御による振動力低減量ΔＦは下記の式３により表される。

振動力低減量ΔＦの大きさが大きいほど目標操舵アシストトルクＴatの制御による振動力低減効果が高く、位相差θがπに近いほど目標操舵アシストトルクＴatの制御による振動力低減効果が高い。よって電子制御装置３４は、Ｋcを０．５以上１以下の正の一定の係数、例えば０．８として、下記の式４の不等式が成立するときに目標アシスト力Ｆat及び軸力Ｆoの位相が逆相であると判定する。
｜ΔＦ｜≧Ｋc｜Ｆat｜ ……（４)

また車輌の走行中にフラッタや制動時の車輪振動に起因して操舵輪側より電動式パワーステアリング装置１０のラックバー１４に入力される振動の周波数の範囲をｆ1〜ｆ2とすると、加振機２８はｆ1〜ｆ2の周波数範囲にてラックバー１４を加振する。

上述の如く構成された制御定数決定装置２６による制御定数Ａの決定は、出荷前の車輌について車輌毎又は車種毎に実行される。また制御定数決定装置２６による制御定数Ａの決定に際しては、電動式パワーステアリング装置１０のラックバー１４の一端にタイロッド連結用のボールジョイントにより加振機２８の出力軸２８Ａが連結され、電子制御装置２０及び３４が相互に通信可能に接続され、しかる後電子制御装置２０及び３４の図には示されていないスイッチが投入される。

次に図２に示されたフローチャートを参照して実施例に於ける制御定数決定用操舵アシストトルク制御について説明する。尚図２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スイッチの閉成により開始され、該スイッチが開成されるまで所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては電子制御装置３４より入力される制御定数Ａを示す信号の読み込みが行われ、ステップ２０に於いてはトルクセンサ２４により検出された操舵トルクＴsを示す信号の読み込みが行われ、ステップ３０に於いては上記式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspが演算される。

ステップ４０に於いては車速Ｖを０として位相補償後の操舵トルクＴspに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより目標アシストトルクＴatが演算され、ステップ５０に於いては目標アシストトルクＴatに基づきラックバー１４に於ける目標アシスト力Ｆatが演算されると共に、目標アシスト力Ｆatを示す信号が制御定数決定装置２６へ出力される。

ステップ６０に於いては目標アシストトルクＴatに基づいて電動機１２に対する目標制御電流が演算され、電動機１２に対する制御電流が目標制御電流になるよう制御され、これにより操舵アシストトルクが目標操舵アシストトルクＴatになるよう電動機１２が制御される。

次に図４に示されたフローチャートを参照して実施例に於ける制御定数決定制御ルーチンについて説明する。尚図４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スイッチの閉成により開始され、該スイッチが開成されるまで所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１１０に於いては制御定数Ａが予め設定された初期値Ａoに設定されると共に、該制御定数Ａを示す信号が電子制御装置２０へ出力され、ステップ１２０に於いては加振機２８に対し加振開始の指令信号が出力され、これにより加振機２８によるラックバー１４の加振が開始される。

ステップ１３０に於いては力センサ３０より制御定数決定装置２６へラックバー１４の軸力Ｆoを示す信号が入力され、ステップ１４０に於いては周波数・位相分析装置３２に対し軸力Ｆoの位相分析を行う指令信号が出力されると共に、軸力Ｆoの周波数及び位相を示す信号が電子制御装置３４へ入力される。

ステップ１５０に於いては電子制御装置２０より周波数・位相分析装置３２へ目標アシスト力Ｆatを示す信号が入力され、ステップ１６０に於いては周波数・位相分析装置３２に対し目標アシスト力Ｆatの位相分析を行う指令信号が出力されると共に、目標アシスト力Ｆatの周波数及び位相を示す信号が電子制御装置３４へ入力される。

ステップ１７０に於いては上記式３に従って振動力低減量ΔＦが演算され、上記式４の不等式が成立するか否かの判別により、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１８０に於いて制御定数Ａが所定の手順に従って変更されると共に、変更後の制御定数Ａを示す信号が電子制御装置２０へ出力された後ステップ１３０へ戻り、肯定判別が行われたときにはステップ１９０へ進む。

ステップ１９０に於いては制御定数Ａが現在の値に確定されると共に、その制御定数Ａを示す信号が確定された値として電子制御装置２０へ出力され、ステップ２００に於いては加振機２８が停止される。尚電子制御装置２０は確定された制御定数Ａを受信すると、その値をＲＯＭの如き記憶手段に記憶する。

かくして図示の実施例によれば、ステップ２０及び３０に於いて操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づき位相補償後の操舵トルクＴspが演算され、ステップ４０及び５０に於いては位相補償後の操舵トルクＴspに基づき目標アシストトルクＴatが演算され、目標アシストトルクＴatに基づきラックバー１４に於ける目標アシスト力Ｆatが演算される。

そして加振機２８によりラックバー１４が加振される状態でステップ１３０及び１４０に於いてラックバー１４の加振による軸力Ｆoの周波数及び位相を示す信号が周波数・位相分析装置３２より電子制御装置３４へ入力され、またステップ１５０及び１６０に於いて電子制御装置２０より入力される目標アシスト力Ｆatの周波数及び位相を示す信号が電子制御装置３４へ入力される。

更にステップ１７０に於いて上記式３に従って振動力低減量ΔＦが演算され、上記式４の不等式が成立するか否かの判別により、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であるか否かの判別が行われ、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であると判別されるまでステップ１８０に於いて制御定数Ａが所定の手順に従って変更され、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であると判別されると、ステップ１９０に於いてそのときの制御定数Ａを示す信号が電子制御装置２０へ出力され、その値が電子制御装置２０のＲＯＭの如き記憶手段に確定された制御定数Ａとして記憶される。

従って図示の制御定数決定装置２６及び制御定数決定装置２６による制御定数決定方法によれば、操舵輪の側より電動式パワーステアリング装置１０へ入力される振動力の位相と操舵アシスト力の位相とを逆相にする所定の制御定数Ａを容易に且つ正確に且つ確実に求めることができる。

また図示の実施例によれば、所定の制御定数Ａは操舵トルクＴsに対する操舵アシスト力の位相及びゲインを決定する制御定数であるので、操舵輪の側より電動式パワーステアリング装置１０へ入力される振動力の位相と操舵アシスト力の位相とを逆相にすると共に振動力に効果的に対抗する操舵アシスト力を発生させる所定の制御定数Ａを容易に且つ正確に且つ確実に求めることができる。

図５は本発明による電動式パワーステアリング装置が搭載された車輌を示す概略構成図である。尚図５に於いて、図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

図５に示されている如く、電動式パワーステアリング装置１０のラックバー１４の両端にはボールジョイント４０FL及び４０FRによりタイロッド４２L及び４２Rの内端が連結され、タイロッド４２L及び４２Rの外端は図には示されていないボールジョイントにより左右の前輪４４FL及び４４FRのナックルアームに連結されている。従って操舵輪である左右の前輪４４FL及び４４FRは運転者によるステアリングホイール１１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１０によりラックバー１４及びタイロッド４２L及び４２Rを介して転舵される。

制御定数決定の場合と同様、電動式パワーステアリング装置１０の電動機１２は電子制御装置２０により制御される。電子制御装置２０にはトルクセンサ２４より操舵トルクＴsを示す信号、車速センサ４６より車速Ｖを示す信号、操舵角センサ４８より操舵角θを示す信号が入力される。

電子制御装置２０は図６に示されたフローチャート及び上述の如く決定された制御定数Ａを記憶しており、操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づいて上記式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspを演算し、位相補償後の操舵トルクＴsp、車速Ｖ、操舵角θに基づいて目標アシストトルクＴatを演算し、操舵アシストトルクが目標アシストトルクＴatになるよう電動機１２を制御し、これにより運転者の操舵負担を軽減すると共に、左右の前輪４４FL及び４４FRの側より電動式パワーステアリング装置１０を介してステアリングホイール１１へ伝達される振動を低減する。

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ける操舵アシストトルク制御について説明する。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、イグニッションスイッチが開成されるまで所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ３１０に於いては操舵トルクＴsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ３２０に於いては上記ステップ３０の場合と同様の要領にて操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づき上記式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspが演算され、ステップ３３０に於いては位相補償後の操舵トルクＴspに基づき図７に示されたグラフに対応するマップより目標基本アシストトルクＴabtが演算される。

ステップ３４０に於いては操舵トルクＴsの微分値Ｔsdが演算され、操舵トルクの微分値Ｔsdに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより操舵トルク微分値補償基本トルクＴadが演算され、車速Ｖに基づき図９に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋadが演算され、操舵トルク微分値補償基本トルクＴadと車速係数Ｋadとの積として操舵トルク微分値補償トルクＴadtが演算される。

ステップ３５０に於いては操舵角θの微分値として操舵速度θdが演算され、操舵速度θdに基づき図１０に示されたグラフに対応するマップより操舵速度補償基本トルクＴasが演算され、車速Ｖに基づき図１１に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋasが演算され、操舵速度補償基本トルクＴasと車速係数Ｋasとの積として操舵速度補償トルクＴastが演算される。

ステップ３６０に於いては目標基本アシストトルクＴabtと操舵トルク微分値補償トルクＴadtと操舵速度補償トルクＴastとの和として目標アシストトルクＴatが演算され、ステップ３７０に於いては目標アシストトルクＴatに基づいて電動機１２に対する目標制御電流が演算され、電動機１２に対する制御電流が目標制御電流になるよう制御され、これにより操舵アシストトルクが目標操舵アシストトルクＴatになるよう電動機１２が制御される。

かくして図示の実施例によれば、ステップ３２０に於いて操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づき上記式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspが演算され、ステップ３３０に於いて位相補償後の操舵トルクＴspに基づき目標基本アシストトルクＴabtが演算され、ステップ３４０に於いて操舵トルクの微分値Ｔsd及び車速Ｖに基づき操舵トルク微分値補償トルクＴadtが演算され、ステップ３５０に於いて操舵速度θd及び車速Ｖに基づき操舵速度補償トルクＴastが演算される。

そしてステップ３６０に於いて目標基本アシストトルクＴabtと操舵トルク微分値補償トルクＴadtと操舵速度補償トルクＴastとの和として目標アシストトルクＴatが演算され、ステップ３７０に於いて操舵アシストトルクが目標操舵アシストトルクＴatになるよう電動機１２が制御される。

従って図示の実施例によれば、上述の制御定数決定装置２６及び制御定数決定装置２６による制御定数決定方法により決定された制御定数Ａ及び操舵トルクＴsに基づいて位相補償後の操舵トルクＴspが演算され、位相補償後の操舵トルクＴspに基づき目標基本アシストトルクＴabtが演算されるので、フラッタや制動時の車輪振動に起因する高周波振動が操舵輪側より電動式パワーステアリング装置１０へ入力されても、その振動力を目標基本アシストトルクＴabtにより効果的に打ち消し、これにより振動が電動式パワーステアリング装置１０を経てステアリングホイール１１へ伝達されることを効果的に低減することができる。

また図示の実施例によれば、ステアリングシャフト２２の如き電動式パワーステアリング装置１０の構成部材の振動を検出する必要がなく、振動を検出するセンサは不要であるので、前述の従来の電動式パワーステアリング装置に比して電動式パワーステアリング装置の構造を簡単にしコストを低減することができる。

次に図２に示されたフローチャートを参照して実施例に於ける制御定数決定用操舵アシストトルク制御について説明する。尚図２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スイッチの閉成により開始され、該スイッチが開成されるまで所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては電子制御装置３４より入力される制御定数Ａを示す信号の読み込みが行われ、ステップ２０に於いてはトルクセンサ２４により検出された操舵トルクＴsを示す信号の読み込みが行われ、ステップ３０に於いては上記式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspが演算される。

ステップ４０に於いては車速Ｖを０として位相補償後の操舵トルクＴspに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより目標アシストトルクＴatが演算され、ステップ５０に於いては目標アシストトルクＴatに基づきラックバー１４に於ける目標アシスト力Ｆatが演算されると共に、目標アシスト力Ｆatを示す信号が制御定数決定装置２６へ出力される。

ステップ６０に於いては目標アシストトルクＴatに基づいて電動機１２に対する目標制御電流が演算され、電動機１２に対する制御電流が目標制御電流になるよう制御され、これにより操舵アシストトルクが目標操舵アシストトルクＴatになるよう電動機１２が制御される。

次に図４に示されたフローチャートを参照して実施例に於ける制御定数決定制御ルーチンについて説明する。尚図４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スイッチの閉成により開始され、該スイッチが開成されるまで所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１１０に於いては制御定数Ａが予め設定された初期値Ａoに設定されると共に、該制御定数Ａを示す信号が電子制御装置２０へ出力され、ステップ１２０に於いては加振機２８に対し加振開始の指令信号が出力され、これにより加振機２８によるラックバー１４の加振が開始される。

ステップ１３０に於いては力センサ３０より制御定数決定装置２６へラックバー１４の軸力Ｆoを示す信号が入力され、ステップ１４０に於いては周波数・位相分析装置３２に対し軸力Ｆoの位相分析を行う指令信号が出力されると共に、軸力Ｆoの周波数及び位相を示す信号が電子制御装置３４へ入力される。

ステップ１５０に於いては電子制御装置２０より周波数・位相分析装置３２へ目標アシスト力Ｆatを示す信号が入力され、ステップ１６０に於いては周波数・位相分析装置３２に対し目標アシスト力Ｆatの位相分析を行う指令信号が出力されると共に、目標アシスト力Ｆatの周波数及び位相を示す信号が電子制御装置３４へ入力される。

ステップ１７０に於いては上記式３に従って振動力低減量ΔＦが演算され、上記式４の不等式が成立するか否かの判別により、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１８０に於いて制御定数Ａが所定の手順に従って変更されると共に、変更後の制御定数Ａを示す信号が電子制御装置２０へ出力された後ステップ１３０へ戻り、肯定判別が行われたときにはステップ１９０へ進む。

ステップ１９０に於いては制御定数Ａが現在の値に確定されると共に、その制御定数Ａを示す信号が確定された値として電子制御装置２０へ出力され、ステップ２００に於いては加振機２８が停止される。尚電子制御装置２０は確定された制御定数Ａを受信すると、その値をＲＯＭの如き記憶手段に記憶する。

かくして図示の実施例によれば、ステップ２０及び３０に於いて操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づき位相補償後の操舵トルクＴspが演算され、ステップ４０及び５０に於いては位相補償後の操舵トルクＴspに基づき目標アシストトルクＴatが演算され、目標アシストトルクＴatに基づきラックバー１４に於ける目標アシスト力Ｆatが演算される。

そして加振機２８によりラックバー１４が加振される状態でステップ１３０及び１４０に於いてラックバー１４の加振による軸力Ｆoの周波数及び位相を示す信号が周波数・位相分析装置３２より電子制御装置３４へ入力され、またステップ１５０及び１６０に於いて電子制御装置２０より入力される目標アシスト力Ｆatの周波数及び位相を示す信号が電子制御装置３４へ入力される。

更にステップ１７０に於いて上記式３に従って振動力低減量ΔＦが演算され、上記式４の不等式が成立するか否かの判別により、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であるか否かの判別が行われ、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であると判別されるまでステップ１８０に於いて制御定数Ａが所定の手順に従って変更され、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であると判別されると、ステップ１９０に於いてそのときの制御定数Ａを示す信号が電子制御装置２０へ出力され、その値が電子制御装置２０のＲＯＭの如き記憶手段に確定された制御定数Ａとして記憶される。

従って図示の制御定数決定装置２６及び制御定数決定装置２６による制御定数決定方法によれば、操舵輪の側より電動式パワーステアリング装置１０へ入力される振動力の位相と操舵アシスト力の位相とを逆相にする所定の制御定数Ａを容易に且つ正確に且つ確実に求めることができる。

また図示の実施例によれば、所定の制御定数Ａは操舵トルクＴsに対する操舵アシスト力の位相及びゲインを決定する制御定数であるので、操舵輪の側より電動式パワーステアリング装置１０へ入力される振動力の位相と操舵アシスト力の位相とを逆相にすると共に振動力に効果的に対抗する操舵アシスト力を発生させる所定の制御定数Ａを容易に且つ正確に且つ確実に求めることができる。

図５は本発明による電動式パワーステアリング装置が搭載された車輌を示す概略構成図である。尚図５に於いて、図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

図５に示されている如く、電動式パワーステアリング装置１０のラックバー１４の両端にはボールジョイント４０FL及び４０FRによりタイロッド４２L及び４２Rの内端が連結され、タイロッド４２L及び４２Rの外端は図には示されていないボールジョイントにより左右の前輪４４FL及び４４FRのナックルアームに連結されている。従って操舵輪である左右の前輪４４FL及び４４FRは運転者によるステアリングホイール１１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１０によりラックバー１４及びタイロッド４２L及び４２Rを介して転舵される。

制御定数決定の場合と同様、電動式パワーステアリング装置１０の電動機１２は電子制御装置２０により制御される。電子制御装置２０にはトルクセンサ２４より操舵トルクＴsを示す信号、車速センサ４６より車速Ｖを示す信号、操舵角センサ４８より操舵角θを示す信号が入力される。

電子制御装置２０は図６に示されたフローチャート及び上述の如く決定された制御定数Ａを記憶しており、操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づいて上記式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspを演算し、位相補償後の操舵トルクＴsp、車速Ｖ、操舵角θに基づいて目標アシストトルクＴatを演算し、操舵アシストトルクが目標アシストトルクＴatになるよう電動機１２を制御し、これにより運転者の操舵負担を軽減すると共に、左右の前輪４４FL及び４４FRの側より電動式パワーステアリング装置１０を介してステアリングホイール１１へ伝達される振動を低減する。

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ける操舵アシストトルク制御について説明する。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、イグニッションスイッチが開成されるまで所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ３１０に於いては操舵トルクＴsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ３２０に於いては上記ステップ３０の場合と同様の要領にて操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づき上記式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspが演算され、ステップ３３０に於いては位相補償後の操舵トルクＴspに基づき図７に示されたグラフに対応するマップより目標基本アシストトルクＴabtが演算される。

ステップ３４０に於いては操舵トルクＴsの微分値Ｔsdが演算され、操舵トルクの微分値Ｔsdに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより操舵トルク微分値補償基本トルクＴadが演算され、車速Ｖに基づき図９に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋadが演算され、操舵トルク微分値補償基本トルクＴadと車速係数Ｋadとの積として操舵トルク微分値補償トルクＴadtが演算される。

ステップ３５０に於いては操舵角θの微分値として操舵速度θdが演算され、操舵速度θdに基づき図１０に示されたグラフに対応するマップより操舵速度補償基本トルクＴasが演算され、車速Ｖに基づき図１１に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋasが演算され、操舵速度補償基本トルクＴasと車速係数Ｋasとの積として操舵速度補償トルクＴastが演算される。

ステップ３６０に於いては目標基本アシストトルクＴabtと操舵トルク微分値補償トルクＴadtと操舵速度補償トルクＴastとの和として目標アシストトルクＴatが演算され、ステップ３７０に於いては目標アシストトルクＴatに基づいて電動機１２に対する目標制御電流が演算され、電動機１２に対する制御電流が目標制御電流になるよう制御され、これにより操舵アシストトルクが目標操舵アシストトルクＴatになるよう電動機１２が制御される。

かくして図示の実施例によれば、ステップ３２０に於いて操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づき上記式１に従って位相補償後の操舵トルクＴspが演算され、ステップ３３０に於いて位相補償後の操舵トルクＴspに基づき目標基本アシストトルクＴabtが演算され、ステップ３４０に於いて操舵トルクの微分値Ｔsd及び車速Ｖに基づき操舵トルク微分値補償トルクＴadtが演算され、ステップ３５０に於いて操舵速度θd及び車速Ｖに基づき操舵速度補償トルクＴastが演算される。

そしてステップ３６０に於いて目標基本アシストトルクＴabtと操舵トルク微分値補償トルクＴadtと操舵速度補償トルクＴastとの和として目標アシストトルクＴatが演算され、ステップ３７０に於いて操舵アシストトルクが目標操舵アシストトルクＴatになるよう電動機１２が制御される。

従って図示の実施例によれば、上述の制御定数決定装置２６及び制御定数決定装置２６による制御定数決定方法により決定された制御定数Ａ及び操舵トルクＴsに基づいて位相補償後の操舵トルクＴspが演算され、位相補償後の操舵トルクＴspに基づき目標基本アシストトルクＴabtが演算されるので、フラッタや制動時の車輪振動に起因する高周波振動が操舵輪側より電動式パワーステアリング装置１０へ入力されても、その振動力を目標基本アシストトルクＴabtにより効果的に打ち消し、これにより振動が電動式パワーステアリング装置１０を経てステアリングホイール１１へ伝達されることを効果的に低減することができる。

また図示の実施例によれば、ステアリングシャフト２２の如き電動式パワーステアリング装置１０の構成部材の振動を検出する必要がなく、振動を検出するセンサは不要であるので、前述の従来の電動式パワーステアリング装置に比して電動式パワーステアリング装置の構造を簡単にしコストを低減することができる。

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、ステップ１７０に於いて上記式３に従って振動力低減量ΔＦが演算され、上記式４の不等式が成立するか否かの判別により、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であるか否かの判別が行われるようになっているが、軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であるか否かの判別は、αを例えばπ／２以下の正の定数として、目標アシスト力Ｆat及び軸力Ｆoの位相差θがπ−α以上でπ＋α以下であるか否かの判別により行わ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、ステップ５０に於いて目標アシストトルクＴatに基づきラックバー１４に於ける目標アシスト力Ｆatが演算され、ステップ１７０に於いて軸力Ｆo及び目標アシスト力Ｆatの位相が互いに逆相であるか否かの判別が行われるようになっているが、電動機１２に対し供給される制御電流に基づき目標アシストトルクＴatに基づく実際のアシスト力が推定され、ステップ１７０に於いて軸力Ｆo及び実際のアシスト力の位相が互いに逆相であるか否かの判別が行わ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、ステップ３２０に於いて操舵トルクＴs及び制御定数Ａに基づく位相補償後の操舵トルクＴspに基づき目標基本アシストトルクＴabtが演算され、ステップ３４０に於いて操舵トルクの微分値Ｔsd及び車速Ｖに基づき操舵トルク微分値補償トルクＴadtが演算され、ステップ３５０に於いて操舵速度θd及び車速Ｖに基づき操舵速度補償トルクＴastが演算され、ステップ３６０に於いて目標基本アシストトルクＴabtと操舵トルク微分値補償トルクＴadtと操舵速度補償トルクＴastとの和として目標アシストトルクＴatが演算されるようになっているが、本発明の決定方法及び決定装置に従って決定された制御定数Ａ及び操舵トルクＴsに基づく位相補償後の操舵トルクＴspに基づき目標基本アシストトルクＴabtが演算される限り、目標基本アシストトルクＴabtに加算される制御量は当技術分野に於いて公知の任意の制御量であってよい。

また上述の実施例に於いては、電動式パワーステアリング装置１０はラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であるが、本発明が適用される電動式パワーステアリング装置１０はステアリングシャフト又はピニオンシャフトにアシストトルクが付与される形式の電動式パワーステアリング装置であってもよい。

本発明による制御定数決定方法の一つの実施例が適用された電動式パワーステアリング装置及び制御定数決定装置を示す概略構成図である。 実施例に於ける制御定数決定用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。 実施例に於ける制御定数決定制御時の位相補償後の操舵トルクＴspと目標アシストトルクＴatとの間の関係を示すグラフである。 実施例に於ける制御定数決定制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による電動式パワーステアリング装置が搭載された車輌を示す概略構成図である。 実施例に於け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。 通常制御時の位相補償後の操舵トルクＴspと目標アシストトルクＴatとの間の関係を示すグラフである。 操舵トルクの微分値Ｔsdと操舵トルク微分値補償トルクＴadとの間の関係を示すグラフである。 車速Ｖと車速係数Ｋadとの間の関係を示すグラフである。 操舵速度θsdと操舵速度補償トルクＴasとの間の関係を示すグラフである。 車速Ｖと車速係数Ｋasとの間の関係を示すグラフである。 軸力Ｆo、目標アシスト力Ｆat、ラックバーよりステアリングシャフトの側へ伝達される力Ｆの例を示すグラフである。

符号の説明

１１ ステアリングホイール
１４ ラックバー
１６ 電動式パワーステアリング装置
２０ 電子制御装置
２４ トルクセンサ
２６ 制御定数決定装置
２８ 加振機
３０ 力センサ
３２ 周波数・位相分析装置
３４ 電子制御装置
４４FL及び４４FR 左右の前輪
４６ 車速センサ
４８ 操舵角センサ

Claims (5)

1. 操舵トルクを検出し、少なくとも操舵トルク及び所定の制御定数に基づいて操舵アシスト力を発生する電動式パワーステアリング装置について、操舵輪側より入力される振動が前記電動式パワーステアリング装置を経て操舵入力手段へ伝達されることを抑制するよう所定の制御定数を決定する電動式パワーステアリング装置の制御定数決定方法にして、加振手段により操舵輪側より前記電動式パワーステアリング装置を加振し、操舵トルク及び所定の制御定数に基づいて操舵アシスト力を演算し、前記加振手段の加振力の位相と前記操舵アシスト力の位相とが逆相になるまで所定の制御定数を変更することを特徴とする電動式パワーステアリング装置の制御定数決定方法。
2. 前記所定の制御定数は少なくとも操舵トルクに対する操舵アシスト力の位相を規定する制御定数であることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置の制御定数決定方法。
3. 操舵トルクを検出し、少なくとも操舵トルク及び所定の制御定数に基づいて操舵アシスト力を発生する電動式パワーステアリング装置について、操舵輪側より入力される振動が前記電動式パワーステアリング装置を経て操舵入力手段へ伝達されることを抑制するよう所定の制御定数を決定する電動式パワーステアリング装置の制御定数決定装置にして、操舵輪側より前記電動式パワーステアリング装置を加振する加振手段と、前記加振手段の加振力を検出する手段と、前記加振力及び操舵アシスト力の位相を解析する手段と、前記加振力の位相と前記操舵アシスト力の位相とが逆相になるまで所定の制御定数を変更する手段とを有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置の制御定数決定装置。
4. 前記所定の制御定数は少なくとも操舵トルクに対する操舵アシスト力の位相を規定する制御定数であることを特徴とする請求項３に記載の電動式パワーステアリング装置の制御定数決定装置。
5. 操舵トルクを検出し、少なくとも操舵トルク及び所定の制御定数に基づいて操舵アシスト力を発生する電動式パワーステアリング装置に於いて、前記所定の制御定数は請求項１又は２に記載の制御定数決定方法又は請求項３又は４に記載の制御定数決定装置により決定された制御定数であることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
   

Images