ラック軸力推定方法及び電動パワーステアリング装置
【課題】ステアリングホイールの回転運動をステアリングラック軸及びこれに連結されるタイロッドの直線運動に変換し、操舵輪の転舵を行う電動パワーステアリング装置において、常に精度の良いパワーアシスト制御を行うことのできる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】車両の走行状態を表す物理量に基づいてステアリングラック軸１６に作用するラック軸力Ｆを演算により推定し、ラック軸１６と前記タイロッド１７Ｒとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角θを求め、前記交差角θに基づいて、推定された前記ラック軸力Ｆを補正する。
【効果】車両の走行中、車両が左右に傾いてサスペンションストロークが発生したときにラック軸力を過大に評価することがなくなる。
【解決手段】車両の走行状態を表す物理量に基づいてステアリングラック軸１６に作用するラック軸力Ｆを演算により推定し、ラック軸１６と前記タイロッド１７Ｒとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角θを求め、前記交差角θに基づいて、推定された前記ラック軸力Ｆを補正する。
【効果】車両の走行中、車両が左右に傾いてサスペンションストロークが発生したときにラック軸力を過大に評価することがなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両におけるラック軸力推定方法及びその方法を用いる電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電動パワーステアリングに用いられる操舵補助電動モータは、ラックとピニオンとを含むステアリングギア装置に設けられるもの、ステアリングホイールとステアリングギア装置との間のコラム機構に設けられるものなどがあり、いずれの場合も操舵輪に連結される転舵軸の作動を操舵補助電動モータにより補助するようにしている。
ステアリングホイールを大きく回転させて、車の進行方向に対してタイヤを大きく傾けるほど路面から反力を受け、ステアリングホイールを回転させるには大きな力を必要とする。従って、上述した電動モータにあってはステアリングホイールの操舵トルクが大きくなるに従い、モータ電流を増大させることによって、その補助力となる操舵補助トルクが大きくなるように動作する。
【０００３】
ステアリングギア装置は、ステアリングコラムに連結されるピニオン軸と、ピニオン軸に噛み合い、車両の左右方向に延びる転舵軸としてのステアリングラック軸とを含んでいる。ステアリングラック軸の一対の端部のそれぞれにタイロッドを介してナックルアームが回動可能に連結されている。ステアリングラック軸にかかる左方向又は右方向の力を「ラック軸力」と言う。ステアリングホイールを回転させるとラック軸力が発生し、発生したラック軸力に基づいてナックルアームが回動し操舵輪を転回させる。このように操舵輪を転回させる機構を、本明細書では「ステアリング機構」という。
【０００４】
電動パワーステアリング装置において、コラム機構及びステアリング機構を機械モデル化し、この機械モデルを利用して、必要なラック軸力を得るための操舵補助電動モータの操舵補助トルクを計算で求めることが行われている。
しかし、操舵補助電動モータの回転をシャフトに伝達するギア部分やステアリングラック軸に噛み合うコラム機構のピニオンギア部分が、剛性、慣性、粘性の影響を受けるため、前述した機械モデルが実際の動きを正確に反映しなくなり、計算で求めた操舵補助トルクに誤差が内蔵されてしまうことがある。このため、タイヤから伝達される路面情報が正確にステアリングホイールに伝達されず、ステアリングホイールの近くに設置されたトルクセンサで測定されたトルク値に基づいてパワーステアリング制御を行うと、正確なパワーステアリング制御が行えなくなるという問題がある。特にこの問題は、操舵補助電動モータがコラム機構に設けられるコラムタイプの電動パワーステアリング装置において顕著である。
【０００５】
そこで、車体横滑り角、ヨーレート、タイヤの転舵角、車速、横車速、タイヤの滑り角、といった車両の走行状態を表す物理量（車両状態量という）を測定し、これらの測定値を用いてラック軸力を直接推定し、操舵補助電動モータを経由してステアリングホイールに情報を伝達することにより、操舵補助を行う電動パワーステアリング装置が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2008-296715号公報
【特許文献２】特開2007-269251号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献２の技術では車両状態量を用いてラック軸力を推定するが、車両が高速でＲの小さな旋回走行をしたり、段差に乗り上げたりした時に、車両が左右に傾いてサスペンションストロークが発生し、このためステアリングラックとタイロッド間に角度が付いてしまうことがある。この角度のために、タイロッドからステアリングラックにかかる力が正確に評価できず、このため車両の走行状況に応じた精度の良いパワーステアリング制御ができなくなるおそれがある。
【０００８】
そこで本発明は、かかる実情に鑑み、車両の走行中、車両が左右に傾いてサスペンションストロークが発生したときでも、常に精度の良いパワーアシスト制御を行うことのできるラック軸力推定方法及び電動パワーステアリング装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両の走行状態を表す物理量に基づいて前記ステアリングラック軸に作用するラック軸力を演算により推定する工程と、前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程と、前記交差角（θ）に基づいて、前記ラック軸力推定部によって推定された前記ラック軸力を補正する工程とを有する、ラック軸力推定方法に係るものである。
【００１０】
前記交差角（θ）を求める工程において、タイヤのサスペンションストロークを測定し、測定されたサスペンションストロークを用いてタイロッドエンドの鉛直方向の移動量を推定し、このタイロッドエンドの鉛直方向の移動量に基づいて前記交差角（θ）を求めることとしてもよい。
また前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程において、車体に取り付けたカメラを用いて前記交差角（θ）を求めることとしてもよい。
【００１１】
また本発明の電動パワーステアリング装置は、ラック軸力推定方法の発明と実質同一発明に係るものである。
前記方法及び装置によれば、車両が高速でＲの小さな旋回走行をしたり、段差に乗り上げたりして車体が左又は右に傾いたときでも、前記交差角（θ）に基づいて前記ラック軸力を補正することができるので、ラック軸力を過大に見積もることが防止され、車両の走行状況に応じた精度の良いパワーステアリング制御ができる。
【００１２】
したがって本発明によれば、常に精度の良いパワーアシスト制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】ステアリング機構を上から見た平面図である。
【図３】車体の後部から見たステアリング機構の正面図である。
【図４】車体の後部から見たときの車輪のサスペンション機構の要部を示す模式図である。
【図５】ＥＰＳ制御部５の全体制御機能を説明するための制御ブロック図である。
【図６】サスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１との関係を示すグラフである。
【図７】タイヤハウジング内に固定設置した計測用カメラ２７とタイロッド１７Ｒ，１７Ｌに取り付けた画像計測用のマーカーＭ１，Ｍ２とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール等の操舵部材２と、操舵部材２に同行回転可能に連結されるステアリングシャフト３とを有し、ステアリングシャフト３の一端部が操舵部材２に連結されている。ステアリングシャフト３の他端部は、自在継手７、中間軸８、自在継手９及びステアリング機構を介して、前輪タイヤ４Ｒ，４Ｌに連結されている。
【００１５】
またステアリングシャフト３には、減速機６を介して、操舵補助電動モータ２０が連結されている。この操舵補助電動モータ２０によって操舵補助力が与えられる。なお操舵補助電動モータ２０は、この実施形態では、減速機６を介してステアリングシャフト３に連結されているが、減速機を介してステアリングラック軸１６に連結されるように、あるいは同軸となるように設置されていてもよい。本明細書では操舵部材２から自在継手９までの構成を「コラム機構」といい、コラム機構に連結されラック軸力を発生させ、発生したラック軸力に基づいてナックルアームを回動させ操舵輪を転回させる機構を「ステアリング機構」という。
【００１６】
ステアリングシャフト３には、操舵部材２の操舵角を検出する操舵角センサ４が設けられている。操舵角センサ４は、例えばステアリングシャフト３の円周上に取り付けられた磁石からの磁気をホールセンサで検出することによりステアリングシャフト３の回転角を検出するセンサである。
また車体の所定の部位には、ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ３１、車体の走行方向の車速Ｖｘを検出する車輪速センサ３２、横方向の車速Ｖｘを検出するための横加速度センサ３３がそれぞれ設けられている。ヨーレートセンサ３１は車両の回転角速度（ヨーレート）を検出するセンサであり、例えば圧電素子を用いて振動体にかかるコリオリの力を検出することにより、車両の回転角速度を検出する。車輪速センサ３２は、例えば、車輪のロータの回転速度を光学的に読み取るセンサであって、読み取った回転速度に、タイヤの有効回転半径をかけることにより、車体の走行方向の車速Ｖｘを検出する。横加速度センサ３３は、車両の横方向にかかる加速度を検出するセンサであり、例えばセンサ素子の可動部と固定部との間に発生する静電容量の変化を検出することにより、車両の横方向にかかる加速度を検出する。
【００１７】
ステアリング機構は、ピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合い、車体の左右方向に水平に延びる転舵軸としてのステアリングラック軸１６と、ステアリングラック軸１６の一対の各端部にタイロッド１７Ｒ，１７Ｌを介して連結されるナックルアーム１８Ｒ，１８Ｌとを有している。この構造により、ピニオン１５ａの回転がステアリングラック軸１６の軸方向の運動に変換され、各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌを介して対応するナックルアーム１８Ｒ，１８Ｌがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１８Ｒ，１８Ｌに連結されたロータ２４Ｒ，２４Ｌが回動し、対応する前輪タイヤ４Ｒ，４Ｌがそれぞれ操向する。
【００１８】
図２はステアリング機構の平面図であり、図３は車体の後部から見たときのステアリング機構の正面図である。車体の進行方向を“Ｇ”で示している。ステアリングラック軸１６の各端部を２１Ｒ，２１Ｌで示している。各端部２１Ｒ，２１Ｌの先端には、各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌに連結するジョイント２２Ｒ，２２Ｌが形成されている。これらのジョイント２２Ｒ，２２Ｌは任意の軸の周りに回転できるボールジョイントであり、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌはこれらのジョイント２２Ｒ，２２Ｌを支点として上下に揺動することができる。これにより車体が左右にローリングしたときの動きを吸収することができる。なおジョイント２２Ｒ，２２Ｌの構造としてはボールジョイントに限定されるものではない。少なくとも車体の進行方向Ｇに並行な回転軸を有していればよい。例えば、その回転軸の周りに回転する軸受けとピンからなる構造であってもよい。
【００１９】
各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの先端には、タイロッドエンドと言われる回動部２３Ｒ，２３Ｌが形成されている。この回動部２３Ｒ，２３Ｌは鉛直方向に沿った回転軸を有し、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの左右方向への移動をナックルアーム１８Ｒ，１８Ｌのキングピンを中心軸とした揺動に変換する。
図４は、車体の後部から見たときの車輪のサスペンション機構の要部を示す模式図である。車体とロアアーム２５の間にコイルばね２６が懸架されているとともに、車体と車輪との間の鉛直方向に沿った相対距離（サスペンションストローク）Ｓを測定するためのストロークセンサ１４が車体の所定部位に取り付けられている。
【００２０】
本明細書では、車両がタイヤを介して地面から受ける力のうち、地面がタイヤを横方向（車両の進行方向と直角な方向）に引っ張る力を「コーナーリングフォース」といい、地面がタイヤを、タイヤの向きと直角な方向に引っ張る力を「タイヤ横力」という。また、タイヤの接地点回りのトルクを「セルフアライニングトルク」という。すなわちタイヤ横滑り角（車両の進行方向とタイヤの向きとの角度差）が付いてコーナーリングフォース（又は横力）を発生しているタイヤはそれ自身でタイヤ横滑り角＝０の状態に戻ろうとするモーメント（セルフアライニングトルク）を発生する。このセルフアライニングトルクは、コーナーリングフォースとトレール長（接地中心からこのコーナーリングフォースの着力点までの距離）との積で表される。ここでトレール長は、ニューマチックトレールとキャスタートレールとの和で表される。また、コーナーリングフォースとタイヤ横滑り角との比を「コーナリングパワー」という。
【００２１】
ラック軸力にナックルアーム長をかけた数値は、旋回タイヤのセルフアライニングトルクに等しい。セルフアライニングトルクは、前述したように、コーナーリングフォースとトレール長との積で表される。したがって、ラック軸力は、コーナーリングフォースに、トレール長とナックルアーム長との比をかけたものとなる。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置には、前述のストロークセンサ１４からのサスペンションストロークＳを表す信号と、ヨーレートセンサ３１によって検出されたヨーレートγを表す信号と、車輪速センサ３２によって検出された車速Ｖｘの信号と、横加速度センサ３３によって検出され処理された横車速Ｖyの信号とを入力するＥＰＳ制御部５が設けられている。
【００２２】
ＥＰＳ制御部５は、ヨーレートγ、タイヤの転舵角δ等に基づいて前輪タイヤの滑り角βを推定し、タイヤの滑り角βを用いてコーナーリングフォースＣＦを推定し、求めたコーナーリングフォースＣＦを、ラック軸力Ｆrに換算する。このように推定されたラック軸力Ｆrに基づいて目標電流値を設定し、操舵補助電動モータ２０のモータ電流が目標電流値に一致するように操舵補助電動モータ２０を制御することによって、操舵状況及び車速に応じた適切な操舵補助を実現するものである。
【００２３】
ＥＰＳ制御部５はさらに、推定されたラック軸力Ｆrを、ストロークセンサ１４で検出されたサスペンションストロークＳを用いて補正する機能を有している。
図５は、ＥＰＳ制御部５の全体制御機能を説明するための制御ブロック図である。ＥＰＳ制御部５は、ラック軸力推定部５１、軸力補正部５２、アシスト制御部５３、モータ電流制御部５４を有している。
【００２４】
ラック軸力推定部５１は、ヨーレートセンサ３１によって検出されたヨーレートγを表す信号、車輪速センサ３２によって検出された車速Ｖｘの信号、横加速度センサ３３によって検出され処理された横車速Ｖyの信号を入力している。
以下、βv：車体横滑り角、Ｌｆ：車両重心点と前車軸との距離（定数）、γ：ヨーレート、δ：前輪タイヤの転舵角、Ｖｘ：車速、Ｖy：横車速とする。このタイヤの転舵角δは、例えば、転舵軸としてのラック軸１６に取り付けられたリニアエンコーダなどで測定されたラック軸１６の移動量に基づいたものであってもよく、ステアリングシャフト３に取り付けられた操舵角センサ４で検出される操舵角度信号に基づいて算出されたタイヤの転舵角δであってもよい（操舵角度とタイヤの転舵角δとが比例関係にあるとみなせるならば、操舵角度からタイヤの転舵角δが簡単に算出できる）。
【００２５】
ラック軸力推定部５１は、前輪タイヤの滑り角βを、次の式を用いて算出する。
βv＝tan-1（Ｖｘ／Ｖy） …(1)
β＝βv＋（Ｌｆ・γ／Ｖｘ）−δ …(2)
前記(1)式は車体横滑り角βvを求める式、前記(2)式は車体横滑り角βv、ヨーレートγ、タイヤの転舵角δからタイヤの滑り角βを求める式である。
【００２６】
ラック軸力推定部５１は、求めたタイヤの滑り角βを、次の式
ＣＦ＝Ｋβ…(3)
に当てはめることにより（Ｋはタイヤのコーナリングパワー）、コーナーリングフォースＣＦを求める。この(3)式を用いて求めたコーナーリングフォースＣＦを、次の式によりラック軸力Ｆrに換算する。
【００２７】
Ｆr＝ＣＦ（ξ/Ｄ）…(4)
この(4)式は、キングピンの回りのトルクのつりあいの式であり、Ｄ：ナックルアーム長（定数）、ξ：トレール長（定数）（ニューマチックトレールと、キャスタートレールとの和で表される）である。
アシスト制御部５３は、ラック軸力推定部５１から得られるこのラック軸力Ｆrに基づいて目標電流値を設定する。モータ電流制御部５４は、操舵補助電動モータ２０のモータ電流が目標電流値に一致するように操舵補助電動モータ２０をフィードバック制御する。
【００２８】
次に、ラック軸力推定部５１で推定されたラック軸力Ｆrを、ストロークセンサ１４で検出されたサスペンションストロークＳを用いて補正するＥＰＳ制御部５の補正機能を説明する。この補正機能を実現するために、ＥＰＳ制御部５は、ストロークセンサ１４のストローク検出信号に基づいて、サスペンションストロークＳを算出するストローク算出部５５と、サスペンションストロークＳに基づいてラック軸力Ｆrの補正値を演算する補正値演算部５６とを備えている。
【００２９】
車体の後部から前方を見たときのステアリング機構の正面図である図３を参照する。ステアリングラック軸１６は車体の水平面内に設置され、車体に対して不動であるのに対して、各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌは、ジョイント２２Ｒ，２２Ｌの周りに揺動する。よって、ステアリングラック軸１６の各端部２１Ｒ，２１Ｌと、各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌとは、車体の進行方向Ｇに垂直な平面において、交差角θを形成するものとする。この交差角θは、車両が高速でＲの小さな旋回走行をしたり、段差に乗り上げたりした時に、車体が左又は右にローリングし、当該左又は右の前輪タイヤ部分が車体に対して相対的に上下にストロークしたときに、そのストローク量に応じて現れる交差角である。
【００３０】
この交差角θを測定するために、回動部２３Ｒ，２３Ｌの鉛直方向移動量Ｌ１が必要である。本発明の実施の形態では、鉛直方向移動量Ｌ１を求めるのに、ストロークセンサ１４で検出されたサスペンションストロークＳを用いる。すなわち、サスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１との関係を実測あるいはシミュレーションで求め、鉛直方向移動量Ｌ１をサスペンションストロークＳの関数Ｌ１（Ｓ）で表し、ＥＰＳ制御部５のメモリに記憶しておく。
【００３１】
図６は、サスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１との関係を示すグラフである。同グラフに示すように、サスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１とは、ほぼ比例する関係にあるが、サスペンションストロークＳが大きくなると、鉛直方向移動量Ｌ１はやや飽和状態に近づく。
補正値演算部５６は、ストローク算出部５５で算出されたサスペンションストロークＳを、このメモリに記憶されたサスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１との関係Ｌ１（Ｓ）に当てはめて、回動部２３Ｒ，２３Ｌの鉛直方向移動量Ｌ１を演算する。
【００３２】
タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの長さをＬ２（定数）とすると、交差角θは、θ＝sin-1（Ｌ１／Ｌ２）で表される。
タイロッド１７Ｒ，１７Ｌにかかる力Ｆのうち、交差角θに応じた成分Ｆcosθが、図３に示すように、ステアリングラック軸１６の各端部２１Ｒ，２１Ｌを通して、ステアリングラック軸１６の軸方向にかかるラック軸力Ｆｒである。
【００３３】
そこで補正値演算部５６は、このcosθの値を軸力補正部５２に供給する。軸力補正部５２は、ラック軸力推定部５１で推定されたラック軸力Ｆに、cosθを掛けてＦrcosθとしてアシスト制御部５３に出力する。
このようにして、左又は右の前輪タイヤ部分が車体に対して相対的に上下にストロークしたことに基づいて、そのストローク量に応じて、ラック軸力を補正することができる。従って、車両が高速でＲの小さな旋回走行をしたり、段差に乗り上げたりして車体が左又は右に傾いたときにラック軸力を過大に見積もることが防止されるので、車両の走行状況に応じた精度の良いパワーステアリング制御ができる。
【００３４】
以上の本発明の実施形態では、左又は右の前輪タイヤ部分が車体に対して相対的に上下にストロークしたときのストローク量を、ストロークセンサ１４を用いて測定していた。しかしこれ以外に、図７に示すように、車体に対するタイロッド１７Ｒ，１７Ｌの相対的な傾きθを、タイヤハウジング内に固定設置した計測用カメラ２７で直接撮影して求めても良い。
【００３５】
タイロッド１７Ｒ，１７Ｌが車体の水平面と成す角度を求めるには、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの任意の２点の、車体の進行方向Ｇに垂直な平面（図７に示すｚ−ｙ平面；鉛直軸をｚ軸、水平軸をｙ軸にとっている）上の位置がそれぞれわかればよい。それらの２点の位置座標をＭ１(y1, z1)，Ｍ２(y2, z2)とすると、交差角θは、θ＝tan-1｛（ｚ２−ｚ１）／（ｙ２−ｙ１）｝で表される。
【００３６】
タイロッド１７Ｒ，１７Ｌに２点を設定する場合、２点間の距離は長いほど角度算出精度がよくなるため、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの両端に設定すべきだが、実際、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌには、ラックハウジング内に異物が混入するのを防止するためラックブーツ２８が取り付けられているので、ラックブーツ２８の中にある点は撮影できない。そこでタイロッド１７Ｒ，１７Ｌの２点をカメラ２７で撮影するには、図７に示すように、ラックブーツ２８を避けて、ラックブーツ２８の先端にあるタイロッド１７Ｒ，１７Ｌの点Ｍ１、及びラックブーツ２８と反対側のタイロッドエンドの点Ｍ２に画像計測用のマーカーを取り付けるとよい。
【００３７】
カメラ２７は、タイヤハウジング内の画像計測用のマーカーが撮影できる位置に固定設置されている。例えば、図７に示すように、ラック軸１６を収容するラックハウジング１６ｈにアングル２９を設け、このアングル２９の先に取り付けても良い。
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明の実施形態では、ラック軸力推定部５１は、車速Ｖｘ、横車速Ｖy、車両重心点と前車軸との距離Ｌｆ（定数）、ヨーレートγ、タイヤの転舵角δを用いてタイヤの滑り角βを推定していたが、この方法以外に、ｍ：車両重量、Ｌ：ホイールベース（Ｌ＝Ｌf＋Ｌr）、Ｌr：車両重心点と後車軸との距離、Ｋf：前輪のコーナリングパワー、Ｋr：後輪のコーナリングパワー、を用いて、タイヤの滑り角βを、よく知られた次の式(6)を用いて算出するようにしてもよい。
【００３８】
β＝（Ａ／Ｂ）（Ｌf／Ｌ）δ …(5)
Ａ，Ｂは、それぞれ
Ａ＝１−（ｍ／２Ｌ）（Ｌf／ＬrＫr）Ｖx2 …(6)
Ｂ＝１−（ｍ／２Ｌ2）［（ＬfＫf−ＬrＫr）／ＫfＫr］Ｖx2 …(7)
で表される。
【００３９】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
２…操舵部材、１６…ステアリングラック軸、１７Ｒ，１７Ｌ…タイロッド、２０…操舵補助電動モータ、５１…ラック軸力推定部、５２…軸力補正部、５３…アシスト制御部、５６…補正値演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両におけるラック軸力推定方法及びその方法を用いる電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電動パワーステアリングに用いられる操舵補助電動モータは、ラックとピニオンとを含むステアリングギア装置に設けられるもの、ステアリングホイールとステアリングギア装置との間のコラム機構に設けられるものなどがあり、いずれの場合も操舵輪に連結される転舵軸の作動を操舵補助電動モータにより補助するようにしている。
ステアリングホイールを大きく回転させて、車の進行方向に対してタイヤを大きく傾けるほど路面から反力を受け、ステアリングホイールを回転させるには大きな力を必要とする。従って、上述した電動モータにあってはステアリングホイールの操舵トルクが大きくなるに従い、モータ電流を増大させることによって、その補助力となる操舵補助トルクが大きくなるように動作する。
【０００３】
ステアリングギア装置は、ステアリングコラムに連結されるピニオン軸と、ピニオン軸に噛み合い、車両の左右方向に延びる転舵軸としてのステアリングラック軸とを含んでいる。ステアリングラック軸の一対の端部のそれぞれにタイロッドを介してナックルアームが回動可能に連結されている。ステアリングラック軸にかかる左方向又は右方向の力を「ラック軸力」と言う。ステアリングホイールを回転させるとラック軸力が発生し、発生したラック軸力に基づいてナックルアームが回動し操舵輪を転回させる。このように操舵輪を転回させる機構を、本明細書では「ステアリング機構」という。
【０００４】
電動パワーステアリング装置において、コラム機構及びステアリング機構を機械モデル化し、この機械モデルを利用して、必要なラック軸力を得るための操舵補助電動モータの操舵補助トルクを計算で求めることが行われている。
しかし、操舵補助電動モータの回転をシャフトに伝達するギア部分やステアリングラック軸に噛み合うコラム機構のピニオンギア部分が、剛性、慣性、粘性の影響を受けるため、前述した機械モデルが実際の動きを正確に反映しなくなり、計算で求めた操舵補助トルクに誤差が内蔵されてしまうことがある。このため、タイヤから伝達される路面情報が正確にステアリングホイールに伝達されず、ステアリングホイールの近くに設置されたトルクセンサで測定されたトルク値に基づいてパワーステアリング制御を行うと、正確なパワーステアリング制御が行えなくなるという問題がある。特にこの問題は、操舵補助電動モータがコラム機構に設けられるコラムタイプの電動パワーステアリング装置において顕著である。
【０００５】
そこで、車体横滑り角、ヨーレート、タイヤの転舵角、車速、横車速、タイヤの滑り角、といった車両の走行状態を表す物理量（車両状態量という）を測定し、これらの測定値を用いてラック軸力を直接推定し、操舵補助電動モータを経由してステアリングホイールに情報を伝達することにより、操舵補助を行う電動パワーステアリング装置が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2008-296715号公報
【特許文献２】特開2007-269251号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献２の技術では車両状態量を用いてラック軸力を推定するが、車両が高速でＲの小さな旋回走行をしたり、段差に乗り上げたりした時に、車両が左右に傾いてサスペンションストロークが発生し、このためステアリングラックとタイロッド間に角度が付いてしまうことがある。この角度のために、タイロッドからステアリングラックにかかる力が正確に評価できず、このため車両の走行状況に応じた精度の良いパワーステアリング制御ができなくなるおそれがある。
【０００８】
そこで本発明は、かかる実情に鑑み、車両の走行中、車両が左右に傾いてサスペンションストロークが発生したときでも、常に精度の良いパワーアシスト制御を行うことのできるラック軸力推定方法及び電動パワーステアリング装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両の走行状態を表す物理量に基づいて前記ステアリングラック軸に作用するラック軸力を演算により推定する工程と、前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程と、前記交差角（θ）に基づいて、前記ラック軸力推定部によって推定された前記ラック軸力を補正する工程とを有する、ラック軸力推定方法に係るものである。
【００１０】
前記交差角（θ）を求める工程において、タイヤのサスペンションストロークを測定し、測定されたサスペンションストロークを用いてタイロッドエンドの鉛直方向の移動量を推定し、このタイロッドエンドの鉛直方向の移動量に基づいて前記交差角（θ）を求めることとしてもよい。
また前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程において、車体に取り付けたカメラを用いて前記交差角（θ）を求めることとしてもよい。
【００１１】
また本発明の電動パワーステアリング装置は、ラック軸力推定方法の発明と実質同一発明に係るものである。
前記方法及び装置によれば、車両が高速でＲの小さな旋回走行をしたり、段差に乗り上げたりして車体が左又は右に傾いたときでも、前記交差角（θ）に基づいて前記ラック軸力を補正することができるので、ラック軸力を過大に見積もることが防止され、車両の走行状況に応じた精度の良いパワーステアリング制御ができる。
【００１２】
したがって本発明によれば、常に精度の良いパワーアシスト制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】ステアリング機構を上から見た平面図である。
【図３】車体の後部から見たステアリング機構の正面図である。
【図４】車体の後部から見たときの車輪のサスペンション機構の要部を示す模式図である。
【図５】ＥＰＳ制御部５の全体制御機能を説明するための制御ブロック図である。
【図６】サスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１との関係を示すグラフである。
【図７】タイヤハウジング内に固定設置した計測用カメラ２７とタイロッド１７Ｒ，１７Ｌに取り付けた画像計測用のマーカーＭ１，Ｍ２とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール等の操舵部材２と、操舵部材２に同行回転可能に連結されるステアリングシャフト３とを有し、ステアリングシャフト３の一端部が操舵部材２に連結されている。ステアリングシャフト３の他端部は、自在継手７、中間軸８、自在継手９及びステアリング機構を介して、前輪タイヤ４Ｒ，４Ｌに連結されている。
【００１５】
またステアリングシャフト３には、減速機６を介して、操舵補助電動モータ２０が連結されている。この操舵補助電動モータ２０によって操舵補助力が与えられる。なお操舵補助電動モータ２０は、この実施形態では、減速機６を介してステアリングシャフト３に連結されているが、減速機を介してステアリングラック軸１６に連結されるように、あるいは同軸となるように設置されていてもよい。本明細書では操舵部材２から自在継手９までの構成を「コラム機構」といい、コラム機構に連結されラック軸力を発生させ、発生したラック軸力に基づいてナックルアームを回動させ操舵輪を転回させる機構を「ステアリング機構」という。
【００１６】
ステアリングシャフト３には、操舵部材２の操舵角を検出する操舵角センサ４が設けられている。操舵角センサ４は、例えばステアリングシャフト３の円周上に取り付けられた磁石からの磁気をホールセンサで検出することによりステアリングシャフト３の回転角を検出するセンサである。
また車体の所定の部位には、ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ３１、車体の走行方向の車速Ｖｘを検出する車輪速センサ３２、横方向の車速Ｖｘを検出するための横加速度センサ３３がそれぞれ設けられている。ヨーレートセンサ３１は車両の回転角速度（ヨーレート）を検出するセンサであり、例えば圧電素子を用いて振動体にかかるコリオリの力を検出することにより、車両の回転角速度を検出する。車輪速センサ３２は、例えば、車輪のロータの回転速度を光学的に読み取るセンサであって、読み取った回転速度に、タイヤの有効回転半径をかけることにより、車体の走行方向の車速Ｖｘを検出する。横加速度センサ３３は、車両の横方向にかかる加速度を検出するセンサであり、例えばセンサ素子の可動部と固定部との間に発生する静電容量の変化を検出することにより、車両の横方向にかかる加速度を検出する。
【００１７】
ステアリング機構は、ピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合い、車体の左右方向に水平に延びる転舵軸としてのステアリングラック軸１６と、ステアリングラック軸１６の一対の各端部にタイロッド１７Ｒ，１７Ｌを介して連結されるナックルアーム１８Ｒ，１８Ｌとを有している。この構造により、ピニオン１５ａの回転がステアリングラック軸１６の軸方向の運動に変換され、各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌを介して対応するナックルアーム１８Ｒ，１８Ｌがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１８Ｒ，１８Ｌに連結されたロータ２４Ｒ，２４Ｌが回動し、対応する前輪タイヤ４Ｒ，４Ｌがそれぞれ操向する。
【００１８】
図２はステアリング機構の平面図であり、図３は車体の後部から見たときのステアリング機構の正面図である。車体の進行方向を“Ｇ”で示している。ステアリングラック軸１６の各端部を２１Ｒ，２１Ｌで示している。各端部２１Ｒ，２１Ｌの先端には、各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌに連結するジョイント２２Ｒ，２２Ｌが形成されている。これらのジョイント２２Ｒ，２２Ｌは任意の軸の周りに回転できるボールジョイントであり、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌはこれらのジョイント２２Ｒ，２２Ｌを支点として上下に揺動することができる。これにより車体が左右にローリングしたときの動きを吸収することができる。なおジョイント２２Ｒ，２２Ｌの構造としてはボールジョイントに限定されるものではない。少なくとも車体の進行方向Ｇに並行な回転軸を有していればよい。例えば、その回転軸の周りに回転する軸受けとピンからなる構造であってもよい。
【００１９】
各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの先端には、タイロッドエンドと言われる回動部２３Ｒ，２３Ｌが形成されている。この回動部２３Ｒ，２３Ｌは鉛直方向に沿った回転軸を有し、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの左右方向への移動をナックルアーム１８Ｒ，１８Ｌのキングピンを中心軸とした揺動に変換する。
図４は、車体の後部から見たときの車輪のサスペンション機構の要部を示す模式図である。車体とロアアーム２５の間にコイルばね２６が懸架されているとともに、車体と車輪との間の鉛直方向に沿った相対距離（サスペンションストローク）Ｓを測定するためのストロークセンサ１４が車体の所定部位に取り付けられている。
【００２０】
本明細書では、車両がタイヤを介して地面から受ける力のうち、地面がタイヤを横方向（車両の進行方向と直角な方向）に引っ張る力を「コーナーリングフォース」といい、地面がタイヤを、タイヤの向きと直角な方向に引っ張る力を「タイヤ横力」という。また、タイヤの接地点回りのトルクを「セルフアライニングトルク」という。すなわちタイヤ横滑り角（車両の進行方向とタイヤの向きとの角度差）が付いてコーナーリングフォース（又は横力）を発生しているタイヤはそれ自身でタイヤ横滑り角＝０の状態に戻ろうとするモーメント（セルフアライニングトルク）を発生する。このセルフアライニングトルクは、コーナーリングフォースとトレール長（接地中心からこのコーナーリングフォースの着力点までの距離）との積で表される。ここでトレール長は、ニューマチックトレールとキャスタートレールとの和で表される。また、コーナーリングフォースとタイヤ横滑り角との比を「コーナリングパワー」という。
【００２１】
ラック軸力にナックルアーム長をかけた数値は、旋回タイヤのセルフアライニングトルクに等しい。セルフアライニングトルクは、前述したように、コーナーリングフォースとトレール長との積で表される。したがって、ラック軸力は、コーナーリングフォースに、トレール長とナックルアーム長との比をかけたものとなる。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置には、前述のストロークセンサ１４からのサスペンションストロークＳを表す信号と、ヨーレートセンサ３１によって検出されたヨーレートγを表す信号と、車輪速センサ３２によって検出された車速Ｖｘの信号と、横加速度センサ３３によって検出され処理された横車速Ｖyの信号とを入力するＥＰＳ制御部５が設けられている。
【００２２】
ＥＰＳ制御部５は、ヨーレートγ、タイヤの転舵角δ等に基づいて前輪タイヤの滑り角βを推定し、タイヤの滑り角βを用いてコーナーリングフォースＣＦを推定し、求めたコーナーリングフォースＣＦを、ラック軸力Ｆrに換算する。このように推定されたラック軸力Ｆrに基づいて目標電流値を設定し、操舵補助電動モータ２０のモータ電流が目標電流値に一致するように操舵補助電動モータ２０を制御することによって、操舵状況及び車速に応じた適切な操舵補助を実現するものである。
【００２３】
ＥＰＳ制御部５はさらに、推定されたラック軸力Ｆrを、ストロークセンサ１４で検出されたサスペンションストロークＳを用いて補正する機能を有している。
図５は、ＥＰＳ制御部５の全体制御機能を説明するための制御ブロック図である。ＥＰＳ制御部５は、ラック軸力推定部５１、軸力補正部５２、アシスト制御部５３、モータ電流制御部５４を有している。
【００２４】
ラック軸力推定部５１は、ヨーレートセンサ３１によって検出されたヨーレートγを表す信号、車輪速センサ３２によって検出された車速Ｖｘの信号、横加速度センサ３３によって検出され処理された横車速Ｖyの信号を入力している。
以下、βv：車体横滑り角、Ｌｆ：車両重心点と前車軸との距離（定数）、γ：ヨーレート、δ：前輪タイヤの転舵角、Ｖｘ：車速、Ｖy：横車速とする。このタイヤの転舵角δは、例えば、転舵軸としてのラック軸１６に取り付けられたリニアエンコーダなどで測定されたラック軸１６の移動量に基づいたものであってもよく、ステアリングシャフト３に取り付けられた操舵角センサ４で検出される操舵角度信号に基づいて算出されたタイヤの転舵角δであってもよい（操舵角度とタイヤの転舵角δとが比例関係にあるとみなせるならば、操舵角度からタイヤの転舵角δが簡単に算出できる）。
【００２５】
ラック軸力推定部５１は、前輪タイヤの滑り角βを、次の式を用いて算出する。
βv＝tan-1（Ｖｘ／Ｖy） …(1)
β＝βv＋（Ｌｆ・γ／Ｖｘ）−δ …(2)
前記(1)式は車体横滑り角βvを求める式、前記(2)式は車体横滑り角βv、ヨーレートγ、タイヤの転舵角δからタイヤの滑り角βを求める式である。
【００２６】
ラック軸力推定部５１は、求めたタイヤの滑り角βを、次の式
ＣＦ＝Ｋβ…(3)
に当てはめることにより（Ｋはタイヤのコーナリングパワー）、コーナーリングフォースＣＦを求める。この(3)式を用いて求めたコーナーリングフォースＣＦを、次の式によりラック軸力Ｆrに換算する。
【００２７】
Ｆr＝ＣＦ（ξ/Ｄ）…(4)
この(4)式は、キングピンの回りのトルクのつりあいの式であり、Ｄ：ナックルアーム長（定数）、ξ：トレール長（定数）（ニューマチックトレールと、キャスタートレールとの和で表される）である。
アシスト制御部５３は、ラック軸力推定部５１から得られるこのラック軸力Ｆrに基づいて目標電流値を設定する。モータ電流制御部５４は、操舵補助電動モータ２０のモータ電流が目標電流値に一致するように操舵補助電動モータ２０をフィードバック制御する。
【００２８】
次に、ラック軸力推定部５１で推定されたラック軸力Ｆrを、ストロークセンサ１４で検出されたサスペンションストロークＳを用いて補正するＥＰＳ制御部５の補正機能を説明する。この補正機能を実現するために、ＥＰＳ制御部５は、ストロークセンサ１４のストローク検出信号に基づいて、サスペンションストロークＳを算出するストローク算出部５５と、サスペンションストロークＳに基づいてラック軸力Ｆrの補正値を演算する補正値演算部５６とを備えている。
【００２９】
車体の後部から前方を見たときのステアリング機構の正面図である図３を参照する。ステアリングラック軸１６は車体の水平面内に設置され、車体に対して不動であるのに対して、各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌは、ジョイント２２Ｒ，２２Ｌの周りに揺動する。よって、ステアリングラック軸１６の各端部２１Ｒ，２１Ｌと、各タイロッド１７Ｒ，１７Ｌとは、車体の進行方向Ｇに垂直な平面において、交差角θを形成するものとする。この交差角θは、車両が高速でＲの小さな旋回走行をしたり、段差に乗り上げたりした時に、車体が左又は右にローリングし、当該左又は右の前輪タイヤ部分が車体に対して相対的に上下にストロークしたときに、そのストローク量に応じて現れる交差角である。
【００３０】
この交差角θを測定するために、回動部２３Ｒ，２３Ｌの鉛直方向移動量Ｌ１が必要である。本発明の実施の形態では、鉛直方向移動量Ｌ１を求めるのに、ストロークセンサ１４で検出されたサスペンションストロークＳを用いる。すなわち、サスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１との関係を実測あるいはシミュレーションで求め、鉛直方向移動量Ｌ１をサスペンションストロークＳの関数Ｌ１（Ｓ）で表し、ＥＰＳ制御部５のメモリに記憶しておく。
【００３１】
図６は、サスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１との関係を示すグラフである。同グラフに示すように、サスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１とは、ほぼ比例する関係にあるが、サスペンションストロークＳが大きくなると、鉛直方向移動量Ｌ１はやや飽和状態に近づく。
補正値演算部５６は、ストローク算出部５５で算出されたサスペンションストロークＳを、このメモリに記憶されたサスペンションストロークＳと鉛直方向移動量Ｌ１との関係Ｌ１（Ｓ）に当てはめて、回動部２３Ｒ，２３Ｌの鉛直方向移動量Ｌ１を演算する。
【００３２】
タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの長さをＬ２（定数）とすると、交差角θは、θ＝sin-1（Ｌ１／Ｌ２）で表される。
タイロッド１７Ｒ，１７Ｌにかかる力Ｆのうち、交差角θに応じた成分Ｆcosθが、図３に示すように、ステアリングラック軸１６の各端部２１Ｒ，２１Ｌを通して、ステアリングラック軸１６の軸方向にかかるラック軸力Ｆｒである。
【００３３】
そこで補正値演算部５６は、このcosθの値を軸力補正部５２に供給する。軸力補正部５２は、ラック軸力推定部５１で推定されたラック軸力Ｆに、cosθを掛けてＦrcosθとしてアシスト制御部５３に出力する。
このようにして、左又は右の前輪タイヤ部分が車体に対して相対的に上下にストロークしたことに基づいて、そのストローク量に応じて、ラック軸力を補正することができる。従って、車両が高速でＲの小さな旋回走行をしたり、段差に乗り上げたりして車体が左又は右に傾いたときにラック軸力を過大に見積もることが防止されるので、車両の走行状況に応じた精度の良いパワーステアリング制御ができる。
【００３４】
以上の本発明の実施形態では、左又は右の前輪タイヤ部分が車体に対して相対的に上下にストロークしたときのストローク量を、ストロークセンサ１４を用いて測定していた。しかしこれ以外に、図７に示すように、車体に対するタイロッド１７Ｒ，１７Ｌの相対的な傾きθを、タイヤハウジング内に固定設置した計測用カメラ２７で直接撮影して求めても良い。
【００３５】
タイロッド１７Ｒ，１７Ｌが車体の水平面と成す角度を求めるには、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの任意の２点の、車体の進行方向Ｇに垂直な平面（図７に示すｚ−ｙ平面；鉛直軸をｚ軸、水平軸をｙ軸にとっている）上の位置がそれぞれわかればよい。それらの２点の位置座標をＭ１(y1, z1)，Ｍ２(y2, z2)とすると、交差角θは、θ＝tan-1｛（ｚ２−ｚ１）／（ｙ２−ｙ１）｝で表される。
【００３６】
タイロッド１７Ｒ，１７Ｌに２点を設定する場合、２点間の距離は長いほど角度算出精度がよくなるため、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌの両端に設定すべきだが、実際、タイロッド１７Ｒ，１７Ｌには、ラックハウジング内に異物が混入するのを防止するためラックブーツ２８が取り付けられているので、ラックブーツ２８の中にある点は撮影できない。そこでタイロッド１７Ｒ，１７Ｌの２点をカメラ２７で撮影するには、図７に示すように、ラックブーツ２８を避けて、ラックブーツ２８の先端にあるタイロッド１７Ｒ，１７Ｌの点Ｍ１、及びラックブーツ２８と反対側のタイロッドエンドの点Ｍ２に画像計測用のマーカーを取り付けるとよい。
【００３７】
カメラ２７は、タイヤハウジング内の画像計測用のマーカーが撮影できる位置に固定設置されている。例えば、図７に示すように、ラック軸１６を収容するラックハウジング１６ｈにアングル２９を設け、このアングル２９の先に取り付けても良い。
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明の実施形態では、ラック軸力推定部５１は、車速Ｖｘ、横車速Ｖy、車両重心点と前車軸との距離Ｌｆ（定数）、ヨーレートγ、タイヤの転舵角δを用いてタイヤの滑り角βを推定していたが、この方法以外に、ｍ：車両重量、Ｌ：ホイールベース（Ｌ＝Ｌf＋Ｌr）、Ｌr：車両重心点と後車軸との距離、Ｋf：前輪のコーナリングパワー、Ｋr：後輪のコーナリングパワー、を用いて、タイヤの滑り角βを、よく知られた次の式(6)を用いて算出するようにしてもよい。
【００３８】
β＝（Ａ／Ｂ）（Ｌf／Ｌ）δ …(5)
Ａ，Ｂは、それぞれ
Ａ＝１−（ｍ／２Ｌ）（Ｌf／ＬrＫr）Ｖx2 …(6)
Ｂ＝１−（ｍ／２Ｌ2）［（ＬfＫf−ＬrＫr）／ＫfＫr］Ｖx2 …(7)
で表される。
【００３９】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
２…操舵部材、１６…ステアリングラック軸、１７Ｒ，１７Ｌ…タイロッド、２０…操舵補助電動モータ、５１…ラック軸力推定部、５２…軸力補正部、５３…アシスト制御部、５６…補正値演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の回転運動をステアリングラック軸及びこれに連結されるタイロッドの直線運動に変換し、操舵補助電動モータによって操舵補助トルクを与えて操舵輪の転舵を行う電動パワーステアリング装置において用いられ、
車両の走行状態を表す物理量に基づいて前記ステアリングラック軸に作用するラック軸力を演算により推定する工程と、
前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程と、
前記交差角（θ）に基づいて、前記ラック軸力推定部によって推定された前記ラック軸力を補正する工程とを有する、ラック軸力推定方法。
【請求項２】
前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程において、タイヤのサスペンションストロークを測定し、測定されたサスペンションストロークを用いてタイロッドエンドの鉛直方向の移動量を推定し、このタイロッドエンドの鉛直方向の移動量に基づいて前記交差角（θ）を求める、請求項１に記載のラック軸力推定方法。
【請求項３】
前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程において、車体に取り付けたカメラを用いて前記交差角（θ）を求める、請求項１に記載のラック軸力推定方法。
【請求項４】
操舵部材の回転運動をステアリングラック軸及びこれに連結されるタイロッドの直線運動に変換し、操舵補助電動モータによって操舵補助トルクを与えて操舵輪の転舵を行う電動パワーステアリング装置において、
車両の走行状態を表す物理量に基づいて前記ステアリングラック軸に作用するラック軸力を演算により推定するラック軸力推定部と、前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める補正値演算部と、前記交差角（θ）に基づいて、前記ラック軸力推定部によって推定されたラック軸力を補正する軸力補正部と、補正されたラック軸の値に基づいて、操舵補助電動モータによって補助する操舵補助トルクを求めるアシスト制御部とを備える、電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
操舵部材の回転運動をステアリングラック軸及びこれに連結されるタイロッドの直線運動に変換し、操舵補助電動モータによって操舵補助トルクを与えて操舵輪の転舵を行う電動パワーステアリング装置において用いられ、
車両の走行状態を表す物理量に基づいて前記ステアリングラック軸に作用するラック軸力を演算により推定する工程と、
前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程と、
前記交差角（θ）に基づいて、前記ラック軸力推定部によって推定された前記ラック軸力を補正する工程とを有する、ラック軸力推定方法。
【請求項２】
前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程において、タイヤのサスペンションストロークを測定し、測定されたサスペンションストロークを用いてタイロッドエンドの鉛直方向の移動量を推定し、このタイロッドエンドの鉛直方向の移動量に基づいて前記交差角（θ）を求める、請求項１に記載のラック軸力推定方法。
【請求項３】
前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める工程において、車体に取り付けたカメラを用いて前記交差角（θ）を求める、請求項１に記載のラック軸力推定方法。
【請求項４】
操舵部材の回転運動をステアリングラック軸及びこれに連結されるタイロッドの直線運動に変換し、操舵補助電動モータによって操舵補助トルクを与えて操舵輪の転舵を行う電動パワーステアリング装置において、
車両の走行状態を表す物理量に基づいて前記ステアリングラック軸に作用するラック軸力を演算により推定するラック軸力推定部と、前記ラック軸と前記タイロッドとの、車体の進行方向に垂直な面内に投影した交差角（θ）を求める補正値演算部と、前記交差角（θ）に基づいて、前記ラック軸力推定部によって推定されたラック軸力を補正する軸力補正部と、補正されたラック軸の値に基づいて、操舵補助電動モータによって補助する操舵補助トルクを求めるアシスト制御部とを備える、電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１２２５４（Ｐ２０１３−１１２２５４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１６５１（Ｐ２０１１−２６１６５１）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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