ステアリング装置
【課題】ホイルアンバランスの早期検知を図り、当該ホイルアンバランスに起因する操舵フィーリングの悪化を回避することのできるステアリング装置を提供すること。
【解決手段】マイコン４１は、操舵系の状態を示す信号として入力される操舵トルクτから、各転舵輪に生じたホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分を抽出する特定周波数抽出部５１と、非制動時、上記特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上である場合にホイルアンバランスが生じているものと判定するホイルアンバランス判定部５２とを備える。そして、ホイルアンバランス判定部５２においてホイルアンバランスが生じていると判定された場合、ＥＣＵ２３は、車室（図示略）内に設けられた当該ホイルアンバランスが生じていることを警告するためのウォーニングランプ５５を点灯させる。
【解決手段】マイコン４１は、操舵系の状態を示す信号として入力される操舵トルクτから、各転舵輪に生じたホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分を抽出する特定周波数抽出部５１と、非制動時、上記特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上である場合にホイルアンバランスが生じているものと判定するホイルアンバランス判定部５２とを備える。そして、ホイルアンバランス判定部５２においてホイルアンバランスが生じていると判定された場合、ＥＣＵ２３は、車室（図示略）内に設けられた当該ホイルアンバランスが生じていることを警告するためのウォーニングランプ５５を点灯させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両用のステアリング装置においては、その操舵系に生ずる振動の抑制が最も重要な課題となっている。即ち、操舵系の振動、或いは当該振動により生ずる異音を運転者が感じ取ることで、操舵フィーリングは、大きく損なわれる。このため、多くのステアリング装置、例えば、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）では、モータの発する振動が操舵系に伝達されないような防振構造とする（例えば、特許文献１）、或いはトルクリップルの発生を抑制することによりモータ振動自体を低減する（例えば、特許文献２）等、種々の対策が施されている。
【特許文献１】特開２００６−２７５３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１３１１７９号公報
【特許文献３】特開２００４−２２４１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、操舵系に生ずる振動は、操舵系及び該操舵系にアシスト力を付与するための構成にその発生要因があるもののみならず、操舵系に連結された転舵輪側の構成にその発生要因がある場合もある。具体的には、転舵輪のホイルバランスに狂いが生じた場合、即ちホイルアンバランスが生じた場合、それにより発生する振動が操舵系からステアリングへと伝達される。そして、この振動を運転者が感じ取ることで、操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
【０００４】
このような転舵輪側の構成に起因する振動についても、例えば、ＥＰＳでは、操舵トルクの微分値に基づく所謂トルク慣性補償制御（例えば、特許文献３参照）を強化することで、ある程度、その抑制が可能である。しかしながら、こうしたトルク慣性補償制御の強化（トルク微分制御量の増大）には、アシストトルクの立ち上がりが過大となり、それに伴い通常時の操舵フィーリングが悪化する（所謂切り始めの「抜け感」）、或いは制御の不安定化（振動）を招くという弊害がある。このため、こうした制御による振動抑制対策には限界があり、その根本的な解決は、結局、搭乗者が、ステアリングから伝わる振動を操舵フィーリングの悪化として感じ取り、その発生要因がホイルアンバランスにあると気付いてホイルバランス調整を行う以外にないのが実状であった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ホイルアンバランスの早期検知を図り、当該ホイルアンバランスに起因する操舵フィーリングの悪化を回避することのできるステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、操舵系の状態を示す信号を生成する検出手段と、前記操舵系の状態を示す信号から、転舵輪に生じたホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分を抽出可能な特定周波数抽出手段と、非制動時、抽出された前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上である場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定する判定手段と、前記ホイルアンバランスを警告する警告手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、ホイルアンバランスに起因する振動が操舵フィーリングの悪化として顕在化する前に、早期に当該ホイルアンバランスを検知し搭乗者に知らしめることができる。そして、速やかにホイルバランス調整を行うよう促すことにより、当該ホイルアンバランスに起因する操舵フィーリングの悪化を回避することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記判定手段は、前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上であり、且つ直進状態である場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定すること、を要旨とする。
【０００９】
即ち、舵角の発生した状態では、ホイルアンバランス以外の要因による振動が発生する。従って、上記構成のように、車両が直進状態にあることを判定条件に加えることで、より高精度のホイルアンバランス検知ができるようになる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記判定手段は、前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上であり、且つ所定の車速領域にある場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定すること、を要旨とする。
【００１１】
即ち、操舵系に生ずる振動の振幅は、転舵輪を支承するサスペンションの振動特性に依存し、当該サスペンションに共振が発生する特定の車速領域において増幅される。従って、この特定の車速領域、とりわけホイルアンバランスに起因する振動が増大する領域に対応するように所定の車速領域を設定し、その車速領域内にあるか否かを判定条件に加えることで、より高精度のホイルアンバランス検知ができるようになる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与可能な操舵力補助装置と、前記操舵系の状態を示す信号に基づくモータ制御より前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記モータ制御は、前記操舵系の状態を示す信号である操舵トルクの微分値に基づく補償制御を含み、前記制御手段は、前記ホイルアンバランスが生じていると判定された場合には、前記操舵トルクの微分値に基づく補償制御を強化すること、を要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、ホイルバランス調整がなされ、ホイルアンバランスが解消されるまでの間は、その補償制御（トルク慣性補償制御）によりホイルアンバランスに起因する振動を抑制して、良好な操舵フィーリングを維持することができる。そして、ホイルアンバランスが生じている場合に限定してトルク慣性補償を強化することで、そのアシストトルクの過大な立ち上がりに起因する通常時の操舵フィーリングの悪化（所謂切り始めの「抜け感」）、或いは制御の不安定化（振動）といった当該補償制御の弊害の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ホイルアンバランスの早期検知を図り、当該ホイルアンバランスに起因する操舵フィーリングの悪化を回避することが可能なステアリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をコラム型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。具体的には、本実施形態のステアリングシャフト３は、自在継手７ａ，７ｂを介して、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなり、上記ラックアンドピニオン機構４は、ピニオンシャフト１０の一端に形成されたピニオン歯１０ａとラック軸５側のラック歯５ａとを噛合させることにより構成される。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、即ち車両の進行方向が変更されるように構成されている。
【００１６】
本実施形態のＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源としてステアリングシャフト３を回転駆動することにより操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ２２と、該ＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御するＥＣＵ２３とを備えている。
【００１７】
詳述すると、本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２２は、コラムシャフト８にアシスト力を付与する所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されており、駆動源であるモータ２１は、減速機構２４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。本実施形態では、減速機構２４は、コラムシャフト８に対して相対回転不能に設けられたリダクションギヤ２５と、モータ軸２１ａに対して相対回転不能に設けられたモータギヤ２６とを噛合することにより構成されている。尚、本実施形態では、減速機構２４には、所謂ウォーム＆ホイールが採用されている。そして、操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ２２は、駆動源であるモータ２１の回転を減速機構２４により減速してコラムシャフト８に伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与するように構成されている。
【００１８】
一方、制御手段としてのＥＣＵ２３は、ＥＰＳアクチュエータ２２の駆動源であるモータ２１に対して駆動電力を供給する。そして、その駆動電力の供給を通じてモータ２１の回転、即ちＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御するように構成されている。
【００１９】
さらに詳述すると、ＥＣＵ２３には、コラムシャフト８に設けられたトルクセンサ３１が接続されている。本実施形態では、コラムシャフト８は、ステアリング２側の第１シャフト８ａとインターミディエイトシャフト９（ピニオンシャフト１０）側の第２シャフト８ｂとを、トーションバー３３を介して連結することにより形成されている。そして、トルクセンサ３１は、トーションバー３３、及び同トーションバー３３の両端（第１シャフト８ａの端部及び第２シャフト８ｂの端部）に設けられた一対の角度センサ３４ａ，３４ｂ（レゾルバ）により構成されている。
【００２０】
即ち、本実施形態のトルクセンサ３１は、ツインレゾルバ型のトルクセンサとして構成されており、ＥＣＵ２３は、第１の角度センサ３４ａにより第１シャフト８ａの回転角（操舵角θs）を検出するとともに、第２の角度センサ３４ｂにより第２シャフト８ｂの回転角（ピニオン角θp）を検出する。そして、これら両角度センサ３４ａ，３４ｂにより検出された両回転角の差分、即ちトーションバー３３の捻れ角に基づいて、操舵トルクτを検出する。
【００２１】
また、本実施形態では、ＥＣＵ２３には、車速センサ３５により検出された車速Ｖ、及びブレーキ操作の有無を示すブレーキ信号Ｓbkが入力される。そして、ＥＣＵ２３は、これらの各センサにより検出される車両状態量に基づいて、操舵系に付与すべき目標アシスト力を決定し、当該目標アシスト力をＥＰＳアクチュエータ２２に発生させるべく、モータ２１に対する駆動電力の供給を実行する。
【００２２】
次に、本実施形態のＥＰＳにおけるアシスト制御の態様について説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ２３は、モータ制御信号を出力するマイコン４１と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ２２の駆動源であるモータ２１に駆動電力を供給する駆動回路４２とを備えて構成されている。
【００２３】
本実施形態では、ＥＣＵ２３には、モータ２１に通電される実電流値Ｉを検出するための電流センサ４３、及びモータ回転角θmを検出するための回転角センサ４４（図１参照）が接続されている。そして、マイコン４１は、上記各車両状態量、並びにこれら電流センサ４３及び回転角センサ４４の出力信号に基づき検出されたモータ２１の実電流値Ｉ及びモータ回転角θmに基づいて、駆動回路４２に出力するモータ制御信号を生成する。
【００２４】
詳述すると、マイコン４１は、操舵系に付与するアシスト力の目標値、すなわち目標アシスト力に対応した電流指令値Ｉq*を演算する電流指令値演算部４５と、電流指令値演算部４５により算出された電流指令値Ｉq*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部４６とを備えている。
【００２５】
本実施形態の電流指令値演算部４５は、目標アシスト力の基礎的制御成分である基本アシスト制御量Ｉas*を演算する基本アシスト制御部４７と、その補償成分として、操舵トルクτの微分値（操舵トルク微分値dτ）に基づくトルク慣性補償量Ｉti*を演算するトルク慣性補償制御部４８とを備えている。
【００２６】
本実施形態では、基本アシスト制御部４７には、操舵トルクτ及び車速Ｖが入力されるようになっている。そして、該基本アシスト制御部４７は、これら操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、その操舵トルクτが大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きな基本アシスト制御量Ｉas*を演算する。
【００２７】
一方、本実施形態のトルク慣性補償制御部４８には、操舵トルク微分値dτに加え、車速Ｖが入力される。そして、トルク慣性補償制御部４８は、これらの各状態量に基づいてトルク慣性補償制御を実行する。尚、「トルク慣性補償制御」は、モータやアクチュエータ等、ＥＰＳの慣性による影響を補償する制御、即ちステアリング操作における「切り始め」時の「引っ掛かり感（追従遅れ）」、及び「切り終わり」時の「流れ感（オーバーシュート）」を抑制するための制御である。そして、このトルク慣性補償制御には、操舵系に生じた振動を抑制する効果がある。
【００２８】
具体的には、図３に示すように、本実施形態のトルク慣性補償制御部４８は、操舵トルク微分値dτと基礎補償量εtiとが関連付けられたマップ４８ａ、及び車速Ｖと補間係数Ａとが関連付けられたマップ４８ｂを備えている。マップ４８ａにおいて、基礎補償量εtiは、入力される操舵トルク微分値dτの絶対値が大きいほど、基本アシスト制御部４７において演算された基本アシスト制御量Ｉas*（の絶対値）をより増加させる値となるように設定されている。また、マップ４８ｂにおいて、補間係数Ａは、低車速領域では車速Ｖが大きくなるほど大きな値となるように、高車速領域では、車速が大きくなるほど小さな値となるように設定されている。そして、トルク慣性補償制御部４８は、これらの各マップ４８ａ，４８ｂを参照することにより求められた基礎補償量εti及び補間係数Ａを乗ずることによりトルク慣性補償量Ｉti*を演算する。
【００２９】
図２に示すように、基本アシスト制御部４７において演算された基本アシスト制御量Ｉas*、及びトルク慣性補償制御部４８において演算されたトルク慣性補償量Ｉti*は、加算器４９に入力される。そして、電流指令値演算部４５は、この加算器４９において基本アシスト制御量Ｉas*にトルク慣性補償量Ｉti*を重畳することにより、目標アシスト力としての電流指令値Ｉq*を演算する。
【００３０】
電流指令値演算部４５が出力する電流指令値Ｉq*は、電流センサ４３により検出された実電流値Ｉ、及び回転角センサ４４により検出されたモータ回転角θmとともに、モータ制御信号出力部４６に入力される。そして、モータ制御信号出力部４６は、この目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉq*に実電流値Ｉを追従させるべくフィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を演算する。
【００３１】
具体的には、本実施形態では、モータ２１には、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給により回転するブラシレスモータが用いられている。そして、モータ制御信号出力部４６は、実電流値Ｉとして検出されたモータ２１の相電流値（Ｉu，Ｉv，Ｉw）をｄ／ｑ座標系のｄ，ｑ軸電流値に変換（ｄ／ｑ変換）することにより、上記電流フィードバック制御を行う。
【００３２】
即ち、電流指令値Ｉq*は、ｑ軸電流指令値としてモータ制御信号出力部４６に入力され、モータ制御信号出力部４６は、回転角センサ４４により検出されたモータ回転角θmに基づいて相電流値（Ｉu，Ｉv，Ｉw）をｄ／ｑ変換する。また、モータ制御信号出力部４６は、そのｄ，ｑ軸電流値及びｑ軸電流指令値に基づいてｄ，ｑ軸電圧指令値を演算する。そして、そのｄ，ｑ軸電圧指令値をｄ／ｑ逆変換することにより相電圧指令値（Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*）を演算し、当該相電圧指令値に基づいてモータ制御信号を生成する。
【００３３】
そして、本実施形態のＥＣＵ２３は、上記のように生成されたモータ制御信号をマイコン４１が駆動回路４２に出力し、該駆動回路４２がその当該モータ制御信号に基づく三相の駆動電力をモータ２１に供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御する構成となっている。
【００３４】
（ホイルアンバランス検知）
次に、本実施形態のＥＰＳが有するホイルアンバランス検知機能について説明する。
図２に示すように、本実施形態では、ＥＣＵ２３を構成するマイコン４１には、入力される信号から特定の周波数成分を抽出可能な特定周波数抽出部５１が設けられている。本実施形態では、この特定周波数抽出部５１には、操舵系の状態を示す信号として、操舵トルクτが入力されるようになっており、該特定周波数抽出部５１は、この入力される操舵トルクτから、操舵系に生じた振動に対応する特定の周波数成分を抽出する。具体的には、特定周波数抽出部５１は、入力される操舵トルクτから、各転舵輪１２に生じたホイルバランスの狂い、即ちホイルアンバランスに起因する振動に対応する周波数成分を抽出する。そして、その実効値をパワースペクトルＳpとして出力するように構成されている。
【００３５】
詳述すると、図４のフローチャートに示すように、特定周波数抽出部５１は、入力される操舵トルクτ（ステップ１０１）について、先ず、バンドパスフィルタ処理を実行し、上記ホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分として１４〜１６Ｈｚの周波数成分を抽出する（ステップ１０２）。次に、特定周波数抽出部５１は、ＲＭＳ（Root Means square：平均自乗平方根）演算により、上記ステップ１０２において抽出された周波数成分の実効値を求める（ステップ１０３）。そして、ローパスフィルタ処理を実行し（ステップ１０４）、当該ローパスフィルタ処理した後の値をパワースペクトルＳpとして出力する（ステップ１０５）。
【００３６】
また、図２に示すように、本実施形態のマイコン４１には、ホイルアンバランス判定部５２が設けられており、特定周波数抽出部５１の出力する上記パワースペクトルＳpは、ブレーキセンサ５３（図１参照）の出力するブレーキ信号Ｓbkとともに、このホイルアンバランス判定部５２に入力される。そして、ホイルアンバランス判定部５２は、非制動時、上記特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上である場合には、転舵輪１２がホイルアンバランスが生じていると判定する。
【００３７】
更に、本実施形態では、車室（図示略）内には、車両の搭乗者に対してホイルアンバランスが生じていることを警告するためのウォーニングランプ５５が設けられている。ＥＣＵ２３には、このウォーニングランプ５５を点灯させるための駆動回路５６が設けられており、マイコン４１は、上記のようにホイルアンバランスが検知された場合には、当該ホイルアンバランス判定部５２の出力するホイルアンバランスを検知した旨を示す信号、即ち検知信号Ｓtrを駆動回路５６へと出力する。そして、駆動回路５６は、その検知信号Ｓtrの入力に基づいてウォーニングランプ５５を点灯（ＯＮ）すべく駆動電力を供給する構成となっている。
【００３８】
次に、ホイルアンバランス判定部におけるホイルアンバランス検知の処理手順について説明する。
図５のフローチャートに示すように、ホイルアンバランス判定部５２は、先ず入力されるブレーキ信号Ｓbkが「オフ」であるか否かを判定する（ステップ２０１）。そして、ブレーキ信号Ｓbkが「オフ」である場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）には、入力される上記パワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上であるか否かを判定する（ステップ２０２）。
【００３９】
ここで、本実施形態では、ホイルアンバランス判定部５２には、操舵角θsが入力されるようになっており、ステップ２０２において、パワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上であると判定した場合（Ｓp≧Ｓth、ステップ２０２：ＹＥＳ）、ホイルアンバランス判定部５２は、操舵角θsの絶対値が所定の閾値θth以下であるか否かを判定する（ステップ２０３）。尚、この場合における閾値θthには、ステアリング中立近傍の舵角が設定されている。即ち、本実施形態のホイルアンバランス判定部５２は、同ステップ２０３において、車両が直進状態にあるか否かを判定する。そして、操舵角θsの絶対値が所定の閾値θth以下である場合（|θs|≧θth、ステップ２０３：ＹＥＳ）に、ホイルアンバランスが生じているものと判定し（ステップ２０４）、その出力する検知信号Ｓtrに基づいてウォーニングランプ５５が点灯される。
【００４０】
尚、上記ステップ２０１〜ステップ２０３の何れかの判定条件を満たさない場合（ステップ２０１：ＮＯ、ステップ２０２：ＮＯ、又はステップ２０３：ＮＯ）には、ホイルアンバランス判定部５２は、ステップ２０４の処理を実行しない。
【００４１】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）マイコン４１は、操舵系の状態を示す信号として入力される操舵トルクτから、各転舵輪１２に生じたホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分を抽出する特定周波数抽出部５１と、非制動時、上記特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上である場合にホイルアンバランスが生じているものと判定するホイルアンバランス判定部５２とを備える。そして、ホイルアンバランス判定部５２においてホイルアンバランスが生じていると判定された場合、ＥＣＵ２３は、車室（図示略）内に設けられた当該ホイルアンバランスが生じていることを警告するためのウォーニングランプ５５を点灯させる。
【００４２】
上記構成によれば、ホイルアンバランスに起因する振動が操舵フィーリングの悪化として顕在化する前に、早期に当該ホイルアンバランスの発生を検知し搭乗者に知らしめることができる。そして、速やかにホイルバランス調整を行うよう促すことにより、当該ホイルアンバランスに起因する操舵フィーリングの悪化を回避することができる。
【００４３】
（２）ホイルアンバランス判定部５２は、パワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上であると判定した場合（Ｓp≧Ｓth、ステップ２０２：ＹＥＳ）には、続いて、操舵角θsの絶対値がステアリング中立近傍の所定の閾値θth以下であるか否かを判定する（ステップ２０３）。即ち、車両が直進状態にあるか否かを判定する。そして、操舵角θsの絶対値が所定の閾値θth以下である場合（|θs|≧θth、ステップ２０３：ＹＥＳ）に、ホイルアンバランスが生じているものと判定する（ステップ２０４）。
【００４４】
即ち、舵角の発生した状態では、ホイルアンバランス以外の要因による振動が発生する。従って、上記構成のように、車両が直進状態にあることを判定条件に加えることで、より高精度のホイルアンバランス検知ができるようになる。
【００４５】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を所謂コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、ラック軸５にアシスト力を付与する所謂ラック型、或いはピニオンシャフト１０にアシスト力を付与する所謂ピニオン型のＥＰＳに適用してもよい。
【００４６】
・本実施形態では、特定周波数抽出手段としての特定周波数抽出部５１及び判定手段としてのホイルアンバランス判定部５２は、ＥＣＵ２３（のマイコン４１）に設けられることとした。しかし、これに限らず、特定周波数抽出手段及び判定手段は、ＥＣＵ２３とは別体に設けられる構成としてもよい。
【００４７】
・本実施形態では、警告手段として、車室（図示略）内にウォーニングランプ５５を設けたが、警告手段には、このような搭乗者の視覚を通じて告知するもの以外にも、警告音や音声等を用いたもの、即ち搭乗者の聴覚を通じて告知するものを用いてもよい。
【００４８】
・本実施形態では、操舵系の状態を示す信号として、トルクセンサ３１により検出される操舵トルクτを用いたが、これに限らず、当該操舵系を構成するピニオンシャフト１０の回転角を示すピニオン角θpや、ステアリング２側の回転角である操舵角θs（ハンドル角）を用いてもよい。尚、周波数解析におけるピニオン角θp、操舵角θs、操舵トルクτの位置づけは、瞬間値ではなく、連続信号としての位置付けであることはいうまでもない。
【００４９】
・本実施形態では、本発明をＥＰＳに具体化した。しかし、これに限らず、本発明は、トルクセンサや操舵角センサ等、操舵系の状態を示す信号（操舵トルクや操舵角等）を生成可能な検出手段を有するものであれば、油圧式のパワーステアリング装置、操舵系にアシスト力を付与するための操舵力補助装置を有しない非アシスト型のステアリング装置に具体化してもよい。
【００５０】
・本実施形態では、特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上、且つ車両が直進状態にある場合（図５参照、ステップ２０３：ＹＥＳ）に、ホイルアンバランスが生じているものと判定することとした（図５参照）。しかし、これに限らず、直進条件（ステップ２０３）については、これを廃止してもよい。
【００５１】
・本実施形態では、制動判定（図５参照、ステップ２０１）は、ブレーキ信号Ｓbkに基づき行うこととしたが、車両減速方向の加速度（減速度）に基づき行うこととしてもよい。
【００５２】
・また、本実施形態では、直進状態判定（図５参照、ステップ２０３）は、操舵角θsの絶対値が所定の閾値θth以下であるか否かにより行われることとした。しかし、これに限らず、当該直進状態判定には、操舵角θsに代えて、操舵トルクτ、操舵速度、又はヨーレイト等、その他の状態量を用いてもよい。
【００５３】
・更に、図６のフローチャートに示すように、ホイルアンバランス判定時の車速Ｖが、所定の車速領域（Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２）内にあるか否かの条件判定（ステップ３０４）を付加し、車速Ｖが当該特定の車速領域内である場合（ステップ３０４）に、ホイルアンバランスが生じているものと判定する（ステップ３０５）構成としてもよい。尚、図６のフローチャートにおけるステップ３０１〜ステップ３０３の処理は、図５のフローチャートにおけるステップ２０１〜ステップ２０３の処理と同一であるため、その説明は省略する。
【００５４】
即ち、操舵系に生ずる振動の振幅は、転舵輪を支承するサスペンションの振動特性に依存し、当該サスペンションに共振が発生する特定の車速領域において増幅される。従って、この特定の車速領域、とりわけホイルアンバランスに起因する振動が増大する領域に上記所定の車速領域（Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２）を設定し、その車速領域内にあるか否かを判定する構成とすることで、より高精度なホイルアンバランス検知ができるようになる。
【００５５】
・本実施形態では、本発明を、操舵トルクτの微分値（操舵トルク微分値dτ）に基づく補償制御（トルク慣性補償制御）を行うＥＰＳ１に具体化したが、本発明は、このような操舵トルクτの微分値に基づく補償制御を行わないものについて適用してもよい。
【００５６】
・また、本実施形態のＥＰＳ１のように、そのモータ制御において、操舵トルクτの微分値に基づく補償制御（トルク慣性補償制御）を実行するものにおいては、ホイルアンバランスが発生したものと判定した場合には、当該補償制御を強化することとしてもよい。
【００５７】
例えば、図７に示すように、電流指令値演算部６５に、ホイルアンバランスを検知した旨を示す検知信号Ｓtrの入力に基づいてトルク慣性補償量Ｉti*を増大させるための補正係数αを出力する補正係数演算部７０を設ける。そして、電流指令値演算部６５は、この補正係数αにより補正した後のトルク慣性補償量Ｉti**に基づいて（Ｉti**＝Ｉti*×α）、電流指令値Ｉq*を演算する構成とすればよい。
【００５８】
この場合において、補正係数αは、特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが大となるほど、より大きくトルク慣性補償量Ｉti*を増大させる値にするとよい。具体的には、補正係数演算部７０に、特定周波数抽出部５１の出力するパワースペクトルＳpを入力するとともに、同補正係数演算部７０には、パワースペクトルＳpと補正係数αとが関係付けられたマップ７０ａを設ける（図８参照）。同マップ７０ａにおいて、補正係数αは、パワースペクトルＳpが大となるほど大きな値となるように設定される。そして、補正係数演算部７０は、入力されるパワースペクトルＳpを、このマップ７０ａに参照することにより補正係数αを演算することとすればよい。
【００５９】
上記構成によれば、ホイルバランス調整がなされ、ホイルアンバランスが解消されるまでの間は、そのトルク慣性補償によりホイルアンバランスに起因する振動を抑制して、良好な操舵フィーリングを維持することができる。そして、ホイルアンバランスが生じている場合に限定してトルク慣性補償を強化することで、上述のような当該トルク慣性補償の弊害の発生をも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの制御ブロック図。
【図３】トルク慣性補償制御部の制御ブロック図。
【図４】特定周波数抽出部の処理手順を示すフローチャート。
【図５】ホイルアンバランス検知の処理手順を示すフローチャート。
【図６】別例のホイルアンバランス検知の処理手順を示すフローチャート。
【図７】別例のＥＰＳの制御ブロック図。
【図８】パワースペクトルと補正係数とが関係付けられたマップ。
【符号の説明】
【００６１】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、８…コラムシャフト、９…インターミディエイトシャフト、１０…ピニオンシャフト、１２…転舵輪、２１…モータ、２２…ＥＰＳアクチュエータ、２３…ＥＣＵ、３１…トルクセンサ、３５…車速センサ、４１…マイコン、４２…駆動回路、４５，６５…電流指令値演算部、４６…モータ制御信号出力部、４７…基本アシスト制御部、４８…トルク慣性補償制御部、５１…特定周波数抽出部、５２…ホイルアンバランス判定部、５３…ブレーキセンサ、５５…ウォーニングランプ、Ｉq*…電流指令値、Ｉas*…基本アシスト制御量、Ｉti*，Ｉti**…トルク慣性補償量、θp…ピニオン角、θs…操舵角、θth…閾値、τ…操舵トルク、dτ…操舵トルク微分値、Ｖ…車速、Ｓp…パワースペクトル、Ｓth…閾値、Ｓbk…ブレーキ信号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両用のステアリング装置においては、その操舵系に生ずる振動の抑制が最も重要な課題となっている。即ち、操舵系の振動、或いは当該振動により生ずる異音を運転者が感じ取ることで、操舵フィーリングは、大きく損なわれる。このため、多くのステアリング装置、例えば、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）では、モータの発する振動が操舵系に伝達されないような防振構造とする（例えば、特許文献１）、或いはトルクリップルの発生を抑制することによりモータ振動自体を低減する（例えば、特許文献２）等、種々の対策が施されている。
【特許文献１】特開２００６−２７５３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１３１１７９号公報
【特許文献３】特開２００４−２２４１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、操舵系に生ずる振動は、操舵系及び該操舵系にアシスト力を付与するための構成にその発生要因があるもののみならず、操舵系に連結された転舵輪側の構成にその発生要因がある場合もある。具体的には、転舵輪のホイルバランスに狂いが生じた場合、即ちホイルアンバランスが生じた場合、それにより発生する振動が操舵系からステアリングへと伝達される。そして、この振動を運転者が感じ取ることで、操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
【０００４】
このような転舵輪側の構成に起因する振動についても、例えば、ＥＰＳでは、操舵トルクの微分値に基づく所謂トルク慣性補償制御（例えば、特許文献３参照）を強化することで、ある程度、その抑制が可能である。しかしながら、こうしたトルク慣性補償制御の強化（トルク微分制御量の増大）には、アシストトルクの立ち上がりが過大となり、それに伴い通常時の操舵フィーリングが悪化する（所謂切り始めの「抜け感」）、或いは制御の不安定化（振動）を招くという弊害がある。このため、こうした制御による振動抑制対策には限界があり、その根本的な解決は、結局、搭乗者が、ステアリングから伝わる振動を操舵フィーリングの悪化として感じ取り、その発生要因がホイルアンバランスにあると気付いてホイルバランス調整を行う以外にないのが実状であった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ホイルアンバランスの早期検知を図り、当該ホイルアンバランスに起因する操舵フィーリングの悪化を回避することのできるステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、操舵系の状態を示す信号を生成する検出手段と、前記操舵系の状態を示す信号から、転舵輪に生じたホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分を抽出可能な特定周波数抽出手段と、非制動時、抽出された前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上である場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定する判定手段と、前記ホイルアンバランスを警告する警告手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、ホイルアンバランスに起因する振動が操舵フィーリングの悪化として顕在化する前に、早期に当該ホイルアンバランスを検知し搭乗者に知らしめることができる。そして、速やかにホイルバランス調整を行うよう促すことにより、当該ホイルアンバランスに起因する操舵フィーリングの悪化を回避することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記判定手段は、前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上であり、且つ直進状態である場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定すること、を要旨とする。
【０００９】
即ち、舵角の発生した状態では、ホイルアンバランス以外の要因による振動が発生する。従って、上記構成のように、車両が直進状態にあることを判定条件に加えることで、より高精度のホイルアンバランス検知ができるようになる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記判定手段は、前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上であり、且つ所定の車速領域にある場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定すること、を要旨とする。
【００１１】
即ち、操舵系に生ずる振動の振幅は、転舵輪を支承するサスペンションの振動特性に依存し、当該サスペンションに共振が発生する特定の車速領域において増幅される。従って、この特定の車速領域、とりわけホイルアンバランスに起因する振動が増大する領域に対応するように所定の車速領域を設定し、その車速領域内にあるか否かを判定条件に加えることで、より高精度のホイルアンバランス検知ができるようになる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与可能な操舵力補助装置と、前記操舵系の状態を示す信号に基づくモータ制御より前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記モータ制御は、前記操舵系の状態を示す信号である操舵トルクの微分値に基づく補償制御を含み、前記制御手段は、前記ホイルアンバランスが生じていると判定された場合には、前記操舵トルクの微分値に基づく補償制御を強化すること、を要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、ホイルバランス調整がなされ、ホイルアンバランスが解消されるまでの間は、その補償制御（トルク慣性補償制御）によりホイルアンバランスに起因する振動を抑制して、良好な操舵フィーリングを維持することができる。そして、ホイルアンバランスが生じている場合に限定してトルク慣性補償を強化することで、そのアシストトルクの過大な立ち上がりに起因する通常時の操舵フィーリングの悪化（所謂切り始めの「抜け感」）、或いは制御の不安定化（振動）といった当該補償制御の弊害の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ホイルアンバランスの早期検知を図り、当該ホイルアンバランスに起因する操舵フィーリングの悪化を回避することが可能なステアリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をコラム型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。具体的には、本実施形態のステアリングシャフト３は、自在継手７ａ，７ｂを介して、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなり、上記ラックアンドピニオン機構４は、ピニオンシャフト１０の一端に形成されたピニオン歯１０ａとラック軸５側のラック歯５ａとを噛合させることにより構成される。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、即ち車両の進行方向が変更されるように構成されている。
【００１６】
本実施形態のＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源としてステアリングシャフト３を回転駆動することにより操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ２２と、該ＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御するＥＣＵ２３とを備えている。
【００１７】
詳述すると、本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２２は、コラムシャフト８にアシスト力を付与する所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されており、駆動源であるモータ２１は、減速機構２４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。本実施形態では、減速機構２４は、コラムシャフト８に対して相対回転不能に設けられたリダクションギヤ２５と、モータ軸２１ａに対して相対回転不能に設けられたモータギヤ２６とを噛合することにより構成されている。尚、本実施形態では、減速機構２４には、所謂ウォーム＆ホイールが採用されている。そして、操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ２２は、駆動源であるモータ２１の回転を減速機構２４により減速してコラムシャフト８に伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与するように構成されている。
【００１８】
一方、制御手段としてのＥＣＵ２３は、ＥＰＳアクチュエータ２２の駆動源であるモータ２１に対して駆動電力を供給する。そして、その駆動電力の供給を通じてモータ２１の回転、即ちＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御するように構成されている。
【００１９】
さらに詳述すると、ＥＣＵ２３には、コラムシャフト８に設けられたトルクセンサ３１が接続されている。本実施形態では、コラムシャフト８は、ステアリング２側の第１シャフト８ａとインターミディエイトシャフト９（ピニオンシャフト１０）側の第２シャフト８ｂとを、トーションバー３３を介して連結することにより形成されている。そして、トルクセンサ３１は、トーションバー３３、及び同トーションバー３３の両端（第１シャフト８ａの端部及び第２シャフト８ｂの端部）に設けられた一対の角度センサ３４ａ，３４ｂ（レゾルバ）により構成されている。
【００２０】
即ち、本実施形態のトルクセンサ３１は、ツインレゾルバ型のトルクセンサとして構成されており、ＥＣＵ２３は、第１の角度センサ３４ａにより第１シャフト８ａの回転角（操舵角θs）を検出するとともに、第２の角度センサ３４ｂにより第２シャフト８ｂの回転角（ピニオン角θp）を検出する。そして、これら両角度センサ３４ａ，３４ｂにより検出された両回転角の差分、即ちトーションバー３３の捻れ角に基づいて、操舵トルクτを検出する。
【００２１】
また、本実施形態では、ＥＣＵ２３には、車速センサ３５により検出された車速Ｖ、及びブレーキ操作の有無を示すブレーキ信号Ｓbkが入力される。そして、ＥＣＵ２３は、これらの各センサにより検出される車両状態量に基づいて、操舵系に付与すべき目標アシスト力を決定し、当該目標アシスト力をＥＰＳアクチュエータ２２に発生させるべく、モータ２１に対する駆動電力の供給を実行する。
【００２２】
次に、本実施形態のＥＰＳにおけるアシスト制御の態様について説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ２３は、モータ制御信号を出力するマイコン４１と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ２２の駆動源であるモータ２１に駆動電力を供給する駆動回路４２とを備えて構成されている。
【００２３】
本実施形態では、ＥＣＵ２３には、モータ２１に通電される実電流値Ｉを検出するための電流センサ４３、及びモータ回転角θmを検出するための回転角センサ４４（図１参照）が接続されている。そして、マイコン４１は、上記各車両状態量、並びにこれら電流センサ４３及び回転角センサ４４の出力信号に基づき検出されたモータ２１の実電流値Ｉ及びモータ回転角θmに基づいて、駆動回路４２に出力するモータ制御信号を生成する。
【００２４】
詳述すると、マイコン４１は、操舵系に付与するアシスト力の目標値、すなわち目標アシスト力に対応した電流指令値Ｉq*を演算する電流指令値演算部４５と、電流指令値演算部４５により算出された電流指令値Ｉq*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部４６とを備えている。
【００２５】
本実施形態の電流指令値演算部４５は、目標アシスト力の基礎的制御成分である基本アシスト制御量Ｉas*を演算する基本アシスト制御部４７と、その補償成分として、操舵トルクτの微分値（操舵トルク微分値dτ）に基づくトルク慣性補償量Ｉti*を演算するトルク慣性補償制御部４８とを備えている。
【００２６】
本実施形態では、基本アシスト制御部４７には、操舵トルクτ及び車速Ｖが入力されるようになっている。そして、該基本アシスト制御部４７は、これら操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、その操舵トルクτが大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きな基本アシスト制御量Ｉas*を演算する。
【００２７】
一方、本実施形態のトルク慣性補償制御部４８には、操舵トルク微分値dτに加え、車速Ｖが入力される。そして、トルク慣性補償制御部４８は、これらの各状態量に基づいてトルク慣性補償制御を実行する。尚、「トルク慣性補償制御」は、モータやアクチュエータ等、ＥＰＳの慣性による影響を補償する制御、即ちステアリング操作における「切り始め」時の「引っ掛かり感（追従遅れ）」、及び「切り終わり」時の「流れ感（オーバーシュート）」を抑制するための制御である。そして、このトルク慣性補償制御には、操舵系に生じた振動を抑制する効果がある。
【００２８】
具体的には、図３に示すように、本実施形態のトルク慣性補償制御部４８は、操舵トルク微分値dτと基礎補償量εtiとが関連付けられたマップ４８ａ、及び車速Ｖと補間係数Ａとが関連付けられたマップ４８ｂを備えている。マップ４８ａにおいて、基礎補償量εtiは、入力される操舵トルク微分値dτの絶対値が大きいほど、基本アシスト制御部４７において演算された基本アシスト制御量Ｉas*（の絶対値）をより増加させる値となるように設定されている。また、マップ４８ｂにおいて、補間係数Ａは、低車速領域では車速Ｖが大きくなるほど大きな値となるように、高車速領域では、車速が大きくなるほど小さな値となるように設定されている。そして、トルク慣性補償制御部４８は、これらの各マップ４８ａ，４８ｂを参照することにより求められた基礎補償量εti及び補間係数Ａを乗ずることによりトルク慣性補償量Ｉti*を演算する。
【００２９】
図２に示すように、基本アシスト制御部４７において演算された基本アシスト制御量Ｉas*、及びトルク慣性補償制御部４８において演算されたトルク慣性補償量Ｉti*は、加算器４９に入力される。そして、電流指令値演算部４５は、この加算器４９において基本アシスト制御量Ｉas*にトルク慣性補償量Ｉti*を重畳することにより、目標アシスト力としての電流指令値Ｉq*を演算する。
【００３０】
電流指令値演算部４５が出力する電流指令値Ｉq*は、電流センサ４３により検出された実電流値Ｉ、及び回転角センサ４４により検出されたモータ回転角θmとともに、モータ制御信号出力部４６に入力される。そして、モータ制御信号出力部４６は、この目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉq*に実電流値Ｉを追従させるべくフィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を演算する。
【００３１】
具体的には、本実施形態では、モータ２１には、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給により回転するブラシレスモータが用いられている。そして、モータ制御信号出力部４６は、実電流値Ｉとして検出されたモータ２１の相電流値（Ｉu，Ｉv，Ｉw）をｄ／ｑ座標系のｄ，ｑ軸電流値に変換（ｄ／ｑ変換）することにより、上記電流フィードバック制御を行う。
【００３２】
即ち、電流指令値Ｉq*は、ｑ軸電流指令値としてモータ制御信号出力部４６に入力され、モータ制御信号出力部４６は、回転角センサ４４により検出されたモータ回転角θmに基づいて相電流値（Ｉu，Ｉv，Ｉw）をｄ／ｑ変換する。また、モータ制御信号出力部４６は、そのｄ，ｑ軸電流値及びｑ軸電流指令値に基づいてｄ，ｑ軸電圧指令値を演算する。そして、そのｄ，ｑ軸電圧指令値をｄ／ｑ逆変換することにより相電圧指令値（Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*）を演算し、当該相電圧指令値に基づいてモータ制御信号を生成する。
【００３３】
そして、本実施形態のＥＣＵ２３は、上記のように生成されたモータ制御信号をマイコン４１が駆動回路４２に出力し、該駆動回路４２がその当該モータ制御信号に基づく三相の駆動電力をモータ２１に供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御する構成となっている。
【００３４】
（ホイルアンバランス検知）
次に、本実施形態のＥＰＳが有するホイルアンバランス検知機能について説明する。
図２に示すように、本実施形態では、ＥＣＵ２３を構成するマイコン４１には、入力される信号から特定の周波数成分を抽出可能な特定周波数抽出部５１が設けられている。本実施形態では、この特定周波数抽出部５１には、操舵系の状態を示す信号として、操舵トルクτが入力されるようになっており、該特定周波数抽出部５１は、この入力される操舵トルクτから、操舵系に生じた振動に対応する特定の周波数成分を抽出する。具体的には、特定周波数抽出部５１は、入力される操舵トルクτから、各転舵輪１２に生じたホイルバランスの狂い、即ちホイルアンバランスに起因する振動に対応する周波数成分を抽出する。そして、その実効値をパワースペクトルＳpとして出力するように構成されている。
【００３５】
詳述すると、図４のフローチャートに示すように、特定周波数抽出部５１は、入力される操舵トルクτ（ステップ１０１）について、先ず、バンドパスフィルタ処理を実行し、上記ホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分として１４〜１６Ｈｚの周波数成分を抽出する（ステップ１０２）。次に、特定周波数抽出部５１は、ＲＭＳ（Root Means square：平均自乗平方根）演算により、上記ステップ１０２において抽出された周波数成分の実効値を求める（ステップ１０３）。そして、ローパスフィルタ処理を実行し（ステップ１０４）、当該ローパスフィルタ処理した後の値をパワースペクトルＳpとして出力する（ステップ１０５）。
【００３６】
また、図２に示すように、本実施形態のマイコン４１には、ホイルアンバランス判定部５２が設けられており、特定周波数抽出部５１の出力する上記パワースペクトルＳpは、ブレーキセンサ５３（図１参照）の出力するブレーキ信号Ｓbkとともに、このホイルアンバランス判定部５２に入力される。そして、ホイルアンバランス判定部５２は、非制動時、上記特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上である場合には、転舵輪１２がホイルアンバランスが生じていると判定する。
【００３７】
更に、本実施形態では、車室（図示略）内には、車両の搭乗者に対してホイルアンバランスが生じていることを警告するためのウォーニングランプ５５が設けられている。ＥＣＵ２３には、このウォーニングランプ５５を点灯させるための駆動回路５６が設けられており、マイコン４１は、上記のようにホイルアンバランスが検知された場合には、当該ホイルアンバランス判定部５２の出力するホイルアンバランスを検知した旨を示す信号、即ち検知信号Ｓtrを駆動回路５６へと出力する。そして、駆動回路５６は、その検知信号Ｓtrの入力に基づいてウォーニングランプ５５を点灯（ＯＮ）すべく駆動電力を供給する構成となっている。
【００３８】
次に、ホイルアンバランス判定部におけるホイルアンバランス検知の処理手順について説明する。
図５のフローチャートに示すように、ホイルアンバランス判定部５２は、先ず入力されるブレーキ信号Ｓbkが「オフ」であるか否かを判定する（ステップ２０１）。そして、ブレーキ信号Ｓbkが「オフ」である場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）には、入力される上記パワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上であるか否かを判定する（ステップ２０２）。
【００３９】
ここで、本実施形態では、ホイルアンバランス判定部５２には、操舵角θsが入力されるようになっており、ステップ２０２において、パワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上であると判定した場合（Ｓp≧Ｓth、ステップ２０２：ＹＥＳ）、ホイルアンバランス判定部５２は、操舵角θsの絶対値が所定の閾値θth以下であるか否かを判定する（ステップ２０３）。尚、この場合における閾値θthには、ステアリング中立近傍の舵角が設定されている。即ち、本実施形態のホイルアンバランス判定部５２は、同ステップ２０３において、車両が直進状態にあるか否かを判定する。そして、操舵角θsの絶対値が所定の閾値θth以下である場合（|θs|≧θth、ステップ２０３：ＹＥＳ）に、ホイルアンバランスが生じているものと判定し（ステップ２０４）、その出力する検知信号Ｓtrに基づいてウォーニングランプ５５が点灯される。
【００４０】
尚、上記ステップ２０１〜ステップ２０３の何れかの判定条件を満たさない場合（ステップ２０１：ＮＯ、ステップ２０２：ＮＯ、又はステップ２０３：ＮＯ）には、ホイルアンバランス判定部５２は、ステップ２０４の処理を実行しない。
【００４１】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）マイコン４１は、操舵系の状態を示す信号として入力される操舵トルクτから、各転舵輪１２に生じたホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分を抽出する特定周波数抽出部５１と、非制動時、上記特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上である場合にホイルアンバランスが生じているものと判定するホイルアンバランス判定部５２とを備える。そして、ホイルアンバランス判定部５２においてホイルアンバランスが生じていると判定された場合、ＥＣＵ２３は、車室（図示略）内に設けられた当該ホイルアンバランスが生じていることを警告するためのウォーニングランプ５５を点灯させる。
【００４２】
上記構成によれば、ホイルアンバランスに起因する振動が操舵フィーリングの悪化として顕在化する前に、早期に当該ホイルアンバランスの発生を検知し搭乗者に知らしめることができる。そして、速やかにホイルバランス調整を行うよう促すことにより、当該ホイルアンバランスに起因する操舵フィーリングの悪化を回避することができる。
【００４３】
（２）ホイルアンバランス判定部５２は、パワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上であると判定した場合（Ｓp≧Ｓth、ステップ２０２：ＹＥＳ）には、続いて、操舵角θsの絶対値がステアリング中立近傍の所定の閾値θth以下であるか否かを判定する（ステップ２０３）。即ち、車両が直進状態にあるか否かを判定する。そして、操舵角θsの絶対値が所定の閾値θth以下である場合（|θs|≧θth、ステップ２０３：ＹＥＳ）に、ホイルアンバランスが生じているものと判定する（ステップ２０４）。
【００４４】
即ち、舵角の発生した状態では、ホイルアンバランス以外の要因による振動が発生する。従って、上記構成のように、車両が直進状態にあることを判定条件に加えることで、より高精度のホイルアンバランス検知ができるようになる。
【００４５】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を所謂コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、ラック軸５にアシスト力を付与する所謂ラック型、或いはピニオンシャフト１０にアシスト力を付与する所謂ピニオン型のＥＰＳに適用してもよい。
【００４６】
・本実施形態では、特定周波数抽出手段としての特定周波数抽出部５１及び判定手段としてのホイルアンバランス判定部５２は、ＥＣＵ２３（のマイコン４１）に設けられることとした。しかし、これに限らず、特定周波数抽出手段及び判定手段は、ＥＣＵ２３とは別体に設けられる構成としてもよい。
【００４７】
・本実施形態では、警告手段として、車室（図示略）内にウォーニングランプ５５を設けたが、警告手段には、このような搭乗者の視覚を通じて告知するもの以外にも、警告音や音声等を用いたもの、即ち搭乗者の聴覚を通じて告知するものを用いてもよい。
【００４８】
・本実施形態では、操舵系の状態を示す信号として、トルクセンサ３１により検出される操舵トルクτを用いたが、これに限らず、当該操舵系を構成するピニオンシャフト１０の回転角を示すピニオン角θpや、ステアリング２側の回転角である操舵角θs（ハンドル角）を用いてもよい。尚、周波数解析におけるピニオン角θp、操舵角θs、操舵トルクτの位置づけは、瞬間値ではなく、連続信号としての位置付けであることはいうまでもない。
【００４９】
・本実施形態では、本発明をＥＰＳに具体化した。しかし、これに限らず、本発明は、トルクセンサや操舵角センサ等、操舵系の状態を示す信号（操舵トルクや操舵角等）を生成可能な検出手段を有するものであれば、油圧式のパワーステアリング装置、操舵系にアシスト力を付与するための操舵力補助装置を有しない非アシスト型のステアリング装置に具体化してもよい。
【００５０】
・本実施形態では、特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが所定の閾値Ｓth以上、且つ車両が直進状態にある場合（図５参照、ステップ２０３：ＹＥＳ）に、ホイルアンバランスが生じているものと判定することとした（図５参照）。しかし、これに限らず、直進条件（ステップ２０３）については、これを廃止してもよい。
【００５１】
・本実施形態では、制動判定（図５参照、ステップ２０１）は、ブレーキ信号Ｓbkに基づき行うこととしたが、車両減速方向の加速度（減速度）に基づき行うこととしてもよい。
【００５２】
・また、本実施形態では、直進状態判定（図５参照、ステップ２０３）は、操舵角θsの絶対値が所定の閾値θth以下であるか否かにより行われることとした。しかし、これに限らず、当該直進状態判定には、操舵角θsに代えて、操舵トルクτ、操舵速度、又はヨーレイト等、その他の状態量を用いてもよい。
【００５３】
・更に、図６のフローチャートに示すように、ホイルアンバランス判定時の車速Ｖが、所定の車速領域（Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２）内にあるか否かの条件判定（ステップ３０４）を付加し、車速Ｖが当該特定の車速領域内である場合（ステップ３０４）に、ホイルアンバランスが生じているものと判定する（ステップ３０５）構成としてもよい。尚、図６のフローチャートにおけるステップ３０１〜ステップ３０３の処理は、図５のフローチャートにおけるステップ２０１〜ステップ２０３の処理と同一であるため、その説明は省略する。
【００５４】
即ち、操舵系に生ずる振動の振幅は、転舵輪を支承するサスペンションの振動特性に依存し、当該サスペンションに共振が発生する特定の車速領域において増幅される。従って、この特定の車速領域、とりわけホイルアンバランスに起因する振動が増大する領域に上記所定の車速領域（Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２）を設定し、その車速領域内にあるか否かを判定する構成とすることで、より高精度なホイルアンバランス検知ができるようになる。
【００５５】
・本実施形態では、本発明を、操舵トルクτの微分値（操舵トルク微分値dτ）に基づく補償制御（トルク慣性補償制御）を行うＥＰＳ１に具体化したが、本発明は、このような操舵トルクτの微分値に基づく補償制御を行わないものについて適用してもよい。
【００５６】
・また、本実施形態のＥＰＳ１のように、そのモータ制御において、操舵トルクτの微分値に基づく補償制御（トルク慣性補償制御）を実行するものにおいては、ホイルアンバランスが発生したものと判定した場合には、当該補償制御を強化することとしてもよい。
【００５７】
例えば、図７に示すように、電流指令値演算部６５に、ホイルアンバランスを検知した旨を示す検知信号Ｓtrの入力に基づいてトルク慣性補償量Ｉti*を増大させるための補正係数αを出力する補正係数演算部７０を設ける。そして、電流指令値演算部６５は、この補正係数αにより補正した後のトルク慣性補償量Ｉti**に基づいて（Ｉti**＝Ｉti*×α）、電流指令値Ｉq*を演算する構成とすればよい。
【００５８】
この場合において、補正係数αは、特定の周波数成分の実効値であるパワースペクトルＳpが大となるほど、より大きくトルク慣性補償量Ｉti*を増大させる値にするとよい。具体的には、補正係数演算部７０に、特定周波数抽出部５１の出力するパワースペクトルＳpを入力するとともに、同補正係数演算部７０には、パワースペクトルＳpと補正係数αとが関係付けられたマップ７０ａを設ける（図８参照）。同マップ７０ａにおいて、補正係数αは、パワースペクトルＳpが大となるほど大きな値となるように設定される。そして、補正係数演算部７０は、入力されるパワースペクトルＳpを、このマップ７０ａに参照することにより補正係数αを演算することとすればよい。
【００５９】
上記構成によれば、ホイルバランス調整がなされ、ホイルアンバランスが解消されるまでの間は、そのトルク慣性補償によりホイルアンバランスに起因する振動を抑制して、良好な操舵フィーリングを維持することができる。そして、ホイルアンバランスが生じている場合に限定してトルク慣性補償を強化することで、上述のような当該トルク慣性補償の弊害の発生をも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの制御ブロック図。
【図３】トルク慣性補償制御部の制御ブロック図。
【図４】特定周波数抽出部の処理手順を示すフローチャート。
【図５】ホイルアンバランス検知の処理手順を示すフローチャート。
【図６】別例のホイルアンバランス検知の処理手順を示すフローチャート。
【図７】別例のＥＰＳの制御ブロック図。
【図８】パワースペクトルと補正係数とが関係付けられたマップ。
【符号の説明】
【００６１】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、８…コラムシャフト、９…インターミディエイトシャフト、１０…ピニオンシャフト、１２…転舵輪、２１…モータ、２２…ＥＰＳアクチュエータ、２３…ＥＣＵ、３１…トルクセンサ、３５…車速センサ、４１…マイコン、４２…駆動回路、４５，６５…電流指令値演算部、４６…モータ制御信号出力部、４７…基本アシスト制御部、４８…トルク慣性補償制御部、５１…特定周波数抽出部、５２…ホイルアンバランス判定部、５３…ブレーキセンサ、５５…ウォーニングランプ、Ｉq*…電流指令値、Ｉas*…基本アシスト制御量、Ｉti*，Ｉti**…トルク慣性補償量、θp…ピニオン角、θs…操舵角、θth…閾値、τ…操舵トルク、dτ…操舵トルク微分値、Ｖ…車速、Ｓp…パワースペクトル、Ｓth…閾値、Ｓbk…ブレーキ信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵系の状態を示す信号を生成する検出手段と、
前記操舵系の状態を示す信号から、転舵輪に生じたホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分を抽出可能な特定周波数抽出手段と、
非制動時、抽出された前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上である場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定する判定手段と、
前記ホイルアンバランスを警告する警告手段と、を備えたステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、
前記判定手段は、前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上であり、且つ直進状態である場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定すること、
を特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置において、
前記判定手段は、前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上であり、且つ所定の車速領域にある場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定すること、
を特徴とするステアリング装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のステアリング装置において、
モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与可能な操舵力補助装置と、前記操舵系の状態を示す信号に基づくモータ制御より前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、
前記モータ制御は、前記操舵系の状態を示す信号である操舵トルクの微分値に基づく補償制御を含み、
前記制御手段は、前記ホイルアンバランスが生じていると判定された場合には、前記操舵トルクの微分値に基づく補償制御を強化すること、を特徴とするステアリング装置。
【請求項１】
操舵系の状態を示す信号を生成する検出手段と、
前記操舵系の状態を示す信号から、転舵輪に生じたホイルアンバランスに対応する特定の周波数成分を抽出可能な特定周波数抽出手段と、
非制動時、抽出された前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上である場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定する判定手段と、
前記ホイルアンバランスを警告する警告手段と、を備えたステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、
前記判定手段は、前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上であり、且つ直進状態である場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定すること、
を特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のステアリング装置において、
前記判定手段は、前記特定の周波数成分の実効値が所定の閾値以上であり、且つ所定の車速領域にある場合に、前記ホイルアンバランスが生じていると判定すること、
を特徴とするステアリング装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のステアリング装置において、
モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与可能な操舵力補助装置と、前記操舵系の状態を示す信号に基づくモータ制御より前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、
前記モータ制御は、前記操舵系の状態を示す信号である操舵トルクの微分値に基づく補償制御を含み、
前記制御手段は、前記ホイルアンバランスが生じていると判定された場合には、前記操舵トルクの微分値に基づく補償制御を強化すること、を特徴とするステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２５４５２２（Ｐ２００８−２５４５２２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９７４４９（Ｐ２００７−９７４４９）
【出願日】平成１９年４月３日（２００７．４．３）
【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２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月３日（２００７．４．３）
【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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