JP2002331948A

JP2002331948A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2002331948A
Application number: JP2001139241A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Izumitani; 圭亮泉谷
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2002-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】舵取機構の中立復帰を、直進安定性を阻害す
ることなく高応答にて行わせる。【解決手段】操舵トルク、舵角及び車速の検出結果を
取込み、検出トルクＴが不感帯トルクΔＴ外にある場
合、この検出トルクＴに基づいて算出された基準駆動電
流Ｉ₀を舵角及び車速に応じて補正して駆動電流Ｉを設
定し、この駆動電流Ｉにより操舵補助用のモータ４を駆
動する。一方、検出トルクＴが不感帯トルクΔＴ内にあ
る場合、検出舵角αが不感帯舵角Δα以上であるとき、
この検出舵角αに基づいて補償電流Ｉ₁を設定し、この
補償電流Ｉ₁により操舵補助用のモータ４を駆動して中
立復帰を補助する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、舵取りのために舵
輪（ステアリングホイール）に加えられる操舵トルクの
検出結果に基づいてモータを駆動し、該モータの回転力
を舵取機構に加えて操舵補助する構成とした電動パワー
ステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、舵取り操作のために舵輪（ステア
リングホイール）に加えられる操舵トルクの検出結果に
基づいて操舵補助用のモータを制御し、該モータの回転
力を舵取機構に加えて操舵を補助する構成とした電動パ
ワーステアリング装置が実用化されている。この装置
は、操舵補助力の発生源として油圧アクチュエータを用
いる油圧パワーステアリング装置と比較して、車速の高
低，操舵の頻度等、走行状態に応じた補助力特性の制御
が容易であるという利点を有しており、近年、その適用
範囲が拡大する傾向にある。

【０００３】一方、電動パワーステアリング装置の難点
は、舵取機構の周辺への配設が可能なサイズ（小サイ
ズ）と、十分な大きさの補助力の発生（大出力）とを併
せて実現し得る操舵補助用のモータが得難いところにあ
り、この難点を解消するため従来から、前記モータの出
力端に遊星歯車減速機等の減速手段を備え、該減速手段
により前記モータの回転を減速（増力）して舵取装置に
伝えるようにしている。

【０００４】操舵補助用のモータの制御は、前記操舵ト
ルクの検出結果の大小に応じて前記モータの駆動電流を
増減する電流制御により行われており、更に、車速の高
低、操舵の頻度等の走行状態に応じた補正を行い、夫々
の場合に適した補助力特性を得るようにしている。また
前記モータの制御は、操舵トルクの検出値が所定の不感
帯トルク内にある間には行わず、例えば、高速での直進
走行中における舵輪の「遊び」操作に応じて操舵補助が
なされ、車両のふらつきが発生することを防止するよう
にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如く
構成された電動パワーステアリング装置においては、舵
輪に加わる操舵トルクが前記不感帯トルク内にあり操舵
補助用のモータが駆動されていないとき、このモータの
慣性が、出力側の減速手段により増幅されて舵取機構に
加わり、更に、舵輪から舵取機構に至る回転部分の慣性
が舵取機構に加わった状態となり、例えば、車両の走行
中、適宜の操舵状態から直進状態への復帰のために舵輪
から手を離したとき、路面からの作用力による中立位置
（操向用の車輪が正しく直進方向に向いた位置）への復
帰が、前記慣性の作用、及び舵取機構の各部における摩
擦抵抗の作用により遅れ、操舵感の悪化を招くという問
題があった。

【０００６】このような問題は、前記不感帯トルクを小
さく設定し、中立復帰動作中においても、この間に発生
するわずかな操舵トルクに応じて操舵補助用のモータが
駆動される構成とすることにより改善されるが、このよ
うにした場合、前述した舵輪の「遊び」操作によっても
操舵補助用のモータが駆動され、高速走行時の直進安定
性が阻害される虞れがあって、前記不感帯トルクの適正
な設定が難しいという問題があった。

【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、舵取機構の中立復帰を高応答にて行わせること
ができ、またこのために直進安定性を阻害することがな
い電動パワーステアリング装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係る
電動パワーステアリング装置は、舵輪に加わる操舵トル
クを検出するトルク検出手段と、舵取機構に操舵補助力
を加えるモータとを備え、前記トルク検出手段による検
出トルクに応じた操舵補助力を発生させるべく前記モー
タを駆動制御する電動パワーステアリング装置におい
て、前記舵取機構の中立位置からの動作角度を検出する
舵角検出手段と、前記検出トルクが予め設定された不感
帯トルク内にあるとき、前記舵取機構を中立位置に復帰
させるべく、前記舵角検出手段の検出舵角に基づいて前
記モータを補償制御する補償制御手段とを備えることを
特徴とする。

【０００９】本発明においては、トルク検出手段による
検出トルクが不感帯トルク内にあるとき、舵取機構の中
立位置からの動作角度、即ち、操向用の車輪の直進状態
からの操向角度を検出する舵角検出手段による検出舵角
を参照し、即ち、舵取機構を中立位置に復帰させるべ
く、即ち、前記検出舵角を零に近付けるべく操舵補助用
のモータを駆動し、中立復帰動作を速やかに行わせ、中
立復帰後の状態を確実に維持し、直進安定性を確保す
る。前記舵角検出手段は、検出トルクに基づく通常の制
御動作時においても、操舵補助用のモータの電流補正の
ために必要であり、新たなセンサを設けることなく実現
可能である。

【００１０】また本発明の第２発明に係る電動パワース
テアリング装置は、第１発明における補償制御手段が、
前記検出トルクが不感帯トルク内にあり、前記検出舵角
が発生している状態が所定時間に亘って継続したとき、
制御動作を開始する構成としてあることを特徴とする。

【００１１】この発明においては、補償制御手段の制御
動作の開始、即ち、操舵トルクの検出結果に基づく操舵
補助用モータの駆動制御から、舵角の検出結果に基づく
操舵補助用のモータの駆動制御への切換えを、所定の条
件が満たされた後、所定時間の経過を待って行わせ、操
舵方向の転換時に一時的に発生する操舵トルクが小さい
状態下において、舵角に基づく制御動作が誤って行わ
れ、操舵感の悪化を招かないようにする。

【００１２】更に本発明の第３発明に係る電動パワース
テアリング装置は、第１又は第２発明における補償制御
手段が、前記検出舵角が所定値以下であるとき制御動作
を行う構成としてあることを特徴とする。

【００１３】この発明においては、補償制御手段の制御
動作の開始、即ち、操舵トルクの検出結果に基づく操舵
補助用モータの駆動制御から、舵角の検出結果に基づく
操舵補助用のモータの駆動制御への切換えを、検出トル
クが不感帯トルク内にあることに加えて、検出舵角が所
定値以下であること、即ち、中立位置に近い操舵状態に
あることを条件として行わせ、大転舵状態から無理な中
立復帰動作がなされることを防止する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る電動
パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図であ
り、本図に示す如く、舵取り操作用の舵輪（ステアリン
グホイール）１と、舵取り動作を行う舵取機構２とを連
結する操舵軸10の中途に、前記舵輪１に加わる操舵トル
クを検出するトルクセンサ３と操舵補助用のモータ４と
を配し、本発明に係る電動パワーステアリング装置が構
成されている。

【００１５】前記舵輪１は、図示しない車室の内部に着
座した運転者に対向するように、前記操舵軸10の上端に
同軸的に嵌着固定されており、該操舵軸10は、運転者に
よる舵輪１の回転操作に応じて軸回りに回転するように
なしてある。

【００１６】前記舵取機構２は、前記操舵軸10の下端に
一体形成されたピニオン20と、これに噛合するラック軸
21とを備えるラックピニオン式の舵取機構として構成さ
れている。ラック軸21は、図示しない車両の前部に、左
右方向への摺動自在に延設してあり、該ラック軸21の左
右両端は、各別のタイロッド22，22を介して操向用の車
輪（一般的には前輪）23，23に連結されている。

【００１７】この構成により、舵輪１の操作に応じた操
舵軸10の回転が、これの下端のピニオン20に噛合するラ
ック軸21の摺動に変換され、この摺動が、左右両端のタ
イロッド22，22を介して操向用の車輪23，23に伝えら
れ、これらの車輪23，23の向きが舵輪１の操作方向に変
更されて操舵が行われる。

【００１８】このような操舵を補助するモータ４は、前
記操舵軸10の中途部に、該操舵軸10と軸心を交叉させて
配設され、その出力端に固着されたウォーム40が、前記
操舵軸10の中途部に嵌着固定されたウォームホイール41
に噛合させてある。この構成により前記モータ４の回転
は、ウォーム40及びウォームホイール41を介して操舵軸
10に伝達され、該操舵軸10の下端に設けた前記ピニオン
20に回転力が付与されることとなり、この回転に応じて
前述の如く行われる舵取りが補助される。

【００１９】なお操舵補助用のモータ４は、例えば、ラ
ック軸21の中途部にこれと平行をなして配し、その回転
を、ボールねじ、ラック・ピニオン等の運動変換機構を
介してラック軸21に伝え、該ラック軸21に摺動力を付与
する構成とする等、図１に示す位置に限らず、操舵軸10
を含む舵取機構２周辺の適宜位置に配設することが可能
である。

【００２０】以上の如き舵取り動作中、前記舵輪１に加
わる操舵トルクを検出するトルクセンサ３は、前記モー
タ４の配設位置よりも舵輪１側の操舵軸10の中途部をト
ーションバーを介して同軸上に連結された上部軸と下部
軸とに分割し、これら両軸間に、前記操舵トルクの作用
によるトーションバーの捩れを伴って相対角変位を生ぜ
しめ、該相対角変位を媒介として前記操舵トルクを検出
する公知の構成を有している。

【００２１】このようなトルクセンサ３による検出トル
クは、操舵補助用のモータ４を制御する駆動制御部５に
与えられている。該駆動制御部５には、更に、前記モー
タ４の回転位置を検出する回転センサ50、前述した舵取
り動作により実現される舵取り角度を検出する舵角セン
サ51、及び本発明に係る電動パワーステアリング装置が
備えられた車両の走行速度を検出する車速センサ52から
夫々の検出信号が与えられている。

【００２２】駆動制御部５の出力は、前述の如く配され
た操舵補助用のモータ４に与えられており、該駆動制御
部５は、トルクセンサ３、舵角センサ51及び車速センサ
52の出力を用いて、前記モータ４の駆動電流を算出し、
算出された駆動電流を、前記回転センサ50により検出さ
れる回転位置を参照しつつ前記モータ４に給電せしめる
制御動作を行う。

【００２３】本発明に係る電動パワーステアリング装置
の特徴は、以上の如き駆動制御部５の制御動作にあり、
特に、舵取機構２の中立位置からの動作角度、即ち、操
向用の車輪23，23の直進状態からの操向角度に対応する
前記舵角センサ51による検出舵角を用い、中立位置への
復帰を速やかに生ぜしめるべく行われる補償制御動作に
ある。なお前記舵角センサ51としては、図１に示す如
く、一方の車輪23の操向軸となるキングピン24の回転角
を検出するポテンシオメータ等の回転角センサを用いる
ことができる。

【００２４】図２は、駆動制御部５の動作内容の第１の
実施の形態を示すフローチャートである。駆動制御部５
は、例えば、図示しないエンジン起動のためのキースイ
ッチのオン操作に応じて制御動作を開始し、まず、前記
トルクセンサ３、舵角センサ51及び車速センサ52の検出
値、即ち、操舵トルク、舵角及び車速の各検出値を所定
のサンプリング周期にて取込み（ステップ１）、まず、
検出トルクＴの絶対値｜Ｔ｜を求め、これが、予め設定
された不感帯トルクΔＴを超えているか否かを判定する
（ステップ２）。

【００２５】ステップ２において｜Ｔ｜＞ΔＴであると
判定された場合、駆動制御部５は、トルクセンサ３によ
る検出トルクＴを用いて操舵補助用のモータ４の基準駆
動電流Ｉ₀を算出し（ステップ３）、次いでこの算出値
を、舵角センサ51による検出舵角及び車速センサ52によ
る検出車速により補正して前記モータ４の駆動電流Ｉを
設定し（ステップ４）、この駆動電流Ｉにより前記モー
タ４を駆動せしめる制御動作をなす（ステップ５）。

【００２６】以上の制御動作は、電動パワーステアリン
グ装置において一般的に行われているものであり、前記
基準駆動電流Ｉ₀は、前記検出トルクＴの増大に応じて
大となるように設定される。前記不感帯トルクΔＴは、
前述の如く、高速での直進走行中に「遊び」操作がなさ
れた場合等、舵輪１のわずかな操作に伴って発生するト
ルクセンサ３の検出トルクＴにより操舵補助が行われ、
直進安定性が損なわれることを防止するために設けてあ
る。

【００２７】前記検出舵角及び検出車速による補正は、
走行状態に適合した補助力特性、より詳しくは、走行状
態に応じて変化する路面抵抗の大小に対応する補助力特
性が得られるようにするために必要であり、例えば、検
出舵角の増大に伴って基準駆動電流Ｉ₀を増し、また検
出車速の増大に伴って基準駆動電流Ｉ₀を減じるべく行
われる。

【００２８】一方、前記ステップ２において｜Ｔ｜≦Δ
Ｔであると判定された場合、駆動制御部５は、舵角セン
サ51による検出舵角αの絶対値｜α｜が、予め設定され
た不感帯舵角Δαを超えているか否かを判定し（ステッ
プ６）、｜α｜≦Δαであると判定された場合、何らの
制御動作も行うことなくステップ１に戻る。一方、現状
の検出舵角αの絶対値｜α｜がΔαを超えていると判定
された場合、駆動制御部５は、前記検出舵角αを用い、
これを減じる向きに補償電流Ｉ₁を設定し（ステップ
７）、ステップ５に移行して、前記補償電流Ｉ₁により
前記モータ４を駆動せしめる補償制御動作をなす。

【００２９】前記不感帯舵角Δαは、実質的に０に設定
されており、ステップ６の判定は、現状の舵角αが０で
あるか否か、即ち、舵取機構２の現状の動作位置が中立
位置から外れているか否かを判定すべく行われる。この
結果、中立位置から外れていると判定された場合、補償
制御動作が実行され、操舵補助用のモータ４が前記補償
電流Ｉ₁により駆動される。この補償電流Ｉ₁は、現状
の舵角αを減じる向きに設定されるから、舵取機構２
は、中立位置に向けて速やかに動作し、良好な応答性に
て中立復帰がなされる。また、中立復帰がなされた後
は、ステップ６の判定により、駆動制御部５は何らの動
作も行わないから、得られた中立状態が確実に維持さ
れ、直進安定性が損なわれることがない。

【００３０】なお、前記補正電流Ｉ₁は、一定の電流値
としてもよいが、例えば、検出舵角αの大小に応じて大
小となるように設定してもよく、この場合、中立復帰の
応答性の更なる向上を図ることができる。

【００３１】図３は、駆動制御部５の動作内容の第２の
実施の形態を示すフローチャートである。このフローチ
ャートにおけるステップ11〜ステップ15は、図２のフロ
ーチャートにおけるステップ１〜ステップ５と同じであ
り、またステップ16，18は、図２のフローチャートにお
けるステップ６，７と同じであって、本図に示す実施の
形態の特徴は、中立判定を行うステップ16と、補償電流
Ｉ₁を設定するステップ18との間に、所定時間が経過し
たか否かを判定するステップ17を追加したところにあ
る。

【００３２】即ち、この実施の形態においては、現状の
検出舵角αが中立位置から外れていると判定された場
合、所定時間の経過を待って、補償電流Ｉ₁の設定（ス
テップ18）及び補償制御動作（ステップ15）が実行され
る。従って、例えば、車両の走行中に、一方向から他方
向へ操舵方向の転換がなされた際に過渡的に発生する操
舵トルクの喪失時に、検出トルクＴに基づいて操舵補助
用のモータ４が駆動される通常制御動作が継続され、検
出舵角αに基づく補償制御動作への切換えがなされるこ
とがなくなり、不連続な操舵補助力の発生により舵輪１
を操作する運転者に違和感を与えることを防止すること
ができる。なお、待機のために設定される前記所定時間
は、ステップ11における操舵トルク、舵角及び車速のサ
ンプリング周期の数回分程度の時間とすれば十分であ
る。

【００３３】図４は、駆動制御部５の動作内容の第３の
実施の形態を示すフローチャートである。このフローチ
ャートにおけるステップ21〜ステップ25は、図２のフロ
ーチャートにおけるステップ１〜ステップ５と同じであ
り、またステップ26，28は、図２のフローチャートにお
けるステップ６，７と同じであって、本図に示す実施の
形態の特徴は、中立判定を行うステップ26と、補償電流
Ｉ₁を設定するステップ28との間に、現状の検出舵角α
の絶対値｜α｜が、予め設定された所定の舵角α₀を超
えているか否かを判定するステップ27を追加したところ
にある。

【００３４】即ち、この実施の形態においては、現状の
検出舵角αが中立位置から外れていると判定された場
合、これに続くステップ27の判定により、前記検出舵角
αが所定の舵角α₀以下であることを条件として、補償
電流Ｉ₁の設定（ステップ28）及び補償制御動作（ステ
ップ25）が実行される。従って、例えば、大なる舵角を
有して停車中の車両の走行開始時に、検出舵角αに基づ
く補償制御動作が実行されて舵取機構２を強制的に中立
位置に戻す動作がなされ、舵輪１を操作する運転者に違
和感を抱かせる虞れを解消することができる。なお、ス
テップ27の判定に用いる舵角α₀は、例えば、20°前後
に設定すればよい。

【００３５】このような舵角の大小を条件とする補償制
御動作への移行の有無は、図３における補償制御動作へ
の移行前の待機と併せて行わせることができ、これによ
り、補償制御動作の追加に伴う種々の違和感の発生を未
然に防止することが可能となる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明の第１発明に係
る電動パワーステアリング装置においては、トルク検出
手段による検出トルクが不感帯トルク内にあるとき、舵
取機構の動作角度を示す舵角の検出結果に基づいて操舵
補助用のモータを駆動する補償制御を実行するから、前
記モータ及び舵取機構の慣性、並びに舵取機構各部の摩
擦抵抗に抗してなされる中立復帰動作を、高い応答性に
て、確実に行わせることができ、直進安定性を阻害する
ことがない。

【００３７】また第２発明に係る電動パワーステアリン
グ装置においては、舵角の検出結果に基づく操舵補助用
のモータの補償制御を、検出トルクが不感帯トルク内に
あって、検出舵角が発生している状態が所定時間継続し
たときに開始するようにしたから、操舵方向の転換時に
一時的に発生する操舵トルクが小さい状態下において舵
角に基づく補償制御動作がなされ、操舵感が悪化する虞
れを回避することができる。

【００３８】更に第３発明に係る電動パワーステアリン
グ装置においては、舵角の検出結果に基づく操舵補助用
のモータの補償制御を、検出舵角が所定値以下であり、
中立位置に近い操舵状態にあることを条件として行わせ
たから、大転舵状態から無理な中立復帰動作がなされ、
操舵感が悪化する虞れを回避することができる等、本発
明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明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】駆動制御部の動作内容の第１の実施の形態を示
すフローチャートである。

【図３】駆動制御部の動作内容の第２の実施の形態を示
すフローチャートである。

【図４】駆動制御部の動作内容の第３の実施の形態を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１舵輪２舵取機構３トルクセンサ４モータ５駆動制御部６車速センサ 20 ピニオン 21 ラック軸 50 回転センサ 51 舵角センサ 52 車速センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６２Ｄ 113:00 Ｂ６２Ｄ 113:00 119:00 119:00 Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB06 AC07 BA03 2F069 AA86 BB21 DD11 GG06 GG56 GG59 HH30 3D032 CC08 DA04 DA15 DA23 DA63 EB06 EB08 EC23 EC30 3D033 CA13 CA18 CA20 CA28 CA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】舵輪に加わる操舵トルクを検出するトル
ク検出手段と、舵取機構に操舵補助力を加えるモータと
を備え、前記トルク検出手段による検出トルクに応じた
操舵補助力を発生させるべく前記モータを駆動制御する
電動パワーステアリング装置において、前記舵取機構の中立位置からの動作角度を検出する舵角
検出手段と、前記検出トルクが予め設定された不感帯トルク内にある
とき、前記舵取機構を中立位置に復帰させるべく、前記
舵角検出手段の検出舵角に基づいて前記モータを補償制
御する補償制御手段とを備えることを特徴とする電動パ
ワーステアリング装置。
【請求項２】前記補償制御手段は、前記検出トルクが
前記不感帯トルク内にあり、前記検出舵角が発生してい
る状態が所定時間に亘って継続したとき、制御動作を開
始する構成としてある請求項１記載の電動パワーステア
リング装置。
【請求項３】前記補償制御手段は、前記検出舵角が所
定値内にあるとき制御動作を開始する構成としてある請
求項１又は請求項２記載の電動パワーステアリング装
置。