JP2000095124A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロックツーロック操作の煩わしさを解消する。 【解決手段】自動切り返しスイッチがオンされている状
態で、車両のシフト位置が前進位置から後退位置に、ま
たは、後退位置から前進位置に切り替えられた場合には
（ステップＳ１３でＹＥＳ）、運転者によってブレーキ
ペダルが踏まれ、かつ、車速が「０」であることを条件
として（ステップＳ６，Ｓ７）、その時にステアリング
ホイールが切り込まれている方向とは反対方向の最大舵
角まで、ステアリング機構が自動操舵される（ステップ
Ｓ８〜Ｓ１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動パワーステ
アリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、モータの回転力を利用して、
ステアリングホイールの操作を補助する電動パワーステ
アリング装置が用いられている。このような電動パワー
ステアリング装置の多くは、車速に応じて操舵補助力を
増減させる車速感応型制御を採用しており、操舵抵抗が
小さい高速走行時には、比較的小さな操舵補助力をステ
アリング機構に与え、操舵抵抗が大きい低速走行時に
は、比較的大きな操舵補助力をステアリング機構に与え
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、狭い道での
方向転換や、車庫入れ、縦列駐車などの際には、ステア
リングホイールを一方方向に最大舵角まで切り込んだ状
態から他方方向の最大舵角まで切り返す、いわゆるロッ
クツーロック操作が行われることがある。電動パワース
テアリング装置を搭載した車両では、ロックツーロック
操作を行うような低速走行時には大きな操舵補助力がス
テアリング機構に与えられて、ステアリングホイールを
楽に操作できるとはいえ、ロックツーロック操作を何度
も繰り返して行うことは、運転者にとって非常に煩わし
いことであった。

【０００４】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、ロックツーロック操作の煩わしさを解消
できる電動パワーステアリング装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両のス
テアリング機構（１）に与えるべき操舵補助力の発生源
としてのモータ（Ｍ）と、オンまたはオフされる自動切
り返しスイッチ（６７）と、この自動切り返しスイッチ
がオンされている状態で所定の条件が満たされたことに
応答して、上記ステアリング機構を最大舵角まで自動的
に操舵すべく上記モータを駆動制御する制御手段（４
０，Ｓ８）とを含むことを特徴とする電動パワーステア
リング装置である。

【０００６】なお、括弧内は、後述の実施形態における
対応構成要素などの符号を表す。以下、この項において
同じである。この発明によれば、自動切り返しスイッチ
がオンされている状態で所定の条件が満たされると、モ
ータの駆動が制御されて、ステアリング機構が所定方向
の最大舵角まで自動的に操舵される。したがって、上記
所定の条件を適切に定めておくことにより、ステアリン
グ機構を一方方向に最大舵角まで切り込んだ状態から他
方方向の最大舵角まで切り返すといった操作（ロックツ
ーロック操作）を自動で行わせることができる。これに
より、狭い道での方向転換や車庫入れの際におけるロッ
クツーロック操作の煩わしさを解消できる。

【０００７】請求項２記載の発明は、上記ステアリング
機構に作用している操舵トルクを検出するためのトルク
検出手段（６２）をさらに含み、上記所定の条件は、上
記自動切り返しスイッチがオンされた後に上記トルク検
出手段によって検出される操舵トルクの大きさが予め定
めるトルク値以上になったこと（Ｓ５）を条件の１つと
して含み、上記制御手段は、上記自動切り返しスイッチ
がオンされた直後に上記トルク検出手段によって検出さ
れる操舵トルクの方向の最大舵角まで上記ステアリング
機構を自動操舵すべく上記モータを制御するものである
ことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリン
グ装置である。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、上記ステア
リング機構の操舵方向を検出する操舵方向検出手段（６
２，４０）と、車両のシフト位置が前進位置または後退
位置のいずれにあるかを検出するためのシフト位置検出
手段（６５）とをさらに含み、上記所定の条件は、上記
自動切り返しスイッチがオンされた後に上記シフト位置
検出手段によってシフト位置が変更されたことが検出さ
れたこと（Ｓ１３）を条件の１つとして含み、上記制御
手段は、上記シフト位置検出手段によってシフト位置が
変更されたことが検出された時点において上記操舵方向
検出手段によって検出されている操舵方向とは反対方向
の最大舵角まで上記ステアリング機構を自動操舵すべく
上記モータを制御するものであることを特徴とする請求
項１または２記載の電動パワーステアリング装置であ
る。

【０００９】ステアリング機構が自動操舵される方向
は、自動切り返しスイッチがオンされた後に自動操舵が
初めて行われる時には、請求項２に記載されているよう
に、トルク検出手段によって検出される操舵トルクの方
向と同一方向であることが好ましい。一方、２回目以降
の自動操舵においては、請求項３に記載されているよう
に、シフト位置が切り替えられた時点でのステアリング
機構の操舵角度方向と反対方向であることが好ましい。
こうすることにより、ステアリング機構の自動操舵を良
好に行うことができる。

【００１０】なお、上記所定の条件は、車両のブレーキ
ペダルが踏まれ、かつ、車両が停止していること（Ｓ
６，Ｓ７）を条件の１つとしてさらに含むことが好まし
い。この条件を含むことにより、たとえば、アクセルペ
ダルを踏み込んだ瞬間に自動操舵が行われて、車両が意
図しない方向に走り出してしまうといった虞れがない。
請求項４記載の発明は、上記モータに流れるモータ電流
を検出するためのモータ電流検出手段（６４）と、上記
制御手段が上記ステアリング機構を最大舵角に向けて自
動操舵すべく上記モータを駆動制御している過程で、上
記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流値
が予め定める値に達したことに応答して、上記モータの
駆動を停止する駆動停止手段（４０，Ｓ９，Ｓ１０）と
をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいず
れかに記載の電動パワーステアリング装置である。

【００１１】この発明によれば、自動操舵中にモータを
流れる電流値が予め定める値以上になった場合には、モ
ータの駆動が停止されるようになっている。したがっ
て、たとえば、運転者が自動操舵中に車両のステアリン
グホイールの回転を阻止すると、モータの負荷が増大
し、モータに流れる電流が大きくなるので、ステアリン
グ機構の自動操舵を中止させることができる。これによ
り、自動操舵が開始された後であっても、ステアリング
機構の操舵角を所望の角度に合わせることができ、この
機能の使い勝手が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
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
電気的構成をステアリング機構の断面構造とともに示す
ブロック図である。ステアリング機構１は、車幅方向に
沿って配置されたラック１１と、このラック１１にギア
ボックス１７内において噛合するピニオン部を先端に有
するピニオン軸１２と、ラック１１の両端に回動自在に
結合されたタイロッド１３と、このタイロッド１３の先
端に回動自在に結合されたナックルアーム１４とを備え
ている。

【００１３】ナックルアーム１４は、キングピン１５ま
わりに回動自在に設けられており、このナックルアーム
１４に操舵輪１６が取り付けられている。ピニオン軸１
２の基端部は、ユニバーサルジョイントを介してステア
リング軸に結合されており、このステアリング軸の一端
には、図示しないステアリングホイールが固定されてい
る。この構成により、ステアリングホイールを回転させ
ることによって、ラック１１がその長手方向に変位し、
ナックルアーム１４がキングピン１５まわりに回動し
て、操舵輪１６の方向が変化する。

【００１４】電動パワーステアリング装置２は、ラック
１１の途中部に関連して設けられた三相ブラシレスモー
タＭを有している。モータＭは、車両に固定されたケー
ス２１を備えており、このケース２１内には、ラック１
１を取り囲むようにロータ２２が配置され、さらに、ロ
ータ２２を取り囲むようにステータ２３が配置されてい
る。

【００１５】ロータ２２の一端部には、ボールナット３
１が連結されている。このボールナット３１は、ラック
１１の途中部に形成されたねじ軸部３２に複数個のボー
ルを介して螺合していて、これによりボールねじ機構３
０が形成されている。また、ボールナット３１とモータ
Ｍのケース２１との間には、軸受け３３，３４が介装さ
れており、ケース２１とロータ２２の他端部付近との間
には、軸受け３５が介装されている。

【００１６】この構成により、モータＭへの通電が行わ
れて、ロータ２２にトルクが与えられると、その与えら
れたトルクは、ロータ２２に連結されたボールナット３
１に伝達される。ボールナット３１に伝達されたトルク
は、ボールねじ機構３０によってラック１１の車幅方向
への駆動力に変換される。こうして、モータＭから発生
する力がステアリング機構１に与えられる。

【００１７】モータＭの駆動は、コントローラ４０によ
りモータドライバ５０を介して制御されるようになって
いる。コントローラ４０には、車速を検出するための車
速センサ６１、操舵トルクを検出するためのトルクセン
サ６２、モータＭの回転角を検出するためのモータ回転
角センサ６３、およびモータＭに流れる電流を検出する
ためのモータ電流検出回路６４の出力信号が入力されて
いる。

【００１８】車速センサ６１は、たとえば、車輪に関連
して設けられ、車輪の回転速度に対応した周期でパルス
信号を出力する車輪速センサによって実現される。この
場合、パルス信号の周期または周波数を計測することに
よって、車両の速さである車速を求めることができる。
トルクセンサ６２は、ピニオン軸１２をステアリングホ
イール側の入力軸とラック１１側の出力軸とに分割して
おき、入力軸と出力軸との間をトーションバーで結合す
るとともに、このトーションバーのねじれ量を検出する
構成によって実現される。つまり、ステアリングホイー
ルに加えられたトルクとトーションバーのねじれ量が一
対一に対応するので、このねじれ量をポテンショメータ
などの適当な検出機構で検出することによって操舵トル
クを検出できる。

【００１９】モータ回転角センサ６３は、ロータリエン
コーダなどで構成され、ロータ２２に関連して設けられ
ている。ロータリエンコーダから出力されるパルス信号
に基づいて、ロータ２２の回転位置、つまりモータＭの
回転角を検出することができ、これを通じて、ステアリ
ング機構１の操舵方向を検出できるようになっている。

【００２０】コントローラ４０にはさらに、車両のシフ
ト位置が前進位置または後退位置のいずれにあるかを検
出するためのシフト位置センサ６５の出力信号と、車両
のブレーキペダルが踏まれていることを検出するための
ブレーキセンサ６６の出力信号と、運転者などによって
手動で操作される自動切り返しスイッチ６７の出力信号
とが与えられるようになっている。コントローラ４０
は、上記したセンサ類６１〜６７の出力信号に基づい
て、モータＭの駆動を制御する。

【００２１】図２は、コントローラ４０の制御動作を説
明するためのフローチャートである。コントローラ４０
は、自動切り返しスイッチ６７がオンにされている状態
で、運転者によって所定の運転操作が行われたことに応
答して、ステアリング機構１が所定方向の最大舵角まで
自動的に操舵されるようにモータＭを制御する。具体的
に説明すれば、コントローラ４０は、まず、自動切り返
しスイッチ６７の出力を参照して、自動切り返しスイッ
チ６７がオンされているかどうかを判断する（ステップ
Ｓ１）。自動切り返しスイッチ６７がオフであれば、自
動切り返しスイッチ６７がオンされてからステアリング
機構１の自動操舵が行われたか否かを表す自動操舵フラ
グＴを「０」にリセットする（ステップＳ２）。そし
て、車速および操舵トルクに応じた操舵補助力をステア
リング機構１に与えるための通常パワステ制御を行う
（ステップＳ３）。その後、処理はステップＳ１２にス
キップして、コントローラ４０は、車両のイグニション
スイッチがオフされたか否かを判断し、イグニションス
イッチがオンのままであれば、ステップＳ１に戻って、
自動切り返しスイッチ６７がオンされたか否かを再び判
断する。以上の処理は、イグニションスイッチがオフさ
れるか、自動切り返しスイッチ６７がオンされるまで続
けられる。

【００２２】自動切り返しスイッチ６７がオンされる
と、コントローラ４０は、自動操舵フラグＴが「０」か
否かを判断する（ステップＳ４）。自動切り返しスイッ
チ６７がオンされた直後は自動操舵フラグＴ＝０である
から、コントローラ４０は、自動操舵フラグＴが「０」
か否かの判断を肯定して、次に、トルクセンサ６２の出
力を参照し、運転者によってステアリングホイールが操
舵されたかどうかを判断する（ステップＳ５）。すなわ
ち、コントローラ４０は、トルクセンサ６２で検出され
る操舵トルクの値が所定値以上か否かを判断する。操舵
トルクの値が所定値よりも小さい場合には、ステアリン
グホイールは操舵されていないと判断して、ステップＳ
１に戻り、自動切り返しスイッチ６７の状態を再び調べ
る。

【００２３】トルクセンサ６２で検出される操舵トルク
の値が所定値以上であれば、コントローラ４０は、ブレ
ーキセンサ６６の出力信号を取り込んで、車両のブレー
キペダルが踏まれているか否かを判断する（ステップＳ
６）。ブレーキペダルが踏まれている場合には、さら
に、車速センサ６１の出力信号を取り込んで、車速が
「０」であるか否かを判断する（ステップＳ７）。車速
が「０」でなく、車両が走行中である場合、または、ス
テップＳ６でブレーキペダルが踏まれていない場合に
は、通常パワステ制御（ステップＳ３）が行われ、車速
および操舵トルクに応じた操舵補助力がステアリング機
構１に与えられる。

【００２４】一方、運転者によってブレーキペダルが踏
まれ、かつ、車速が「０」であれば、コントローラ４０
は、モータＭを駆動して、ステアリング機構１をステア
リングホイールの操舵方向に最大舵角まで自動操舵する
（ステップＳ８）。すなわち、ステアリング機構１を最
大舵角まで操舵する、いわゆるすえ切りが自動で行われ
る。この自動操舵が行われている間、コントローラ４０
は、モータ電流検出回路６４の出力信号を常に監視して
いる（ステップＳ９）。

【００２５】たとえば、自動操舵の実行中に、運転者に
よってステアリングホイールの回転が阻止されると、モ
ータＭの負荷が大きくなり、モータＭに流れる電流が大
きくなる。また、ステアリング機構１が最大舵角まで操
舵された場合にも、モータＭの負荷が大きくなって、モ
ータＭに流れる電流が大きくなる。そこで、モータ電流
検出回路６４によって検出されるモータ電流値が予め定
める値以上になると、コントローラ４０は、運転者によ
ってステアリングホイールの回転が阻止されたか、また
は、ステアリング機構１が最大舵角まで操舵されたと判
断し、モータＭへの駆動電流の供給を停止する（ステッ
プＳ１０）。そして、自動操舵が行われたか否かを表す
自動操舵フラグＴを「１」にセットした後（ステップＳ
１１）、イグニションスイッチがオンのままであれば
（ステップＳ１２でＮＯ）、ステップＳ１に戻って自動
切り返しスイッチ６７がオンのままであるかどうかを判
断する。

【００２６】こうして自動操舵が一度行われた後、自動
切り返しスイッチ６７がオンのままであれば、コントロ
ーラ４０は、自動操舵フラグＴが「０」か否かの判断を
否定し（ステップＳ４でＮＯ）、シフト位置センサ６５
の出力信号に基づいて、車両のシフト位置が前進位置と
後退位置との間で切り替えられたか否かを判断する（ス
テップＳ１３）。そして、シフト位置が前進位置から後
退位置に、または、後退位置から前進位置に切り替えら
れた場合には、運転者によってブレーキペダルが踏ま
れ、かつ、車速が「０」であることを条件として（ステ
ップＳ６，Ｓ７）、その時にステアリングホイールが切
り込まれている方向とは反対方向の最大舵角までステア
リング機構１が自動操舵され、いわゆるステアリング機
構１のすえ切りが行われる（ステップＳ８〜Ｓ１１）。

【００２７】なお、シフト位置が切り替えられた時にス
テアリングホイールが切り込まれている方向は、モータ
回転角センサ６３によって検出されるモータ回転角（ロ
ータ位置）に基づいて判断することができる。ステップ
Ｓ１１の処理の後は、イグニションスイッチがオンのま
まであればステップＳ１に戻って、上述したステップＳ
１以降の処理が行われ、イグニションスイッチがオフに
されると処理が終了する。

【００２８】狭い道での方向転換や車庫入れなどの際に
は、たとえば、ステアリングホイールを一方方向に最大
舵角まで切り込んだ状態で後進または前進した後、ステ
アリングホイールを他方方向の最大舵角まで切り返して
前進または後進するといった運転操作が行われる。そこ
で、この実施形態では、自動切り返しスイッチ６７がオ
ンされている状態で、シフト位置が前進位置または後退
位置から後退位置または前進位置に切り替えられたこと
に応答して、ステアリング機構１が一方方向に切り込ま
れた状態から他方方向の最大舵角まで自動的に操舵され
る。これにより、方向転換や車庫入れなどの際に、ステ
アリングホイールを一方方向に最大舵角まで切り込んだ
状態から他方方向の最大舵角まで切り返す、いわゆるロ
ックツーロック操作を運転者が行う必要がなく、ロック
ツーロック操作の煩わしさから運転者を解放することが
できる。

【００２９】また、この実施形態において、ステアリン
グ機構１の自動操舵は、運転者によって車両のブレーキ
ペダルが踏まれ、かつ、車速センサによって検出される
車速が「０」の場合にのみ行われる。これにより、たと
えば、アクセルペダルを踏み込んだ瞬間に自動操舵が行
われて、車両が意図しない方向に走り出してしまうとい
った虞がない。

【００３０】さらに、自動操舵中は常にモータＭに流れ
る電流が監視されており、モータＭの負荷が増大し、モ
ータＭに流れる電流値が予め定める値以上になった場合
には、モータＭへの駆動電流の供給が停止されるように
なっている。したがって、運転者は、自動操舵中にステ
アリングホイールの回転を阻止して、モータＭの負荷を
増大させることにより、ステアリング機構１の自動操舵
を中止させることができる。これにより、自動操舵が開
始された後であっても、ステアリング機構１の操舵角を
所望の角度に合わせることができ、この機能の使い勝手
が向上する。

【００３１】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、この発明は、上記の一実施形態に限定されるも
のではない。上記の一実施形態では、自動切り返しスイ
ッチのオン／オフが手動で行われるとしたが、たとえ
ば、自動切り返しスイッチは、車速が一定値（たとえば
５km/h）に達した時点で自動的にオフされてもよい。そ
の他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々
の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る電動パワーステア
リング装置の電気的構成をステアリング機構の断面構造
とともに示すブロック図である。

【図２】コントローラの制御動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ ステアリング機構 ２ 電動パワーステアリング装置 ４０ コントローラ ６２ トルクセンサ ６３ モータ回転角センサ ６４ モータ電流検出回路 ６５ シフト位置センサ ６７ 自動切り返しスイッチ Ｍ モータ

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 137:00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のステアリング機構に与えるべき操舵
   補助力の発生源としてのモータと、 オンまたはオフされる自動切り返しスイッチと、 この自動切り返しスイッチがオンされている状態で所定
   の条件が満たされたことに応答して、上記ステアリング
   機構を最大舵角まで自動的に操舵すべく上記モータを駆
   動制御する制御手段とを含むことを特徴とする電動パワ
   ーステアリング装置。
2. 【請求項２】上記ステアリング機構に作用している操舵
   トルクを検出するためのトルク検出手段をさらに含み、 上記所定の条件は、上記自動切り返しスイッチがオンさ
   れた後に上記トルク検出手段によって検出される操舵ト
   ルクの大きさが予め定めるトルク値以上になったことを
   条件の１つとして含み、 上記制御手段は、上記自動切り返しスイッチがオンされ
   た直後に上記トルク検出手段によって検出される操舵ト
   ルクの方向の最大舵角まで上記ステアリング機構を自動
   操舵すべく上記モータを制御するものであることを特徴
   とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】上記ステアリング機構の操舵方向を検出す
   る操舵方向検出手段と、 車両のシフト位置が前進位置または後退位置のいずれに
   あるかを検出するためのシフト位置検出手段とをさらに
   含み、 上記所定の条件は、上記自動切り返しスイッチがオンさ
   れた後に上記シフト位置検出手段によってシフト位置が
   変更されたことが検出されたことを条件の１つとして含
   み、 上記制御手段は、上記シフト位置検出手段によってシフ
   ト位置が変更されたことが検出された時点において上記
   操舵方向検出手段によって検出されている操舵方向とは
   反対方向の最大舵角まで上記ステアリング機構を自動操
   舵すべく上記モータを制御するものであることを特徴と
   する請求項１または２記載の電動パワーステアリング装
   置。
4. 【請求項４】上記モータに流れるモータ電流を検出する
   ためのモータ電流検出手段と、 上記制御手段が上記ステアリング機構を最大舵角に向け
   て自動操舵すべく上記モータを駆動制御している過程
   で、上記モータ電流検出手段によって検出されるモータ
   電流値が予め定める値に達したことに応答して、上記モ
   ータの駆動を停止する駆動停止手段とをさらに含むこと
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電動
   パワーステアリング装置。