JP2005205998A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中立状態にある操舵部材を切り始めるときには、停止状態にある電動モータを起動することになり、電動モータのアシスト遅れを発生し、操舵フィーリングが悪くなる。
【解決手段】トルクセンサ１３により検出される操舵トルクＴが操舵中立状態に対応する所定の範囲内（−Ｔ１≦Ｔ≦Ｔ１）にあるときに、補正量設定部２１が補正量ＩａをＩａ＝Ｋsin(ｗｔ）と設定する（Ｋは定数）。この補正量Ｉａを制御値設定部２０により設定された制御値Ｉに加算して制御値Ｉを補正する。操舵中立状態で電動モータ１６への制御値Ｉを微小振幅で周期的に変動させ、電動モータ１６をウォーミングアップ状態としておく。操舵中立状態からの操舵の開始時に電動モータ１６のアシストトルクを遅れなく立ち上げる。
【選択図】 図１

Description

本発明は操舵部材の操舵トルクに応じて操舵補助用の電動モータを駆動する電動パワーステアリング装置に関するものである。

この種の電動パワーステアリング装置においては、ステアリングホイール等の操舵部材に負荷される操舵トルクをトルクセンサにより検出し、検出された操舵トルクに応じて電動モータを駆動することで操舵補助を達成している（例えば特許文献１）。
操舵部材が操舵中立状態にあるときには、トルクセンサによって検出される操舵トルクはほとんど零であり、したがって、電動モータは停止している。
特開昭６３−１７３７６１号公報

操舵中立状態にある操舵部材を切り始める（操舵し始める）ときには、上記のように停止状態にある電動モータを起動することになるので、電動モータの操舵補助力の立ち上がりが遅れる、いわゆるアシスト遅れを発生する。その結果、運転者はステアリング剛性の不足を感じ、操舵フィーリングが悪くなるおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、操舵開始時のアシスト遅れがなく操舵フィーリングに優れた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。

上記目的を達成するため、本発明は、制御値に基づいて操舵補助用の電動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、操舵中立状態にあることを条件として、制御値に微小振幅で周期的に変化する補正量を加算して制御値を補正する補正手段を備えることを特徴とするものである。この場合、操舵中立状態で電動モータへの制御値を微振動させて、電動モータをウォーミングアップ状態としておくことで、操舵中立状態からの操舵の開始時に電動モータのアシストトルクを遅れなく立ち上げることができ、操舵フィーリングに優れる。

また、本発明において、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するためのトルクセンサと、トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じて制御値を設定する制御値設定手段とをさらに備え、上記補正手段は、トルクセンサにより検出された操舵トルクが操舵中立状態に対応する所定の範囲内にあることを条件として、制御値設定手段により設定された制御値に微小振幅で周期的に変化する補正量を加算して制御値を補正する場合がある。

この場合、トルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて操舵中立状態を判断し、この操舵中立状態で電動モータへの制御値を微振動させて、電動モータをウォーミングアップ状態としておくことで、操舵中立状態からの操舵の開始時に電動モータのアシストトルクを遅れなく立ち上げることができ、操舵フィーリングに優れる。
また、本発明において、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するためのトルクセンサと、トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じて制御値を設定する制御値設定手段とをさらに備え、上記補正手段は、制御値設定手段により設定された制御値が操舵中立状態に対応する所定の範囲内にあることを条件として、制御値設定手段により設定された制御値に微小振幅で周期的に変化する補正量を加算して制御値を補正する場合がある。

この場合、制御値設定手段により設定された制御値に基づいて操舵中立状態を判断し、この操舵中立状態で電動モータへの制御値を微振動させて、電動モータをウォーミングアップ状態としておくことで、操舵中立状態からの操舵の開始時に電動モータのアシストトルクを遅れなく立ち上げることができ、操舵フィーリングに優れる。
また、本発明において、上記補正量は、当該補正量によって電動モータに発生する駆動トルクが電動モータのロストルクを超えないように設定される場合がある。この場合、電動モータの回転軸は機械的には振動しない。したがって、電動モータが機械的に振動することで、電動モータの回転軸に連なる減速機等が振動騒音を発生したり、操舵中立状態の操舵部材を握る運転者の手に違和感を与えるようなことがなく、好ましい。

本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の制御装置が適用された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１を参照して、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System) １は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間シャフト５と、中間シャフト５に自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。ピニオンシャフト７およびラックバー８により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。

ラックバー８は車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン歯７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、操向輪１１の転舵が達成される。

ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸３ａと、ピニオンシャフト７に連なる出力軸３ｂとに分割されており、これら入、出力軸３ａ，３ｂはトーションバー１２を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。
トーションバー１２を介する入、出力軸３ａ，３ｂ間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１３が設けられており、このトルクセンサ１３のトルク検出信号は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit ）１４に入力される。また、車両の速度を検出する車速センサ３０からの検出信号も電子制御ユニット１４に入力されるようになっている。

電子制御ユニット１４では、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、駆動回路１５を介して操舵補助用の電動モータ１６を駆動制御する。電動モータ１６の出力回転が減速機１７を介して減速されてピニオンシャフト７に伝達され、ラックバー８の直線運動に変換されて、操舵が補助される。減速機１７は、電動モータ１６により回転駆動される駆動歯車１８と、この駆動歯車１８に噛み合うと共にピニオンシャフト７に一体回転可能に連結される従動歯車１９を備える。

電子制御ユニット１４は、マイクロコンピュータなどを含む構成であって、このマイクロコンピュータによるプログラム処理によって、トルクセンサ１３により検出される操舵トルクおよび車速センサ３０により検出される車速に基づいて制御値Ｉを設定するための制御値設定部２０、後述する所定条件において微小振幅で周期的に変化する補正量Ｉａを設定するための補正量設定部２１と、制御値設定部２０により設定された制御値Ｉに補正量設定部２１により設定された補正量Ｉａを加算するための加算部２２とを含む。補正量設定部２１および加算部２２によって補正手段が構成される。制御値Ｉは制御電流値に相当し、電動モータ１６のための駆動回路１５は電流制御を実施する。

補正量設定部２１はトルクセンサにより検出された操舵トルクＴが操舵中立状態にあることを条件として、補正量ＩａをＩａ＝Ｋｓｉｎ( ｗｔ）と設定する。Ｋは振幅に関わる定数であり、ｗは角周波数であり、ｔは時間である。操舵中立状態にない場合は補正量Ｉａを零（Ｉａ＝０）に設定する。
次いで、図２は制御処理の流れを示すフローチャートである。図２を参照して、車速センサ３０により検出される車速Ｖおよびトルクセンサ１３によって検出される操舵トルクＴが読み込まれる（ステップＳ１，Ｓ２）。次いで、制御値設定部２０が、車両Ｖおよび操舵トルクＴに応じた制御値Ｉを設定する（ステップＳ３）。

次いで、補正量設定部２１が、操舵トルクＴが操舵中立状態に対応する所定の範囲内にある（−Ｔ１≦Ｔ≦Ｔ１）か否かを判定する（ステップＳ４）。Ｔ１は予め定められる定数である。
操舵トルクＴが操舵中立状態に対応する所定の範囲内（−Ｔ１≦Ｔ≦Ｔ１）にあるときには、補正量Ｉａを
Ｉａ＝Ｋsin(ｗｔ）
と設定する（ステップＳ５）。

また、検出された操舵トルクＴが上記の範囲外（Ｔ＜−Ｔ１又はＴ１＜Ｔ）にあって操舵中立状態にないときは、補正量Ｉａを
Ｉａ＝０
と設定する（ステップＳ６）。
次いで、制御値Ｉに設定された補正量Ｉａを加算して制御値Ｉを補正する（ステップＳ７）。

以上の次第で、本実施の形態によれば、トルクセンサ１３により検出される操舵トルクＴに基づいて操舵中立状態を判断し、この操舵中立状態で電動モータ１６への制御値Ｉを微振動させて、電動モータ１６をウォーミングアップ状態としておくことができる。
したがって、操舵中立状態からの操舵の開始時に電動モータ１６のアシストトルクを遅れなく立ち上げることができ、操舵フィーリングに優れる。

なお、補正量Ｉａは、当該補正量Ｉａによって電動モータ１６に発生する駆動トルクが電動モータ１６のロストルクを超えないように設定されることが好ましく、そうすることで、制御値Ｉ（制御電流値）のみが微振動し、電動モータ１６の回転軸が機械的には振動しないようにすることができる。したがって、電動モータ１６に連なる減速機１７等が振動騒音を発生したり、操舵中立状態の操舵部材２を握る運転者の手に違和感を与えるようなことがない。

次いで、図３は本発明の別の実施の形態を示している。図３を参照して、本実施の形態が図１の実施の形態と異なるのは、図１の実施の形態では、トルクセンサ１３により検出された操舵トルクＴに基づいて操舵中立状態にあるか否かを判断したが、本実施の形態では、制御値設定部２０により設定された制御値Ｉに基づいて操舵中立状態にあるか否かを判断する点である。他の構成については、図１の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付して、その説明を省略する。

図４は図３の実施の形態における制御処理の流れを示すフローチャートである。図４のフローチャートが図２のフローチャートと異なるのは、下記である。すなわち、操舵中立状態にあるか否かの判断のためのステップＳ４において、制御値設定部２０により設定された制御値Ｉが操舵中立状態に対応する所定の範囲内にある（−Ｉ１≦Ｉ≦Ｉ１）か否かを判定する。Ｉ１は予め定められる定数である。

制御値Ｉが操舵中立状態に対応する所定の範囲内（−Ｉ１≦Ｉ≦Ｉ１）にあるときには、補正量Ｉａを
Ｉａ＝Ｋsin(ｗｔ）
と設定する（ステップＳ５）。
また、検出された制御値Ｉが上記の範囲外（Ｉ＜−Ｉ１又はＩ１＜Ｉ）にあって操舵中立状態にないときは、補正量Ｉａを
Ｉａ＝０
と設定する（ステップＳ６）。

本実施の形態においては、制御値設定部２０により検出される制御値Ｉに基づいて操舵中立状態を判断し、この操舵中立状態で電動モータ１６への制御値Ｉを微振動させて、電動モータ１６をウォーミングアップ状態としておくことができる。したがって、操舵中立状態からの操舵の開始時に電動モータ１６のアシストトルクを遅れなく立ち上げることができ、操舵フィーリングに優れる。

なお、本実施の形態においても、補正量Ｉａによって電動モータ１６に発生する駆動トルクが電動モータ１６のロストルクを超えないように設定されることが、減速機１７等の振動騒音を防止し、操舵中立状態の操舵部材２を握る運転者の手に違和感を与えるようなことがない点で好ましい。
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の模式図である。 図１の電動パワーステアリング装置における制御処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の別の実施の形態の電動パワーステアリング装置の模式図である。 図３の電動パワーステアリング装置における制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
２ 操舵部材
３ ステアリングシャフト
５ 中間シャフト
７ ピニオンシャフト
１４ 電子制御ユニット
１５ 駆動回路
１６ 電動モータ
１７ 減速機
１８ 駆動歯車
１９ 従動歯車
２０ 制御値設定部（制御値設定手段）
２１ 補正量設定部（補正量設定手段。補正手段）
２２ 加算部（補正手段）
３０ 車速センサ
Ｖ 車速
Ｔ 操舵トルク
Ｉ 制御値
Ｉａ 補正量

Claims (4)

1. 制御値に基づいて操舵補助用の電動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、
   操舵中立状態にあることを条件として、制御値に微小振幅で周期的に変化する補正量を加算して制御値を補正する補正手段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。
2. 請求項１において、
   操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するためのトルクセンサと、
   トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じて制御値を設定する制御値設定手段とをさらに備え、
   上記補正手段は、トルクセンサにより検出された操舵トルクが操舵中立状態に対応する所定の範囲内にあることを条件として、制御値設定手段により設定された制御値に微小振幅で周期的に変化する補正量を加算して制御値を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１において、
   操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するためのトルクセンサと、
   トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じて制御値を設定する制御値設定手段とをさらに備え、
   上記補正手段は、制御値設定手段により設定された制御値が操舵中立状態に対応する所定の範囲内にあることを条件として、制御値設定手段により設定された制御値に微小振幅で周期的に変化する補正量を加算して制御値を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項２又は３において、上記補正量は、当該補正量によって電動モータに発生する駆動トルクが電動モータのロストルクを超えないように設定されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
   

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