JP3719261B2 - 車両の電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハンドルの操舵操作を電動モータの回転によりアシストする車両の電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、例えば下記特許文献1に示されているように、ステアリングシャフトの外周面上に周方向に沿って１箇所又は複数箇所に設けたロック溝と、ステアリングシャフトのロック溝の設けられた軸方向位置にて同シャフトの外周面上に対向しスプリングによってステアリングシャフトの径方向内側に向けて付勢されたロックバーと、キーシリンダに挿入されたイグニッションキーの回動に連動してロックバーのステアリングシャフトの径方向内側への変位を規制し又は許容するカム機構とを備え、ロック状態にてハンドルの回動を禁止するとともに、ロック解除状態にてハンドルの回動を許容するステアリングロック機構はよく知られている。このステアリングロック機構においては、イグニッションキーをキーシリンダに挿入してイグニッションスイッチをオンさせる方向へ回動させると、カム機構がロックバーをステアリングシャフトの径方向外側に変位させてロックバーの先端をステアリングシャフトの外周面から離れて位置するロック解除位置に保持し、ハンドルの回動を許容する。一方、イグニッションキーをキーシリンダから引き抜くために前記回動位置から前記と反対方向に同キーを回動したとき、カム機構がロックバーをロック解除位置に保持することを解除してロックバーのステアリングシャフトの径方向内側への変位を許容するので、ロックバーがスプリングの付勢力によってロック溝に侵入して、ハンドルの回動を禁止する。
特開平１１−４３０１７号公報

しかし、上記従来の装置にあっては、運転者が、車両の運転を終了し、イグニッションキーをイグニッションスイッチをオンさせる方向と反対方向に回動した後にキーシリンダから引き抜いたとしても、ロックバーの先端面がロック溝に対向していない場合には、ロックバーの先端面がステアリングシャフトの外周面に当接して、同バーの先端部がロック溝に侵入しないので、ハンドルが完全にはロックされない。この状態で、ハンドルを回動させれば、ステアリングシャフトに設けたロック溝がロックバーの先端部位置まで回動した時点で、ロックバーの先端部はロック溝に侵入してハンドルは完全にロックされるので、車両の盗難が防止される。しかしながら、前記のようなハンドルの回動操作は運転者にとって面倒であったり、同回動操作をすることを忘れたり、運転者の知識不足のために同回動操作をしなかったりする場合があり、前記のようにハンドルが完全にロックされていない状態では、同ハンドルが完全にロックしている状態に比べて、車両を盗難するまでに要する時間が短縮されることになり、車両の盗難に対してやや安全に欠ける。

また、一方では、運転者がイグニッションキーをキーシリンダに挿入するとともに回動して車両を始動させる場合、ロックバーがロック溝に侵入した状態ではロックバーの外周面とロック溝の内周面との接触摩擦により、ロックバーをロック溝から引き抜くためにイグニッションキーの回動操作に多少の力が必要な場合があり、同キーの回動操作が重くなるという問題もある。このような場合、ハンドルを若干回動させながら、イグニッションキーを回動させれば、簡単にハンドルのロックを解除することができるが、このような操作は多少難しく、操作性が悪いという問題もある。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、ロック状態にてハンドルの回動操作を不能とするとともにロック解除状態にてハンドルの回動操作を許容するステアリングロック機構と、ハンドルの回動操作をアシストするための電動モータとを備えた車両の電動パワーステアリング装置において、車両の運転開始時にハンドルのロック解除が簡単になされるとともに、車両の運転終了時にハンドルが完全にロックされるようにした車両の電動パワーステアリング装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、ロック状態にてハンドルの回動操作を不能とするとともにロック解除状態にてハンドルの回動操作を許容するステアリングロック機構と、ハンドルの回動操作をアシストするための電動モータとを備えた車両の電動パワーステアリング装置において、電動モータを駆動制御してステアリングロック機構におけるロック状態の解除を補助するロック解除補助制御手段と、ハンドルと電動モータとの間に位置するステアリングシャフトに介在させたギヤ比を可変とする可変ギヤ機構とを設け、ロック解除補助制御手段による電動モータの駆動制御によってステアリングロック機構におけるロック状態の解除を補助するとともに、同ロック状態の解除を補助するための電動モータの回転時に可変ギヤ機構を制御してハンドルの回転量を小さくするようにしたことにある。

これによれば、運転者がイグニッションキーをキーシリンダに挿入するとともに回動して車両を始動させる場合、ロックバーがロック溝に侵入するとともにロックバーの外周面とロック溝の内周面とが接触していても、ロック解除補助制御手段が電動モータを駆動制御してステアリングロック機構におけるロック状態の解除を補助するので、前記ロックバーとロック溝との接触が自動的に解除される。したがって、運転者は、ハンドルを回動させながらイグニッションキーを回動させなくても、イグニッションキーを小さな力で回動するだけで、簡単にハンドルのロック状態を解除させることでき、このステアリングロック機構の操作性が良好となる。また、電動モータの回転時に可変ギヤ機構を制御してハンドルの回転量を小さくするために、ハンドルのロック解除時における同ハンドルの回転の違和感をなくすことができる。

また、本発明の他の構成上の特徴は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を設け、ロック解除補助制御手段が前記検出した操舵トルクに基づいて電動モータを駆動制御するようにしたことにある。

これによれば、ロックバーがロック溝に侵入するとともにロックバーの外周面とロック溝の内周面とが接触している場合、前記接触及び同接触を解除する方向が検出した操舵トルクによって把握されるので、電動モータの回転方向を適切に制御できるようになり、ステアリングロック機構におけるロック状態を的確に解除することができるようになる。

また、本発明の他の構成上の特徴は、ロック状態にてハンドルの回動操作を不能とするとともにロック解除状態にてハンドルの回動操作を許容するステアリングロック機構と、ハンドルの回動操作をアシストするための電動モータとを備えた車両の電動パワーステアリング装置において、電動モータを駆動制御してステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するロック補助制御手段と、ハンドルと電動モータとの間に位置するステアリングシャフトに介在させたギヤ比を可変とする可変ギヤ機構とを設け、ロック補助制御手段による電動モータの駆動制御によってステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するとともに、同ロック状態の設定を補助するための電動モータの回転時に可変ギヤ機構を制御してハンドルの回転量を小さくするようにしたことにある。

これによれば、運転者がイグニッションキーをイグニッションスイッチをオンさせる方向と反対方向に回動した後にキーシリンダから引き抜いて車両の運転を停止する場合、ロックバーの先端面がロック溝に対向していなくても、ロック補助制御手段が電動モータを駆動制御してステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するので、ステアリングシャフトに設けたロック溝がロックバーの先端面に対向した位置まで回動した時点で、ロックバーの先端部はロック溝に侵入してハンドルは完全にロックされる。したがって、運転者がイグニッションキーをキーシリンダから抜き取った後、ハンドルを回動操作しなくても、ハンドルは常に完全にロックされるので、このステアリングロック機構の操作性が良好となるとともに、車両の盗難に対してもより安全になる。また、電動モータの回転時に可変ギヤ機構を制御してハンドルの回転量を小さくするために、ハンドルのロック時における同ハンドルの回転の違和感をなくすことができる。

また、本発明の他の構成上の特徴は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を設け、ロック補助制御手段が前記検出した操舵トルクに基づいて電動モータを駆動制御するようにしたことにある。

これによれば、操舵トルク検出手段により、ステアリングロック機構においてロックバーの先端部がロック溝に侵入した後、ロックバーの外周面がロック溝の内周面を押圧している状態が検出され、ロック補助制御手段がこの操舵トルク検出手段による検出に基づいて電動モータを的確に駆動制御できるので、ステアリングロック機構によるハンドルのロックが確実になされる。

また、本発明の他の構成上の特徴は、ハンドルの回転位置を検出する回転角検出手段を設け、ロック補助制御手段が前記検出したハンドルの回転位置に基づいて電動モータを駆動制御するようにしたことにある。

これによれば、ステアリングロック機構におけるロックバーの先端面がロック溝に対向していなくても、回転角検出手段によりロックバーの先端面とロック溝との位置関係が把握されるので、ロック補助制御手段は電動モータの回転方向を適切に制御できるようになり、ステアリングロック機構によるハンドルのロックを的確に制御することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明すると、図1は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置を概略的に示している。

この電動パワーステアリング装置は、ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端はラックアンドピニオン機構１３のピニオンギア１３ａに一体回転するように接続されている。ラックアンドピニオン機構１３のラックバー１３ｂの両端には、同バー１３ｂの軸線方向の変位に応じて左右に操舵される左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が接続されている。

ステアリングシャフト１２の上部には、同シャフト１２に設けたロック溝と、同シャフト１２を回転可能に支持する支持部材側に設けたロックバーとの係合によりハンドル１１の回動を禁止するステアリングロック機構１４が組み付けられている。このステアリングロック機構１４は、周知の構成で、前記ロック溝及びロックバーに加えて、イグニッションキーＩＧＫの回動に連動してロックバーを変位させるカム機構を備えている。ロック溝は、ステアリングシャフト１２の外周面上に周方向に沿って１箇所又は複数箇所に設けられている。ロックバーは、車体に対する固定側に設けられてステアリングシャフト１２を軸線周りに回動可能に支持する支持部材に組み込まれて、ステアリングシャフト１２のロック溝の設けられた軸方向位置にて同シャフト１２の外周面上に対向しスプリングによって同シャフト１２の径方向内側に向けて常時付勢されている。カム機構は、キーシリンダに挿入されたイグニッションキーＩＧＫがイグニッションスイッチ２５をオンさせる方向へ回動されたとき、ステアリングの付勢力に抗してロックバーを前記径方向外側に変位させてロックバーの先端面をステアリングシャフト１２の外周面から離れて位置させるロック解除位置に保持するとともに、イグニッションキーＩＧＫをキーシリンダから引き抜くために前記イグニッションスイッチ２５をオンさせた回動位置から前記と反対方向に回動したとき、ロックバーをロック解除位置に保持することを解除してスプリングの付勢力によってロックバーの前記径方向内側への変位を許容する。

ステアリングシャフト１２には、ピニオンギア１３ａとステアリングロック機構１４の間の位置にて電動モータ１５が組み付けられている。電動モータ１５は、直流モータで構成されて、その回転に応じてハンドル１１の回動操作に対してアシスト力を付与するもので、その回転は減速機１６を介してステアリングシャフト１２に伝達されるようになっている。

電動モータ１５には、電気制御装置２０が電気的に接続され、電気制御装置２０には、車速センサ２１及び操舵トルクセンサ２２が接続されている。車速センサ２１は、車速Ｖを検出して、同車速Ｖを表す検出信号を電気制御装置２０に供給する。操舵トルクセンサ２２は、ステアリングロック機構１４と減速機１６の間の位置にてステアリングシャフト１２の一部を構成するトーションバーなどの弾性捩れ部材の両端部間の回転変位量の差を検出して、同差に比例した信号を操舵トルクＴＭを表す信号として電気制御装置２０に供給する。この操舵トルクＴＭは、ハンドル１１の回動操作に対する反力にも対応するもので、回転方向に応じて操舵トルクＴＭを正負により表している。

電気制御装置２０は、図２に示すように、負電圧端子(−)を接地したバッテリ２３を備え、同バッテリ２３の正電圧端子(＋)には、第１リレースイッチ２４ａ、イグニッションスイッチ２５、キー挿入検出スイッチ２６及び第２リレースイッチ２７ａの各一端がそれぞれ接続されている。

第１リレースイッチ２４ａは、後述する第１リレー制御回路４４により制御される第１リレーコイル２４ｂの非通電時にオフ状態に保たれるとともに、第１リレーコイル２４ｂの通電時にオン状態に保たれて、駆動回路３０にバッテリ電圧を供給する。駆動回路３０は、電動モータ１５に駆動電流を流すもので、ＦＥＴなどのスイッチング素子３１〜３４を４辺とするブリッジ回路からなる。ブリッジ回路の互いに対向する一対の対角位置の一方はシャント抵抗３５を介してリレースイッチ２４ａの他端に接続されており、同一対の対角位置の他方はシャント抵抗３６を介して接地されている。また、前記ブリッジ回路の他方の対角位置には、電動モータ１５の両端子がそれぞれ接続されている。

イグニッションスイッチ２５は、イグニッションキーＩＧＫをキーシリンダに挿入して一方向に回動させた状態にあるときオンし、その他の状態でオフしているものである。イグニッションスイッチ２５の他端は、ダイオード２８ａを介して、マイクロコンピュータ４０、駆動制御回路４１、電流検出回路４２、電圧検出回路４３及び第１リレー制御回路４４に接続されて、同スイッチ２５がオン状態にあるとき各回路４０〜４４にバッテリ電圧を供給する。また、ダイオード２８ａのカソード側には、ダイオード２８ｂを介して第１リレースイッチ２４ａからのバッテリ電圧も供給されるようになっている。さらに、イグニッションスイッチ２５の他端とダイオード２８ａとの接続点の電位はマイクロコンピュータ４０にも供給されるようになっている。

マイクロコンピュータ４０は、図３，４のフローチャートに示す内蔵のプログラムの実行により、車速センサ２１及び操舵トルクセンサ２２からの車速Ｖ及び操舵トルクＴＭをそれぞれ入力して、車速Ｖ及び操舵トルクＴＭに応じて電動モータ１５に流すための指令電流値Ｉ＊を計算し、同計算した指令電流値Ｉ＊に応じた制御信号を駆動制御回路４１に出力するとともに、第１及び第２リレー制御回路４４，４５を制御する。駆動制御回路４１は、マイクロコンピュータ４０からの前記制御信号に応じて駆動回路３０内のスイッチング素子３１〜３４をオン・オフ制御する。

電流検出回路４２は、シャント抵抗３６の両端に接続され、同抵抗３６の両端の電圧に基づいて電動モータ１５に流れる駆動電流値Ｉｍを表す検出信号をマイクロコンピュータ４０に出力する。電圧検出回路４３は、電動モータ１５の両端に接続され、同モータ１５の端子間電圧値Ｖｍを表す検出信号をマイクロコンピュータ４０に出力する。第１リレー制御回路４４は、マイクロコンピュータ４０からの制御信号に応じて第１リレーコイル２４ｂの通電及び通電解除を制御する。

キー挿入検出スイッチ２６は、イグニッションキーＩＧＫがキーシリンダへ挿入されているときオンし、イグニッションキーＩＧＫがキーシリンダから引き抜かれているときオフする。このキー挿入検出スイッチ２６の他端は抵抗４６を介して接地されており、同スイッチ２６と抵抗４６との接続点の電位はマイクロコンピュータ４０及び第２リレー制御回路４５に供給されるようになっている。

第２リレースイッチ２７ａは、第２リレー制御回路４５により制御される第２リレーコイル２７ｂの非通電時にオフ状態に保たれるとともに、第２リレーコイル２７ｂの通電時にオン状態に保たれるものであり、同スイッチ２７ａの他端は抵抗４７を介して接地されている。この第２リレースイッチ２７ａと抵抗４７の接続点は、ダイオード２８ｃを介してダイオード２８ａ，２８ｂの両カソード側に接続されていて、同スイッチ２７ａのオン時には、バッテリ電圧が、マイクロコンピュータ４０、駆動制御回路４１、電流検出回路４２、電圧検出回路４３及び第１リレー制御回路４４にそれぞれ供給されるようになっている。

第２リレー制御回路４５は、一端にてバッテリ２３の正電圧端子(＋)に接続された第２リレーコイル２７ｂの他端と、一端を接地した抵抗４８の他端との間に接続されている。この第２リレー制御回路４５はフリップフロップ回路、スイッチング回路などにより構成されていて、キー挿入検出スイッチ２６と抵抗４６との接続点の電位の立ち上がり時に第２リレーコイル２７ｂの通電を開始するとともに、マイクロコンピュータ４０からの制御信号により前記通電を解除する。

次に、上記のように構成した実施形態の動作を説明する。車両を発進させるために、運転者がイグニッションキーＩＧＫをキーシリンダ内に挿入してイグニッションスイッチ２５がオンする方向に回動すると、前記イグニッションキーＩＧＫをキーシリンダ内に挿入した時点でキー挿入検出スイッチ２６がオンする。このキー挿入検出スイッチ２６のオンにより、同スイッチ２６と抵抗４６との接続点の電位が上昇する。この電位の上昇に応答して、第２リレー制御回路４５は第２リレーコイル２７ｂを通電し始めるので、第２リレースイッチ２７ａがオンし、同スイッチ２７ａ及びダイオード２８ｃを介して、バッテリ電圧が、マイクロコンピュータ４０、駆動制御回路４１、電流検出回路４２、電圧検出回路４３及び第１リレー制御回路４４に供給され始める。また、この時点から、操舵トルクセンサ２２にも図示しない電圧供給路を介してバッテリ電圧が供給され始める。なお、バッテリ電圧の供給の開始は、イグニッションスイッチ２５がオンする前である。

このバッテリ電圧の供給開始により、マイクロコンピュータ４０は、作動を開始して図３の初期制御プログラムの実行をステップ１００にて開始する。前記初期制御プログラムの実行開始後、マイクロコンピュータ４０は、ステップ１０２にて、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，インターフェース回路などからマイクロコンピュータ４０自体、並びに電動モータ１５、車速センサ２１、操舵トルクセンサ２２、駆動回路３０、駆動制御回路４１、電流検出回路４２、電圧検出回路４３、第１及び第２リレー制御回路４４，４５などのシステム全体の正常な作動を確認するためのイニシャルチェックを行う。そして、システムのいずれかの部分が異常であれば、ステップ１０４にて「ＮＯ」と判定して、ステップ１０６にて図示しない表示器にて異常に関する情報を表示するとともに、マイクロコンピュータ４０内部の不揮発性メモリ部分に前記情報を書き込んだ後、ステップ１３０にて初期制御プログラムの実行を終了する。

一方、前記イニシャルチェックの結果、システム全体が正常であれば、ステップ１０４にて「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１０８にて第１リレー制御回路４４に制御信号を出力して、第１リレーコイル２４ｂを通電制御する。この第１リレーコイル２４ｂへの通電により、第１リレースイッチ２４ａはオンし、駆動回路３０にはバッテリ２３からのバッテリ電圧が供給されるようになる。

前記ステップ１０８の処理後、ステップ１１０にて操舵トルクセンサ２２から操舵トルクＴＭを入力し、ステップ１１２にて操舵トルクＴＭがほぼ「０」であるか否かを判定し、ステップ１１４にて操舵トルクＴＭの正負を判定する。ステップ１１２の判定処理は、ステアリングロック機構１４においてロックバーをロック溝から引き抜く荷重が大きいか否か、すなわちステアリングロック機構１４において、ロックバーがロック溝の内周面に当接していてステアリングロック機構１４と減速機１６との間に位置するステアリングシャフト１２（トーションバー）に捩れトルクが作用しているか否かを判定するものである。また、ステップ１１４の判定処理は、操舵トルクＴＭの作用している方向を判定するものである。

いま、ロックバーのロック溝の内周面に対する当接によりステアリングシャフト１２に捩れトルクが作用していて操舵トルクＴＭがほぼ「０」でなければ、ステップ１１２にて「ＮＯ」と判定して、プログラムをステップ１１４以降に進める。そして、操舵トルクＴＭが正であれば、ステップ１１４にて「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１１６にて指令電流値Ｉ＊を正の所定電流値Ｉr1に設定する。一方、操舵トルクＴＭが負であれば、ステップ１１４にて「ＮＯ」と判定して、ステップ１１８にて指令電流値Ｉ＊を負の所定電流値−Ｉr1に設定する。

ここで、ステアリングシャフト１２に付与されている捩れトルクの方向と操舵トルクセンサ２２により検出される操舵トルクＴＭの正負の関係、及び電動モータ１５により駆動されるステアリングシャフト１２の回動方向と指令電流値Ｉ＊の正負の関係について説明しておく。まず、ハンドル１１の通常回動操作時について考えると、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を右方向（又は左方向）に操舵するためにハンドル１１を右方向（又は左方向）に回動操作する場合にステアリングシャフト１２に発生する操舵トルクＴＭを正（又は負）に定義するとともに、このハンドル１１の回動操作をアシストする指令電流値Ｉ＊を正（又は負）に定義すると、電動モータ１５は正（又は負）の指令電流値Ｉ＊に対してハンドル１１を右回転（又は左回転）させるようにステアリングシャフト１２を回動させる方向に回転することになり、この電動モータ１５の回動方向を正（又は負）とする。一方、ステアリングロック機構１４におけるロックバーとロック溝との係合によりハンドル１１がロックされている状態において、操舵トルクセンサ２２によって検出されている操舵トルクＴＭが正（又は負）であるということは、ステアリングシャフト１２及びハンドル１１が左方向（又は右方向）に回転しようとしているにもかかわらず、ステアリングロック機構１４におけるロックバーがステアリングシャフト１２のステアリングロック機構１４よりも上部及びハンドル１１の左方向（又は右方向）の回動を阻止している状態であり、ゆえに、この場合には、電動モータ１５はステアリングシャフト１２のステアリングロック機構１４よりも下部を右方向（又は左方向）すなわち操舵トルクＴＭが「０」になる方向に回動させれば、前記ロックバーとロック溝との係合は解除されることになる。

このような説明からも理解できるように、ステップ１１４〜１１８の処理により決定される指令電流値Ｉ＊は、ステアリングロック機構１４におけるロックバーとロック溝との係合を解除する方向に電動モータ１５を回転制御するためのものである。そして、マイクロコンピュータ４０は、ステップ１２２にて、電流検出回路４２から電動モータ１５の駆動電流値Ｉｍを入力し、同駆動電流値Ｉｍが前記決定した指令電流値Ｉ＊になるような駆動制御信号を駆動制御回路４１に出力し、同制御回路４１が駆動回路３０のスイッチング素子３１〜３４のオン・オフを前記駆動制御信号に応じて制御する。したがって、電動モータ１５はその回転トルクが指令電流値Ｉ＊に比例するように回転制御され、同モータ１５の回転は減速機１６を介してステアリングシャフト１２に伝達されるので、同シャフト１２の回転によりステアリングロック機構１４におけるロックバーとロック溝との係合が解除される。また、このようにしてロックバーとロック溝との係合が解除されれば、操舵トルクＴＭは「０」になるので、ステップ１１２にて「ＹＥＳ」と判定され、ステップ１２０にて指令電流値Ｉ＊が「０」に設定されるので、電動モータ１５は回転制御されることがなくなる。

このようなステップ１１０〜１２２からなる処理は、イグニッションキーＩＧＫの回動によってイグニッションスイッチ２５がオンされるまで繰り返し行われるので、ロックバーとロック溝との間に作用している摩擦力がなくなり又は低減される。したがって、運転者は小さな力でイグニッションキーＩＧＫをイグニッションスイッチ２５がオンする方向に回動することができるとともに、この回動によりロックバーがロック溝から引き抜かれてステアリングロック機構１４によるハンドル１１のロック状態を解除できるので、このステアリングロック機構１４の操作性が向上する。

そして、前記イグニッションキーＩＧＫの回動によりイグニッションスイッチ２５がオンすると、同スイッチ２５とダイオード２８ａの電位がバッテリ電圧まで上昇する。この電圧上昇に応答して、マイクロコンピュータ４０は、ステップ１２４にて「ＹＥＳ」すなわちイグニッションスイッチ２５がオンされたと判定して、プログラムをステップ1２６に進める。ステップ１２６においては、第２リレー制御回路４５に制御信号を出力して、今まで通電状態にあった第２リレーコイル２７ｂの通電を解除する。したがって、この時点では、第２リレースイッチ２７ａを介したバッテリ電圧のマイクロコンピュータ４０などに対する給電は停止するが、同マイクロコンピュータ４０などには、イグニッションスイッチ２５及び第１リレースイッチ２４ａを介してバッテリ電圧が給電される。

前記ステップ１２６の処理後、ステップ１２８にて図４のアシスト制御プログラムの実行を許容して、ステップ１３０にてこの初期制御プログラムの実行を終了する。以降、マイクロコンピュータ４０は、図４のアシスト制御プログラムを所定の短時間毎に繰り返し実行し始める。

アシスト制御プログラムの実行は、ステップ２００にて開始され、ステップ２０２にてロック動作フラグＲＯＰが”１”であるか否かを判定する。このロック動作フラグＲＯＰは、初期には”０”に設定されていて、”１”により、車両の運転を停止してイグニッションキーＩＧＫを抜き取った直後に、ステアリングロック機構１４のロックを完全に行わせるために電動モータ１５を作動させている状態を表し、”０”によりそれ以外の状態を表す。したがって、この場合には、ステップ２０２にて「ＮＯ」すなわちロック動作フラグＲＯＰが”１”でないと判定して、プログラムをステップ２０４に進める。ステップ２０４においては、キー挿入検出スイッチ２６と抵抗４６との接続点の電位を入力して、同電位が接地電位であるか否かによりイグニッションキーＩＧＫがキーシリンダから抜き取られているか否かを判定する。この場合、イグニッションキーＩＧＫはキーシリンダに挿入された状態にあるので、ステップ２０４にて「ＮＯ」すなわち接地電位でないと判定して、プログラムをステップ２０６以降に進める。

ステップ２０６にておいては、車速センサ２１及び操舵トルクセンサ２２から車速Ｖ及び操舵トルクＴＭを入力する。そして、ステップ２０８にて、マイクロコンピュータ４０に内蔵されて操舵トルクＴＭに応じて変化するアシスト電流値Ｉａを複数の車速域毎に記憶した変換テーブルを参照し、前記入力した車速Ｖ及び操舵トルクＴＭに応じたアシスト電流値Ｉａを決定する。変換テーブルの変換特性は図５のグラフに示されており、これにより、アシスト電流値Ｉａは、操舵トルクＴＭの増加にしたがって増加するとともに、車速Ｖの増加にしたがって減少するように決定される。

前記ステップ２０８の処理後、ステップ２１０にて前記計算したアシスト電流値Ｉａを指令電流値Ｉ＊として設定し、ステップ２１２にて、前記ステップ１２２の処理と同様に、電流検出回路４２から電動モータ１５の駆動電流値Ｉｍを入力して、同駆動電流値Ｉｍが指令電流値Ｉ＊に等しくなるように電動モータ１５の回転を制御する。したがって、電動モータ１５はその回転トルクが指令電流値Ｉ＊に比例するように制御される。

前記ステップ２１２の処理後、ステップ２３２にてアシスト制御プログラムの実行が終了される。そして、所定時間が経過する毎に、イグニッションキーＩＧＫが抜き取られるまで、ステップ２０６〜２１２の処理が繰り返し実行されるので、ハンドル１１の回動操作は、操舵トルクＴＭ及び車速Ｖに応じた電動モータ１５による回動トルクでアシスト制御されることになる。

一方、車両の運転終了に伴い、運転者がイグニッションキーＩＧＫをキーシリンダから引き抜くと、キー挿入検出スイッチ２６はオフして、同スイッチ２６と抵抗４６との接続点の電位は接地電位に低下する。これに応答し、マイクロコンピュータ４０は、ステップ２０４にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップ２１４，２１６にて車速Ｖ及び操舵トルクＴＭがそれぞれほぼ「０」であるか否かを判定する。ステップ２１４，２１６の判定処理は、車両の運転が終了したことを確実にするための判定処理であり、車速Ｖ及び操舵トルクＴＭのいずれか一方でもほぼ「０」でなければ、プログラムをステップ２０４に戻して、ステップ２０４，２１４，２１６の判定処理を繰り返す。イグニッションキーＩＧＫがキーシリンダから引き抜かれ、かつ車速Ｖ及び操舵トルクＴＭが共にほぼ「０」であれば、ステップ２０４，２１４，２１６にてそれぞれ「ＹＥＳ」と判定して、ステップ２１８にてロック動作フラグＲＯＰを”１”に設定した後、プログラムをステップ２２０，２２２に進める。なお、この状態でも、第1リレースイッチ２４ａ及びダイオード２８ｂを介して、バッテリ２３からのバッテリ電圧がマイクロコンピュータ４０などに供給されて、同コンピュータ４０などの動作は確保される。

ステップ２２０においては、指令電流値Ｉ＊を正の所定電流値Ｉr2に設定する。ステップ２２２においては、上記ステップ１２２，２１２の処理と同様に、電流検出回路４２から電動モータ１５の駆動電流値Ｉｍを入力し、同駆動電流値Ｉｍが前記決定した指令電流値Ｉ＊に等しくなるように電動モータ１５の回転を制御する。これにより、電動モータ１５は回転し、減速機１６を介してステアリングシャフト１２及びハンドル１１が回動される。

このとき、イグニッションキーＩＧＫを抜き取る前のキーシリンダ内の回動により、ステアリングロック機構１４内においては、ロックバーがスプリングの付勢力によりロック解除位置からステアリングシャフト１２の径方向内側に変位しているが、ロックバーの先端面がロック溝に対向していなければ、同バーはロック溝に侵入できずにステアリングシャフト１２の外周面に当接している。もちろん、ロックバーの先端面がロック溝に対向していれば、同バーはロック溝に侵入している。

しかし、前記ステップ２２２の処理によるステアリングシャフト１２の回動により、同シャフト１２の外周面に設けたロック溝がロックバーの先端面に対向する位置まで回動すると、ロックバーは前記スプリングの付勢力によってロック溝内に侵入する。したがって、前記所定電流値Ｉr2は、ロックバーの先端面がスプリングによってステアリングシャフト１２の外周面上に押しつけられた状態でも、ステアリングシャフト１２を回動できる程度の電動モータ１５の駆動電流値Ｉｍ以上に設定されている。これにより、運転者がイグニッションキーＩＧＫをキーシリンダから抜き取った後、ハンドル１１を回動操作しなくても、同ハンドル１１は常に完全にロックされるので、ステアリングロック機構１４の操作性が良好になるとともに、車両の盗難に対してもより安全になる。

前記ステップ２２２の処理後、ステップ２２４にて操舵トルクセンサ２２から操舵トルクＴＭを入力して、同操舵トルクＴＭの絶対値｜ＴＭ｜が所定値ＴＭ０よりも大きいか否かを判定する。この判定処理は、ハンドル１１が確実にロックされたことを判定するもの、すなわちロックバーがロック溝に侵入した後、ロックバーの外周面がロック溝の内周壁に当接してステアリングシャフト１２が回転不能になり、トーションバーの捩れによってステアリングシャフト１２に操舵トルクＴＭが発生しているか否かを判定するものである。そして、操舵トルクＴＭの絶対値｜ＴＭ｜が所定値ＴＭ０よりも大きくなければ、ステップ２２４にて「ＮＯ」と判定してプログラムをステップ２２６に進める。

ステップ２２６においては、電流検出回路４２及び電圧検出回路４３からの電動モータ１５の駆動電流値Ｉｍ及び端子間電圧値Ｖｍをそれぞれ入力し、駆動電流値Ｉｍ及び端子間電圧値Ｖｍに基づいて、下記式１の演算の実行により電動モータ１５の回転角速度ωを計算する。
ω＝(Ｖｍ−Ｒｍ・Ｉｍ)／Ｋ …式１

前記式１は、インダクタンスを考慮しない（インダクタンスは小さいので通常無視できる）直流モータの回転角速度を求める近似式であり、Ｋ，Ｒｍはモータにより決まる定数である。そして、ステップ２２８にて、前記計算した回転角速度ωが「０」であるか否かを判定する。この判定処理は、前記ロックバーの外周面がロック溝の内周面に当接したことによるステアリングシャフト１２の回転不能をも含めて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が路肩などに当接、ハンドル１１が回動される限界（ステアリングエンド）への到達、電動モータ１５の故障を含むシステムの故障などによって電動モータ１５がロック状態になっていることを判定するものである。

前述のように、ステアリングシャフト１２がその外周面をロックバーの先端面に当接させながら回動中であったり、ロックバーがロック溝に侵入した後であってもロックバーの外周面がロック溝の内周面へ当接してステアリングシャフト１２の回動が不能となる前には、電動モータ１５が前記のようにロックされていなければ、操舵トルクＴＭの絶対値｜ＴＭ｜は所定値ＴＭ０以下であり、かつ電動モータ１５の回転角速度ωも「０」でないので、ステップ２２４，２２８における共に「ＮＯ」との判定により、ステップ２３２にてこのアシスト制御プログラムの実行を一旦終了する。

このアシスト制御プログラムの実行終了後、所定時間が経過すれば、同プログラムはふたたび実行されるが、ロック動作フラグＲＯＰが”１”に設定されているので、ステップ２０２にて「ＹＥＳ」と判定されて、ステップ２２０以降の処理が実行され、ステップ２２０，２２２の処理により電動モータ１５は回転制御され続ける。そして、ロックバーがロック溝に侵入してロックバーの外周面がロック溝の内周壁へ当接し、ステアリングシャフト１２の回動が不能となると、ステップ２２４にて「ＹＥＳ」すなわち操舵トルクＴＭの絶対値｜ＴＭ｜は所定値ＴＭ０よりも大きい、又はステップ２２８にて「ＹＥＳ」すなわち電動モータ１５の回転角速度ωが「０」であると判定して、プログラムをステップ２３０に進める。また、電動モータ１５が前記ロックバーとロック溝との係合による以外の理由でロック状態になった場合にも、ステップ２２８にて「ＹＥＳ」と判定されて、プログラムはステップ２３０に進められる。

ステップ２３０においては、第１リレーコイル２４ｂの通電を解除するための制御信号を第1リレー制御回路４４に出力し、同制御回路４４が第１リレーコイル２４ｂの通電を解除する。これにより、第１リレースイッチ２４ａがオフするので、駆動回路３０へのバッテリ電圧の供給も、ダイオード２８ｂを介したマイクロコンピュータ４０などへのバッテリ電圧の供給も停止する。また、このとき、イグニッションスイッチ２５及び第２リレースイッチ２７ａもオフ状態に保たれているので、電動モータ１５の作動停止を含めてこの電動パワーステアリングシステム全体の動作が停止する。このようにして、電動モータ１５の作動が停止される結果、同モータ１５を不必要に回動制御することがなくなり、同モータ１５の保護が図られる。

なお、上記実施形態においては、車両の運転開始時に、イグニッションキーＩＧＫのキーシリンダへの挿入を挿入検出スイッチ２６により検出するようにしたが、これに代えて又はこれに加えて、イグニッションキーＩＧＫのキーシリンダへの挿入検知機能を有するイモビライザーシステムを搭載した車両においては、同イモビライザーシステムによるイグニッションキーＩＧＫのキーシリンダへの挿入検知信号を利用するようにしてもよい。また、エンジンを遠隔操作により始動させることが可能なキーエントリシステムを搭載した車両においては、同システムのエンジンスタート信号を検出スイッチ２６による検出に代え又は加えて利用するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、車両の運転開始時に、ハンドル１１のロック解除を補助するために電動モータ１５を作動させるか否かの判定処理を、図３のステップ１１２にてロックバーをロック溝から引き抜く荷重が大きいか否かを判定することにより行った。しかし、これに代えて又はこれに加えて、イグニッションキーＩＧＫをイグニッションスイッチ２５をオンする側へ回動するためのトルクが大きい否かを判定したり、ロックバーとロック溝との接触圧力が大きいか否かを判定するようにしてもよい。これらの場合、キーシリンダ内にトルクセンサを組込んだり、ロック溝内又はロックバーの外周面に圧力センサなどを組み付けたりするようにすればよい。

また、上記実施形態においては、車両の運転終了時においてステアリングロック機構１４によるハンドル１１のロックの必要性を確実に検出するため、図４のステップ２０４，２１４，２１６にてイグニッションキーＩＧＫがキーシリンダから引き抜かれ、かつ車速Ｖ及び操舵トルクＴＭが共にほぼ「０」であるかを判定するようにしたが、ステップ２１４，２１６のいずれか一方、又は両方の判定処理を省略してもよい。さらに、前記ハンドル１１のロックの必要性を、前記ステップ２０４の判定処理（又はステップ２０４，２１４，２１６の判定処理）に代えて又は加えて、ドアの開閉信号によりドアが開閉されたこと、ドアロック検出信号によりドアがロックされたこと、シートベルト着用有無検出信号によりシートベルトがはずされたこと、シフトポジション検出手段におけるパーキング位置検出信号に基づく車両の運転停止、サイドブレーキ位置検出手段におけるサイドブレーキの引き検出信号に基づく車両の運転停止、ハンドル接触センサによるハンドル１１から手を放したことの検出などにより判定するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、ハンドル１１が確実にロックされたことを判定するために、図４のステップ２２４にて操舵トルクＴＭの絶対値｜ＴＭ｜が所定値ＴＭ０よりも大きいことを判定するようにしたが、操舵トルクセンサ２２とマイクロコンピュータ４０との間に位相補償回路などの種々の回路を挿入した場合には、同挿入した回路の前又は後の信号に基づいて操舵トルクＴＭの絶対値｜ＴＭ｜が所定値ＴＭ０よりも大きいことを判定するようにしてもよい。また、マイクロコンピュータ４０が、図５に示す特性の変換テーブルを用いて操舵トルクＴＭをアシスト電流値Ｉａへ変換処理するプログラムを常に実行する場合には、アシスト電流値Ｉａの絶対値｜Ｉａ｜と所定値との比較により、操舵トルクＴＭの絶対値｜ＴＭ｜が所定値ＴＭ０よりも大きいことを判定するようにしてもよい。

また、ステアリングシャフト１２の回転位置（回転角）を検出する回転角センサを備えた電動パワーステアリング装置においては、前記ステップ２２４の処理に代えて、ロックバーとロック溝との相対的な回転位置を検出して、ロックバーの先端面がロック溝に対向する位置まで電動モータ１５を作動させるようにしてもよい。これによれば、電動モータ１５の回転方向を適切に制御できるようになり、ステアリングロック機構１４によるハンドル１１のロックを的確に制御することができる。

さらに、ステアリングロック機構が電動モータ１５及び減速機１６よりも左右前側ＦＷ１，ＦＷ２側に位置する場合には、同ロック機構によるハンドル１１のロック時にも、ステアリングシャフト１２における操舵トルクセンサ２２の組み付け位置には捩れが発生しないので、操舵トルクＴＭは常に「０」に保たれる。したがって、この場合には、前記回転角センサを用いた方法、又はステアリングロック機構内にロックバーの位置によりロック状態を検出する検出スイッチを設けて、ハンドル１１が確実にロックされたことを判定するようにするとよい。また、このロック検出スイッチを設ける方法は、上記実施形態の場合にも適用できる。

また、上記実施形態においては、電動モータ１５のロック状態を図４のステップ２２６，２２８の処理により判定するようにしたが、これに代えて又は加えて、ステアリングシャフト１２、電動モータ１５などに回転角センサなどを設けた場合には、同回転角センサにより検出された回転角から計算した回転速度が「０」になったことにより電動モータ１５のロック状態を検出するようにしてもよい。また、電動モータ１５に温度センサを設けたり、同モータ１５の温度を駆動電流値Ｉｍ（指令電流値Ｉ＊）の積算値により推定したりする場合には、温度センサにより検出された温度又は前記推定温度により電動モータ１５のロック状態を判定するようにしてもよい。また、前記電動モータ１５の温度を駆動電流値Ｉｍ（指令電流値Ｉ＊）の積算値により推定する場合、同積算値により電動モータ１５のロック状態を判定するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、車両の運転終了時にハンドル１１を完全にロックするために、図４のステップ２２０にて指令電流値Ｉ＊を正の所定電流値Ｉr2に設定して、ステップ２２２の処理により前記指令電流値Ｉ＊に応じて電動モータ１５の回転を制御するようにした。しかし、前記ステップ２２０にて指令電流値Ｉ＊を負の所定電流値−Ｉr2に設定して、電動モータ１５を前記とは逆方向に回転させるようにしてもよい。また、ハンドル１１の回転位置が検出できるシステムであれば、ハンドル１１がニュートル位置に近い位置でロックされる方向に電動モータ１５の回転方向を制御するようにしたり、ロックバーの先端面がロック溝に対向するまでの角度が小さい方向に電動モータ１５を回転させてもよい。

また、上記実施形態においては、ステップ２２４，２２８の処理によりロックバーの外周面がロック溝の内周面に当接又は電動モータ１５がロックしたとき、電動モータ１５の回転を停止するようにしたが、前記ステップ２２４又はステップ２２８の「ＹＥＳ」との判定後、電動モータ１５を所定角度だけ反対方向に回転させるようにしてもよい。これにより、ハンドル１１がステアリングエンドに到達してしまった場合でも、確実にハンドル１１を完全にロックさせることができる。

また、上記実施形態においては、車両の運転開始時に、ハンドル１１のロック解除を補助するために電動モータ１５に流す駆動電流値Ｉｍを図３のステップ１１６，１１８の処理により常に一定にするようにしたが、システムの負荷軽減及び衝撃音（異音）軽減のために、電動モータ１５への通電開始時に指令電流値Ｉ＊の絶対値｜Ｉ＊｜を徐々に大きくするようにしてもよい。また、電動モータ１５への通電終了時には、電動モータ１５への指令電流値Ｉ＊の絶対値｜Ｉ＊｜を徐々に小さくするようにしてもよい。また、車両の運転終了時におけるハンドル１１のロック動作のために電動モータ１５を回転させる場合にも、前記と同様に、同モータ１５の回転開始時に指令電流値Ｉ＊の絶対値｜Ｉ＊｜を徐々に大きくしたり、同モータ１５の回転終了時に指令電流値Ｉ＊の絶対値｜Ｉ＊｜を徐々に小さくようにしてもよい。

また、このようなロック解除又はロック時における指令電流値Ｉ＊を電動モータ１５の角速度ωに応じて変更制御して、同モータ１５の回転速度が遅いとき指令電流値Ｉ＊を大きな値に設定し、同モータ１５の回転速度が速くなるにしたがって指令電流値Ｉ＊を小さな値になるように設定してもよい。

なお、上記実施形態では、常に電動モータ１５によりハンドル１１のロック解除又はロックを補助するようにしたが、運転者により切換え操作される切換えスイッチにより、前記補助を行う場合と、同補助を停止する場合とを選択できるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、ハンドル１１のロック解除又はロック時における同ハンドル１１の回転の違和感をなくすために、ハンドル１１と電動モータ１５との間に位置するステアリングシャフト１２にギヤ比を可変とする可変ギヤ機構を介在させて、前記補助のための電動モータ１５の回転時には、可変ギヤ機構を制御してハンドル１１の回転量を小さくするようにするとよい。

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全体概略図である。 図１の電気制御装置の全体ブロック図である。 図２のマイクロコンピュータにより実行される初期制御プログラムのフローチャートである。 図２のマイクロコンピュータにより実行されるアシスト制御プログラムのフローチャートである。 操舵トルクとアシスト電流値との関係を示すグラフである。

符号の説明

ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪、ＩＧＫ…イグニッションキー、１１…ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１４…ステアリングロック機構、１５…電動モータ、２０…電気制御装置、２１…車速センサ、２２…操舵トルクセンサ、２３…バッテリ、２４ａ，２７ａ…リレースイッチ、２４ｂ，２７ｂ…リレーコイル、２５…イグニッションスイッチ、２６…キー挿入検出スイッチ、３０…駆動回路、４０…マイクロコンピュータ、４４，４５…リレー制御回路。

Claims (5)

1. ロック状態にてハンドルの回動操作を不能とするとともにロック解除状態にてハンドルの回動操作を許容するステアリングロック機構と、ハンドルの回動操作をアシストするための電動モータとを備えた車両の電動パワーステアリング装置において、
   前記電動モータを駆動制御して前記ステアリングロック機構におけるロック状態の解除を補助するロック解除補助制御手段と、
   ハンドルと前記電動モータとの間に位置するステアリングシャフトに介在させたギヤ比を可変とする可変ギヤ機構とを設け、
   前記ロック解除補助制御手段による前記電動モータの駆動制御によって前記ステアリングロック機構におけるロック状態の解除を補助するとともに、同ロック状態の解除を補助するための電動モータの回転時に前記可変ギヤ機構を制御してハンドルの回転量を小さくするようにしたことを特徴とする車両の電動パワーステアリング装置。
2. 前記請求項１に記載した車両の電動パワーステアリング装置において、
   操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を設け、
   前記ロック解除補助制御手段は前記検出した操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するようにした車両の電動パワーステアリング装置。
3. ロック状態にてハンドルの回動操作を不能とするとともにロック解除状態にてハンドルの回動操作を許容するステアリングロック機構と、ハンドルの回動操作をアシストするための電動モータとを備えた車両の電動パワーステアリング装置において、
   前記電動モータを駆動制御して前記ステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するロック補助制御手段と、
   ハンドルと前記電動モータとの間に位置するステアリングシャフトに介在させたギヤ比を可変とする可変ギヤ機構とを設け、
   前記ロック補助制御手段による前記電動モータの駆動制御によって前記ステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するとともに、同ロック状態の設定を補助するための電動モータの回転時に前記可変ギヤ機構を制御してハンドルの回転量を小さくするようにしたことを特徴とする車両の電動パワーステアリング装置。
4. 前記請求項３に記載した車両の電動パワーステアリング装置において、
   操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を設け、
   前記ロック補助制御手段は前記検出した操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するようにした車両の電動パワーステアリング装置。
5. 前記請求項３に記載した車両の電動パワーステアリング装置において、
   ハンドルの回転位置を検出する回転角検出手段を設け、
   前記ロック補助制御手段は前記検出したハンドルの回転位置に基づいて前記電動モータを駆動制御するようにした車両の電動パワーステアリング装置。
   

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