JPH11334632A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両の使用期間が長期化しても、操舵補助の応
答遅れを防止できるパワーステアリング装置を提供す
る。 【解決手段】電動モータ２７により駆動されるポンプの
発生油圧によって、操舵補助力が発生される。舵角変化
に応じた数のパルスを発生する舵角センサ１１の出力パ
ルス数が起動パルス数に達すると、電子制御ユニット３
０は、電動モータ２７を起動する。電動モータ２７が起
動した直後の一定時間に渡って、電流積分部３１は、モ
ータ電流を積分する。こうして求められたモータ電流積
分値が所定の基準値を超える回数が基準回数に達する
と、起動パルス数が減じられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータにより
駆動されるポンプの発生油圧によりステアリング機構に
操舵補助力を与える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、ステアリング機構に結合され
たパワーシリンダにオイルポンプからの作動油を供給す
ることによって、ステアリングホイールの操作を補助す
るパワーステアリング装置が用いられている。オイルポ
ンプは、電動モータによって駆動され、その回転数に応
じた操舵補助力がパワーシリンダから発生される。ステ
アリングが切り込まれていない状態では操舵補助力を要
しないから、ステアリングが舵角中点近傍にある直進操
舵状態においては、電動モータを停止させ、一定値以上
の舵角変化が検出されたことに応答して電動モータを起
動するようにして、いわゆるストップ・アンド・ゴー制
御が行われている。

【０００３】また、車速が大きいほど操舵補助の必要性
が少なくなることから、高速走行時には大きな舵角変化
が検出されたことに応答してモータを起動し、低速走行
時および停止時にはわずかな舵角変化に応答してモータ
を起動するように、いわゆる車速感応制御が行われる場
合もある。これにより、とくに、低速走行時におけるキ
ャッチアップ（引っかかり感）が低減され、同時に省エ
ネルギー性も向上できる。

【０００４】舵角変化は、一定の舵角変化が生じる度に
パルス信号を発生する舵角センサによって検出される。
パワーステアリング装置の電子制御ユニットは、舵角セ
ンサが出力するパルス数が、車速に応じて定められた所
定のしきい値に達すると、モータを起動する。この場合
のしきい値は、操舵補助の応答遅れが生じない範囲で可
能な限り大きく設定されている。これにより、省エネル
ギー性の向上が図られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ステアリング機構のギ
アや、モータの回転力をオイルポンプに伝達するための
ギア機構を構成するギアなどは、車両の使用期間が長く
なるに伴って、その状態が変化していく。したがって、
ギアのなじみ具合や、がたの大きさは、車両の一生にお
いて一定ではない。

【０００６】ところが、電動モータを起動させるための
上記のしきい値は、ギアのなじみ具合やがたの大きさの
変化を考慮することなく定められている。そのため、車
両の使用期間が長くなるに従って、最適なタイミングで
モータを起動することができなくなるおそれがあり、操
舵補助の応答遅れが生じるおそれがあった。

【０００７】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、操舵補助の応答遅れを防止できるパワー
ステアリング装置を提供することである。

【０００８】

【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、電動モー
タにより駆動されるポンプの発生油圧によって操舵補助
力を発生させるパワーステアリング装置であって、所定
の起動条件（Ｘ）が満たされたことに応答して上記電動
モータを起動するモータ起動制御手段（３０，Ｓ３）
と、上記電動モータに流れるモータ電流を検出するモー
タ電流検出手段（１４）と、上記電動モータが起動され
た後の所定時間に渡って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を積分し、モータ電流積分値を
求める電流積分手段（３１，Ｓ５）と、この電流積分手
段により求められたモータ電流積分値が所定の条件を満
たした場合に、上記モータ起動制御手段における上記起
動条件を変更する起動条件変更手段（３０，Ｓ１０）と
を含むことを特徴とするパワーステアリング装置であ
る。

【０００９】なお、括弧内は、後述の実施形態における
対応構成要素等を表す。以下、この項において同じであ
る。

【００１０】操舵補助の遅れが生じていると、電動モー
タの負荷が大きくなり、モータ電流が大きくなる。そこ
で、この発明では、電動モータを起動した後の所定時間
に渡ってモータ電流が積分され、そうして求められたモ
ータ電流積分値を所定の条件に照らすことにより、必要
に応じて、電動モータの起動条件を変更するようにして
いる。

【００１１】これにより、車両の使用期間の長期化に伴
って、ステアリング機構等のギアの状態が変化しても、
起動条件の変更により、操舵補助力の応答遅れを解消で
きる。こうして、良好な操舵フィーリングを維持するこ
とができる。なお、上記起動条件変更手段は、モータ電
流積分値が所定の基準値を超えたか否かを判断する手段
（Ｓ６）を含むことが好ましい。また、上記起動条件変
更手段は、モータ電流積分値が所定の基準値を超えた回
数を計数する手段（Ｓ６，Ｓ７）と、この計数された回
数が所定の基準回数を超えた場合に、上記起動条件を変
更する手段（Ｓ８，Ｓ１０）とを含むものであることが
さらに好ましい。この場合、上記計数された回数が所定
の基準回数を超えた後に、上記計数された回数をクリア
する手段（Ｓ９）をさらに含むことが好ましい。

【００１２】また、上記起動条件は、舵角変化量が所定
の起動しきい値に達することを条件の１つとして含むこ
とが好ましい。この場合に、起動条件の変更は、起動し
きい値を減少させることを含むことが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１は、この発明の一実施形態に係るパワ
ーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図であ
る。このパワーステアリング装置は、車両のステアリン
グ機構１に関連して設けられ、このステアリング機構１
に操舵補助力を与えるためのものである。

【００１５】ステアリング機構１は、運転者によって操
作されるステアリングホイール２と、このステアリング
ホイール２に連結されたステアリング軸３と、ステアリ
ング軸３の先端部に設けられたピニオンギア４と、この
ピニオンギア４に噛合するラックギア部５ａを有し、車
両の左右方向に延びたラック軸５とを有している。ラッ
ク軸５の両端にはタイロッド６がそれぞれ結合されてお
り、このタイロッド６は、それぞれ、操舵輪としての前
左右輪ＦＬ，ＦＲを支持するナックルアーム７に結合さ
れている。ナックルアーム７は、キングピン８まわりに
回動自在に設けられている。

【００１６】この構成により、ステアリングホイール２
が操作されてステアリング軸３が回転されると、この回
転がピニオンギア４およびラック軸５によって車両の左
右方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、
ナックルアーム７のキングピン８まわりの回動に変換さ
れ、これによって、前左右輪ＦＬ，ＦＲの転舵が達成さ
れる。

【００１７】ステアリング軸３の途中部には、ステアリ
ングホイール２に加えられた操舵トルクの方向および大
きさに応じてねじれを生じるトーションバー９と、この
トーションバー９のねじれの方向および大きさに応じて
開度が変化する油圧制御弁２３とが介装されている。こ
の油圧制御弁２３は、ステアリング機構１に操舵補助力
を与えるパワーシリンダ２０に接続されている。パワー
シリンダ２０は、ラック軸５に一体的に設けられたピス
トン２１と、このピストン２１によって区画された一対
のシリンダ室２０ａ，２０ｂとを有しており、シリンダ
室２０ａ，２０ｂは、それぞれ、オイル供給／帰還路２
２ａ，２２ｂを介して、油圧制御弁２３に接続されてい
る。

【００１８】油圧制御弁２３は、さらに、リザーバタン
ク２５およびオイルポンプ２６を通るオイル循環路２４
の途中部に介装されている。オイルポンプ２６は、モー
タ２７によって駆動され、リザーバタンク２５に貯留さ
れている作動油をくみ出して油圧制御弁２３に供給す
る。余剰分の作動油は、油圧制御弁２３からオイル循環
路２４を介してリザーバタンク２５に帰還される。

【００１９】油圧制御弁２３は、トーションバー９に一
方方向のねじれが加わった場合には、オイル供給／帰還
路２２ａ，２２ｂのうちの一方を介してパワーシリンダ
２０のシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちの一方に作動油
を供給する。また、トーションバー９に他方方向のねじ
れが加えられた場合には、オイル供給／帰還路２２ａ，
２２ｂのうちの他方を介してシリンダ室２０ａ，２０ｂ
のうちの他方に作動油を供給する。トーションバー９に
ねじれがほとんど加わっていない場合には、油圧制御弁
２３は、いわば平衡状態となり、作動油はパワーシリン
ダ２０に供給されることなく、オイル循環路２４を循環
する。

【００２０】パワーシリンダ２０のいずれかのシリンダ
室に作動油が供給されると、ピストン２１が車幅方向に
沿って移動する。これにより、ラック軸５に操舵補助力
が作用することになる。

【００２１】操舵補助力の大きさは、オイルポンプ２６
を作動させる電動モータ２７への印加電圧を制御するこ
とによって調整される。モータ２７は、電子制御ユニッ
ト３０によって制御されるようになっている。この電子
制御ユニット３０は、ステアリングホイール２の舵角を
検出する舵角センサ１１の出力信号と、車両の速さを検
出する車速センサ１２の出力信号と、トーションバー９
に加えられたトルクの方向および大きさを検出するトル
クセンサ１３の出力信号と、モータ電流検出回路１４の
出力信号とに基づいて、モータ２７への印加電圧を定め
る。これによって、舵角、操舵トルク、車速およびモー
タ２７の負荷に応じた操舵補助力がステアリング機構１
に与えられることになる。

【００２２】具体的には、モータ２７には、駆動回路２
８を介して、バッテリ２９からの電流が供給されるよう
になっている。そして、この駆動回路２８に、モータ２
７に流れる電流（モータ電流）を検出するモータ電流検
出回路１４が接続されている。負荷が大きいほどモータ
２７に流れる電流が大きくなるから、モータ電流検出回
路１４の出力信号に基づいて、モータ２７の負荷の大小
を検出することができる。

【００２３】舵角センサ１１は、舵角が一定量だけ変化
する度にパルス信号を出力するものであり、電子制御ユ
ニット３０は、舵角センサ１１の出力パルス数を計数す
ることによって、舵角変化量を測定する。そして、電子
制御ユニット３０は、舵角センサ１１の出力パルス数が
所定の起動しきい値に達すると、電動モータ２７を起動
する。

【００２４】電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ、ＣＰＵ
のワークエリアなどを提供するＲＡＭ、およびＣＰＵの
動作プログラムなどを記憶したＲＯＭなどを有してい
る。この電子制御ユニット３０は、舵角、操舵トルク、
車速およびモータ電流に応じたＰＷＭ(Pulse Width Mod
ulation)デューティの駆動パルス信号を、駆動回路２８
に供給することにより、モータ２７を駆動制御する。

【００２５】電子制御ユニット３０には、さらに、モー
タ電流検出回路１４が検出するモータ電流を積分するた
めの電流積分部３１が備えられている。この電流積分部
３１は、モータ２７が起動された直後のモータ電流値を
一定時間（たとえば数ミリ秒間）に渡って積分し、モー
タ電流積分値を求める。このモータ電流積分値が一定の
条件を満たすと、電子制御ユニット３０は、モータ２７
を起動するときの起動条件を変化させる。

【００２６】図２は、モータ２７の起動直後におけるモ
ータ電流の時間変化を表すグラフである。曲線Ｌ１は、
車両の使用期間が短い時点におけるモータ電流の変化を
示し、曲線Ｌ２は、車両の使用期間が長くなった時点に
おけるモータ電流の変化を示す。曲線Ｌ１，Ｌ２の比較
から、車両の使用期間が長くなった時点においては、モ
ータ起動直後において、モータ電流が一時的に大きくな
ることが理解される。これは、ステアリング機構１のギ
アやモータ２７の回転力をオイルポンプ２６に伝達する
ギア機構を構成するギアなどの、なじみ具合や、がたの
大きさ等の変化により、モータ２７の起動タイミングが
適切でなくなったためである。すなわち、モータ２７の
起動が遅れることにより、操舵補助力の発生の応答遅れ
が生じ、その結果として、運転者が大きなトルクをステ
アリングホイール２に加えるために、モータ２７の負荷
が大きくなり、モータ電流が大きくなるのである。

【００２７】電子制御ユニット３０の電流積分部３１
は、モータ２７の起動直後の一定時間Ｔ（たとえば数ミ
リ秒）に渡ってモータ電流を積分してモータ電流積分値
を求める。このモータ電流積分値は、上述のような応答
遅れが大きいほど大きくなるから、このモータ電流積分
値の大小に基づき、応答遅れの有無を判断することがで
きる。

【００２８】図３は、モータ２７の起動に関連する電子
制御ユニット３０の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【００２９】まず、電子制御ユニット３０は、操舵補助
の応答遅れが生じた回数を計数するためのカウンタＣを
クリアする（ステップＳ１）。さらに、電子制御ユニッ
ト３０は、モータ２７が起動されるための舵角変化しき
い値に相当する舵角センサ１１の出力パルス数である起
動パルス数Ｘを初期値に設定する（ステップＳ２）。

【００３０】カウンタＣの値および起動パルス数Ｘの値
は、電子制御ユニット３０が備えるデータ書換え可能な
不揮発性のメモリ（図示せず）に記憶され、車両のエン
ジンが停止された後にも、その値が保持されるようにな
っている。不揮発性のメモリは、たとえば、車両のバッ
テリ２９からの電力によって記憶内容が保持されるもの
であってもよいし、ＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどで構
成されてもよい。

【００３１】起動パルス数Ｘは、車速に応じて複数の値
が設定されてもよいが、ここでは、説明を簡単にするた
めに、１つの起動パルス数Ｘのみが設定されるものとす
る。

【００３２】電子制御ユニット３０は、舵角センサ１１
の出力パルス数が起動パルス数Ｘを超えると、モータ２
７を起動し、さもなければ、モータ２７の起動は行わな
い（ステップＳ３，Ｓ４）。

【００３３】モータ２７が起動された直後には、電子制
御ユニット３０は、モータ電流検出回路１４の出力信号
をモニタし、電流積分部３１において、モータ電流検出
値を上記の一定時間Ｔに渡って積分させる（ステップＳ
５）。そして電子制御ユニット３０は、電流積分部３１
による電流積分値Ｉを所定の基準値ＲＥＦと比較する
（ステップＳ６）。

【００３４】電流積分値Ｉが基準値ＲＥＦを超えている
場合には、電子制御ユニット３０は、操舵補助の応答遅
れが生じているものとしてカウンタＣの値を＋１インク
リメントする（ステップＳ７）。電流積分値Ｉが基準値
ＲＥＦを超えていなければ、カウンタＣは従前の値に保
持される。

【００３５】カウンタＣがインクリメントされると、電
子制御ユニット３０は、カウンタＣの値が所定の基準回
数Ｎ（たとえばＮ＝１０）を超えたかどうかを判断する
（ステップＳ８）。カウンタＣの値が基準回数Ｎを超え
た場合には、操舵補助の応答遅れの頻度が高いものと判
断される。この場合には、電子制御ユニット３０は、カ
ウンタＣの値を零にクリアするとともに（ステップＳ
９）、起動パルス数Ｘを−１デクリメントする（ステッ
プＳ１０）。これにより、モータ２７が起動するまでの
舵角変化が少なくなり、モータ２７の起動条件がより起
動感度が高い条件に変更される。これにより、すみやか
にモータ２７を起動することができるから、適切な応答
性で操舵補助を行えるようになる。

【００３６】なお、モータ２７が起動された後には、一
定の条件（たとえば、舵角がステアリングホイール２の
遊び角の範囲内である状態が一定時間継続するなどの条
件）が満たされれば、モータ２７が停止されることにな
る。そして、モータ２７が停止した後には、ステップＳ
３からの処理が繰り返し行われることになる。

【００３７】以上のようにこの実施形態によれば、ギア
の機械的劣化などのために操舵補助に遅れが生じるに至
った場合には、起動パルス数Ｘを減少させることによ
り、小さな舵角変化でモータ２７が起動されるようにな
る。これにより、操舵補助の応答性が回復する。こうし
て、車両の使用期間が長期化した場合であっても、優れ
た操舵フィーリングを維持できる。

【００３８】この発明の実施形態の説明は、以上のとお
りであるが、この発明は他の形態でも実施することがで
きる。たとえば、上述の実施形態では、車速ごとに異な
る起動パルス数Ｘが設定される場合に、ステップＳ６の
判断が肯定された場合には、全ての車速の起動パルス数
Ｘをそれぞれ−１デクリメントするようにしてもよい
し、それぞれの起動パルス数Ｘに対応する車速領域ごと
に、カウンタを設け、ステップＳ６ないしステップＳ１
０と同様な処理を行うようにしてもよい。

【００３９】また、上述の実施形態では、舵角変化が起
動しきい値に達することを起動条件の一例として説明し
たが、操舵速度やトルクの大小などの他の物理量が一定
の条件を満たすことを起動条件としてもよい。いずれの
場合にも、モータ電流積分値が大きくなる頻度が高まっ
たときに、起動条件をより起動感度が高い条件に変更す
れば、車両の使用期間が長期化した場合にも、良好な操
舵フィーリングを維持できる。

【００４０】その他、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲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パワーステアリン
グ装置の基本的な構成を示す概念図である。

【図２】電動モータを起動した直後のモータ電流の時間
変化を示すグラフである。

【図３】電動モータの起動に関連する電子制御ユニット
の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 １１ 舵角センサ １２ 車速センサ １３ トルクセンサ １４ モータ電流検出回路 ２０ パワーシリンダ ２６ オイルポンプ ２７ 電動モータ ２８ 駆動回路 ３０ 電子制御ユニット ３１ 電流積分部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 119:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動モータにより駆動されるポンプの発生
   油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリン
   グ装置であって、 所定の起動条件が満たされたことに応答して上記電動モ
   ータを起動するモータ起動制御手段と、 上記電動モータに流れるモータ電流を検出するモータ電
   流検出手段と、 上記電動モータが起動された後の所定時間に渡って上記
   モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流を積
   分し、モータ電流積分値を求める電流積分手段と、 この電流積分手段により求められたモータ電流積分値が
   所定の条件を満たした場合に、上記モータ起動制御手段
   における上記起動条件を変更する起動条件変更手段とを
   含むことを特徴とするパワーステアリング装置。