JPH1143066A

JPH1143066A - 操舵装置

Info

Publication number: JPH1143066A
Application number: JP20173697A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Kanetaka; 寿裕金高
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 1999-02-16
Anticipated expiration: 2017-07-28
Also published as: JP3777731B2

Abstract

(57)【要約】【課題】操舵角センサの検出信号とその中立位置とをも
とに操舵角を検出するようにした場合における、中立位
置の中立位置ずれを容易確実に検出する。【解決手段】車両が直進走行状態であるとみなすことが
可能なときにおける、操舵角センサ２２，２３の検出値
に基づき設定される中立位置θ_Cと操舵角センサ２２，
２３の検出値とに基づき検出される現在の操舵角θ
_FUと、ラック軸４とシリンダ４ａとのストローク量に応
じた回転角度を検出するラックストロークセンサ１６の
検出値に基づく転舵角θ_FLとに基づいて、これら操舵角
θ_FU及び転舵角θ_FLを例えば操舵角等同一の対象物に対
する角度に変換した後の操舵角変換角θ _FU′及び転舵角
変換角θ_FL′の差が所定値ψよりも小さいか否かを判断
し、これらの差が所定値ψよりも大きい場合には、中立
位置θ_Cが真の中立位置よりもずれていると判断し、警
報ランプ１５を点灯させてドライバに認識させる。

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、ステアリングホ
イールの操舵角情報を制御情報に含んで車両の特性を制
御するようにした操舵装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステアリングホイールの操舵角を
検出する操舵角センサにおいては、例えば、ステアリン
グシャフトの回転角に応じたパルス信号を得て、このパ
ルス信号と所定の中立点情報とをもとに操舵角を検出す
るようにしている。そして、高精度に舵角を検出するた
めに、車両が直進走行状態であるとみなすことが可能な
状態のときに、中立点情報を逐次更新するようにしてい
る。この中立点の更新方法としては、本出願人が先に提
案した特開平２−２９９９７８号公報に記載されている
もの等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の中立点情報の更新方法においては、車両が直進走行
状態にあるとみなすことができるときにのみ、操舵角セ
ンサの検出値に基づいて中立点を算出するようにし、こ
の中立点の更新操作を繰り返し行うことにより次第に真
の中立点に収束するようになっている。そのため、真の
中立点が検出されるまでに処理時間を要するという問題
がある。

【０００４】一方、例えば、電動機の出力によって操舵
力を補助するようにした電動パワーステアリング装置等
においては、ステアリングシャフトに操舵トルクを検出
するトルクセンサを設け、このトルクセンサの検出値に
基づいて操舵補助力を発生させるようにしている。しか
しながら、このトルクセンサは比較的高価であり、フェ
ールセーフのためにトルクセンサを複数設ける方法等も
考えられているが、これはさらに装置の高価格化を招く
ものであって、より安価に操舵トルクを検出する方法が
望まれていた。

【０００５】そこで、この発明は、上記従来の問題点に
着目してなされたものであり、操舵角センサの中立点を
容易確実に検出することができ、且つ、安価に操舵トル
クを検出することの可能な操舵装置を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る操舵装置は、ステアリングホイール
の操舵角に応じた操舵角検出信号と前記ステアリングホ
イールの中立位置情報とに基づいて前記操舵角を検出す
る操舵角検出手段と、前記ステアリングホイールの操舵
により転舵される転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出
手段と、前記操舵角検出手段及び前記転舵角検出手段で
検出した直進走行状態における検出操舵角及び検出転舵
角に基づいて前記中立位置情報の中立位置ずれを検出す
る中立位置ずれ検出手段と、当該中立位置ずれ検出手段
の検出結果に基づいて所定の処理を行う制御手段と、を
備えることを特徴としている。

【０００７】この発明によれば、操舵角センサ等から出
力される、ステアリングホイールの操舵角に応じた操舵
角検出信号と、例えば車両が直進走行状態とみなすこと
ができるときの操舵角等のステアリングホイールの中立
位置情報と、に基づいてステアリングホイールの操舵角
が操舵角検出手段により検出される。また、ステアリン
グホイールを操舵することに伴って転舵される転舵輪の
転舵角が転舵角検出手段によって検出される。

【０００８】そして、車両が直進走行状態であるとみな
すことのできる時点における、転舵角と操舵角との偏差
に基づいて、操舵角検出手段で用いられる中立位置情報
の中立位置ずれが検出される。つまり、車両が直進走行
状態であるときには、ステアリングホイール及び転舵輪
は中立状態となるはずであるから、例えば検出転舵角を
操舵角に変換した値と検出操舵角とはほぼ一致するはず
である。したがって、これらが一致しないときには、中
立位置ずれが生じているとして検出される。

【０００９】よって、例えば操舵角検出手段で用いられ
る中立位置情報つまり中立位置が検出操舵角に基づいて
逐次更新されて真の中立位置に収束するような場合に
は、中立位置が真の中立位置に収束するまでに時間を要
し、中立位置がずれているかどうかを検出するまでの時
間を要するが、例えば検出転舵角に基づく操舵角と検出
操舵角とが一致するか否かを比較することにより、容易
に中立位置ずれが検出される。

【００１０】また、請求項２に係る操舵装置は、ステア
リングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記ステアリングホイールにより転舵される転舵輪の転
舵角を検出する転舵角検出手段と、前記操舵角検出手段
の検出操舵角と前記転舵角検出手段の検出転舵角とに基
づいて車両の操舵系の操舵トルクを検出するトルク検出
手段と、当該トルク検出手段のトルク検出値に基づいて
所定の処理を行うトルク制御手段と、を備えることを特
徴としている。

【００１１】この発明によれば、ステアリングホイール
の操舵角が操舵角検出手段により検出され、ステアリン
グホイールの操舵に応じて転舵される転舵輪の転舵角が
転舵角検出手段により検出される。そして、検出操舵角
と検出転舵角とに基づいて車両の操舵系の操舵トルクが
検出される。つまり、ステアリングホイールの操舵角と
転舵輪の転舵角との差はステアリングホイールと転舵輪
とを連結するステアリングシャフト等の操舵系のねじれ
量に比例するから、操舵角と転舵角との差に基づいて操
舵系の操舵トルクが検出されることになる。よって、従
来の操舵トルクセンサ等を用いなくても、操舵角検出手
段と転舵角検出手段を設けることによって操舵系の操舵
トルクを検出することが可能となる。

【００１２】さらに、請求項３に係る操舵装置は、前記
制御手段は、前記トルク検出手段及びトルク制御手段を
備え、当該トルク制御手段は前記トルク検出値に応じた
操舵補助力を発生させるトルク制御手段であって、前記
中立位置ずれ検出手段で前記中立位置ずれを検出したと
き、前記検出転舵角の所定時間当たりの変位量に基づき
前記操舵トルクを推定すると共に前記検出転舵角の所定
時間当たりの変位量に基づき前記操舵トルクを推定し、
推定したトルク推定値のうち何れか小さい方に基づいて
前記操舵補助力を発生させるようにしたことを特徴とし
ている。

【００１３】この発明によれば、検出操舵角及び検出転
舵角に基づいて中立位置ずれ検出手段により、操舵角検
出手段の中立位置ずれが検出され、また、トルク検出手
段により、検出操舵角及び検出転舵角に基づいて操舵系
の操舵トルクが検出され、この検出した操舵トルクに応
じて、トルク制御手段によって操舵補助力が発生され
る。このとき、中立位置ずれ検出手段によって中立位置
ずれが検出されると、トルク制御手段によって、操舵角
検出手段で検出し所定の記憶領域に保持している前回の
検出操舵角と今回の検出操舵角との差、つまり所定時間
当たりの変位量に基づいて操舵トルクが推定され、同様
に、転舵角検出手段で検出し所定の記憶領域に保持して
いる前回の検出転舵角と今回の検出転舵角との差から操
舵トルクが推定される。そして、これら検出操舵角に基
づき推定したトルク推定値と検出転舵角に基づいて推定
したトルク推定値とのうち、何れか小さい方に応じた操
舵補助力が発生される。

【００１４】よって、中立位置ずれが検出された場合、
検出操舵角には中立位置ずれによるずれ分が含まれるた
め、この検出操舵角に基づいて操舵トルクを求めた場合
この操舵トルクには中立位置ずれによるずれ分が含まれ
ることになるが、検出操舵角の変位量には中立位置ずれ
によるずれ分が含まれないから、この変位量に基づき推
定された操舵トルクには中立位置ずれによるずれ分が含
まれない。そして、このとき、検出操舵角の変位量に基
づくトルク推定値と、検出転舵角の変位量に基づくトル
ク推定値とのうち、何れか小さい方に基づいて操舵補助
力が発生されるから、中立位置ずれのずれ分の影響を受
けることなく操舵補助力が発生されると共に、より安全
性が向上されることになる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る操舵装置によれ
ば、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検
出手段と、ステアリングホイールにより転舵される転舵
輪の転舵角を検出する転舵角検出手段とを設け、これら
検出手段の、車両が直進走行状態であるときの各検出値
に基づいて中立位置ずれを検出するようにしたから、操
舵角検出手段の中立位置ずれを容易確実に検出すること
ができる。

【００１６】また、本発明の請求項２に係る操舵装置に
よれば、操舵角検出手段で検出したステアリングホイー
ルの操舵角と転舵角検出手段で検出したステアリングホ
イールにより転舵される転舵輪の転舵角とに基づいて操
舵系の操舵トルクを検出するようにしたから、トルクセ
ンサ等を設ける必要がなく、より安価に操舵トルクの検
出を行うことができる。

【００１７】さらに、本発明の請求項３に係る操舵装置
によれば、操舵トルクに応じた操舵補助力を発生させる
トルク制御手段では、中立位置ずれ検出手段で中立位置
ずれを検出したときには、検出操舵角の変位量に基づく
トルク推定値と検出転舵角の変位量に基づくトルク推定
値との何れか小さい方に基づいて操舵補助力を発生させ
るようにしたから、中立位置ずれによるずれ分の影響を
含む操舵トルクに基づいて操舵補助力が発生されること
を回避することができると共に、より安全性を向上させ
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。この実施の形態は、本発明におけ
る操舵装置を、操舵系に生じる操舵トルクに応じた操舵
補助力を発生させるようにした電動パワーステアリング
装置に適用したものであって、図１はその一例を示す概
略構成図である。

【００１９】図１に示すように、ステアリングホイール
１は、ステアリングシャフト２の上端部に連結され、こ
のステアリングシャフト２は図示しない固定部に支持さ
れて下方に延長され、その下端部にピニオン３が装着さ
れている。

【００２０】このピニオン３は、車両幅方向に水平に延
長するラック軸４に噛合して、ステアリングギヤを構成
し、ステアリングホイール１からステアリングシャフト
２回りの回転運動が、ラック軸４の直進運動（並進運
動）に変換される。

【００２１】そして、水平に延在するラック軸４の両端
部は、それぞれタイロッド５を介してナックル及び転舵
輪６ＦＬ，６ＦＲに接続され、ラック軸４が水平方向移
動（並進運動）することで転舵輪６ＦＬ，６ＦＲが転舵
される。なお、前記ステアリングホイール１，ステアリ
ングシャフト２，ピニオン３，ラック軸４によって、操
舵系を構成している。

【００２２】また、ステアリングシャフト２におけるピ
ニオン３の上部には、減速機を構成するリングギア７が
同軸に固定され、このリングギア７に操舵補助モータ８
の駆動軸８ａに連結されたリングギヤ９が噛合され、操
舵補助モータ８が後述するコントロールユニット１０か
ら出力されるデューティ制御されたパルス電流によって
必要なアシストトルクを発生するように制御される。

【００２３】さらに、ステアリングシャフト２には、そ
の下端部とピニオン３の上端部とを連結する図示しない
トーションバーが設けられ、また、ステアリングシャフ
ト２の上部にはステアリングホイール１の回転角すなわ
ち操舵角を検出する操舵角検出機構２０が取り付けられ
ている。

【００２４】この操舵角検出機構２０は、図２に示すよ
うに、ステアリングシャフト２に固定された円板状のセ
ンサディスク２１と、このセンサディスク２１に対向し
て配設された第１の操舵角センサ２２，第２の操舵角セ
ンサ２３及び中立位置センサ２４とで構成されている。

【００２５】ここで、センサディスク２１には、その外
周側の同心円上に全周にわたって数度間隔で操舵角検出
用透孔２１ａが穿設されていると共に、その内側に同心
的に例えば２０°程度の範囲で中立位置検出用透孔２１
ｂが穿設されている。

【００２６】また、第１及び第２の操舵角センサ２２，
２３と中立位置センサ２４とは、それぞれセンサディス
ク２１を挟んで対向する発光ダイオード及びフォトレジ
スタを有するフォトインタラプタで構成され、このうち
第１及び第２の操舵角センサ２２，２３は、センサディ
スク２１の操舵角検出用透孔２１ａに対向する任意の位
置に透孔２１ａの幅の半分のピッチで並設され、中立位
置センサ２４は、ステアリングホイール１が直進状態を
表す中立位置にあるときに中立位置検出用透孔２１ｂの
円周方向の略中心位置に配設されている。

【００２７】また、図１に示すように、車両には車速を
検出する車速センサ１２が搭載されていて、この車速セ
ンサ１２によって、車両前後方向の車速が検出され、こ
の車速の大きさに応じた電圧信号である車速検出値Ｖが
後述されるコントロールユニット１０に供給される。さ
らに、操舵補助モータ８には、電流検出器１４が取り付
けられており、この電流検出器１４で操舵補助モータ８
に流れる実電流値が検出され、その大きさに応じた電流
信号からなる実電流検出値ｉ_Fが、コントロールユニッ
ト１０に供給される。

【００２８】また、車両の運転席近傍，より具体的に
は、例えばインストゥルメントパネルには、操舵角検出
機構２０の各検出信号に基づきコントロールユニット７
で認識している中立位置θ_Cが異常であることを運転者
に視認してもらうための警報ランプ１５が設けられてい
る。

【００２９】さらに、前記ラック軸４にはこのラック軸
４のストローク量を検出するラックストロークセンサ１
６が設けられている。このラックストロークセンサ１６
は、図３に示すように、ラック軸４を摺動自在に支持す
るシリンダ４ａに固定された略Ｌ字状の固定ブラケット
１６ａと、ラック軸４に固定された可動ブラケット１６
ｂと、これら固定ブラケット１６ａ及び可動ブラケット
１６ｂにその両端が支持される回動部材１６ｃと、この
回動部材１６ｃの回転角度を検出する例えばポテンショ
メータ等で構成される回転センサ１６ｄとから構成され
ている。

【００３０】前記固定ブラケット１６ａは、そのＬ字状
の一辺がラック軸４と平行になるようにその一端がシリ
ンダ４ａに固定され、その他端には、回動部材１６ｃの
一端が回動自在に支持されている。そして、この支持点
を回動中心として回動部材１６ｃが回動することに伴っ
て、回動中心における回動部材１６ｃの回転角度が、回
転センサ１６ｄによって検出されるようになっている。
この回転センサ１６ｄの出力は、ストローク検出値θ_S
としてコントロールユニット１０に供給されるようにな
っている。また、回動部材１６ｃの固定ブラケット１６
ａ側の支持点と反対側には、回動部材１６ｃの長手方向
と平行な長穴１６ｃ₁が形成されている。

【００３１】前記可動ブラケット１６ｂは、略Ｌ字状に
屈折した板面で形成され、一方の面には、ラック軸４の
曲面と嵌合する嵌合部１６ｂ₁が形成され、この嵌合部
１６ｂ₁とラック軸４とが嵌合して固定されている。ま
た、他方の面には、前記回動部材１６ｃに形成された長
穴１６ｃ₁と嵌合する突起部１６ｂ₂が形成され、可動
ブラケット１６ｂ上に回動部材１６ｃが配置されて回動
部材１６ｃの長穴１６ｃ₁と突起部１６ｂ₂とが嵌合さ
れたとき、回動部材１６ｃがほぼ水平となるように形成
されている。

【００３２】そして、シリンダ４ａに支持されたラック
軸４が伸縮することによって、ラック軸４が移動するに
つれて可動ブラケット１６ｂが移動し、これに応じて突
起部１６ｂ₂が長穴１６ｃ₁を案内として移動しこれに
よって回動部材１６ｃを回動させることにより、この回
動部材１６ｃの回転角度が回転センサ１６ｄによって検
出されるようになっている。

【００３３】前記コントロールユニット１０は、図４に
示すように、車速センサ１２からの車速検出値Ｖ，電流
検出器１４からの実電流検出値ｉ_F，ラックストローク
センサ１６からのストローク検出値θ_S，操舵角検出機
構２０の操舵角センサ２２，２３の操舵角検出信号
Ｐ₁，Ｐ₂，中立位置センサ２４の検出信号Ｐ_Nを入力
し、且つ操舵補助モータ８の回転方向と回転速度とを制
御するためのモータ制御信号及び警報ランプ１５の点灯
制御を行うランプ制御信号を出力するマイクロコンピュ
ータ４２と、このマイクロコンピュータ４２から出力さ
れるランプ制御信号が供給されこれに応じて警報ランプ
１５を点灯／消灯制御するランプ駆動回路４３と、モー
タ制御信号が供給されこれに基づいて操舵補助モータ８
の回転方向と回転速度とを制御する前輪用駆動回路４４
と、を備えている。

【００３４】ここで、マイクロコンピュータ４２は、少
なくとも、Ｆ／Ｖ変換機能やＡ／Ｄ変換機能を備えた入
力側インタフェース回路４２ａ，マイクロプロセッサユ
ニット等からなる演算処理装置（ＣＰＵ）４２ｂ，ＲＡ
Ｍ，ＲＯＭ等からなる記憶装置４２ｃ及び出力側インタ
フェース回路４２ｄを有する。

【００３５】そして、前記入力側インタフェース回路４
２ａには、車速センサ１２からの車速検出値Ｖ，電流検
出器１４からの実電流検出値ｉ_F，ラックストロークセ
ンサ１６からのストローク検出値θ_S，操舵角検出機構
２０の操舵角センサ２２，２３の操舵角検出信号Ｐ₁，
Ｐ₂，中立位置センサ２４の検出信号Ｐ_N，回転角計測
回路４１からの現在モータ回転角θ_MRが入力される。ま
た、出力側インタフェース回路４２ｄからは、警報ラン
プ１５を制御するためのランプ駆動回路４３へのランプ
制御信号Ｓ_L，操舵補助モータ８を駆動制御するための
前輪用駆動回路４４へのモータ制御信号Ｓ_Fが出力され
る。

【００３６】そして、前記演算処理装置４２ｂは、操舵
角センサ２２及び２３からの２つの操舵角検出信号
Ｐ₁，Ｐ₂に基づいて操舵方向及び操舵角θ_FUを検出す
ると共に、中立位置センサ２４の検出信号Ｐ_Nに基づい
て中立位置θ_Cを検出する。そして、検出した中立位置
θ_Cが正常であるか否かを、車両が直進走行状態である
時のラックストロークセンサ１６のストローク検出値θ
_Sと、操舵角θ_FUとをもとに判定し、判定の結果異常と
みなされる場合には、警報ランプ１５を点灯させるラン
プ制御信号Ｓ_Lをランプ駆動回路４３に出力する。

【００３７】また、演算処理装置４２ｂは、操舵角セン
サ２２，２３からの操舵角検出信号Ｐ₁，Ｐ₂に基づい
て検出した操舵角θ_FU及びラックストロークセンサ１６
のストローク検出値θ_Sに基づいてステアリングホイー
ル１及びピニオン３間に作用する操舵トルクに応じた必
要なアシストトルクＴを検出し、検出したアシストトル
クＴに基づいた操舵補助力を発生するように、操舵補助
モータ８の回転方向及びその駆動量に応じて操舵補助モ
ータ８をデューティ制御するデューティ制御用パルス信
号等からなるモータ制御信号Ｓ_Fを形成しこれを出力側
インタフェース回路４２ｄを介して前輪用駆動回路４４
に出力する。

【００３８】さらに、記憶装置４２ｃには、予め演算処
理装置４２ｂの演算処理に必要な制御マップ，演算式，
プログラム等が記憶されていると共に、演算処理装置４
２ｂの演算過程で必要な演算結果を逐次記憶する。

【００３９】前記前輪用駆動回路４４は、例えば４個の
ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を２個ずつ直列に接
続して２組の直列回路を構成し、これら直列回路のそれ
ぞれのスイッチング素子間に操舵補助モータ８が接続さ
れ、いわゆるＨブリッジ回路に構成されている。そし
て、各スイッチング素子が、マイクロコンピュータ４２
の出力側インタフェース回路４２ｄから出力される回転
方向を特定する信号及びデューティ制御用電流信号等に
基づいて作動することによって、操舵補助モータ８の回
転方向及びその駆動量が制御されるようになっている。
また、Ｈブリッジ回路には、電流検出器１４が接続され
ている。

【００４０】次に、上記実施の形態の動作をマイクロコ
ンピュータ４２の演算処理装置４２ｂで実行される処理
の処理手順を示すフローチャートに基づいて説明する。
図５は、中立位置ずれ検出処理の処理手順を示すフロー
チャートであって、コントロールユニット１０では、こ
の中立位置ずれ検出処理を所定時間（例えば１０ｍｓｅ
ｃ）毎に実行している。

【００４１】この中立位置ずれ検出処理では、まずステ
ップＳ１で、予め設定した所定の判定条件が成立してい
るか否かを判定する。この判定条件は、転舵中はトーシ
ョンバーの捩じれにより、中立位置が正常であっても操
舵角と転舵角との間に相対角が生じるため、誤った判断
が行われることを回避するために、車両が直進走行状態
であって転舵輪６ＦＬ，６ＦＲが中立状態であるとみな
すことができるかどうかを判断するためのものである。
この判定条件としては、中立位置センサ２４の検出信号
Ｐ_Nが“１”であること、つまりステアリングホイール
１が直進走行状態を表す略中立位置にあること，車速検
出値Ｖが所定の車速Ｖ_N（例えば２０ｋｍ／ｈ）以上で
あること，後述の操舵角検出処理において算出し所定の
記憶領域に格納している操舵角θ_FUの変化が所定角度
（例えば１０°）以内であること，連続走行距離が所定
距離Ｈ（例えば１２．５ｍ）以上であること等がある。

【００４２】そして、これら判定条件を全て満足すると
き、車両が直進走行状態であると判断し、ステップＳ２
に移行して中立判定処理を行う。一方、判定条件を全て
満足しない場合には、そのまま処理を終了する。

【００４３】前記中立判定処理では、操舵角検出信号Ｐ
₁，Ｐ₂に基づく操舵角θ_FUと、ラックストロークセン
サ１６の検出信号θ_Sに基づいて検出し所定の記憶領域
に格納している転舵角θ_FLとをもとに、例えば転舵角θ
_FLをステアリングホイール１の回転角度に変換する等を
行って操舵角θ_FUに基づく操舵角変換角θ_FU′と転舵角
θ_FLに基づく転舵角変換角θ_FL′とに変換し、これら変
換角の差が予め設定した所定値ψよりも大きいか否か、
つまり、｜θ_FU′−θ_FL′｜＞ψであるか否かを判定す
る。

【００４４】前記所定値ψは、操舵角検出機構２０の各
検出値に基づきコントロールユニット１０で認識してい
る中立位置θ_Cとラックストロークセンサ１６の検出信
号に基づく中立位置とのずれ量との許容誤差を表す。そ
して、操舵角変換角θ_FU′及び転舵角変換角θ_FL′の差
が所定値ψよりも大きい場合、つまり、｜θ_FU′−
θ _FL′｜＞ψであるときには、中立位置ずれが生じてい
るものと判断する。逆に、｜θ_FU′−θ_FL′｜≦ψであ
るときには、中立位置ずれが生じていないと判断する。

【００４５】そして、ステップＳ２の中立判定処理で、
中立位置ずれが生じていると判定した場合には（ステッ
プＳ３）、ステップＳ４に移行し、警報ランプ１５を点
灯させるためのランプ制御信号Ｓ_Lをランプ駆動回路４
３に出力すると共に、判定結果を所定の記憶領域に格納
し処理を終了する。

【００４６】一方、中立判定処理（ステップＳ２）にお
いて、中立ずれが生じていないと判定した場合には、判
定結果を所定の記憶領域に格納した後処理を終了する。
次に、図６は、操舵補助制御処理の処理手順を示すフロ
ーチャートであって、コントロールユニット１０では、
この操舵補助制御処理を所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）
毎に実行している。

【００４７】まず、所定の記憶領域に格納されている操
舵角センサ２２，２３の操舵角検出信号に基づく操舵角
θ_FUと、ラックストロークセンサ１６で検出されたスト
ローク検出値θ_Sに基づく転舵角θ_FLと、車速センサ１
２からの車速検出値Ｖと、を読み込む（ステップＳ１
１）。

【００４８】次いで、所定の記憶領域に格納している、
前述の中立位置ずれ検出処理による検出の結果が中立位
置ずれが生じているか否かを判定する（ステップＳ１
２）。そして、中立位置ずれが生じていない場合には、
ステップＳ１３に移行し、例えば転舵角θ_FLをステアリ
ングシャフト２回りの角度に変換した後、次式（１）に
基づいて、アシストトルクＴを算出する。

【００４９】Ｔ＝Ｋ×（θ_FU−θ_FL）×α ……（１）なお、式中のＫはステアリングシャフト２に設けられた
トーションバーの剛性を表す定数である。また、αは比
例係数である。なお、この比例係数αは、定数でもよ
く、また、例えば図７に示すように、車速Ｖの増加と共
に比例係数αも増加するように設定してもよい。

【００５０】一方、ステップＳ１２で、中立位置ずれ検
出処理において中立位置ずれが生じていることが検出さ
れている場合には、ステップＳ１６に移行し、ステップ
Ｓ１１の処理で読み込んだ操舵角θ_FU（Ｎ）と転舵角θ
_FL（Ｎ）と、前回操舵補助制御処理実行時に所定の記憶
領域に格納している前回の操舵角θ_FU（Ｎ−１）と転舵
角θ_FL（Ｎ−１）とをもとに、次式（２）に基づき操舵
角θ_FUの変位量からトルク推定値Ｔ_FUを推定し、同様
に、次式（３）に基づき転舵角θ_FLの変位量からトルク
推定値Ｔ_FLとを求める。そして、次式（４）に示すよう
に、求めたトルク推定値Ｔ_FU及びＴ_FLのうち、何れか絶
対値の小さい方を、今回のアシストトルクＴとして設定
する。なお、式（４）中のＭＩＮ（）は、（）内の
絶対値の何れか小さい方を選択することを表す。

【００５１】Ｔ_FU＝Ｋ×（θ_FU（Ｎ）−θ_FU（Ｎ−１））×α ……（２）Ｔ_FL＝Ｋ×（θ_FL（Ｎ）−θ_FL（Ｎ−１））×α ……（３）Ｔ＝ＭＩＮ（Ｔ_FU，Ｔ_FL） ……（４）そして、ステップＳ１３又はステップＳ１６で、アシス
トトルクＴが設定されると、ステップＳ１８に移行し、
算出したアシストトルクＴに応じて補助駆動モータ８へ
供給すべき目標電流値ｉ^*を、例えば図８に示す制御マ
ップから、アシストトルクＴと、車速Ｖとに基づいて設
定する。この制御マップは例えばアシストトルクＴが大
きくなるほど、目標電流値ｉ^*も大きくしてアシストト
ルクＴに応じた操舵補助力を発生させ、また、車速Ｖが
大きくなるほど目標電流値ｉ^*を小さくして適度な操舵
補助力を発生させるようにしている。

【００５２】次いで、ステップＳ１９に移行し、電流検
出器１４からの実電流検出値ｉ_Fを読み込み、次いでス
テップＳ２０で、次式（５）の演算を行って、デューテ
ィ比Ｄを算出設定する。

【００５３】Ｄ＝Ｍ（ｉ^*−ｉ_F） ……（５）ここで、Ｍは制御ゲインであって、目標電流値ｉ^*と実
電流検出値ｉ_Fとの許容誤差範囲例えば数Ａ程度を見込
んで、十数〜数十程度の値に設定される。

【００５４】次いで、ステップＳ２１に移行して、例え
ばアシストトルクＴが零を含む正値であるか否かを判定
することによって、左切り状態であるか否かを判定し、
左切り状態である場合には、ステップＳ２２に移行し
て、操舵補助モータ８を左切り方向に回転させる方向信
号を形成すると共に、ステップＳ２０で算出されたデュ
ーティ比Ｄの左切りデューティ制御用電流パルス信号を
形成しこれらをモータ制御信号Ｓ_Fとして、前輪用駆動
回路４４に出力する。そして処理を終了する。

【００５５】一方、右切り状態であるときには、ステッ
プＳ２３に移行して、操舵補助モータ８を右切り方向に
回転させる方向信号を形成すると共に、ステップＳ２０
で算出されたデューティ比Ｄの右切りデューティ制御用
電流パルス信号を形成しこれらをモータ制御信号Ｓ_Fと
して前輪用駆動回路４４に出力する。そして処理を終了
する。

【００５６】次に、図９は、操舵角読み込み処理の処理
手順を示すフローチャートであって、コントロールユニ
ット１０では、この操舵角読み込み処理を所定時間（例
えば１０ｍｓｅｃ）毎に実行している。

【００５７】この操舵角読み込み処理では、まず、第１
及び第２の操舵角センサ２２及び２３の操舵角検出パル
ス信号Ｐ₁，Ｐ₂を読み込み（ステップＳ５１）、次い
で、ステップＳ５２に移行して、操舵角検出信号Ｐ₁が
論理値“０”であるか否かを判定し、論理値“０”であ
るときにはステップＳ５３に移行する。

【００５８】このステップＳ５３では、所定の記憶領域
に記憶されている操舵角検出信号Ｐ ₁の前回値が論理値
“１”であるか否かを判定し、論理値“０”であるとき
には状態変化が生じていないものと判断して後述のステ
ップＳ５６に移行し、論理値“１”であるときには、信
号立ち下がりの状態変化が生じたものと判断してステッ
プＳ５４に移行する。

【００５９】このステップＳ５４では、操舵角検出信号
Ｐ₂が論理値“１”であるか否かを判定し、論理値
“１”であるときには左旋回状態であると判断してステ
ップＳ５５に移行し、所定の記憶領域に形成した操舵角
検出値θ_Dを表すカウンタのカウント値を“１”だけカ
ウントアップし、次いで、ステップＳ５６に移行して操
舵角検出パルス信号Ｐ₁の状態を所定の記憶領域に形成
した前回値記憶領域に更新記憶して処理を終了する。

【００６０】また、ステップＳ５３の判定結果が、前回
値が論理値“０”であるとき及びステップＳ５４の判定
結果が操舵角検出信号Ｐ₂が論理値“０”であるときに
は直接ステップＳ５６に移行する。

【００６１】一方、前記ステップＳ５２の判定結果が操
作角検出信号Ｐ₁が論理値“１”であるときには、ステ
ップＳ５７に移行して、前回値が論理値“０”であるか
否かを判定し、論理値“１”であるときには直接前記ス
テップＳ５６に移行し、論理値“０”であるときには信
号立ち上がり時であると判断してステップＳ５８に移行
する。

【００６２】このステップＳ５８では、操舵角検出パル
ス信号Ｐ₂が論理値“１”であるか否かを判定し、これ
が論理値“０”であるときには直接ステップＳ５６に移
行し、論理値“１”であるときには右旋回状態であると
判断してステップＳ５９に移行し、前記カウンタのカウ
ント値を“１”だけカウントダウンしてからステップＳ
５６に移行する。

【００６３】次に、図１０は、操舵角検出処理の処理手
順を示すフローチャートであって、コントロールユニッ
ト１０では、この操舵角検出処理を所定時間（例えば１
０ｍｓｅｃ）毎に実行している。

【００６４】この操舵角検出処理では、まず、ステップ
Ｓ６１で前記の割り込み周期において演算され予め所定
の記憶領域に記憶されている疑似中立位置としての移動
平均値θ_CA及び本来の中立位置の値θ_Cを読み出し、次
いで、ステップＳ６２に移行して前記操舵角読み込み処
理で設定された操舵角θ_Dを読み込む。

【００６５】次いで、ステップＳ６３に移行して、次式
（６）の演算を行って移動平均値θ _CAを算出し、これを
所定の移動平均値記憶領域に更新記憶する。 θ_CA＝θ_CA−（θ_C／１００）＋（θ_D／１００） ……（６）このステップＳ６３の演算は１００個の操舵角の移動平
均を求めることに相当する。

【００６６】次いで、ステップＳ６４に移行して、中立
位置センサ２４の中立位置検出信号Ｐ_Nが“１”である
か否かを判定し、中立位置検出信号Ｐ_Nが論理値“１”
であるときには、ステアリングホイール１が直進走行状
態を表す略中立位置にあって、前記ステップＳ６３で算
出した移動平均値θ_CAが中立位置を表していると判断し
て、ステップＳ６５に移行して移動平均値θ_CAを中立位
置θ_Cとして所定記憶領域に更新記憶してからステップ
Ｓ６６に移行する。

【００６７】一方、ステップＳ６４の判定結果が、中立
位置信号Ｐ_Nが論理値“０”であるときにはステアリン
グホイール１が中立位置にはないものと判断して所定記
憶領域に記憶されている中立位置を更新することなく直
接ステップＳ６６に移行する。

【００６８】ステップＳ６６では、ステップＳ６３で算
出した移動平均値θ_CA及びステップＳ６２で読み出した
操舵角θ_Dから中立位置記憶領域に記憶されている中立
位置θを減算した値を操舵角θ_FUとして所定の操舵角記
憶領域に更新記憶して処理を終了する。ここで、操舵角
θ_FUは値が正であれば右切り、負であれば左切りである
ことを示す。

【００６９】したがって、今、直進走行状態に応じた中
立位置θ_Cが設定されている状態であり、ステアリング
ホイール１を中立位置とした非操舵状態で車両が直進走
行しているものとする。

【００７０】このとき、操舵角検出信号Ｐ₁及びＰ₂は
変化しないから、操舵角読み込み処理で検出される操舵
角検出値θ_Dは中立位置θ_Cと略等しい状態を維持す
る。そして、操舵角検出値θ_Dと中立位置θ_Cとが略等
しいことから操舵角検出処理のステップＳ６３で算出さ
れる移動平均値θ_CAが変化せず、さらに、中立位置セン
サ２４の中立位置検出信号Ｐ_Nが論理値“１”となって
いるので、移動平均値θ _CAが中立位置θ_Cとして設定さ
れ、操舵角検出値θ_Dから中立位置θ_Cを減算した操舵
角θ_FUは略零となる。

【００７１】この直進走行状態からステアリングホイー
ル１を右切りして右旋回状態に移行すると、操舵角セン
サ２２及び２３から位相差を有する操舵角検出信号Ｐ₁
及びＰ₂が出力され、操舵角検出信号Ｐ₁の立ち下がり
状態変化が検出され且つ操舵角検出信号Ｐ₂が論理値
“１”であるときに、カウンタのカウント値がカウント
アップされて、操舵角検出値θ_Dがインクリメントさ
れ、これに応じて操舵角検出処理で算出される操舵角θ
_FUが右切りを表すように正方向に増加される。

【００７２】また、直進走行状態からステアリングホイ
ール１を左切りして左旋回状態に移行した場合には、操
舵角検出信号Ｐ₁に立ち上がりの状態変化が検出され、
操舵角検出信号Ｐ₂が論理値“１”であるときに、カウ
ンタのカウント値がカウントダウンされて、操舵角検出
値θ_Dがデクリメントされ、これに応じて操舵角検出処
理で算出される操舵角θ_FUが左切りを表すように負方向
に増加される。

【００７３】そして、車両が直進走行し、中立位置ずれ
検出処理における所定の判定条件を満足する状態、具体
的には、中立位置センサ２４の検出信号Ｐ_Nが“１”で
あり、車速検出値Ｖが所定の車速Ｖ_N（例えば２０ｋｍ
／ｈ）以上であり、操舵角θ _FUの変化が所定角度（例え
ば１０°）以内であり、連続走行距離が所定距離Ｈ（例
えば１２．５ｍ）以上となると、中立位置ずれ検出処理
において、ステップＳ２の中立判定処理が実行される。
つまり、操舵角θ_FUと、ラックストロークセンサ１６の
検出信号θ_Sに基づいて検出し所定の記憶領域に格納し
ている転舵角θ _FLとに基づく操舵角変換角θ_FU′と転舵
角変換角θ_FL′との差が所定値ψよりも大きいか否かが
判断される。

【００７４】このとき、本来直進走行している場合には
操舵角変換角θ_FU′と転舵角変換角θ_FL′とはほぼ一致
するはずであるから、｜θ_FU′−θ_FL′｜≦ψである場
合には、中立位置ずれが生じていないとして判断され
る。一方、｜θ_FU′−θ_FL′｜＞ψである場合には、中
立位置ずれが生じていることになり、コントロールユニ
ット１０で認識している中立位置θ_Cが真の中立位置と
ずれていると判断される。これによって、警報ランプ１
５が点灯されて、ドライバに中立位置ずれが生じている
ことが通知される。

【００７５】また、図６に示す操舵補助制御処理が実行
されたとき、中立位置ずれが生じていない場合には、操
舵角θ_FUとラックストロークセンサ１６の検出信号θ_S
に基づく転舵角θ_FLとの差、つまり、ステアリングシャ
フト２の上端部側と、ピニオン３側とのねじれ量に基づ
いてアシストトルクＴが検出される。そして、このアシ
ストトルクＴを発生し得る目標電流値ｉ^*が設定され、
この目標電流値ｉ^*と実電流値ｉ_Fとに基づいてデュー
ティ比が設定される。そして、操舵補助モータ８の回転
方向とデューティ比に応じたパルス信号とからなるモー
タ制御信号Ｓ_Fが出力される。そして、このモータ制御
信号Ｓ_Fに基づいて、前輪用駆動回路４４のＨブリッジ
回路を構成する各スイッチング素子が作動し、これに応
じて操舵補助モータ８が駆動されて、アシストトルクＴ
に応じた操舵補助力が発生されることになる。

【００７６】一方、例えば直進走行状態となって、中立
位置ずれ検出処理が実行されたときに、操舵角と転舵角
とが｜θ_FU′−θ_FL′｜＞ψとなり、中立位置ずれが生
じたことを検出した場合には、所定の記憶領域に格納し
た前回操舵補助制御処理実行時の操舵角θ_FU（Ｎ−１）
及び転舵角θ_FL（Ｎ−１）と今回読み込んだ操舵角θ _FU
（Ｎ）及び転舵角θ_FL（Ｎ）から、前記（２）及び
（３）式に基づいてトルク推定値Ｔ_FU及びＴ_FLが算出さ
れ、算出されたトルク推定値Ｔ_FU及びＴ_FLのうち、絶対
値がより小さい方のトルク推定値に基づいて目標電流値
ｉ^*が設定され、これに基づいて操舵補助モータ８が回
転駆動される。

【００７７】したがって、中立位置θ_Cに中立位置ずれ
が生じている場合、これに基づき算出された誤った操舵
角θ_FUに基づいて操舵補助制御処理が実行されると、中
立位置のずれ状況によってはドライバが予期しない操舵
補助力が発生される場合があり、操縦安定性を損なう可
能性がでてくるが、中立位置ずれが生じたことを検出し
た場合には、操舵角θ_FUの変位量から操舵トルクを推定
するようにしたから、中立位置ずれが生じている場合で
も、推定したトルク推定値Ｔ_FUに中立位置ずれによるず
れ分が含まれることを回避することができる。また、こ
の推定したトルク推定値Ｔ_FUと、同様に転舵角θ_FLの変
位量から推定したトルク推定値Ｔ_FLとを比較し、何れか
小さい方のトルクに基づいて操舵補助力を発生させるよ
うにしているから、より安全性を向上させることができ
る。

【００７８】また、操舵角検出処理において設定される
中立位置θ_Cは、移動平均値θ_CAに基づいて設定される
ようになっているため、例えば車両が駐車している状態
から、イグニッションスイッチをオン状態として発進し
た場合等には、中立位置θ_Cは、直進走行状態であると
きにしか更新されないため、中立位置θ_Cが真の中立位
置に収束するまでに時間を要することになり、真の中立
位置θｃであるのか否かの正確な判断を行うことができ
ない。

【００７９】しかしながら、上記実施の形態によれば、
ラックストロークセンサ１６を設け、この転舵角θ_FLと
操舵角θ_FUとを比較することによって、中立位置ずれを
検出するようにしているから、的確に中立位置ずれの検
出を行うことができる。よって、誤った操舵角θ_FUに基
づいて操舵補助制御処理が実行されることを回避するこ
とができ、車両の操縦安定性の低下を回避することがで
きる。

【００８０】また、ラックストロークセンサ１６を設
け、操舵角θ_FU及び転舵角θ_FLの差に基づいてアシスト
トルクＴを検出することができ、また操舵トルクを検出
することができるから、トルクセンサを設ける必要がな
い。よって、高価なトルクセンサを設けることなく、ア
シストトルクＴを検出することができ、コスト削減を図
ることができる。

【００８１】また、すでに、操舵角検出機構が設けられ
ているような場合には、新たにラックストロークセンサ
を設けるだけで、低コストで操舵トルクを検出すること
が可能に変更することができ、また、確実に中立位置ず
れを検出可能に変更することができる。

【００８２】また、操舵角検出機構２０の中立位置セン
サ２４では、初期設定時の状態における中立位置を基準
として中立位置を検出するようにしているため、例え
ば、サスペンションブッシュ等の経時劣化等によりステ
アリングギアが中立位置ずれを起こした場合、或いはタ
イヤが偏磨耗した場合等による物理的な中立位置ずれが
生じた場合等、中立位置センサ２４自体が中立位置ずれ
を生じた場合、操舵角検出機構２０からの検出信号のみ
に基づいてはその中立位置ずれを検出することができな
いため、この誤った中立位置を基準として中立位置θ_C
の設定を行うことになり操舵角の検出精度が低下するこ
とになるが、上記実施の形態によれば、操舵角と転舵角
とを比較することにより中立位置ずれを検出するように
しているから、これら物理的な中立位置ずれである場合
でもこれを早期に検出することができ、これらに伴う悪
影響を早期に回避することができる。

【００８３】また、上記実施の形態においては、ラック
ストロークセンサ１６では、回動部材１６ｃの回動角度
をポテンショメータ等によって検出するようにしている
ため、ラックストロークセンサ１６の占有面積をより小
さくすることができる。

【００８４】なお、上記実施の形態においては、ラック
ストロークセンサを、図３に示すように、回動部材１６
ｃの固定ブラケット１６ｄ側を回動中心として回動自在
に支持するようにした場合について説明したが、可動ブ
ラケット１６ｂ側を回動中心として支持するようにして
もよい。

【００８５】また、回動部材１６ｃの回動角度を検出す
るようにしているが、例えば、ラック軸４とシリンダ４
ａとにわたって、スライド式のポテンショメータを設
け、これによって、ラック軸４の移動量を検出するよう
にしてもよい。また、転舵角検出手段としては、ラック
ストロークセンサに限るものではなく、転舵角を検出す
ることができれば、どのようなセンサを用いてもよい。

【００８６】さらに、上記実施の形態においては、
（１）式にしたがってアシストトルクＴを算出するよう
にした場合について説明したが、操舵角θ_FUと転舵角θ
_FLに基づいて操舵トルクを算出するようにしてもよい。

【００８７】なお、図１０の操舵角検出処理が操舵角検
出手段に対応し、ラックストロークセンサ１６が転舵角
検出手段に対応し、図５の中立位置ずれ検出処理が中立
位置ずれ検出手段に対応し、前記（１）式にしたがって
アシストトルクＴを算出する処理がトルク検出手段に対
応し、図６のステップＳ１８〜Ｓ２３の処理がトルク制
御手段に対応している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における操舵装置を適用した電動パワー
ステアリング装置の概略構成図である。

【図２】操舵角検出機構の一例を示す構成図である。

【図３】ラックストロークセンサの一例を示す構成図で
ある。

【図４】コントロールユニットの一例を示すブロック図
である。

【図５】中立位置ずれ検出処理の処理手順の一例を示す
フローチャートである。

【図６】操舵補助制御処理の処理手順の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図７】アシストトルク算出時の比例係数αの設定方法
の一例を示す制御マップである。

【図８】目標電流値とアシストトルクと車速との相対関
係を表す制御マップである。

【図９】操舵角読み込み処理の処理手順の一例を示すフ
ローチャートである。

【図１０】操舵角検出処理の処理手順の一例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ステアリングホイール２ステアリングシャフト３ピニオン４ラック軸８操舵補助モータ１０コントロールユニット１２車速センサ１５警報ランプ１６ラックストロークセンサ２０操舵角検出機構２２，２３操舵角センサ２４中立位置センサ４４前輪用駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ６２Ｄ 101:00 113:00 119:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールの操舵角に応じた
操舵角検出信号と前記ステアリングホイールの中立位置
情報とに基づいて前記操舵角を検出する操舵角検出手段
と、前記ステアリングホイールの操舵により転舵される
転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、前記操舵
角検出手段及び前記転舵角検出手段で検出した直進走行
状態における検出操舵角及び検出転舵角に基づいて前記
中立位置情報の中立位置ずれを検出する中立位置ずれ検
出手段と、当該中立位置ずれ検出手段の検出結果に基づ
いて所定の処理を行う制御手段と、を備えることを特徴
とする操舵装置。
【請求項２】ステアリングホイールの操舵角を検出す
る操舵角検出手段と、前記ステアリングホイールにより
転舵される転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段
と、前記操舵角検出手段の検出操舵角と前記転舵角検出
手段の検出転舵角とに基づいて車両の操舵系の操舵トル
クを検出するトルク検出手段と、当該トルク検出手段の
トルク検出値に基づいて所定の処理を行うトルク制御手
段と、を備えることを特徴とする操舵装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記トルク検出手段及
びトルク制御手段を備え、当該トルク制御手段は前記ト
ルク検出値に応じた操舵補助力を発生させるトルク制御
手段であって、前記中立位置ずれ検出手段で前記中立位
置ずれを検出したとき、前記検出転舵角の所定時間当た
りの変位量に基づき前記操舵トルクを推定すると共に前
記検出転舵角の所定時間当たりの変位量に基づき前記操
舵トルクを推定し、推定したトルク推定値のうち何れか
小さい方に基づいて前記操舵補助力を発生させるように
したことを特徴とする請求項１記載の操舵装置。