JP2001304983A

JP2001304983A - パワーステアリングシステムの中点電位調整方法

Info

Publication number: JP2001304983A
Application number: JP2000122008A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Urabe; 洋浦部; Kenichi Azuma; 賢一東
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2001-10-31
Also published as: US20020022912A1; DE10120087A1; DE10120087B4

Abstract

(57)【要約】【課題】操舵力検出用トルクセンサから出力される中
点電位とパワーステアリングコントローラが認識する中
点電位の値とを厳密に一致させることのできる中点電位
調整方法を提供すること。【解決手段】操舵力検出用トルクセンサ１を自動車の
操舵力伝達経路上に組み付けてパワーステアリングコン
トローラ２８と接続し、ステアリング・ハンドル１８に
作用する外力を取り除いた状態で中点電位調整回路１３
から出力されるトルク検出信号Ｔｓがパワーステアリン
グコントローラ２８によって中点電位として認識される
電位Ｃとなるように中点電位調整回路１３を調整する。
操舵力検出用トルクセンサ１の組み付けやパワーステア
リングコントローラ２８との接続を終えた状態で中点電
位を調整するようにしたので、組み付けに伴う外力の作
用に起因する中点電位のズレや電気的な接続経路で生じ
る電圧降下等の外乱を確実に吸収して、実際に自動車が
使用される状況と略同等の条件で操舵力検出用トルクセ
ンサ１の中点電位を精密に調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワーステアリン
グシステムの中点電位調整方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステアリング・ハンドルに作用する操舵
力を検出してトルク検出信号として出力する操舵力検出
用トルクセンサと該操舵力検出用トルクセンサからのト
ルク検出信号に基づいて補助操舵装置の駆動トルクをフ
ィードバック制御するパワーステアリングコントローラ
とによって構成されるパワーステアリングシステムが既
に公知である。

【０００３】この種のパワーステアリングシステム、つ
まり、操舵力検出用トルクセンサとパワーステアリング
コントローラは、ステアリングコラムの周囲に密集して
取り付けられるのが一般的であり、特に、操舵力検出用
トルクセンサに関しては、ステアリングシャフトに一体
的に取りつける必要上、その小型化が要求される。

【０００４】このため、操舵力検出用トルクセンサの基
板に独立した電源回路を設けることは困難であり、多く
の場合、パワーステアリングコントローラに設けられた
電源回路から操舵力検出用トルクセンサに電力を供給す
るようになっている。

【０００５】一方、パワーステアリングコントローラの
側には、大半の場合、補助操舵装置の駆動トルクをフィ
ードバック制御するためのマイクロプロセッサ等が設け
られ、この種の電気部品に見合った駆動電源として例え
ば５（Ｖ）の電源が配備されている。そして、この電源
からの電力が操舵力検出用トルクセンサに供給されるよ
うになっている。

【０００６】操舵力検出用トルクセンサは、ステアリン
グ・ハンドルに操舵力が全く作用しない状態で中点電位
に相当する電圧、例えば、２．５（Ｖ）の電圧を出力
し、更に、ステアリング・ハンドルの操舵方向と操舵力
とに応じ、その出力を例えば２．５（Ｖ）の中点電位を
基準として大小に変化させることでトルク検出信号とし
て出力し、このトルク検出信号を受けたパワーステアリ
ングコントローラが、２．５（Ｖ）の中点電位を基準と
するトルク検出信号の値の大小に応じた方向と力で補助
操舵装置を駆動制御して、運転者によるステアリング・
ハンドルの操舵をパワー・アシストする。

【０００７】このような制御を的確に行うためには、ま
ず、ステアリング・ハンドルに操舵力が全く作用しない
状態で操舵力検出用トルクセンサから出力される中点電
位の値とパワーステアリングコントローラが中点電位と
して認識するトルク検出信号の電圧の値とを完全に一致
させる必要がある。このような校正作業が確実に行われ
ていないと、運転者がステアリング・ハンドルを操舵し
ていないにも関わらずパワーアシストが作動する等の問
題が生じる可能性があるからである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、このような問
題を解消するため、トルク検出信号の中点電位を調整す
るための中点電位調整回路が操舵力検出用トルクセンサ
の側に配備されており、従来は、操舵力検出用トルクセ
ンサの組み立てが完了した段階で、操舵力検出用トルク
センサに対し、パワーステアリングコントローラの電源
と同じ例えば５（Ｖ）の規定電圧を印加し、このとき操
舵力検出用トルクセンサから出力されるトルク検出信号
の電位が、中点電位である例えば２．５（Ｖ）と一致す
るように、操舵力検出用トルクセンサの中点電位調整回
路を調整するようにしていた。

【０００９】しかし、このような校正作業を行ったとし
ても、操舵力検出用トルクセンサをステアリングコラム
に組み込んだ段階で、機構各部の構成要素の個体差、例
えば、公差範囲内の部品の寸法誤差や形状誤差等によっ
て操舵力検出用トルクセンサの検出部に外力が作用する
ことがあり、操舵力検出用トルクセンサの中点電位にズ
レを生じる場合があった。

【００１０】また、実際に車両にパワーステアリングコ
ントローラを実装してその電源から操舵力検出用トルク
センサに電力を供給すると、接触抵抗や回路抵抗等によ
る影響で電圧降下が生じ、操舵力検出用トルクセンサに
供給される電圧が、例えば当初予定されていた５（Ｖ）
を下回ることがある。このような場合、操舵力検出用ト
ルクセンサから出力される中点電位の値も例えば２．５
（Ｖ）を下回ることになるが、パワーステアリングコン
トローラの側では依然として２．５（Ｖ）を中点電位と
して操舵力検出用トルクセンサからのトルク検出信号を
処理するので、運転者がステアリング・ハンドルを操舵
していないにも関わらずパワーアシストが作動したり、
または、運転者が望む方向とは逆向きにパワーアシスト
が作動する等の問題が生じる可能性がある。

【００１１】一方、パワーステアリングコントローラに
左右方向の動作基準値を設定し、ステアリング・ハンド
ルの右操舵方向の検出出力が左操舵方向の動作基準値を
越えた場合に左操舵方向のパワーアシストを禁止し、ま
た、ステアリング・ハンドルの左操舵方向の検出出力が
右操舵方向の動作基準値を越えた場合に右操舵方向のパ
ワーアシストを禁止することによってステアリング・ハ
ンドルの操舵方向とパワーアシスト方向とを一致させる
ようにしたものが特開平１０−２５８７５２号として提
案されている。

【００１２】しかし、この発明は、操舵力検出用トルク
センサから出力される中点電位とパワーステアリングコ
ントローラが認識する中点電位の値とを厳密に一致させ
るものではない。また、左右方向の動作基準値に満たな
い僅かな力でステアリング・ハンドルを操舵した場合に
はパワーアシストの方向に誤動作が生じる可能性が残っ
ており、ステアリング・ハンドルの操作に違和感を生じ
る場合がある。

【００１３】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、前記従来技術
の欠点を解消し、操舵力検出用トルクセンサから出力さ
れる中点電位とパワーステアリングコントローラが認識
する中点電位の値とを厳密に一致させることのできるパ
ワーステアリングシステムの中点電位調整方法を提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステアリング
・ハンドルに作用する操舵力を検出するトルク検出回路
からの電気信号の中点電位を調整してトルク検出信号と
して出力する中点電位調整回路を備えた操舵力検出用ト
ルクセンサと、操舵力検出用トルクセンサからのトルク
検出信号に基づいて補助操舵装置の駆動トルクをフィー
ドバック制御すると共に操舵力検出用トルクセンサに駆
動電力を供給するパワーステアリングコントローラとに
よって構成されるパワーステアリングシステムの中点電
位調整方法であり、操舵力検出用トルクセンサを自動車
の操舵力伝達経路上に組み付けてパワーステアリングコ
ントローラと接続した後、ステアリング・ハンドルに作
用する外力を取り除いた状態で、中点電位調整回路から
出力されるトルク検出信号がパワーステアリングコント
ローラが中点電位として認識する電位となるように中点
電位調整回路を調整することによって前記目的を達成し
た。

【００１５】つまり、操舵力検出用トルクセンサの組み
付けに伴う外力の作用に起因する中点電位のズレとパワ
ーステアリングコントローラから操舵力検出用トルクセ
ンサに至る電気的な接続経路で生じる電圧降下に起因す
る中点電位のズレとを含んだ状態で中点電位調整回路を
調整して操舵力検出用トルクセンサから出力されるトル
ク検出信号の電位をパワーステアリングコントローラが
中点電位として認識する電位と一致させることにより、
操舵力検出用トルクセンサの組み付けで生じる中点電位
のズレや電気的な接続経路で生じる電圧降下の外乱を吸
収して、実際に自動車が使用される状況と略同等の条件
で操舵力検出用トルクセンサの中点電位を精密に調整し
ようとするものである。

【００１６】また、操舵力検出用トルクセンサやパワー
ステアリングコントローラが中点電位調整回路を制御す
るためのマイクロプロセッサや補助操舵装置の駆動トル
クをフィードバック制御するためのマイクロプロセッサ
を備える場合には、パワーステアリングコントローラ側
のマイクロプロセッサと操舵力検出用トルクセンサ側の
マイクロプロセッサとの間で通信処理を行うことで、中
点電位調整回路から出力されるトルク検出信号の電位を
パワーステアリングコントローラが中点電位として認識
する電位と一致させることが可能である。この場合、調
整完了時の制御データ、つまり、操舵力検出用トルクセ
ンサ側のマイクロプロセッサが中点電位調整回路を制御
してその出力をパワーステアリングコントローラが中点
電位として認識する電位と一致させたときの制御データ
を、補正値として操舵力検出用トルクセンサ側の不揮発
性メモリに記憶させるようにする。

【００１７】この構成によれば、中点電位の調整に必要
とされる補正値が操舵力検出用トルクセンサと一体的に
保持されるので、故障等の原因でパワーステアリングコ
ントローラを換装した場合であっても、新たに換装され
たパワーステアリングコントローラと操舵力検出用トル
クセンサとの間で改めて中点電位の再調整を行う手間を
省くことができる。パワーステアリングコントローラ自
体は飽くまで電気部品の集合体であって、外力の影響を
受けるような機械的な検出手段を備えていないため、組
み付けによる外乱の影響はなく、また、性能的な個体差
もないので、操舵力検出用トルクセンサの補正に必要と
されるデータさえ確保されていれば適切なフィードバッ
ク制御が実施できるからである。

【００１８】操舵力検出用トルクセンサは必ずしもマイ
クロプロセッサは必要とせず、例えば、完全なアナログ
回路によって構成することも可能である。その場合は、
操舵力検出用トルクセンサの中点電位調整回路の出力部
に電圧計を接続する一方、パワーステアリングコントロ
ーラには外部装置によって構成される検出器を接続して
パワーステアリングコントローラが中点電位として認識
する電位を検出し、中点電位調整回路から出力されるト
ルク検出信号の電位がパワーステアリングコントローラ
が中点電位として認識する電位と一致するように中点電
位調整回路を調整するようにする。

【００１９】この場合、中点電位は、操舵力検出用トル
クセンサの中点電位調整回路に設けられたボリュームや
可変抵抗等によって手動で調整され、これらの電気部品
によって中点電位の調整状態が保持されることになる。
従って、前記と同様、故障等の原因でパワーステアリン
グコントローラを換装した場合であっても、新たに換装
されたパワーステアリングコントローラと操舵力検出用
トルクセンサとの間での中点電位の再調整は不要であ
る。

【００２０】また、操舵力検出用トルクセンサの中点電
位調整回路を調整する代わりに、トルク検出回路を自動
車の操舵力伝達経路上に組み付けた後、ステアリング・
ハンドルに作用する外力を取り除いた状態で、操舵力検
出用トルクセンサから出力されるトルク検出信号が中点
電位として認識されるようにパワーステアリングコント
ローラを調整することも可能である。

【００２１】この場合は、操舵力検出用トルクセンサの
組み付けに伴う外力の作用に起因する中点電位のズレと
パワーステアリングコントローラから操舵力検出用トル
クセンサに至る電気的な接続経路で生じる電圧降下に起
因する中点電位のズレとを含んだ状態で操舵力検出用ト
ルクセンサからトルク検出信号が出力され、このときの
トルク検出信号の電位を中点電位として認識するよう
に、パワーステアリングコントローラの側が調整される
ことになる。

【００２２】更に、ステアリング・ハンドルを所定の刻
み幅で回転させ、該ステアリング・ハンドルの各回転位
置において操舵力検出用トルクセンサから出力されるト
ルク検出信号の電位を測定し、パワーステアリングコン
トローラが本来中点電位として認識する範囲の電位幅か
ら最も外れたトルク検出信号の電位と、パワーステアリ
ングコントローラが本来中点電位として認識する範囲の
電位幅から外れたトルク検出信号の電位の極大値とパワ
ーステアリングコントローラが本来中点電位として認識
する範囲の電位幅の上限値との間の偏差と、パワーステ
アリングコントローラが本来中点電位として認識する範
囲の電位幅から外れたトルク検出信号の電位の極小値と
パワーステアリングコントローラが本来中点電位として
認識する範囲の電位幅の下限値との間の偏差を求め、前
記偏差の差を２で除した値をトルク検出信号の変動量の
１／２に相当する値に加算した分だけ前記最も外れたト
ルク検出信号の電位からパワーステアリングコントロー
ラが本来中点電位として認識する範囲の電位幅の方向に
向けてオフセットした電位を中点電位として認識するよ
うにパワーステアリングコントローラを調整することに
よって一層的確な中点電位の調整が可能である。

【００２３】このような手順によって精密な中点電位調
整が可能となるのは、操舵力検出用トルクセンサを組み
付けるステアリングコラムの構成部品の個体差等のため
にステアリング・ハンドルの回転位置によって操舵力検
出用トルクセンサの中点電位に差が生じる場合があるこ
とと、また、その差が比較的小さな値であるため、この
変動幅をパワーステアリングコントローラが中点電位と
して認識する範囲の電位幅に収めることが可能であると
いった２つの理由による。まず、ステアリング・ハンド
ルを所定の刻み幅で回転させ、ステアリング・ハンドル
の各回転位置において前記操舵力検出用トルクセンサか
ら出力されるトルク検出信号の電位を測定することによ
って、パワーステアリングコントローラが中点電位とし
て認識する範囲の電位幅から最も外れたトルク検出信号
の電位と該電位に対応するステアリング・ハンドルの回
転位置が求められる。次に、トルク検出信号の電位の極
大値とパワーステアリングコントローラが中点電位とし
て認識する範囲の電位幅の上限値との間の偏差、およ
び、トルク検出信号の電位の極小値とパワーステアリン
グコントローラが中点電位として認識する範囲の電位幅
の下限値との間の偏差を求め、これら２つの偏差の差を
とって２で除すことにより、ステアリング・ハンドルの
回転によって生じるトルク検出信号の変動波形が、パワ
ーステアリングコントローラが中点電位として認識する
範囲の電位幅に対して全体的にどの程度ずれているかを
求めることができる。そこで、このズレ量にトルク検出
信号の変動量の１／２に相当する値を加算してオフセッ
ト量を求め、パワーステアリングコントローラが中点電
位として認識する範囲の電位幅から最も外れたトルク検
出信号の電位を基準として、前記パワーステアリングコ
ントローラが中点電位として認識する範囲の電位幅の方
向に向けて前記オフセット量の分だけオフセットされた
電位を中点電位として認識するようにパワーステアリン
グコントローラを調整する。特に、マイクロプロセッサ
を備えたパワーステアリングコントローラの場合、電圧
調整に使用するビット数によって電圧の分解能に限界が
あり、パワーステアリングコントローラが中点電位とし
て認識する範囲が一種の不感帯として作用するので、こ
の不感帯にステアリング・ハンドルの回転によって生じ
るトルク検出信号の中点電位の変動波形の振幅を収める
ことにより、的確な中点電位の調整が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１はパワーステアリングシステ
ムの一部を構成する操舵力検出用トルクセンサ１の要部
を示した機能ブロック図、また、図２は操舵力検出用ト
ルクセンサ１を組み込んだステアリングシャフト１９の
周辺構造について簡略化して示した断面図である。

【００２５】操舵力検出用トルクセンサ１のトルク検出
回路２は、ステアリングシャフト１９と接続するセンサ
軸２２の外周にその軸心に対して約４５度の角度で斜交
して取りつけられた一対の磁気異方性部材（図示せず）
と、この磁気異方性部材の各々に取りつけられた一対の
検出コイル３ａ，３ｂ、および、検出コイル３ａ，３ｂ
の各々に対応して設けられた一対の励磁コイル４ａ，４
ｂからなる磁歪式トルクセンサによって構成される（図
１参照）。

【００２６】図１に示されるように、励磁コイル４ａ，
４ｂには、交流電源となる発振回路５および電流増幅回
路となるバッファ６を介して励磁電流が供給されるよう
になっている。検出コイル３ａ，３ｂの各々は、図２に
示されるステアリング・ハンドル１８の操作に伴ってセ
ンサ軸２２に生じる微小な捩れを磁気異方性部材の透磁
率の変化として検出し、これを電圧信号として出力す
る。検出コイル３ａ，３ｂから出力された電圧信号は、
図１の整流回路７ａ，７ｂで整流されて比較回路８に入
力され、比較回路８は２つの電圧信号の偏差、つまり、
ステアリング・ハンドル１８に作用する操舵力の大きさ
と操舵方向とを求め、更に、ローパス・フィルタ等で構
成される平滑回路９で電圧偏差からノイズの影響を除去
し、ゲイン調整回路１０に渡す。

【００２７】ゲイン調整回路１０は、環境温度の変化等
に起因するトルク検出回路２の感度の特性変化を吸収し
て適切なトルク検出信号Ｔｓが得られるように出力ゲイ
ンを調整するもので、操舵力検出用トルクセンサ１の制
御回路１１に配備されたマイクロプロセッサ（以下、単
にトルクセンサ用ＣＰＵという）１２によって出力ゲイ
ンの値を制御される。

【００２８】また、中点電位調整回路１３は、環境温度
の変化等によってトルク検出回路２に生じる電圧ドリフ
トや、トルク検出回路２の磁気異方性部材をセンサ軸２
２に取りつけたり、または、ステアリングコラムのケー
シング２０に組み込んだりする際の応力によって生じる
電圧ドリフト等を吸収し、ステアリング・ハンドル１８
に作用する操舵力が実質的に「０」であるときに操舵力検
出用トルクセンサ１から出力されるトルク検出信号Ｔｓ
の値が予め決められた設定値と一致するようにトルク検
出信号Ｔｓの中点電位を調整する。この中点電位調整回
路１３も、前記と同様、トルクセンサ用ＣＰＵ１２によ
って中点電位の値を制御される。

【００２９】図２に示されるように、ステアリング・ハ
ンドル１８とステアリングシャフト１９およびセンサ軸
２２とスパーギァ２１は軸方向に一体的に接続され、複
数のベアリング２３，２４を介してハンドルコラムのケ
ーシング２０内に回転自在に取り付けられており、運転
者によるハンドル操作に応じて先端部のステアリング出
力軸２５を回転させることにより、公知のラック＆ピニ
オン構造等を介して自動車の操舵輪の舵角を操作するよ
うになっている。そして、この過程で、ステアリングシ
ャフト１９の延長部分であるセンサ軸２２に生じる微小
な捩れが、ステアリング・ハンドル１８に作用する操舵
力として操舵力検出用トルクセンサ１によって検出され
る。

【００３０】また、スパーギァ２１は補助操舵装置２９
の一部を構成する機械要素であり、補助操舵装置２９の
主要部を構成する電動機２６に固着されたピニオンギァ
２７によって回転駆動されるようになっている。符号２
８は電動機２６を駆動制御するためのパワーステアリン
グコントローラであり、操舵力検出用トルクセンサ１の
作動電源は、このパワーステアリングコントローラ２８
の電源回路から供給される。パワーステアリングコント
ローラ２８の制御部には、電動機２６の駆動制御に必要
とされるパワーステアリングコントローラ用ＣＰＵやＲ
ＯＭやＲＡＭおよび不揮発性メモリ等が設けられてい
る。

【００３１】そして、操舵力検出用トルクセンサ１の中
点電位調整回路１３から出力されたトルク検出信号Ｔｓ
は、パワーステアリングコントローラ２８に入力され、
これを受けたパワーステアリングコントローラ２８は、
トルク検出信号Ｔｓを目標値として補助操舵装置の電動
機２６の駆動トルクをフィードバック制御し、運転者に
よるステアリング・ハンドル１８の操舵力および操舵量
に応じたパワーアシスト力で自動車の操舵輪の舵角を調
整する。

【００３２】本実施形態では、常温状態においてステア
リング・ハンドル１８に作用する操舵力が「０」であると
きに操舵力検出用トルクセンサ１の中点電位調整回路１
３から出力されるトルク検出信号Ｔｓの値が設計上の中
点電位の値２．５（Ｖ）と一致するように設計されてお
り、この２．５（Ｖ）のトルク検出信号が実質的なトル
ク検出信号「０」に相当する。

【００３３】設計上の中点電位２．５（Ｖ）は、パワー
ステアリングコントローラ２８の電源回路から操舵力検
出用トルクセンサ１に供給される作動電圧５（Ｖ）の１
／２に匹敵する値であるが、パワーステアリングコント
ローラ２８から操舵力検出用トルクセンサ１に至る電力
供給路の接触抵抗やパワーステアリングコントローラ２
８の電源出力部および操舵力検出用トルクセンサ１の電
源入力部における回路抵抗等の影響を受ける。従って、
操舵力検出用トルクセンサ１の組み立てが完了した状態
で単体の操舵力検出用トルクセンサ１に５（Ｖ）の規定
電圧を印加し、２．５（Ｖ）のトルク検出信号Ｔｓが出
力されるように中点電位調整回路１３を調整したとして
も、操舵力検出用トルクセンサ１やパワーステアリング
コントローラ２８を自動車に実装した状態で中点電位調
整回路１３から出力されるトルク検出信号Ｔｓの値が
２．５（Ｖ）となる保証はなく、一般には、それよりも
低い値の電圧が出力されるのが普通である。

【００３４】また、トルク検出回路２の磁気異方性部材
をセンサ軸２２に取り付けたり、または、ステアリング
コラムのケーシング２０に組み込んだりする際に寸法公
差や形状公差の範囲内での部品の個体差によって磁気異
方性部材に歪が生じる場合があり、これも、操舵力検出
用トルクセンサ１を自動車に実装した状態で無負荷時の
トルク検出信号Ｔｓの値が２．５（Ｖ）と一致しなくな
る原因の一つである。

【００３５】更に、パワーステアリングコントローラ２
８が操舵力検出用トルクセンサ１に電力を供給する際に
ＣＰＵを利用したデジタル処理を行う場合には、電圧出
力の演算に用いるビット数によって認識可能な電圧の分
解能が制限され、例えば、８ビットＣＰＵで５（Ｖ）の
作動電圧を管理する場合、その分解能は５（Ｖ）／２５
６、つまり、１９．６（ｍＶ）程度の分解能となり、パ
ワーステアリングコントローラ２８からの作動電圧の出
力自体に、この分解能の幅を最大値とする誤差が含まれ
ることになる。

【００３６】パワーステアリングコントローラ２８は、
操舵力検出用トルクセンサ１の中点電位調整回路１３か
らのトルク検出信号Ｔｓが中点電位の規定値である２．
５（Ｖ）であるときにステアリング・ハンドル１８に対
する運転者の操舵力が実質的に「０」となっているものと
して認識するので、前述したような様々な理由によりス
テアリング・ハンドル１８に作用している負荷が皆無で
あるときに中点電位調整回路１３からのトルク検出信号
Ｔｓとして２．５（Ｖ）以外の電圧が出力されると、従
来の技術の項でも述べた通り、運転者がステアリング・
ハンドル１８を操舵していないにも関わらずパワーアシ
ストが作動する等の不都合が生じる可能性がある。

【００３７】操舵力検出用トルクセンサ１のアナログ電
圧発生回路１４は、操舵力検出用トルクセンサ１に異常
が生じた場合にトルク検出信号Ｔｓに代えてＨｉ（例え
ば５（Ｖ））またはＬｏ（例えば０（Ｖ））の電圧を異
常検出信号として出力することでパワーステアリングコ
ントローラ２８側に異常の発生を知らせるためのもの
で、操舵力検出用トルクセンサ１用の制御回路１１に配
備された電圧監視回路１５が平滑回路９や中点電位調整
回路１３またはパワーステアリングコントローラ２８か
らの電源電圧Ｖ等の出力異常を検出した段階でトルクセ
ンサ用ＣＰＵ１２によって自動的に駆動され、Ｈｉまた
はＬｏのフェール信号を出力する。

【００３８】また、電圧監視回路１５は、トルク検出回
路２の周辺の環境温度Ｔｎを検出する温度センサ１６か
らの温度検出信号等を読み込めるようになっている。

【００３９】メモリ１７はＥ^２ＰＲＯＭ等の不揮発性メ
モリによって構成され、このメモリ１７には、ゲイン調
整回路１０のゲインを調整するための補正値および中点
電位調整回路１３の中点電位を調整するための補正値が
予め記憶されている。そして、温度センサ１６および電
圧監視回路１５を介して検出される環境温度Ｔｎの値に
応じ、トルクセンサ用ＣＰＵ１２が適切な補正値をメモ
リ１７から選択して、ゲイン調整回路１０や中点電位調
整回路１３に設定するようになっている。

【００４０】以下、前記構成に基いて本実施形態におい
て適用した中点電位調整方法の具体例について説明す
る。

【００４１】まず、操舵力検出用トルクセンサ１または
パワーステアリングコントローラ２８の少なくとも一方
にマイクロプロセッサと不揮発性メモリとを備えたパワ
ーステアリングシステムにおいて、これらのマイクロプ
ロセッサの何れかを利用して本発明の中点電位調整方法
を実施する場合の処理について、図３のフローチャート
を参照して説明する。

【００４２】図３は中点電位調整処理の概略を示すフロ
ーチャートであり、図１および図２に示した構成例にお
いては、操舵力検出用トルクセンサ１のトルクセンサ用
ＣＰＵ１２、または、パワーステアリングコントローラ
２８のパワーステアリングコントローラ用ＣＰＵの何れ
かによってこの処理を実施することが可能であり、更
に、パワーステアリングコントローラ用ＣＰＵをホスト
としてパワーステアリングコントローラ用ＣＰＵとトル
クセンサ用ＣＰＵ１２との間の通信処理を利用してこの
中点電位調整処理を実施することも可能である。

【００４３】何れの場合においても基本的な処理の流れ
については同様であるので、ここでは、一例として、ト
ルクセンサ用ＣＰＵ１２を用いてこの処理を実施した場
合の例について説明する。この中点電位調整処理は、電
源投入時の初期化処理の一部として組み込むことが可能
であり、また、必要とあれば、外部からの指令によって
この処理を開始させることも可能である。この処理の最
も望ましい実施タイミングは操舵力検出用トルクセンサ
１の組み込み完了後工場出荷前の段階であり、また、ど
のような状況下で実施するにせよ、ステアリング・ハン
ドル１８からは手を離して不用意な外乱を取り除くこと
が必須の要件となる。

【００４４】中点電位調整処理を開始したトルクセンサ
用ＣＰＵ１２は、まず、不揮発性のメモリ１７に中点電
位調整完了フラグＦがセットされているか否かを判別す
る（ステップａ１）。中点電位調整完了フラグＦがセッ
トされている場合には、操舵力検出用トルクセンサ１の
中点電位調整が既に完了していることを意味するので、
トルクセンサ用ＣＰＵ１２は、このまま中点電位調整処
理を終了し、従来と同様の初期化処理や異常検出処理を
行った後、操舵力検出用トルクセンサ１のゲイン調整や
電圧監視等の通常処理のルーチンを開始する。

【００４５】一方、ステップａ１の判別結果が真となっ
た場合、つまり、中点電位調整完了フラグＦがセットさ
れていないと判別された場合には、この段階では未だ中
点電位の調整に関する処理が行われていないことを意味
するので、トルクセンサ用ＣＰＵ１２は、改めて実質的
な中点電位調整処理を開始することになる。

【００４６】トルクセンサ用ＣＰＵ１２は、まず、電圧
監視回路１５を介して、中点電位調整回路１３から出力
されているトルク検出信号Ｔｓの現在値を読み込み、こ
の現在値Ｔｓと中点電位の理論値Ｃ、つまり、パワース
テアリングコントローラ２８が実際に中点電位として認
識する電位、例えば、２．５（Ｖ）との間の偏差を求
め、この偏差が許容値Ｗの範囲内にあるか否かを判別す
る（ステップａ３）。

【００４７】ここで、トルク検出信号の現在値Ｔｓと中
点電位の理論値Ｃとの間の偏差が許容値Ｗの範囲内にあ
れば、トルクセンサ用ＣＰＵ１２は、中点電位調整回路
１３から無負荷状態に対応した適切なトルク検出信号が
出力されているものと見做し、中点電位調整完了フラグ
Ｆをセットして（ステップａ４）、中点電位調整処理を
終了する。中点電位調整処理終了後のトルクセンサ用Ｃ
ＰＵ１２の処理動作については前記と同様である。

【００４８】このようにして中点電位調整完了フラグＦ
がセットされる結果、次回以降、電源投入時の中点電位
調整処理終は実施されなくなるが、必要に応じて外部か
らの指令を入力することによってステップａ２以降の処
理、つまり、実質的な中点電位調整処理を強制的に起動
することが可能であり、点検整備等の際に役立つ。

【００４９】一方、ステップａ３の判別結果が真となっ
た場合、つまり、無負荷状態で出力されるトルク検出信
号の現在値Ｔｓと中点電位の理論値Ｃとの間の偏差が許
容値Ｗの範囲を越えていると判定された場合には、この
ままでは補助操舵装置２９による適切なパワーアシスト
作業を行うことは困難であると判断し、トルクセンサ用
ＣＰＵ１２は、無負荷状態でのトルク検出信号の出力を
パワーステアリングコントローラ２８が実際に中点電位
として認識する電位と略一致させるための処理を開始す
ることになる。

【００５０】そこで、トルクセンサ用ＣＰＵ１２は、ま
ず、ステップａ２の処理で読み込んだトルク検出信号の
現在値Ｔｓの値が中点電位の理論値Ｃを上回っているの
か下回っているのかを判別し（ステップａ５）、トルク
検出信号の現在値Ｔｓの値が中点電位の理論値Ｃを上回
っている場合には、不揮発性のメモリ１７に記憶された
中点電位調整回路１３の補正値をΔαだけマイナス側に
シフトし（ステップａ７）、また、トルク検出信号の現
在値Ｔｓの値が中点電位の理論値Ｃを下回っている場合
には、不揮発性のメモリ１７に記憶された中点電位調整
回路１３の補正値をΔαだけプラス側にシフトして（ス
テップａ６）、無負荷状態で出力されるトルク検出信号
Ｔｓの値を中点電位の理論値Ｃに接近させる。なお、環
境温度Ｔｎに対応して複数の補正値がメモリ１７に記憶
されている場合には、その各々に対して同様の補正処理
が施される。

【００５１】そして、トルクセンサ用ＣＰＵ１２は、再
びステップａ２の処理に移行して前記と同様の処理を繰
り返し実行し、修正された補正値に基いて出力されるト
ルク検出信号の値Ｔｓと中点電位の理論値Ｃとの間の偏
差を求め、この偏差が許容値Ｗの範囲内にあるか否か、
つまり、無負荷状態で出力されるトルク検出信号Ｔｓの
値が中点電位の理論値Ｃと略一致しているか否かを判別
することになる。

【００５２】無負荷状態で出力されるトルク検出信号Ｔ
ｓの値が中点電位の理論値Ｃに十分接近していなけれ
ば、前記と同様にしてステップａ２，ステップａ３およ
びステップａ５〜ステップａ７の処理が繰り返し実行さ
れる。なお、許容値Ｗと補正量Δαとの大小関係はΔα
＜＜Ｗであり、前記処理を繰り返し実行することによ
り、必ず、無負荷状態で出力されるトルク検出信号Ｔｓ
の値を中点電位の理論値Ｃに略一致させることが可能で
ある。

【００５３】そして、最終的に、ステップａ３の判別結
果が偽となった段階で、トルクセンサ用ＣＰＵ１２は、
中点電位の調整が完了したものと見做し、この時点の補
正値の値をそのままメモリ１７に記憶して中点電位調整
完了フラグＦをセットして（ステップａ４）、中点電位
調整処理を終了する。中点電位調整処理終了後のトルク
センサ用ＣＰＵ１２の処理動作については前記と同様で
ある。

【００５４】以上、一実施形態として、操舵力検出用ト
ルクセンサ１のトルクセンサ用ＣＰＵ１２のみを利用し
て、無負荷状態で操舵力検出用トルクセンサ１から出力
されるトルク検出信号の電位つまり中点電位をパワース
テアリングコントローラ２８が認識する中点電位に一致
させる例について述べた。

【００５５】また、自動車によっては、操舵力検出用ト
ルクセンサを利用したパワーアシストの信頼性を高める
ために複数の操舵力検出用トルクセンサを並列的に配備
し、何れか一方に故障が生じた場合には他方の操舵力検
出用トルクセンサを利用して適切なパワーアシストを実
施するようにしたものもある。そのような構成を適用し
た場合には、各々の操舵力検出用トルクセンサからの出
力に対して前記と同様の処理を実施し、各々の操舵力検
出用トルクセンサの中点電位調整回路を個別に調整する
ものとする。

【００５６】図６（ａ）は簡単な変形例について示した
概念図である。図６（ａ）においては操舵力検出用トル
クセンサ１およびパワーステアリングコントローラ２８
とも構成を大幅に省略して記載しているが、その内容は
図１および図２で示したものと同様である。パワーステ
アリングコントローラ２８と操舵力検出用トルクセンサ
１との間は着脱可能な通信線３１で接続されており、パ
ワーステアリングコントローラ用ＣＰＵとトルクセンサ
用ＣＰＵ１２との間で通信処理を行うことで、パワース
テアリングコントローラ２８が認識する中点電位の値Ｃ
が操舵力検出用トルクセンサ１のトルクセンサ用ＣＰＵ
１２によって検出される。中点電位調整処理に関しては
図３のものがそのまま適用される。符号３０はパワース
テアリングコントローラ２８に中点電位調整指令を入力
するための外部装置、例えば、所定の専用ブログラムを
記憶したノート型パソコン等であり、この外部装置から
パワーステアリングコントローラ２８および通信線３１
を介して操舵力検出用トルクセンサ１のトルクセンサ用
ＣＰＵ１２に指令を送ることにより、第２回目以降の中
点電位調整処理、つまり、図３に示されるステップａ２
以降の処理が実施される。この場合も、最終的な補正値
の値は不揮発性のメモリ１７に保持されることになる。

【００５７】また、図６（ｂ）はアナログ回路によって
操舵力検出用トルクセンサ１の中点電位調整回路１３を
構成した場合の中点電圧調整について簡単に示した概念
図である。この場合の中点電位調整回路１３は、例え
ば、図６（ｃ）に示されるような回路構成となってお
り、ボリューム３２の操作によって中点電位を調整でき
る。所定の専用ブログラムを記憶したノート型パソコン
等の外部装置によって構成される検出器３０’をパワー
ステアリングコントローラ２８に接続してパワーステア
リングコントローラ２８が認識する中点電位の値Ｃを検
出し、また、トルク検出信号の現在値Ｔｓを電圧計３３
等で確認しながらボリューム３２を調整して無負荷状態
のトルク検出信号の値Ｔｓを中点電位Ｃと一致させるこ
とで、手動操作による中点電位調整が可能である。

【００５８】何れの場合も、ステアリング・ハンドル１
８からは手を離し、ステアリング・ハンドル１８に不用
意な外乱が作用しない状態を確保して中点電位調整を実
施する必要がある。

【００５９】次に、パワーステアリングコントローラ２
８の側を調整することによって無負荷状態で出力される
トルク検出信号Ｔｓの値とパワーステアリングコントロ
ーラ２８が認識する中点電位の値とを一致させるように
した実施形態について説明する。

【００６０】図４はパワーステアリングコントローラ２
８の側を調整することによって無負荷状態で出力される
トルク検出信号Ｔｓの値とパワーステアリングコントロ
ーラ２８が認識する中点電位の値とを一致させるように
した中点電位調整処理の概略を示すフローチャートであ
り、図１および図２に示した構成例においては、パワー
ステアリングコントローラ２８のパワーステアリングコ
ントローラ用ＣＰＵによってこの処理が実施される。

【００６１】この中点電位調整処理は、電源投入時の初
期化処理の一部として組み込むことが可能であり、ま
た、必要とあれば、外部からの指令によってこの処理を
開始させることも可能である。この処理の最も望ましい
実施タイミングは操舵力検出用トルクセンサ１の組み込
み完了後工場出荷前の段階であり、また、どのような状
況下で実施するにせよ、ステアリング・ハンドル１８か
らは手を離して不用意な外乱を取り除くことが必須の要
件となる。

【００６２】中点電位調整処理を開始したパワーステア
リングコントローラ用ＣＰＵは、まず、パワーステアリ
ングコントローラ２８の不揮発性メモリに中点電位調整
完了フラグＦがセットされているか否かを判別する（ス
テップｂ１）。中点電位調整完了フラグＦがセットされ
ている場合には、無負荷状態で出力されるトルク検出信
号Ｔｓの値とパワーステアリングコントローラ２８が認
識する中点電位の値とを一致させるための処理が既に完
了していることを意味するので、パワーステアリングコ
ントローラ用ＣＰＵは、このまま中点電位調整処理を終
了し、従来と同様の初期化処理や異常検出処理を行った
後、補助操舵装置２９の駆動制御等に関わる通常処理の
ルーチンを開始する。

【００６３】一方、ステップｂ１の判別結果が真となっ
た場合、つまり、中点電位調整完了フラグＦがセットさ
れていないと判別された場合には、この段階では未だ中
点電位の調整に関する処理が行われていないことを意味
するので、パワーステアリングコントローラ用ＣＰＵ
は、改めて実質的な中点電位調整処理を開始することに
なる。

【００６４】パワーステアリングコントローラ用ＣＰＵ
は、まず、タイマＴに所定の検証時間を設定して経過時
間の計測を開始し（ステップｂ２）、操舵力検出用トル
クセンサ１から出力されているトルク検出信号Ｔｓの現
在値を読み込み（ステップｂ３）、この現在値Ｔｓと中
点電位の理論値Ｃ、例えば、２．５（Ｖ）との間の偏差
を求め、この偏差が調整許容限界値Ｗ’の範囲内にある
か否かを判別する（ステップｂ４）。

【００６５】ここで、万一、トルク検出信号の現在値Ｔ
ｓと中点電位の理論値Ｃとの間の偏差が調整許容限界値
Ｗ’の範囲を越えている場合には、パワーステアリング
コントローラ用ＣＰＵは、操舵力検出用トルクセンサ１
の組み付けやステアリングコラムの関連部品との間に生
じる累積公差等に問題があって磁気異方性部材に歪が生
じているものと見做し、電気的な補正では中点電位の適
正な補正が困難であるものと判断して、異常検出信号を
出力し（ステップｂ８）、実質的な中点電位調整処理を
中止する。なお、パワーステアリングコントローラ２８
に発光ダイオード等からなる警告灯やビープ音出力用の
ブザー等を取り付けておくことにより、調整不良の発生
を作業車に直接的に知らせることができる。

【００６６】一方、ステップｂ４の判別結果が真となっ
た場合には、パワーステアリングコントローラ用ＣＰＵ
は、更に、タイマＴによって計測される経過時間が所定
の検証時間に達しているか否かを判別する（ステップｂ
５）。そして、経過時間が検証時間に達していなけれ
ば、前記と同様にしてステップｂ３〜ステップｂ５の処
理を繰り返し実行し、トルク検出信号の現在値Ｔｓと中
点電位の理論値Ｃとの間の偏差が調整許容限界値Ｗ’の
範囲内に収まっているか否かを繰り返し判定する。

【００６７】ここで、タイマＴによって計測される経過
時間が所定の検証時間に達するまでの間、ステップｂ４
の判別結果が連続的に真となり続けた場合には、パワー
ステアリングコントローラ用ＣＰＵは、磁気異方性部材
の歪等の重大な問題はなく、中点電位の電気的な補正が
十分に可能であると判断し、トルク検出信号の現在値Ｔ
ｓから中点電位の理論値Ｃを減じた値を、この操舵力検
出用トルクセンサ１に対応する補正値としてパワーステ
アリングコントローラ２８内の不揮発性メモリに記憶し
（ステップｂ６）、中点電位調整完了フラグＦをセット
して（ステップｂ７）、中点電位調整処理を終了する。

【００６８】このようにして中点電位調整完了フラグＦ
がセットされる結果、次回以降、電源投入時の中点電位
調整処理終は実施されなくなるが、必要に応じて外部か
らの指令を入力することによってステップｂ２以降の処
理、つまり、実質的な中点電位調整処理を強制的に起動
することが可能であり、点検整備等の際に役立つ。

【００６９】前記と同様、操舵力検出用トルクセンサを
複数備えた自動車の場合には、各々の操舵力検出用トル
クセンサからの出力に対して同様の処理を実施し、各々
の操舵力検出用トルクセンサに対応した補正値をパワー
ステアリングコントローラ２８内の不揮発性メモリに個
別に記憶するものとする。

【００７０】図５は、このようにして得られた補正値を
利用してパワーステアリングコントローラ２８を調整
し、無負荷状態で出力されるトルク検出信号Ｔｓの値と
パワーステアリングコントローラ２８が認識する中点電
位の値とを一致させるための処理の概略を示すフローチ
ャートである。

【００７１】この検出データ補正処理は、パワーステア
リングコントローラ用ＣＰＵがトルク検出信号Ｔｓの値
に基いて補助操舵装置２９の電動機２６をフィードバッ
ク制御する際のデータ読み込み処理の一環として組み込
まれ、パワーステアリングコントローラ用ＣＰＵが操舵
力検出用トルクセンサ１からのトルク検出信号Ｔｓの値
を読み込む度に繰り返し実行されるようになっている。

【００７２】トルク検出信号Ｔｓの値に基く補助操舵装
置２９のフィードバック制御自体は既に公知であるの
で、ここでは、検出データ補正処理の部分に関してだけ
説明する。

【００７３】従来と同様に電動機２６のフィードバック
制御のためのデータ読み込み処理でトルク検出信号Ｔｓ
の現在値を読み込んだパワーステアリングコントローラ
用ＣＰＵは（ステップｃ１）、この現在値Ｔｓから前述
した図４の中点電位調整処理で不揮発性メモリに保存さ
れた補正値の値を減じ、磁気異方性部材に生じた初期歪
や供給電源の電圧降下等によるオフセットの影響を除去
した真のトルク検出信号Ｔｓの値を求め（ステップｃ
２）、この真の値Ｔｓをフィードバック制御の処理に渡
すことによって、検出データ補正処理からフィードバッ
ク制御の処理に出力されるトルク検出信号Ｔｓの値を真
の操舵力に適応した値に一致させる（ステップｃ３）。

【００７４】例えば、磁気異方性部材の初期歪や供給電
源の電圧降下等によって、補助操舵装置２９のフィード
バック制御を実施するパワーステアリングコントローラ
２８が中点電位として認識する理論値Ｃと無負荷状態の
操舵力検出用トルクセンサ１が出力する電位との間にオ
フセットβが発生していたとすれば、前述した図４の中
点電位調整処理によってこのβの値が補正値としてパワ
ーステアリングコントローラ２８の不揮発性メモリに保
存されることになる。そして、最終的に、検出データ補
正処理におけるステップｃ１〜ステップｃ３の処理によ
ってＴｓからβを減算して生成された真のトルク検出信
号Ｔｓの値が補助操舵装置２９のフィードバック制御の
処理に渡されるので、補助操舵装置２９のフィードバッ
ク制御を実施するパワーステアリングコントローラ２８
は、操舵力検出用トルクセンサ１に生じているオフセッ
トに関わりなく、常に、適切なトルク検出信号に基いて
補助操舵装置２９のフィードバック制御を実施すること
が可能となるのである。

【００７５】なお、操舵力検出用トルクセンサを複数備
えた自動車の場合には、各々の操舵力検出用トルクセン
サ毎の補正値が不揮発性メモリに記憶されているので、
ステップｃ１およびステップｃ２の処理では、その時点
で実際に使用されている操舵力検出用トルクセンサに対
応して補正値の値を読み込むものとする。

【００７６】図６（ｄ）は簡単な変形例について示した
概念図である。図６（ｄ）においては操舵力検出用トル
クセンサ１およびパワーステアリングコントローラ２８
とも構成を大幅に省略して記載しているが、その内容は
図１および図２で示したものと概ね同様であり、パワー
ステアリングコントローラ２８がデータ保存用の不揮発
性メモリを備えていない点のみが相違する。このような
構造の場合、パワーステアリングコントローラ２８と操
舵力検出用トルクセンサ１との間を通信線３１で接続し
ておき、図４の中点電位調整処理によって求めた補正値
の値を操舵力検出用トルクセンサ１の不揮発性のメモリ
１７に保存しておく。図５の検出データ補正処理の実施
に際しては、通信線３１を介してメモリ１７から補正値
の値を読み込むことにより、前記と同様の作用効果を達
成することができる。この場合、検出データ補正処理で
必要とされる補正値が操舵力検出用トルクセンサ１と一
体的に保持されるようになるので、故障等の原因でパワ
ーステアリングコントローラ２８を環装した場合であっ
ても改めて中点電位調整処理を実施する必要はない。パ
ワーステアリングコントローラ２８自体は飽くまで電気
部品の集合体であって、外力の影響を受けるような機械
的な検出手段を備えていないため、組み付けによる外乱
の影響はなく、また、性能的な個体差もないので、操舵
力検出用トルクセンサ１側の補正に必要とされるデータ
さえ確保されていれば適切なフィードバック制御が実施
できるからである。なお、符号３０はパワーステアリン
グコントローラ２８に中点電位調整指令を入力するため
の外部装置、例えば、所定の専用ブログラムを記憶した
ノート型パソコン等であり、この外部装置からパワース
テアリングコントローラ２８に指令を送ることにより、
第２回目以降の中点電位調整処理、つまり、図４に示さ
れるステップｂ２以降の処理が実施される。

【００７７】次に、より厳密に中点電位を調整するため
の操作について説明する。一般に、無負荷状態でステア
リング・ハンドル１８を回転させた場合、ステアリング
シャフト１９の回転角度に応じて、操舵力検出用トルク
センサ１からは、図７に示されるようなトルク検出信号
Ｔｓが出力される。これは、トルク検出回路２の磁気異
方性部材をセンサ軸２２に取り付けたり、または、ステ
アリングシャフト１９をステアリングコラムのケーシン
グ２０に組み込んだりする際に、部品の個体差によって
寸法公差や形状公差の範囲内で磁気異方性部材に微小な
歪が生じ、この歪の発生状態がケーシング２０に対する
ステアリングシャフト１９の回転角度の変化、つまり、
部品同士の片当たり等の状態変化に応じて変動するため
と考えられる。

【００７８】ここで問題となるのが、ステアリングシャ
フト１９がどのような回転位置にある状態でパワーステ
アリングコントローラ２８の中点電位を調整するかとい
うことである。

【００７９】もし、図７のＡのような回転位置にあると
きにトルク検出信号Ｔｓの値を理論上の中点電位Ｃに合
わせたとすると、ステアリングシャフト１９をＢの回転
位置に回したときに出力されるトルク検出信号Ｔｓの値
が理論上の中点電位Ｃに比べて著しく低くなってしまう
し、また、ステアリングシャフト１９が図７のＢのよう
な回転位置にあるときにトルク検出信号Ｔｓの値を理論
上の中点電位Ｃに合わせたとすると、ステアリングシャ
フト１９をＡの回転位置に回したときに出力されるトル
ク検出信号Ｔｓの値が理論上の中点電位Ｃに比べて著し
く高くなってしまうといった弊害が生じる。従って、図
７に示されるようなトルク検出信号Ｔｓの振幅Ｖp-pの
中間値(1/2)Ｖp-pが理論上の中点電位Ｃと一致するよう
に調整するのが理想である。

【００８０】特に、パワーステアリングコントローラ２
８が操舵力検出用トルクセンサ１に電力を供給する際に
ＣＰＵを利用したデジタル処理を行うものにおいては、
電圧出力の演算に用いるビット数に応じてＣＰＵが認識
可能な電圧の分解能に制限が生じ、例えば、８ビットＣ
ＰＵで５（Ｖ）の作動電圧を管理する場合においては、
その分解能は５（Ｖ）／２５６、つまり、１９．６（ｍ
Ｖ）程度の分解能となるので、ＣＰＵによって検出され
る電位の変化には、実質的に、１９．６（ｍＶ）相当の
不感帯が発生することになる。

【００８１】そこで、この不感帯の範囲内にトルク検出
信号Ｔｓの中点電位の振幅Ｖp-pを収め、トルク検出信
号Ｔｓの中点電位の極大値と極小値がこの不感帯から食
み出ないように設定することができれば、ステアリング
シャフト１９がどのような回転位置にあろうとも、パワ
ーステアリングコントローラ用ＣＰＵは、ステアリング
シャフト１９の回転位置に応じて変動するトルク検出信
号Ｔｓの中点電位の変動を実質的に検出することはなく
なり、ステアリング・ハンドル１８を積極的に操作しな
い状態でパワーアシストが作動するといった問題を根本
的に解消することが可能となる。

【００８２】そこで、本実施形態の中点電位調整方法で
は、以下に示す操作を適用することで、トルク検出信号
Ｔｓの中点電位の振幅Ｖp-pを可能な限り前述の不感帯
の範囲内に収めるようにした。

【００８３】まず、ステアリング・ハンドル１８を所定
の刻み幅Ｄで回転させ、ステアリング・ハンドル１８の
各回転位置において操舵力検出用トルクセンサ１から出
力されるトルク検出信号Ｔｓの電位を測定し、理論上の
中点電位Ｃから最も外れたトルク検出信号Ｔｓの電位と
トルク検出信号Ｔｓの極大値および極小値を検出する。
必然的に、極大値または極小値の何れか一方が、理論上
の中点電位Ｃから最も外れたトルク検出信号Ｔｓの電位
となる。この操作は通常のアナログ式の電圧計を利用し
て実施することができるので、ＣＰＵの分解能による影
響はない。

【００８４】次に、前述のようにして検出した極大値お
よび極小値のデータに基き、パワーステアリングコント
ローラ２８が中点電位Ｃとして認識する範囲の電位幅の
上限値と極大値との間の偏差、および、パワーステアリ
ングコントローラ２８が中点電位Ｃとして認識する範囲
の電位幅の下限値と極小値との間の偏差を求める。パワ
ーステアリングコントローラ２８は、理論上の中点電位
Ｃを不感帯の中央値として検出するように調整されてい
るので、例えば、１９．６（ｍＶ）がＣＰＵの分解能で
ある場合には、パワーステアリングコントローラ２８が
中点電位Ｃとして認識する範囲の電位幅の上限値はＣ＋
９．８（ｍＶ）、また、パワーステアリングコントロー
ラ２８が中点電位Ｃとして認識する範囲の電位幅の下限
値はＣ−９．８（ｍＶ）となり、上限値および下限値の
何れも自明な値である。よって、これら二つの偏差の
値、つまり、｜極大値−〔Ｃ＋９．８（ｍＶ）〕｜と｜
極小値−〔Ｃ−９．８（ｍＶ）〕｜の値は容易に求める
ことができる。

【００８５】そこで、前記二つの偏差の差を２で除した
値を求め、この値を図７に示されるようなトルク検出信
号の振幅Ｖp-pの１／２に相当する値(1/2)Ｖp-pに加算
して、理論上の中点電位Ｃから最も外れたトルク検出信
号Ｔｓの電位を基準としたオフセット量を算出し、この
基準値からオフセット量の分だけ理論上の中点電位Ｃの
方向に向けてオフセットした電位Ｃ’を、ステアリング
シャフト１９の回転位置の相違によって生じる検出出力
の変動を踏まえた真の中点電位Ｃ’としてパワーステア
リングコントローラ２８に設定する。

【００８６】このような操作により、パワーステアリン
グコントローラ用ＣＰＵの分解能に起因する電圧検出の
不感帯の範囲内にトルク検出信号Ｔｓの中点電位の振幅
Ｖp-pを収めることが可能である。

【００８７】次に、幾つかの具体例について説明する。
まず、図８（ａ）は、トルク検出信号Ｔｓの中点電位の
振幅Ｖp-pが比較的大きく、振幅の中心が理論上の中点
電位Ｃに近い場合の中点電位調整について簡略化して示
した概念図である。

【００８８】この場合、理論上の中点電位Ｃから最も外
れたトルク検出信号Ｔｓの電位は極大値と共通の
Ｖ_ＨＰ、また、これに対応するステアリング・ハンドル
１８の回転角度はＤ_１であって、トルク検出信号Ｔｓの
極小値はＶ_ＬＰである。

【００８９】従って、パワーステアリングコントローラ
２８が中点電位Ｃとして認識する範囲の電位幅の上限値
と極大値Ｖ_ＨＰとの間の偏差はＶ_Ｈ、また、パワーステ
アリングコントローラ２８が中点電位Ｃとして認識する
範囲の電位幅の下限値と極小値Ｖ_ＬＰとの間の偏差はＶ
_Ｌとなる。

【００９０】そこで、前記二つの偏差の差｜Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ
｜を２で除した値(1/2)｜Ｖ_Ｈ−Ｖ _Ｌ｜、要するに、振
幅の中心ズレの１／２に相当する値を求め、この値をト
ルク検出信号の中点電位の振幅Ｖp-pの１／２に相当す
る値(1/2)Ｖp-pに加算して、理論上の中点電位Ｃから最
も外れたトルク検出信号Ｔｓの電位Ｖ_ＨＰを基準とした
オフセット量(1/2)Ｖp-p＋(1/2)｜Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ｜を算出
し、オフセット量(1/2)Ｖp-p＋(1/2)｜Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ｜の
分だけ理論上の中点電位Ｃの方向に向けてオフセットし
た電位Ｃ’＝Ｖ_ＨＰ−〔(1/2)Ｖp-p＋(1/2)｜Ｖ_Ｈ−Ｖ
_Ｌ｜〕を真の中点電位Ｃ’としてパワーステアリングコ
ントローラ２８に設定する。

【００９１】なお、図８（ａ）の例では振幅の中心が理
論上の中点電位Ｃに近く偏差Ｖ_Ｈと偏差Ｖ_Ｌの大きさが
同等であるため、結果的に、(1/2)｜Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ｜の項
は略０の値となり、中点電位Ｃの値と真の中点電位Ｃ’
の値が概ね同等となる。

【００９２】図８（ａ）の例では、トルク検出信号Ｔｓ
の中点電位の振幅Ｖp-pが大きいため、パワーステアリ
ングコントローラ用ＣＰＵが中点電位として認識する不
感帯の範囲に振幅の全てを収めることはできないが、そ
の大半の部分は不感帯の範囲に収めることができる。ま
た、振幅の大きさはゲイン調整回路１０で調整可能であ
るため、最終的に、問題となることはない。

【００９３】図８（ｂ）は、トルク検出信号Ｔｓの中点
電位の振幅Ｖp-pが比較的小さく、振幅の中心が理論上
の中点電位Ｃに近い場合の中点電位調整について簡略化
して示した概念図である。

【００９４】この場合、振幅以外の条件は図８（ａ）の
例と略同一であり、結果として、真の中点電位Ｃ’＝Ｃ
がパワーステアリングコントローラ２８に設定されるこ
とになる。図８（ｂ）の例では、トルク検出信号Ｔｓの
振幅Ｖp-pが小さいため、パワーステアリングコントロ
ーラ用ＣＰＵが中点電位として認識する不感帯の範囲
Ｃ’−９．８（ｍＶ）からＣ’＋９．８（ｍＶ）に振幅
の全ての部分を収めることができる。

【００９５】図９（ａ）は、トルク検出信号Ｔｓの振幅
Ｖp-pが比較的小さく、振幅の中心が理論上の中点電位
Ｃよりもオーバー側にずれている場合の中点電位調整に
ついて簡略化して示した概念図である。

【００９６】この場合、理論上の中点電位Ｃから最も外
れたトルク検出信号Ｔｓの電位は極大値と共通の
Ｖ_ＨＰ、また、これに対応するステアリング・ハンドル
１８の回転角度はＤ_３であって、トルク検出信号Ｔｓの
極小値はＶ_ＬＰである。

【００９７】従って、パワーステアリングコントローラ
２８が中点電位Ｃとして認識する範囲の電位幅の上限値
と極大値Ｖ_ＨＰとの間の偏差はＶ_Ｈとなる。また、極小
値Ｖ _ＬＰはＣＰＵが中点電位として認識する範囲から外
れてはいないので、パワーステアリングコントローラ２
８が中点電位Ｃとして認識する範囲の電位幅の下限値と
極小値Ｖ_ＬＰとの間の偏差は無視する。

【００９８】よって、偏差の差｜Ｖ_Ｈ−０｜を２で除し
た値(1/2)｜Ｖ_Ｈ｜、要するに、問題となる振幅の中心
ズレの１／２に相当する値を求め、この値をトルク検出
信号の振幅Ｖp-pの１／２に相当する値(1/2)Ｖp-pに加
算して、理論上の中点電位Ｃから最も外れたトルク検出
信号Ｔｓの電位Ｖ_ＨＰを基準としたオフセット量(1/2)
Ｖp-p＋(1/2)｜Ｖ_Ｈ｜を算出し、オフセット量(1/2)Ｖp
-p＋(1/2)｜Ｖ_Ｈ｜の分だけ理論上の中点電位Ｃの方
向、つまり、マイナス側に向けてオフセットした電位
Ｃ’＝Ｖ_ＨＰ−〔(1/2)Ｖp-p＋(1/2)｜Ｖ_Ｈ｜〕を真の
中点電位Ｃ’としてパワーステアリングコントローラ２
８に設定することになる。

【００９９】この場合も、トルク検出信号Ｔｓの振幅Ｖ
p-pが小さいため、パワーステアリングコントローラ用
ＣＰＵが中点電位として認識する不感帯の範囲Ｃ’−
９．８（ｍＶ）からＣ’＋９．８（ｍＶ）に振幅の全て
の部分を収めることができる。

【０１００】図９（ｂ）は、トルク検出信号Ｔｓの振幅
Ｖp-pが比較的小さく、振幅の中心が理論上の中点電位
Ｃよりもアンダー側にずれている場合の中点電位調整に
ついて簡略化して示した概念図である。

【０１０１】この場合、理論上の中点電位Ｃから最も外
れたトルク検出信号Ｔｓの電位は極小値と共通の
Ｖ_ＬＰ、また、これに対応するステアリング・ハンドル
１８の回転角度はＤ_４であって、トルク検出信号Ｔｓの
極大値はＶ_ＨＰである。

【０１０２】従って、パワーステアリングコントローラ
２８が中点電位Ｃとして認識する範囲の電位幅の下限値
と極小値Ｖ_ＬＰとの間の偏差はＶ_Ｌとなる。また、極大
値Ｖ _ＨＰはＣＰＵが中点電位として認識する範囲から外
れてはいないので、パワーステアリングコントローラ２
８が中点電位Ｃとして認識する範囲の電位幅の上限値と
極大値Ｖ_ＨＰとの間の偏差は無視する。

【０１０３】よって、偏差の差｜Ｖ_Ｌ−０｜を２で除し
た値(1/2)｜Ｖ_Ｌ｜、要するに、問題となる振幅の中心
ズレの１／２に相当する値を求め、この値をトルク検出
信号の振幅Ｖp-pの１／２に相当する値(1/2)Ｖp-pに加
算して、理論上の中点電位Ｃから最も外れたトルク検出
信号Ｔｓの電位Ｖ_ＬＰを基準としたオフセット量(1/2)
Ｖp-p＋(1/2)｜Ｖ_Ｌ｜を算出し、オフセット量(1/2)Ｖp
-p＋(1/2)｜Ｖ_Ｌ｜の分だけ理論上の中点電位Ｃの方
向、つまり、プラス側に向けてオフセットした電位Ｃ’
＝Ｖ_ＬＰ＋〔(1/2)Ｖp-p＋(1/2)｜Ｖ_Ｌ｜〕を真の中点
電位Ｃ’としてパワーステアリングコントローラ２８に
設定することになる。

【０１０４】この場合も、トルク検出信号Ｔｓの振幅Ｖ
p-pが小さいため、パワーステアリングコントローラ用
ＣＰＵが中点電位として認識する不感帯の範囲Ｃ’−
９．８（ｍＶ）からＣ’＋９．８（ｍＶ）に振幅の全て
の部分を収めることができる。

【０１０５】以上、パワーステアリングコントローラ２
８側の感度を調整する場合の方法について述べたが、ス
テアリングシャフト１９の回転位置とトルク検出信号Ｔ
ｓとの対応関係を考慮して操舵力検出用トルクセンサ１
の出力を調整することによっても、前記と同等の作用効
果を達成することができる。

【０１０６】操舵力検出用トルクセンサ１の出力を調整
する際には、前記と同様にしてステアリング・ハンドル
１８を所定の刻み幅Ｄで回転させ、ステアリング・ハン
ドル１８の各回転位置において操舵力検出用トルクセン
サ１から出力されるトルク検出信号Ｔｓの電位を測定
し、理論上の中点電位Ｃから最も外れたトルク検出信号
Ｔｓの電位とトルク検出信号Ｔｓの極大値および極小値
を検出し、このとき同時にステアリング・ハンドル１８
の回転角度を記録しておく。

【０１０７】そして、前記と同様にして真の中点電位
Ｃ’を求めて、理論上の中点電位Ｃとの偏差｜Ｃ−Ｃ’
｜を算出し、最終的に、理論上の中点電位Ｃから最も外
れたトルク検出信号Ｔｓの電位が検出されたときの回転
角度にステアリング・ハンドル１８を戻し、この回転位
置で、理論上の中点電位Ｃから最も外れたトルク検出信
号Ｔｓを基準に｜Ｃ−Ｃ’｜だけオフセットした電位が
検出されるように中点電位調整回路１３を調整する。

【０１０８】従って、例えば、図９（ａ）の例では、ス
テアリング・ハンドル１８を回転角度Ｄ_３の位置に戻し
た状態でＶ_ＨＰ−｜Ｃ−Ｃ’｜の電位が検出されるよう
に中点電位調整回路１３を調整すればよく、また、図９
（ｂ）の例では、ステアリング・ハンドル１８を回転角
度Ｄ_４の位置に戻した状態でＶ_ＬＰ＋｜Ｃ−Ｃ’｜の電
位が検出されるように中点電位調整回路１３を調整し
て、図中のＣ’のラインをＣのラインに一致させればよ
い。

【０１０９】これにより、前記と同様、パワーステアリ
ングコントローラ２８の不感帯の範囲内にトルク検出信
号Ｔｓの振幅Ｖp-pを収めることが可能となり、ステア
リングシャフト１９がどのような回転位置にあろうと
も、パワーステアリングコントローラ用ＣＰＵは、ステ
アリングシャフト１９の回転位置に応じて変動するトル
ク検出信号Ｔｓの中点電位の変動を実質的に検出するこ
とはなくなり、ステアリング・ハンドル１８を積極的に
操作しない状態でパワーアシストが作動するといった問
題を根本的に解消することが可能となる。

【０１１０】

【発明の効果】本発明によるパワーステアリングシステ
ムの中点電位調整方法は、操舵力検出用トルクセンサを
自動車の操舵力伝達経路上に組み付けてパワーステアリ
ングコントローラと接続し、ステアリング・ハンドルに
作用する外力を取り除いた状態で中点電位調整回路から
出力されるトルク検出信号がパワーステアリングコント
ローラによって中点電位として認識される電位となるよ
うに中点電位調整回路あるいはパワーステアリングコン
トローラを調整するようにしたので、操舵力検出用トル
クセンサの組み付けに伴う外力の作用に起因する中点電
位のズレやパワーステアリングコントローラから操舵力
検出用トルクセンサに至る電気的な接続経路で生じる電
圧降下に起因する中点電位のズレ等の外乱を確実に吸収
して、実際に自動車が使用される状況と略同等の条件で
操舵力検出用トルクセンサの中点電位を精密に調整する
ことができる。

【０１１１】また、中点電位の調整に用いた制御データ
を補正値として操舵力検出用トルクセンサ側の不揮発性
メモリに記憶させるようにしたので、故障等の原因でパ
ワーステアリングコントローラを換装した場合であって
も、新たに換装されたパワーステアリングコントローラ
と操舵力検出用トルクセンサとの間で改めて中点電位の
再調整を行う必要がなく、パワーステアリングコントロ
ーラの換装作業を簡単に行うことができるようになる。

【０１１２】更に、ステアリング・ハンドルの各回転位
置において操舵力検出用トルクセンサから出力されるト
ルク検出信号の電位を測定し、パワーステアリングコン
トローラが中点電位として認識する範囲の電位幅にトル
ク検出信号のバラツキを収めるように、パワーステアリ
ングコントローラが認識する中点電位を調整するように
したので、ステアリング・ハンドルの回転位置によって
中点電位に多少の変動が生じるような場合でも、この中
点電位の変動による不用意なパワーアシストの作動を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パワーステアリングシステムの一部を構成する
操舵力検出用トルクセンサの要部を示した機能ブロック
図である。

【図２】操舵力検出用トルクセンサを組み込んだステア
リングシャフトの周辺とパワーステアリングコントロー
ラの取り付け状態について簡略化して示した断面図であ
る。

【図３】操舵力検出用トルクセンサを調整してトルク検
出信号の電位をパワーステアリングコントローラが認識
する中点電位に一致させる場合の中点電位調整処理の概
略を示したフローチャートである。

【図４】パワーステアリングコントローラの側の補正値
を調整することによって無負荷状態で出力されるトルク
検出信号の値とパワーステアリングコントローラが認識
する中点電位の値とを一致させるようにした中点電位調
整処理の概略を示したフローチャートである。

【図５】図４の中点電位調整処理で求められた補正値を
利用して無負荷状態で出力されるトルク検出信号の値と
パワーステアリングコントローラが認識する中点電位の
値とを一致させる検出データ補正処理の概略を示したフ
ローチャートである。

【図６】図６（ａ）は操舵力検出用トルクセンサを調整
してトルク検出信号の電位をパワーステアリングコント
ローラが認識する中点電位に一致させるようにした中点
電位調整の変形例について示した概念図、図６（ｂ）は
操舵力検出用トルクセンサを調整してトルク検出信号の
電位をパワーステアリングコントローラが認識する中点
電位に一致させるようにした中点電位調整の別の変形例
について示した概念図、図６（ｃ）はアナログ式の中点
電位調整回路について示した概念図、図６（ｄ）はパワ
ーステアリングコントローラの側を調整することによっ
て無負荷状態で出力されるトルク検出信号の値とパワー
ステアリングコントローラが認識する中点電位の値とを
一致させるようにした中点電位調整の変形例について示
した概念図である。

【図７】ステアリングシャフトの回転角度とトルク検出
信号との対応関係の一般例を示した線図である。

【図８】図８（ａ）はトルク検出信号の振幅が比較的大
きく振幅の中心が理論上の中点電位に近い場合の中点電
位調整について簡略化して示した概念図、図８（ｂ）は
トルク検出信号の振幅が比較的小さく振幅の中心が理論
上の中点電位に近い場合の中点電位調整について簡略化
して示した概念図である。

【図９】図９（ａ）はトルク検出信号の振幅が比較的小
さく振幅の中心が理論上の中点電位よりもオーバー側に
ずれている場合の中点電位調整について簡略化して示し
た概念図、図９（ｂ）はトルク検出信号の振幅が比較的
小さく振幅の中心が理論上の中点電位よりもアンダー側
にずれている場合の中点電位調整について簡略化して示
した概念図である。

【符号の説明】

１操舵力検出用トルクセンサ２トルク検出回路３ａ，３ｂ検出コイル４ａ，４ｂ励磁コイル５発振回路６バッファ７ａ，７ｂ整流回路８比較回路９平滑回路１０ゲイン調整回路１１制御回路１２トルクセンサ用ＣＰＵ１３中点電位調整回路１４アナログ電圧発生回路１５電圧監視回路１６温度センサ１７メモリ（不揮発性メモリ）１８ステアリング・ハンドル１９ステアリングシャフト２０ケーシング２１スパーギァ（補助操舵装置の一部）２２センサ軸２３ベアリング２４ベアリング２５ステアリング出力軸２６電動機（補助操舵装置の一部）２７ピニオンギァ（補助操舵装置の一部）２８パワーステアリングコントローラ２９補助操舵装置３０外部装置３０’ 検出器３１通信線３２ボリューム３３電圧計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F051 AA01 AB05 BA03 3D032 DA15 DA19 DA73 EA01 EB08 EC28 GG01 3D033 CA02 CA04 CA24 CA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリング・ハンドルに作用する操舵
力を検出するトルク検出回路からの電気信号の中点電位
を調整してトルク検出信号として出力する中点電位調整
回路を備えた操舵力検出用トルクセンサと、前記操舵力
検出用トルクセンサからのトルク検出信号に基づいて補
助操舵装置の駆動トルクをフィードバック制御すると共
に前記操舵力検出用トルクセンサに駆動電力を供給する
パワーステアリングコントローラとによって構成される
パワーステアリングシステムの中点電位調整方法であっ
て、前記操舵力検出用トルクセンサを自動車の操舵力伝達経
路上に組み付けて前記パワーステアリングコントローラ
と接続した後、前記ステアリング・ハンドルに作用する
外力を取り除いた状態で、前記中点電位調整回路から出
力されるトルク検出信号が前記パワーステアリングコン
トローラが中点電位として認識する電位となるように前
記中点電位調整回路を調整することを特徴としたパワー
ステアリングシステムの中点電位調整方法。
【請求項２】前記操舵力検出用トルクセンサに前記中
点電位調整回路を制御するためのマイクロプロセッサを
設ける一方、前記パワーステアリングコントローラには
前記補助操舵装置の駆動トルクをフィードバック制御す
るためのマイクロプロセッサを設け、前記パワーステア
リングコントローラ側のマイクロプロセッサと前記操舵
力検出用トルクセンサ側のマイクロプロセッサとの間で
通信処理を行って前記中点電位調整回路を調整すると共
に、調整完了時の制御データを補正値として前記操舵力
検出用トルクセンサ側の不揮発性メモリに記憶させるこ
とを特徴とした請求項１記載のパワーステアリングシス
テムの中点電位調整方法。
【請求項３】前記中点電位調整回路の出力部に電圧計
を接続する一方、前記パワーステアリングコントローラ
には外部装置によって構成される検出器を接続してパワ
ーステアリングコントローラが中点電位として認識する
電位を検出し、前記中点電位調整回路から出力されるト
ルク検出信号の電位が前記パワーステアリングコントロ
ーラが中点電位として認識する電位と一致するように前
記中点電位調整回路を調整することを特徴とした請求項
１記載のパワーステアリングシステムの中点電位調整方
法。
【請求項４】ステアリング・ハンドルに作用する操舵
力を検出するトルク検出回路からの電気信号をトルク検
出信号として出力する操舵力検出用トルクセンサと、前
記操舵力検出用トルクセンサからのトルク検出信号に基
づいて補助操舵装置の駆動トルクをフィードバック制御
するパワーステアリングコントローラとによって構成さ
れるパワーステアリングシステムの中点電位調整方法で
あって、前記トルク検出回路を自動車の操舵力伝達経路上に組み
付けた後、前記ステアリング・ハンドルに作用する外力
を取り除いた状態で、前記操舵力検出用トルクセンサか
ら出力されるトルク検出信号が中点電位として認識され
るように前記パワーステアリングコントローラを調整す
ることを特徴としたパワーステアリングシステムの中点
電位調整方法。
【請求項５】前記ステアリング・ハンドルを所定の刻
み幅で回転させ、該ステアリング・ハンドルの各回転位
置において前記操舵力検出用トルクセンサから出力され
るトルク検出信号の電位を測定し、前記パワーステアリ
ングコントローラが本来中点電位として認識する範囲の
電位幅から最も外れたトルク検出信号の電位と、前記パ
ワーステアリングコントローラが本来中点電位として認
識する範囲の電位幅から外れたトルク検出信号の電位の
極大値と前記パワーステアリングコントローラが本来中
点電位として認識する範囲の電位幅の上限値との間の偏
差と、前記パワーステアリングコントローラが本来中点
電位として認識する範囲の電位幅から外れたトルク検出
信号の電位の極小値と前記パワーステアリングコントロ
ーラが本来中点電位として認識する範囲の電位幅の下限
値との間の偏差を求め、前記偏差の差を２で除した値を
トルク検出信号の変動量の１／２に相当する値に加算し
た分だけ前記最も外れたトルク検出信号の電位から前記
パワーステアリングコントローラが本来中点電位として
認識する範囲の電位幅の方向に向けてオフセットした電
位を中点電位として認識するように前記パワーステアリ
ングコントローラを調整することを特徴とした請求項４
記載のパワーステアリングシステムの中点電位調整方
法。