JP2002002516A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンドル戻し時に精度の高い中立点を推定し
て効率的にステアリング機構を戻すことができる電動パ
ワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 中立点推定部２００は、舵角速度ωを入
力として舵角速度ωに関連する中立点推定度Ｃ1 を出力
するファジー推論器２１０、操舵トルクＴを入力として
操舵トルクＴに関連する中立点推定度Ｃ2 を出力するフ
ァジー推論器２２０、車速Ｖと経過時間ｔを入力として
車速Ｖと経過時間ｔに関連する中立点推定度Ｃ4 を出力
するファジー推論器２４０を備え、Ｃ1 とＣ2 を乗算
し、その結果にＣ4 を乗算してＣ5 （Ｃm ）を得、繰り
返し演算により精度の高い中立点推定度Ｃm を得る。中
立点推定度Ｃm に基づいて、電流パラメータ、ハンドル
戻し時のデッドバンドの幅のパラメータ、車速に対応し
たパラメータなど使用して操舵補助モータの電流指令値
を補正する。

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、電動式パワース
テアリング装置に関し、特に、低速度走行時におけるス
テアリング機構の戻り特性を改善した電動式パワーステ
アリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動式パワーステアリング装置は、トル
クセンサにより検出された操舵トルクと車速センサによ
り検出された車両速度とに基づいて操舵機構に結合され
た操舵補助モータを駆動制御し、操舵補助力をステアリ
ング機構に与えるもので、一般的には、低速度走行時に
は操舵補助モータによる操舵補助力を大きく設定してス
テアリングホイールの操作を軽く行えるようにし、高速
走行時には操舵補助モータによる操舵補助力を小さく、
或いは零に設定してステアリングホイールの操作を重く
し、安全に走行できるように操舵補助モータを制御して
いる。

【０００３】運転者が操向ハンドルを操作して車両がカ
ーブを通過するとき、ステアリング装置はタイヤが路面
から受ける反力により中立点、即ち直線走行位置に戻る
ような力を受ける。このため、車両がカーブを通過し終
えたとき、運転者が操向ハンドルから手を離すと、ステ
アリング装置は路面から受ける反力により自然に中立点
に復帰し、操向ハンドルは逆方向に回転する。このよう
な動作は一般に「ハンドル戻し」と呼ばれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動式パワース
テアリング装置では、操舵補助モータの回転を減速ギア
機構を介して舵取り機構に伝達しているため、操舵補助
モータの慣性モーメントや減速ギア機構の摩擦等が影響
し、特に低速度走行時における「ハンドル戻し」即ちス
テアリング機構の戻りが悪いという不都合があつた。

【０００５】この対応としては、ステアリングシャフト
に設けられた舵角センサを使用して舵角を検出し、操舵
補助モータを駆動してステアリング機構を中立点、即ち
車両が直線走行する位置に戻すように制御する必要があ
るが、舵角センサの取付誤差やステアリング機構の組立
誤差等のため、舵角センサで検出された舵角が零の位置
とステアリング機構が直線走行する位置（中立点）とは
必ずしも一致しない。この発明は上記した種々の課題を
解決することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項１の発明は、少なくとも操舵トル
ク検出手段を備え、検出された操舵トルクに基づいて演
算された電流指令値に基づいてステアリング機構に結合
された操舵補助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、ステアリングシャフトに入力され
た舵角を検出する舵角センサと、前記舵角センサにより
検出された舵角と、舵角センサにより検出された舵角速
度、及びトルクセンサにより検出された操舵トルクとに
基づいて前記ステアリング機構の中立点を推定する中立
点推定手段と、前記推定された中立点にステアリング機
構を戻すように操舵補助モータの電流指令値を演算し、
操舵補助モータを駆動制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とする。

【０００７】そして、前記中立点推定手段は、検出され
た舵角速度を入力とするファジー推論により推定した第
１の中立点推定度と、検出された操舵トルクを入力とす
るファジー推論により推定した第２の中立点推定度と、
第１の中立点推定度と第２の中立点推定度との積が零で
ない状態の継続時間と検出された車速を入力とするファ
ジー推論により推定した第３の中立点推定度とに基づい
てステアリング機構の中立点を推定する中立点推定手段
である。

【０００８】また、前記制御手段は、前記中立点推定手
段により推定された中立点情報を入力とするファジー推
論により推定したハンドル戻し時の操舵補助モータの電
流を規定する第１のパラメータ、ハンドル戻し時のデッ
ドバンドの幅を規定する第２のパラメータ、及び車速に
対応したゲインとに基づいて演算されたハンドル戻し時
の補正電流指令値により操舵補助モータの電流指令値を
補正する。

【０００９】さらに、前記ステアリング機構は転がり式
ラック・ピニオン機構を採用してもよい。

【００１０】また、ラック・ピニオン機構を採用する場
合はピニオン軸から操舵補助モータ軸までの伝動機構中
に弾性体を介在させる構成としてもよく、転がり式ラッ
ク・ピニオン機構を採用する場合はピニオン軸から操舵
補助モータ軸までの伝動機構中に弾性体を介在させる構
成としてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】［電動パワーステアリング装置の
構成の概略］以下、この発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、この発明のハンドル戻し制御を
実施するに適した電動パワーステアリング装置１０の構
成の概略を説明する図である。

【００１２】操向ハンドル１１が取り付けられた舵輪軸
１２は、減速ギア２７、ユニバーサルジョイント１６
ａ、１６ｂ、転がり式ラック・ピニオン機構１７を経て
操向車輪のタイロッド１８に結合されている。舵輪軸１
２には、舵角を検出する舵角センサ１３、及び操舵トル
クを検出するトルクセンサ１４が設けられており、ま
た、操舵力を補助する操舵補助モータ２５がクラッチ２
６、減速ギア２７を介して操舵軸１２に結合している。

【００１３】電動パワーステアリング装置を制御する電
子制御回路２０は、バッテリ２１からイグニッションキ
ー２２を経て給電される。電子制御回路２０はＣＰＵで
構成され、トルクセンサ１４で検出された操舵トルクと
車速センサ２３で検出された車速に基づいて電流指令値
を演算し、演算された電流指令値に基づいて操舵補助モ
ータ２５に供給する電流を制御する。なお、電子制御回
路２０のＣＰＵは、このほか、以下に説明するハンドル
戻しに関連する中立点の演算、ハンドル戻しの制御、そ
の他の演算制御も行う。

【００１４】クラッチ２６は電子制御回路２０により制
御されるもので、クラッチ２６は通常の動作状態では結
合しており、電子制御回路２０により電動パワーステア
リング装置の故障が判定されたとき、及び電源がＯＦＦ
の場合に切り離される。

【００１５】図２は、上記した転がり式ラック・ピニオ
ン機構１７の要部の構成を示す断面図である。図２にお
いて、３１は入力軸で、舵輪軸１２の回転はユニバーサ
ルジョイント１６ａ、１６ｂを経て入力軸３１に伝達さ
れる。入力軸３１の下部には回動可能にピニオン軸３２
が同軸的に装着されている。

【００１６】ピニオン軸３２は、ギヤボックス３０の内
部に配置された軸受３３ａ、３３ｂにより支承される。
ピニオン軸３２の外周にはピニオン歯３２ａが形成さ
れ、ピニオン歯３２ａにラック軸３４のラック歯３４ａ
が噛合し、ラック軸３４を軸長方向（図２の表裏方向）
に変位させてタイロッド１８ (図１参照) を介して操舵
輪（図示せず）に所望の舵角を付与するように構成され
ている。

【００１７】ラック軸３４のラック歯３４ａとピニオン
軸３２のピニオン歯３２ａとの噛合関係を適切に保つた
めに、以下説明するプレッシャーパッド部３５が設けら
れ、ラック軸３４をピニオン軸３２に向けて所定の押圧
力で押圧している。プレッシャーパッド部３５は、ギヤ
ボックス３０からピニオン軸３２の軸線方向と直交する
方向に突出する略円筒形のハウジング３０ａ内に設けら
れている。

【００１８】プレッシャーパッド部３５は、ローラ３
６、ニードル軸受３７、ピン軸３８、軸受ホルダ３９、
パッド４０、コイルスプリング４１、アジャストスクリ
ュウ４２から構成されている。ハウジング３０ａ内に配
置された軸受ホルダ３９にピン軸３８が保持されてお
り、このピン軸３８にローラ３６がニードル軸受３７を
介して回転自在に支持されている。

【００１９】ローラ３６は、ラック軸３４のラック歯３
４ａが形成されている側と反対側の外周面３４ｃに転が
り接触するとともに、その反対側はパッド４０に転がり
接触している。コイルスプリング４１がパッド４０とア
ジャストスクリュウ４２との間に配置されており、パッ
ド４０はコイルスプリング４１の弾撥力によりローラ３
６をラック軸３４に向けて押圧する。

【００２０】以上の構成により、アジヤストスクリュウ
４２を回転して軸方向に移動させることにより、コイル
スプリング４１によるパッド４０及びローラ３６を介し
てラック軸３４に向かう押圧力を調整し、ラック歯３４
ａとピニオン歯３２ａとの噛合状態を適切に設定するこ
とができる。このような転がり式ピニオン・ラック機構
によれば、ピニオンとラックとの間に高い負荷が掛かる
場合でも、適切な噛合状態が維持され、伝導効率を大幅
に向上させることができる。

【００２１】図３は、操舵補助モータ２５とウォームギ
ヤ減速機構の構成を示す部分断面図である。この構成の
特徴は、モータ２５の減速機構に使用されるウォームホ
イール５１とウォーム５２とから構成されるウォームギ
ヤ機構において、操舵補助モータ２５の回転軸２５ａと
ウォーム軸５２ａとは、図示を省略してあるがスプライ
ン結合されており、ウォーム軸５２ａは軸方向に移動可
能に構成されている。なお、５０はウォームギヤ機構の
ケーシングを示す。

【００２２】この構成において、ウォーム軸５２ａの両
端のフランジ部５２ｃとウォーム軸受５３との間に弾性
体であるゴムパッド５４を配置してある。なお、５５は
ウォーム軸受５３とゴムパッド５４との間に挿入された
ブッシュを示す。

【００２３】この構成によれば、ウォーム軸５２ａに大
きな軸方向の力、例えばキックバック力が作用した場
合、ウォーム軸５２ａは軸方向に移動して過大な負荷を
逃すことができる。即ち、路面からキックバックを受け
てウォームホイール５１が回転したとき、ゴムパッド５
４の弾性域（移動可能範囲）では、ウォームホイール５
１の回転はウォームホイール５１に噛合するウォーム５
２のウォーム軸５２ａに発生するトルクが操舵補助モー
タ２５の摩擦力及び慣性力に打ち勝つまではウォーム軸
５２ａは軸方向に変位し、操舵補助モータ２５に伝達さ
れない。

【００２４】即ち、路面からのキックバックをウォーム
ホイール５１が受け、ウォームホイール５１が回転力を
受けても、ゴムパッド５４が弾性変形してウォーム軸５
２ａは軸方向に移動し、キックバックの衝撃がゴムパッ
ド５４に吸収される。

【００２５】このような構造によれば、ゴムパッド５４
によるウォーム軸５２ａの移動可能範囲では、キックバ
ック力が操舵補助モータ２５に作用せず、また、ラック
・ピニオン機構に負荷が集中することを防ぐことができ
る。また、このような構造によれば、ゴムパッド５４の
制振作用により、転がり式ラック・ピニオン機構の欠点
である制振作用の不足を補うので、ラトル音の発生を防
ぐことができる。

【００２６】［ハンドル戻し制御］次に、本発明の特徴
部分であるハンドル戻し制御について説明する。運転者
が操向ハンドルを操作して車両がカーブを通過すると
き、ステアリング装置はタイヤが路面から受ける抵抗に
より中立点、即ち直線走行位置に戻るような力を受け
る。このため、車両がカーブを通過し終えたとき、運転
者が操向ハンドルから手を離すと、ステアリング装置は
路面から受ける抵抗により自然に中立点に復帰し、操向
ハンドルは逆方向に回転する。このような動作を一般に
「ハンドル戻し」と呼ばれている。

【００２７】電動パワーステアリング装置では、操舵補
助モータと操舵軸との間に減速機構が設けられているか
ら、減速機構の摩擦等によりステアリング装置の中立点
への復帰が悪くなる。このため、操舵補助モータを駆動
してステアリング装置を中立点へ復帰させるように制御
する必要がある。

【００２８】この場合、前記したように中立点と実際に
車両が直線走行する位置とはずれている場合があるの
で、実際に車両が直線走行する中立点を推定する必要が
ある。また、推定した中立点には誤差が含まれるから、
推定中立点を挟んで所定の舵角範囲では操舵補助モータ
を駆動する電流値を零に設定するデッドバンドを設ける
ことで、推定中立点の誤差に基づく操舵の際の違和感を
解消できる。

【００２９】さらに、中立点の推定の際の誤差が小さく
なつたときは、それに応じてデッドバンドの幅を小さく
設定することで、デッドバンドの幅が固定値の場合より
も操舵の際の違和感なしに、良好なハンドル戻しが得ら
れる。

【００３０】次に、中立点の推定の手法について説明す
る。中立点の推定はファジー推論の手法によるもので、
図４はファジー推論により中立点の推定を行う中立点推
定部２００の構成を説明する図である。なお、図４に示
す中立点推定部２００は電子制御回路２０のＣＰＵで実
行される機能を示したものである。

【００３１】図４において、２１０は舵角速度ωを入力
として舵角速度ωに関連する中立点推定度Ｃ1 を出力す
る第１のファジー推論器である。車両が直進している状
態では操向ハンドルは操作されてなく、舵角速度ω＝０
のはずである。従つて第１のファジー推論器２１０で
は、舵角速度ω＝０（零）のときＣ1 ＝１を出力し、舵
角速度ωが零以外ではωの絶対値が大きくなる程小さい
値Ｃ1 （Ｃ1 ＜１）を出力するようにメンバーシップ関
数が設定されている。

【００３２】２２０は操舵トルクＴを入力として操舵ト
ルクＴに関連する中立点推定度Ｃ2を出力する第２のフ
ァジー推論器である。車両が直進している状態では操向
ハンドルは操作されてなく、操舵トルクＴ＝０のはずで
ある。従つて、第２のファジー推論器２２０では、操舵
トルクＴ＝０（零）のときＣ2 ＝１を出力し、操舵トル
クＴが零以外ではＴの絶対値が大きくなる程小さい値Ｃ
2 （Ｃ2 ＜１）を出力するようにメンバーシップ関数が
設定されている。

【００３３】２４０は車速Ｖと前記Ｃ1 とＣ2 との積が
零でない（Ｃ1 ×Ｃ2 ≠０）状態の経過時間ｔを入力と
し、車速Ｖと前記Ｃ1 とＣ2 との積が零でない（Ｃ1 ×
Ｃ2≠０）状態の経過時間ｔに関連する中立点推定度Ｃ4
を出力する第３のファジー推論器である。車両が直進
している状態は車速Ｖが高い程その状態が維持される確
立が高く、また、操向ハンドルが中立点にある確立が高
い。そこで、第３のファジー推論器２４０では、車速Ｖ
が高速であるほどＣ4 の値が高くなるように、また、そ
の状態が継続する経過時間ｔが長い程Ｃ4 の値が高くな
るようにメンバーシップ関数が設定されている。

【００３４】停車中或いは車速Ｖが時速３０ｋｍ程度ま
での低速領域では、パーキングのための操舵が行なわれ
ている可能性が高いので、操向ハンドルが中立点にある
状態が少なく、またパーキングの際に、操向ハンドルを
切つた状態でパーキングする場合もあるから、低速領域
で中立点の推定を行うと中立点を誤る可能性が高い。こ
のため、時速３０ｋｍ以下では中立点推定度Ｃ4 を、Ｃ
4 ＝０（零）に設定しておく。

【００３５】中立点推定部２００は、上記した第１のフ
ァジー推論器２１０の中立点推定度Ｃ1 と第２のファジ
ー推論器２２０の中立点推定度Ｃ2 とを入力として乗算
し、出力Ｃ3 を出力する乗算器２３０と、乗算器２３０
の出力Ｃ3 と上記した第３のファジー推論器２４０の中
立点推定度Ｃ4 とを入力として乗算し、中立点推定度Ｃ
5 を出力する乗算器２５０とを備え、中立点の推定を行
う。

【００３６】中立点推定度Ｃ5 はメモリに格納されてい
る前回中立点推定度Ｃm と比較され、Ｃ5 ≧Ｃm 、即ち
今回の中立点推定度Ｃ5 の方が高い場合は、メモリに格
納されている中立点推定度Ｃm をＣ5 で更新し、今回演
算された中立点推定度が決定された中立点推定度Ｃ5 を
中立点推定度Ｃm として出力される。

【００３７】このように、今回の中立点推定度Ｃ5 の方
が高い場合には、前回中立点推定度Ｃm を更新すること
で、中立点の推定精度を高めることができる。以下、中
立点の推定処理を図５のフローチヤートを参照して説明
する。

【００３８】まず、舵輪軸１２に設けられた舵角センサ
１３で検出された舵角θｒを読取り、１回目の検出か否
かを判定する（ステップＰ１、Ｐ２）。１回目の検出で
あれば、不揮発性メモリに書き込まれてある前回の中立
点の値θｍを初期推定中立点θｃとし、中立点推定度メ
モリに格納されている推定度Ｃm を０にクリヤする（ス
テップＰ３）。ステップＰ２の判定で１回目の検出でな
い場合はステップＰ３の処理は省かれる。

【００３９】舵角センサ１３から出力される舵角速度ω
を読み取り（ステップＰ４）、検出舵角θｒと推定中立
点θｃとの差（θ＝θｒ−θｃ）を、推定中立点θｃを
基準とした舵角θとして演算する（ステップＰ５）。

【００４０】前記した第１のファジー推論器２１０の処
理、即ち舵角速度ωを入力として中立点推定度Ｃ1 を演
算し（ステップＰ６）、前記した第２のファジー推論器
２２０の処理、即ち操舵トルクＴを入力として中立点推
定度Ｃ2 を演算する（ステップＰ７）。さらに、乗算器
２３０により中立点推定度Ｃ1 とＣ2 を乗算して中立点
推定度Ｃ3 を求め（ステップＰ８）、中立点推定の精度
を高める。

【００４１】中立点推定度Ｃ3 が零か否かを判定し（ス
テップＰ９）、零でない値であれば操向ハンドルは中立
点付近にあると推定し、その状態の継続時間ｔをカウン
トし（ステップＰ１０）、零のときは操向ハンドルは中
立点以外にあると推定し、その状態の継続時間ｔをカウ
ントするカウンタをリセットする（ステップＰ１１）。

【００４２】前記した第３のファジー推論器２４０の処
理を行う。即ち、車速Ｖ及び前記継続時間ｔを入力と
し、中立点推定度Ｃ4 を演算する（ステップＰ１２）。
さらに、乗算器２５０により中立点推定度Ｃ3 とＣ4 を
乗算して中立点推定度Ｃ5 を求め（ステップＰ１３）、
中立点推定の精度を高める。

【００４３】メモリに格納されている前回中立点推定度
Ｃm と今回演算して得られた中立点推定度Ｃ5 とを比較
し（ステップＰ１４）、Ｃ5 ≧Ｃm 、即ち今回の中立点
推定度Ｃ5 のほうが高い場合は、その時の舵角θｒを推
定中立点θｃとし（θｃ←θｒ）、不揮発性メモリに格
納されている中立点の舵角θｍを舵角θｒで更新し（θ
ｍ←θｒ）、前回中立点推定度メモリに格納されている
推定度Ｃm をＣ5 で更新（Ｃm ←Ｃ5 ）する（ステップ
Ｐ１５）。

【００４４】ステップＰ１４の判定で、Ｃ5 ≧Ｃm でな
い場合は、ステップＰ１５の更新処理は行なわない。以
上で中立点推定処理を終了し、主ルーチンに戻る。

【００４５】次に、中立点の推定処理の結果を使用して
実行されるハンドル戻し制御部について説明する。図６
はハンドル戻し制御部４００の構成を説明する図であ
る。

【００４６】図６において、３１０は先に決定された中
立点推定度Ｃm を入力として、ハンドル戻し時の操舵補
助モータの電流を規定する電流指令値の大きさを決定す
るパラメータＫを出力するファジー推論器である。中立
点推定度Ｃm の推定精度が高まれば、パラメータＫは次
第に大きくなり最終的には１となるように設定されてい
る。

【００４７】また、３２０は先に決定された中立点推定
度Ｃm を入力として、ハンドル戻し時の操舵補助モータ
へ供給する電流値を零に設定するデッドバンドの幅を決
定するパラメータＤを出力するファジー推論器である。
中立点推定度Ｃm の推定精度が高まれば、パラメータＤ
は次第に小さくなり最終的には零になるように設定され
ている。

【００４８】また、３４０はハンドル戻し時における車
速に対応する電流指令値ＩｒのゲインＧを決定する演算
器で、低車速では高ゲインのパラメータが出力され、高
車速になるほど低ゲインのパラメータが出力されるよう
に設定されている。

【００４９】３３０は、ハンドル戻し時の操舵補助モー
タへ供給する電流指令値を決定する演算器で、舵角θに
対して電流指令値Ｉｒを図示の特性ように設定する。即
ち、デッドバンドの幅ＤＤは、舵角θに対して予め設定
されている設定値θd1にファジー推論部から出力された
パラメータＤを乗算した値（Ｄ×θd1）に、舵角θに対
して予め設定されている設定値θd2を加算した値｛（Ｄ
×θd1）＋θd2｝に設定する。中立点推定度Ｃm の推定
精度が高まれば、デッドバンドの幅ＤＤは次第に狭くな
り、最終的には設定値θd2の幅となる。

【００５０】これにより、中立点推定度Ｃm が低い場
合、即ち推定誤差が大きい場合は、パラメータＤの値が
大きくなるから、デッドバンドの幅ＤＤは広く設定され
ると共に、パラメータＫの値が小さくなるため、ハンド
ル戻しのための電流指令値Ｉｒは小さく設定され、推定
誤差が大きくても安全にハンドルを中立点に戻すことが
できる。

【００５１】また、中立点推定度Ｃm が高い場合、即ち
推定誤差が小さい場合は、パラメータＤの値が小さくな
るから、デッドバンドの幅ＤＤは狭く設定されると共
に、パラメータＫの値が大きくなるため、ハンドル戻し
のための電流指令値Ｉｒは大きく設定され、迅速にハン
ドルを中立点に戻すことができる。

【００５２】ハンドル戻し時の電流指令値Ｉｒは、ファ
ジー推論器から出力されたパラメータＫに係数Ｍを乗算
した値（Ｋ×Ｍ）で決定される。係数Ｍは電流指令値Ｉ
ｒの勾配を決定するもので、舵角が大きくなる程電流指
令値Ｉｒが大きくなるように設定されている。

【００５３】図７は、上記した中立点推定度Ｃm が低い
場合と高い場合とについて、舵角θとハンドル戻し時の
電流指令値Ｉｒの関係を示すもので、線は中立点推定
度Ｃm が低い場合を、線は中立点推定度Ｃm が高い場
合を示している。図７から明らかなように、中立点推定
度Ｃm が低い場合は舵角θが大きくともハンドル戻し時
の電流指令値Ｉｒは小さく設定され、推定誤差があつて
も安全にハンドルを中立点に戻すことができることを示
し、また、中立点推定度Ｃm が高い場合は、舵角θが小
さくともハンドル戻し時の電流指令値Ｉｒは大きく設定
され、迅速にハンドルを中立点に戻すことができること
を示している。

【００５４】ハンドル戻し時の電流指令値Ｉｒと、演算
器３４０から出力される車速に対応したゲインＧとは、
乗算器３５０で乗算され、操舵補助モータに供給される
電流指令値Ｉを補正する補正電流指令値Ｉｒｈが出力さ
れる。

【００５５】ハンドル戻し時の電流指令値Ｉｒと車速に
対応したゲインＧとを乗算することにより、車速が高速
の場合は補正電流指令値Ｉｒｈは小さく設定されるから
安全にハンドルを中立点に戻すことができる。また、車
速が低速の場合は補正電流指令値Ｉｒｈは大きく設定さ
れるから軽いハンドル操作によりハンドル中立点に戻す
ことができる。以下、上記したハンドル戻し制御部の処
理を図８のフローチヤートを参照して説明する。

【００５６】まず、中立点推定処理で使用された舵角θ
ｒと、舵角θｒと推定中立点θｃとの差（θ＝θｒ−θ
ｃ）を読み出す（ステップＰ２１、Ｐ２２）。ファジー
推論部３１０に先に求めた中立点推定度Ｃm を入力し、
パラメータＫを演算し、ファジー推論部３２０に先に求
めた中立点推定度Ｃm を入力し、パラメータＤを演算す
る（ステップＰ２３、Ｐ２４）。

【００５７】演算部３３０において、ハンドル戻し時の
操舵補助モータへ供給する電流指令値Ｉｒを演算し（ス
テップＰ２５）、ゲインＧを演算する演算部３４０にお
いて車速に対するゲインＧを演算する（ステップＰ２
６）。さらに電流指令値ＩｒとゲインＧを乗算してハン
ドル戻し時における補正電流指令値Ｉｒｈを演算し（ス
テップＰ２７）、処理を終了して主ルーチンに戻る。

【００５８】［電子制御回路］図９は、電子制御回路２
０の構成を示すブロック図である。電子制御回路２０は
ＣＰＵで構成されており、図９はその機能を示すブロッ
ク図である。

【００５９】操舵トルクＴは操舵補助モータへ供給する
電流指令値を演算する操舵補助指令値演算部１００及び
センタ応答性改善部１０１に入力され、各出力は加算器
１０２において加算され、加算結果はトルク制御演算部
１０３に入力される。

【００６０】トルク制御演算部１０３の出力はモータロ
ス電流補償部１０４に入力され、その出力は、加算器１
０５を経て最大電流制限部１０６に入力され、最大電流
値が制限されて電流制御部１１０に入力される。電流制
御部１１０の出力は、Ｈブリッジ特性補償部１１１を経
て電流ドライブ回路１１２に入力され、操舵補助モータ
２５を駆動する。

【００６１】操舵補助モータ２５の電流値ｉは、モータ
電流オフセット補正部１２０を経てモータ角速度推定部
１２１、電流ドライブ切換部１２２及び電流制御部１１
０に入力され、モータ端子電圧Ｖｍはモータ角速度推定
部１２１に入力される。

【００６２】また、電流ディザ信号発生部１３０が設け
られており、電流ディザ信号発生部１３０からの出力と
モータ角加速度推定部・慣性補償部１２３の出力は加算
器１３１で加算され、その加算結果は加算器１０５でモ
ータロス電流補償部１０４の出力と加算される。

【００６３】モータ角速度推定部１２１で推定された角
速度ωｍはモータ角加速度推定部・慣性補償部１２３、
モータロストルク補償部１２４及びヨーレート推定部１
２５に入力される。ヨーレート推定部１２５の出力は収
れん制御部１２６に入力され、収れん制御部１２６の出
力及びモータロストルク補償部１２４は加算器１２７で
加算される。なお、以上説明した電子制御回路２０の構
成と機能の詳細は、本出願人が先に出願した特願２００
０−１５４２８４号明細書に開示されている。

【００６４】さらに、電子制御回路２０には、先に説明
したハンドル戻し時の制御を行うために、中立点推定部
２００とハンドル戻し制御部４００が付加されている。

【００６５】即ち、操舵トルクＴ、車速Ｖ、舵角θｒ及
び舵角速度ωを入力とする中立点推定部２００から出力
された中立点推定度Ｃm はハンドル戻し制御部４００に
入力される。

【００６６】ハンドル戻し制御部４００から出力された
ハンドル戻し時の電流指令値を補正する補正電流指令値
Ｉｒｈと加算器１２７の出力とは、加算器１５０で加算
され、その加算結果は、操舵補助指令値演算部１００及
びセンタ応答性改善部１０１の出力と加算器１０２にお
いて加算され、ハンドル戻し時に適した操舵補助のため
の電流指令値Ｉの補正が行なわれる。

【００６７】以上説明したこの発明の実施の形態では、
電動パワーステアリング装置に転がり式ピニオン・ラッ
ク機構を採用しているが、これは従来のピニオン・ラッ
ク機構よりも機構部の摩擦を低減することができるの
で、この発明によるハンドル戻し制御と組み合わせるこ
とでステアリング機構の中立点への戻りを一層良くする
ことができる。このほか、中立点への戻りが良くなるの
で、ハンドル戻し制御における中立点の推定精度を高め
ることができる等の効果が得られる。

【００６８】

【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、この発明に
よれば、ステアリング機構の中立点を推定するに際し
て、検出された舵角、舵角速度、操舵トルクに基づいて
中立点を推定し、推定した中立点にステアリング機構を
戻すように操舵補助モータの電流指令値を演算し、操舵
補助モータを駆動制御するものである。

【００６９】舵角、舵角速度、操舵トルク等の多数のパ
ラメータを使用して中立点を推定し、繰り返し演算によ
り推定値を更新するから、精度の高い中立点の推定を行
うことができる。

【００７０】また、推定した中立点情報を入力とするフ
ァジー推論によりハンドル戻し時の操舵補助モータの電
流を規定するパラメータ、ハンドル戻し時のデッドバン
ドの幅を規定するパラメータ、車速に対応した操舵補助
モータの電流を規定するパラメータなど多数のパラメー
タを使用して操舵補助モータの電流指令値を補正するか
ら中立点推定値の精度が高く、ハンドル戻し時に精度よ
くステアリング機構を戻すことができ、良好な操舵感覚
の電動パワーステアリング装置を提供することができ
る。

【００７１】さらに、ハンドル戻し制御と転がり式ピニ
オン・ラック機構を組み合わせるときはステアリング機
構の中立点への戻りを一層改善することができ、さらに
良好な操舵感覚の電動パワーステアリング装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハンドル戻し制御を実施するに適した電動パワ
ーステアリング装置の構成の概略を説明する図。

【図２】転がり式ピニオン・ラック機構の要部の構成を
示す断面図。

【図３】操舵補助モータとそのモータの減速機構の構成
を示す部分断面図。

【図４】中立点の推定を行うファジー推論部の構成を説
明する図。

【図５】中立点の推定処理を説明するフローチヤート。

【図６】ハンドル戻し制御部の構成を説明する図。

【図７】中立点推定度が低い場合と高い場合とについ
て、舵角θとハンドル戻し時の電流指令値Ｉｒの関係を
示す図。

【図８】ハンドル戻し制御部におけるハンドル戻し処理
を説明するフローチヤート。

【図９】電子制御回路の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１０ 電動パワーステアリング装置 １１ 操向ハンドル １２ 舵輪軸 １３ 舵角センサ １４ トルクセンサ １６ａ、１６ｂ ユニバーサルジョイント １７ 転がり式ラック・ピニオン機構 １８ タイロッド ２０ 電子制御回路 ２３ 車速センサ ２５ 操舵補助モータ ２６ クラッチ ２７ 減速ギア ３０ ギヤボックス ３１ 入力軸 ３２ ピニオン軸 ３４ ラック軸 ３５ プレッシャーパッド部 ３６ ローラ ３７ ニードル軸受 ３８ ピン軸 ３９ 軸受ホルダ ４１ コイルスプリング ５１ ウォームホイール ５２ ウォーム ５２ａ ウォーム軸 ５４ ゴムパッド ２００ 中立点推定部 ２１０ 第１のファジー推論器 ２２０ 第２のファジー推論器 ２３０ 乗算器 ２４０ 第３のファジー推論器 ２５０ 乗算器 ３１０ パラメータＫを出力するファジー推論器 ３２０ パラメータＤを出力するファジー推論器 ３４０ ゲインＧを決定する演算器 ３５０ 乗算器 ４００ ハンドル戻し制御部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC08 DA03 DA09 DA15 DA23 DB03 DB11 DC31 DD02 DD05 DD11 EA01 EC23 EC30 GG01 3D033 CA16 CA17 CA19 CA20 CA24

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも操舵トルク検出手段を備え、
   検出された操舵トルクに基づいて演算された電流指令値
   に基づいてステアリング機構に結合された操舵補助モー
   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、 ステアリングシャフトに入力された舵角を検出する舵角
   センサと、 前記舵角センサにより検出された舵角と、舵角センサに
   より検出された舵角速度、及びトルクセンサにより検出
   された操舵トルクとに基づいて前記ステアリング機構の
   中立点を推定する中立点推定手段と、 前記推定された中立点にステアリング機構を戻すように
   操舵補助モータの電流指令値を演算し、操舵補助モータ
   を駆動制御する制御手段とを備えた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２】 前記中立点推定手段は、検出された舵角
   速度を入力とするファジー推論により推定した第１の中
   立点推定度と、検出された操舵トルクを入力とするファ
   ジー推論により推定した第２の中立点推定度と、第１の
   中立点推定度と第２の中立点推定度との積が零でない状
   態の継続時間と検出された車速を入力とするファジー推
   論により推定した第３の中立点推定度とに基づいてステ
   アリング機構の中立点を推定する中立点推定手段である
   ことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリン
   グ装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記中立点推定手段に
   より推定された中立点情報を入力とするファジー推論に
   より推定したハンドル戻し時の操舵補助モータの電流を
   規定する第１のパラメータ、ハンドル戻し時のデッドバ
   ンドの幅を規定する第２のパラメータ、及び車速に対応
   したゲインとに基づいて演算されたハンドル戻し時の補
   正電流指令値により操舵補助モータの電流指令値を補正
   することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステア
   リング装置。
4. 【請求項４】 前記ステアリング機構は転がり式ラック
   ・ピニオン機構であることを特徴とする請求項１乃至請
   求項３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装
   置。
5. 【請求項５】 前記ステアリング機構はラック・ピニオ
   ン機構であり、ピニオン軸から操舵補助モータ軸までの
   伝動機構中に弾性体を介在させたことを特徴とする請求
   項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動パワーステア
   リング装置。
6. 【請求項６】 前記ステアリング機構は転がり式ラック
   ・ピニオン機構であり、ピニオン軸から操舵補助モータ
   軸までの伝動機構中に弾性体を介在させたことを特徴と
   する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動パワ
   ーステアリング装置。