JP2002120741A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モータ電流に関する条件を加えることによっ
て、舵角中点の検出精度を高めたパワーステアリング装
置を提供する。 【解決手段】保舵状態が一定時間継続すると（Ｓ１）、
モータ電流がモータ停止判定しきい値以下かどうかが判
断される（Ｓ２）。モータ電流がモータ停止判定しきい
値以下であることを条件に、舵角センサが出力する舵角
データがサンプリングされる（Ｓ３）。このサンプリン
グ結果に基づき、最頻出舵角データに舵角中点が対応付
けられる（Ｓ４）。 【効果】舵角中点付近の舵角のときの舵角データを効率
的にサンプリングできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、その回転速度に
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線
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】舵角中点の検出は、たとえば、ステアリン
グ機構に関連して設けられた舵角センサの出力に基づい
て行われる。舵角センサは、初期舵角を基準とした舵角
変位、すなわち相対舵角を検出するものである。初期舵
角は、イグニッションキースイッチが導通されたときの
舵角であるから、かならずしも舵角中点であるとは限ら
ず、ステアリングホイールが切り込まれた舵角の状態の
場合もある。そこで、たとえば、舵角データを逐次検出
し、舵角データの出現頻度を求めて、最頻出舵角データ
を舵角中点の舵角データとして定めるようにしている。

【０００４】舵角中点を求めるための舵角データ（相対
舵角データ）のサンプリングは、たとえば、舵角速度が
ほぼ零である状態、すなわち保舵状態（操舵なし状態）
が一定時間以上継続したことを条件に行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このサンプリ
ング条件では、ステアリングホイールを切り込んだ状態
で保舵している状況でも舵角データのサンプリングが行
われるから、舵角中点範囲外の舵角データが多くサンプ
リングされる傾向にある。そのため、とくに、走行開始
初期における舵角中点検出精度が悪いという問題があ
る。そこで、この発明の目的は、モータ電流に関する条
件を加えることによって、舵角中点の検出精度を高めた
パワーステアリング装置を提供することである。

【０００６】

【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（２７）により駆動されるポンプ（２６）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
置において、相対舵角を検出する舵角検出手段（１１）
と、上記電動モータに流れるモータ電流を検出するため
の電流検出手段（１２）と、この電流検出手段によって
検出されるモータ電流が所定のしきい値以下であるとき
の上記舵角検出手段の出力に基づいて舵角中点を検出す
る舵角中点検出手段（３０，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）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。な
お、括弧内の英数字は、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。

【０００７】電動モータによってポンプを駆動し、この
ポンプからの発生油圧によって操舵補助力をステアリン
グ機構に与えるパワーステアリング装置では、操舵トル
クが大きいほど電動モータの負荷が大きくなり、それに
応じて電動モータに流れるモータ電流が増大する。ステ
アリングホイール等の操作部材を操作して操舵するとき
に加えられる操舵トルクは、操作部材を保持して保舵を
行うときの操舵トルクよりも大きい。また、操作部材を
切り込んだ状態で保舵しているときの操舵トルクは、操
作部材が中立位置付近（舵角中点付近）にある状態で保
舵しているときの操舵トルクよりも大きい。

【０００８】そこで、この発明では、モータ電流が所定
のしきい値以下であるときの舵角検出手段の出力を舵角
中点の検出に用いることによって、舵角中点付近の舵角
範囲外の舵角検出値を効果的に排除している。これによ
って、走行開始初期から精度の高い舵角中点検出が可能
になる。それに応じて、舵角中点を利用した処理（たと
えば、電動モータの起動／停止処理）を正確に行うこと
ができ、操舵フィーリングを向上できる。

【０００９】請求項２記載の発明は、上記舵角中点検出
手段は、上記電流検出手段によって検出されるモータ電
流が所定のしきい値以下であることを条件に、舵角中点
検出のために上記舵角検出手段の出力をサンプリングす
る手段（Ｓ２，Ｓ３）を含むものであることを特徴とす
る請求項１記載のパワーステアリング装置である。この
構成によれば、モータ電流が所定のしきい値以下である
ことを条件に舵角検出手段の出力のサンプリングが行わ
れるので、舵角中点付近の舵角範囲外の舵角のときにサ
ンプリングが行われることを効果的に防止できる。

【００１０】したがって、請求項３に記載のように、上
記舵角検出手段のサンプリングされた出力の最頻出値に
基づいて舵角中点を定めることによって（Ｓ４）、車両
の走行開始初期から舵角中点を正確に検出することがで
きる。上記所定のしきい値は、請求項４に記載のよう
に、上記電動モータを停止させるためのモータ停止判定
しきい値に等しく定められていてもよい。なお、舵角検
出手段の出力をサンプリングする条件として、車両が走
行中であることが加えられることが好ましい。さらに、
舵角検出手段の出力をサンプリングする他の条件とし
て、保舵状態が一定時間継続していることが加えられる
ことが好ましい（Ｓ１）。保舵状態の検出は、たとえ
ば、操作部材の舵角速度が一定値未満であることに基づ
いて検出できる。

【００１１】

【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。図１は、本発
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。

【００１２】ステアリング機構１は、ドライバによって
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の先端に設けられたピニオンギア４と、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とを備えている。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
可能に設けられている。

【００１３】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。ステアリング軸３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、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とが組み込まれている。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、ピストン
２１によって区画された一対のシリンダ室２０ａ，２０
ｂ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２２ａ，２２ｂを介して、油
圧制御弁２３に接続されている。

【００１４】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、電動
式のモータ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汲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。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２２
ａ，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２
０に供給されることなく、オイル循環路２４を循環す
る。

【００１５】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。油圧制御弁２３に関連する構成
例は、たとえば、特開昭５９−１１８５７７号公報に詳
しく開示されている。電動モータ２７は、たとえば直流
モータからなり、駆動回路２８を介して、電子制御ユニ
ット３０によって制御される。駆動回路２８は、たとえ
ば、パワートランジスタのブリッジ回路からなり、電源
としての車載バッテリ４０からの電力を、電子制御ユニ
ット３０から与えられる制御信号に応じて電動モータ２
７に供給する。

【００１６】電子制御ユニット３０は、車載バッテリ４
０からの電力供給を受けて動作するマイクロコンピュー
タを含み、このマイクロコンピュータは、ＣＰＵ３１
と、ＣＰＵ３１のワークエリアなどを提供するＲＡＭ３
２と、ＣＰＵ３１の動作プログラムおよび制御用のデー
タ等を記憶したＲＯＭ３３と、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２
およびＲＯＭ３３を相互接続するバス３４とを備えてい
る。電子制御ユニット３０には、舵角センサ１１から出
力される舵角データが与えられるようになっている。舵
角センサ１１は、ステアリングホイール２に関連して設
けられており、イグニッションキースイッチが導通され
てエンジンが始動したときのステアリングホイール２の
舵角を初期値「０」として、この初期値からの相対舵角
に対応し、かつ操舵方向に応じた符号の舵角データ（相
対舵角データ）を出力する。ＣＰＵ３１は、この舵角デ
ータに基づいて、後述する処理によって、車両が直進状
態のときの舵角である舵角中点を求める。さらに、ＣＰ
Ｕ３１は、この舵角中点と舵角センサ１１が出力する舵
角データとに基づいて、車輪ＦＲ，ＦＬの方向に対応し
た絶対舵角を求める。

【００１７】電子制御ユニット３０には、さらに、電動
モータ２７に流れる電流を検出する電流検出回路１２か
らの電流データが与えられるようになっている。電流デ
ータは、電動モータ２７の消費電流値（モータ電流）に
比例した値を有する。さらに、電子制御ユニット３０に
は、車速センサ１３から出力される車速データが与えら
れるようになっている。車速センサ１３は、車両の速度
Ｖfを直接的に検出するものでもよく、また、車輪に関
連して設けられた車輪速センサの出力パルスに基づいて
車両の速度Ｖfを計算により求めるものであってもよ
い。

【００１８】電子制御ユニット３０は、舵角センサ１
１、電流検出回路１２および車速センサ１３からそれぞ
れ与えられる舵角データ、電流データおよび車速データ
に基づいて、電動モータ２７の駆動を制御する。図２
は、ステアリングホイール２に加えられる操舵トルクＴ
とモータ電流値Ｉｍとの対応関係を示す特性図である。
横軸に操舵トルクＴがとられ、縦軸にモータ電流値Ｉｍ
がとられている。モータ電流値Ｉｍは、操舵トルクＴが
０の付近では、Ｔ＝０の点を頂点とする曲線で表すこと
ができる。操舵トルクＴが０の場合には電動モータ２７
は無負荷状態であるから、モータ電流値Ｉｍの極小値が
無負荷電流値Ｉ０に対応する。

【００１９】一方、ステアリングホイール２に対して操
舵補助力を与える必要のないトルクの範囲は、車両の仕
様により定まる。このトルク範囲が、０を中心にトルク
しきい値Ｔ１、−Ｔ１によって挟まれた範囲である場
合、これらのトルクしきい値Ｔ１、−Ｔ１に対応するモ
ータ電流値と無負荷電流値Ｉ０との差が予め求められて
所定値ｄＩとして設定される。そして、無負荷電流値Ｉ
０に所定値ｄＩを加算した値Ｉ０＋ｄＩ（＝Ｉstop：モ
ータ停止判定しきい値）以下の範囲を、ステアリングホ
イール２が操舵されていない範囲と判断することができ
る。上記所定値ｄＩは、たとえば車種ごとに予め求めら
れてＲＯＭ３３に格納されている。

【００２０】電子制御ユニット３０は、モータ電流値Ｉ
ｍがモータ停止判定しきい値Ｉstop以下であることを含
む一定の無負荷条件が満たされると、電動モータ２７を
停止する。無負荷条件には、舵角速度が一定値（たとえ
ば、８(degree/sec)）未満であることや、舵角が舵角中
点付近にあることがさらに含まれていてもよい。図３
は、舵角中点検出処理を説明するためのフローチャート
である。この舵角中点検出処理は、車両が走行中である
ことを条件に行われる。車両が走行中であることは、車
両の速度Ｖfが所定値（たとえば、５km/h）以上である
ことに基づいて検出することができる。

【００２１】舵角中点検出に当たり、電子制御ユニット
３０は、たとえば、舵角速度が一定値（たとえば、８(d
egree/sec)）未満であることに基づいて、保舵状態であ
ることを検出する。そして、この保舵状態が一定時間
（たとえば、１秒）継続するかどうかを監視する（ステ
ップＳ１）。保舵状態が上記一定時間以上継続すると
（ステップＳ１のＹＥＳ）、電流検出回路１２によって
検出されるモータ電流値Ｉｍを参照し、このモータ電流
値Ｉｍがモータ停止判定しきい値Ｉstop以下かどうかを
判断する（ステップＳ２）。

【００２２】モータ電流値Ｉｍがモータ停止判定しきい
値Ｉstopを超えていれば、ステアリングホイール２に比
較的大きな操舵トルクＴが加えられているものとして、
以下の処理は行わず、ステップＳ１に戻る。モータ電流
値Ｉｍがモータ停止判定しきい値Ｉstop以下であれば
（ステップＳ２のＹＥＳ）、ステアリングホイール２に
加えられている操舵トルクＴが小さいことを意味する。
したがって、この場合は、舵角中点付近での保舵状態で
ある可能性が高い。そこで、電子制御ユニット３０は、
舵角中点の検出のために、舵角センサ１１が出力する相
対舵角データをサンプリングする（ステップＳ３）。

【００２３】このサンプリング結果に基づいて、電子制
御ユニット３０は、舵角データの値毎の度数を計数し
て、ヒストグラムを作成する。このヒストグラムにおけ
る最高度数の相対舵角データ、すなわち、最頻出相対舵
角データが、舵角中点の舵角データとして設定される
（ステップＳ４）。ただし、舵角中点の検出精度を高め
るためには、ステップＳ４の処理は、所定のサンプリン
グ数（たとえば、３個）のデータが収集された後にのみ
行われることが好ましい。

【００２４】上記のようにこの実施形態によれば、舵角
中点の検出のために舵角データをサンプリングする条件
の１つとして、モータ電流値Ｉｍがモータ停止判定しき
い値Ｉstop以下であることが課せられている。これによ
り、舵角中点付近の舵角データを集中的にサンプリング
することができるので、舵角中点の検出精度を高めるこ
とができ、走行開始初期から良好な精度で舵角中点を検
出できる。その結果、舵角中点を利用した制御（たとえ
ば、電動モータ２７の停止制御など）を良好に行うこと
ができる。

【００２５】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、上記の実施形態では、モータ電流値Ｉｍに関
するしきい値としてモータ停止判定しきい値Ｉstopを用
いているが、モータ停止判定しきい値Ｉstop以外の所定
の値をしきい値として用いてもよい。さらに、上記の実
施形態では、保舵状態が一定時間以上継続することを、
舵角中点検出のための舵角データサンプリング条件の１
つとしているが、この条件は省かれてもよい。

【００２６】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できる。

【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】ステアリングホイールに加えられる操舵トルク
とモータ電流値との対応関係を示す特性図である。

【図３】舵角中点の検出処理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 ２ ステアリングホイール ３ ステアリング軸 ９ トーションバー １１ 舵角センサ １２ 電流検出回路 １３ 車速センサ ２０ パワーシリンダ ２３ 油圧制御弁 ２４ オイル循環路 ２６ オイルポンプ ２７ 電動モータ ３０ 電子制御ユニット

Claims (4)

【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
   グ装置において、 相対舵角を検出する舵角検出手段と、 上記電動モータに流れるモータ電流を検出するための電
   流検出手段と、 この電流検出手段によって検出されるモータ電流が所定
   のしきい値以下であるときの上記舵角検出手段の出力に
   基づいて舵角中点を検出する舵角中点検出手段とを含む
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】上記舵角中点検出手段は、上記電流検出手
   段によって検出されるモータ電流が所定のしきい値以下
   であることを条件に、舵角中点検出のために上記舵角検
   出手段の出力をサンプリングする手段を含むものである
   ことを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装
   置。
3. 【請求項３】上記舵角中点検出手段は、上記舵角検出手
   段のサンプリングされた出力の最頻出値に基づいて舵角
   中点を定める手段を含むものであることを特徴とする請
   求項２記載のパワーステアリング装置。
4. 【請求項４】上記所定のしきい値は、上記電動モータを
   停止させるためのモータ停止判定しきい値に等しく定め
   られていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   かに記載のパワーステアリング装置。