JP2002274408A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】操作部材を舵角が最大舵角に達するまで操作し
た時（端当て時）の操舵フィーリングを向上する。ま
た、電動モータの消費電力の低減を図る。 【解決手段】ステアリングホイールの操舵角が予め定め
る操舵角に達すると、図４に示す特性線で表されるよう
なアシスト特性が設定される。図４に示す特性線は、操
舵角が予め定める操舵角に達したと判断された時点か
ら、操舵トルクの増加に応じて、モータ目標電流値が予
め定める一定割合でモータ目標電流値Ｉnから零まで減
少し、零を超えると、上記予め定める割合よりも大きな
一定の割合でさらに所定値Ｉrまで減少するように設定
されている。そして、所定値Ｉr以下の範囲では、ステ
アリングホイールに加えられる操舵トルクと均衡するよ
うな反力が電動モータから発生されるような特性（反力
特性）を表している。

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、電動モータが発
生する駆動力を用いて操舵補助する電動パワーステアリ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電動モータが発生するトルク
をステアリング機構に伝達することによって、運転者の
ステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装
置が用いられている。電動モータは、ステアリングホイ
ールに加えられた操舵トルクに基づいて制御される。す
なわち、ステアリングホイールに加えられる操舵トルク
がトルクセンサによって検出され、その検出された操舵
トルクに応じた電動モータの目標電流値が設定される。
電動モータの目標電流値は、たとえば、操舵トルクが大
きいほど大きく定められ、これにより、操舵トルクの大
小に応じたトルク（操舵補助力）がステアリングホイー
ルに与えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的なス
テアリング機構には、ステアリングホイールが中立位置
から左右にそれぞれ予め定める最大操舵角まで回転され
たときに、それ以上の舵取り車輪の転舵を阻止するため
のストッパが設けられている。このストッパによって舵
取り車輪の転舵が阻止されると、その瞬間にステアリン
グホイールが急激に重くなるから、運転者は操舵フィー
リングに違和感を感じてしまう。また、転舵が阻止され
た瞬間に、トルクセンサによって検出される操舵トルク
の値が増大し、これに応じて電動モータの目標電流値が
大きく設定されるために、操舵補助の必要がないにもか
かわらず、電動モータに過大な電流が流れるという問題
があった。

【０００４】そこで、この発明の目的は、操作部材を舵
角が最大舵角に達するまで操作した時（端当て時）の操
舵フィーリングを向上することができ、かつ、電動モー
タの消費電力の低減を図ることができる電動パワーステ
アリング装置を提供することである。

【０００５】

【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、車両のス
テアリング機構（３）に与えるべきトルクを発生する電
動モータ（４）と、操作部材に操舵のために加えられた
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（６）と、上
記操作部材の操作に応じて変化する舵角が予め定める舵
角に達したかどうかを判断する舵角判断手段（１１）
と、この舵角判断手段によって舵角が上記予め定める舵
角に達していないと判断されている間は、操舵トルクの
増加に応じて、上記電動モータから発生される上記操作
部材の操作を補助する方向のトルクが増加するような特
性を設定し、上記舵角判断手段によって舵角が上記予め
定める舵角に達したと判断されたことに応答して、操舵
トルクの増加に応じて、上記電動モータから発生される
上記操作部材の操作を補助する方向のトルクが減少し、
さらに上記電動モータから上記操作部材の操作を妨げる
方向のトルクが発生されるような特性を設定する特性設
定手段（１２）と、この特性設定手段によって設定され
た特性に従って、上記操舵トルク検出手段によって検出
される操舵トルクに応じたモータ目標電流値を設定する
目標電流値設定手段（１３）と、この目標電流値設定手
段によって設定されたモータ目標電流値に基づいて電動
モータを駆動制御するモータ制御手段（１４）とを含む
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

【０００６】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。この発明によれば、舵
角が予め定める舵角に達すると、その後は、操舵トルク
の増加に応じて、電動モータから発生される操舵補助力
が減少していき、さらに操作部材の操作を妨げる方向の
反力が電動モータから発生される。これにより、舵角が
予め定める最大舵角に達して、車両の舵取り車輪の転舵
がストッパによって阻止された瞬間に、操作部材が急激
に重くなることを防止できる。また、舵角が最大舵角に
達した後に、電動モータに過大な電流が流れることを防
止でき、電動モータの消費電力の低減および耐久性の向
上を図ることができる。

【０００７】なお、上記舵角は、操作部材の操舵角であ
ってもよいし、舵取り車輪の転舵角であってもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の
電気的構成を示すブロック図である。操作部材としての
ステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ス
テアリングシャフト２を介して、ステアリング機構３に
機械的に伝達される。ステアリング機構３には、電動モ
ータ４から発生する駆動力が操舵補助力として伝達され
るようになっている。

【０００９】ステアリングシャフト２は、ステアリング
ホイール１側に結合された入力軸２Ａと、ステアリング
機構３側に結合された出力軸２Ｂとに分割されていて、
これらの入力軸２Ａおよび出力軸２Ｂは、トーションバ
ー５によって互いに連結されている。トーションバー５
は、ステアリングホイール１に加えられた操舵トルクに
応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向お
よび量は、トルクセンサ６よって検出されるようになっ
ている。

【００１０】トルクセンサは６は、たとえば、入力軸２
Ａと出力軸２Ｂとの回転方向の位置関係の変化に応じて
変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されて
いる。このトルクセンサ６の出力信号は、コントローラ
１０（ＥＣＵ：電子制御ユニット）に入力されている。
このコントローラ１０には、さらに、モータ電流検出回
路７の出力信号が入力されている。モータ電流検出回路
７は、たとえば、電動モータ４または図示しないモータ
ドライバに関連して設けられ、電動モータ４に実際に流
れているモータ電流を検出し、その検出したモータ電流
に対応した信号を出力する。

【００１１】コントローラ１０は、マイクロコンピュー
タなどを含む構成であって、ステアリングホイール１の
操舵角が予め定める操舵角以上であるかどうかを判断す
る端当て判断部１１を備えている。この端当て判断部１
１は、モータ電流検出回路７の出力信号に基づいて、ス
テアリングホイール１の操舵角が上記予め定める操舵角
以上であるかどうかを判断する。すなわち、ステアリン
グホイール１が中立位置のときの操舵角を零とし、車速
が零のときにステアリングホイール１を中立位置から右
左に回したときの操舵角にそれぞれ正負の符号を付した
場合、ステアリングホイール１の操舵角と操舵トルク
（モータ電流）とは図２のような関係をなし、ステアリ
ングホイール１の操舵角が最大操舵角±θmax付近にな
ると、電動モータ４に流れるモータ電流の大きさが急激
に大きくなる。そこで、端当て判断部１１は、モータ電
流検出回路７によって検出されるモータ電流の大きさが
急激に大きくなると、ステアリングホイール１の操舵角
は最大操舵角±θmax付近の上記予め定める操舵角に達
し、ステアリングホイール１は端当て直前まで回転され
ていると判断する。なお、車両が走行中の場合において
も、ステアリングホイール１の操舵角が最大操舵角±θ
max付近になると電動モータ４に流れるモータ電流の大
きさが急激に大きくなるという傾向は同様である。

【００１２】また、コントローラ１０は、端当て判断部
１１の判断結果に応じたアシスト特性を設定するアシス
ト特性設定部１２と、このアシスト特性設定部１２によ
って設定されたアシスト特性に従って、トルクセンサ６
によって検出される操舵トルクに応じた電動モータ４の
目標電流値（モータ目標電流値）を定める目標電流値設
定部１３と、この目標電流値設定部１３によって定めら
れたモータ目標電流値を達成するように電動モータ４を
駆動制御するモータ制御部１４とを備えている。

【００１３】アシスト特性設定部１２は、端当て判断部
１１によってステアリングホイール１の操舵角が上記予
め定める操舵角未満であると判断された場合には、たと
えば、操舵トルクが大きいほど大きなモータ目標電流値
を対応付けたアシスト特性（操舵トルク対モータ目標電
流値特性）を設定する。具体的には、図３に示すよう
に、零を含む微小なトルク範囲Ｓを不感帯とするととも
に、この不感帯外の操舵トルクに対して、操舵トルクの
増加に応じてモータ目標電流値が零から予め定める上限
値Ｉmaxまでリニアに変化するように定められたアシス
ト特性を設定する。このアシスト特性に従って、目標電
流値設定部１３によってモータ目標電流値が設定される
ことにより、トルクセンサ６によって検出される操舵ト
ルクが大きいほど大きな操舵補助力が電動モータ４から
発生されることになる。

【００１４】一方、ステアリングホイール１の操舵角が
上記予め定める操舵角に達し、端当て判断部１１によっ
て、ステアリングホイール１が端当て直前まで回転され
ていると判断されると、アシスト特性設定部１２は、ス
テアリングホイール１の操作を補助する方向のトルクが
徐々に減少し、さらに、ステアリングホイール１の操作
を妨げる方向のトルク（反力）が電動モータ４から発生
されるようなアシスト特性を設定する。具体的には、端
当て判断部１１によって端当て直前であると判断される
と、アシスト特性設定部１２は、図４に示す特性線で表
されるようなアシスト特性を設定する。この図４に示す
特性線は、端当て直前と判断された時点から、操舵トル
クの増加に応じて、端当て直前と判断された時点で設定
されているモータ目標電流値Ｉnから零まで予め定める
一定割合でモータ目標電流値が減少し、零を超えると、
上記予め定める割合よりも大きな一定の割合でモータ目
標電流値が所定値Ｉrまで減少（電動モータ４から反力
を発生させる方向のモータ目標電流値が増加）するよう
に設定されている。さらに、モータ目標電流値が所定値
Ｉr以下の範囲では、ステアリングホイール１に加えら
れる操舵トルクと均衡するような反力が電動モータ４か
ら発生されるような特性（反力特性）を表している。

【００１５】この図４に示す特性線で表されるアシスト
特性に従って、目標電流値設定部１３によってモータ目
標電流値が設定されることにより、ステアリングホイー
ル１が端当て直前まで回転されていると判断された後、
ステアリングホイール１が最大操舵角±θmaxに向けて
さらに操舵された場合に、その操舵角の増加に応じて、
電動モータ４から発生される操舵補助力が減少し、さら
には、ステアリングホイール１の操作を妨げる方向の反
力が電動モータ４から発生される。そして、ステアリン
グホイール１が最大操舵角±θmaxまで回転された状態
では、ステアリングホイール１に加えられる操舵トルク
と均衡する反力が電動モータ４から発生され、その結
果、ステアリングホイール１の操舵角が最大操舵角±θ
maxに維持される。

【００１６】これにより、ステアリングホイール１が最
大操舵角±θmaxまで回転されて、車両の舵取り車輪の
転舵が阻止された瞬間にステアリングホイール１が急激
に重くなることを防止できる。また、ステアリングホイ
ール１の操舵角が最大操舵角±θmaxに達した後に、電
動モータ４に過大な電流が流れることを防止でき、電動
モータ４の消費電力の低減および耐久性の向上を図るこ
とができる。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可能であ
る。たとえば、上述の実施形態では、モータ電流検出回
路７によって検出されるモータ電流の大きさに基づい
て、ステアリングホイール１の操舵角が最大操舵角±θ
max付近の予め定める操舵角に達したか否かを判断して
いるが、ステアリングホイール１の操舵角を検出する操
舵角センサが設けられて、この操舵角センサの出力に基
づいて、ステアリングホイール１の操舵角が最大操舵角
±θmax付近の予め定める操舵角に達したか否かを判断
するようにしてもよい。

【００１７】また、上述の実施形態では、ステアリング
ホイール１の操舵角が最大操舵角±θmax付近の予め定
める操舵角に達したか否かを判断することにより、ステ
アリングホイール１が端当て直前まで回転されているか
否かを判断しているが、車両の舵取り車輪の転舵角が最
大転舵角付近の予め定める転舵角に達したか否かを判断
することにより、ステアリングホイール１が端当て直前
まで回転されているか否かを判断するようにしてもよ
い。

【００１８】さらに、操作部材としては、ステアリング
ホイール１の代わりに、レバーなどの他の構成を採用す
ることができる。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電動パワーステア
リング装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】ステアリングホイールの操舵角と操舵トルク
（モータ電流）との関係を示す図である。

【図３】ステアリングホイールの操舵角が予め定める操
舵角未満である場合に設定される特性を表す特性図であ
る。

【図４】ステアリングホイールの操舵角が予め定める操
舵角以上である場合に設定される特性を表す特性図であ
る。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ３ ステアリング機構 ４ 電動モータ ６ トルクセンサ ７ モータ電流検出回路 １０ コントローラ １１ 端当て判断部 １２ アシスト特性設定部 １３ 目標電流値設定部 １４ モータ制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のステアリング機構に与えるべきトル
   クを発生する電動モータと、 操作部材に操舵のために加えられた操舵トルクを検出す
   る操舵トルク検出手段と、 上記操作部材の操作に応じて変化する舵角が予め定める
   舵角に達したかどうかを判断する舵角判断手段と、 この舵角判断手段によって舵角が上記予め定める舵角に
   達していないと判断されている間は、操舵トルクの増加
   に応じて、上記電動モータから発生される上記操作部材
   の操作を補助する方向のトルクが増加するような特性を
   設定し、上記舵角判断手段によって舵角が上記予め定め
   る舵角に達したと判断されたことに応答して、操舵トル
   クの増加に応じて、上記電動モータから発生される上記
   操作部材の操作を補助する方向のトルクが減少し、さら
   に上記電動モータから上記操作部材の操作を妨げる方向
   のトルクが発生されるような特性を設定する特性設定手
   段と、 この特性設定手段によって設定された特性に従って、上
   記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに
   応じたモータ目標電流値を設定する目標電流値設定手段
   と、 この目標電流値設定手段によって設定されたモータ目標
   電流値に基づいて電動モータを駆動制御するモータ制御
   手段とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング
   装置。