JP2003121144A - 車両用舵角検出装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】消費電力およびコストの増大を招くことなく、
エンジン始動直後からの絶対舵角の検出を可能する。 【解決手段】キー１７がキーシリンダに挿入されている
期間中、絶対舵角Ｓ(θ)が繰り返し検出され、キー１７
がキーシリンダから抜き取られると、最後に検出された
絶対舵角Ｓ(θ)が舵角検出基準データとしてバックアッ
プメモリ２４にバックアップ保存される。そして、次回
のキー挿入時には、バックアップメモリ２４に記憶され
ている舵角検出基準データを基準として、舵角センサ３
２によって検出される舵角変位ｄ(θ)に基づいて現在の
絶対舵角Ｓ(θ)が検出される。

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、車両のステアリ
ング機構の絶対舵角を検出する車両用舵角検出装置、お
よびこれを用いたパワーステアリング装置、とくに電動
モータが発生するトルクをステアリング機構に伝達して
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】たとえば、車両に搭載されて、車両のス
テアリング機構に電動モータが発生するトルクを与えて
操舵補助する電動パワーステアリング装置が知られてい
る。このような電動パワーステアリング装置の中には、
ステアリングホイールの回転位置（絶対舵角）を検出
し、その検出した絶対舵角に基づいて電動モータの駆動
制御を行うようにしたものがある。

【０００３】絶対舵角の検出は、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。舵角センサとしては、たとえば、ステアリングホイ
ールの回転位置の変化量（舵角変位）を検出し、その検
出した舵角変位に応じた検出信号を出力するインクリメ
ンタル式のものが採用されている。舵角センサの検出信
号は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）に入力されていて、
この電子制御ユニットに内蔵されたマイクロコンピュー
タが、たとえば、車両のエンジン始動後、舵角中点を求
め、この舵角中点と舵角センサから入力される検出信号
とに基づいて絶対舵角を演算するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
構成では、エンジンが始動されてから舵角中点が求めら
れるまでの間、絶対舵角を検出することができず、絶対
舵角に基づく電動モータの駆動制御を行うことができな
い。この問題を解決する手法としては、たとえば、エン
ジン停止中も、舵角センサによる舵角変位の検出を続
け、この舵角センサの検出信号に基づく絶対舵角の検出
を続けれることが考えられる（たとえば、特開平１１−
２６４７２５号公報参照）。ところが、この手法では、
舵角センサおよびマイクロコンピュータに電力を供給し
続けなければならないので、消費電力が大きくなるとい
う新たな問題が生じる。

【０００５】また、絶対舵角に応じた信号を出力するア
ブソリュート式の舵角センサを採用すれば、エンジン始
動直後から絶対舵角を検出できる。しかしながら、通
常、ステアリングホイールのロックツーロック角（ステ
アリングホイールを一方の終端まで切り込んだ状態から
他方の終端まで切り返す時の回転角）は７２０〜１０８
０度に設定されているから、この範囲の全域における絶
対舵角を検出するには、高価な多回転対応型のアブソリ
ュート式舵角センサが必要となり、電動パワーステアリ
ング装置のコストが高くなってしまう。

【０００６】そこで、この発明の目的は、消費電力およ
びコストの増大を招くことなく、エンジン始動直後から
の絶対舵角の検出が可能な構成とされた車両用舵角検出
装置、およびこれを用いた電動パワーステアリング装置
を提供することである。

【０００７】

【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、エンジン
停止中におけるステアリング機構の動作を制限するため
のロック機構を有する車両に適用されて、上記ステアリ
ング機構（１）の絶対舵角を検出するための車両用舵角
検出装置であって、舵角検出基準データを記憶する追記
可能な不揮発性のデータ記憶手段（２４）と、上記ステ
アリング機構の動作に伴って舵角信号を出力する舵角信
号出力手段（３２）と、上記データ記憶手段に記憶され
ている舵角検出基準データおよび上記舵角信号出力手段
から出力される舵角信号に基づいて、上記ステアリング
機構の絶対舵角を検出する絶対舵角検出手段（２１，Ｓ
５）と、上記ロック機構によって上記ステアリング機構
の動作が制限された後、所定のタイミングで、その動作
制限開始時の上記ステアリング機構の絶対舵角を舵角検
出基準データとして上記データ記憶手段に書き込む手段
（２１，Ｓ９）とを含むことを特徴とする車両用舵角検
出装置である。

【０００８】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。この発明によれば、ロック機構によってステアリ
ング機構の動作が制限された後、所定のタイミングで、
その動作制限開始時のステアリング機構の絶対舵角が舵
角検出基準データとしてデータ記憶手段に書き込まれ
る。ロック機構によるステアリング機構の動作制限状態
（ハンドルロック状態）では、ステアリング機構の絶対
舵角の変化はない。したがって、ロック機構による動作
制限解除時にデータ記憶手段に記憶されている舵角検出
基準データは、その時のステアリング機構の絶対舵角に
一致する。これにより、ロック機構によるステアリング
機構の動作制限が解除された直後から、データ記憶手段
に記憶されている舵角検出基準データおよび舵角信号出
力手段から出力される舵角信号に基づいて、現在のステ
アリング機構の絶対舵角を正確に検出することができ
る。

【０００９】また、ロック機構によるステアリング機構
の動作制限中は、絶対舵角の検出を行う必要がないこと
から、舵角信号出力手段および絶対舵角検出手段などへ
の給電を停止させておくことができる。これにより、絶
対舵角を常に検出し続ける手法が有する消費電力の増大
の問題を回避することができるさらに、上記舵角信号出
力手段としては、たとえば、ステアリング機構の動作変
化量を検出し、その検出した動作変化量に応じた検出信
号を出力するインクリメンタル式の舵角センサを用いる
ことができる。これにより、多回転対応型のアブソリュ
ート式舵角センサを用いて絶対舵角を検出する手法が有
するコストアップの問題を回避することができる。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、電動モータ
（Ｍ）からの発生トルクをステアリング機構（１）に与
えて操舵補助する電動パワーステアリング装置であっ
て、請求項１記載の車両用舵角検出装置と、この車両用
舵角検出装置によって検出された絶対舵角に基づいて、
上記電動モータを駆動制御するモータ制御手段（２）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。この発明によれば、請求項１記載の車両用舵角検
出装置が採用されているので、ロック機構によるステア
リング機構の動作制限が解除された直後から、絶対舵角
の検出が可能であり、絶対舵角に基づく電動モータの駆
動制御が可能である。

【００１１】

【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１１と、このステアリ
ングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１
２と、このステアリングシャフト１２の回転を舵取り用
車輪ＬＷ，ＲＷの転舵に変換する転舵機構１３とを有し
ている。この実施形態では、ステアリング機構１のロッ
クツーロック角度が７２０度よりも大きな角度に設定さ
れている。ステアリングシャフト１２は、ステアリング
ホイール１１側に結合された入力側シャフト１２Ａと、
転舵機構１３側に結合された出力側シャフト１２Ｂとに
分割されている。入力側シャフト１２Ａと出力側シャフ
ト１２Ｂとは、これらの相対的な回転により捩れを生じ
るトーションバー１４で互いに連結されている。また、
出力側シャフト１２Ｂには、減速機構１５が介装されて
おり、この減速機構１５を介して、電動モータＭの回転
力が操舵補助力として入力されるようになっている。

【００１３】また、ステアリングシャフト１２は、図示
しないステアリングコラムに挿通されて回転自在に保持
されている。ステアリングコラムには、ステアリングホ
イール１１（ステアリングシャフト１２）の回転を規制
するためのキーロック装置１６が備えられている。キー
ロック装置１６は、キー１７を回転操作することによっ
て、ステアリングシャフト１２の回転を規制（ハンドル
ロック）したり、その規制を解除（ハンドルロック解
除）したりすることができるものである。キー１７は、
ハンドルロック状態でキーシリンダに対して挿抜するこ
とができ、そのキー挿抜位置からキー１７を回転させる
ことにより、ハンドルロックを解除でき、車両のエンジ
ンを始動させることができる。

【００１４】キーロック装置１６に関連して、キーシリ
ンダに対するキー１７の挿抜を検出するためのキーセン
サ３１が設けられている。このキーセンサ３１の検出信
号は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３およびバッ
クアップメモリ２４などを備えた電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）２に入力されるようになっている。バックアップ
メモリ２４は、たとえば、電気的に消去／書込可能なＲ
ＯＭであるＥＥＰＲＯＭで構成することができる。

【００１５】電子制御ユニット２にはさらに、たとえ
ば、ステアリングホイール１１の回転位置の変化量（舵
角変位）を検出し、その検出した舵角変位に応じた検出
信号を出力するインクリメンタル式の舵角センサ３２、
トーションバー１５に生じる捩れの方向および大きさを
操舵トルクとして検出し、その検出した操舵トルクに応
じた信号を出力するトルクセンサ３３、およびこの電動
パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度
（車速）を検出し、その検出した車速に応じた信号を出
力する車速センサ３４が接続されている。

【００１６】図２は、電子制御ユニット２の動作につい
て説明するためのフローチャートである。キー１７がキ
ーシリンダに挿入されて、その挿入がキーセンサ３１に
よって検出されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、電子制
御ユニット２のＣＰＵ１２および舵角センサ３２への電
力の供給が開始される（ＥＣＵ起動：ステップＳ２）。
その後、ＣＰＵ２１によって、バックアップメモリ２４
に記憶されている舵角検出基準データが読み出される
（ステップＳ３）。バックアップメモリ２４には、電子
制御ユニット２の車両への搭載時に、その時の絶対舵角
が初期舵角検出基準データとして書き込まれており、電
子制御ユニット２の車両搭載後に初めてハンドルロック
が解除された時には、その初期舵角検出基準データがバ
ックアップメモリ２４から読み出される。

【００１７】つづいて、舵角センサ３２の検出信号に基
づいて、ハンドルロック解除後の舵角変位ｄ(θ)が検出
される（ステップＳ４）。そして、その検出された舵角
変位ｄ(θ)とバックアップメモリ２４から読み出された
舵角検出基準データとに基づいて、現在の絶対舵角Ｓ
(θ)を求めるための演算が行われ（ステップＳ５）、こ
の演算された絶対舵角Ｓ(θ)がＲＡＭ２３に格納され
る。すなわち、バックアップメモリ２４から読み出され
た舵角検出基準データと舵角センサ３２の検出信号が表
す舵角変位ｄ(θ)とが足し合わされることにより、現在
の絶対舵角Ｓ(θ)が求められ、この求められた絶対舵角
Ｓ(θ)がＲＡＭ２３に格納される。

【００１８】現在の絶対舵角Ｓ(θ)が求められると、次
に、車両のエンジンが動作しているか停止しているかが
調べられる（ステップＳ６）。エンジンが停止している
場合には、つづいて、キーセンサ３１の検出信号に基づ
いて、キー１７がキーシリンダから抜き取られたかどう
かが調べられる（ステップＳ７）。キー１７がキーシリ
ンダに挿入された状態のままであれば、上述のステップ
Ｓ４に戻り、先の絶対舵角Ｓ(θ)の検出からの舵角変位
ｄ(θ)が検出される。そして、ＲＡＭ２３に格納されて
いる絶対舵角Ｓ(θ)を基準として、舵角センサ３２によ
って検出された舵角変位ｄ(θ)に基づいて、現在の絶対
舵角Ｓ(θ)が検出される（ステップＳ４〜Ｓ７）。この
ようにして、キー１７がキーシリンダに挿入されている
間、絶対舵角Ｓ(θ)の検出が繰り返し行われる。

【００１９】キー１７が回転操作されて、エンジンが始
動されると、上述のステップＳ６でエンジンが動作中か
否かの判断が肯定されて、操舵補助のための電動モータ
Ｍの制御（ＥＰＳ制御）が開始される（ステップＳ
８）。このＥＰＳ制御では、上述のステップＳ４，Ｓ５
と同様な処理が予め定める制御周期で繰り返し行われ
る。すなわち、先に検出された絶対舵角Ｓ(θ)を基準と
して、舵角センサ３２により検出された舵角変位ｄ(θ)
に基づいて、現在の絶対舵角Ｓ(θ)が求められる。そし
て、その検出された現在の絶対舵角Ｓ(θ)、ならびにト
ルクセンサ３３および車速センサ３４からの入力信号に
基づいて、電動モータＭへの供給電流が制御され、これ
により電動モータＭから発生されるトルク（操舵補助
力）が制御される。

【００２０】エンジン停止後、または、エンジンが始動
されないまま、キー１７がキーシリンダから抜かれると
（ステップＳ７でＹＥＳ）、その時点でＲＡＭ２３に格
納されている絶対舵角Ｓ(θ)が、舵角検出基準データと
して、バックアップメモリ２４にバックアップ保存（記
憶）されて（ステップＳ９）、その後、電子制御ユニッ
ト２および舵角センサ３２などへの電力の供給が停止
（システムダウン）される（ステップＳ１０）。よっ
て、これ以降にキー１７がキーシリンダに挿入されたこ
とに応答して行われる処理（ステップＳ２以降の処理）
では、キー１７がキーシリンダから抜かれた直後にバッ
クアップメモリ２４に記憶された舵角検出基準データ
が、バックアップメモリ２４から読み出されて、新たな
絶対舵角Ｓ(θ)を検出する際の基準として用いられるこ
とになる。

【００２１】ハンドルロック状態では、キーロック装置
１６によってステアリングシャフト１２の回転が規制さ
れているから、ステアリングホイール１１の回転位置は
変わらない。したがって、キー挿入時にバックアップメ
モリ２４から読み出される舵角検出基準データは、その
時のステアリングホイール１１の回転位置に一致する。
ゆえに、バックアップメモリ２４から読み出した舵角検
出基準データおよびその後に舵角センサ３２によって検
出される舵角変位ｄ(θ)に基づいて、現在の絶対舵角Ｓ
(θ)を正確に検出することができる。

【００２２】以上のように、この実施形態によれば、キ
ー１７がキーシリンダに挿入されている期間中、絶対舵
角Ｓ(θ)が繰り返し検出され、キー１７がキーシリンダ
から抜き取られると、最後に検出された絶対舵角Ｓ(θ)
が舵角検出基準データとしてバックアップメモリ２４に
書き込まれる。そして、キー１７がキーシリンダに再び
挿入されると、バックアップメモリ２４から舵角検出基
準データが読み出され、この舵角検出基準データおよび
キー挿入後の舵角変位ｄ(θ)に基づいて絶対舵角Ｓ(θ)
が検出される。これにより、キー挿入直後から絶対舵角
Ｓ(θ)を検出でき、エンジン始動後すぐに、絶対舵角Ｓ
(θ)に基づく電動モータＭの駆動制御を開始することが
できる。

【００２３】また、この実施形態の構成によれば、キー
１７がキーシリンダから抜き取られている期間は、絶対
舵角Ｓ(θ)の検出は行われず、電子制御ユニット２およ
び舵角センサ３２などへの電力の供給が停止されている
ので、絶対舵角を常に検出し続ける手法が有する消費電
力の増大の問題を招くおそれがない。さらに、舵角セン
サ３２としてインクリメンタル式のものが採用されてい
るから、多回転対応型のアブソリュート式舵角センサを
用いて絶対舵角を検出する手法が有するコストアップの
問題を招くおそれもない。

【００２４】なお、舵角センサ３２としては、１回転型
のアブソリュート式舵角センサ（回転位置センサ）を採
用することもできる。１回転型のアブソリュート式舵角
センサは、検出可能な範囲が０〜３６０度であり、舵角
α（０≦α＜３６０）と舵角α＋３６０×ｎ（ｎ：０ま
たは１以上の整数）で同じ検出信号を出力する。そこ
で、このような１回転型のアブソリュート式舵角センサ
を舵角センサ３２に採用した場合には、たとえば、バッ
クアップメモリ２４から読み出した舵角検出基準データ
に基づいて、上記ｎの値を求め、舵角センサ３２の検出
信号に基づいて、上記αの値を求める。そして、その求
めたｎおよびαの値を演算式α＋３６０×ｎに代入して
絶対舵角を算出すればよい。

【００２５】また、この実施形態では、キー１７がキー
シリンダから抜き取られたことに応答して、このときＲ
ＡＭ２３に格納されている絶対舵角Ｓ(θ)が舵角検出基
準データとしてバックアップメモリ２４に記憶されると
したが、キー１７がキー挿抜位置以外の位置（たとえ
ば、イグニッションオン位置またはエンジンオン位置）
からキー挿抜位置に戻されて、キーロック装置１６によ
ってステアリングシャフト１２の回転が規制された後
は、絶対舵角Ｓ(θ)が変化することはないから、キー１
７がキー挿抜位置に戻されたことに応答して、そのとき
ＲＡＭ２３に格納されている絶対舵角Ｓ(θ)をバックア
ップメモリ２４に記憶するようにしてもよい。すなわ
ち、バックアップメモリ２４には、キーロック装置１６
によるハンドルロック時の絶対舵角Ｓ(θ)が記憶される
とよい。

【００２６】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も実施することができ
る。たとえば、上述の実施形態では、電動パワーステア
リング装置を例にとったが、この発明は、電動モータで
オイルポンプを駆動し、このオイルポンプからの作動油
をステアリング機構に結合されたパワーシリンダに供給
して、パワーシリンダから操舵補助力を発生させる電動
ポンプ式パワーステアリング装置であって、電動モータ
を舵角に基づいて制御するものに適用することができ
る。

【００２７】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
リング装置の構成を簡略化して示す図である。

【図２】電子制御ユニットにおいて行われる処理につい
て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 電子制御ユニット １１ ステアリングホイール １２ ステアリングシャフト １６ キーロック装置 ２１ ＣＰＵ ２２ ＲＯＭ ２３ ＲＡＭ ２４ バックアップメモリ ３２ 舵角センサ Ｍ 電動モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン停止中におけるステアリング機構
   の動作を制限するためのロック機構を有する車両に適用
   されて、上記ステアリング機構の絶対舵角を検出するた
   めの車両用舵角検出装置であって、 舵角検出基準データを記憶する追記可能な不揮発性のデ
   ータ記憶手段と、 上記ステアリング機構の動作に伴って舵角信号を出力す
   る舵角信号出力手段と、 上記データ記憶手段に記憶されている舵角検出基準デー
   タおよび上記舵角信号出力手段から出力される舵角信号
   に基づいて、上記ステアリング機構の絶対舵角を検出す
   る絶対舵角検出手段と、 上記ロック機構によって上記ステアリング機構の動作が
   制限された後、所定のタイミングで、その動作制限開始
   時の上記ステアリング機構の絶対舵角を舵角検出基準デ
   ータとして上記データ記憶手段に書き込む手段とを含む
   ことを特徴とする車両用舵角検出装置。
2. 【請求項２】電動モータからの発生トルクをステアリン
   グ機構に与えて操舵補助する電動パワーステアリング装
   置であって、 請求項１記載の車両用舵角検出装置と、 この車両用舵角検出装置によって検出された絶対舵角に
   基づいて、上記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。