JP4000901B2 - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車輪を転舵させる際の操舵力を電気モータの動力によって補助する電気式動力舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両において運転者によるステアリングホイールの操舵力を軽減するために、電気式動力舵取装置（電動式パワーステアリング装置）が用いされている。このような電気式動力舵取装置の一例として、所謂ラックアシストタイプの電気式動力舵取装置について説明する。
【０００３】
ラックアシストタイプの電気式動力舵取装置は、車幅方向に長手とされたラックシャフトを備えている。ラックシャフトは、その両端部がそれぞれタイロッド、ナックルアームを介して左右の車輪（転舵輪）に連結されており、軸方向に移動することで車輪を転舵するようになっている。このラックシャフトは、ステアリングホイールを回転操作する際の操舵トルクを伝達するラックアンドピニオン機構（操舵手段）、及び電気モータが発生する補助トルクを伝達するボールねじ機構（操舵力補助手段）によって、軸方向へ移動するようになっている。
【０００４】
ラックアンドピニオン機構は、ラックシャフトの軸方向一端側に設けられたラックと、該ラックに噛み合うピニオンとを有して構成されている。ピニオンは、ステアリングシャフトを介してステアリングホイールに連結されており、該ステアリングホイールの操作によって回転すると、ラックすなわちラックシャフトを軸方向に移動させる構成である。
【０００５】
ステアリングシャフトは、互いに同軸的な相対回転可能なステアリングホイール側の入力軸とピニオン側の出力軸とが、トーションバーを介して連結されて構成されている。すなわち、トーションバーは、その一端部が入力軸に固定されると共にその他端部が出力軸に固定されており、上記操舵トルクによって捩れつつ該操舵トルクをピニオン（ラックアンドピニオン機構）に伝達する構成である。
【０００６】
一方、ボールねじ機構は、ラックシャフトの軸方向他端側に設けられたねじ溝と、該ねじ溝に多数のボールを介して螺合するボールねじナットとを有して構成されている。ボールねじナットは、電気モータに一体回転可能接続されており、該電気モータの上記補助トルクによって回転することで、該ボールねじナットに螺合するラックシャフトを軸方向に移動させる構成である。
【０００７】
また、電気モータは制御手段に電気的に接続されており、制御手段は上記操舵トルクを検出するトルクセンサに電気的に接続されている。トルクセンサとしては、例えば、特開２００１-１９４２５１号公報に示されるレゾルバ式のトルクセンサが採用される。このトルクセンサは、上記トーションバーの一端部の車体に対する角変位（絶対角）と、他端部の車体に対する角変位（絶対角）とをそれぞれ検出し、制御手段に出力するようになっている。
【０００８】
制御手段は、トーションバー両端の各角変位の差分、すなわちトーションバー両端の相対角変位に基づいて上記操舵トルクを検出するようになっている。そして、この制御手段は、その検出した操舵トルクに応じた補助トルクを電気モータに発生させるようになっている。
【０００９】
以上説明した電気式動力舵取装置では、運転者がステアリングホイールを回転操作すると、ラックアンドピニオン機構によってラックシャフトが軸方向に移動し、この移動がボールねじ機構を介して伝達される電気モータの補助トルクによって補助（パワーアシスト）されつつ、車輪が転舵される。これにより、運転者による操舵力が軽減される。なお、他の形式の電気式動力舵取装置では、補助トルクを作用させる部分が異なるのみで、その他基本的な構成はラックアシストタイプの電気式動力舵取装置と同様である。
【００１０】
また、このような電気式動力舵取装置を自動操舵システムに適用することが考えられている。自動操舵システムに適用される電気式動力舵取装置では、運転者のステアリングホイール操作によって車輪を転舵させる手動操舵モードと、車両の走行状態を検出して自動的に車輪を転舵させる自動操舵モードとを選択的に切り換え可能となっている。自動操舵モードでは、制御手段が電気モータを適宜駆動することで、該電気モータが発生する操舵トルクによって操舵が為される。
【００１１】
そして、自動操舵システムに適用される電気式動力舵取装置では、自動操舵モードを選択した状態でステアリングホイールが操作されると、換言すれば、トルクセンサがトーションバーの捩れを検出すると、制御手段が操舵モードを手動操舵モードに切り換えるようになっている。これにより、切り換えスイッチ等を操作することなく手動操舵モードが選択され、例えば運転者による緊急回避が必要な場合に速やかに対応可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の電気式動力舵取装置では、単にトルクセンサが検出したトーションバー両端の各角変位の差分に基づいて、該トーションバーに作用するトルク値（大きさ及び方向）のみを検出する構成であり、該トルクの入力方向を判定することができなかった。すなわち、トーションバーに作用するトルクが、ステアリングホイール側から入力されたもの（正入力された操舵トルク）であるか、車輪を介して路面側から入力されたもの（逆入力された外乱によるトルク）であるかを判定できなかった。
【００１３】
このため、外乱によるトルクがトーションバーに逆入力された場合においても、制御手段は該外乱によるトルクに基づいて電気モータを作動し、該外乱に対しパワーアシストすることとなる。すなわち、従来の電気式動力舵取装置では、外乱を助長し操舵フィーリングが悪化するという問題が生じる場合があった。
【００１４】
また、上記のような自動操舵システムに適用される従来の電気式動力舵取装置では、上記の通りトーションバーに作用するトルクの入力方向を判定できないため、外乱によるトルクがトーションバーに作用した場合に、運転者の意思に反して操舵モードが手動操舵モードに切り換えられる恐れがあった。
【００１５】
そして、これらの対策として、外乱を検出または判定するための別個のセンサを設けることも考えられるが、このような対策は、構成部品数を増加し高コストの原因となる。
【００１６】
本発明は、上記事実を考慮して、トーションバーに作用するトルクを検出するためのトルクセンサを用いて該トーションバーへのトルクの入力方向を判定でき、該トルクの入力方向に応じて適正に制御される電気式動力舵取装置を得ることが目的である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る電気式動力舵取装置は、ステアリングホイールと該ステアリングホイールの回転操作に伴って生じる操舵トルクによって車輪を転舵させる操舵手段との間に設けられ、前記操舵トルクによって捩れつつ該操舵トルクを前記操舵手段に伝達するトーションバーと、電気モータを有し前記操舵手段に設けられ、該電気モータの駆動力によって前記操舵手段を作動可能な操舵力補助手段と、前記トーションバーの前記ステアリングホイール側部分の車体に対する角変位を検出する第１検出部と、前記トーションバーの前記操舵手段側部分の車体に対する角変位を検出する第２検出部とを有するトルクセンサと、前記第１検出部及び第２検出部の各検出値の差分に基づいて前記トーションバーに作用するトルクを検出すると共に、前記各検出値の変化量または変化タイミングの相違に基づいて前記トルクの入力方向を判定し、該トルクが前記ステアリングホイール側から入力された場合には前記電気モータに該トルクを補助する駆動力を発生させ、該トルクが前記操舵手段側から入力された場合には前記電気モータによる該トルクの補助を禁止する制御手段と、を備えている。
【００１８】
請求項１記載の電気式動力舵取装置では、ステアリングホイールが回転操作されると、該操作に伴う操舵トルクによってトーションバーが捩れつつ該操舵トルクが操舵手段に伝達される。一方、例えば轍や路面の凹凸等による反力が車輪に作用すると、この反力が操舵手段を介してトーションバーに伝達され、トーションバーが捩れる。
【００１９】
トーションバーが捩れると、このトーションバーのステアリングホイール側部分の車体に対する角変位（第１絶対角）がトルクセンサの第１検出部によって検出されると共に、このトーションバーの操舵手段側部分の車体に対する角変位（第２絶対角）がトルクセンサの第２検出部によって検出される。そして、制御手段では、上記第１絶対角と第２絶対角との差分（トーションバーの相対角変位）に基づいてトーションバーに作用するトルク（の大きさ及び方向）を検出すると共に、該トルクの入力方向を認識する。
【００２０】
具体的には、第１絶対角の変化量が第２絶対角の変化量よりも大きい場合、または第１絶対角の変化が第２絶対角の変化よりも先に生じた場合に、制御手段は、トーションバーに作用するトルクがステアリングホイール側から入力された（正入力された操舵トルクである）と判定する。逆に、第１絶対角の変化量が第２絶対角の変化量よりも小さい場合、または第１絶対角の変化が第２絶対角の変化よりも遅れて生じた場合に、制御手段は、トーションバーに作用するトルクが操舵手段側から入力された（逆入力された外乱によるトルクである）と判定する。
【００２１】
そして、制御手段は、操舵トルクが正入力されたと判定した場合には、電気モータを作動し、上記検出したトルクを補助する駆動力（操舵トルクの大きさ及び方向に応じた駆動力）を発生させる。これにより、操舵トルクによって車輪を転舵させる操舵手段の作動が操舵力補助手段を介して電気モータにより補助され、ステアリングホイールを回転操作する操舵力が軽減される。
【００２２】
一方、制御手段は、外乱によるトルクが逆入力されたと判定した場合には、電気モータによる該トルクの補助を禁止する（例えば、単に電気モータを作動させない）。これにより、外乱により動作する操舵手段に対しパワーアシストされることがなく、操舵フィールリングの悪化が防止される。
【００２３】
このように、請求項１記載の電気式動力舵取装置では、トーションバーに作用するトルクを検出するためのトルクセンサを用いて該トーションバーへのトルクの入力方向を判定でき、該トルクの入力方向に応じて適正に制御される。
【００２４】
請求項２記載の発明に係る電気式動力舵取装置は、請求項１記載の電気式動力舵取装置において、前記制御手段は、前記トルクが前記操舵手段側から入力された場合に、前記電気モータに該トルクに抗する駆動力を発生させる、ことを特徴としている。
【００２５】
請求項２記載の電気式動力舵取装置では、制御手段は、外乱によるトルクが逆入力されたと判定した場合に、電気モータを作動し、該トルクに抗する駆動力（外乱トルクの大きさに応じた反対方向の駆動力）を発生させる。すなわち、本電気式動力舵取装置では、電気モータの駆動力によって外乱によるトルクの一部または全部を打ち消す。これにより、操舵フィーリングが向上する。
【００２６】
請求項３記載の発明に係る電気式動力舵取装置は、請求項１または請求項２記載の動力舵取装置装置において、前記制御手段は、運転者による前記ステアリングホイールの操作によって車輪を転舵させる手動操舵モードと、前記操舵力補助手段を作動することで自動的に車輪を転舵させる自動操舵モードとを選択的に切り換え可能であり、前記自動操舵モードが選択されている状態で、前記トルクが前記ステアリングホイール側から入力された場合には操舵モードを前記手動操舵モードに切り換え、前記トルクが前記操舵手段側から入力された場合には該自動操縦モードの選択状態を維持する、ことを特徴としている。
【００２７】
請求項３記載の電気式動力舵取装置では、手動操舵モードが選択された場合には、上記請求項１または請求項２記載の電気式動力舵取装置と同様に作用する。一方、自動操縦モードが選択されると、制御手段が車両の走行状態に応じて自動的に電気モータを作動させ、操舵力補助手段によって操舵手段を作動させる。そして、この状態でステアリングホイールが操作され、操舵トルクが正入力されたと制御手段が判定すると、該制御手段は操舵モードを手動操舵モードに切り換える。これにより、運転者の操作による緊急回避等に速やかに対応できる。
【００２８】
また、自動操舵モードを選択した状態で上記外乱が生じ、該外乱によるトルクが逆入力されたと制御手段が判定すると、該制御手段は操舵モードを自動操舵モードに維持する。これにより、運転者の意思に反する操舵モードの切り換えが防止される。
【００２９】
そして、トーションバーの作用するトルク値を検出するためのトルクセンサ（第１検出部及び第２検出部）を用いて外乱をも検出できるため、上記のような機能（制御）を、外乱を検出するための別個のセンサを設けることなく達成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る電気式動力舵取装置１０について、図１乃至図４に基づいて説明する。
【００３１】
図１には、車体への搭載状態の電気式動力舵取装置１０の概略構成がシステム図にて示されている。この図に示される如く、電気式動力舵取装置１０は、車幅方向に長手とされたラックシャフト１２を備えている。ラックシャフト１２は、その両端部がそれぞれタイロッド１４、ナックルアーム１６を介して左右の車輪（転舵輪）１８に連結されており、軸方向に移動することで車輪１８を転舵するようになっている。
【００３２】
ラックシャフト１２は、ステアリングホイール２０を操作（回転）する際の操舵トルクを伝達するラックアンドピニオン機構２２、及びブラシレスＤＣモータである電気モータ２４が発生する補助トルクを伝達するボールねじ機構２６によって、軸方向へ移動するようになっている。
【００３３】
ラックアンドピニオン機構２２は、ラックシャフト１２の軸方向一端側に設けられたラック２８と、該ラック２８に噛み合うピニオン３０とを有して構成されている。ピニオン３０は、ステアリングシャフト３２を介してステアリングホイール２０に連結されている。
【００３４】
これにより、ラックアンドピニオン機構２２は、上記操舵トルクによってピニオン３０が回転すると、該ピニオン３０に噛み合うラック２８を有するラックシャフト１２を軸方向に移動させる構成である。換言すれば、ラックアンドピニオン機構２２は、上記操舵トルクを、ラックシャフト１２を軸方向に移動させる操舵力（転舵力）に変換する構成である。
【００３５】
一方、ボールねじ機構２６は、ラックシャフト１２の軸方向他端側に設けられたねじ溝３４と、多数のボール（図示省略）を介してねじ溝３４に螺合するボールねじナット３６とを有して構成されている。ボールねじナット３６には、電気モータ２４の回転軸が同軸的かつ一体回転可能に接続されている。
【００３６】
これにより、ボールねじ機構２６は、電気モータ２４の駆動力（上記補助トルク）によってボールねじナット３６が回転すると、該ボールねじナット３６に螺合するねじ溝３４を有するラックシャフト１２を軸方向に移動させる構成である。換言すれば、ボールねじ機構２６は、電気モータ２４が発生する補助トルクを、上記ラックシャフト１２の軸方向の移動を補助する補助操舵力（補助転舵力）に変換する構成である。そして、電気モータ２４は、正回転または逆回転することで、ラックシャフト１２の移動方向を切り換えるようになっている。
【００３７】
以上説明したラックシャフト１２及びラックアンドピニオン機構２２が本発明における「操舵手段」に相当し、電気モータ２４及びボールねじ機構２６が本発明における「操舵力補助手段」に相当する。
【００３８】
また、電気式動力舵取装置１０は、電気モータ２４に発生させる補助トルクの方向及び大きさを制御するための制御手段としての電子制御装置（以下、ＥＣＵという）３８と、制御パラメータである操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４０とを備えている。トルクセンサ４０は、ステアリングシャフト３２のステアリングホイール２０側部分を構成する入力軸３２Ａと、ステアリングシャフト３２のピニオン３０側部分を構成する出力軸３２Ｂとの間に配設されている。
【００３９】
具体的には図２に示される如く、入力軸３２Ａと出力軸３２Ｂとは、それぞれ車体に対し独立して回転（互いの相対回転）可能に分割配置されており、トーションバー４２を介して同軸的に連結されている。すなわち、入力軸３２Ａにはトーションバー４２の一端部４２Ａが固定されており、出力軸３２Ｂにはトーションバー４２の他端部４２Ｂが固定されている。トーションバー４２は、軸心廻りのトルクに比例して捩れ、該捩れによって入力軸３２Ａと出力軸３２Ｂとの間に相対角変位を生じさせるようになっている。
【００４０】
また、入力軸３２Ａ及び出力軸３２Ｂの径方向外側には、車体に固定された円筒状のハウジング４４が同軸的に配設されている。そして、トルクセンサ４０は、ハウジング４４と入力軸３２Ａとの間に設けられた第１検出部としての第１レゾルバ機構４６と、ハウジング４４と出力軸３２Ｂとの間に設けられた第２検出部としての第２レゾルバ機構４８とを有して構成されている。
【００４１】
第１レゾルバ機構４６は、入力軸３２Ａを挿通した状態で固定された環状の第１レゾルバロータ４６Ａと、該第１レゾルバロータ４６Ａと径方向に対向した状態でハウジング４４の内周部に固定された第１レゾルバステータ４６Ｂとを備えている。第１レゾルバロータ４６Ａ、第１レゾルバステータ４６Ｂには、それぞれ９０°の位相差をもった２組の巻線が施されており、第１レゾルバステータ４６Ｂの各巻線に交流電圧を印加して励磁すると、第１レゾルバロータ４６Ａの各巻線には交流電圧が誘起されるようになっている。そして、この誘起電圧は、第１レゾルバステータ４６Ｂに対する第１レゾルバロータ４６Ａの角変位θ１に比例して変化する。すなわち、第１レゾルバ機構４６は、ハウジング４４（車体）に対する入力軸３２Ａ（トーションバー４２の一端部４２Ａ）の角変位（絶対角）θ１を検出できる構成である。
【００４２】
一方、第２レゾルバ機構４８は、第１レゾルバロータ４６Ａ、第１レゾルバステータ４６Ｂと同様に構成された第２レゾルバロータ４８Ａ、第２レゾルバステータ４８Ｂを備えて構成されており、第２レゾルバロータ４８Ａの巻線に誘起される誘起電圧は、第２レゾルバステータ４８Ｂに対する第２レゾルバロータ４８Ａの角変位θ２に比例して変化する。すなわち、第２レゾルバ機構４８は、ハウジング４４（車体）に対する出力軸３２Ｂ（トーションバー４２の他端部４２Ｂ）の角変位（絶対角）θ２を検出できる構成である。
【００４３】
このトルクセンサ４０を構成する第１レゾルバ機構４６、第２レゾルバ機構４８は、それぞれＥＣＵ３８に電気的に接続されている。ＥＣＵ３８は、上記角変位θ１と角変位θ２との差分、すなわちトーションバー４２両端の相対角変位及びトーションバー４２の捩り剛性に基づいて、該トーションバー４２に作用するトルク（大きさ及び作用方向）を算出するようになっている。
【００４４】
また、ＥＣＵ３８は、角変位θ１の変化量と角変位θ２の変化量との大小、または角変位θ１と角変位θ２との変化タイミングの相違に基づいて、トーションバー４２に作用するトルクの入力方向を判定するようになっている。
【００４５】
具体的には、例えば、ステアリングホイール２０を操作した場合には、入力軸３２Ａ側の変化量Δθ１が出力軸３２Ｂ側の変化量Δθ２よりも大きいか、または入力軸３２Ａの角変位θ１の変化が出力軸３２Ｂの角変位θ２の変化よりも先に生じる（角変位θ１の位相が角変位θ２に対し進んでいる）。一方、例えば、車輪１８を介して路面側からトルクが入力されると、ステアリングホイール２０を操作した場合とは逆に、入力軸３２Ａ側の変化量Δθ１が出力軸３２Ｂ側変化量Δθ２よりも小さいか、または入力軸３２Ａの角変位θ１の変化が出力軸３２Ｂの角変位θ２の変化よりも遅れて生じる。
【００４６】
なお、角変位θ１の変化量Δθ１とは、例えば直進状態からステアリングホイール２０を操作した場合は角変位θ１（＝θ１−０）であり、ステアリングホイール２０を切り増し操作したり切り戻し操作した場合は該操作前の角変位θ１と操作後の角変位θ１との差である。また、角変位θ２の変化量Δθ２についても同様である。
【００４７】
したがって、ＥＣＵ３８は、変化量Δθ１が変化量Δθ２よりも大きいか、または角変位θ１の変化が角変位θ２の変化よりも先に生じた場合には、トーションバー４２に作用するトルクがステアリングホイール２０の操作に基づく正入力された操舵トルクであると判定し、その逆の場合には、トーションバー４２に作用するトルクが逆入力された外乱によるトルクであると判定するように構成されている。
【００４８】
このＥＣＵ３８は、電気モータ２４とも電気的に接続されており、上記算出したトルク、及び判定したトルク入力方向に応じて電気モータ２４を駆動または停止するようになっている。この制御については、電気式動力舵取装置１０の作用と共に説明する。
【００４９】
次に、本実施の形態の作用について説明する。先ず、電気式動力舵取装置１０が運転者の手動操作によって作動する場合の作用を図３に示すフローチャートに基づいて説明し、次いで、電気式動力舵取装置１０が自動操舵システムに適用された場合の作用を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５０】
自動操舵システムを備えない車両に適用された電気式動力舵取装置１０、または自動操舵システムにおいて手動操舵モードが選択されている電気式動力舵取装置１０では、例えばエンジンが始動されると、ＥＣＵ３８がトルクセンサ４０を作動させると共にプログラム５０を起動する。すると、ステップ５２においてトルクセンサの出力、すなわち第１レゾルバ機構４６の誘導電圧（角変位θ１）及び第２レゾルバ機構４８の誘導電圧（角変位θ２）が入力される。
【００５１】
次いで、ステップ５４で角変位θ１及び角変位θ２が変化したと判断されると、ステップ５６において、該角変位θ１及び角変位θ２に基づいてトーションバー４２に作用するトルクの大きさ及び作用方向が算出されると共に、角変位θ１の変化量Δθ１と角変位θ２の変化量Δθ２との大小の比較または角変位θ１と角変位θ２との変化タイミングの比較が行われる（該トルクの入力方向が特定される）。
【００５２】
この結果、ステップ５８において、トーションバー４２に作用するトルクが正入力されたトルクであると判定されると、換言すれば、ステアリングホイール２０の操作に基づく操舵トルクがトーションバー４２に作用していると判断されると、ステップ６０へ進み、操舵トルクをアシスト（補助）するように電気モータ２４を駆動する。すなわち、ＥＣＵ３８は、電気モータ２４にステップ５６で算出したトルクの大きさ及び作用方向に応じた補助トルクを発生させる。
【００５３】
これにより、運転者がステアリングホイール２０を回転操作すると、該操作に伴う操舵トルクがラックアンドピニオン機構２２によってラックシャフト１２を軸方向に移動する操舵力に変換されると共に、該移動方向及び操舵力に対応した上記電気モータ２４の補助トルクがボールねじ機構２６によってラックシャフト１２に伝達され、ラックシャフト１２が軸方向すなわち車幅方向に移動する。以上により、運転者によるステアリングホイール２０の操舵力が軽減される。
【００５４】
一方、ステップ５８において、トーションバー４２に作用するトルクが逆入力されたトルクであると判定されると、換言すれば、外乱に基づくトルクがトーションバー４２に作用していると判断されると、ステップ６２へ進み、外乱によるトルクを打ち消すように電気モータ２４を駆動する。すなわち、ＥＣＵ３８は、ステップ５６で算出したトルクの大きさに応じ該トルクの作用方向とは反対方向（該トルクに抗する方向）のトルクを、電気モータ２４に発生させる。
【００５５】
これにより、直進時や舵角一定時に、運転者にはステアリングホイール２０を介して外乱が殆ど伝達されず、操舵フィーリングが向上する。なお、ステップ６２では、単に電気モータ２４の作動を禁止して逆入力に対するアシストを排除するのみでも良く、外乱を緩和しつつ路面情報として運転者に伝達するように電気モータの発生するトルクを外乱によるトルクよりも小さく設定しても良く、これらの機能の全部または一部を運転者によって選択可能な構成としても良い。
【００５６】
ここで、電気式動力舵取装置１０（ＥＣＵ３８）では、トルクセンサ４０が、入力軸３２Ａ、出力軸３２Ｂのハウジング４４に対する絶対角である角変位θ１、θ２（誘導電圧）を検出可能な第１レゾルバ機構４６、第２レゾルバ機構４８を有し、これらの検出結果を共にＥＣＵ３８へ出力するように構成されたため、ＥＣＵ３８では、それぞれの検出結果（角変位θ１、θ２の各変化量Δθ１、Δθ２の大小、または角変位θ１、θ２の変化タイミング）に基づいて、トーションバー４２に作用するトルクの入力方向を判定することができる。
【００５７】
このため、外乱に基づくトルクが作用した場合には、該外乱によって動作するラックシャフト１２に対しパワーアシストされることがなく、操舵フィールリングの悪化が防止される。また、外乱を打ち消す方向に電気モータ２４を駆動することで、操舵フィーリングの向上を図ることもできる。そして、このような機能（制御）を、外乱を検出するためのセンサをトルクセンサ４０の他に設けることなく実現することができる。
【００５８】
次に、自動操舵システムに適用され、自動操舵システムが選択された電気式動力舵取装置１０の作用を説明する。この電気式動力舵取装置１０では、自動操舵モードが選択されると、ＥＣＵ３８が図４に示すプログラム７０を起動し、ステップ７２で自動操舵が行われる。この状態では、車両の走行状態に応じて電気モータ２４を適宜駆動することで、車輪１８が自動的に転舵する。このとき、トーションバー４２に入力されるトルクは、基本的に外乱または電気モータ２４の作動に基づく逆入力トルクである。
【００５９】
この状態でステップ７４へ進み、トルクセンサの出力、すなわち第１レゾルバ機構４６の誘導電圧（角変位θ１）及び第２レゾルバ機構４８の誘導電圧（角変位θ２）が入力される。次いで、ステップ７６で角変位θ１及び角変位θ２が変化したと判断されると、ステップ７８において、角変位θ１の変化量Δθ１と角変位θ２の変化量Δθ２との大小の比較、または角変位θ１と角変位θ２との変化タイミングの比較が行われる（該トルクの入力方向が特定される）。
【００６０】
この結果、ステップ８０において、トーションバー４２に作用するトルクが正入力されたトルクであると判定されると、換言すれば、ステアリングホイール２０の操作に基づく操舵トルクがトーションバー４２に作用していると判断されると、ステップ８２へ進み、ＥＣＵ３８は、操舵モードを手動操舵モードに切り換える。これにより、運転者がステアリングホイール２０を操作するのみで手動操舵モードが選択されるので、例えば運転者による緊急回避が必要な場合に速やかに対応可能となる。
【００６１】
一方、ステップ８０において、トーションバー４２に作用するトルクが逆入力されたトルクであると判定されると、換言すれば、外乱によるトルクがトーションバー４２に作用していると判断されると、ステップ７２へ戻り、自動操舵（自動操舵モードの選択状態）が維持される。
【００６２】
これにより、自動操舵システムに適用された電気式動力舵取装置１０では、外乱によって運転者の意思に反する手動操舵モードへの切り換えられることが防止される。そして、このような機能を、外乱を検出するためのセンサをトルクセンサ４０の他に設けることなく実現することができる。
【００６３】
このように、本実施の形態に係る電気式動力舵取装置１０では、トーションバー４２に作用するトルクを検出するためのトルクセンサ４０を用いて該トーションバー４２へのトルクの入力方向を判定でき、該トルクの入力方向に応じて適正に制御される。具体的には、運転者による手動操舵の際には、外乱に対しパワーアシストする（外乱を助長する）ことがなく、自動操舵の際には運転者の意思に反する手動操舵モードへの切り換えが阻止される。
【００６４】
なお、上記の実施の形態では、説明の便宜上ＥＣＵ３８にプログラム５０、またはプログラム５０及びプログラム７０が記録された構成としたが、実際には例えば、トルク（大きさ、作用方向、及び入力方向）検出プログラムと、操舵制御プログラム（自動操舵モードと手動操舵モードとを統括するプログラム）とは別ルーチンで作動（別個の制御手段に記録されていても良い）しており、操舵制御プログラムがトルク検出プログラムのトルク検出結果を適宜参照するようになっている。したがって、ステアリングホイール２０の操作によって自動操舵モードから手動操舵モードに切り換えられた際には、操舵制御プログラムがトルク検出プログラムの算出したトルクに基づいてパワーアシストを行うこととなる。
【００６５】
また、上記の実施の形態では、トルクセンサ４０が第１レゾルバ機構４６、第２レゾルバ機構４８を有する構成としたが、本発明はこれに限定されず、トルクセンサ４０は、トーションバー４２の一端部４２Ａ（入力軸３２Ａ）及び他端部４２Ｂ（出力軸３２Ｂ）のそれぞれの車体（ハウジング４４）に対する絶対角を検出可能であれば、如何なる構成であっても良い。また、第１レゾルバ機構４６及び第２レゾルバ機構４８が、巻線型のレゾルバ機構に限定されないことは言うまでもない。
【００６６】
さらに、上記の実施の形態では、電気式動力舵取装置１０が所謂ラックアシストタイプの電気式動力舵取装置である構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ピニオンアシストタイプやコラムアシストタイプの電気式動力舵取装置に本発明を適用することも可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る電気式動力舵取装置は、トーションバーに作用するトルクを検出するためのトルクセンサを用いて該トーションバーへのトルクの入力方向を判定でき、該トルクの入力方向に応じて適正に制御されるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気式動力舵取装置の概略全体構成を示すシステム図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電気式動力舵取装置を構成するトーションバー及びトルクセンサを示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電気式動力舵取装置を構成するＥＣＵに記録された手動操舵用プログラムのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る電気式動力舵取装置を構成するＥＣＵに記録された自動操舵用プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電気式動力舵取装置
１２ ラックシャフト（操舵手段）
２０ ステアリングホイール
２２ ラックアンドピニオン機構（操舵手段）
２４ 電気モータ
２６ ボールねじ機構（操舵力補助手段）
３８ ＥＣＵ（制御手段）
４２ トーションバー
４０ トルクセンサ
４４ ハウジング（車体）
４６ 第１レゾルバ機構（第１検出部）
４８ 第２レゾルバ機構（第２検出部）

Claims (3)

1. ステアリングホイールと該ステアリングホイールの回転操作に伴って生じる操舵トルクによって車輪を転舵させる操舵手段との間に設けられ、前記操舵トルクによって捩れつつ該操舵トルクを前記操舵手段に伝達するトーションバーと、
   電気モータを有し前記操舵手段に設けられ、該電気モータの駆動力によって前記操舵手段を作動可能な操舵力補助手段と、
   前記トーションバーの前記ステアリングホイール側部分の車体に対する角変位を検出する第１検出部と、前記トーションバーの前記操舵手段側部分の車体に対する角変位を検出する第２検出部とを有するトルクセンサと、
   前記第１検出部及び第２検出部の各検出値の差分に基づいて前記トーションバーに作用するトルクを検出すると共に、前記各検出値の変化量または変化タイミングの相違に基づいて前記トルクの入力方向を判定し、該トルクが前記ステアリングホイール側から入力された場合には前記電気モータに該トルクを補助する駆動力を発生させ、該トルクが前記操舵手段側から入力された場合には前記電気モータによる該トルクの補助を禁止する制御手段と、
   を備えた電気式動力舵取装置。
2. 前記制御手段は、前記トルクが前記操舵手段側から入力された場合に、前記電気モータに該トルクに抗する駆動力を発生させる、ことを特徴とする請求項１記載の電気式動力舵取装置。
3. 前記制御手段は、
   運転者による前記ステアリングホイールの操作によって車輪を転舵させる手動操舵モードと、前記操舵力補助手段を作動することで自動的に車輪を転舵させる自動操舵モードとを選択的に切り換え可能であり、
   前記自動操舵モードが選択されている状態で、前記トルクが前記ステアリングホイール側から入力された場合には操舵モードを前記手動操舵モードに切り換え、前記トルクが前記操舵手段側から入力された場合には該自動操縦モードの選択状態を維持する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気式動力舵取装置。

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