JP4389589B2

JP4389589B2 - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP4389589B2
Application number: JP2004010166A
Authority: JP
Inventors: 和典岡本; 欣智徳本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2024-01-19
Also published as: JP2005199943A

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載され、電動モータを用いてドライバーの操舵動作を補助する電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置は、操舵部材と操向車輪との間に設けられた操舵軸に連結された電動モータを備えており、ドライバーによる操舵部材への運転操作に応じたモータ動力を操舵軸に付与することで当該運転操作を補助するようになっている。
また、従来の電動パワーステアリング装置には、操舵部材の回転方向とは反対方向のモータ動力（反力）を操舵軸に作用させることにより、操舵部材がその中立位置で落ち着く、所謂中立感をドライバーに与えるように構成されたものが提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。具体的には、この従来装置では、運転操作に伴って変動する、例えば操舵部材に対する操舵トルクを検出し、このトルク検出値が小さな範囲内の値であることを判別したときに、その検出値をパラメータｘとする関数ｆ（ｘ）で規定される反力をモータから操舵軸に付与することでドライバーに中立感を与えるようになっていた。

特開２００２−８７３００号公報（第３〜５頁、第４図）

しかしながら、上記のような従来装置は、トルク検出値に基づく反力を単に与える構成にすぎず、操向車輪側から操舵軸に逆入力される外乱トルクについては充分に考慮されていなかった。このため、操舵部材側及び操向車輪側から操舵軸にそれぞれ作用する操舵トルク及び外乱トルクを判別することができずに、適切な反力を的確なタイミングで与えられないことがあった。この結果、操舵部材が中立位置付近にあるときでの操舵感（中立感）を改善できないことがあった。

上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、操舵部材がその中立位置付近にあるときでの操舵感（中立感）を確実に改善す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を目的とする。

本発明は、電動モータを用いて操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、
一端部及び他端部が、それぞれ操舵部材側及び操向車輪側に連結されるトーションバーを備えた操舵軸と、前記操舵部材の舵角を検出する舵角検出器と、前記トーションバーに作用したトルクを検出するトルク検出器と、前記電動モータの駆動制御を行う制御装置とを備え、前記制御装置は、前記舵角検出器にて検出された舵角θに基づき前記操舵部材がその中立位置付近の所定の角度範囲にあることを検知し、かつ前記トルク検出器にて検出されたトルクＴが所定のトルク範囲にあることを判別した場合、さらに、前記舵角θ及びトルクＴに基づいて、前記操舵部材の回転方向と前記トーションバーにおける操舵部材側からみたときのトルクの作用方向とが互いに同じ方向であると判別したことを条件として、前記舵角θに応じた反力が前記操舵軸に付与されるように前記電動モータの駆動制御を行うことを特徴とするものである。

上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、制御装置が舵角検出器にて検出された操舵部材の舵角が上記所定の角度範囲にあることを検知することにより、制御装置は当該操舵部材がその中立位置付近にあるか否かについて判別している。さらに、制御装置は、操舵部材が中立位置付近にあることを判別したときに、トルク検出器にて検出されたトルクが所定のトルク範囲にあることを判別した場合、制御装置は、上記検出された舵角に応じた反力を電動モータからのモータ動力により発生させて操舵軸に付与している。つまり、舵角検出器からの検出舵角及びトルク検出器からの検出トルクがともに対応する所定範囲にあるときに、制御装置は上記反力を操舵軸に作用させるので、上記従来例と異なり、制御装置は操舵部材側からの操舵トルクと操向車輪側からの外乱トルクとの判別を行いつつ、ドライバーに中立感を体感させる必要があるか否かについて判断して反力を付与することができる。

また、制御装置は検出舵角及び検出トルクに従って、操舵部材の回転方向とトルクの上記作用方向とが一致するか否かについて判別して、一致した場合に反力を与えているので、上記操舵トルクと外乱トルクとの判別をより精度よく行うことができ、適切な中立感をより確実にドライバーに体感させることができる。

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記制御装置には、前記操向車輪を設けた車両の速度を示す車速信号が入力されるとともに、前記制御装置は、前記速度が所定の速度以上であることを判別した場合に、前記反力を前記操舵軸に与えてもよい。
この場合、高速走行中の車両の操舵軸に対し適切な反力が付与されることとなり、中立感の良し悪しが判別され易い速度域での操舵感の改善をより確実に行うことができる。

本発明によれば、制御装置が操舵部材側及び操向車輪側からそれぞれ操舵軸に作用する操舵トルク及び外乱トルクの判別を行いつつ、ドライバーに中立感を体感させる必要があるか否かについて判断しているので、制御装置は適切な反力を的確なタイミングで操舵軸に付与することが可能となって、操舵部材が中立位置付近にあるときでの操舵感（中立感）を確実に改善することができる。

以下、本発明の電動パワーステアリング装置を示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。

実施形態１

図１は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の要部構成例を示す図である。図において、自動車等に搭載される当該装置は、操舵部材（ハンドル）１とピニオン２との間に操舵軸３が介在し、操舵部材１は入力軸３２に、ピニオン２は出力軸３３にそれぞれ接続されている。操舵軸３上にはトルク検出器３Ｔ及び舵角検出器３Ｓが構成されている。出力軸３３にはウォームホイール４が取り付けられ、これが、電動モータ６の出力軸に取り付けられたウォーム５と噛み合っている。このモータ６の回転は、ウオーム５及びウォームホイール４を介してピニオン２に伝達されて、操舵補助力となる。ピニオン２の回転は、ラック７の直線運動に変換され、左右のタイロッド８を介して操向車輪９が転舵される。

上記トルク検出器３Ｔ及び舵角検出器３Ｓは、図２又は図３に示す各要素によって構成されている。図において、操舵軸３は、トーションバー３１と、このトーションバー３１の一端部側（上方）及び他端部側（下方）にそれぞれ固定された入力軸３２及び出力軸３３を備えており、トーションバー３１の一端部及び他端部は入出力軸３２，３３を介して上記操舵部材１側及び操向車輪９側にそれぞれ連結されている。また、入力軸３２には、第１ターゲット板３４及び第２ターゲット板３５が外嵌固定され、出力軸３３には、第３ターゲット板３６が外嵌固定されている。これらの入出力軸３２，３３は、互いに同軸に配置されているが、相互には直接接続されず、トーションバー３１を介して接続されている。また、第１ターゲット板３４、第２ターゲット板３５及び第３ターゲット板３６も、互いに同軸に配置されている。

上記各ターゲット板３４〜３６は、平歯車状の形態を成し、磁性体から成る外周の歯が、入力軸３２、出力軸３３の各軸周りに周方向へ等間隔で凹凸の「ターゲット」を形成している。歯数は、第１ターゲット板３４と第３ターゲット板３６とが同数Ｎ（例えば３６）で、第２ターゲット板３５はＮとは互いに素（１以外の公約数をもたない）である数（例えば３５）である。

なお、上記の各ターゲット板３４〜３６は、入力軸３２や出力軸３３とは別体であって外嵌される構造であるが、入力軸３２や出力軸３３を磁性体とし、対応するターゲット板３４〜３６と一体に形成してもよい。
また、平歯車状のターゲット板３４〜３６に代えて、スリット状の多数の孔が周方向に等間隔で形成されたリング状のターゲットや、外周面に磁極のＮ・Ｓを交互に配置したターゲットを用いることもできる。

一方、上記各ターゲット板３４〜３６の外周の歯に対向して、３段２列に６個の磁気センサＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３が配置され、これらはセンサボックスＳｂに収められている。センサボックスＳｂは車体の所定位置に固定されている。磁気センサＡ１，Ｂ１は、第１ターゲット板３４の外周の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。同様に、磁気センサＡ２，Ｂ２は、第２ターゲット板３５の外周の互いに異なる周方向位置に対向して配置され、磁気センサＡ３，Ｂ３は、第３ターゲット板３６の外周の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。

上記磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３は、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等、磁界の作用により抵抗が変化する特性を有する素子を用いたもので、対向する各ターゲット板３４〜３６の外周の凹凸に応じて周期的に変化する信号電圧を出力する。従って、磁気センサＡ１，Ｂ１の出力は、入力軸３２及び第１ターゲット板３４の角変位に対応したものとなり、磁気センサＡ２，Ｂ２の出力は、入力軸３２及び第２ターゲット板３５の角変位に対応したものとなる。同様に、磁気センサＡ３，Ｂ３の出力は、出力軸３３及び第３ターゲット板３６の角変位に対応したものとなる。
また、これらの磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３の出力（図１におけるトルク検出器３Ｔ及び舵角検出器３Ｓの各出力に相当する。）は、Ａ／Ｄコンバータ等（図示せず。）を介して、図１に示す制御装置１０内の演算部１１に入力される。

また、上記磁気センサＡ１とＢ１とは、それらの出力信号（電圧）が電気角で例えばπ／２の位相差を生じるよう第１ターゲット板３４に対向して配置されている。また、センサＡ１，Ｂ１からの出力信号は、いずれも正弦波（又は余弦波）に近いものであり、互いに位相がπ／２ずれていることにより、各信号は、一方を正弦波とすれば、他方が余弦波である。同様に、磁気センサＡ２とＢ２とは、それらの出力信号がπ／２の位相差を生じるよう第２ターゲット板３５に対向して配置され、磁気センサＡ３とＢ３とは、それらの出力信号がπ／２の位相差を生じるよう第３ターゲット板３６に対向して配置されている。このように、一対の磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３からの出力信号の位相を各々ずらすことにより、対応するターゲット板３４〜３６の凹凸形状に応じて、非線形な変化が出力波形の極大値及び極小値付近で現れたときでも、制御装置１０では一対の磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３の一方の信号が非線形領域のときは他方の線形領域の信号を用いることができ、入出力軸３２，３３の各回転検出精度が低下するのを防ぐことができる。
さらに、第２ターゲット板３５の歯数（＝３５）が第１ターゲット板３４の歯数（＝３６）より１少ないことにより、磁気センサＡ２，Ｂ２の出力は、磁気センサＡ１，Ｂ１の出力と比べて、入力軸３２の回転量（２π／３６）当たりに（（２π／３６）−（２π／３５））の位相ずれを生じ、入力軸３２の１回転で元に戻る。従って、予め入力軸３２の絶対回転位置と上記位相のずれとの関係を調べてテーブル化しておくことにより、位相ずれから入力軸３２の絶対回転位置、ひいては操舵部材１の中立位置からの絶対回転角（舵角）を割り出すことができる。このようなテーブルは、制御装置１０の後述のデータ記憶部に予め格納されている。

上記制御装置１０は、磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３の出力を用いて所定の演算を行う演算部１１と、この演算部１１からの指令を基に電動モータ６に電流を供給して当該モータ６を駆動するモータドライバとしての駆動部１２とを備えている。また、この制御装置１０には、車速センサ２１によって検出された車速の信号が入力されるようになっており、車両の速度を鑑みて電動モータ６にて発生させる回転力（モータ動力）を決定するようになっている。そして、制御装置１０では、操舵部材１へのドライバーの運転操作に応じたモータ動力（操舵補助力）を操舵軸３に付与することで当該操作をアシストしたり、操舵部材１の中立位置をドライバーに把握させるべく当該部材１の回転方向と反対方向へのモータ動力（反力）を操舵軸３に与えることで中立感をドライバーに体感させたりするようになっている。
また、制御装置１０には、不揮発性メモリなどにより構成されたデータ記憶部（図示せず）が設けられており、このデータ記憶部には、電動モータ６の駆動制御に必要なプログラムやテーブル化された情報等が予め格納され、さらには、当該装置１０の各部での演算結果などや上記車速センサ２１等からの車両の走行状態等を示す情報が適宜記憶される。

上記演算部１１は、ＣＰＵ等により構成されたものであり、複数の機能ブロックが設けられている。つまり、演算部１１には、図１に示すように、目標電流値設定部１３、不感帯電流値設定部１４、反力電流値設定部１５、及び車速ゲイン設定部１６が設けられており、これらの設定部は磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３及び車速センサ２１の出力を用いて操舵部材１のその中立位置からの舵角、トーションバー３１に作用したトルク、及び車速などを演算により適宜求め、上記指令を生成して駆動部１２に出力することでドライバーの運転操作などに応じた所望のモータ制御が行われるようになっている。

ここで、磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３の出力を用いて、操舵部材１の舵角及びトーションバー３１に作用したトルクの演算方法について具体的に説明する。
演算部１１では、操舵部材１の中立位置からの第１ターゲット板３４，第２ターゲット板３５，第３ターゲット板３６の角変位をそれぞれθ１，θ２，θ３としている。また、上記磁気センサＡ１，Ｂ１の出力する信号は一方がｓｉｎθ１、他方がｃｏｓθ１であるから、第１ターゲット板３４が磁気センサＢ１から磁気センサＡ１の方向へ回転する場合、磁気センサＡ１，Ｂ１の各出力Ｖ_A1，Ｖ_B1は、Ｖ_A1＝ｓｉｎθ１、Ｖ_B1＝ｃｏｓθ１とみなすことができる。上記データ記憶部には、予め、センサ出力の中点電圧値を差し引いた磁気センサＡ１の出力とｓｉｎ波とを対応させた参照テーブル（ｓｉｎ近似テーブル）が記憶されており、磁気センサＡ１の出力をｓｉｎ値に近似させるようにしてある。また、同様に、センサ出力の中点電圧値を差し引いた磁気センサＢ１の出力とｃｏｓ波とを対応させた参照テーブル（ｃｏｓ近似テーブル）も記憶されており、磁気センサＢ１の出力をｃｏｓ値に近似させるようにしてある。

上記のようにｓｉｎθ１、ｃｏｓθ１が求まると、ｔａｎθ１をｓｉｎθ１／ｃｏｓθ１から求め、その逆関数（ｔａｎ^−１）からそのときの角変位θ１を求めることができる。尚、ｔａｎθ１から角度θ１を求めるため、データ記憶部には、ｔａｎ値とそれに対応する角度値との参照テーブルであるｔａｎ探索テーブルが記憶されている。
同様にして、角変位θ２及びθ３を求めることができる。
さらに、演算部１１では、求めた角変位θ１〜θ３を次の（１）式及び（２）式に代入することにより、ドライバーのハンドル操作に応じて操舵部材１側から作用する操舵トルクや操向車輪９側から逆入力される路面抵抗などに起因する外乱トルクに応じて操舵軸３のトーションバー３１に作用したトルク演算値（検出トルク）Ｔ及び操舵部材１での中立位置からの舵角演算値（検出舵角）θが算出されるようになっている。但し、Ｋ１，Ｋ２は定数である。
Ｔ＝Ｋ１（θ１−θ３）．．．（１）
θ＝Ｋ２（θ１−θ２）．．．（２）

上記目標電流値設定部１３は、（１）式により求めた検出トルクＴと車速センサ２１の出力から取得された車両の速度Ｖとに基づいて、電動モータ６に供給すべき供給電流の値である目標電流値を定めて、加算器１７に出力する。この目標電流値は、操舵部材１へのドライバーの運転操作を補助する操舵補助力（つまり、操舵軸３に与えられるモータ動力のうち、アシスト成分）を規定しており、上記不感帯電流値設定部１５や反力電流値設定部１６にて設定された電流値で適宜補償されるようになっている。また、目標電流値には、操舵部材１の中立位置を基準点としてその回転方向に応じた符号、すなわちモータ動力によるアシスト方向を示す符号が決められており、例えば正及び負の場合にそれぞれ操舵部材１での右方向操舵及び左方向操舵を補助するように電動モータ６を回動させることを指示するようになっている。

上記不感帯電流値設定部１４は、上記検出トルクＴを基に操舵部材１での不感帯を規定する不感帯電流値を定めて乗算器１８に出力している。この不感帯電流値は、上記目標電流値と正負が反対の符号を有するよう決定されている。乗算器１８には、車速ゲイン設定部１６が上記速度Ｖに基づき設定したゲイン値が入力されており、乗算器１８は不感帯電流値設定部１４からの不感帯電流値と車速ゲイン設定部１６からのゲイン値との積の値を求めており、速度Ｖに応じて不感帯が変更されるようになっている。そして、乗算器１８がその演算結果を加算器１７に出力して、加算器１７が目標電流値に不感帯電流値を加算することで不感帯電流値設定部１４での演算結果を目標電流値に反映し加算器２０に出力する。

上記反力電流値設定部１５は、（１）式及び（２）式によりそれぞれ求めた検出トルクＴ及び検出舵角θと上記車両の速度Ｖとに従って、上記反力を規定する反力電流値を設定する。この反力電流値は、上記目標電流値と正負が反対の符号を有するよう決定されており、操舵軸３に与えられるモータ動力のうち、反力成分を規定している。
具体的にいえば、反力電流値設定部１５は、検出舵角θ及び検出トルクＴが図４（ａ）の斜線部に示す範囲にあることを検知したときに、上記中立感を体感させるための反力が発生するよう反力電流値を決定している。すなわち、反力電流値設定部１５は、検出舵角θが所定の角度範囲（例えば、±１０（deg））にあることを検知し、かつ検出トルクＴが所定のトルク範囲（例えば、±２（Ｎｍ））にあることを判別し、さらにはこれら検出舵角θ及び検出トルクＴが図４（ａ）の第１及び第３象限、つまり操舵部材１の回転方向とトーションバー３１における操舵部材１側からみたときのトルクの作用方向とが同じ方向であることを判別した場合に、その検出トルクＴはドライバーの運転操作に応じて操舵部材１に加えられた操舵トルクであると判断して、電動モータ６を駆動して反力を操舵軸３に与えるように構成されている。また、この検出舵角θ及び検出トルクＴに基づく反力付与は、反力電流値設定部１５が上記速度Ｖが所定の速度（例えば、６０ｋｍ／ｈ）以上であることを判別した場合に、反力付与を行う判断をするよう構成されており、操舵部材１に対する車両挙動の変化が現れ易い速度域で車両が走行されている場合にのみ、ドライバーに適切な中立感を体感させうるようになっている。

そして、反力電流値設定部１５は、例えば図４（ｂ）のカーブ４０に示すように、上記検出舵角θに応じた反力が生じるよう反力電流値を決定して、乗算器１９に出力する。この乗算器１９には、車速ゲイン設定部１６から速度Ｖを基に設定されたゲイン値（上記乗算器１８に与えたゲイン値と同一値とは限らない。）が入力されており、これら入力値の乗算結果を加算器２０に出力する。その後、加算器２０では、加算器１７からの不感帯電流値によって補償された目標電流値と乗算器１９からの乗算値との和の値が求められて、その加算結果が駆動部１２に出力されて電動モータ６が駆動される。尚、この説明以外に、反力が検出舵角θに応じて例えば直線的に変化するよう反力電流値を設定する構成でもよい。
また、反力電流値設定部１５は、検出舵角θ及び検出トルクＴが図４（ａ）に示した斜線部に対応する角度範囲及びトルク範囲外の値であることを判別した場合には、その検出トルクＴは操向車輪９側からの外乱トルクによるものであると判断して、反力を付与するのを停止すべく反力電流値の設定を行わない。

以上のように構成された本実施形態の電動パワーステアリング装置では、制御装置１０が検出舵角θが操舵部材１の中立位置付近の所定の角度範囲にあることを判別することにより、操舵部材１が中立位置付近に存在しているか否かの判断を行いつつ、この検出舵角θ及び検出トルクＴを基に操舵トルクと外乱トルクとの判別、及び中立感を体感させるための反力を操舵軸３に与えるか否かについての判断を実施している。従って、上記従来例と異なり、適切な反力を迅速に操舵軸３に付与することができ、操舵部材１が中立位置付近にあるときでの操舵感（中立感）を確実に改善することができる。なお、図４（ｂ）のカーブ４０に示したように、反力電流値で定められる反力は例えば±１（Ｎｍ）の範囲に設定されているので、検出トルクＴが０〜±１（Ｎｍ）の範囲内の場合には上記アシスト成分に比べて反力成分が比較的大きい値となり、上記角度範囲、つまり操舵部材１の中立位置付近での中立感を確実に体感させるようになっている。また、検出トルクＴが０〜±１（Ｎｍ）の範囲外で大きい値となるに比例してアシスト成分も大きくなって、ドライバーの操舵動作に応じた適切な操舵補助が行われるようになっている。また、上記のように、制御装置１０が適切な中立感を的確なタイミングで体感させることができるので、例えば操舵部材１の中立位置付近で当該操舵部材１に抵抗を与えることにより中立感を向上する機械的な中立感向上機構の設置を省略することができ、コンパクトな電動パワーステアリング装置を容易に構成することが可能となる。

また、本実施形態では、制御装置１０が検出舵角及び検出トルクに基づき操舵部材１の回転方向とトーションバー３１における操舵部材１側からみたときのトルクの作用方向とが一致した場合に反力を操舵軸３に与えているので、当該制御装置１０は操舵トルクと外乱トルクとの判別をより精度よく行うことができる。この結果、適切な中立感をより確実にドライバーに体感させることができる。
また、本実施形態では、制御装置１０は車両の速度が所定の速度以上であることを判別した場合に反力を操舵軸３に付与しているので、高速走行中の車両の操舵軸３に対し適切な反力を与えることができ、中立感の良し悪しが判別され易い速度域での操舵感の改善をより確実に行うことができる。

実施形態２

図５は、別の実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置での具体的な反力制御を示す図である。この実施形態と上記実施形態との主な相違点は、図１に示した反力電流値設定部が検出舵角θに応じて反力電流値を継続的に設定する点である。
本実施形態では、図５（ａ）の実線４１にて示すように、反力電流値設定部１５は検出舵角θが０から所定の角度（例えば、５（deg））以下であることを判別したときには、上記実施形態と同様に、検出トルクＴが所定のトルク範囲にあることを検知したときに反力電流値を定めている。但し、この実施形態では、反力電流値設定部１５は検出舵角θに比例して増加するように反力電流値を設定しており、上記実施形態と異なり、検出舵角θに応じて直線的に変化する反力が操舵軸３に付与されるようになっている。

また、反力電流値設定部１５は、検出舵角θが継続的に大きくなっていることを検知すると、当該設定部１５は直線４１に示すようにその検出舵角θが例えば９０（deg）以下の場合には、当該舵角θが５（deg）のときに設定される反力電流値と同じ値を乗算器１９に出力する。そして、検出舵角θがさらに大きくなって９０（deg）を越えた場合には、反力電流値設定部１５は、検出舵角θに応じて段階的に小さくなる反力電流値を定めて乗算器１９に出力する。
また、図５（ｂ）の実線４３に示すように、上記車速ゲイン設定部１６は、速度Ｖが２００（ｋｍ／ｈ）以下であることを検知すると、その速度Ｖに応じてゲイン値を変更することなく、同一の８０％のゲイン値を乗算器１９に出力している。

以上の構成により、本実施形態では、制御装置１０が電動モータ６を駆動して中立感を体感させる反力を発生させた後、さらに操舵部材１にドライバーからの運転操作が加えられた場合でのモータ動力によるトルクのリニアリティが低下するのを防ぐことができ、このリニアリティ低下に伴う操舵感の低下をも防止することができる。つまり、反力電流値設定部１５が反力電流値を継続的に設定しているので、操舵軸３に電動モータ６から付与されるモータ動力には、上記実施形態と異なり、アシスト成分に加えて反力成分が継続的に反映されることになる。この結果、検出舵角θが上記所定の角度範囲を継続的に越えたときでも、操舵補助力がアシスト成分だけで規定されるのを防ぐことができ、当該角度範囲の境界領域で操舵補助力が極端に大きくなるのを防止することができる。

また、例えば図５（ａ）の点線４２に示すように、反力電流値設定部１５が反力電流値の最大値を乗算器１９に出力した後、当該設定部１５が検出舵角θに応じて段階的に小さくなる反力電流値を出力することも可能ではある。しかしながら、同図の実線４１に示したように、検出舵角θが所定角度（すなわち、９０（deg））に達するまでは反力電流値設定部１５が同じ反力電流値を選定し乗算器１９に出力する場合の方が、滑らかな操舵感を得ることができる点で好ましい。
また、車速ゲイン設定部１６において、図５（ｂ）の点線４４に示すように、速度Ｖが低速度域（例えば、０〜４０（ｋｍ／ｈ））にある場合にのみ、速度Ｖに応じて漸次減少するゲイン値を選んで乗算器１９に出力させることもできる。しかしながら、同図の実線４３に示したように、車速ゲイン設定部１６が同一のゲイン値を乗算器１９に出力する場合の方が、モータ動力によるトルクのリニアリティ低下を防げる反力制御を容易に行える点で好ましい。

ここで、図６（ａ）及び（ｂ）を参照して、本願発明者等が実施したシミュレーション結果の一例について具体的に説明する。
図６（ａ）は実施形態１または２に示した本発明の制御装置での操舵角度と操舵（体感）トルクとのシミュレーション結果を示す図であり、図６（ｂ）は従来相当品での操舵角度と操舵（体感）トルクとのシミュレーション結果を示す図である。図において、これらのシミュレーションでは、車両が一定速度Ｖ（例えば、１００（ｋｍ／ｈ））で走行している場合において、操舵部材１の操舵角度を変更したときにドライバーが当該操舵部材１を介して体感する操舵（体感）トルクを所定の演算によって仮想的に求めた。
図６（ａ）に示すように、本発明品では、操舵部材１の中立位置付近での体感トルクの勾配が図６（ｂ）に示した従来相当品のものより大きくなっている。つまり、ドライバーに操舵部材１の中立位置が明確に判別されるような反力を付与できることが明らかとなり、本発明品では中立感を確実に改善できることが検証された。

尚、上記の説明では、図２及び図３に示したように一体化されたトルク検出器と舵角検出器とを用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば互いに独立して構成された別個のトルク検出器及び舵角検出器を使用する構成でもよい。また、第３ターゲット板と異なる歯数を有する第４ターゲット板を出力軸に外嵌固定するとともに、このターゲット板に対し周方向の異なる位置で対向配置された一対の磁気センサを設けることにより、操向車輪の絶対回転角（タイヤ角）を検出し、制御装置が上記検出舵角等に加え検出タイヤ角も考慮して反力発生の要否を決定する構成でもよい。
また、上記の説明では、反力電流値設定部が検出舵角に応じた反力を設定する構成について説明したが、検出トルクをも用いて反力を設定する構成でもよい。

本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の要部構成例を示す図である。図１に示すトルク検出器及び舵角検出器の具体的な構成例を示す図である。図２に示すトーションバー、入出力軸、各ターゲット板及び磁気センサを模式的に表した図である。図１に示した制御装置での具体的な反力制御を示す図であり、（ａ）は検出舵角と検出トルクとで規定される反力付与範囲を示す図であり、（ｂ）は検出舵角に応じて付与される反力を示すグラフである。別の実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置での具体的な反力制御を示す図であり、（ａ）は検出舵角と反力電流値との関係を示すグラフであり、（ｂ）は車速とゲインとの関係を示すグラフである。（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上記制御装置及び従来相当品での操舵角度と操舵（体感）トルクとのシミュレーション結果を示す図である。

符号の説明

１操舵部材
３操舵軸
３１トーションバー
６電動モータ
９操向車輪
１０制御装置
２１車速センサ
３Ｔトルク検出器
３Ｓ舵角検出器

Claims

電動モータを用いて操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、
一端部及び他端部が、それぞれ操舵部材側及び操向車輪側に連結されるトーションバーを備えた操舵軸と、
前記操舵部材の舵角を検出する舵角検出器と、
前記トーションバーに作用したトルクを検出するトルク検出器と、
前記電動モータの駆動制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記舵角検出器にて検出された舵角θに基づき前記操舵部材がその中立位置付近の所定の角度範囲にあることを検知し、かつ前記トルク検出器にて検出されたトルクＴが所定のトルク範囲にあることを判別した場合、さらに、前記舵角θ及びトルクＴに基づいて、前記操舵部材の回転方向と前記トーションバーにおける操舵部材側からみたときのトルクの作用方向とが互いに同じ方向であると判別したことを条件として、前記舵角θに応じた反力が前記操舵軸に付与されるように前記電動モータの駆動制御を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記制御装置には、前記操向車輪を設けた車両の速度を示す車速信号が入力されるとともに、
前記制御装置は、前記速度が所定の速度以上であることを判別した場合に、前記反力を前記操舵軸に与えることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。