JPS62268774A - 操舵トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車両のステアリング機構における操舵トル
クを検出する操舵トルク検出装置、特に操舵トルクゼロ
を演算する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の操舵トルク検出装置としては、例えば、特開昭６
０−９９７６７号公報に記載されているようなものがあ
る。

このものは、運転者により加えられる操舵トルクに応じ
た電気的信号を出力するトルク変換器と、操舵補助力を
発生する電動機と、制御信号を出力して電動機を駆動制
御するコントローラとを備え、トルク変換器の出力信号
の平均値に対応する初期値を有するゼロトルク基準を発
生する過程と、ゼロトルク基準とトルク変換器の出力信
号との差の大きさに従ってコントローラへの制御信号を
発生する過程と、所定の時間応答特性に従ってゼロトル
ク基準とトルク変換器の出力信号との差を減少する方向
にゼロトルク基準をシフトする過程と、からなることを
特徴としており、不感帯を使用せずに運転者により加え
られる操舵トルクを正確に指示するようにしている。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、このような従来の操舵トルク検出装置に
あっては、操舵角とは無関係に操舵トルク情報のみを入
力し、その操舵トルク情報を平均化して、その平均値を
ゼロトルク値とする構成となっていたため、操舵状態が
同一方向へ長時間連続したような場合（例えば、一方向
へ螺旋状に連続する山道を走行している時）には、真の
ゼロトルク値より片側にずれた点をゼロトルクとして判
定してしまうという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであり、操舵トルク情報とは別に操舵角情報を入
力し、操舵角がゼロ付近にある時の操舵トルク情報を平
均化することにより、上記問題点を解決することを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、こめ発明は、第１図の基本
構成図に示すように、車両のステアリング機構における
操舵トルクを検出する操舵トルク検出装置において、前
記ステアリング機構に付与される操舵トルクに応じた操
舵トルク情報を出力する操舵トルク検出器と、前記ステ
アリング機構の操舵角に応じた操舵角情報を出力する操
舵角検出器と、操舵角情報が中立位置から一定値以下の
時の操舵トルク情報を平均化して操舵トルクゼロ情報を
算定する操舵トルク平均化手段と、この操舵トルク平均
化手段の操舵トルクゼロ情報と前記操舵トルク情報との
差値を演算する操舵トルク演算手段と、を備えているこ
とを特徴としている。

〔作用〕

而して、この発明では、操舵トルク検出器で操舵トルク
を検出すると共に、操舵角検出器で操舵角を検出し、操
舵角が中立位置から一定値以下の時の操舵トルク情報を
操舵トルク平均化手段で平均化して操舵トルクゼロ情報
を算定し、操舵トルク演算手段で操舵トルクゼロ情報と
操舵トルク情報との差値を演算することにより、操舵ト
ルクのゼロ点を精度よ（検出する。

〔実施例〕

以下、この発明を図示実施例に基づいて説明する。

第２図乃至第８図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。

まず、構成を説明すると、第２図に、示す１がステアリ
ングシャフトであり、その上端にはステアリングホイー
ル２が取付けられていると共に、その下端には自在継手
３を介してピニオンシャフト４が連結されていて、この
ピニオンシャフト４の下端に設けたピニオンがステアリ
ングギヤボックス５の内部でラック軸６のランクと噛合
している。

さらに、ラック軸６の両端にはタイロッド７．７が夫々
揺動可能に連結されていて、各タイロッド７．７の外端
には、操舵輪である前輪８を回転自在に指示するナック
ル９が夫々揺動可能に連結されている。

上記ステアリングホイール２、ステアリングシャフト１
、自在継手３、ピニオンシャフト４、ラック軸６、タイ
ロッド７及びナックル９によってステアリング機構を構
成している。

また、上記ピニオンシャフト４は、ウオームギヤ減速機
構を介して電動機１０の回転軸が連結されている。電動
機１０は、例えば直流サーボ電動機で構成され、その回
転力がウオームギヤ機構を介してステアリング機構に伝
達され、これにより、操舵力に応じた操舵補助力が当該
ステアリング機構に付与される。

さらに、前記ステアリングシャフト１には、操舵角を検
出して検出操舵角に応じた操舵角情報としての操舵角検
出信号ＤＩ、Ｄ２を出力する操舵角検出器１１を関連設
置している。この操舵角検出器１１の一例は、第３図に
示すように、ステアリングシャフト１に嵌合されてこれ
と一体に回転し且つ外周部に等角間隔で穿設した複数の
スリット１２ａを有するスリット円板１２と、このスリ
ット円板１２を挟んで対向するフォトインクラブタ１３
とから構成されている。ここで、フォトインクラブタ１
３は、前記スリット１２ａを挟んで対向する２組の発光
素子１４．１５及び受光素子（図中路）を有し、これら
がスリット１２ａ間のピッチＰの×又はその整数倍のピ
ッチを保って配設され、従って、各受光素子から第４図
に示すように、スリット１２ａ間のピッチＰのＡ分だけ
互いに位相がずれた湿舵角検出信号Ｄｉ、Ｄ２が出力さ
れる。

この場合、操舵角検出信号ＤＩ、Ｄ２の位相のずれ方向
により、ステアリング機構の操舵方向を検出することが
できる。すなわち、検出信号Ｄ１が“０°”　　（ＯＦ
Ｆ）から“１”　（ＯＮ）に立ち上がる時点で検出信号
Ｄ２が“Ｏ″゛であるとき、又は、検出信号ＤＩが“１
゛から“Ｑ　＋＋に立ち下がる時点で検出信号Ｄ２が１
”であるときには右切りであることが判断され、上記と
逆の場合には左切りであることが判断される。

１６は、ステアリングシャフト１に関連設置され且つ当
該ステアリングシャフト１に入力される操舵トルクを検
出して検出操舵トルクに応じた操舵トルク情報としての
操舵トルク検出信号ＤＴを出力する操舵トルク検出器で
ある。この操舵トルク検出器１６は、例えばステアリン
グシャフト１に固着したストレーンゲージで構成され、
運転者がステアリングホイール２を転舵操作することに
よりステアリングシャフト１に生じる捩れを検出し、そ
の涙れの大きさに応じたアナログ電圧からなる上記操舵
トルク検出信号ＤＴを出力する。

また、１７は、車速を検出する車速検出器であり、例え
ば変速機の出力軸の回転数を検出し、これに対応した周
期のパルス信号でなる車速情報としての車速検出信号Ｄ
Ｖを出力する。

これら車速検出信号ＤＶ、操舵角検出信号Ｄ１゜Ｄ２及
び操舵トルク検出信号ＤＴは制御装置２０に供給され、
これらの入力信号に基づき制御装置２０が演算処理を実
行する。

制御装置２０には駆動回路１８とバッテリー等の電源１
９とが接続されていて、その主要部は第５図に示すよう
に、例えばマイクロコンピュータ２１によって構成され
る。このマイクロコンピュータ２１は、インタフェース
回路２２、演算処理装置２３及びＲＡＭ、ＲＯＭ等の記
憶装置２４を含んで構成されていて、インタフェース回
路２２には操舵角検出器１１、操舵トルク検出器１６及
び車速検出器１７が接続されていると共に、駆動回路１
８を介して前記電動機１０が接続されている。

また、演算処理装置２３は、インタフェース回路２２を
介して操舵角検出信号ＤＩ、Ｄ２、操舵トルク検出信号
ＤＴ及び車速検出信号ＤＶを読み込み、これらに基づき
後述する演算処理を実行する。記憶装置２４は、演算処
理装置２３の演算処理の実行に必要な所定のプログラム
を記憶していると共に、演算処理装置２３の演算結果等
を記憶する。そして、マイクロコンピュータ２１は、具
体的には第６図に示すように、操舵トルク検出部２５と
、電動機１０の駆動制御部である補助力演算手段３２と
を兼用している。

操舵トルク検出部２５は、操舵角検出器１１の操舵角検
出信号ＤＩ、Ｄ２に基づき操舵方向を判定する操舵方向
判定手段２６と、この操舵方向判定手段２６の判定結果
に基づきアップ・ダウンカウントする計数手段２７と、
この計数手段２７のカウント情報、即ち操舵角情報θ。

を所定時間毎に平均化して操舵角の中立位置情報θ。を
算定する平均化処理手段２８と、この平均化処理手段２
８の中立位置情報θ、と前記計数手段２７の操舵角情報
θ。との差値を演算して真の操舵角検出情報θを算出す
る操舵角演算手段２９と、この操舵角演算手段２９の真
の操舵角検出情報θと操舵トルク検出器１６の操舵トル
ク情報である操舵トルク検出信号ＤＴとに基づいて真の
操舵角検出値がある一定値以下の時にのみ操舵トルク情
報を所定時間毎に平均化して操舵トルクのゼロ点である
操舵トルクゼロ情報Ｔ０を算定する操舵トルク平均化手
段３０と、この操舵トルク平均化手段３０の操舵トルク
ゼロ情報Ｔ０と操舵トルク検出器１６の操舵トルク情報
ＤＴとの差値を演算して真の操舵トルク検出情報Ｔを算
出する操舵トルク演算手段３１とを有している。

この場合、平均化処理手段２８は、計数手段２７の操舵
角情報θ。を順次平均化して平均値θ７を算出し、これ
を擬似的にステアリング機構の中立位置を表す中立位置
情報θ。とじて記憶装置２４の所定記憶領域に記憶する
。ここに、平均値θ、の算出方法としては、例えば、次
式を適用することができる。

θ、＝α・θ７−３＋β・θ７　・・・・・・（１）但
し、α＋β＝１である。

また、操舵角演算手段２９は、平均化処理手段２８で算
出した中立位置情報θ、と計数手段２７の操舵角情報θ
。との差値を演算するので、その演算結果はステアリン
グ機構の操舵方向を加味した実際の操舵状態を表す操舵
角検出情報θとなる。

さらに、補助力演算手段３２は、操舵トルク検出部２５
からの操舵トルク検出情報Ｔと車速検出器１７からの車
速情報ＤＶとに基づき、車速に応じて制御ゲインを調節
して操舵補助力を演算して決定し、電動機１０を回転駆
動するための、例えば論理値“１”の制御信号Ｃ８をイ
ンタフェース回路２２及び駆動回路１８を介して電動機
１０に出力する。

次に、上記マイクロコンピュータ２１の処理手順を、第
７図及び第８図に従って説明する。

マイクロコンピュータ２１は、通常は他のメインプログ
ラムを実行しており、操舵角検出器１１の操舵角検出信
号Ｄｉ、Ｄ２がインタフェース回路２２に入力されると
、それらの例えば立ち上がり時点でメインプログラムに
割り込みをかけ、第７図に示す操舵角演算割込処理を実
行する。

この割込処理は、まず、ステップ■で操舵角検出信号Ｄ
Ｉ、Ｄ２を読み込み、次のステップ■では、検出信号Ｄ
１が“１”であるか否かを判定する。その判定の結果、
検出信号Ｄ１が“１”である場合にはステップ■に移行
して、操舵角検出信号Ｄ２が“Ｏ”であるか否かを判定
する。その判定の結果、検出信号Ｄ２が“Ｏ”である場
合にはステップ■に移行して、計数手段２７を°“１”
だけカウントアツプする一方、検出信号Ｄ２が“ｌ”で
ある場合には、ステップ■に移行して、計数手段２７を
“１”だけカウントダウンしてから、ステップ■に移行
する。

これに対して、前記ステップ■の判定の結果、検出信号
Ｄ１が“０”である場合にはステップ■に移行して、検
出信号Ｄ２が°“１”であるか否かを判定し、検出信号
Ｄ２が“１”である場合にはステップ■に移行する一方
、検出信号Ｄ２が“０”である場合にはステップ■に移
行してから、ステップ■に移行する。

このステップ■では、平均化処理手段２８の演算結果で
ある平均値で表された前回の中立位置情報θＣを記憶装
置２４から読み出し、次いでステップ■で、（θ、−θ
ｃ　／１００）を演算してその演算結果をθ。として記
憶装置２４の所定記憶領域に一時記憶する。次に、ステ
ップ■に移行して、計数手段２７のカウント値θ。を読
み出し、次いでステップ［相］で、（θ。／１００）を
演算してその演算結果をθ１として記憶装置２４の所定
記憶領域に一時記憶する。その後、ステップ■に移行し
て、ステップ■及びステップ［相］で記憶したθ、及び
θ７を読み出し、これらを加算してその結果をθ。

とする。そして、ステップ＠に移行して、ステップ０の
演算結果を記憶装置２４の所定記憶領域に、新たな中立
位置情報θ、として記憶する。

続いて、ステップ０に移行して、ステップ＠で記憶した
中立位置情報θ、と計数手段２７のカウント値θ。とを
読み出し、（θ、−θ。）の演算を行ってその演算結果
をθとする。そして、ステップ［相］に移行して、ステ
ップ０の演算結果を記憶装置２４の所定記憶領域に、真
の操舵角検出値θとして記憶する。

ここで、ステップ■〜■及び■の処理で操舵方向判定手
段２６を構成し、ステップ■及び■の処理で計数手段２
７を構成し、ステップ■〜０の処理で平均化処理手段２
８を構成し、さらに、ステップ０の処理で操舵角演算手
段２９を構成している。

次に、予め設定された所定のメインプログラムに対して
所定時間（例えば１００ｍ５ｅｃ）毎に、第８図に示す
操舵角演算割込処理が実行されると、まず、ステップ［
相］では、前記第７図のステップ■で記憶装置２４に記
憶された真の操舵角検出値θを読み込み、次のステップ
■では、操舵角検出値θの絶対値ｌθ１が予め設定され
た所定の操舵角基準値Ａ以下であるか否かを判定する。

その判定の結果、操舵角絶対値１θ１が基準値Ａより大
きい時には操舵中であると判定し、ステップ０に移行し
て、操舵トルク情報の平均演算を実行するために予め設
定された一定時間を管理するタイマをリセットし、これ
でタイマ割込処理を終了してメインプログラムに復帰す
る。

一方、ステップ［相］の判定結果が１θ（≦Ａである場
合には、ステップ◎に移行して、前記タイマがセットさ
れているか否かを判定し、セットされていない時にはス
テップ［相］に移行して、当該タイマをセットしてから
ステップ［相］に移行するが、既にセットされている時
には直接ステップ■に移行する。

このステップ＠では、タイマの内容であるタイマ値が予
め設定された所定の基準時間Ｂ以上であるか否かを判定
する。その判定の結果、タイマ値が基準時間Ｂ未満であ
る時には、これでタイマ割込処理を終了してメインプロ
グラムに復帰するが、タイマ値が基準時間Ｂ以上である
時には、ステップ［相］に移行する。

このステップ［相］では、操舵トルク検出器１６からの
操舵トルク検出信号ＤＴに基づき操舵トルクの平均化を
行って操舵トルクのゼロ点を算出し、それを操舵トルク
ゼロ値Ｔ０として記憶装置２４の所定記憶領域に一時記
憶する。この場合の平均化処理は、例えば、所定時間内
に所定回数の操舵トルク検出値Ｔを読み込み、それらの
合計値を読み込み回数で除算して操舵トルク情報を平均
化し、これにより操舵トルクのゼロ点である操舵トルク
ゼロ値Ｔ０を算出することにより実行される。

次に、ステップＯに移行して、平均化された操舵トルク
ゼロ値Ｔ０と検出された操舵トルク検出値ＴＮとを読み
だし、操舵トルクゼロ値Ｔ０から操舵トルク検出値ＴＭ
を減算して差値を算出し、これを真の操舵トルク検出値
Ｔとして記憶装置２４の所定記憶領域に一時記憶する。

しかる後、ステップ［相］に移行して、タイマをリセッ
トしてからメインプログラムに復帰する。

ここで、上記ステップ［相］、■及び◎〜［相］の処理
で操舵トルク平均化手段３０を構成していると共に、ス
テップ０の処理で操舵トルク演算手段３１を構成してい
る。

次に、作用について説明する。

今、車両が旋回状態にあってステアリング機構を操舵中
であるか又はある操舵角において保舵していて、その操
舵角検出値θが操舵角基準値Ａより大きいものとすると
、第７図の操舵角演算処理及び第８図のステップ［相］
を経て、同図のステップ■で１θｌ＞Ａと判定されるた
め、その後に、操舵トルクの平均化処理は行われない。

そのため、第６図に示すマイクロコンピュータ２１、の
操舵トルク検出部２５の一部を構成する操舵トルク平均
化手段３０は、従前の平均値である操舵トルクゼロ値Ｔ
０を保持している。

従って、ステアリング機構の操舵角θが基準値Ａ以上で
ある場合には、新たな操舵角検出値θに基づいて新たな
操舵トルクゼロ値Ｔ０が設定されることがなく、従前の
真の操舵トルクゼロ値Ｔ０が保持される。そのため、例
えば、螺旋状に連続する山道を車両が走行していて操舵
状態が同一方向に長時間連続した場合にも、その新たな
操舵角検出値θによっては操舵トルクゼロ（ｉ　Ｔ　ｏ
が書き換えられないため、操舵トルクゼロ値Ｔ０が真の
操舵トルクゼロ値Ｔ０から片側へずれるということがな
く、常に真の操舵トルクゼロ値Ｔｏ又はこれに極めて近
い値を操舵トルクゼロ値Ｔ。として保持することができ
る。

上記旋回状態から、運転者がステアリングホイール２を
直進状態へと戻すことにより、その操舵角検出値θが基
準値Ａ以下に低下すると、第８図のステップ［相］で１
θ１≦Ａと判定されるため、その後、ステップ［相］の
操舵トルク平均化処理及びステップ０の操舵トルク演算
処理が実行されるようになる。その結果、平均化されて
算出された操舵トルク値は、ハンドルを切っていない時
の操舵トルク検出値を平均化したものであるため、操舵
トルクゼロ点の算出誤差を極めて少なくすることができ
る。従って、操舵トルクゼロ値Ｔ。を晴度よく算出する
ことができ、例えば、螺旋状に連続した山道を走行して
いる時や、右カーブと左カーブの大きさ及び頻度が異な
る道を走行している時にも、操舵トルクゼロ値が真のト
ルクゼロ点からずれるという不具合をなくすことができ
る。

第９図及び第１０図には、演算処理装置２３による操舵
トルク演算処理の他の例を示す。

第９図に示すフローチャートは、第８図に示したフロー
チャートからステップ［相］を除去したものであり、こ
の場合には平均化の処理回数が多くなるため、操舵トル
クゼロ値Ｔ０の検出精度をより向上させることができる
。

また、第１０図に示すフローチャートは、この割込処理
が開始されると、その直後から平均化演算を実行するよ
うにしたものであり、この場合には処理ステップ数が少
ないため、この操舵トルク演算処理が占めるマイクロコ
ンピュータ２１の作動時間の割合を少なくすることがで
き、その分抽の計算を行うことができるから、マイクロ
コンピュータ２１に余裕を持たせることができる。

なお、上記実施例においては、所定時間毎に所定数の操
舵トルク検出値Ｔを読み込み、それを読み込み回数で除
算して平均化するようにしたが、これに限定されるもの
ではなく、操舵トルク検出値Ｔを読み込む毎に平均化し
て所定数順次更新するようにしてもよい。

また、上記実施例では、制御装置２０としてマイクロコ
ンピュータ２１を適用した場合について説明したが、こ
れに限定されるものでもなく、論理回路、比較回路、加
算回路等の電子回路を組み合わせて構成することもでき
る。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、操舵角検
出器と、操舵トルク検出器と、操舵角情報が中立位置か
ら一定値以下の時の操舵トルク情報を平均化して操舵ト
ルクゼロ値を算出する操舵トルク平均化手段と、その操
舵トルクゼロ値と操舵トルク検出値との差値を求めて真
の操舵トルク検出値を算出する操舵トルク演算手段と、
を備えて操舵トルク検出装置を構成するようにしたため
、操舵トルクゼロ値の検出精度を向上させることができ
、従って、例えば螺旋状に連続した山道を走行している
時や、右カーブと左カーブの大きさ及び頻度が異なる道
を走行している場合にも、操舵トルクゼロ値が真のトル
クゼロ点からずれることがないという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構成を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第３図は操舵
角検出器の一例を示す平面図、第４図はその検出信号を
示す信号波形図、第５図はこの発明に係わる制御装置を
示すブロック図、第６図は同じくマイクロコンピュータ
の具体的構成を示すブロック図、第７図乃至第１０図は
マイクロコンピュータの処理手順を夫々示すフローチャ
ートである。 １・・・・・・ステアリングシャフト、１０・・・・・
・電動機、１１・・・・・・操舵角検出器、１６・・・
・・・操舵トルク検出器、１７・・・・・・車速検出器
、２０・・・・・・制御装置、２１・・・・・・マイク
ロコンピュータ、２２・・・・・・インタフェース回路
、２３・・・・・・演算処理装置、２４・・・・・・記
憶装置、２５・・・・・・操舵トルク検出部、３０・・
・・・・操舵トルク平均化手段、３１・・・・・・操舵
トルク演算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両のステアリング機構における操舵トルクを検出する
   操舵トルク検出装置において、前記ステアリング機構に
   付与される操舵トルクに応じた操舵トルク情報を出力す
   る操舵トルク検出器と、前記ステアリング機構の操舵角
   に応じた操舵角情報を出力する操舵角検出器と、操舵角
   情報が中立位置から一定値以下の時の操舵トルク情報を
   平均化して操舵トルクゼロ情報を算定する操舵トルク平
   均化手段と、この操舵トルク平均化手段の操舵トルクゼ
   ロ情報と前記操舵トルク情報との差値を演算する操舵ト
   ルク演算手段と、を備えていることを特徴とする操舵ト
   ルク検出装置。