WO1999008921A1

WO1999008921A1 - Power steering system

Info

Publication number: WO1999008921A1
Application number: PCT/JP1997/002830
Authority: WO
Inventors: Hiroaki Kaji; Masahiko Sakamaki
Original assignee: Koyo Seiko Co., Ltd.
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 1999-02-25
Also published as: KR100499256B1; EP0930215A1; US6366842B1; ES2299189T3; CA2268856C; DE69738569T2; DE69738569D1; CA2268856A1; KR20000068735A; EP0930215A4; CZ111099A3; JP3546062B2; CZ296715B6; EP0930215B1

Description

明細書

パワーステァリング装置技術分野

本発明は、電動モータにより駆動されるポンプの発生油圧によりステアリング機構に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置に関する。背景技術

ステアリング機構に結合されたパワーシリンダにオイルポンプからの作動油を供給することによって、ステアリングホイールの操作を補助するパワーステアリング装置が知られている。オイルポンプは、電動モータによって駆動され、その回転数に応じた操舵補助力がパワーシリンダから発生される。

電動モータの駆動制御は、たとえば、ステアリングホイールの舵角に基づいて行われる。すなわち、ステアリングホイールに関連して設けられた舵角センサの出力に基づいて舵角が求められ、この舵角に基づいて電動モ一夕の駆動が制御される。さらに具体的には、ステアリングホイールの舵角が舵角中点付近に設定されたモータ停止範囲に収まっていれば、操舵補助は不要であるとみなして、電動モ一夕は停止される。一方、ステアリングホイールの舵角がモータ停止範囲外にある場合には、電動モータが駆動されて操舵補助力が発生される。

舵角中点の検出は、たとえば、舵角センサが出力する舵角データをサンプリングし、最頻出舵角データが舵角中点に相当するとみなすことにより達成される。しかし、上述のパワーステアリング装置では、舵角センサを用いて電動モータの駆動制御を行つているから、操舵トルクに応じた駆動制御を行うことができず、操舵フィーリングがぁまり良くないという問題がある。

たとえば、車両が車幅方向に傾斜を有する直線道路を走行している場合には、ステアリングホイールの舵角がモータ停止範囲に収まる程小さくても、車両を安定させるためには、ステアリングホイールにトルクを加える必要がある。このような場合に、上述のパワーステアリング装置では、操舵トルクがかかっているのに操舵補助が行われない。そのため、操舵フィーリングが悪くなる。舵角センサの代わりにトルクセンサを用いれば、操舵トルクに応じた駆動制御を行うことができるかもしれない。しかし、トルクセンサは舵角センサに比べて信頼性が低レ、ので、トルクセンサの使用はあまり好ましいとは言えない。発明の開示

本発明の目的は、操舵フィ一リングを向上することができるパワーステアリング装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、トルクセンサを要することなく、操舵トルクに応じて電動モー夕を駆動制御することができ、適切に操舵補助を行うことができるパワーステアリング装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、省エネルギー性の向上を図ることができるパワーステアリング装置を提供することである。

この発明のパワーステアリング装置は、電動モー夕により駆動されるポンプの発生油圧によって操舵補助力を発生させるパヮ一ステアリング装置であって、舵角速度を検出するための舵角速度検出手段（舵角センサ 1 し C P U 3 しおよび図 2のステップ S I 1 ) と、上記電動モー夕に流れるモータ電流の値を検出するための電流検出手段（電流検出回路 1 2 ) と、上記舵角速度検出手段により検出された舵角速度が所定の停止しきい値以下であって、かつ、上記電流検出手段により検出されたモ一夕電流値が所定のモータ停止範囲内にある状態が所定時間にわたつて継続したことに応答して、上記電動モータを停止させる停止制御手段 ( C P U 3 1および図 2のステップ S 1 2〜S 1 6 ) とを含む。

電動モー夕のモータ電流値は、その負荷、すなわち操舵トルクに応じて変化する。したがって、舵角が中点付近の値を有する場合であっても、比較的大きな操舵トルクがステアリング機構に働いていれば、電動モ一夕の電流値は比較的大きな値をとる。この発明によれば、このような場合に、電動モータが停止されることはない。よって、トルクセンサがなくとも、操舵トルクがかかっているときには、電動モー夕を駆動状態とすることができるから、操舵トルクに応じて電動モ —夕を駆動制御できる。これにより、操舵フィーリングが向上される。

この発明の 1つの実施形態においては、上記パワーステアリング装置は、上記電流検出手段により検出されるモータ電流値に基づレ、て、上記電動モータが無負荷状態であるときのモータ電流値である無負荷電流値を求めるための無負荷電流値演算手段（CPU3 1、および図 7のステップ U l、 U2) と、この無負荷電流値演算手段により求められた無負荷電流値に基づいて上記モータ停止範囲を設定するモータ停止範囲設定手段（CPU3 1および図 7のステップ U3) とをさらに含む。

操舵トルクが零のときには、電動モ一夕は無負荷状態となる。したがって、モ —夕電流値が無負荷電流値の近傍の所定範囲の値をとるときには、操舵トルクがほぼ零であると考えられるから、操舵補助の必要がない。そこで、無負荷電流値に基づいてモータ停止範囲を設定することにより、モータの停止制御を適切に行える。

上記モー夕停止範囲設定手段は、上記無負荷電流値と、この無負荷電流値に所定の電流しきい値を加算した値との間の範囲を上記モータ停止範囲として設定するものであることが好ましい。

上記電流しきい値は、このパワーステアリング装置が搭載される車両において操舵補助の必要のないトルク範囲に基づいて定められることが好ましい。

また、この発明のパワーステアリング装置は、電動モー夕により駆動されるポンプの発生油圧によって操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置において、舵角中点からの舵角を検出するための舵角検出手段（舵角センサ 1 1、 CP U3 1および図 2のステップ S 2) と、モータ停止状態において、上記舵角検出手段による舵角検出値の変化量が所定の起動しきい値を超えたことを条件に、上記電動モータを起動する起動制御手段（CPU3 1、図 2のステップ S 3、 S 4) と、上記起動しきい値を、電動モータが停止したときの上記舵角検出手段による舵角検出値に応じて設定する起動しきい値設定手段（CPU 3 1および図 3のステツプ T2) とを含む。

舵角が中点付近の値をとるときには、ステアリングホイールの遊び角の範囲外に舵角が変化するまでの舵角変化量は比較的大きい。すなわち、操舵補助が必要とされるまでの舵角変化量は大きい。それに対して、舵角が比較的大きい場合には、操舵開始後速やかに大きな操舵補助力が必要となる。そこで、この発明では、電動モ一夕が停止したときの舵角に応じて起動しきい値が設定され、舵角変化量がこの起動しきい値を超えたことを条件に、電動モー夕を起動するようにしている。したがって、たとえば、モータ停止時の舵角が中点付近の値を有するときには起動しきレ、値を大きく設定し、モータ停止時の舵角 (の絶対値）が比較的大きい場合には、起動しきい値を小さく設定することができる。これにより、舵角中点付近では無用に電動モータが起動されることがなく、かつ、舵角が大きいときには速やかに大きな操舵補助力を発生させることができる。こうして、省エネルギー性の向上と、操舵フィーリングの向上とを併せて達成することができる。

なお、上記起動制御手段は、上記舵角検出手段による舵角検出値および上記起動しきし、値設定手段により設定される起動しきレ、値に基づレ、て、停止状態の上記電動モータを起動すべき舵角である起動舵角を求めるための起動舵角演算手段 ( C P U 3 1および図 3のステップ T 3 ) と、上記電動モ一夕が停止している場合に、上記舵角検出手段による舵角検出値が上記起動舵角演算手段により求められた起動舵角に達したことを条件に、上記電動モータを起動する手段（C P U 3 1および図 2のステップ S 3、 S 4 ) とを含むものであってもよい。

また、上記起動しきい値設定手段は、モータ停止時の上記舵角検出手段による舵角検出値が大きな値であるほど、上記起動しきレ、値を小さく設定するものであることが好ましい。

この発明の 1つの実施形態では、上記パワーステアリング装置は、車速を検出する車速検出手段（車速センサ 1 3 ) をさらに含み、上記起動しきい値設定手段は、上記車速検出手段により検出された車速が大きくなるほど大きくなるように、起動しきい値を設定する。

これにより、低速走行時にはモータの起動が速やかに行われ、高速走行時にはモータの起動感度が鈍くなる。これにより、操舵補助があまり必要でない高速走行時には電動モー夕の不必要な起動が防止される一方、低速走行時には速やかに操舵補助が開始される。これにより、省エネルギー性および操舵フィーリングが併せて向上される。

本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施の形態の説明により明らかにされる。図面の簡単な説明

図 1は、本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。

図 2は、モータの駆動制御を説明するためのフローチヤ一トである。

図 3は、起動舵角を求めるための起動舵角演算処理を示すフローチヤ一トである。

図 4 Aおよび図 4 Bは、第 1定数および第 2定数の設定例を説明するための図である。

図 5は、舵角と起動舵角との関係を示す図である。

図 6は、モータの起動感度と車速との関係を説明するための図である。

図 7は、モータ停止範囲設定処理を説明するためのフローチヤ一トである。図 8は、モータ電流値と操舵トルクとの関係を示すグラフである。発明を実施するための形態

図 1は、本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。

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 2 と、このステアリングホイール 2に連結されたステアリング軸 3と、ステアリング軸 3の先端に設けられたピニオンギア 4と、ピニオンギア 4に嚙合するラックギア部 5 aを有し、車両の左右方向に延びたラック軸 5とを備えている。ラック軸 5の両端にはタイロッド 6がそれぞれ結合されており、この夕イロッド 6は、それぞれ、操舵輪としての前左右輪 F L、 F Rを支持するナックルアーム 7に結合されている。ナックルアーム 7は、キングピン 8まわりに回動可能に設けられている。

この構成により、ステアリングホイール 2が操作されてステアリング軸 3が回転されると、この回転がピニオンギア 4およびラック軸 5によって車両の左右方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム 7のキングピン 8まわりの回動に変換され、これによつて、前左右輪 F L、 F Rの転舵が達成される。

ステアリング軸 3には、ステアリングホイール 2に加えられた操舵トルクの方向および大きさに応じてねじれを生じるトーンヨンバー 9と、トーシヨンバー 9 のねじれの方向および大きさに応じて開度が変化する油圧制御弁 2 3とが組み込まれている。油圧制御弁 2 3は、ステアリング機構 1に操舵補助力を与えるパヮーシリンダ 2 0に接続されている。パワーシリンダ 2 0は、ラック軸 5に一体的に設けられたピストン 2 1 と、ピストン 2 1によって区画された一対のシリンダ室 2 0 a、 2 0 bとを有しており、シリンダ室 2 0 a、 2 O bは、それぞれ、ォィル供給 Z帰還路 2 2 a、 2 2 bを介して、油圧制御弁 2 3に接続されている。油圧制御弁 2 3は、さらに、リザーバタンク 2 5およびオイルポンプ 2 6を通るオイル循環路 2 4の途中部に介装されている。オイルポンプ 2 6は、電動式のモータ 2 7によって駆動され、リザ一バタンク 2 5に貯留されている作動油を汲み出して油圧制御弁 2 3に供給する。余剰分の作動油は、油圧制御弁 2 3からォィル循環路 2 4を介してリザーバタンク 2 5に帰還される。

油圧制御弁 2 3は、トーシヨンバー 9に一方方向のねじれが加わった場合には、オイル供給 Z帰還路 2 2 a、 2 2 bのうちの一方を介してパワーシリンダ 2 0のシリンダ室 2 0 a、 2 0 bのうちの一方に作動油を供給する。また、トージョンバー 9に他方方向のねじれが加えられた場合には、オイル供給 Z帰還路 2 2 a、 2 2 bのうちの他方を介してシリンダ室 2 0 a、 2 0 bのうちの他方に作動油を供給する。トーシヨンバー 9にねじれがほとんど加わっていない場合には、油圧制御弁 2 3は、いわば平衡状態となり、作動油はパワーシリンダ 2 0に供給されることなく、オイル循環路 2 4を循環する。

パワーシリンダ 2 0のレ、ずれかのシリンダ室に作動油が供給されると、ビストン 2 1が車幅方向に沿って移動する。これにより、ラック軸 5に操舵補助力が作用することになる。

油圧制御弁に関連する構成例は、たとえば、特開昭 5 9 - 1 1 8 5 7 7号公報に詳しく開示されており、その開示内容はここに引用により組み込まれるものとする。

モータ 27の駆動は、電子制御ュニット 30によって制御される。電子制御ュニット 30は、 CPU3 1 と、 CPU 3 1のワークエリアなどを提供する RAM 3 2と、 CPU 3 1の動作プログラムを記憶した ROM3 3と、 CPU3 1、 R AM 32および ROM 33を相互接続するバス 34とを備えるマイクロコンピュ一夕を含む。

電子制御ュニット 3 0には、舵角センサ 1 1から出力される舵角データが与えられるようになっている。舵角センサ 1 1は、ステアリングホイール 2に関連して設けられており、イグニッションキースィッチが導通されてエンジンが始動したときのステアリングホイール 2の舵角を初期値「0」として、この初期値からの相対舵角に対応し、かつ操舵方向に応じた符号の舵角デ一夕を出力する。

また、電子制御ュニット 3 0には、モータ 27に流れる電流を検出する電流検出回路 1 2からの電流データが与えられるようになつている。電流データは、モ一夕 27の消費電流値（モータ電流）に比例した値を有する。

さらに、電子制御ュニット 3 0には、車速センサ 1 3から出力される車速デ一夕が与えられるようになつている。車速センサ 1 3は、車両の速度を直接的に検出するものでもよく、また、車輪に関連して設けられた車輪速センサの出力パルスに基づレ、て車両の速度を計算により求めるものであつてもよい。

電子制御ュニット 3 0は、舵角センサ 1 1、電流検出回路 1 2および車速センサ 1 3からそれぞれ与えられる舵角データ、電流データおよび車速データに基づいて、モータ 27の駆動を制御する。

図 2は、モー夕 27の駆動制御を説明するためのフ α—チャートである。 CP U 3 1は、まず、モータ 27が停止しているか否かを判断する（ステップ S 1) c この判断は、たとえば、モータ 27が起動されたときにセットされ、モー夕 27 が停止されたときにリセットされるフラグを用いて行うことができる。

モータ 27が停止状態であれば（ステップ S 1の YES) 、 CPU3 1は、舵角センサ 1 1から出力された舵角データに基づいて、舵角中点 00を基準とした絶対舵角 0を求める（ステップ S 2) 。舵角中点 00は、車両が直進しているときのステアリングホイール 2の舵角である。たとえば、 CPU3 1は、イグニッションキースィッチが導通された後に、舵角センサ 1 1から出力される舵角データをサンプリングし、舵角デ一夕値のヒストグラムを作成する。そして、 CPU 3 1は、所定のサンプリング数のデ一夕が収集された後に最頻出舵角データを求め、この最頻出舵角データを舵角中点 0の舵角データとみなす。こうして求められた舵角中点 Θ 0の舵角デ一夕は、 R AM 32に格納される。 CPU 3 1は、ステップ S 2において、舵角センサ 1 1 からの舵角データおよび RAM 32に保持されている舵角中点 00の舵角デ一夕に基づいて、絶対舵角 Sを求める。

CPU 3 1は、さらに、上記のようにして求められた絶対舵角 0が RAM 32 に記憶されている起動舵角 t以上であるか否かを判断する（ステップ S 3)。起動舵角 0 tは、モータ 27を起動すべきステアリングホイール 2の絶対舵角に相当する。この起動舵角 0 tは、直前にモータ 27が停止したときの絶対舵角に基づいて、後述する起動舵角演算処理により求められ、 RAM32に記憶されている。

絶対舵角 0および起動舵角 0 tには、たとえば、舵角中点 Θ 0よりも右側の舵角に対しては正の符号、左側の舵角に対しては負の符号が付されている。したがつて、ステップ S 3の判断は、正確には、絶対舵角 Θおよび起動舵角 Θ tの各絶対値を比較して行う必要がある。ただし、ここでは、説明を簡単にするために、絶対舵角 0および起動舵角 Θ tがいずれも正の値を有するものとする。

絶対舵角 0が起動舵角 0 tに達していないと判断されると（ステップ S 3の N 〇）、プログラムはステップ S 1に戻る。一方、絶対舵角 0が起動舵角 0 tに達しているならば（ステップ S 3の YES)、 CPU3 1は、モータ 27を起動する（ステップ S 4)。

モー夕 27の回転数は、ステアリングホイール 2の舵角速度に応じて決定される。すなわち、 CPU3 1は、舵角センサ 1 1から出力される舵角データに基づいて、舵角の時間変化率である舵角速度を求める（ステップ S 5) 。次いで、この求められた舵角速度が所定の第 1しきい値 VT 1 (VT 1 =10(d egree/sec)) 以下であるか否かを判断する（ステップ S 6) 。舵角速度が第 1しきい値 VT 1以下であれば（ステップ S 6の YES) 、モータ回転数 Rが所定の第 1回転数 R 1 (たとえば R 1 =1800(rpm) ) となるように、モ一夕 27が駆動される（ステップ S 7) 。すなわち、舵角速度が第 1しきい値 VT 1以下である場合には、モータ 27は、舵角速度 V6>の値によらずに、一定の第 1回転数 R 1で駆動される。

舵角速度が第 1しきい値 VT 1を超えている場合には（ステップ S 6の N 〇）、 CPU3 1は、舵角速度が第 1しきい値 VT 1よりも大きな第 2しきい値 VT2 (たとえば VT 2 =600(degree/sec) ) 未満であるか否かを判断する (ステップ S 8) 。舵角速度が第 2しきい値 VT 2未満であれば（ステップ S 8の YES) 、 CPU 3 1は、舵角速度 V 0の値に応じたモー夕回転数 Rでモ一夕 27を駆動する（ステップ S 9) 。すなわち、舵角速度が第 1しきい値 VT 1よりも大きく、かつ、第 2しきい値 VT 2未満である領域では、 CPU3 1は、舵角速度に対してモ一夕回転数 Rが第 1回転数 R 1と第 2回転数 R 2 (R 2 >R 1 ) との間でほぼリニアに変化するように、モータ回転数 Rを定める。舵角速度が第 2しきい値 VT 2以上であるならば（ステップ S 8の NO) 、 CPU3 1は、モ一夕回転数 Rが所定の第 2回転数 R 2 (たとえば R 2 =6000(r pm) ) になるように、モ一夕 27を駆動する（ステップ S 1 0) 。すなわち、舵角速度が第 2しきい値 VT2以上であれば、モータ 27は、舵角速度の値によらずに、一定の第 2回転数 R 2で駆動される。

ステップ S 1において、モ一夕 27が駆動されていると判断されれば、 CPU 3 1は、舵角センサ 1 1から出力される舵角データに基づいて舵角速度を求め（ステップ S 1 1) 、この求められた舵角速度が所定の停止しきい値 VS (たとえば VS= 1 0 (degree/sec)) 以下であるか否かを判断する（ステップ S 1 2) 。舵角速度が停止しきい値 VSを超えていれば（ステップ S 1 2の N 〇）、プログラムはステップ S 6に移行し、 CPU 3 1は、舵角速度の値に基づいてモー夕回転数 Rを決定し、この決定されたモータ回転数 Rでモータ 27 を駆動する。

舵角速度が停止しきい値 VS以下であれば（ステップ S 1 2の YES) 、 CPU 3 1は、電流検出回路 1 2から出力される電流データに基づいてモー夕電流値 I mを求める（ステップ S 13) 。そして、この求められたモ一夕電流値 I mが、モータ停止範囲 Δ I内にあるか否かが判断される（ステップ S 14)。モ一夕停止範囲 Δ Iは、操舵補助が不要な状態であるモータ電流値 I mの範囲であり、後述するモー夕停止範囲設定処理によって定められる。モ一夕電流値 Imがモータ停止範囲 Δ I内の値を有するならば（ステップ S 14の YES)、 CPU 31は、モータ電流値 I mがモータ停止範囲 Δ I内にある状態が一定時間（たとえば、 1〜3秒）継続したか否かを判断する（ステップ S 15)。この判断が肯定されれば（ステップ S 15の YES)、ステアリングホイール 2はほとんど操舵されていないと考えることができるから、 CPU31は、モ一夕 27を停止させる（ステップ S 1 6)。その後、 C PU 31は、起動舵角 0 tを求めるための起動舵角演算処理を実行する（ステップ S 1 7) 。一方、ステップ S 14およびステップ S 15の判断がいずれも否定されれば、 CPU 31は、ステップ S 6からの処理を行ってモータ回転数 Rを定め、その回転数でモータ 27を駆動する。図 3は、起動舵角演算処理を示すフローチャートである。 CPU31は、舵角センサ 1 1から出力された舵角データに基づいて、モータ停止時の絶対舵角 0を求める（ステップ T1)。次いで、車速センサ 13から出力される車速データに基づいて車速 Vを取得し、この車速 Vに応じた起動しきい値 d Θを求める（ステップ T2)。起動しきい値 d0は、モータ 27を起動する際のトリガとなる舵角変化量である。つまり、舵角変化量が起動しきい値 d Θに達すると、モ一夕 27 が起動される。

起動しきい値 d0は、具体的には、上記取得された車速 Vに応じた第 1定数 A および第 2定数 Bを下記 (1R)式または（1L)に代入して求められる。第 1定数 Aおよび第 2定数 Bは、モータ 27の起動感度を決定するための要素であり、車速 V と定数 Aおよび Bとを対応付けたテーブルが ROM 33に予め記憶されている。定数 Aは、起動しきい値 d0の（絶対値の）最大値であり、定数 Bは、同じ起動しきい値 d 0をとることになる舵角値の数に対応する。舵角 0は、たとえば、舵角センサ 1 1が一定角度の転舵ごとにパルスを出力するものである場合には、このパルスによりアップカウントまたはダウンカウントされるカウン夕の値により表されてもよい。このような場合には、定数 Bは、同じ起動しきい値 d 0をとることになるカウント値の数に対応していてもよい。なお、 Aおよび Bは、いずれも正の値を有するものとする。

ά θ=Α- (Θ/Β) …（）右方向転舵の場合（舵角 0が正の場合） d 0 = - Α+ (Θ/Β) …（）左方向転舵の場合（舵角 Θが負の場合）なお、車速 Vが 0の場合、つまり停車している場合には、上記（1R)、（1L)式に基づいて起動しきい値 d 6»を求めるのではなく、予め定められている最小起動しきい値を起動しきい値 d Θとする。

CPU 3 1は、上記求められたモータ停止時の絶対舵角 Θと起動しきい値 d0 とを加算し、第 1起動舵角 0 t 1を求める（ステップ T3) 。第 1起動舵角 0 t 1は、モータ 27が停止している場合に、絶対舵角 Θの絶対値の増加方向にステァリングホイール 2が操舵されたときに、モータ 27を起動すべき絶対舵角である。

C P U 3 1は、この第 1起動舵角 Θ t 1の他に、絶対舵角 Θの絶対値の増加方向とは異なる方向、つまり絶対舵角 Θの絶対値の減少方向にステアリングホイ一ル 2が操舵された場合における第 2起動舵角 0 t 2を求める（ステップ T 4) 。具体的には、下記 (2R)および (2L)式に示すように、上記最大起動しきい値 Aまたは一 Aと同じ値とする。

6> t 2=A -(2R) 右方向転舵の場合（舵角 6>が負の場合）

Θ t 2 =— A 〜(2L) 左方向転舵の場合（舵角 Θが正の場合）最大起動しきい値 Aまたは—Aは、 0= 0の場合の起動しきい値 d 0の値、すなわち、舵角中点からの起動しきい値である。したがって、舵角中点からの操舵時、および絶対舵角 0の絶対値の減少方向への操舵時には、舵角中点付近のいわゆる遊び角範囲を超えて操舵がなされた場合にのみ、モー夕 27が起動されることになる。

CPU3 1は、上記のようにして求められた第 1起動舵角 0 t 1および第 2起動舵角 0 t 2を RAM 32に保持させる（ステップ T 5) 。

なお、上記図 2における起動舵角 0 tとは、第 1起動舵角 0 t 1および第 2起動舵角 0 t 2を総称したものである。

図 4 Aおよび図 4 Bは、第 1定数 Aおよび第 2定数 Bを説明するための図である。第 1定数 Aは、所定の車速領域ごとに設定され、対応する車速領域において求められるべき起動しきい値 d 0の最大値に相当する。具体的には、図 4 Aに示すように、車速 Vが V I (たとえば V 1

未満の場合には、第 1定数 Aは A 1 (たとえば A 1 = 1 ) に設定されている。また、車速 Vが V 1以上 V 2 (たとえば V 2

未満の場合には、第 1定数 Aは A 2 (たとえば A 2 = 3 ) に設定されている。さらに、車速 Vが V 2以上の場合には、第 1定数 Aは A 3 (たとえば A 3 = 6 ) に設定されている。

第 2定数 Bは、所定の車速領域ごとに設定され、対応する車速領域において同じ起動しきい値 d 6>をとる絶対舵角値の数に相当する。具体的には、図 4 Bに示すように、車速 Vが V 1未満の場合には、第 2定数 Bは B 1 (たとえば B l = l ) に設定されている。また、車速 Vが V 1以上 V 2未満の場合には、第 2定数 Bは B 2 (たとえば B 2 = 2 ) に設定されている。さらに、車速 Vが V 2以上の場合には、第 2定数 Bは B 3 (たとえば B 3 = 3 ) に設定されている。

なお、第 1定数 Aおよび第 2定数 Bを図 4に示すように階段状に設定するのではなく、たとえば、車速 Vが V 2未満の場合には、二点鎖線で示すように、ほぼリニアに変化するように設定してもよい。

第 1定数 Aを車速が大き、ほど大きく設定することにより、起動しきい値 d S は、車速が大きいほど大きく設定される。また、第 2定数 Bを車速が大きいほど大きく設定することにより、モータ停止時の絶対舵角 Θの絶対値の増加に伴う起動しきい値の絶対値の減少の割合が少なくなる。したがって、モータ停止時の絶対舵角 Θの絶対値が比較的大きい場合であっても、モータ 2 7を起動させるためには、比較的大きな舵角変化が必要とされることになる。これにより、車速が大きいときには、不必要なモータ起動が防がれ、車速が小さなときには起動感度が高まるから、速やかに操舵補助力を発生させることができる。

図 5は、絶対舵角 Θと第 1起動舵角 Θ t 1 との関係を示す図であり、第 1定数 Aおよび第 2定数 Bがそれぞれ「5」および「3」である場合の絶対舵角 Θと第 1起動舵角 0 ΐ 1 との関係が示されている。この図 5では、モータ停止時の絶対舵角 0を矢印の後端で表し、起動しきい値 d 0を矢印の長さで表し、第 1起動舵角 0 t 1を矢印の先端で表している。また、縦線は、絶対舵角 0を表している。この図 5から明らかなように、起動しきい値 d 6>は、モータ停止時における絶対舵角 Θが大きな値であるほど小さくなるようになつている。すなわち、モー夕停止時における絶対舵角 6>が大きな値であるほどモータ 2 7の起動感度が良くされている。これは、次の理由による。

絶対舵角 0が舵角中点 Θ 0の近傍の値である場合には、ステアリングホイール 2の遊び角の範囲を超えてステアリングホイール 2が操作されたときにのみ操舵補助を行えばよい。したがって、起動しきい値 d 0を大きくしておくことにより、舵角中点付近における過剰な操舵補助を抑制でき、省エネルギー性を向上できる。これに対して、絶対舵角 6>が大きな値である場合には、すみやかに操舵補助を行うことにより、良好な操舵フィーリングが得られる。

図 6は、モータ 2 7の起動感度（起動しきい値 d 0の絶対値が小さレ、ほど起動感度が高い。 ) と車速 Vとの関係を説明するための図である。この図 6から明らかなように、モー夕 2 7の起動感度は、モー夕停止時における絶対舵角 0が同じ値であっても、車速 Vに応じて変化するようになっている。具体的には、高速走行時にはモータ 2 7の起動感度は小さく、低速走行時にはモータ 2 7の起動感度は大きくされている。これは、高速走行時には操舵補助力があまり必要ではないのに対して、低速走行時には速やかに操舵補助を行う必要があるからである。なお、車速 Vが 0の停車時には、上述のように、起動しきい値 d 0は予め定められた最小値にされるから、絶対舵角 6>の値とは無関係に、モータ 2 7の起動感度は一定にされる。これは、停車時にいわゆる据え切りが行われた場合には、大きな操舵補助力が必要であるので、絶对舵角 0がどのような値であつても速やかに操舵補助を行うことが好ましいからである。

図 7は、モータ停止範囲 Δ Iの設定処理を説明するためのフローチャートである。 C P U 3 1は、モータ電流値 I mを常時モニタする（ステップ U l ) 。このモータ電流値 I mに基づいて、 C P U 3 1は、モータ 2 7が無負荷状態である場合のモータ電流値である無負荷電流値 I 0を求める（ステップ U 2 ) 。そして、この求められた無負荷電流値 I 0を利用して、 C P U 3 1は、モータ停止範囲 Δ Iを設定する（ステップ U 3 ) 。具体的には、 C P U 3 1は、求められた無負荷電流値 I 0と、この無負荷電流値 I 0に、車両の仕様に応じて予め定められた電流しきい値 d Iを加算した値 I 0 + d Iとの間の範囲をモータ停止範囲 Δ I として設定する。

図 8は、操舵トルク Τとモー夕電流値 I mとの対応関係を示すグラフである。横軸に操舵トルク Tがとられ、縦軸にモータ電流値 I mがとられている。モー夕電流値 I mは、操舵トルク Tが 0の付近では、 T = 0の点を頂点とする曲線で表すことができる。操舵トルク Τが 0の場合にはモータ 2 7は無負荷状態であるから、モータ電流値 I mの極小値が無負荷電流値 I 0に対応すると言える。

一方、ステアリングホイール 2に対して操舵補助力を与える必要のないトルクの範囲は、車両の仕様により定まる。このトルク範囲が、 0を中心にトルクしきい値 T l、一 Τ 1によって挟まれた範囲である場合、これらのトルクしきい値 Τ - Τ 1に対応するモータ電流値と無負荷電流値 I 0との差が予め求められて電流しきい値 d Iとして設定される。そして、無負荷電流値 I 0と、この無負荷電流値 I 0に電流しきい値 d Iを加算した値 I 0 + d Iとの間の範囲をステアリングホイール 2が操舵されていない範囲、すなわちモータ停止範囲 Δ Iと判断することができる。上記電流しきい値 d Iは、たとえば車種ごとに予め求められて R OM 3 3に格納されている。

無負荷電流値 I 0は、主として作動油の温度によって変動する。すなわち、たとえば作動油の温度が低い場合には、作動油の粘性は高いから、作動油の温度が高い場合に比べてモータ 2 7の負荷は大きくなる。したがって、モー夕電流値 I mは、作動油の温度が低い場合には大きな値をとる。つまり、図 8の I m— T曲線は、上方にスライドし、無負荷電流値 I 0も大きくなる。

そこで、この実施形態では、無負荷電流値 I 0を演算により求め、求められた無負荷電流値 I 0と、この無負荷電流値 I 0に R OM 3 3に格納されている電流しきい値 d Iを加算した値 I 0 + d Iとの間の範囲が、モータ停止範囲△ Iとして設定される。

無負荷電流値 I 0の演算は、たとえば、サンプリングしたモータ電流値 I のうち最頻出電流値を求めることによって達成される。より具体的には、 C P U 3 1は、モータ回転数 Rが一定であることを条件として、電流検出回路 1 2から出力される電流データを一定時間（たとえば 10(min) 〜 1 (hour)) にわたつてサンプリングする。このサンプリングによつて得られた電流デ一夕に基づレ、て求められるモータ電流値 I mは、正規分布をなす。この場合、操舵トルク Tが 0の場合のモータ電流値 I mが最頻出電流値となるから、この最頻出電流値を無負荷電流値 I 0として求める。

このような演算以外に、たとえば、モー夕回転数 Rが一定であることを条件として、一定時間または一定回数にわたってサンプリングされたモー夕電流値 I m の中から最小値を求め、この求められた最小値を無負荷電流値 I 0としてもよい。以上のようにこの実施形態によれば、モータ電流値 I mが操舵トルクに応じて変化することを利用し、モータ電流値 I mに基づレ、て操舵補助が不要であるか否かを判断し、この判断結果をモータ 2 7の停止条件の 1つとしている。そのため、トルクセンサを備えていなくても、操舵トルクに応じてモ一夕 2 7の駆動制御を行うことができ、操舵フィーリングの向上を図ることができる。

また、モータ停止時における絶対舵角 0の絶対値が大きな値を有する場合ほど、舵角変化に対するモータ 2 7の起動感度が良くされるから、舵角中点付近における無用なモータ起動が抑制されるうえ、絶対舵角 0が大きいときには速やかに操舵補助力を発生させることができる。これにより、省エネルギー性を向上でき、かつ、キャッチアップ（引つかかり感）が発生することもない。

また、大きな操舵補助力が必要となる低速走行時には、モータ 2 7の起動感度を良くし、高速走行時には起動感度を鈍くしているから、これによつても、省ェネルギ一性の向上と操舵フィーリングの向上とを併せて図ることができる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明によるパワーステアリング装置は、車両のステアリング機構に操舵補助力を与えるために用いられる。

Claims

請求の範囲 . 電動モータにより駆動されるボンプの発生油圧によつて操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置において、

舵角速度を検出するための舵角速度検出手段と、

上記電動モータに流れるモータ電流の値を検出するための電流検出手段と、上記舵角速度検出手段により検出された舵角速度が所定の停止しきレ、値以下であって、かつ、上記電流検出手段により検出されたモータ電流値が所定の乇 —夕停止範囲内にある状態が所定時間にわたって継続したことに応答して、上記電動モータを停止させる停止制御手段とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。

. 上記電流検出手段により検出されるモータ電流値に基づいて、上記電動モー夕が無負荷状態であるときのモータ電流値である無負荷電流値を求めるための無負荷電流値演算手段と、

この無負荷電流値演算手段により求められた無負荷電流値に基づいて上記モ —夕停止範囲を設定するモータ停止範囲設定手段とをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のパワーステアリング装置。

. 上記モータ停止範囲設定手段は、上記無負荷電流値と、この無負荷電流値に所定の電流しきレ、値を加算した値との間の範囲を上記モータ停止範囲として設定するものであることを特徴とする請求の範囲第 2項記載のパヮ一ステアリング装置。

. 電動モータにより駆動されるボンプの発生油圧によつて操舵補助力を発生させるパワーステアリング装置において、

舵角中点からの舵角を検出するための舵角検出手段と、

モータ停止状態にぉレ、て、上記舵角検出手段による舵角検出値の変化量が所定の起動しきい値を超えたことを条件に、上記電動モータを起動する起動制御手段と、

上記起動しきレ、値を、電動モータが停止したときの上記舵角検出手段による舵角検出値に応じて設定する起動しきレ、値設定手段とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。

5 . 上記起動制御手段は、

上記舵角検出手段による舵角検出値および上記起動しきレ、値設定手段により設定される起動しきレ、値に基づレ、て、停止状態の上記電動モータを起動すべき舵角である起動舵角を求めるための起動舵角演算手段と、

上記電動モータが停止している場合に、上記舵角検出手段による舵角検出値が上記起動舵角演算手段により求められた起動舵角に達したことを条件に、上記電動モータを起動する手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第 4項記載のパワーステアリング装置。

6 . 上記起動しきい値設定手段は、モータ停止時の上記舵角検出手段による舵角検出値が大きな値であるほど、上記起動しきい値を小さく設定するものであることを特徴とする請求の範囲第 4項または第 5項記載のパワーステアリング装

7 . 車速を検出する車速検出手段をさらに含み、

上記起動しきレ、値設定手段は、上記車速検出手段により検出された車速が大きくなるほど大きくなるように、起動しきレ、値を設定するものであることを特徴とする請求の範囲第 4項ないし第 6項のいずれかに記載のパワーステアリング装置。