JP2006199149A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドル操作に対し車両の動き出しを円滑にさせる電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】ハンドル操作に応じモータ１０を駆動させて操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置であって、ハンドル２の操舵トルクを検出するトルクセンサ１１と、ハンドル２の操舵角を検出する操舵角センサ１２とを備えて構成され、ハンドル２の操舵角が操舵トルク不感領域にない場合には操舵トルクに基づいて操舵アシスト量を設定し、ハンドル２の操舵角が操舵トルク不感領域にある場合にはハンドル操舵角に基づいて操舵アシスト量を設定して、アシスト制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、車両に搭載される電動パワーステアリング装置として、特開２００３−１９１８５６号公報に記載されるように、電動モータの駆動力をステアリング機構に伝達して操舵助補するものであって、操舵トルクが所定値以下である場合に操舵トルクとは逆方向に電動モータを駆動させるものが知られている。この電動パワーステアリング装置は、操舵トルクとは逆方向に電動モータを駆動させることによって、操舵角中点付近の不感帯における操舵フィーリングを向上させようとするものである。
特開２００３−１９１８５６号公報

しかしながら、このような装置にあっても、操舵角中点付近の不感帯においては操舵力が十分に伝達されないため、操舵初期の車両の動き出しを早めることができない。特に、ハンドルから電動モータまでの間の操舵力伝達機構にガタや低剛性部分がある場合、さらにハンドル操舵に対し車両の動き出しが遅れることとなる。

そこで本発明は、ハンドル操作に対し車両の動き出しを円滑にさせ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。

すなわち、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ハンドル操作に応じモータを駆動させて操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置において、前記ハンドルの操舵操作により操舵力伝達機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角検出手段が検出する操舵角に基づいて前記ハンドルの操舵角が操舵トルク不感領域にあるか否かを判断する不感領域判断手段と、前記ハンドルの操舵角が前記操舵トルク不感領域にない場合には少なくとも前記操舵トルクに基づいて操舵アシスト量を設定し、前記ハンドルの操舵角が前記操舵トルク不感領域にある場合には少なくとも前記ハンドルの操舵角に基づいて操舵アシスト量を設定して、アシスト制御を行うアシスト制御手段とを備えて構成されている。

この発明によれば、ハンドルの操舵角が操舵トルク不感領域にある場合にハンドル操舵角に基づいて操舵アシスト量を設定しアシスト制御を行うことにより、ハンドルの操作位置が操舵トルク不感領域にある場合でも操舵アシストすることができる。このため、ハンドル操作に対し車両の動き出しを円滑にすることができる。また、操舵トルク不感領域によって制御が不連続になることが避けられ、制御の連続性を確保でき、円滑なアシスト制御が行える。

本発明によれば、ハンドル操舵に対し車両の動き出しを円滑にさせることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は第一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成概要図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１は、ハンドル２の操舵力に応じてモータ１０を駆動させて操舵アシストを行う装置である。電動パワーステアリング装置１は、車両に搭載され、その車両の操舵力伝達機構にアシスト力を与えることにより操舵アシストを行う。車両の操舵力伝達機構は、ハンドル２に与えられる操舵力、回転変位を転舵輪７に伝達する機構であって、例えばステアリングシャフト３、ギヤ部５、タイロッド６を主要部品として構成されている。ステアリングシャフト３は、ハンドル２に接続され、ハンドル２の操舵力及び回転変位をギヤ部５側へ伝達する。

ギヤ部５は、ステアリングシャフト３から伝達される操舵トルクを水平方向の力に変換するものである。ギヤ部５のギヤ機構としては、例えばラックアンドピニオン式のものが用いられる。このギヤ部５は、ステアリングシャフト３を通じて伝達される操舵トルクによりピニオン５１が回転し、そのピニオン５１と噛合するラック５２が移動し、そのラック５２の移動によりタイロッド６に操舵力を伝達する。そして、タイロッド６の移動によって、転舵輪７が転舵する。

ギヤ部５には、モータ１０が設けられている。モータ１０は、操舵力伝達機構にアシスト力を付加するためのアクチュエータであり、例えばラック５２にアシスト力を付加する。また、ギヤ部５には、トルクセンサ１１が設けられている。トルクセンサ１１は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段として機能するものであり、例えばステアリングシャフト３とピニオン５１の間に設置される。

このトルクセンサ１１としては、ピニオン５１の回転角度を検出できるものを用いることが好ましい。例えば、ステアリングシャフト３とピニオン５１との間に配置されるトーションバーを備え、ステアリングシャフト３側の回転角度を検出する第一回転センサとピニオン５１側の回転角度を検出する第二回転センサを備えて構成され、第一回転センサと第二回転センサの回転角度の差に基づいて操舵トルクを検出するものが用いられる。

電動パワーステアリング装置１には、操舵角センサ１２が設けられている。操舵角センサ１２は、ハンドル２の操舵角を検出する操舵角検出手段として機能するものである。この操舵角センサ１２は、例えば、ステアリングシャフト３に設けられている。

また、電動パワーステアリング装置１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０が設けられている。ＥＣＵ２０は、装置全体の制御処理を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成される。このＥＣＵ２０は、操舵アシスト量を設定し、その操舵アシスト量に応じてモータ１０を駆動するアシスト制御手段として機能する。

ＥＣＵ２０は、モータ１０と接続され、モータ１０に駆動信号を出力し、モータ１０から出力される回転角度信号を入力する。また、ＥＣＵ２０は、トルクセンサ１１と接続され、トルクセンサ１１から出力される検出信号を入力する。また、ＥＣＵ２０は、操舵角センサ１２と接続され、操舵角センサ１２から出力される検出信号を入力する。さらに、ＥＣＵ２０は、車速センサ２１と接続され、車速センサ２１から出力される検出信号を入力する。車速センサ２１は、車両の走行速度を検出するセンサである。

次に本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の動作について説明する。

図２は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の動作についてのフローチャートである。図２のフローチャートにおける制御処理は、例えば車両のイグニッションオン時に開始され、ＥＣＵ２０によって所定時間おきに繰り返し実行される。まず、図２のＳ１０に示すように、センサ検出信号の読み込み処理が行われる。すなわち、トルクセンサ１１の検出信号に基づいて操舵トルクが読み込まれ、車速センサ２１の検出信号に基づいて車速が読み込まれ、操舵角センサ１２の検出信号に基づいてハンドル操舵角が読み込まれる。

そして、Ｓ１２に移行し、ハンドル２の操舵角が操舵トルク不感領域にあるか否かが判断される。すなわち、ハンドル操舵角が操舵力伝達機構における操舵トルク不感領域にあるか否かが判断される。

ここでいう操舵トルク不感領域とは、ハンドル２を操舵しても、操舵力伝達機構のガタや低剛性によって、その操舵力が転舵輪７まで伝達されない操舵角の領域を意味する。この操舵トルク不感領域としては、例えばハンドル中立位置から所定の操舵角まで切り込むまでの領域及びハンドル２を切り戻す際の所定の操舵角までの領域が該当する。ハンドル２の操舵角が操舵トルク不感領域にあるか否かについては、ハンドル操舵角に基づいて判断すればよい。

そして、Ｓ１２にてハンドル２の操舵角が操舵トルク不感領域にないと判断された場合には、通常アシスト制御が行われる。通常アシスト制御は、例えば、操舵トルクと車速によって決定されるアシスト量に基づいてモータ１０を駆動して操舵アシストする制御である。

一方、Ｓ１２にてハンドル２の操舵角が操舵トルク不感領域にあると判断された場合には、操舵角アシスト制御が行われる。操舵角アシスト制御は、ハンドル２の操舵角に応じて操舵のアシスト量を設定し、そのアシスト量に基づいてモータ１０を駆動させて操舵アシストする制御である。

例えば、図３に示すように、ハンドル操作が中立位置から切り込む場合には、ハンドル２の操舵角に応じて設定されるアシスト量に基づいてモータ１０が駆動され操舵アシストが行われる。この場合、中立位置から操舵角が離れるほどアシスト量が小さくなるようにアシスト設定が行われる。

また、図４に示すように、ハンドル操作が切り戻しの場合には、ハンドル２の操舵角に応じて設定されるアシスト量に基づいてモータ１０が駆動され操舵アシストが行われる。この場合、切り戻し位置から操舵角が離れるほどアシスト量が小さくなるようにアシスト設定が行われる。

また、図３、４の操舵トルク不感領域におけるアシスト制御において、操舵角に基づいて設定されるアシスト量に対し車速に応じたアシストゲインを付加することが好ましい。

例えば、図５に示すように、車速が小さいほどアシストゲインを大きくしたアシストゲインを設定し、操舵角に基づいて設定されるアシスト量に対し車速に応じたアシストゲインを付加し、アシスト制御を行う。この場合、車速に応じた適切なアシスト制御が可能となる。

また、図３、４の操舵トルク不感領域におけるアシスト制御において、操舵角に基づいて設定されるアシスト量に対し操舵速度に応じたアシストゲインを付加することが好ましい。

例えば、図６に示すように、操舵速度が小さいほどアシストゲインを大きくしたアシストゲインを設定し、操舵角に基づいて設定されるアシスト量に対し操舵速度に応じたアシストゲインを付加し、アシスト制御を行う。この場合、操舵速度に応じた適切なアシスト制御が可能となる。

ここで、操舵トルク不感領域の検出について説明する。

まず、電動パワーステアリング装置１の初期設定として、工場出荷時などにおいて、ハンドル２を中立位置としトルクセンサ１１の中立点を検知しておく。そして、モータ１０を駆動させてラック５２を移動させ、ピニオン５１を回転させ、ステアリングシャフト３及びハンドル２を回転させる。

このとき、図７に示すように、モータ１０の回転角に対し、ハンドル２の回転角θｓｔ及びピニオン５１の回転角θｐは、回転差を生ずる。例えば、モータ１０を回転させても、その回転し始めは、操舵力伝達機構のガタや低剛性により、ピニオン５１及びハンドル２は回転しない。そして、ある程度、モータ１０が回転すると、ピニオン５１が回転し始め、次いでハンドル２が回転し始める。その際、ハンドル２が回転し始めるモータ回転角をΔθ１とし、ハンドル２が回転し始める時におけるピニオン５１の回転角をΔθ０ｒ（右回り）、Δθ０ｌ（左回り）とすると、これらのΔθ１、Δθ０ｒ、Δθ０ｌなどの回転角度差に基づいて操舵力伝達機構における操舵トルク不感領域を算出することができる。

以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１によれば、ハンドル２の操舵角が操舵トルク不感領域にある場合にハンドル操舵角に基づいて操舵アシスト量を設定しアシスト制御を行うことにより、ハンドル２の操作位置が操舵トルク不感領域にある場合でも操舵アシストすることができる。このため、ハンドル操作に対し車両の動き出しを円滑にすることができる。また、操舵トルク不感領域によって制御が不連続になることが避けられ、制御の連続性を確保でき、円滑なアシスト制御が行える。

なお、本実施形態では電動パワーステアリング装置としてラックアシストタイプのものについて説明したが、コラムアシストタイプなどその他のタイプの電動パワーステアリング装置に適用してもよい。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成概略図である。 図１の電動パワーステアリング装置の動作についてのフローチャートである。 図１の電動パワーステアリング装置における操舵角アシスト制御処理の説明図である。 図１の電動パワーステアリング装置における操舵角アシスト制御処理の説明図である。 図１の電動パワーステアリング装置における操舵角アシスト制御処理の説明図である。 図１の電動パワーステアリング装置における操舵角アシスト制御処理の説明図である。 図１の電動パワーステアリング装置における操舵トルク不感領域検出の説明図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、２…ハンドル、３…ステアリングシャフト、５…ギヤ部、６…タイロッド、７…転舵輪、１０…モータ、１１…トルクセンサ、１２…操舵角センサ、２０…ＥＣＵ、２１…車速センサ、５１…ピニオン、５２…ラック。

Claims (1)

1. ハンドル操作に応じモータを駆動させて操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置において、
   前記ハンドルの操舵操作により操舵力伝達機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記操舵角検出手段が検出する操舵角に基づいて前記ハンドルの操舵角が操舵トルク不感領域にあるか否かを判断する不感領域判断手段と、
   前記ハンドルの操舵角が前記操舵トルク不感領域にない場合には少なくとも前記操舵トルクに基づいて操舵アシスト量を設定し、前記ハンドルの操舵角が前記操舵トルク不感領域にある場合には少なくとも前記ハンドルの操舵角に基づいて操舵アシスト量を設定して、アシスト制御を行うアシスト制御手段と、
   を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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