(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ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ータ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、
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とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
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。
【請求項３】
電動モータ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とを含み、
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パワーステアリング装置。
【請求項４】
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い値設定手段により設定される起動しきい値に基づいて、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３項記載のパワーステアリング装置。
【請求項５】
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ものであることを特徴とする請求の範囲第３項または第４項に記載のパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
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ータ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、電動モータは停止される。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っているから、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あ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いので、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、操舵フィー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タ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、電動モータ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11、CPU31、および図２のステップS11）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（電流検出回路12）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ータ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（CPU31および図２のステップS12〜S16）とを含む。
電動モータのモータ電流値は、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、電動モータ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、電動モータ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ータを駆動制御できる。これにより、操舵フィーリングが向上される。
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いて、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（CPU31、および図７のステップU1、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（CPU31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、電動モータは無負荷状態となる。したがって、モータ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、電動モータ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11、CPU31および図２のステップS2）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（CPU31、図２のステップS2、S4）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（CPU31および図３のステップT2）とを含む。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。
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、電動モータ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、電動モータ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い値を大きく設定し、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い値設定手段により設定される起動しきい値に基づいて、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（CPU31および図３のステップT3）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（CPU31および図２のステップS3、S4）とを含むものであってもよい。
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13）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タ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ャートである。
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ャートである。
図4Aおよび図4B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ャートである。
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に噛合するラックギア部5a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、このタイロッド６は、それぞれ、操舵論としての前左右輪FL、FR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、これによって、前左右輪FL、FR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ションバー９と、トーションバー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23とが組み込まれている。油圧制御弁23は、ステアリング機構１に操舵補助力を与えるパワーシリンダ20に接続されている。パワーシリンダ20は、ラック軸５に一体的に設けられたピストン21と、ピストン21によって区画された一対のシリンダ室20a、20bとを有しており、シリンダ室20a、20bは、それぞれ、オイル供給／帰還路22a、22bを介して、油圧制御弁23に接続されている。
油圧制御弁23は、さらに、リザーバタンク25およびオイルポンプ26を通るオイル循環路24の途中部に介装されている。オイルポンプ26は、電動式のモータ27によって駆動され、リザーバタンク25に貯留されている作動油を汲み出して油圧制御弁23に供給する。余剰分の作動油は、油圧制御弁23からオイル循環路24を介してリザーバタンク25に帰還される。
油圧制御弁23は、トーションバー９に一方方向のねじれが加わった場合には、オイル供給／帰還路2a、22bのうちの一方を介してパワーシリンダ20のシリンダ室20a、20bのうちの一方に作動油を供給する。また、トーションバー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／帰還路22a、22bのうちの他方を介してシリンダ室20a、20bのうちの他方に作動油を供給する。トーションバー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23は、いわば平衡状態となり、作動油はパワーシリンダ20に供給されることなく、オイル循環路24を循環する。
パワーシリンダ20のいずれかのシリンダ室に作動油が供給されると、ピストン21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59−118577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、電子制御ユニット30によって制御される。電子制御ユニット30は、CPU31と、CPU31のワークエリアなどを提供するRAM32と、CPU31の動作プログラムを記憶したROM33と、CPU31、RAM32およびROM33を相互接続するバス34とを備えるマイクロコンピュータを含む。
電子制御ユニット30には、舵角センサ11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11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イ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ータを出力する。
また、電子制御ユニット30には、モータ27に流れる電流を検出する電流検出回路12からの電流データが与えられるようになっている。電流データは、モータ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、電子制御ユニット30には、車速センサ13から出力される車速データが与えられるようになっている。車速センサ13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いて車両の速度を計算により求めるものであってもよい。
電子制御ユニット30は、舵角センサ11、電流検出回路12および車速センサ13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、モータ27の駆動制御を説明するためのフローチャートである。CPU31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S1）。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、モータ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S1のYES）、CPU31は、舵角センサ11から出力された舵角データに基づいて、舵角中点θ０を基準とした絶対舵角θを求める（ステップS2）。
舵角中点θ０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、CPU31は、イグニッションキースイッチが導通された後に、舵角センサ11から出力される舵角データをサンプリングし、舵角データ値のヒストグラムを作成する。そして、CPU31は、所定のサンプリング数のデータ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θ０の舵角データとみなす。こうして求められた舵角中点θ０の舵角データは、RAM32に格納される。CPU31は、ステップS2において、舵角センサ11からの舵角データおよびRAM32に保持されている舵角中点θ０の舵角データに基づいて、絶対舵角θを求める。
CPU21は、さらに、上記のようにして求められた絶対舵角θがRAM32に記憶されている起動舵角θｔ以上であるか否かを判断する（ステップS3）。起動舵角θｔ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θｔ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θおよび起動舵角θｔには、たとえば、舵角中点θ０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。したがって、ステップS3の判断は、正確には、絶対舵角θおよび起動舵角θｔ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θおよび起動舵角θｔがいずれも正の値を有するものとする。
絶対舵角θが起動舵角θｔに達していないと判断されると（ステップS3のNO）、プログラムはステップS1に戻る。一方、絶対舵角θが起動舵角θｔに達しているならば（ステップS3のYES）、CPU31は、モータ27を起動する（ステップS4）。
モータ27の回転数は、ステアリングホイール２の舵角速度Ｖθに応じて決定される。すなわち、CPU31は、舵角センサ11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Ｖθを求める（ステップS5）。次いで、この求められた舵角速度Ｖθが所定の第１しきい値VT1（VT1＝10（degree/sec））以下であるか否かを判断する（ステップS6）。舵角速度Ｖθが第１しきい値VT1以下であれば（ステップS6のYES）、モータ回転数Ｒが所定の第１回転数R1（例えばR1＝1800（rpm））となるように、モータ27が駆動される（ステップS7）。すなわち、舵角速度Ｖθが第１しきい値VT1以下である場合には、モータ27は、舵角速度Ｖθの値によらずに、一定の第１回転数R1で駆動される。
舵角速度Ｖθが第１しきい値VT1を超えている場合には（ステップS6のNO）、CPU31は、舵角速度Ｖθが第１しきい値VT1よりも大きな第２しきい値VT2（たとえばVT2＝600（degree/sec））未満であるか否かを判断する（ステップS8）。舵角速度Ｖθが第２しきい値VT2未満であれば（ステップS8のYES）、CPU31は、舵角速度Ｖθの値に応じたモータ回転数Ｒでモータ27を駆動する（ステップS9）。すなわち、舵角速度Ｖθが第１しきい値VT1よりも大きく、かつ、第２しきい値VT2未満である領域では、CPU31は、舵角速度Ｖθに対してモータ回転数Ｒが第１回転数R1と第２回転数R2（R2＞R1）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Ｖθが第２しきい値VT2以上であるならば（ステップS8のNO）、CPU31は、モータ回転数Ｒが所定の第２回転数R2（例えばR2＝6000（rpm））になるように、モータ27を駆動する（ステップS10）。すなわち、舵角速度Ｖθが第２しきい値VT2以上であれば、モータ27は、舵角速度Ｖθの値によらずに、一定の第２回転数R2で駆動される。
ステップS1において、モータ27が駆動されていると判断されれば、CPU31は、舵角センサ11から出力される舵角データに基づいて舵角速度Ｖθを求め（ステップS11）、この求められた舵角速度Ｖθが所定の停止しきい値VS（たとえばVS＝10（degree/sec））以下であるか否かを判断する（ステップS12）。舵角速度Ｖθが停止しきい値VSを超えていれば（ステップS12のNO）、プログラムはステップS6に移行し、CPU31は、舵角速度Ｖθの値に基づいてモータ回転数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Ｖθが停止しきい値VS以下であれば（ステップS12のYES）、CPU31は、電流検出回路12から出力される電流データに基づいてモータ電流値Imを求める（ステップS13）。そして、この求められたモータ電流値Imが、モータ停止範囲ΔＩ内にあるか否かが判断される（ステップS14）。モータ停止範囲ΔＩは、操舵補助が不要な状態であるモータ電流値Imの範囲であり、後述するモータ停止範囲設定処理によって定められる。モータ電流値Imがモータ停止範囲ΔＩ内の値を有するならば（ステップS14のYES）、CPU31は、モータ電流値Imがモータ停止範囲ΔＩ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S15）。この判断が肯定されれば（ステップS15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、モータ27を停止させる（ステップS16）。その後、CPU31は、起動舵角θｔを求めるための起動舵角演算処理を実行する（ステップS17）。一方、ステップS14およびステップS15の判断がいずれも否定されれば、CPU31は、ステップS6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11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θ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ｄθを求める（ステップT2）。起動しきい値ｄθ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ｄθに達すると、モータ27が起動される。
起動しきい値ｄθ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ROM33に予め記憶されている。定数Ａは、起動しきい値ｄθの（絶対値の）最大値であり、定数Ｂは、同じ起動しきい値ｄθをとることになる舵角値の数に対応する。舵角θは、たとえば、舵角センサ11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タ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ｄθ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。
ｄθ＝Ａ−（θ/B）  …（1R）    右方向転舵の場合（舵角θが正の場合）
ｄθ＝−Ａ＋（θ/B）…（1L）    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ｄθ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ｄθとする。
CPU31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ｄθとを加算し、第１起動舵角θt1を求める（ステップT3）。第１起動舵角θt1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アリングホイール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。
CPU31は、この第１起動舵角θt1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ール２が操舵された場合における第２起動舵角θt2を求める（ステップT4）。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−Ａと同じ値とする。
θt2＝Ａ…（2R）    右方向転舵の場合（舵角θが負の場合）
θt2＝−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、θ＝０の場合の起動しきい値ｄθ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θ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、モータ27が起動されることになる。
CPU31は、上記のようにして求められた第１起動舵角θt1および第２起動舵角θt2をRAM32に保持させる（ステップT5）。
なお、上記図２における起動舵角θｔとは、第１起動舵角θt1および第２起動舵角θt2を総称したものである。
図4Aおよび図4B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ｄθの最大値に相当する。具体的には、図4Aに示すように、車速ＶがV1（例えばV1＝30（km/h））未満の場合には、第１定数ＡはA1（たとえばA1＝１）に設定されている。また、車速ＶがV1以上V2（たとえばV2＝60（km/h））未満の場合には、第１定数ＡはA2（例えばA2＝３）に設定されている。さらに、車速ＶがV2以上の場合には、第１定数ＡはA3（例えばA3＝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ｄθをとる絶対舵角値の数に相当する。具体的には、図4Bに示すように、車速ＶがV1未満の場合には、第２定数ＢはB1（例えばB1＝１）に設定されている。また、車速ＶがV1以上V2未満の場合には、第２定数ＢはB2（たとえばB2＝２）に設定されている。さらに、車速ＶがV2以上の場合には、第２定数ＢはB3（たとえばB3＝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に示すように段階状に設定するのではなく、たとえば、車速ＶがV2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を車速が大きいほど大きく設定することにより、起動しきい値ｄθ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ｄθ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27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θt1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θt1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θを矢印の後端で表し、起動しきい値ｄθを矢印の長さで表し、第１起動舵角θt1を矢印の先端で表している。また、縦線は、絶対舵角θ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ｄθ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っている。すなわち、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モータ27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θが舵角中点θ０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ｄθ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θ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27の起動感度（起動しきい値ｄθの絶対値が小さい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、モータ27の起動感度は、モータ停止時における絶対舵角θ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27の起動感度は小さく、低速走行時にはモータ27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ｄθは予め定められた最小値にされるから、絶対舵角θの値とは無関係に、モータ27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、絶対舵角θがどのような値であっ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ΔＩの設定処理を説明するためのフローチャートである。CPU31は、モータ電流値Imを常時モニタする（ステップU1）。このモータ電流値Imに基づいて、CPU31は、モータ27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I0を求める（ステップU2）。そして、この求められた無負荷電流値I0を利用して、CPU31は、モータ停止範囲ΔＩを設定する（ステップU3）。具体的には、CPU31は、求められた無負荷電流値I0と、この無負荷電流値I0に、車両の仕様に応じて予め定められた電流しきい値dIを加算した値I0＋dIとの間の範囲をモータ停止範囲ΔＩとして設定する。
図８は、操舵トルクＴとモータ電流値Im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Imがとられている。モータ電流値Im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Ｔが０の場合にはモータ27は無負荷状態であるから、モータ電流値Imの極小値が無負荷電流値I0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T1、−T1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T1、−T1に対応するモータ電流値と無負荷電流値I0との差が予め求められて電流しきい値dIとして設定される。そして、無負荷電流値I0と、この無負荷電流値I0に電流しきい値dIを加算した値I0＋dI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ΔＩと判断することができる。上記電流しきい値dIは、たとえば車種ごとに予め求められてROM33に格納されている。
無負荷電流値I0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27の負荷は大きくなる。したがって、モータ電流値Im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Im−Ｔ曲線は、上方にスライドし、無負荷電流値I0も大きくなる。
そこで、この実施形態では、無負荷電流値I0を演算により求め、求められた無負荷電流値I0と、この無負荷電流値I0にROM33に格納されている電流しきい値dIを加算した値I0＋dIとの間の範囲が、モータ停止範囲ΔＩとして設定される。
無負荷電流値I0の演算は、たとえば、サンプリングしたモータ電流値Im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、CPU31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12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））にわたってサンプリングする。このサンプリングによって得られた電流データに基づいて求められるモータ電流値Im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Im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I0として求める。
このような演算以外に、たとえば、モータ回転数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タ電流値Im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I0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Im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Imに基づい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27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ータ27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θ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27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制御されるうえ、絶対舵角θ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（引っかかり感）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27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、これによっても、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。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図７】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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