(57)【要約】【課題】  電動舵取補助装置において、車速の変化に対応して操縦性と安定性のバランスを最適化するように電動モータのアシストトルクを制御し、最適操舵力を得ること。【解決手段】  舵取ハンドル４と車輪側操舵部材３との間に介装され、運転者が舵取ハンドル４に加える操舵力を電動モータ２４の発生トルクによりアシストする電動舵取補助装置１０において、エンジンの回転信号を出力するエンジン回転センサ４１と、舵取ハンドル４に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ２３と、エンジン回転センサ４１の回転信号に基づいて車速を計算し、この計算車速と、トルクセンサ２３の検出トルクに基づいて電動モータ２４の駆動電流を計算し、電動モータ２４をアシスト制御する制御手段４０を有するもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵取ハンドルと車輪側操舵部材との間に介装され、運転者が舵取ハンドルに加える操舵力に基づいて電動モータの発生トルクにより操舵をアシストする電動舵取補助装置において、
エンジンの回転信号を出力するエンジン回転センサと、
舵取ハンドルに加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、
エンジン回転センサの回転信号に基づいて車速を計算し、この計算車速と、トルクセンサの検出トルクに基づいて電動モータのアシスト駆動電流を計算し、電動モータを制御する制御手段を有することを特徴とする電動舵取補助装置。
【請求項２】
前記エンジンの回転を変速機により車輪に伝達可能にし、制御手段はエンジン回転センサの検出回転信号と変速機の変速比に基づいて車速を計算する請求項１に記載の電動舵取補助装置。
【請求項３】
前記制御手段が、車速値とトルク値の各種組合せに対応する最適電流値を予め定めた制御マップを備える請求項１又は２に記載の電動舵取補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバギー車（鞍乗型車両）等の不整地走行用車両に搭載して好適な電動舵取補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バギー車等の電動舵取補助装置として、特許文献１に記載の如く、舵取ハンドルと車輪側操舵部材との間に介装され、運転者が舵取ハンドルに加える操舵力に基づいて電動モータの発生トルクにより操舵をアシストするものがある。
【０００３】
特許文献１の電動舵取補助装置では、舵取ハンドルに加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサを有し、トルクセンサの検出トルクに基づいて電動モータのアシスト駆動電流を計算し、電動モータを制御する。電動モータにより、運転者が舵取ハンドルに加えた操舵トルクに見合うだけのアシストトルクを発生して舵取しようとするものである。
【特許文献１】特許2663454
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の如くの不整地走行用車両では、車速センサを具備していず、アシストトルクを発生する電動モータの駆動電流を計算するに際し、車速を加味することの考慮がない。ところが、不整地走行用車両でも、運転者にとって好ましい操舵力は、車速に応じて変化し、低車速域での軽快な操舵力と、高車速域での安定性が得られる適度に重い操舵力が求められる。
【０００５】
本発明の課題は、電動舵取補助装置において、車速の変化に対応して操縦性と安定性のバランスを最適化するように電動モータのアシストトルクを制御し、最適操舵力を専用の車速センサを用いることなく、簡易に得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、舵取ハンドルと車輪側操舵部材との間に介装され、運転者が舵取ハンドルに加える操舵力に基づいて電動モータの発生トルクにより操舵をアシストする電動舵取補助装置において、エンジンの回転信号を出力するエンジン回転センサと、舵取ハンドルに加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、エンジン回転センサの回転信号に基づいて車速を計算し、この計算車速と、トルクセンサの検出トルクに基づいて電動モータの駆動電流を計算し、電動モータを制御するアシスト制御手段を有するようにしたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記エンジンの回転を変速機により車輪に伝達可能にし、制御手段はエンジン回転センサの検出回転信号と変速機の変速比に基づいて車速を計算するようにしたものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記制御手段が、車速値とトルク値の各種組合せに対応する最適電流値を予め定めた制御マップを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
（請求項１）
(a)制御手段はエンジン回転センサの検出回転信号に基づいて計算した車速と、トルクセンサの検出トルクに基づいて、電動モータの駆動電流を計算し、結果として電動モータのアシストトルクを制御する。従って、車速センサを備えない不整地走行用車両でも、低車速域では軽快な操舵力を、高車速域では適度に重い操舵力を確保し、換言すれば車速の変化に対応して操縦性と安定性のバランスを最適化するように電動モータのアシストトルクを制御し、最適操舵力を簡易に得ることができる。
【００１０】
（請求項２）
(b)制御手段がエンジン回転センサの検出回転信号と変速機の変速比に基づいて車速を計算することにより、車速の計算精度を向上し、電動モータのアシストトルクを上述(a)により高精度に制御できる。
【００１１】
（請求項３）
(c)制御手段が、車速値とトルク値の各種組合せに対応する最適電流値を予め定めた制御マップより、電動モータの駆動電流を簡易かつ高精度に計算できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は電動舵取補助装置を示す制御系統図、図２は電動舵取補助装置を示す断面図、図３は電動モータによるアシストトルクの車速応答制御流れ図、図４は車速制御マップを示す線図、図５は電流制御マップを示す線図である。
【実施例】
【００１３】
電動舵取補助装置１０は、例えばバギー車やスノーモービル等の不整地走行用車両１に適用され、図１に示す如く、舵取ハンドル側操舵軸２と車輪側操舵部材３との間に介装され、運転者が舵取ハンドル４に加える操舵力を電動モータ２４の発生トルクによりアシストする。
【００１４】
車両１は、操舵軸２を上車体側ステーに回転自在に支持し、この操舵軸２の上端部に舵取ハンドル４を固定して備える。操舵部材３は下車体側ステーに回転可能に支持され、この操舵部材３の下端部に固定されるピットマンアーム（不図示）に左右のタイロッド５を介して左右の前輪６が連結される。
【００１５】
電動舵取補助装置１０は、図２に示す如く、第１ハウジング（上部ハウジング又は上カバー）１１、第２ハウジング（本体ハウジング）１２及び第３ハウジング（下部ハウジング又は下カバー）１３に被包される単一ユニット体１０Ａにて構成され、このユニット体１０Ａに入力軸２１、出力軸２２、トルクセンサ２３、電動モータ２４、ウォームギヤ２５、ウォームホイール２６を内蔵する。
【００１６】
電動舵取補助装置１０は、操舵軸２が接続される入力軸２１の上端部を軸受３１により第１ハウジング１１に支持し、車輪側操舵部材３が接続される出力軸２２の上下端部を上下の軸受３２Ａ、３２Ｂにより第２ハウジング１２と第３ハウジング１３に支持している。入力軸２１の中空部にはトーションバー２７が挿入され、トーションバー２７の一端は入力軸２１に連結ピン２７Ａで連結され、出力軸２２の中空部にはトーションバー２７の他端が挿入されてセレーション結合される。
【００１７】
トルクセンサ２３は、入力軸２１と出力軸２２に係合している円筒状のコア２３Ｃを囲む２個の検出コイル２３Ａ、２３Ｂを第１ハウジング１１に設けている。コア２３Ｃは、出力軸２２のガイドピン２３Ｄに係合する縦溝２３Ｅを備えて軸方向にのみ移動可能とされるとともに、入力軸２１のスライダピン２３Ｆに係合するスパイラル溝２３Ｇを備える。これにより、舵取ハンドルに加えた操舵トルクが入力軸２１に付与され、トーションバー２７の弾性ねじり変形により、入力軸２１と出力軸２２の間に回転方向の相対変位を生ずると、入力軸２１と出力軸２２の回転方向の変位がコア２３Ｃを軸方向に変位させるものになり、このコア２３Ｃの変位による検出コイル２３Ａ、２３Ｂの周辺の磁気的変化に起因する検出コイル２３Ａ、２３Ｂのインダクタンスが変化する。即ち、コア２３Ｃが入力軸２１の側へ移動すると、コア２３Ｃが近づく方の検出コイル２３Ａのインダクタンスが増加し、コア２３Ｃが遠ざかる方の検出コイル２３Ｂのインダクタンスが減少し、このインダクタンスの変化により操舵トルクを検出できる。
【００１８】
電動モータ２４は、第２ハウジング１２に取付け支持され、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０（図１）により、トルクセンサ２３の検出トルクに応じて駆動される。電動モータ２４の回転軸には継手によりウォームギヤ２５が結合され、ウォームギヤ２５に噛合うウォームホイール２６を出力軸２２に固定してある。
【００１９】
従って、電動舵取補助装置１０にあっては、第１ハウジング１１に入力軸２１の上端部とトルクセンサ２３を支持し、第２ハウジング１２に出力軸２２の上端部と電動モータ２４とウォームギヤ２５とウォームホイール２６を支持し、第３ハウジング１３に出力軸２２の下端部を支持し、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２を取付ボルト１４により締結し、第２ハウジング１２と第３ハウジング１３を取付ボルト１５により締結して一体のユニット体１０Ａを構成する。
【００２０】
尚、電動舵取補助装置１０は、図２に示す如く、第２ハウジング１２の外周の周方向複数位置（例えば３位置）に設けた取付ボス１２Ａの両側にラバーブッシュ等の弾性材５１、５２を設け、車体側ブラケット１７の上記取付ボス１２Ａに対応する複数位置に設けた２又状支持部１８の上下の支持片１８Ａ、１８Ｂの間に、上記弾性材５１、５２を介して取付ボス１２Ａを挟む。２又状支持部１８の支持片１８Ａ、１８Ｂ、弾性材５１、５２、取付ボス１２Ａのそれぞれに設けられるボルト孔に挿着される取付ボルト１６（ナット１６Ａ）により、上下の支持片１８Ａ、１８Ｂの間に弾性材５１、５２を介して取付ボス１２Ａをフローティング固定状態で挟持する。車体側ブラケット１７は車体フレームに支持される。
【００２１】
しかるに、車両１はエンジン回転センサ４１を有し、ＥＣＵ４０は電動モータ２４によるアシストトルクの車速応答制御機能を有する。
【００２２】
エンジン回転センサ４１は、エンジンの一定のクランク回転角度（例えば5度）毎に回転パルス（回転信号）を出力し、エンジンの回転数を検出可能にする。
【００２３】
ＥＣＵ４０は、車両１のエンジン運転中に微小時間（数ミリ秒）間隔で下記(1)〜(5)をくり返し、車速応答制御を実行する（図３）。
【００２４】
(1)エンジン回転センサ４１の検出回転パルス（回転信号）をＥＣＵ４０に入力する。
【００２５】
(2)ＥＣＵ４０はエンジン回転センサ４１の検出回転パルスに基づいてエンジンの回転数を計算する。
【００２６】
(3)ＥＣＵ４０はエンジンの計算回転数に基づいて車速を計算する。このとき、ＥＣＵ４０は、エンジンの回転数値ｎに対する車速値ｖを定めた制御マップ（図４）を予め記憶しており、計算回転数をこの図４の制御マップに当てはめ、対応する車速を計算車速とする。
【００２７】
車両１がエンジンの回転を変速機により車輪に伝達可能にするとき、ＥＣＵ４０はエンジンの計算回転数と変速機の変速比に基づいて車速を計算する。ＥＣＵ４０は、変速比毎に図４の制御マップを用意しても良い。車両１の変速ギアが中立位置（ニュートラル）にあるときには、変速比を０とし、エンジンが回転していても車速は０になる。
【００２８】
(4)トルクセンサ２３の検出トルクをＥＣＵ４０に入力する。
【００２９】
(5)ＥＣＵ４０は、計算車速と、トルクセンサ２３の検出トルクに基づいて電動モータ２４の駆動電流を計算し、電動モータ２４をアシスト制御する。
【００３０】
ＥＣＵ４０は、車速値ｖ（Ａ、Ｂ、Ｃ…）とトルク値ｔの各種組合せに対応する最適電流値ｉを定めた制御マップ（図５）を予め記憶しており、計算車速（例えばＡ）と検出トルクをこの図５の制御マップに当てはめ、対応する電流を駆動電流とする。尚、図５の制御マップを構成する車速値は、低車速帯域Ａ、中車速帯域Ｂ、高車速帯域Ｃの如くに多段階化されるものでも良い。
【００３１】
電動舵取補助装置１０によれば、車両１の車速をエンジン回転センサ４１の検出結果から計算するとともに、運転者が舵取ハンドル４に加えた操舵トルクをトルクセンサ２３により検出し、その計算車速と検出トルクに基づいて電動モータ２４を駆動し、電動モータ２４の発生トルクをウォームギヤ２５、ウォームホイール２６を介して出力軸２２に伝える。これにより、電動モータ２４の発生トルクを運転者が舵取ハンドルに加える操舵力に対するアシスト力として用いるものになる。
【００３２】
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ＥＣＵ４０はエンジン回転センサ４１の検出回転信号に基づいて計算した車速と、トルクセンサ２３の検出トルクに基づいて、電動モータ２４の駆動電流を計算し、結果として電動モータ２４のアシストトルクを制御する。従って、車速センサを備えない不整地走行用車両１でも、低車速域では軽快な操舵力を、高車速域では適度に重い操舵力を確保し、換言すれば車速の変化に対応して操縦性と安定性のバランスを最適化するように電動モータ２４のアシストトルクを制御し、最適操舵力を簡易に得ることができる。
【００３３】
(b)ＥＣＵ４０がエンジン回転センサ４１の検出回転信号と変速機の変速比に基づいて車速を計算することにより、車速の計算精度を向上し、電動モータ２４のアシストトルクを上述(a)により高精度に制御できる。
【００３４】
(c)ＥＣＵ４０が、車速値とトルク値の各種組合せに対応する最適電流値を予め定めた制御マップより、電動モータ２４の駆動電流を簡易かつ高精度に計算できる。
【００３５】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は電動舵取補助装置を示す制御系統図である。
【図２】図２は電動舵取補助装置を示す断面図である。
【図３】図３は電動モータによるアシストトルクの車速応答制御流れ図である。
【図４】図４は車速制御マップを示す線図である。
【図５】図５は電流制御マップを示す線図である。
【符号の説明】
【００３７】
３  車輪側操舵部材
４  舵取ハンドル
１０  電動舵取補助装置
２３  トルクセンサ
２４  電動モータ
４０  ＥＣＵ（制御手段）
４１  エンジン回転センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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