(57)【要約】      （修正有）【課題】熟練技能と長時間の調整を要することなく残留トルクを操舵制御に支障のないレベルまで容易に減少させることができ、低コスト化で性能の安定したパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】トリガー信号が入力されると、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３から初期設定プログラムを読込み、以下の手順で実行する。１、操舵用ハンドル１を中立位置から、アシストモータ２０を用いてハンドル軸線周りの一方向に所定角度回転、停止させた第一位置において、残留トルクを含む形で第一のトルク値を検出。２、操舵用ハンドル１を中立位置から他方向に同一角度回転、停止させた第二位置において、残留トルクを含む形で第二のトルク値を検出。３、第一及び第二のトルク値の平均値を求め正負の残留トルクを相殺し、平均値を一対のレゾルバ１２，１２の原点位置の差による初期トルクと定める。４、初期トルクを操舵トルクの補正値としてデータ記憶領域３３ｂに記憶する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクを、トーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段から操舵輪に付与するようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りの一方向に所定角度回転運動させ停止させた第一位置において、前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを含む形で前記トルク検出手段により第一のトルク値を検出し、次に前記操舵用ハンドルを前記中立位置から他方向に同一角度回転運動させ停止させた第二位置において、同様に残留トルクを含む形で第二のトルク値を検出し、これら第一及び第二のトルク値の平均値を求めることにより正負の残留トルクを相殺し、求めた平均値を前記一対の角度検出センサの原点位置の差に主として起因する初期トルクと定める指令を発する初期トルク検出指令手段を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクを、トーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段としての電動モータから操舵輪に付与するための指令信号が操舵制御部から発信されるようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、前記電動モータを用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りの一方向に所定角度回転運動させ停止させた第一位置において、前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを含む形で前記トルク検出手段により第一のトルク値を検出し、次に前記操舵用ハンドルを前記中立位置から他方向に同一角度回転運動させ停止させた第二位置において、同様に残留トルクを含む形で第二のトルク値を検出し、これら第一及び第二のトルク値の平均値を求めることにより正負の残留トルクを相殺し、求めた平均値を前記一対の角度検出センサの原点位置の差に主として起因する初期トルクと定める指令を発する初期トルク検出指令手段と、
その初期トルクを前記操舵トルクの補正値として前記操舵制御部の初期トルク記憶手段に記憶する指令を発する初期トルク記憶指令手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
前記初期トルク検出指令手段及び前記初期トルク記憶指令手段は初期設定プログラムとともに前記操舵制御部に格納され、その初期設定プログラムは車両外部から送信される特定のトリガー信号により起動される請求項２に記載のパワーステアリング装置。
【請求項４】
前記初期トルク検出指令手段において、前記第一及び第二のトルク値の検出には所定の時間間隔が設定されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置。
【請求項５】
前記初期トルク検出指令手段において、前記第一及び第二のトルク値は、前記ハンドル軸線周りの前記操舵用ハンドルの回転角度を変更して又は変更することなく複数個ずつ検出される請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両のパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵装置、特に自動車用の操舵装置において、ステアリング操作のパワーアシスト機構（パワーステアリング装置）が広く一般に普及している。このため、昨今では工場生産される自動車の大半に標準装備され、新車・中古車を問わず販売業者（ディーラー）で故障修理や交換を行う場合も増加している。このようなパワーステアリング装置として、操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクをトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を電動モータ等の補助動力発生手段から操舵輪に付与するものが一般的である（特許文献１又は２参照）。
【０００３】
ところで、上記したようなパワーステアリング装置を工場生産段階で組立・検査したり、あるいは販売業者段階で修理・交換したりする際に、次のことに注意を払う必要がある。
（１）操舵用ハンドルとトルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルク……主として両者間に存在する伝動系の摩擦等に起因して、印加トルクを取り去っても操舵用ハンドルの不完全戻りとして発生するトルクをいう。
（２）トルク検出手段がトーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備える場合に、一対の角度検出センサの原点位置の差に起因する原点トルク……例えばツインレゾルバ方式（特許文献３参照）のような一対の角度検出センサでは、両センサの取付角度位置を完全に一致して組み付けることは製造上極めて難しく、トルク検出手段は両センサの原点位置の差に基づくトルク（原点トルク）を内包しながら検出・指示する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１６８５９７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４１６５６号公報
【特許文献３】
特開２００１−１９４２５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、パワーステアリング装置の操舵制御の初期設定を行なうため、操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持して印加トルクを取り去ったとき、トルク検出手段は、製造上の組み付け誤差に相当する原点トルクと、操舵用ハンドルの不完全戻りによる残留トルクとを含む初期トルクを検出・指示する。このうち、原点トルクはトルク検出手段の分解・調節等を行なわない限り除去できないが、その装置の固有値（一定値）として存在し検量可能（補正可能）であるから、初期設定時に原点トルクの値を特定できれば定常の操舵制御に及ぼす影響は比較的小さい。一方、残留トルクに関しては、初期設定時の初期トルクの検出値に残留トルクが残存（混入）していると、定常の操舵制御状態に移行して操舵用ハンドルの不完全戻りが解消した場合、その残留トルクが操舵制御を誤作動させる原因となるおそれが強い。そして、補助動力発生手段及びトルク検出手段がステアリングコラムに設けられるコラムアシストタイプのパワーステアリング装置（特許文献２）よりも、それらが操舵軸（ラック歯）近傍に設けられるラックアシストタイプのパワーステアリング装置（特許文献１）の方が、操舵用ハンドルとトルク検出手段との間の距離が長くなり、残留トルクの影響を受けやすい。
【０００６】
特許文献１，２いずれの方式をとるにしても、従来では、工場生産での組立・検査時又は販売業者での修理・交換時に、次の▲１▼▲２▼▲３▼の操作をいずれも人手（作業者）により行なっていた。
▲１▼操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持する操作
▲２▼操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに交互に反転しながら微小回転運動させて、ヒステリシスとして現れる残留トルクを減少（除去）する操作
▲３▼操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態で、トルク検出手段により初期トルクを検出する操作
ところが、上記▲２▼において残留トルクが０に近づくように減少（理想的には除去）させるには、熟練した技能者による長時間の調整作業を要するために、工場での生産コストの上昇、販売会社での人員不足による調整ミス等、パワーステアリング装置を標準装備化する際の問題となっていた。
【０００７】
本発明の課題は、熟練した技能と長時間の調整作業を要することなく残留トルクを操舵制御に支障のないレベル以下まで容易に減少させることができ、低コスト化と性能安定化を図ることのできるパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記の課題を解決するために、本発明のパワーステアリング装置は、
操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクを、トーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段から操舵輪に付与するようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りの一方向に所定角度回転運動させ停止させた第一位置において、前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを含む形で前記トルク検出手段により第一のトルク値を検出し、次に前記操舵用ハンドルを前記中立位置から他方向に同一角度回転運動させ停止させた第二位置において、同様に残留トルクを含む形で第二のトルク値を検出し、これら第一及び第二のトルク値の平均値を求めることにより正負の残留トルクを相殺し、求めた平均値を前記一対の角度検出センサの原点位置の差に主として起因する初期トルクと定める指令を発する初期トルク検出指令手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、上記の課題を解決するために、本発明のパワーステアリング装置は具体的に、
操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクを、トーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段としての電動モータから操舵輪に付与するための指令信号が操舵制御部から発信されるようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、前記電動モータを用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りの一方向に所定角度回転運動させ停止させた第一位置において、前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを含む形で前記トルク検出手段により第一のトルク値を検出し、次に前記操舵用ハンドルを前記中立位置から他方向に同一角度回転運動させ停止させた第二位置において、同様に残留トルクを含む形で第二のトルク値を検出し、これら第一及び第二のトルク値の平均値を求めることにより正負の残留トルクを相殺し、求めた平均値を前記一対の角度検出センサの原点位置の差に主として起因する初期トルクと定める指令を発する初期トルク検出指令手段と、
その初期トルクを前記操舵トルクの補正値として前記操舵制御部の初期トルク記憶手段に記憶する指令を発する初期トルク記憶指令手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
このパワーステアリング装置によれば、操舵制御のために既に備わっている電動モータ等の補助動力発生手段と、トーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段とを用いることにより、大掛かりな設備を導入しなくても正負の残留トルクの相殺（除去）操作を高精度で短時間のうちに行なうことができる。つまり、補助動力発生手段で正負の残留トルクを相殺（除去）しつつトルク検出手段による初期トルクの検出が行なわれるので、初期トルクの検出値への残留トルクの残存（混入）割合が小さくなり、定常の操舵制御状態に移行したとき操舵制御を誤作動させることを防止でき、制御の安定性が向上する。したがって、パワーステアリング装置の初期設定時に検出する初期トルクとして、正負の残留トルクを相殺（除去）させた状態で、トーションバー及び一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段において製造上必然的に発生する原点トルクをできるだけ正確にかつ迅速に検出することが可能になる。
【００１１】
なお、補助動力発生手段としてステッピングモータ等の電動モータを用いている場合には、操舵用ハンドルに例えば±５°以下の第一位置及び第二位置を安定して付与することができ、熟練技能者に匹敵する調整作業（残留トルクの減少作業）の実現が可能となる。また、パワーステアリング装置の操舵制御を行なうために備えられている操舵制御部に、正負の残留トルクを相殺（除去）させた後に検出した初期トルクを操舵トルクの補正値として記憶することにより、定常時の操舵制御における制御の安定性の向上にも寄与することができる。
【００１２】
このとき、初期トルク検出指令手段及び初期トルク記憶指令手段が初期設定プログラムとともに操舵制御部に格納され、初期設定プログラムが車両外部から送信される特定のトリガー信号により起動されるようにするとよい。例えば車両側の操舵制御部に特定のトリガー信号を送信することのできる携帯端末装置（小型テスター等）を接続すれば、生産工場に持ち込まなくても操舵制御部の初期設定が行なえるので、販売業者等の段階でパワーステアリング装置を構成する各種部品・部品仕組の修理・交換を行なうことが容易になる。
【００１３】
また、初期トルク検出指令手段において、第一及び第二のトルク値の検出に所定の時間間隔を設定する場合には、第一位置と第二位置との間の伝動系の摩擦等に起因する操舵用ハンドルの不完全戻り（ヒステリシス）が発生しやすくなる。したがって、初期トルク検出操作時等において残留トルクの発見が容易となる。
【００１４】
さらに、初期トルク検出指令手段において、第一及び第二のトルク値を、ハンドル軸線周りの操舵用ハンドルの回転角度を変更して又は変更することなく複数個ずつ検出することにより、正負の残留トルクを相殺（除去）する精度が向上し、原点トルクがより正確に検出できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
（実施例）
図１は、本発明が適用されるパワーステアリング装置の一例としての電動式パワーステアリング装置の全体構成を模式的に示したものである（なお、本実施形態において「車両」は自動車とするが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない）。この電動式パワーステアリング装置１００（以下、単にパワステ装置とも略称する）は、操舵用ハンドル１にハンドル軸２が結合され、ハンドル軸２と一体となって回転するピニオンシャフト３の先端に固定されたピニオン４が操舵軸５のラック歯５ａと噛み合う。そして、操舵軸５がその軸線方向に往復動することにより操舵輪６，６の転舵角を変化させる。また、パワステ装置１００の操舵軸５には、ボールねじ機構（図示せず）を介してＤＣ用のアシストモータ２０（電動モータ；補助動力発生手段）が同軸状に組み付けられ、アシストモータ２０の駆動力が操舵用ハンドル１による操舵軸５の往復動を補助（パワーアシスト）するラックアシストタイプに構成されている。
【００１６】
ハンドル軸２とピニオンシャフト３との間にはトルクセンサ１０（トルク検出手段）が設けられ、トルクセンサ１０はトーションバー１１及びその軸線方向に離間して設置された一対のレゾルバ１２，１２（角度検出センサ）を備えている。操舵用ハンドル１を回転させるとトーションバー１１がねじられ、その両端の回転角度差をレゾルバ１２，１２により計測し、レゾルバ１２，１２で計測された角度差とトーションバー１１のばね定数とからハンドル軸２に印加された（与えられた）操舵トルクが検出される。一方、ロータリエンコーダ等からなるモータ角度位置検出部２１によりアシストモータ２０の回転角度位置が検出される。そして、アシストモータ２０は、モータドライバ２２を介して、角度位置検出部２１により検出された回転角度位置がレゾルバ１２，１２により計測されたトーションバー１１の回転角度差（操舵用ハンドル１の操舵角）と一致するまで、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクに対応した駆動力（回転力）を発生する。
【００１７】
操舵制御部３０は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、入出力インターフェース３４等を有し、これらがバス３５により送受信可能に接続されたマイクロコンピュータにより構成されている。ＲＯＭ３３は、プログラム格納領域３３ａとデータ記憶領域３３ｂとを有している。プログラム格納領域３３ａには上記した操舵角と操舵トルクとを制御する操舵制御プログラムや後述する初期設定プログラム等が格納される。データ記憶領域３３ｂには後述する初期トルクが記憶され、初期トルク記憶手段の機能を有している。なお、ＣＰＵ３１は、後述する初期トルク検出指令手段及び初期トルク記憶指令手段としての各機能を有している。
【００１８】
プログラム格納領域３３ａに格納された初期設定プログラムは、初期トルクを検出し、検出した初期トルクをデータ記憶領域３３ｂに記憶させるためのものであり、初期トルクを操舵トルクの補正値として操舵制御プログラムで用いることを可能にする。ここでは小型テスター（携帯端末装置）４０を入出力インターフェース３４に接続し、テスター４０から送信される特定のトリガー信号によって初期設定プログラムが起動するようにしてあるので、販売業者等においてパワーステアリング装置の初期設定（初期トルクの記憶）が容易に行なえる。勿論、生産工場等に備えられた外部のマイクロコンピュータから通信回線・記憶媒体等を介して初期設定プログラムを操舵制御部３０にダウンロードするとともに、その外部マイクロコンピュータからのトリガー信号を受信して初期設定プログラムを起動するようにしてもよい。
【００１９】
トリガー信号が入力されると、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３のプログラム格納領域３３ａから初期設定プログラムを読み込み、そのプログラムのうち少なくとも次の内容を以下の手順で実行する。
▲１▼操舵用ハンドル１を操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、アシストモータ２０を用いて操舵用ハンドル１をハンドル軸線周りの一方向に所定角度回転運動させ停止させた第一位置において、操舵用ハンドル１とトルクセンサ１０との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを含む形でトルクセンサ１０により第一のトルク値を検出する。
▲２▼次に操舵用ハンドル１を中立位置から他方向に同一角度回転運動させ停止させた第二位置において、同様に残留トルクを含む形で第二のトルク値を検出する。
▲３▼第一及び第二のトルク値の平均値を求めることにより正負の残留トルクを相殺し、求めた平均値を一対のレゾルバ１２，１２の原点位置の差に主として起因する初期トルクと定める。
▲４▼初期トルクを操舵トルクの補正値として操舵制御部３０のデータ記憶領域３３ｂ（初期トルク記憶手段）に記憶する。
なお、データ記憶領域３３ｂは初期設定の都度初期トルクを書き込めるようにＥＰＲＯＭとするのが望ましい。
【００２０】
次に、操舵制御の内容を図２及び図３のフローチャートにより説明する。図２は操舵制御プログラムの概要を示し、外部からのトリガー信号の入力有無を監視し、信号入力があると（Ｓ１でＹＥＳ）初期設定プログラムＳ２に移行する（図３参照）。信号入力がない場合には（Ｓ１でＮＯ）、操舵用ハンドル１を介してハンドル軸２が回転したか否かを、一対のレゾルバ１２，１２の角度差変動の有無によりチェックする（Ｓ３）。ハンドル軸２が回転した場合（Ｓ３でＹＥＳ）には、トルクセンサ１０によりハンドル軸２の操舵角と操舵トルクを検出する（Ｓ４）。そして、モータドライバ２２を駆動して、アシストモータ２０を、角度位置検出部２１により検出された回転角度位置がレゾルバ１２，１２により計測されたトーションバー１１の回転角度差（操舵用ハンドル１の操舵角）と一致するまで、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクに対応した駆動力で回転させる（Ｓ５）。なお、ハンドル軸２が回転しない場合（Ｓ３でＮＯ）にはそのまま終了する。
【００２１】
図３に、初期設定プログラムＳ２の詳細を示す。まず、Ｓ２１にて作業者が操舵用ハンドル１を操舵方向の中立位置に静止保持する。次に、アシストモータ２０を用いて操舵用ハンドル１をハンドル軸線周りの一方向に所定角度δ回転運動させ停止させた第一位置（例えば右方向に５°）において、トルクセンサ１０により第一のトルク値Ｔ１を検出する（Ｓ２２）。さらに、操舵用ハンドル１を中立位置から他方向に同一角度δ回転運動させ停止させた第二位置（例えば左方向に５°；第一位置からは左方向に１０°）において同様に第二のトルク値Ｔ２を検出する（Ｓ２３）。そして、第一及び第二のトルク値Ｔ１，Ｔ２の平均値を求めることにより正負の残留トルクを相殺し、求めた平均値を一対のレゾルバ１２，１２の原点位置の差に主として起因する初期トルクＴ０と定める（Ｓ２４）。そして、求めた初期トルクＴ０を操舵トルクの補正値として操舵制御部３０のデータ記憶領域３３ｂに記憶する（Ｓ２５）。
【００２２】
トルクセンサ１０によって検出された第一及び第二のトルク値Ｔ１，Ｔ２には、操舵用ハンドル１とトルクセンサ１０との間にヒステリシスとして現れる残留トルクがそれぞれ含まれる。しかし、両トルク値Ｔ１，Ｔ２の平均値を求めることにより正負の残留トルクが相殺され、初期トルクＴ０は主として原点トルク（一対のレゾルバ１２，１２の原点位置の差）で占められることになる。
【００２３】
なお、図３のＳ２１において、作業者が操舵用ハンドル１の中立位置での静止保持を確認したときに確認スイッチを押すことによって次のステップに進むようにしてもよい。
【００２４】
このように、図３の初期トルク検出操作では、第一及び第二のトルク値Ｔ１，Ｔ２を検出し、その平均値をとるだけで初期トルクＴ０が求められるので、短時間で操作を終了できる。
なお、初期トルク検出操作において、第一及び第二のトルク値Ｔ１，Ｔ２の検出に所定の時間間隔（例えば１秒）を設定する場合には、操舵用ハンドル１の不完全戻り（ヒステリシス）が発生しやすくなり、残留トルクの発見が容易となる。
また、初期トルク検出操作において、操舵用ハンドル１の回転角度を変更して又は変更することなく、第一及び第二のトルク値Ｔ１，Ｔ２を複数個ずつ検出する場合には、正負の残留トルクを相殺（除去）する精度が向上するので、原点トルクがより正確に検出できるようになる。
【００２５】
なお、操舵制御部３０に格納された初期設定プログラムを生産工場等の検査工程あるいは販売業者等の修理工程で実行する際の注意事項は次の通りである。
▲１▼操舵用ハンドル１を操舵方向の中立位置に静止保持した状態で起動すること。
▲２▼操舵用ハンドル１には作業者を含む外部から印加トルクを加えないこと。
▲３▼エンジン、バッテリを搭載し、バッテリによりアシストモータ２０を作動すること。
▲４▼操舵輪６，６（車輪）は接地状態・非接地（浮き上がり）状態のいずれでもよい。
【００２６】
以上の説明では、ラックアシストタイプのパワステ装置のみを取り上げたがコラムアシストタイプのパワステ装置についても適用できることは言うまでもない。しかも、操舵用ハンドルと操舵輪とが機械的に連結されている限り、速度感応型、回転数感応型等の操舵力可変型パワステ装置であっても実施できる。また、補助動力発生手段として、電動モータの他、油圧モータ、油圧シリンダ等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパワーステアリング装置の一例としての電動式パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図。
【図２】操舵制御プログラムの内容を示すフローチャート。
【図３】初期設定プログラムの内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
１      操舵用ハンドル
２      ハンドル軸
６      操舵輪
１０    トルクセンサ（トルク検出手段）
１１    トーションバー
１２    レゾルバ（角度検出センサ）
２０    アシストモータ（電動モータ；補助動力発生手段）
３０    操舵制御部
３１    ＣＰＵ（初期トルク検出指令手段、初期トルク記憶指令手段）
３３    ＲＯＭ（初期トルク記憶手段）
１００  パワーステアリング装置
【図１】
2004279295.tif 000003
【図２】
2004279295.tif 000004
【図３】
2004279295.tif 000005