(57)【要約】【課題】運転者の力特性を検出し、検出した力特性に基づいて電動モータの制御値を補正して操舵補助力を変更可能な電動パワーステアリング装置において、操舵補助力の変化が大きい。【解決手段】運転者の力特性値Ｐが第１の領域Ａ１（所定値Ｐ１≦Ｐ＜所定値Ｐ２）にあるとき、一定の正値からなる第１の補正量Ｌ＝Ｌ１を設定する。また、運転者の力特性値Ｐが第２の領域Ａ２（所定値Ｐ５≦Ｐ）にあるとき、一定の負値からなる第２の補正量Ｌ＝−Ｌ２を設定する。設定された補正量Ｌを基本制御値に加算して電動モータの制御値を得る。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御値に基づいて電動モータを駆動制御して操舵補助力を発生させる電動パワーステアリング装置において、
運転者の力特性を検出する力特性検出手段と、
この力特性検出手段により検出された力特性に基づいて補正量を設定し、この補正量を用いて電動モータの制御値を補正する補正手段とを備え、
この補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性に応じて補正量を制限する機能を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第１の領域にあるときに一定の正値からなる第１の補正量を設定し、第１の領域よりも力特性値の大きい第２の領域にあるときに一定の負値からなる第２の補正量を設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第１の領域と第２の領域の中間にある第３の領域にあるときに、補正量を零に設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項２または３において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第１の領域よりも小さいときに、力特性検出手段により検出された力特性値の増大に応じて補正量を増大させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項３または４において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第１の領域と第３の領域との間にある第４の領域、および第３の領域と第２の領域との間にある第５の領域において、力特性検出手段により検出された力特性値の増大に応じて補正量を減少させることを特徴とする電動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】
本発明は、制御値に基づいて電動モータを駆動制御して操舵補助力を発生させる電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、電動モータを備えており、この電動モータにより操舵補助力を発生し、発生した操舵補助力を例えば転舵軸に与えることで運転者の操舵を補助する。これにより、運転者による操舵を快適なものとしている。
また、運転者による操舵をより快適なものとするために、運転者の力特性を検出し、検出した力特性に基づいて電動モータに発生させる操舵補助力を増減する電動パワーステアリング装置等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、運転者が操舵部材を握る場合の力特性を検出し、運転者の体力等に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３２１６７１号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の電動パワーステアリング装置は、運転者の握力の増大に伴って操舵補助力を補正する量をリニアに増大させるようにしている。このため、同じ運転者が操舵部材を握る力を弱めている場合と強めている場合とで、操舵補助力が大きく変わり、運転者に違和感を与えてしまう虞がある。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、運転者が違和感を覚えることなく快適に操舵できるように改良された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。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、第１の発明は、制御値に基づいて電動モータを駆動制御して操舵補助力を発生させる電動パワーステアリング装置において、運転者の力特性を検出する力特性検出手段と、この力特性検出手段により検出された力特性に基づいて補正量を設定し、この補正量を用いて電動モータの制御値を補正する補正手段とを備え、この補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性に応じて補正量を制限する機能を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、電動モータの制御値を補正する量を制限するので、操舵補助力の変化が大きくなりすぎず、運転者に違和感を与えることが無い。
第２の発明は、第１の発明において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第１の領域にあるときに一定の正値からなる第１の補正量を設定し、第１の領域よりも力特性値の大きい第２の領域にあるときに一定の負値からなる第２の補正量を設定することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、例えば力の比較的弱い女性や高齢者が操舵部材を握っていたりして、運転者の力特性値が比較的小さいときは、一定の正値からなる補正量を加算して、制御値を設定する。また、例えば力の比較的強い男性が操舵部材を握っていたりして、運転者の力特性値が比較的大きいときは、一定の負値からなる補正量を加算して制御値を設定する。このため、運転者の体力に応じて操舵補助力を発生することができる。
【０００８】
さらに、運転者の力特性値が第１または第２の領域内にある場合、補正量は一定となるため、同じ運転者が力を多少変化させても、操舵補助力が不必要な変化をしない。したがって、快適な操舵フィーリングを達成できる。
第３の発明は、第２の発明において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第１の領域と第２の領域の中間にある第３の領域にあるときに、補正量を零に設定することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、例えば運転者が適度な強さ範囲で操舵部材を握っているときは制御値を補正しないので、不必要な操舵補助力の増減がなく、快適な操舵フィーリングを達成できる。
第４の発明は、第２または第３の発明において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第１の領域よりも小さいときに、力特性検出手段により検出された力特性値の増大に応じて補正量を増大させることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、補正量が一定である第１の領域よりも力特性値の小さい領域から、第１の領域に補正量カーブがスムーズにつながり、運転者が違和感を覚えることが無い。
第５の発明は、第３または第４の発明において、上記補正手段は、力特性検出手段により検出された力特性値が第１の領域と第３の領域との間にある第４の領域、および第３の領域と第２の領域との間にある第５の領域において、力特性検出手段により検出された力特性値の増大に応じて補正量を減少させることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、補正量が一定である領域間で補正量カーブがスムーズにつながり、運転者に違和感を与えることが無い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本電動パワーステアリング装置１は、操舵部材である例えばステアリングホイール２に一体回転可能に連結される第１操舵軸３ａと、この第１操舵軸３ａとトーションバー３ｂを介して同軸上に連絡される第２操舵軸３ｃと、この第２操舵軸３ｃと連なり転舵輪４の転舵を達成するためのラックアンドピニオン機構等からなる舵取機構５とを備える。
【００１３】
舵取機構５は、車両の左右方向に延びて配置され、軸方向に沿って移動自在な転舵軸６と、この転舵軸６の両端にタイロッド７を介して結合され、転舵輪４を支持するナックルアーム８とを備える。
転舵軸６の一部にはラック９が形成されており、このラック９には、第２操舵軸３ｃの端部に設けられて第２操舵軸３ｃと一体回転するピニオン１０が噛み合わされている。ステアリングホイール２の操作に応じて第１および第２操舵軸３ａ，３ｃが回転駆動されると、この回転は、ピニオン１０およびラック９により転舵軸６の軸方向への移動に変換され、転舵輪４の転舵が達成される。
【００１４】
転舵軸６は、ハウジング１１により支承されて軸方向に摺動可能とされている。ハウジング１１の例えば途中部には、操舵補助力を発生するための電動モータ１２が組み込まれている。電動モータ１２の回転は、ボールねじ機構等の運動変換機構（図示せず）等によって転舵軸６の軸方向の移動に変換され、転舵輪４の転舵が達成される。この電動モータ１２の回転により転舵輪４を転舵することで、運転者の操舵を補助している。電動モータ１２は、制御値に基づいて電動モータ１２を駆動制御する制御部Ｃにより制御されるようになっている。
【００１５】
ステアリングホイール２には、例えばステアリングホイール２に付与される運転者の力特性（例えば握力）を検出する力特性検出手段としての力特性検出センサ１３が備えられている。この力特性検出センサ１３は、例えばステアリングホイール２に配置された電極１３ａと、電極１３ａに接続されたインピーダンス変換器１３ｂとを含んでいる。
電極１３ａは、ステアリングホイール２の、運転者が通常握る位置（いわゆる８時２０分の位置等）に配置されている。電極１３ａは、運転者がステアリングホイール２を握ったときに、違和感無く、運転者の手の平に接触することができるように、ステアリングホイール２の表面に面一に配置されている。
【００１６】
また、電極１３ａにはインピーダンス変換器１３ｂが接続されており、電極１３ａが拾う環境雑音の影響を除去できるようにされている。より具体的に説明すると、運転者がステアリングホイール２を握った時、運転者の手のひらが電極１３ａに接触する。接触の割合や接触圧力等により、電極１３ａにより検出される運転者の体内電位が変動する。そこで、電極１３ａにより検出される電位を、インピーダンス変換器１３ｂを通すことにより、例えばμＶ程度の出力とし、運転者の手のひらが電極１３ａに接触している状況の差、すなわち環境雑音の影響を除去するようにされている。言い換えれば、電極１３ａを能動電極とすることにより、電極１３ａによる検出能力が向上されている。力特性検出センサ１３は、検出した力特性に応じた検出信号を制御部Ｃに出力する。
【００１７】
上記の力特性検出センサ１３では、ステアリングホイール２を把持する運転者の握力を、電極１３ａに生じる接触抵抗を用いて検出したが、これに限らず、圧電素子や感圧半導体等を用いて検出することも可能である。また、力特性検出センサ１３からの出力信号を、積分回路を介して時間積分して制御部Ｃに与える構成であっても良い。
トーションバー３ｂの近傍には、トルクセンサ１４が設けられている。トルクセンサ１４は、トーションバー３ｂを介する第１および第２操舵軸３ａ，３ｃの相対回転変位量により、第１および第２操舵軸３ａ，３ｃに与えられる操作トルクを検出するためのものである。このトルクセンサ１４の検出信号は、制御部Ｃに出力される。また、制御部Ｃには、車速を検出する車速センサ１５からの検出信号が入力されるようになっている。
【００１８】
制御部Ｃは、内部に備えられるマイクロコンピュータによるプログラム処理によって、トルクセンサ１４および車速センサ１５から与えられる検出信号に基づいて基本制御値を設定する基本制御値設定部１７、力特性検出センサ１３により検出された力特性に基づいて補正量Ｌを設定し、この補正量Ｌを用いて上記基本制御値を補正する補正手段としての補正量設定部１８、および、補正量設定部１８により設定された補正量Ｌを基本制御値設定部１７で設定された基本制御値に加算する加算部１９の各機能を実現する。
【００１９】
制御部Ｃは、加算部１９で補正量Ｌと基本制御値とを加算し、これにより得られた制御値に基づいて、電動モータ１２を駆動するための駆動手段としての駆動回路１６に制御信号を出力する。
制御部Ｃから制御信号を与えられた駆動回路１６は、電動モータ１２に電力を供給し、電動モータ１２を駆動させて操舵補助力を発生させる。
また、制御部Ｃの補正量設定部１８には、トルクセンサ１４の検出信号が入力されるようになっており、運転者がステアリングホイール２を操作することにより操作トルクが発生した場合に、補正量の設定を行うようになっている。すなわち、車両が直進しており、操作トルクが発生していない場合には補正量の設定を行わないようになっている。
【００２０】
図２は、力特性検出センサ１３により検出された運転者の力特性値Ｐと、この力特性値Ｐに基づいて補正量設定部１８により設定される補正量Ｌとの関係を示す特性図である。図２を参照して、この補正量設定部１８は、力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐに応じて補正量Ｌを制限する機能を有する。
補正量設定部１８は、力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐが、第１の領域Ａ１（所定値Ｐ１≦Ｐ＜所定値Ｐ２）にあるとき、一定の正値Ｌ１からなる第１の補正量Ｌを設定する。
【００２１】
また、補正量設定部１８は、力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐが、第１の領域Ａ１よりも力特性値の大きい第２の領域Ａ２（所定値Ｐ５≦Ｐ）にあるとき、一定の負値−Ｌ２からなる第２の補正量Ｌを設定する。
一方、補正量設定部１８は、力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐが、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２の中間にある第３の領域Ａ３（所定値Ｐ３≦Ｐ＜所定値Ｐ４）にあるとき、補正量Ｌを零に設定する。
【００２２】
また、補正量設定部１８は、力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐが第１の領域Ａ１よりも力特性値の小さい領域Ａ０（０≦Ｐ＜Ｐ１）にあるとき、力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐの増大に応じて補正量Ｌを例えばリニアに増大させる。
また、補正量設定部１８は、力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐが、第１の領域Ａ１と第３の領域Ａ３との間にある第４の領域Ａ４（Ｐ２≦Ｐ＜Ｐ３）、および第３の領域Ａ３と第２の領域Ａ２との間にある第５の領域Ａ５（Ｐ４≦Ｐ＜Ｐ５）にあるとき、力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐの増大に応じて補正量Ｌを例えばリニアに減少させる。
【００２３】
図３は、制御部Ｃの補正量設定部１８により実行される補正量Ｌの設定の処理について説明するためのフローチャートである。図３を参照して、補正量設定部１８は、トルクセンサ１４により検出された操作トルクを監視している（ステップＳ１）。
運転者がステアリングホイール２を操作しておらず、操作トルクが発生していない場合（ステップＳ１でＮＯ）、補正量設定部１８は、後の処理へ移行しない。これにより、補正量Ｌのみに基づく制御値が設定されて、この制御値により電動モータ１２が駆動制御されることを防止している。したがって、運転者の力特性のみに基づく操舵補助力が発生することが無い。
【００２４】
運転者がステアリングホイール２を操作することにより操作トルクが発生すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、制御部Ｃは、運転者の力特性値Ｐを判定する（ステップＳ２）。
力特性検出センサ１３により検出された運転者の力特性値Ｐが所定値Ｐ１より小さい領域Ａ０（０≦Ｐ＜Ｐ１）にある場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、補正量設定部１８は、力特性値Ｐの増大に応じて補正量Ｌを増大させる。（ステップＳ３）。
【００２５】
これにより、補正量Ｌが一定である第１の領域Ａ１（Ｐ１≦Ｐ＜Ｐ２）よりも力特性値Ｐの小さい領域Ａ０から、第１の領域Ａ１（Ｐ１≦Ｐ＜Ｐ２）に補正量カーブがスムーズにつながり、運転者が違和感を覚えることが無い。
力特性検出センサ１３により検出された運転者の力特性値Ｐが所定値Ｐ１以上で（ステップＳ２でＮＯ）、かつ所定値Ｐ２未満の第１の領域Ａ１（Ｐ１≦Ｐ＜Ｐ２）にある場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、補正量設定部１８は、補正量ＬをＬ＝Ｌ１に設定する（ステップＳ５）。
【００２６】
すなわち、例えば力の比較的弱い女性や高齢者がステアリングホイール２を握っていたりして、運転者の力特性値Ｐが比較的小さいとき（第１の領域Ａ１に相当）は、上記のように一定値に設定された補正量Ｌ＝Ｌ１を基本制御値に加算して制御値を設定するが、運転者の力特性値Ｐがこの第１の領域Ａ１内にある場合、同じ運転者が握力を多少変化させても、操舵補助力が不必要な変化をしない。したがって、快適な操舵フィーリングを達成できる。
【００２７】
また、補正量Ｌを、一定の正値Ｌ１を超えないように制限するので、操舵補助力の変化が大きくなりすぎず、運転者に違和感を与えることが無い。
力特性検出センサ１３により検出された力特性の大きさＰが所定値Ｐ２以上で（ステップＳ４でＮＯ）、かつ所定値Ｐ３未満の第４の領域Ａ４（Ｐ２≦Ｐ＜Ｐ３）にある場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、補正量設定部１８は、力特性値Ｐの増大に応じて補正量Ｌを減少させる（ステップＳ７）。
【００２８】
これにより、補正量Ｌが一定である第１の領域Ａ１と第３の領域Ａ３との間で補正量カーブがスムーズにつながり、運転者に違和感を与えることが無い。
力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐが所定値Ｐ３以上で（ステップＳ６でＮＯ）、かつ所定値Ｐ４未満の第３の領域Ａ３（Ｐ３≦Ｐ＜Ｐ４）にある場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、補正量設定部１８は、補正量ＬをＬ＝０に設定する（ステップＳ９）。
【００２９】
これにより、例えば運転者が適度な強さ範囲でステアリングホイール２を握っているときは制御値を補正しないので、不必要な操舵補助力の増減がなく、快適な操舵フィーリングを達成できる。
力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐが所定値Ｐ４以上で（ステップＳ８でＮＯ）、かつ所定値Ｐ５未満の第５の領域Ａ５（Ｐ４≦Ｐ＜Ｐ５）にある場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、補正量設定部１８は、ステップＳ７の処理を行う。
【００３０】
これにより、補正量Ｌが一定（零）である第３の領域Ａ３と第２の領域Ａ２との間で補正量カーブがスムーズにつながり、運転者に違和感を与えることが無い。
力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐが所定値Ｐ５以上の第２の領域Ａ２（Ｐ５≦Ｐ）にある場合（ステップＳ１０でＮＯ）、補正量設定部１８は、補正量ＬをＬ＝−Ｌ２に設定する（ステップＳ１１）。
【００３１】
補正量Ｌを、一定の負値−Ｌ２を下回らないように制限するので、操舵補助力の変化が大きくなりすぎず、運転者に違和感を与えることが無い。
さらに、例えば力の比較的強い男性がステアリングホイール２を握っていたりして、運転者の力特性値Ｐが比較的大きいときは、補正量Ｌ＝−Ｌ２を基本制御値に加算して、制御値を設定する。すなわち、補正量Ｌ２を基本制御値から減算して、制御値を設定する。このため、運転者の体力に応じて操舵補助力を発生することができる。さらに、運転者の力特性値Ｐがこの第２の領域Ａ２内にある場合、同じ運転者が握力を多少変化させても、操舵補助力が不必要な変化をしない。したがって、快適な操舵フィーリングを達成できる。
【００３２】
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、力特性検出センサ１３により検出された力特性値Ｐに応じて補正値Ｌが変化する領域が、第１の領域Ａ１以下の領域Ａ０、第４の領域Ａ４および第５の領域Ａ５の３箇所である構成としたが、これに限定されない。例えば、上記各領域Ａ０、Ａ４およびＡ５をより細かく分割して、補正量カーブの変化をより滑らかなものとし、補正値Ｌの変化をより滑らかなものとする構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】力特性検出センサにより検出された運転者の力特性値と、この力特性値に基づいて補正量設定部により設定される補正量との関係を示す特性図である。
【図３】制御部の補正量設定部により実行される補正量の設定の処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１２  電動モータ
１３  力特性検出センサ（力特性検出手段）
１８  補正量設定部（補正手段）
Ａ０    第１の領域よりも力特性値の小さい領域
Ａ１    第１の領域
Ａ２    第２の領域
Ａ３    第３の領域
Ａ４    第４の領域
Ａ５    第５の領域
Ｃ    制御部
Ｌ    補正量
Ｌ１    第１の補正量
−Ｌ２  第２の補正量
Ｐ    力特性値
【図１】
2004210232.tif 000003
【図２】
2004210232.tif 000004
【図３】
2004210232.tif 000005