(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵輪に加えられた操舵トルクを検出するトルク検出手段と、操舵補助用のモータと、前記トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて前記モータを駆動する駆動制御手段と、前記モータの駆動力を舵取機構へ伝動する伝動機構とを備える電動パワーステアリング装置において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記トルク検出手段により検出された操舵トルクが所定範囲内にある場合、前記駆動制御手段は、前記操舵トルクの方向に前記モータを、前記車速検出手段により検出された車速に基づき駆動電流を変化させて駆動し、前記伝動機構及び舵取機構に存在するバックラッシュを吸収すべくなしてあ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、舵輪に加えられた操舵トルクを検出し、該操舵トルクに基づいて舵取操作の補助を行う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】
図４は本願出願人が特願２０００−２１４７２４等において提案している電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。図中１は電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置１は、舵取操作用の舵輪（ステアリングホイール）２０を操舵軸２の上端に連結し、該操舵軸２の下端に、ユニバーサルジョイント２４を介して舵取機構３のピニオン３０が連結している。
【０００３】
ピニオン３０は、ラック軸３１に噛合しており、該ラック軸３１の両端にはそれぞれタイロッド３２，３２が連結され、該タイロッド３２，３２にはナックルアーム３３，３３を介して操向用の車輪３４，３４が連結されている。
上述のピニオン３０からナックルアーム３３，３３に至る舵取機構３では、舵輪２０の操作により操舵軸２及びユニバーサルジョイント２４を介して生じるピニオン３０の回転が、該ピニオン３０に噛合するラック軸３１の軸長方向の移動に変換され、この移動が前記タイロッド３２，３２及びナックルアーム３３，３３を介して車輪３４，３４に伝えられ、舵取りが行われる。
【０００４】
前記操舵軸２は、舵輪２０を上端に連結された入力軸２１と、ユニバーサルジョイント２４を下端に連結された出力軸２２とを備え、前記入力軸２１と出力軸２２とは、トルク検出部２３に備えるトーションバー（図示せず）を介して連結している。前記トルク検出部２３は、トーションバーの捩れにより、舵輪２０に加えられた操舵トルクの大きさ及び方向を検出するものである。
【０００５】
電動パワーステアリング装置１は、車両の走行速度を検出する車速検出部５０と、舵取操作の補助用のモータ４１と、該モータ４１を制御するマイクロコンピュータからなる制御部６０と、モータ４１の駆動力を舵取機構３へ伝動する伝動機構４とを備えており、前記制御部６０は、前記トルク検出部２３により検出された操舵トルクの方向に、該操舵トルクの大きさ及び前記車速検出部５０により検出された車速に基づきモータ４１を駆動し、該モータ４１の駆動力は、前記伝動機構４により舵取機構３へ伝動される。
【０００６】
前記伝動機構４はウォーム４２及びウォームホイール４３を備え、前記モータ４１の出力端に固定されたウォーム４２が、出力軸２２の略中央部に嵌着固定されたウォームホイール４３に噛合している。従って、制御部６０により駆動したモータ４１の駆動力が、ウォーム４２及びウォームホイール４３を介して出力軸２２に伝動され、該出力軸２２の下端に連設されたユニバーサルジョイント２４を介してピニオン３０の回転力となり舵取操作が補助される。
【０００７】
制御部６０は、記憶部６０ａを備え、記憶部６０ａには図５に示すような、トルク検出部２３により検出された操舵トルク及び車速検出部５０により検出された車速に基づいて、モータ４１に与える駆動電流の大きさを変更するための関数を記憶している。図５は制御部６０によるモータ４１の駆動電流の変化を示すグラフである。
図５において、横軸は前記操舵トルクの大きさを、縦軸は前記モータ４１の駆動電流を示している。両軸の交点を０とし、横軸は縦軸を基準として、該縦軸より右側に右回転の操舵トルクを、左側に左回転の操舵トルクを示している。また縦軸は横軸を基準として、該横軸より上側にモータ４１を右回転させるための駆動電流を、下側にモータ４１を左回転させるための駆動電流を示している。上述の関数は、前記車速をパラメータとして複数用意されている。
【０００８】
前記関数により制御部６０は、トルク検出部２３により検出された操舵トルクの方向に、該操舵トルクが大きいほど、また車速検出部５０により検出された車速が遅いほど大きい駆動電流をモータ４１に与えて該モータ４１を駆動する。また前記関数は、前記操舵トルクが０付近では直進安定性を高めるため、モータ４１を駆動させず舵取操作の補助を行わない不感帯域を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ウォーム４２とウォームホイール４３との噛合部分、出力軸２２とピニオン３０とを連結するユニバーサルジョイント２４及び舵取機構３を構成する各部材の連結部分に隙間ができるのは、製造上避け難い。また前記隙間がない場合、電動パワーステアリング装置１は、上述の連結部分における摩擦により円滑に舵取りを行うことができない。
そこでトルク検出部２３により前記不感帯域以上の操舵トルクが検出された場合、制御部６０によりモータ４１が駆動し、舵取操作の補助が行われるまでに時間遅れを生じるという問題があった。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、トルク検出部により検出された操舵トルクが前記不感帯域内にある場合、予め前記操舵トルクの方向にモータを駆動し、伝動機構及び舵取機構に存在するバックラッシュを吸収して、前記伝動機構及び舵取機構を構成する各部材を接触させておくことにより、前記不感帯域以上の操舵トルクが検出された場合、時間遅れを生じることなく舵取操作の補助を行うことができる電動パワーステアリング装置を実現することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、トルク検出部により検出された操舵トルクが前記不感帯域内にある場合、車速検出部により検出された車速が遅いほど運転者は速やかに舵取操作を行うため、大きい駆動電流をモータに与えて該モータを駆動させることにより、運転者の舵取操作から遅れることなく伝動機構及び舵取機構に存在するバックラッシュを吸収し、また前記車速が速いほど前記伝動機構及び舵取機構を構成する部材間の摩擦が小さいため、小さい駆動電流をモータに与えて該モータを駆動させることにより、直進安定性を高めつつ前記バックラッシュを吸収することができる。予め前記バックラッシュを吸収しておくことにより、前記不感帯域以上の操舵トルクが検出された場合、時間遅れを生じることなく舵取操作の補助を行うことができる電動パワーステアリング装置を実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、舵輪に加えられた操舵トルクを検出するトルク検出手段と、操舵補助用のモータと、前記トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて前記モータを駆動する駆動制御手段と、前記モータの駆動力を舵取機構へ伝動する伝動機構とを備える電動パワーステアリング装置において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記トルク検出手段により検出された操舵トルクが所定範囲内にある場合、前記駆動制御手段は、前記操舵トルクの方向に前記モータを、前記車速検出手段により検出された車速に基づき駆動電流を変化させて駆動し、前記伝動機構及び舵取機構に存在するバックラッシュを吸収すべくなしてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、舵取補助用のモータを備え、トルク検出手段により検出された操舵トルクが所定範囲内にある場合、駆動制御手段は、前記操舵トルクの方向に前記モータを駆動する制御を実行し、伝動機構及び舵取機構を構成する各部材を接触させておくことにより、前記伝動機構及び舵取機構に存在するバックラッシュを吸収する。この制御の際の前記モータの駆動電流は、車速の検出結果に基づいて変更し、例えば、車速が遅いほど、大きい駆動電流をモータに与えて該モータを駆動させることにより、運転者の舵取操作から遅れることなく伝動機構及び舵取機構に存在するバックラッシュを吸収でき、前記車速が速いほど、小さい駆動電流をモータに与えて該モータを駆動させることにより、直進安定性を高めつつ前記バックラッシュを吸収できるようにして、時間遅れを生じることなく舵取操作の補助を行わせ、運転者に不快感を与えない電動パワーステアリング装置を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。図中１は本発明に係る電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置１は、舵取操作用の舵輪（ステアリングホイール）２０を操舵軸２の上端に連結し、該操舵軸２の下端に、ユニバーサルジョイント２４を介して舵取機構３のピニオン３０が連結している。
【００１７】
ピニオン３０は、ラック軸３１に噛合しており、該ラック軸３１の両端にはそれぞれタイロッド３２，３２が連結され、該タイロッド３２，３２にはナックルアーム３３，３３を介して操向用の車輪３４，３４が連結されている。
上述のピニオン３０からナックルアーム３３，３３に至る舵取機構３では、舵輪２０の操作により操舵軸２及びユニバーサルジョイント２４を介して生じるピニオン３０の回転が、該ピニオン３０に噛合するラック軸３１の軸長方向の移動に変換され、この移動が前記タイロッド３２，３２及びナックルアーム３３，３３を介して車輪３４，３４に伝えられ、舵取りが行われる。
【００１８】
前記操舵軸２は、舵輪２０を上端に連結された入力軸２１と、ユニバーサルジョイント２４を下端に連結された出力軸２２とを備え、前記入力軸２１と出力軸２２とは、トルク検出部２３に備えるトーションバー（図示せず）を介して連結している。前記トルク検出部２３は、トーションバーの捩れにより、舵輪２０に加えられた操舵トルクＴの大きさ及び方向を検出するものである。
【００１９】
電動パワーステアリング装置１は、車両の走行速度を検出する車速検出部５０と、舵取操作の補助用のモータ４１と、該モータ４１を駆動制御するマイクロコンピュータを用いてなる駆動制御部４０と、モータ４１の駆動力を舵取機構３へ伝動する伝動機構４とを備えており、前記駆動制御部４０は、前記トルク検出部２３により検出された操舵トルクＴの方向に、該操舵トルクＴの大きさ及び前記車速検出部５０により検出された車速Ｓに基づきモータ４１を駆動し、該モータ４１の駆動力は、前記伝動機構４により舵取機構３へ伝動される。
【００２０】
前記伝動機構４はウォーム４２及びウォームホイール４３を備え、前記モータ４１の出力端に固定されたウォーム４２が、出力軸２２の略中央部に嵌着固定されたウォームホイール４３に噛合している。従って、駆動制御部４０により駆動したモータ４１の駆動力が、ウォーム４２及びウォームホイール４３を介して出力軸２２に伝動され、該出力軸２２の下端に連設されたユニバーサルジョイント２４を介してピニオン３０の回転力となり舵取操作が補助される。
【００２１】
図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置の駆動制御部４０によるモータ４１の駆動電流の変化を示すグラフである。駆動制御部４０は、記憶部４０ａを備え、記憶部４０ａには図２に示すような、トルク検出部２３により検出された操舵トルクＴ及び車速検出部５０により検出された車速Ｓに基づいて、モータ４１に与える駆動電流の大きさを変更するための関数を記憶している。
図２において、横軸は前記操舵トルクＴの大きさを、縦軸は前記モータ４１の駆動電流を示している。両軸の交点を０とし、横軸は縦軸を基準として、該縦軸より右側に右回転の操舵トルクＴを、左側に左回転の操舵トルクＴを示している。また縦軸は横軸を基準として、該横軸より上側にモータ４１を右回転させるための駆動電流を、下側にモータ４１を左回転させるための駆動電流を示している。上述の関数は、前記車速Ｓをパラメータとして複数用意されている。
【００２２】
前記関数により駆動制御部４０は、トルク検出部２３により検出された操舵トルクＴの方向に、該操舵トルクＴが大きいほど、また車速検出部５０により検出された車速Ｓが遅いほど大きい駆動電流をモータ４１に与えて該モータ４１を駆動する。また前記関数は、前記操舵トルクＴが０付近の領域（従来の不感帯域）では、モータ４１に与える駆動電流を一定としている。該駆動電流を車速Ｓが遅いほど大きくすることにより、運転者の舵取操作に遅れることなく、また車速Ｓが速いほど小さくすることにより、直進安定性を高めつつ、ウォーム４２とウォームホイール４３との噛合部分、ユニバーサルジョイント２４及び舵取機構３を構成する各部材の連結部分のバックラッシュを吸収することができる。
【００２３】
以下、上述の構成の電動パワーステアリング装置１における駆動制御部４０の動作を説明する。図３は本発明に係る電動パワーステアリング装置の駆動制御部の制御手順を示すフローチャートである。
上述の電動パワーステアリング装置１が載置された車両が、運転者により操作されている場合、車速検出部５０は車両の車速Ｓを検出し、トルク検出部２３は舵輪２０に加えられた操舵トルクＴを検出する。駆動制御部４０は、車速検出部５０から車速Ｓを取得し（Ｓ１）、トルク検出部２３から操舵トルクＴを取得する（Ｓ２）。
【００２４】
駆動制御部４０は、前記操舵トルクＴが所定範囲内にあるかどうかを判断し（Ｓ３）、所定範囲内にある場合、車速Ｓに対応する大きさの駆動電流をモータ４１へ与える（Ｓ４）。これにより、ウォーム４２とウォームホイール４３との噛合部分、ユニバーサルジョイント２４及び舵取機構３を構成する部材の各連結部分のバックラッシュを吸収することができる。また前記操舵トルクＴが所定範囲内にない場合、記憶部４０ａに記憶してある関数から前記車速Ｓに対応する関数を選択し（Ｓ５）、該関数に基づいて前記操舵トルクＴに対応する大きさの駆動電流をモータ４１に与える（Ｓ６）。
駆動制御部４０は上述の処理をエンジンが停止される（Ｓ７）まで順次繰り返してモータ４１に適宜の駆動電流を与える。これにより、モータ４１が駆動し、該モータ４１の駆動力がウォーム４２及びウォームホイール４３を介して出力軸２２へ伝動され、運転者の舵取操作の補助を行うことができる。
【００２５】
上述の実施の形態では、トルク検出部２３により検出された操舵トルクＴが、０付近の所定範囲内にある場合、車速検出部５０により検出された車速Ｓに基づいて、モータ４１に与える駆動電流の大きさを変化させているが、車速Ｓに関わらず一定の大きさの駆動電流をモータ４１に与えるようにしてもよい。
また上述の実施の形態では、操舵トルクＴが０付近の所定範囲内にある場合、単に車速Ｓに対応する駆動電流をモータ４１に与えるとしているが、車速Ｓに応じてモータ４１に駆動電流を与える時間も変更するようにしてもよい。即ち、車速Ｓが遅いほど運転者は速やかに舵取操作を行うため、モータ４１に駆動電流を与える時間を長くすることにより、運転者の舵取操作から遅れることなく伝動機構４及び舵取機構３に存在するバックラッシュを吸収することができ、車速Ｓが速いほど伝動機構４及び舵取機構３を構成する部材間の摩擦が小さいため、モータ４１に駆動電流を与える時間を短くすることにより、直進安定性を高めつつ前記バックラッシュを吸収することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、トルク検出手段により検出された操舵トルクが所定範囲内にある場合、駆動制御手段が、前記操舵トルクの方向に舵取補助用のモータを駆動するから、伝動機構及び舵取機構を構成する各部材を接触させ、伝動機構及び舵取機構に存在するバックラッシュを吸収することができ、また、舵取補助用のモータの駆動電流を、車速の検出結果に基づいて変化させるから、低速時には、運転者の舵取操作から遅れることなく舵取り補助がなされ、高速時には、伝動機構及び舵取機構を構成する各部材の接触力を弱め、直進安定性を高めることができ、時間遅れのない舵取操作の補助を、運転者に不快感を与えずに実現する電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の駆動制御部によるモータの駆動電流の変化を示すグラフである。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の駆動制御部の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】従来の電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【図５】従来の電動パワーステアリング装置の制御部によるモータの駆動電流の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
２    操舵軸
２０  舵輪（ステアリングホイール）
２３  トルク検出部
３    舵取機構
３０  ピニオン
３１  ラック軸
４    伝動機構
４０  駆動制御部
４１  モータ
４２  ウォーム
４３  ウォームホイール
５０  車速検出部
６０  制御部
【図１】
0004729807.tif 000002
【図２】
0004729807.tif 000003
【図３】
0004729807.tif 000004
【図４】
0004729807.tif 000005
【図５】
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