(57)【要約】【課題】  直進走行時にふらつかず、摩擦感が無く、操舵フィーリングが良い電動パワーステアリング装置の提供。【解決手段】  操舵部材２０に接続された上部軸２１と、舵取機構３４に伝動軸３０により結合された下部軸２２とが連結軸２３により連結され、電動モータ６が歯車機構２４，２５により下部軸２２に連結され、操舵部材２０に加えられた左右の操舵トルクを連結軸２３の捩れに基づき検出し、検出した操舵トルクに応じて電動モータ６を駆動して、操舵補助トルクを下部軸２２に与えると共に、操舵トルクの０を中点とする所定範囲を、電動モータ６を駆動しない不感帯とする電動パワーステアリング装置。不感帯の片側幅は、舵取機構３４で生じる摩擦トルクＴf1と、下部軸２２及び伝動軸３０で生じる摩擦トルクＴf2との合計以下に設定してある構成である。【選択図】        図２
2005153792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に接続された上部軸と、舵取機構に伝動軸により結合された下部軸とが連結軸により連結され、電動モータが歯車機構により前記下部軸に連結され、前記操舵部材に加えられた左右の操舵トルクを前記連結軸の捩れに基づき検出し、検出した操舵トルクに応じて前記電動モータを駆動して、操舵補助トルクを前記下部軸に与えると共に、前記操舵トルクの０を中点とする所定範囲を、前記電動モータを駆動しない不感帯とする電動パワーステアリング装置において、
前記不感帯の片側幅は、前記舵取機構で生じる摩擦トルクと、前記下部軸及び伝動軸で生じる摩擦トルクとの合計以下に設定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。
【請求項２】
前記操舵トルクが前記片側幅と前記電動モータ及び歯車機構で生じるロストルクとの合計と一致するときの操舵補助トルクは、前記ロストルク以下に設定してある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵部材に接続された上部軸と、舵取機構に伝動軸により結合された下部軸とが連結軸により連結され、電動モータが歯車機構により下部軸に連結され、操舵部材に加えられた操舵トルクを連結軸の捩れに基づき検出し、検出した操舵トルクに応じて電動モータを駆動して、操舵補助トルクを下部軸に与えると共に、操舵トルクの０を中点とする所定範囲を、電動モータを駆動しない不感帯とする電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に装備される電動パワーステアリング装置は、車両の操舵力を電動モータにより補助するものであり、操舵部材が操舵軸を介して連結された舵取機構に、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、舵取機構の動作を補助するモータとを設け、トルクセンサが検出した操舵トルクに応じてモータを駆動させることにより、操舵部材への操作力を軽減するように構成してある。トルクセンサは、操舵部材に連結された操舵軸の上部軸と下部軸とを、トーションバーにより連結し、操舵部材が回動されたときに、トーションバーの捩じれにより生じる上部軸と下部軸との回転位置のズレを検出し、操舵トルク信号として出力する。
【０００３】
特許文献１には、操舵速度等の条件によって、不感帯の幅を変更する電動パワーステアリング装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２８９６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の電動パワーステアリング装置では、アシスト特性（操舵補助特性；操舵トルクとアシストトルク（モータ電流）との関係）における不感帯の幅、及び不感帯とアシスト（操舵補助）領域との境界部での傾きの設定に関して、知見が不十分であった。一般的に従来の電動パワーステアリング装置では、操舵トルクの０を中点とする所定範囲であり電動モータを駆動しない不感帯の幅を、極力小さくすることによって、電動パワーステアリング装置内の各部で発生する摩擦の影響を緩和しようとする傾向がある。
【０００５】
しかし、不感帯の幅が小さ過ぎると、直進走行時にふらつき易くなり、大き過ぎると、各部で発生する摩擦を感じるようになり、操舵フィーリングが著しく悪くなるという問題がある。また、不感帯からアシスト領域への境界におけるアシスト特性の傾きが大き過ぎると、アシスト開始時のトルク変動がコツンという感じでハンドルに伝わり易く、小さ過ぎると、上記同様、摩擦による操舵フィーリングの悪化が顕著になるという問題がある。これらは、電動モータ軸周りの摩擦トルク（ロストルク）が、アシスト時及び非アシスト時において、どのように操舵フィーリングに影響するかが不明であった為に起きる問題である。
【０００６】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第1発明では、直進走行時にふらつかず、摩擦感が無く、操舵フィーリングが良い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。第２発明では、アシスト開始時のトルク変動が衝撃とならず、摩擦感が無く、操舵フィーリングが良い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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に接続された上部軸と、舵取機構に伝動軸により結合された下部軸とが連結軸により連結され、電動モータが歯車機構により前記下部軸に連結され、前記操舵部材に加えられた左右の操舵トルクを前記連結軸の捩れに基づき検出し、検出した操舵トルクに応じて前記電動モータを駆動して、操舵補助トルクを前記下部軸に与えると共に、前記操舵トルクの０を中点とする所定範囲を、前記電動モータを駆動しない不感帯とする電動パワーステアリング装置において、前記不感帯の片側幅は、前記舵取機構で生じる摩擦トルクと、前記下部軸及び伝動軸で生じる摩擦トルクとの合計以下に設定してあることを特徴とする。
【０００８】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記操舵トルクが前記片側幅と前記電動モータ及び歯車機構で生じるロストルクとの合計と一致するときの操舵補助トルクは、前記ロストルク以下に設定してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、直進走行時にふらつかず、摩擦感が無く、操舵フィーリングが良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１０】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、アシスト開始時のトルク変動が衝撃とならず、摩擦感が無く、操舵フィーリングが良い電動パワーステアリングを実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ８が出力した操舵トルク信号が、インタフェース９によりサンプリングされ、サンプリングされた操舵トルク信号Ｔｓが、関数発生部１２に与えられる。関数発生部１２には、車両の走行速度を検出する車速センサ３が出力し、インタフェース４がサンプリングした車速検出信号Ｖも与えられている。
【００１２】
関数発生部１２では、図中で示すように、操舵トルク信号Ｔが所定の不感帯を超えると、操舵トルク信号Ｔの増加に従って目標電流値Ｉが比例的に増加し、さらに操舵トルク信号Ｔが所定値以上になると目標電流値Ｉが飽和するような関数が、車速検出信号Ｖ（但しＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３…）に応じて可変的に定められている。前記関数は車速検出信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…が大となるに従って操舵トルク信号Ｔに対する目標電流値Ｉの比が小となると共に、目標電流値Ｉの飽和値が小となるようになっている。関数発生部１２が定めた目標電流値Ｉは加算器１３へ与えられる。
【００１３】
一方、トルクセンサ８が出力し、インタフェース９によりサンプリングされた操舵トルク信号Ｔｓは、微分演算部１４へも与えられる。微分演算部１４には、車速センサ３が出力し、インタフェース４によりサンプリングされた車速検出信号Ｖも与えられる。微分演算部１４は、操舵トルク信号Ｔｓを微分し、微分して得た操舵トルク信号Ｔｓ′に、車速検出信号Ｖに応じて定められた係数を乗じて、微分電流値Ｉｄとして加算器１３へ与え、モータ６及び図示しない舵取機構の慣性補償を行う。加算器１３は、関数発生部１２及び微分演算部１４より与えられた目標電流値Ｉ及び微分電流値Ｉｄを加算し、その加算結果を減算器１０へ与える。
【００１４】
減算器１０には、操舵補助を行うモータ６に流れる電流を検出するモータ電流検出回路７が出力したモータ電流検出信号Ｉｓも与えられている。減算器１０は、加算器１３の加算結果からモータ電流検出信号Ｉｓを減算し、その減算結果を、モータ電圧演算部１１に与える。モータ電圧演算部１１は、与えられた減算結果に対してＰＩＤ演算を行い、その演算結果に基づくＰＷＭ信号をモータ駆動回路５へ与える。モータ駆動回路５は、与えられたＰＷＭ信号によりモータ６を駆動する。この電動パワーステアリング装置の電源は、電源スイッチ回路２を通じてバッテリーＢから与えられる。関数発生部１２、微分演算部１４、加算器１３、減算器１０及びモータ電圧演算部１１は、制御部１を構成している。
【００１５】
図２は、図１に示す電動パワーステアリング装置を模式的に簡略化して示す模式図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵部材２０（ハンドル）に接続された上部軸２１が、下部軸２２とトーションバー２３（連結軸）により連結され、下部軸２２は、伝動軸３０により舵取機構３４に結合されている。上部軸２１、下部軸２２及びトーションバー２３は、操舵軸３３を構成する。上部軸２１は、その上部及び下部で軸受２１ａ，２１ｂにより支持され、下部軸２２は、その上部及び下部で軸受２２ａ，２２ｂにより支持されている。電動モータ６が、ウォーム２４（歯車機構）と下部軸２２の中間部に同軸に固設されたウォームホイール２５（歯車機構）とにより、下部軸２２に連結されている。ウォーム２４は、2つの軸受２４ａ，２４ｂにより支持されている。
【００１６】
伝動軸３０は、2つのユニバーサルジョイント２８，２９により、上端が下部軸２２に、下端が舵取機構３４のピ二オン２６の軸にそれぞれ回動自在に結合されている。ピ二オン２６は、2つの軸受２６ａ，２６ｂにより支持され、ラック軸２７と噛合している。ラック軸２７は、軸受２７ａにより支持され、両端（図２では一端のみ図示）には、タイロッド３１の一端が回動自在に連結され、タイロッド３１の他端には、ナックルアーム３２の一端が回動自在に連結されている。ナックルアーム３２の他端は、図示しない車輪の軸に回動自在に連結されている。ピ二オン２６、ラック軸２７、タイロッド３１及びナックルアーム３２は舵取機構３４を構成する。
【００１７】
関数発生部１２の操舵トルク信号Ｔ−目標電流値Ｉ（アシストトルク）の特性は、上述した他、不感帯の片側幅Ｔｄを、Ｔｄ≦Ｔf1+Ｔf2（操舵軸周り換算）に設定している。ここで、Ｔf1は、舵取機構３４全体の摩擦トルク、Ｔf2は、下部軸２２、伝動軸３０及びユニバーサルジョイント２８，２９の摩擦トルクである（図２参照）。
【００１８】
また、  関数発生部１２の操舵トルク信号Ｔ−目標電流値Ｉ（アシストトルク）の特性は、図３の特性図に示すように、操舵トルクＴｈがＴｈ＝Ｔｄ＋Ｔf3であるとき、アシストトルクＴａは、Ｔａ≦Ｔf3（操舵軸周り換算）となるように設定してある。ここで、Ｔf3は、ウォーム２４及びウォームホイール２５周りの摩擦トルクを含む電動モータ６軸周りのロストルクである（図２参照）。
【００１９】
上述したＴf1，Ｔf2，Ｔf3（操舵軸周り換算）は、例えば、Ｔf1≦０．６Ｎｍ，Ｔf2≦０．３Ｎｍ，Ｔf3≦０．５Ｎｍのような値を取る。また、従来、Ｔｄ＝１．０〜１．７Ｎｍであった。以上のように設定することにより、この電動パワーステアリング装置は、電動モータ６軸周りのロストルクＴf3を引き摺ることなく、また、操舵トルクがタイヤ（車輪）に伝わるトルク値（Ｔf1+Ｔf2）に達し始める前（Ｔf3の範囲内）に、アシストが開始される。その為、この電動パワーステアリング装置では、アシスト開始時のトルク変動が滑らかであり、直進走行時にふらつかず、摩擦感が無く、操舵フィーリングが良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電動パワーステアリング装置を模式的に簡略化して示す模式図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の、関数発生部の操舵トルク−アシストトルクの特性例を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  制御部
５  モータ駆動回路
６  電動モータ
８  トルクセンサ
１２  関数発生部
２０  操舵部材（ハンドル）
２１  上部軸
２２  下部軸
２３トーションバー（連結軸）
２４ウォーム（歯車機構）
２５  ウォームホイール（歯車機構）
２６ピ二オン
２７  ラック軸
２８，２９  ユニバーサルジョイント
３０  伝動軸
３１  タイロッド
３２  ナックルアーム
３３  操舵軸
３４  舵取機構
【図１】
2005153792.tif 000003
【図２】
2005153792.tif 000004
【図３】
2005153792.tif 000005