(57)【要約】【課題】操舵部材１の操作に応じて操舵補助を行うパワーステアリング装置において、ステアリング機構３の舵角中点を安定した精度で検出可能にすること。【解決手段】第１の車速状況下においてステアリング機構３の舵角中点を検出する第１検出モードと、第１の車速状況とは異なる第２の車速状況下においてステアリング機構３の舵角中点を検出する第２検出モードとのいずれか一方を、第２の車速状況下において操舵部材１の特定操作の有無に応じて選択的に実行する構成。【選択図】図２
2005212588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じてアクチュエータを駆動して操舵補助を行うパワーステアリング装置であって、
第１の車速状況下でステアリング機構の舵角中点を検出する第１検出モードと、上記第１の車速状況とは異なる第２の車速状況下でステアリング機構の舵角中点を検出する第２検出モードとを実行可能であり、かつ、両検出モードのいずれか一方を、第２の車速状況下での操舵部材の特定操作の有無に応じて選択的に実行する、ことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
上記第１の車速状況が車両の走行中であり、
上記第２の車速状況が車両の停止中である、
ことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
【請求項３】
エンジン始動後から所定時間が経過するまでの期間のみ上記特定操作の有無判断を行う、ことを特徴とする請求項１または２に記載のパワーステアリング装置。
【請求項４】
車両運転状態を検出する車両運転状態検出手段と、
操舵部材の特定操作の有無を監視する監視手段と、
車両運転状態検出手段および監視手段の検出出力に基づいて第１検出モードまたは第２検出モードを選択する選択手段と、
選択手段で選択したモードで舵角中点を検出する中点検出手段と、
を含むことを特徴とする請求項１から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】
上記車両運転状態検出手段は、車速センサとエンジン回転センサとからの出力に基づき車両の運転状態を検出するものであり、
上記監視手段は、操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサからの出力に基づき特定操作の有無を監視するものである、ことを特徴とする請求項４に記載の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、ステアリングホイール等の操舵部材の人的な操作に応じて電動モータや電動ポンプ等のアクチュエータを駆動して操舵補助を行うパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両のパワーステアリング装置は、操舵トルクを検出するトルクセンサと、車速を検出する車速センサと、エンジンの回転を検出するエンジン回転センサと、これらセンサからのセンサ信号に基づき電動モータを駆動制御して操舵補助を行う電子制御ユニットとを備えている。
【０００３】
電子制御ユニットは、マイクロコンピュータと、ＰＷＭ信号発生回路と、モータ駆動回路とを備え、マイクロコンピュータにおいては、各センサのセンサ信号に基づき、内蔵する操舵補助のプログラムやデータに従い操舵補助に適したトルクを発生するのに必要な電動モータの駆動量を演算し、その駆動量に対応する制御信号を生成して、これをＰＷＭ信号発生回路へ出力する。ＰＷＭ信号発生回路は、その制御信号に対応したデューティ比とされたＰＷＭ信号をモータ駆動回路に与えて、当該モータ駆動回路を構成する各パワーＭＯＳＦＥＴをスイッチング動作させて電動モータを駆動する。
【０００４】
このような操舵補助を行うのに、マイクロコンピュータは、電動モータの制御の基準を認識するために、ステアリング機構の舵角中点を走行中に検出することが必要な場合があり、その検出の機能をもたせた技術も既に提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平７−２５３１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例では、ステアリング機構の舵角中点の検出を走行中に行うようにしているが、車両の走行中は車両の振動や路面の状態などの影響があるために、ステアリング機構の舵角中点の検出精度が不安定になることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、操舵部材の操作に応じてアクチュエータを駆動して操舵補助を行うパワーステアリング装置であって、第１の車速状況下でステアリング機構の舵角中点を検出する第１検出モードと、上記第１の車速状況とは異なる第２の車速状況下でステアリング機構の舵角中点を検出する第２検出モードとを実行可能であり、かつ、両検出モードのいずれか一方を、第２の車速状況下での操舵部材の特定操作の有無に応じて選択的に実行することを特徴としている。
【０００７】
ここで、アクチュエータは、電動モータや電動ポンプを含む。そのため、本発明のパワーステアリング装置は、電動モータ式、電動ポンプ式を問わない。操舵部材は、人により操作されるものであればよく、その外形形状は特に限定されない。
【０００８】
本発明によれば、第１検出モードと第２検出モードとをスイッチなどを追加することなく選択的に実行することができる。
【０００９】
なお、第１の車速状況および第２の車速状況は、車速がゼロから任意に設定することができるが、いずれにしても第１の車速状況と第２の車速状況とで異なる関係に設定される。好ましくは、第１の車速状況が車両の走行中であり、第２の車速状況が車両の停止中とすることができる。例えば二つの車速状況のうち一方の車速状況を車両停止時とした場合には、走行時に舵角中点を検出する場合に比べて舵角中点の検出精度を安定的に向上することができる。また、例えば二つの車速状況のうちの他方を従来例と同様に走行中とした場合には、従来例と同様に走行中に舵角中点を検出することもできる。このように、舵角中点の検出を走行中や停止中に行うことができ、操舵補助動作を向上させるうえで有利となる。
【００１０】
好ましくは、エンジン始動後から所定時間が経過するまでの期間のみ上記特定操作の有無判断を行うことができる。この場合、第２検出モードを実行可能とする時期を特定しているから、必要以上に舵角中点を検出するという無駄を無くせる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、必要に応じて異なる車速状況下で舵角中点を検出することができるから、舵角中点を安定した精度で検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明による最良の形態に係るパワーステアリング装置を説明する。
【００１３】
図１は、パワーステアリング装置を示す構成説明図である。図にはコラムアシストタイプのパワーステアリング装置を示している。このパワーステアリング装置は、ステアリングホイール等の操舵部材１にステアリングコラム２Ａおよびインターミディエイトシャフト２Ｂを介してステアリング機構３を連結した構成であり、ステアリングコラム２Ａに、操舵部材１の操作による運転者の負荷を軽減するためのパワーアシストユニットが付設されている。
【００１４】
ステアリング機構３は、詳細に図示していないがラックアンドピニオン式またはボールナット式などからなり、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材１２を押し引き動作させることにより車輪１３の向きを変えるものである。
【００１５】
パワーアシストユニットは、主として、アクチュエータとしての電動モータ５、減速機構６、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１を備える。
【００１６】
電動モータ５は、ブラシレスモータであるが、ブラシ付きモータや、その他の型式の公知の電動モータでもよい。減速機構６は、詳細に図示していないがウォームホイールおよびウォームギヤからなるギヤ機構などからなる。電子制御ユニット１１は、車載バッテリ７からイグニッションキー８を介して電源の供給を受け、必要に応じて電動モータ５を駆動する。
【００１７】
このようなパワーステアリング装置では、操舵部材１が操作されると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ４により検出され、トルクセンサ４や車速センサ９やエンジン回転センサ１０や舵角センサ１４からのセンサ信号に基づいて電子制御ユニット１１が電動モータ５を駆動し、電動モータ５の回転を減速機構６で減速してステアリングコラム２Ａに加えることにより、運転者による操舵部材１の操作の負担を軽減する。すなわち、操舵部材１の操作によって発生する操舵トルクと電動モータ５が発生する操舵補助力によるトルク（操舵補助トルク）との和が、出力トルクとして、ステアリングコラム２Ａおよびインターミディエイトシャフト２Ｂを介してステアリング機構３に与えられる。
【００１８】
そして、電子制御ユニット１１は、車両が走行している状況下で一定期間毎にステアリング機構３の舵角中点を検出する第１検出モードと、要求があったときのみ車両が停止している状況下でステアリング機構３の舵角中点を検出する第２検出モードとを実行する。
【００１９】
電子制御ユニット１１を図２に基づいて詳細に説明する。電子制御ユニット１１は、マイクロコンピュータ２０と、センサ信号処理回路（インタフェース手段）２１，２２，２３，１５と、ＰＷＭ信号発生回路２４と、モータ駆動回路２５と、電源回路２６とを備えている。
【００２０】
センサ信号処理回路２１，２２，２３，１５は、トルクセンサ４、車速センサ９、エンジン回転センサ１０、舵角センサ１４それぞれに個別に対応して設けられてセンサ信号をマイクロコンピュータ２０の処理に適した形に処理する。ＰＷＭ信号発生回路２４は、マイクロコンピュータ２０からの制御信号に応じたデューティ比をもつＰＷＭ信号を発生し、このＰＷＭ信号をモータ駆動回路２５に出力する。モータ駆動回路２５は、複数のパワーＭＯＳＦＥＴからなる。モータ駆動回路２５は、具体的には図示していないが、例えば、電動モータ５が三相ブラシレスモータであれば、車載バッテリ７と接地との間で直列に接続された２個のパワーＭＯＳＦＥＴの共通接続部にブラシレスモータのＵ相巻線を接続し、別の２個のパワーＭＯＳＦＥＴの共通接続部にブラシレスモータのＶ相巻線を接続し、さらに別の２個のパワーＭＯＳＦＥＴの共通接続部にブラシレスモータのＷ相巻線を接続してなる３相インバータ回路構成とされている。電源回路２６は、電子制御ユニット１１内部の各回路に電源を供給する。
【００２１】
そして、マイクロコンピュータ２０は、ハードウエア上で特に図示しないが、パワーステアリング装置の制御の中心を司るＣＰＵと、パワーステアリング装置の制御プログラムを内蔵しているプログラムメモリと、操舵補助制御に必要なデータを格納するデータメモリとを含み、ＣＰＵがプログラムメモリに記憶されている制御や演算のための各種プログラムを実行することにより、機能処理部として作用するものである。
【００２２】
プログラムメモリは、トルクセンサ４と車速センサ９それぞれからのセンサ信号に基づき、ＰＷＭ信号のデューティ比を演算するための演算プログラムを記憶している。マイクロコンピュータ２０は、上記演算プログラムに従い、所要の演算を実行する演算部３０を備える。
【００２３】
演算部３０は、上記演算プログラムに従い、ＰＷＭ信号発生回路２４のＰＷＭ信号のデューティ比を決める制御信号を生成する。すなわち、演算部３０は、トルクセンサ４のセンサ信号により得た操舵トルク情報と、車速センサ９のセンサ信号により得た車速情報とに基づいて、電動モータ５に供給すべき電流の目標値を算出する。演算部３０は目標値の設定に、電動モータ５に供給すべき目標値と操舵トルクとの関係を、車速をパラメータとして示すアシストテーブル（図示省略）を参照する。演算部３０は、モータ電流検出回路２９から電動モータ５に流れている電流の検出値を取り込み、この取り込んだモータ電流の検出値と目標値との偏差を演算する。そして、この偏差をゼロにして電動モータ５に目標値に対応した電流が流れるように、比例積分制御演算等の所要の制御演算を行い、この演算結果に対応して制御信号を生成し、この制御信号をＰＷＭ信号発生回路２４に出力する。
【００２４】
マイクロコンピュータ２０は、さらに、プログラムメモリに記憶されている図３に示すプログラムを実行することによりステアリング機構３の舵角中点を検出する機能処理部として舵角中点検出部３１を備える。
【００２５】
舵角中点検出部３１は、さらに、車速センサ９とエンジン回転センサ１０それぞれからのセンサ信号に基づき車両運転状態（車両の停止と走行の状態）を検出する車両運転状態検出手段３２と、トルクセンサ４からのセンサ信号に基づき操舵部材１の特定操作の有無を監視する監視手段３３と、車両運転状態検出手段３２および監視手段３３の検出出力に基づいて第１検出モードまたは第２検出モードを選択する選択手段３４と、選択手段３４で選択した第１または第２検出モードで舵角中点を検出する中点検出手段３５とを含む。
【００２６】
第１検出モードとは、車両走行中にステアリング機構３の舵角中点を検出する検出モードであり、第２検出モードは、車両停止中にステアリング機構３の舵角中点を検出する検出モードである。この機能処理部については図３に示すフローチャートを参照して行う動作説明により明らかにする。
【００２７】
図３に示すフローチャートを参照して、以上の構成を備えた電子制御ユニット１１におけるマイクロコンピュータ２０の動作を説明する。
【００２８】
マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１で、イグニッションキー８の操作に伴うエンジンの始動に応答してカウンタを初期化するとともに、内蔵タイマのタイマ動作をスタートさせる。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ２で、イグニッションキー８の操作時点から内蔵タイマがタイムアップしたか否かを判定する。スタート後からタイムアップに至るまでの時間は、例えば１〜２分間に設定することができる。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ２でタイムアップしていないとき、「ＮＯ」と判定して、処理手順をステップＳ３に移行する。マイクロコンピュータ２０は、前記タイマがタイムアップするまでの間、ステップＳ３〜ステップＳ５の処理手順を繰り返し実行し、車両停止中に舵角中点を検出する第２検出モードの要求の有無を監視する。
【００２９】
マイクロコンピュータ２０は、上記車両停止を次の二つの条件が成立しているか否かを調べることにより判定する。詳しくは、マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ３において車速センサ９のセンサ信号から車速が「０」であるか否かを判定し、ステップＳ４においてエンジン回転センサ１０のセンサ信号からエンジン回転数Ｎが所定回転数Ｎ１未満（エンジン回転数＜Ｎ１）であるか否かを判定し、両ステップＳ３、Ｓ４で共に「ＹＥＳ」と判定したとき、車両が停止中であると判定し、それ以外の場合は、車両が走行中であると判定する。ここで、所定回転数Ｎ１とは、アイドリング回転数か、あるいはアイドリング回転数よりも若干高い値に設定することができる。
【００３０】
マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ５での第２検出モードの要求の有無を、操舵部材１で特定の操作が行われたか否かにより判定する。特定の操作とは、操舵部材１を左右いずれか一方向例えば左方向に操舵してステアリング機構３をその舵取りエンドまで操舵してから操舵部材１を引き続き残り他方向例えば右方向に操舵してステアリング機構３をその舵取りエンドまで操舵する行為のことを言う。例えば操舵部材１を左右いずれか一方向に操舵してステアリング機構３がその舵取りエンドまで操舵されたことは、トルクセンサ４のセンサ信号に基づいて認識できる。例えば舵取りエンドまでの操舵を１回認識する毎に、カウンタのカウント値Ｃを「Ｃ→Ｃ＋１」とインクリメントするようにしておけば、カウント値Ｃが「２」になったときに、第２検出モードが要求されたと判断することができる。
【００３１】
ここで、まず、ステップＳ３、Ｓ４およびＳ５の三つの条件すべてが成立しないうちに、マイクロコンピュータ２０がステップＳ２でタイマのタイムアップを検出した場合、車両が走行したとみなして処理手順をステップＳ１３からステップＳ１５に移行させる。ステップＳ１３では、第１検出モードの状態に入っているか否かを調べ、入っている場合にはステップＳ１４でモード判別フラグを第１検出モードに設定するとともにこの第１検出モードで舵角中点を検出したときにその舵角中点値をデータメモリに記憶あるいは書き換えるが、第１検出モードの状態に入っていない場合にはステップＳ１５で第２検出モードの前回あるいは初期の舵角中点値を使用する。このステップＳ１３で第１検出モードの状態に入っているか否かを判断するにはモード判別フラグで判断する。これらステップＳ１４，Ｓ１５の後は、図３のフローチャートを抜けて、操舵部材１の操作に応じた操舵補助動作を制御するプログラムに移行することにより、必要に応じて走行中に舵角中点の検出動作を行う。なお、操舵部材１が操作されたときに減速機構６、電動モータ５および電子制御ユニット１１により操舵補助を行う動作は、本発明に直接的に関係しないので、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
そして、マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１４でモード判別フラグを第１検出モードに設定すると、車両が直進走行している状態にあり、かつ、一定期間ごとにステアリング機構３の舵角中点の位置を検出し、この検出した舵角中点値を、データメモリに記憶している舵角中点値と書き換えることを行う。
【００３３】
しかし、マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５において前記三つの条件すべてが成立したことを検出した場合、ステップＳ７に処理手順を移行し、このステップＳ７で第２検出モードのキャンセル要求の有無を確認する。このキャンセル要求の有無は、前記タイマがタイムアップするまでの間に前述した特定の操作がもう一度行われたか否かを判定するものであり、要するに、カウンタのカウント値Ｃが「４」になったときにキャンセルが要求されたものと認識するようになっている。
【００３４】
マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ７で、キャンセルが要求されたことを検出した場合、前述したステップＳ１４でモード判別フラグを第１検出モードに設定して、図３のフローチャートを抜けるが、キャンセルが要求されていない場合は、ステップＳ８で第２検出モードを実行することによりステアリング機構３の舵角中点を検出する。この第２検出モードでは、車両停止中にステアリング機構３の舵角中点を検出するのであるが、この舵角中点の検出方法としては、例えばステアリング機構３で車輪１３，１３を一旦左右いずれか一方向の舵角エンドまで舵取りしてから残り他方向の舵角エンドまで舵取りし、舵角センサ１４で検出した左方向への最大舵角と右方向への最大舵角とを加算して「２」で割ることにより求める。この他の舵角中点の検出方法としては、例えば操舵部材１を中立の状態にしたときの位置をステアリング機構３の舵角中点とすることができる。
【００３５】
この後、運転者あるいは作業者が操舵部材１を目視で中央位置に合わせてアクセルを踏むことによりエンジン回転数Ｎを所定回転数Ｎ１＋αよりも大きく（エンジン回転数＞Ｎ１＋α）すると、これをステップＳ９で「ＹＥＳ」と判断し、ステップＳ１０でカウンタのカウント値Ｃをリセットし、ステップＳ１１で、今回検出した舵角中点位置から初期設定値を減算した値の絶対値が所定の上限値よりも大きい（｜舵角中点位置−初期設定値｜＞上限値）か否かを調べる。このステップＳ１１で小さいと判断した場合には「ＮＯ」で示すようにステップＳ１２に移行し、モード判別フラグを第２検出モードに設定、記憶するとともに上記ステップＳ８で検出した舵角中点値を、データメモリに記憶してある舵角中点値と書き換える。こうしてから、図３のフローチャートを抜けて、操舵部材１の操作に応じた操舵補助動作を制御するプログラムに移行する。
【００３６】
以上説明したように、車両停止中における操舵部材１の特定操作の有無に応じて、走行中に舵角中点を検出する第１検出モードと、車両停止中に舵角中点を検出する第２検出モードとを選択して実行できるので、舵角中点を安定した精度で検出することが可能になる。また、モード選択を操舵部材１の特定操作で行うようにしているから、スイッチなどを用いる必要がなく、コスト低減に有利となる。特に、車両停止中に舵角中点を検出する第２検出モードを実行した場合、走行中に舵角中点を検出する第１検出モードや従来例の場合のように車両の振動や路面など外部からの影響を受けることがないので、検出精度を安定して向上でき、パワーステアリング装置による操舵補助動作の向上に貢献できる。
【００３７】
以下、本発明の他の実施形態や応用例を説明する。
【００３８】
（１）舵角エンドは、トルクセンサ４の出力で検出する他に、電動モータ５に流れるモータ電流値をモニタすることにより検出することができる。つまり、モータ電流値は、操舵トルクの増減に略比例して変化するので、モータ電流値が最大となったことにより舵角エンドと検出できるのである。この他、舵角エンドは、舵角センサ１４の出力で直接的に検出することができる。
【００３９】
（２）第２検出モードを要求するための特定操作の操作パターンや、第２検出モードをキャンセルするための特定操作の操作パターンは、特に限定されず、例えば左右いずれか一方に所定角度だけ操作するような場合など、いろいろ考えられる。
【００４０】
（３）本発明のパワーステアリング装置は、コラムアシストタイプの他に、ピニオンアシストタイプ、ラックアシストタイプ、ダイレクトドライブタイプなどとすることができる。
【００４１】
（４）本発明を電動ポンプ式のパワーステアリング装置に適用する場合は、操舵部材１の回転角度を検出してこの回転角度の値を示す情報を出力する舵角センサを用いているので、この種のパワーステアリング装置では、舵角センサの出力信号に基づいて舵角エンドを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るパワーステアリング装置の構成説明図
【図２】図１の電子制御ユニットの構成説明図
【図３】図１の電子制御ユニットの動作説明に用いるフローチャート
【符号の説明】
【００４３】
１は操舵部材、２Ａはステアリングコラム、２Ｂはインターミディエイトシャフト、３はステアリング機構、４はトルクセンサ、５は電動モータ、６は減速機構、７は車載バッテリ、８はイグニッションキー、９は車速センサ、１０はエンジン回転センサ、１１は電子制御ユニット、１３は車輪。
【図１】
2005212588.tif 000003
【図２】
2005212588.tif 000004
【図３】
2005212588.tif 000005