(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル操舵トルクに応じて転舵輪を駆動する際のアシスト力を電動機により発生させるようにした電動パワーステアリング装置において、
操舵角を検出する操舵角センサと、前記操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、少なくとも前記操舵角及び前記操舵トルクに基づいて補助操舵トルクを算出する補助操舵トルク設定手段と、少なくとも前記補助操舵トルクに基づいて前記電動機の目標電流を算出する目標電流設定手段と、タイヤチェーンなどの滑り止め手段を前記転舵輪に装着したことを判別するチェーン装着判別手段と、前記滑り止め手段の非装着状態における最大操舵角よりも小さい制限操舵角以上の転舵を制限するための大きな操舵反力を前記電動機により発生させるための操舵角制限トルクを設定する操舵角制限トルク設定手段とを有し、
前記チェーン装着判別手段により前記滑り止め手段の装着状態を判断しかつ前記操舵角センサにより検出された操舵角が前記制限操舵角に達した場合には、前記目標電流設定手段では前記補助操舵トルクと前記操舵角制限トルクとに基づいて目標電流を算出することにより前記大きな操舵反力を前記電動機により発生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２】
前記チェーン装着判別手段により前記滑り止め手段の装着状態であると判断された場合に前記操舵角制限トルクを前記目標電流設定手段に入力させるべく前記操舵角制限トルク設定手段と前記目標電流設定手段との間に設けられた切り替え手段と、前記切り替え手段を介した前記操舵角制限トルクを前記補助操舵トルクと共に前記目標電流設定手段に入力させるための加算器とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の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、ハンドル操舵トルクに応じて転舵輪を駆動する際のアシスト力を電動機により発生させるようにした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】
従来、自動車などの操舵装置において、転舵時の最大転舵角度を規定するためのストッパ手段を設けて、転舵輪の最大転舵角度を制限している。たとえば、ラック・アンド・ピニオン構造のものでは、ラックの両端部にストッパを設け、そのストッパをギヤボックスへ衝当させることによりラックのストローク制限をしているものがある。また、リサーキュレート・ボール構造のものではピットマンアームをフレームなどに衝当させている。
【０００３】
転舵輪の転舵角度は、エンジン・トランスミッションの寸法及び配置や、車両フレーム、またはサスペンションアーム類などとの干渉といった制約の中で、車両の目標とする取り回し性能を達成するために可能な限り大きく設定している。その制約の中の１つに、降雪時や路面凍結時に装着するタイヤチェーンを考慮する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記要件としては、タイヤチェーンの装着時においても最大転舵時に他の部品と干渉しないとするものであり、最大転舵角度をタイヤチェーンの装着分を含めて設定することになる。したがって、通常走行時（タイヤチェーン非装着時）には最大転舵角度までに余裕があることになり、通常走行時の最大転舵角度が犠牲になっているという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、転舵輪の最大転舵角度を好適に設定し得ることを実現するために、本発明に於いては、ハンドル操舵トルクに応じて転舵輪を駆動する際のアシスト力を電動機により発生させるようにした電動パワーステアリング装置において、操舵角を検出する操舵角センサと、前記操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、少なくとも前記操舵角及び前記操舵トルクに基づいて補助操舵トルクを算出する補助操舵トルク設定手段と、少なくとも前記補助操舵トルクに基づいて前記電動機の目標電流を算出する目標電流設定手段と、タイヤチェーンなどの滑り止め手段を前記転舵輪に装着したことを判別するチェーン装着判別手段と、前記滑り止め手段の非装着状態における最大操舵角よりも小さい制限操舵角以上の転舵を制限するための大きな操舵反力を前記電動機により発生させるための操舵角制限トルクを設定する操舵角制限トルク設定手段とを有し、前記チェーン装着判別手段により前記滑り止め手段の装着状態を判断しかつ前記操舵角センサにより検出された操舵角が前記制限操舵角に達した場合には、前記目標電流設定手段では前記補助操舵トルクと前記操舵角制限トルクとに基づいて目標電流を算出することにより前記大きな操舵反力を前記電動機により発生させるものとした。
【０００６】
このようにすることにより、タイヤチェーンなどの滑り止め手段を装着した場合には、滑り止め手段の非装着状態における最大操舵角よりも小さい制限操舵角に達したら大きな操舵反力が発生し、それ以上操舵することができなくなり、転舵輪の最大転舵角度が通常時よりも制限されるため、タイヤチェーンとホイールハウス内面との干渉を防止できる。このように、チェーン装着状態判別時にのみ転舵角を制限することから、チェーン非装着状態の通常時にはその最大転舵角度をチェーンのホイールハウス内面に対する干渉を考慮すること無く極力大きくすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【０００８】
図１に、本発明が適用された車両の操向車輪用操舵装置の概略構成を示す。この装置は、ステアリングホイール１に一体結合されたステアリングシャフト２に自在継手を有する連結軸３を介して連結されたピニオン４、及びピニオン４に噛合して車幅方向に往復動し得ると共に、タイロッド５を介して転舵輪としての左右の前輪６のナックルアーム７にその両端が連結されたラック軸８で構成されたラック・アンド・ピニオン機構からなる。また、そのラック・アンド・ピニオンを介しての手動操舵力を軽減するための補助操舵力を発生するべく、ラック軸８の中間部に同軸的に電動機９が配設されている。
【０００９】
さらに、ピニオン４に作用する操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ１１と、ステアリングホイール１の回転角（操舵角）をラック・アンド・ピニオン機構部で検出するための操舵角センサ１２と、車両の走行速度に対応した車速信号を出力するための車速センサ１３と、これらの検出値に基づいて電動機９の出力を制御するための制御ユニット１４とが設けられている。また、本発明に基づく滑り止め装着判別手段としてのタイヤチェーン装着判別器１５が設けられており、そのタイヤチェーン装着判別器１５からの判別信号が制御ユニット１４に入力するようになっている。このようにして、操舵反力発生制御手段が設けられている。
【００１０】
上記制御ユニット１４における制御要領を図２の回路ブロック図を参照して以下に示す。本制御ユニット１４内には、上記操舵角センサ１２で検出された操舵角信号θHが入力される操舵角制限トルク設定手段１６と、同じく操舵角信号θHが入力されると共に、操舵トルクセンサ１１で検出された操舵トルク信号Ｔsと車速センサで検出された車速信号Ｖsとがそれぞれ入力される補助操舵トルク設定手段１７とが設けられている。
【００１１】
補助操舵トルク設定手段１７では、上記各信号値から電動機９に対する駆動信号出力の基となる補助操舵トルクＴaを算出し、操舵角制限トルク設定手段１６では、上記操舵角信号θHが所定値以上になったら補助操舵トルクを制限するための操舵角制限トルクＴrを算出する。それら各トルク信号値Ｔa・Ｔrは、制御ユニット１４内に設けられた加算器１８に入力するようになっているが、操舵角制限トルクＴrは切り替え手段１９を介して加算器１８に入力するようになっている。その切り替え手段１９は、タイヤチェーン装着判別器１５からの判別信号Ｃrによりスイッチング動作するものであり、タイヤチェーン装着時に操舵角制限トルクＴrを加算器１８に入力させるように切り替わる。
【００１２】
さらに本制御ユニット１４内には、加算器１８の出力信号に基づいて電動機９の目標駆動電流を算出するための目標電流設定手段２０と、その目標電流設定手段２０にて算出された目標電流Ｉtが入力されると共に電動機９を駆動制御するための出力電流制御手段２１とが設けられている。その出力電流制御手段２１には、制御ユニット１４の外部にて電動機９に駆動電流を出力するべく設けられた駆動回路２２からのフィードバック電流信号が入力するようになっている。このようにして、電動機１９による補助操舵トルクが発生して、軽い操舵力で転舵可能になる。
【００１３】
本発明に基づく操舵角制限トルク設定手段１６では、前記したように操舵角θHに応じて操舵角制限トルクＴrを求めるが、その制御を図３のフロー図を参照して以下に示す。図３において、その第１ステップＳＴ１では操舵角信号θHの読み込みを行い、次の第２ステップＳＴ２では第１ステップＳＴ１で読み込んだ操舵角θHに応じた操舵角制限トルクを図４に示されるテーブルから求める。
【００１４】
図４のテーブルでは操舵角θHに対する操舵角制限トルクＴrの信号出力状態を示す図であり、図に良く示されるように、操舵角が０〜所定の制限操舵角θc（たとえば右回転側を正とした場合には左回転側を負として−θcになる）の間では操舵角制限トルクＴrが０であり、制限操舵角θc以上になったら操舵角制限トルクＴrは所定の制限値Ｔcになるようにされている。この制限操舵角θcは、前輪６に装着したタイヤチェーン分のスペースをタイヤハウス内面と前輪６との間に確保した場合の最大転舵角度である。したがって、タイヤチェーン非装着時の通常走行時における最大操舵角θmaxは上記制限操舵角θcよりも大きい。
【００１５】
そして、第３ステップＳＴ３にて、第２ステップＳＴ２で図４から求めた操舵角制限トルクＴrを出力する。なお、操舵角制限トルクＴrは、切り替え手段１９がオフの場合には加算器１８に出力されることはない。したがって、切り替え手段１９がオフの場合（通常走行時に対応する）には、最大転舵角度はメカニカル的に規定されることになる。
【００１６】
それに対して、切り替え手段１９がオンの場合には操舵角制限トルクＴrが切り替え手段１９を介して加算器１８に出力されることになる。この場合には、操舵角が制限操舵角θc（−θc）以上になったら上記したように制限値Ｔcが出力され、目標電流設定手段２０には制限値Ｔcを減算した信号値が入力されるため、制限値Ｔcを大きく設定することにより、負の信号が目標電流設定手段２０に入力して、電動機１９により操舵反力が発生する。
【００１７】
これにより、前輪６が制限操舵角θc（−θc）に達したら、大きな操舵反力が生じて、メカニカル的ストッパにより制限された場合のようにそれ以上操舵することができなくなる。この制限操舵角θc（−θc）の値を、前輪６へのチェーン装着状態におけるチェーンの膨らみ分を回避できる隙間をホイールハウス内面との間に設けるように設定しておくことにより、チェーン装着状態で限度一杯まで転舵した場合にチェーンとホイールハウス内面とが干渉することを防止できる。
【００１８】
また、図５に本発明に基づく操舵角θHに対するタイヤ（前輪６）転舵角θTの変化を示すが、図において実線は内輪の場合の変化であり、想像線は外輪の場合の変化である。図に示されるように、上記メカニカル的ストッパによる場合の最大操舵角θmaxではタイヤ転舵角がθ１になるが、上記したようにタイヤチェーン装着を判別した場合の最大操舵角は最大操舵角θmaxよりも小さな制限操舵角θcで制限され、その場合のタイヤ転舵角はθ２（＜θ１）となる。
【００１９】
それに対して、本発明が適用されない場合には、その最大転舵角を、タイヤチェーンの非装着状態においても装着時を考慮して、チェーンがホイールハウス内面に干渉しないように設定しておく必要があり、その最大操舵角は図５におけるθcとなり、タイヤ最大転舵角も図におけるθ２になる。
【００２０】
すなわち、本発明が適用されない車両にあってはチェーン装着の有無に関わらず最大転舵角がθ２に制限されるのに対して、本発明によれば、チェーン装着状態に対しては同じであるが、チェーン非装着状態にあっては、タイヤチェーンとホイールハウス内面との干渉を考慮しないで良いため、操舵角θHを極力大きく設定することができる。したがって、車両の小回り性能を大幅に向上させることができる。
【００２１】
なお、本実施の形態にあっては、チェーン非装着時の操舵角θHの制限をメカニカル的ストッパを用いて行うようにしたが、制限値Ｔcを最大操舵角θmax時にも発生させるように設定すると共に、タイヤチェーン装着判別器１５の信号により所定操舵角θc時と最大操舵角θmax時とにそれぞれ制限値Ｔcを出力させるように制御しても良い。この場合には、左右の最大転舵角の設定を電気的に調整することができ、完成検査における転舵角の調整を容易に行うことができる。
【００２２】
また、チェーン装着の有無の判別は、タイヤチェーン装着判別器１５からの信号により決定されるが、そのタイヤチェーン装着判別器１５にあっては例えば手動切換スイッチであって良く、タイヤチェーンの装着／非装着に応じてドライバーがスイッチのオン/オフを切り替えるようにして良い。また、例えば車体上下動検出Ｇセンサを用いて、タイヤチェーン装着状態での走行時における特有の車体振動数を検出し、自動的にタイヤチェーン装着の有無を判別するようにしても良い。
【００２３】
【発明の効果】
このように本発明によれば、従来の電動パワーステアリング装置の電動機制御手段の中にタイヤチェーン装着の有無を判別するための滑り止め装着判別信号を入力して、その判別信号に基づいて操舵角制限トルクを設定することにより、タイヤチェーン装着時には任意（車種別に設定）の制限操舵角に達した際に電動機による反力を増大させることによって最大転舵角の制限を行うことができ、タイヤチェーンを装着していない通常走行時には上記最大転舵角をレイアウト的に最大位置まで可能にして転舵輪の最大転舵角を極力増大し、通常走行時の車両小回り性能を向上させることができる。
また、タイヤチェーン非装着時の最大転舵角の制限をストッパなどの機械的な手段を用いて行っても良く、その場合には、タイヤチェーン装着時のみ電動パワーステアリング装置の電動機による反力を増大させることによる最大操舵角の制限を行えば良いため、装置をシンプル化かつ低コスト化し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された車両の操向車輪用操舵装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明に基づく操舵反力発生制御手段を示す回路ブロック図。
【図３】本発明に基づく制御フロー図。
【図４】操舵角に対する操舵角制限トルクの制御テーブルを示す図。
【図５】操舵角に対するタイヤ転舵角の変化を示す図。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  連結軸
４  ピニオン
５  タイロッド
６  前輪
７  ナックルアーム
８  ラック軸
９  電動機
１１  操舵トルクセンサ
１２  操舵角センサ
１３  車速センサ
１４  制御ユニット
１５  タイヤチェーン装着判別器
１６  操舵角制限トルク設定手段
１７  補助操舵トルク設定手段
１８  加算器
１９  切り替え手段
２０  目標電流設定手段
２１  出力電流制御手段
２２  駆動回路
【図１】
0003950217.tif 000002
【図２】
0003950217.tif 000003
【図３】
0003950217.tif 000004
【図４】
0003950217.tif 000005
【図５】
0003950217.tif 000006