JP2000289635A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】運転者に操舵違和感を与えることを防止できる
パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】電子制御ユニットの内部温度Ｔが第３しき
い温度Ｔ３以上に高くなると、電動モータの駆動を停止
する。その後、電子制御ユニットの内部温度Ｔが第１し
きい温度Ｔ１未満に下がると、ステアリングホイールの
操舵角度が所定の舵角中点範囲内であるか否かを判断し
て、ステアリングホイールの操舵角度が舵角中点範囲内
である場合に限り、停止中の電動モータの駆動を再開す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動モータによ
り駆動されるポンプの発生油圧によりステアリング機構
に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ステアリング機構に結合され
たパワーシリンダにオイルポンプからの作動油を供給す
ることによって、ステアリングホイールの操作を補助す
るパワーステアリング装置が用いられている。このよう
なパワーステアリング装置では、オイルポンプは電動モ
ータによって駆動されるようになっており、その電動モ
ータの回転速度に応じた操舵補助力がパワーシリンダか
ら発生される。

【０００３】電動モータの駆動制御は、電子制御ユニッ
トが、たとえばＦＥＴ（Field Effect Transistor）か
らなるモータ駆動素子のオン／オフを制御することによ
り達成される。そのため、ステアリングホイールの激し
い操作が続き、モータ駆動素子が頻繁にオン／オフされ
たり、モータの負荷が増加し、大電流が流れたりする
と、モータ駆動素子が発熱して、このモータ駆動素子が
破壊されるおそれがある。

【０００４】また、電子制御ユニットは、たとえばＣＰ
ＵやＲＡＭおよびＲＯＭを含むコンピュータで構成され
ており、外部から与えられる熱に弱い。そのため、ステ
アリングホイールの激しい操作が続いて、モータ駆動素
子が発熱すると、このモータ駆動素子からの発熱によっ
て電子制御ユニットが破壊されるおそれがある。そこ
で、従来のパワーステアリング装置では、たとえば電子
制御ユニットの内部温度を検出するための温度センサを
設け、この温度センサによる検出温度が予め定める温度
よりも高くなれば、電動モータを強制的に停止させるよ
うにしている。そして、温度センサによる検出温度が上
記予め定める温度以下に下がった後に、強制停止させた
電動モータを再起動するようにしている。これにより、
モータ駆動素子や電子制御ユニットが、発熱によって破
壊されることを防止できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の制御では、電動モータを強制的に停止させた後に、
ステアリングホイールの操作が行われている途中で、電
子制御ユニットの内部温度が上記予め定める温度以下に
下がった場合に、運転者が操舵違和感を感じることがあ
った。すなわち、運転者がステアリングホイールにトル
クを加えているときに、電子制御ユニットの内部温度が
上記予め定める温度以下に下がると、これに応答して電
動モータが再起動されて、突然にステアリングホイール
の操舵補助が行われるため、運転者は操舵抵抗が急に軽
くなったと感じてしまう。

【０００６】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、運転者に操舵違和感を与えることを防止
できるパワーステアリング装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動モー
タにより駆動されるポンプの発生油圧によって、操舵を
補助するための操舵補助力を発生させるパワーステアリ
ング装置において、予め定める部分の温度を検出するた
めの温度検出手段と、操舵角度に応じた舵角データを出
力する舵角検出手段と、上記温度検出手段によって検出
される温度が予め定める上限温度以上である場合に、上
記電動モータの駆動を禁止する駆動禁止手段と、上記駆
動禁止手段によって電動モータの駆動が禁止された後
に、上記温度検出手段によって検出される温度が予め定
める下限温度以下に低下した場合に、上記舵角検出手段
からの舵角データに基づいて、操舵角度が予め定める舵
角中点範囲に含まれているか否かを判断する判断手段
と、この判断手段によって操舵角度が予め定める舵角中
点範囲内であると判断された場合に、上記電動モータの
再駆動を許容する再駆動許容手段とを含むことを特徴と
するパワーステアリング装置である。

【０００８】この発明によれば、温度検出手段による検
出温度が予め定める上限温度以上になると、駆動禁止手
段によって電動モータの駆動が禁止される。その後、温
度検出手段による検出温度が予め定める下限温度以下に
下がると、操舵角度が舵角中点範囲内であるか否かが判
断される。そして、操舵角度が舵角中点範囲内である場
合に限り、再駆動許容手段によって電動モータの再駆動
が許容される。

【０００９】これにより、運転者がステアリング操作を
行っている途中に、突然に操舵補助が行われるといった
ことを防止でき、運転者に操舵抵抗が急に軽くなったと
いう操舵違和感を感じさせることを防止できる。なお、
上記舵角中点範囲は、車両が直進しているときの操舵角
度である舵角中点を含む予め定める範囲である。

【００１０】さらに、請求項２のように、上記予め定め
る部分は、上記電動モータの駆動を制御するための制御
ユニットの内部であることが好ましい。また、上記予め
定める部分は、電動モータへの電力の供給を制御するた
めのモータ駆動素子（ＦＥＴ）などであってもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置の基本
的な構成を示す概念図である。このパワーステアリング
装置は、車両のステアリング機構に関連して設けられ、
このステアリング機構１に操舵補助力を与えるためのも
のである。

【００１２】ステアリング機構１は、運転者によって操
作されるステアリングホイール２と、このステアリング
ホイール２に連結されたステアリング軸３と、ステアリ
ング軸３の先端部に設けられたピニオンギア４と、この
ピニオンギア４に噛合するラックギア部５ａを有し、車
両の左右方向に延びたラック軸５とを備えている。ラッ
ク軸５の両端にはタイロッド６がそれぞれ結合されてお
り、このタイロッド６は、それぞれ、操舵輪としての前
左右輪ＦＬ，ＦＲを支持するナックルアーム７に結合さ
れている。ナックルアーム７は、キングピン８まわりに
回動自在に設けられている。

【００１３】この構成により、ステアリングホイール２
が操作されてステアリング軸３が回転されると、この回
転がピニオンギア４およびラック軸５によって車両の左
右方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、
ナックルアーム７のキングピン８まわりの回動に変換さ
れ、これによって、前左右輪ＦＬ，ＦＲの転舵が達成さ
れる。

【００１４】ステアリング軸３の途中部には、ステアリ
ングホイール２に加えられた操舵トルクの方向および大
きさに応じてねじれを生じるトーションバー９と、この
トーションバー９のねじれの方向および大きさに応じて
開度が変化する油圧制御弁２３とが介装されている。こ
の油圧制御弁２３は、ステアリング機構１に操舵補助力
を与えるパワーシリンダ２０に接続されている。パワー
シリンダ２０は、ラック軸５に一体的に設けられたピス
トン２１と、このピストン２１によって区画された一対
のシリンダ室２０ａ，２０ｂとを有しており、シリンダ
室２０ａ，２０ｂは、それぞれ、オイル供給／帰還路２
２ａ，２２ｂを介して、油圧制御弁２３に接続されてい
る。

【００１５】油圧制御弁２３は、さらに、リザーバタン
ク２５およびオイルポンプ２６を通るオイル循環路２４
の途中部に介装されている。オイルポンプ２６は、電動
式のモータ２７によって駆動され、リザーバタンク２５
に貯留されている作動油をくみ出して油圧制御弁２３に
供給する。余剰分の作動油は、油圧制御弁２３からオイ
ル循環路２４を介してリザーバタンク２５に帰還され
る。

【００１６】油圧制御弁２３は、トーションバー９に一
方方向のねじれが加わった場合には、オイル供給／帰還
路２２ａ，２２ｂのうちの一方を介してパワーシリンダ
２０のシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちの一方に作動油
を供給する。また、トーションバー９に他方方向のねじ
れが加えられた場合には、オイル供給／帰還路２２ａ，
２２ｂのうちの他方を介してシリンダ室２０ａ，２０ｂ
のうちの他方に作動油を供給する。トーションバー９に
ねじれがほとんど加わっていない場合には、油圧制御弁
２３は、いわば平衡状態となり、作動油はパワーシリン
ダ２０に供給されることなく、オイル循環路２４を循環
する。

【００１７】パワーシリンダ２０のいずれかのシリンダ
室に作動油が供給されると、ピストン２１が車幅方向に
沿って移動する。これにより、ラック軸５に操舵補助力
が作用することになる。モータ２７の駆動制御は、電子
制御ユニット３０内のＣＰＵ３１が、たとえばＦＥＴか
らなるモータ駆動素子３５のオン／オフを制御すること
によって達成される。電子制御ユニット３０には、バス
３７を介してＣＰＵ３１に接続されたＲＡＭ３２、ＲＯ
Ｍ３３および温度センサ３４が備えられている。ＲＡＭ
３２は、ＣＰＵ３１のワークエリアとして機能するもの
である。ＲＯＭ３３には、ＣＰＵ３１の動作プログラム
などが記憶されている。温度センサ３４は、電子制御ユ
ニット３０の内部に設けられており、電子制御ユニット
３０の内部温度を検出するものである。

【００１８】また、ＣＰＵ３１には、バス３７に接続さ
れたＩ／Ｏ（Input/Output）ポート３６を介して、舵角
センサ１１から出力される舵角データが与えられるよう
になっている。舵角センサ１１は、ステアリングホイー
ル２に関連して設けられており、車両のイグニッション
キースイッチが導通されてエンジンが始動したときのス
テアリングホイール２の舵角を初期値「０」として、こ
の初期値からの相対舵角に対応する舵角データを出力す
る。

【００１９】さらに、ＣＰＵ３１には、Ｉ／Ｏポート３
６を介して、車両の速度を検出するための車速センサ１
２の出力信号が与えられるようになっている。車速セン
サ１２は、車両の速度を直接的に検出するものでもよ
く、また、車輪に関連して設けられた車輪速センサの出
力パルスに基づいて車両の速度を計算により求めるもの
であってもよい。

【００２０】ＣＰＵ３１は、舵角センサ１１から与えら
れる舵角データに基づいて舵角速度を求める。そして、
この舵角データから求めた舵角速度、車速センサ１２で
検出される車両速度および温度センサ３４による検出温
度に基づいて、モータ２７の駆動を制御する。図２は、
電動モータ２７の駆動に関連するＣＰＵ３１の動作を説
明するためのフローチャートである。また、図３は、温
度センサ３４によって検出される電子制御ユニット３０
の内部温度Ｔと電動モータ２７の最大モータ回転速度Ｎ
との関係を示すグラフである。

【００２１】電子制御ユニット３０のＣＰＵ３１は、車
両のイグニションスイッチがオンにされると、まず、温
度センサ３４の出力信号を参照して、電子制御ユニット
３０の内部温度Ｔを検出する（ステップＳ１）。そし
て、検出した内部温度Ｔが予め定める第１しきい温度Ｔ
１（たとえば１０５℃）以上であるか否かを判断する
（ステップＳ２）。内部温度Ｔが第１しきい温度Ｔ１未
満であれば（ステップＳ２でＮＯ）、電動モータ２７の
最大モータ回転速度Ｎを予め定める第１回転速度Ｎ１に
設定する（ステップＳ３）。

【００２２】内部温度Ｔが第１しきい温度Ｔ１以上であ
る場合には、次に、内部温度Ｔが第１しきい温度Ｔ１よ
りも高い第２しきい温度Ｔ２（たとえば１１０℃）以上
であるか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、内
部温度Ｔが第２しきい温度Ｔ２未満の場合、すなわち、
内部温度Ｔが第１しきい温度Ｔ１以上、かつ、第２しき
い温度Ｔ２未満である場合は、内部温度Ｔに対して第１
回転速度Ｎ１と第２回転速度Ｎ２（Ｎ１＞Ｎ２）との間
でほぼ直線的な変化を示す比例直線Ｐ１（図３参照）に
従って、最大モータ回転速度Ｎを設定する（ステップＳ
５）。

【００２３】内部温度Ｔが第２しきい温度Ｔ２以上であ
る場合には、ＣＰＵ３１は、内部温度Ｔが第２しきい温
度Ｔ２よりもさらに高い第３しきい温度Ｔ３（たとえば
１２２℃）以上であるか否かを判断する（ステップＳ
６）。そして、内部温度Ｔが第３しきい温度Ｔ３未満の
場合、すなわち、内部温度Ｔが第２しきい温度Ｔ２以
上、かつ、第３しきい温度Ｔ３未満である場合は、内部
温度Ｔに対して第２回転速度Ｎ２と第３回転速度Ｎ３
（Ｎ２＞Ｎ３）との間でほぼ直線的な変化を示す比例直
線Ｐ２（図３参照）に従って、最大モータ回転速度Ｎを
設定する（ステップＳ７）。

【００２４】こうして電子制御ユニット３０の内部温度
Ｔに応じた電動モータ２７の最大モータ回転速度Ｎを決
定すると、ＣＰＵ３１は、車速センサ１２からの出力信
号に基づいて、その時の車両速度に対応するモータ制御
マップをＲＯＭ３３から読み出す。このモータ制御マッ
プは、良好な操舵フィーリングを実現できるように、Ｃ
ＰＵ３１が舵角速度に応じた適切なモータ目標回転速度
を設定するために参照するものであり、予め定める複数
の車速域（たとえば低速域、中速域および高速域）ごと
に設けられている。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３から読み
出したモータ制御マップを参照し、舵角センサ１１が出
力する舵角データから求めた舵角速度に基づいて、ステ
ップＳ３，Ｓ５，Ｓ７で設定した最大モータ回転速度Ｎ
の範囲内で電動モータ２７の駆動を制御する（ステップ
Ｓ１２）。

【００２５】この実施形態では、たとえば、ステアリン
グホイール２が切り込まれていない直進操舵状態では、
電動モータ２７を一定の低回転速度で回転させておき、
ステアリングホイール２が切り込まれると、電動モータ
２７の回転速度を舵角速度に応じた回転速度に上げるよ
うにする、いわゆるアイドル・アンド・ゴー制御が行わ
れる。

【００２６】一方、内部温度Ｔが第３しきい温度Ｔ３以
上の場合には、ＣＰＵ３１は、最大モータ回転速度Ｎを
零に設定する（ステップＳ８）。これにより、たとえ
ば、電動モータ２７の駆動中に、電子制御ユニット３０
の内部温度Ｔが第３しきい温度Ｔ３以上になると、その
駆動中の電動モータ２７は強制的に停止される。なお、
この実施形態では、ステップＳ８の処理が駆動禁止手段
の機能に相当している。

【００２７】ＣＰＵ３１は、最大モータ回転速度Ｎを零
に設定した後、温度センサ３４の出力を常に監視してお
り、電子制御ユニット３０の内部温度Ｔが上記第１しき
い温度Ｔ１未満に下がったか否かを繰り返し判断する
（ステップＳ９）。そして、電子制御ユニット３０の内
部温度Ｔが第１しきい温度Ｔ１未満になれば、舵角セン
サ１１から与えられる舵角データを参照して、ステアリ
ングホイール２の舵角が舵角中点範囲（たとえば−５〜
＋５度）内であるか否かを判断する（ステップＳ１
０）。

【００２８】舵角中点は、車両が直進しているときのス
テアリングホイール２の舵角である。たとえば、電子制
御ユニット３０は、車両のイグニッションキースイッチ
が導通された後に、舵角センサ１１から出力される舵角
データをサンプリングし、舵角データ値のヒストグラム
を作成する。そして、電子制御ユニット３０は、所定の
サンプリング数のデータが収集された後に最頻出舵角デ
ータを求め、この最頻出舵角データを舵角中点の舵角デ
ータとみなし、このデータを含む所定の範囲を舵角中点
範囲として設定する。こうして設定された舵角中点範囲
は、電子制御ユニット３０に内蔵されているＲＡＭ３２
に格納される。電子制御ユニット３０は、舵角センサ１
１からの舵角データがＲＡＭ３２に保持されている舵角
中点範囲内のデータであるか否かを判断する。

【００２９】ステアリングホイール２の舵角が舵角中点
範囲内でない場合には、ステアリングホイール２が舵角
中点範囲内に戻されるまで、電子制御ユニット３０の内
部温度Ｔが第１しきい温度未満であるか否か、および、
ステアリングホイール２の舵角が舵角中点範囲内である
か否かが繰り返し調べられる。そして、ステアリングホ
イール２が舵角中点範囲内に戻されて、ステアリングホ
イール２の舵角が舵角中点範囲内であると判断すると
（ステップＳ１０でＹＥＳ）、電動モータ２７の最大モ
ータ回転速度Ｎを第１回転速度Ｎ１に設定し（ステップ
Ｓ１１）、電動モータ２７の駆動制御を再開する（ステ
ップＳ１２）。具体的には、この実施形態のようにアイ
ドル・アンド・ゴー制御が行われている場合、停止中の
電動モータ２７を再起動して、電動モータ２７を上記一
定の低回転速度で回転させる。こうして電動モータ２７
の駆動制御を開始または再開すると、この処理をリター
ンする。なお、この実施形態では、ステップＳ１０の処
理が判断手段の機能に相当し、ステップＳ１１の処理が
再駆動許容手段の機能に相当している。

【００３０】以上のようにこの実施形態によれば、電子
制御ユニット３０の内部温度Ｔが第３しきい温度Ｔ３以
上になると、電動モータ２７の駆動を停止し、その後、
電子制御ユニット３０の内部温度Ｔが第１しきい温度Ｔ
１未満に下がると、ステアリングホイール２の舵角が所
定の舵角中点範囲内であるか否かを判断して、ステアリ
ングホイール２の舵角が舵角中点範囲内である場合に限
り、停止中の電動モータ２７の駆動を再開する。これに
より、運転者がステアリングホイール２の操作を行って
いる途中に、突然にステアリングホイール２の操舵補助
が行われるといったことを防止でき、運転者にステアリ
ングホイール２が急に軽くなったという操舵違和感を感
じさせることを防止できる。

【００３１】この発明の一実施形態の説明は以上の通り
であるが、この発明は、上述の一実施形態に限定される
ものではない。たとえば、上述の実施形態では、ステア
リングホイール２が切り込まれていない直進操舵状態で
あっても、電動モータ２７を一定の低回転速度で回転さ
せておく、いわゆるアイドル・アンド・ゴー制御が行わ
れるとしたが、直進操舵状態では電動モータ２７を停止
させておき、ステアリングホイール２が一定以上の舵角
速度で操舵されたことに応答して電動モータ２７を起動
する、いわゆるストップ・アンド・ゴー制御が行われて
もよい。このストップ・アンド・ゴー制御が行われる場
合には、たとえば、電子制御ユニット３０の内部温度Ｔ
が第１しきい温度Ｔ１未満に下がり、ステアリングホイ
ール２の舵角が所定の舵角中点範囲内であると一度判断
された後に、ステアリングホイール２が操舵されたこと
に応答して、電動モータ２７が再起動されるとよい。

【００３２】また、上述の実施形態では、温度センサ３
４が電子制御ユニット３０の内部に設けられ、この電子
制御ユニット３０の内部温度Ｔに基づいて、電動モータ
２７の最大モータ回転速度Ｎが決定されるとしたが、た
とえば、温度センサ３４がモータ駆動素子３５に関連し
て設けられ、この温度センサ３４によって検出されるモ
ータ駆動素子３５の温度に基づいて、電動モータ２７の
最大モータ回転速度Ｎが決定されてもよい。また、温度
センサ３４が電動モータ２７に関連して設けられ、上記
実施形態と同様な電動モータ制御が行われてもよい。

【００３３】その他、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係るパワーステアリン
グ装置の基本的な構成を示す概念図である。

【図２】電動モータの駆動に関連するＣＰＵの動作を説
明するためのフローチャートである。

【図３】電子制御ユニットの内部温度と電動モータの最
大モータ回転速度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２ ステアリングホイール １１ 舵角センサ（舵角検出手段） ２７ 電動モータ ３０ 電子制御ユニット ３１ ＣＰＵ ３２ ＲＡＭ ３３ ＲＯＭ ３４ 温度センサ（温度検出手段） Ｔ 電子制御ユニットの内部温度（予め定める部分
の温度） Ｔ１ 第１しきい温度（下限温度） Ｔ３ 第３しきい温度（上限温度）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動モータにより駆動されるポンプの発生
   油圧によって、操舵を補助するための操舵補助力を発生
   させるパワーステアリング装置において、 予め定める部分の温度を検出するための温度検出手段
   と、 操舵角度に応じた舵角データを出力する舵角検出手段
   と、 上記温度検出手段によって検出される温度が予め定める
   上限温度以上である場合に、上記電動モータの駆動を禁
   止する駆動禁止手段と、 上記駆動禁止手段によって電動モータの駆動が禁止され
   た後に、上記温度検出手段によって検出される温度が予
   め定める下限温度以下に低下した場合に、上記舵角検出
   手段からの舵角データに基づいて、操舵角度が予め定め
   る舵角中点範囲に含まれているか否かを判断する判断手
   段と、 この判断手段によって操舵角度が予め定める舵角中点範
   囲内であると判断された場合に、上記電動モータの再駆
   動を許容する再駆動許容手段とを含むことを特徴とする
   パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】上記予め定める部分は、上記電動モータの
   駆動を制御するための制御ユニットの内部であることを
   特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置。