JPH10310073A

JPH10310073A - 電気式動力舵取装置

Info

Publication number: JPH10310073A
Application number: JP12111297A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Sugitani; 伸芳杉谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1997-05-12
Publication date: 1998-11-24
Also published as: DE19821024A1

Abstract

(57)【要約】【課題】運転者のハンドル操作に必要な操舵力の軽減
を図りつつ、そのハンドル操作を通じて運転者へ車両の
走行情報を伝達可能とした電気式動力舵取装置を提供す
ること。【解決手段】ハンドル２１の操作により生ずる操舵ト
ルクＴ1を機械的に伝達して車輪３１を転舵させる操舵
機構２と、操舵機構２にアシスト力Ｆ2を加えて車輪３
１の転舵を補助するモータ４１と、操舵トルクＴ1を検
出する操舵トルクセンサ５２と、モータ４１の負荷トル
クＴ2を検出する機能、検出された操舵トルクＴ1及び負
荷トルクＴ2に基づき操舵機構２に加わる全負荷Ｆを検
出する機能、検出された全負荷Ｆに対し操舵トルクＴ1
による転舵力Ｆ1とアシスト力Ｆ2とが所定の割合となる
ように負荷トルクＴ2の目標値を設定する機能及び負荷
トルクＴ2が目標値に一致するようにモータ４１を制御
する機能を有するＥＣＵ５０とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の電気式動
力舵取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用の電気式動力舵取装置とし
て、特開昭６３−２８７６１号公報に記載される電気式
パワーステアリング装置が知られている。この電気式パ
ワーステアリング装置は、その公報の第１図に示される
ように、操舵ハンドル（以下、単に「ハンドル」とい
う。）であるステアリングホイールにステアリングシャ
フト、トーションバー、ピニオンが機械的に連結されて
おり、ステアリングホイールに与えられた操舵力をそれ
らステアリングシャフト、ピニオン等を介してラックに
伝達する構造となっている。また、ステアリングシャフ
トには操舵トルクを検出する歪みゲージが設置され、こ
の歪みゲージの検出信号に基づきコントローラが電動モ
ータを作動させる構造となっている。そして、電動モー
タの作動により、機械的に伝達される操舵力をアシスト
して車輪を転舵することにより、運転者のハンドルの操
舵力を軽減しようとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気式パワーステアリング装置にあっては、運転者がハ
ンドルを通じて走行状態を認識し難いという問題点があ
る。例えば、前述の電気式パワーステアリング装置で
は、車両走行中に転舵車輪が路面等から反力を受けた場
合、その反力を受けて運転者が操舵トルクを増加させる
ため、電動モータの負荷トルクもそれに従い増加する。
このとき、電動モータの負荷トルクは、運転者の操舵ト
ルクにのみ基づいて決定され、ラックに加わる力として
操舵トルクに比べ大きな力となっている。このため、路
面等からの反力が微妙に変動しても、運転者はハンドル
を通じてその反力をほとんど感知することができず、車
外の状況に応じた適切なハンドル操作が行えない。

【０００４】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するためになされたものであって、運転者のハンドル
操作に必要な操舵力の軽減を図りつつ、そのハンドル操
作を通じて運転者へ車両の走行情報を伝達可能とした電
気式動力舵取装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の電気式動力舵取装置は、ハンドル操
作により生ずる操舵トルクを機械的に伝達して車輪を転
舵させる操舵機構と、操舵機構にアシスト力を加えて車
輪の転舵を補助するモータと、操舵トルクを検出する操
舵トルク検出手段と、モータの負荷トルクを検出する負
荷トルク検出手段と、検出された操舵トルク及び負荷ト
ルクに基づき操舵機構に加わる全負荷を検出する全負荷
検出手段と、検出された全負荷に対し操舵トルクによる
転舵力とアシスト力とが所定の割合となるように負荷ト
ルクの目標値を設定するトルク設定手段と、負荷トルク
が目標値に一致するようにモータを制御するモータ制御
手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】この発明によれば、車輪が路面などから反
力を受けた場合又はその反力が変動した場合、検出され
たハンドル操作による操舵トルク及びモータの負荷トル
クに基づき、車両外部から操舵機構に加わる全負荷を操
舵トルクによる転舵力とアシスト力とが所定の割合で負
担するようにモータの出力が制御される。このため、路
面などからの反力の一部については運転者が操舵トルク
で負担することになり、その運転者は反力をハンドル操
作を通じて確実に感知できる。従って、運転者は、車両
の走行状態を認識でき、車外の状況に応じた適切なハン
ドル操作が行える。

【０００７】また、本発明の電気式動力舵取装置は、ハ
ンドル操作により生ずる操舵トルクを機械的に伝達して
車輪を転舵させる操舵機構と、操舵機構にアシスト力を
加えて車輪の転舵を補助するモータと、操舵トルクを検
出する操舵トルク検出手段と、車両外部から操舵機構に
加わる全負荷に対し操舵トルクによる転舵力とアシスト
力とが所定の割合で負担するように操舵トルク及び現時
点で設定されているモータの負荷トルクの目標値に基づ
いてモータの負荷トルクの新たな目標値を設定するトル
ク設定手段と、モータの負荷トルクが新たな目標値と一
致するようにモータを駆動制御するモータ制御手段とを
備えたことを特徴とする。

【０００８】この発明によれば、車輪が路面などから反
力を受けた場合又はその反力が変動した場合、検出され
たハンドル操作による操舵トルクに基づきモータの負荷
トルクの目標値が設定され、車両外部から操舵機構に加
わる全負荷を操舵トルクによる転舵力とアシスト力とが
所定の割合で負担するようにモータが駆動制御される。
このため、路面などからの反力の一部については運転者
が操舵トルクで負担することになり、その運転者は反力
をハンドル操作を通じて確実に感知できる。従って、運
転者は、車両の走行状態を認識でき、車外の状況に応じ
た適切なハンドル操作が行える。

【０００９】更に、本発明の電気式動力舵取装置は、ハ
ンドルの操舵位置を検出する操舵位置検出手段と、操舵
トルクが加えられておらずハンドルが所定の操舵位置で
あるときにハンドルが所定方向に所定の角速度で回転す
るように制御するハンドル角速度制御手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１０】この発明によれば、運転者がハンドルを放
したことなどにより操舵トルクがゼロとなるとき、ハン
ドルが所定の角速度で回転するように制御される。この
ため、操舵車輪が路面などから反力を受けている場合、
その反力によりハンドルが急回転することが回避でき、
安定した車両走行が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の種々の実施形態について説明する。尚、各図において
同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、
図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していな
い。

【００１２】（第一実施形態）図１に本実施形態に係る
電気式動力舵取装置の構成概要図を示す。図１におい
て、動力舵取装置１は、操舵用のハンドル２１の操作に
より生ずる操舵トルクＴ1（操舵力）を機械的に伝達し
て車輪３１、３１を転舵させる操舵機構２を備えてい
る。操舵機構２には、ハンドル２１にステアリングシャ
フト２２が連結され、このステアリングシャフト２２を
通じてハンドル２１の操舵トルクＴ1がステアリングギ
ヤボックス２３内へ伝達される構造となっている。ま
た、ステアリングシャフト２２の下端部にはピニオン２
２ａが設けられ、ステアリングギヤボックス２３内に設
置されるラックバー２４に噛合している。ラックバー２
４は、ピニオン２２ａの回転により水平方向へ直線的に
移動する棒部材であり、左右の車輪３１、３１に向けて
配設されている。このラックバー２４の両端はステアリ
ングギヤボックス２３から延出し、それぞれタイロッド
２５、ナックルアーム２６が取り付けられている。この
ような操舵機構２によれば、運転者のハンドル２１の操
作により、操舵トルクＴ1がステアリングシャフト２２
に伝達され、ピニオン・ラック機構を介して転舵力Ｆ1
に変換されてラックバー２４に伝達される。そして、そ
の転舵力Ｆ1がタイロッド２５およびナックルアーム２
６などを介して機械的に車輪３１、３１に伝達されて、
車輪３１、３１の転舵が行われる。なお、ハンドル２１
の操舵トルクに応じて車輪３１、３１を機械的に転舵で
きるものであれば、操舵機構２に限らず、その他の機構
を用いてもよい。

【００１３】動力舵取装置１には、操舵機構２にアシス
ト力Ｆ2を与えて、操舵機構２による車輪３１、３１の
転舵を補助するモータ４１が設けられている。モータ４
１は、ステアリングギヤボックス２３内に設けられてお
り、その負荷トルク（出力トルク）Ｔ2が所定のギヤ等
を介してアシスト力Ｆ2に変換されラックバー２４に伝
達される。このモータ４１としては、例えば、直流モー
タが用いられる。この場合、電圧制御により回転駆動を
制御することにより、モータ４１駆動時の電流値又は回
転数を計測して、モータ４１の負荷トルクＴ2を検出す
ることができる。なお、モータ４１としては、供給電圧
値、供給電流値又は回転数などにより負荷トルクＴ2を
検出できるものであれば、直流モータ以外のものを用い
てもよい。また、モータ４１は、ステアリングシャフト
２２に負荷トルクＴ2を伝達して車輪３１の転舵をアシ
ストするように配設する場合もある。

【００１４】図１のように、ステアリングシャフト２２
の上部には、操舵位置センサ５１及び操舵トルクセンサ
５２が設けられている。操舵位置センサ５１は、ハンド
ル２１の操舵位置を検出するためのセンサである。ま
た、操舵トルクセンサ５２は、ハンドル２１の操舵トル
クを検出するためのセンサである。

【００１５】また、動力舵取装置１には、装置全体の電
気的制御を行うＥＣＵ５０が設けられている。このＥＣ
Ｕ５０には、操舵位置センサ５１及び操舵トルクセンサ
５２の出力信号がこのＥＣＵ５０にそれぞれ入力されて
いる。また、動力舵取装置１には車速センサ５３、車両
挙動センサ５４及び車両重量センサ５５などが設けられ
ており、それらの各種の車両情報がＥＣＵ５０に随時入
力されている。

【００１６】ＥＣＵ５０は、モータ４１の負荷トルクＴ
2を検出する負荷トルク検出手段として機能する。例え
ば、ハンドル２１操作により車輪３１が路面から転舵反
力を受ける場合又はその転舵反力が変動する場合、操舵
機構２に加わる全負荷の変動に応じて、ＥＣＵ５０は、
モータ４１の電圧値、電流値又は回転数などに基づきモ
ータ４１の負荷トルクＴ2の検出を行う。

【００１７】また、図１に示すように、ＥＣＵ５０は、
操舵機構２に加わる外的な全負荷を検出する全負荷検出
手段として機能する。例えば、ハンドル２１操作により
車輪３１が路面から転舵反力を受ける場合又はその転舵
反力が変動する場合、その発生し変動する転舵反力を操
舵機構２に加わる全負荷Ｆとすると、ＥＣＵ５０は、操
舵トルクセンサ５２の出力信号及びモータ４１の電圧
値、電流値又は回転数などに基づきハンドル２１の操舵
トルクＴ1及びモータ４１の負荷トルクＴ2を検出し、そ
の操舵トルクＴ1、負荷トルクＴ2及びギヤ比などに基づ
き操舵機構２に与えられる転舵力Ｆ1及びアシスト力Ｆ2
を算出して、その転舵力Ｆ1とアシスト力Ｆ2の和により
操舵機構２に加わる全負荷Ｆの算出を行う。

【００１８】また、ＥＣＵ５０は、モータ４１の負荷ト
ルクＴ2の目標値を設定するトルク設定手段として機能
する。すなわち、ＥＣＵ５０は、操舵トルクＴ1、負荷
トルクＴ2及びギヤ比などに基づき算出した全負荷Ｆに
対して、操舵トルクＴ1による転舵力Ｆ1とモータ４１に
よるアシスト力Ｆ2とが所定の割合となるように負荷ト
ルクＴ2の目標値Ｔｍの設定を行う。

【００１９】この負荷トルクＴ2の目標値Ｔｍは、例え
ば、以下のように設定される。まず、ハンドル２１の回
転軸系における運動方程式は、ハンドル２１の操舵位置
（操舵角）θの角加速度をβ、ハンドル２１に係る慣性
モーメントをＩ、ラックバー２４とピニオン２２ａとの
ギヤ比をαとすると、次の式１により表される。

【００２０】Ｉ・β＝α（Ｆ−（Ｆ1＋Ｆ2）） ‥‥（１）

【００２１】ここで、ハンドル２１は、外力により加速
して回転しないとすると、操舵位置θの角加速度βはゼ
ロとなる。従って、次の式（２）が成り立つ。

【００２２】Ｆ＝Ｆ1＋Ｆ2 ‥‥（２）

【００２３】この式（２）において、車輪３１を通じて
受ける路面などからの反力による操舵機構２の全負荷Ｆ
に対し、ハンドル２１の操舵トルクＴ1による転舵力Ｆ1
が負担する割合（分配比率）をＫとすると、次の式３が
成り立つ。

【００２４】Ｆ1＝Ｋ・Ｆ ‥‥（３）

【００２５】そして、式（２）、（３）により転舵力Ｆ
1を消去すると、次の式（４）が成り立つ。

【００２６】Ｆ＝Ｋ・Ｆ＋Ｆ2 ‥‥（４）

【００２７】ここで、操舵トルクＴ1を転舵力Ｆ1に変換
するためのギヤ比をα１、モータ４１の負荷トルクＴ2
をアシスト力Ｆ2に変換するためのギヤ比をα2とする
と、Ｆ1＝α1・Ｔ1 ‥‥（５）Ｆ2＝α2・Ｔ2 ‥‥（６）となり、この式（６）を式（４）に代入すると、Ｔ2＝（（１−Ｋ）・Ｆ）／α2‥‥（７）となる。つまり、この式（７）が成り立つようにモータ
４１を制御する。

【００２８】従って、設定すべき負荷トルクＴ2の目標
値Ｔｍは、次の式（８）のようになる。

【００２９】Ｔｍ＝（（１−Ｋ）・（α1・Ｔ1＋α2・Ｔ2））／α2‥‥（８）

【００３０】すなわち、検知された操舵トルクＴ1及び
負荷トルクＴ2によって目標値Ｔｍが設定され、モータ
４１の負荷トルクＴ2をこの新しい目標値Ｔｍとなるよ
うに制御する。

【００３１】また、目標値Ｔｍにおける分配比率Ｋは、
操舵位置θ、車速Ｖ、外部負荷の変動周波数ｆ、全負荷
Ｆなどの車両情報に基づいて決定され、次の式（９）に
より表される。

【００３２】Ｋ＝Ｇ（θ、Ｖ、ｆ、Ｆ、…） ‥‥（９）

【００３３】一方、ＥＣＵ５０は、モータ４１の駆動制
御を行うモータ制御手段としても機能する。すなわち、
ＥＣＵ５０は、検出したモータ４１の負荷トルクＴ2と
設定された目標値Ｔｍとを比較し、それら負荷トルクＴ
2と目標値Ｔｍが一致しているか否かを検出する。そし
て、負荷トルクＴ2が目標値Ｔｍと一致していないとき
には、負荷トルクＴ2が目標値Ｔｍと一致するようにモ
ータ４１の駆動を制御する。モータ４１の駆動制御は、
例えば、ＥＣＵ５０から制御信号が出力され、その制御
信号に基づいてモータ４１の印加電圧を増加又は減少さ
せて行われる。モータ４１の制御信号は、モータ４１に
設けられ、又モータ４１外部に設けられる大電力駆動用
のパワーユニットなどに入力される。

【００３４】更に、ＥＣＵ５０は、走行中にハンドル２
１が手放し状態となったときなどにハンドル２１の回転
速度を制御するハンドル角速度制御手段として機能す
る。すなわち、走行中にハンドル２１が手放し状態とな
ったときには、ＥＣＵ５０は、モータ４１の負荷トルク
Ｔ2を制御せずに、車速Ｖ、ハンドル２１の操舵位置θ
などの車両情報に基づき、ハンドル２１の回転速度の制
御を行う。例えば、ＥＣＵ５０には、目標操舵速度ωｍ
が次の式（１０）に表すように車両情報の関数として設
定されている。

【００３５】 ωｍ＝Ｈ（θ、Ｖ、ｆ、Ｆ、…） ‥‥（１０）

【００３６】また、ＥＣＵ５０は、操舵位置センサ５１
の出力に基づきハンドル２１の角速度ωの算出を行う。
そして、ハンドル２１の角速度ωが目標操舵速度ωｍと
なるように、モータ４１の印加電圧を適宜増減する。こ
のようなハンドル角速度制御により、運転者がハンドル
を放したときに操舵車輪が路面などから反力を受けてい
る場合、その反力を受けてハンドルが急に回転すること
がなく、安定した車両走行が可能となる。

【００３７】次に、動力舵取装置１の動作について説明
する。

【００３８】図２は、動力舵取装置１の動作を示すフロ
ーチャートである。図２において、車両のイグニッショ
ンスイッチの投入により動力舵取装置１が作動し始め
る。まず、ステップＳ１０にて、ハンドル２１の操作に
よる操舵トルクＴ1が検出される。操舵トルクＴ1の検出
は、操舵トルクセンサ５２により行われる。この操舵ト
ルクセンサ５２の出力信号はＥＣＵ５０に入力され、ス
テップＳ１２に移行して、ＥＣＵ５０にて操舵トルクＴ
1がゼロであるか否かが判別される。ステップＳ１２に
おいて、操舵トルクＴ1がゼロであると判断されたとき
にはステップＳ３０に移行し、また、操舵トルクＴ1が
ゼロでないと判断されたときにはステップＳ１４に移行
する。

【００３９】ステップＳ１４では、車両に備えられた各
種のセンサなどにより操舵位置θ、車速Ｖ、外部負荷の
変動周波数ｆ、全負荷Ｆなどの車両情報が検知される。
そして、ステップＳ１６に移行し、これらの車両情報は
各種センサなどの出力信号としてＥＣＵ５０に入力さ
れ、それらに基づいて分配比率Ｋが算出される。この分
配比率Ｋは車両走行の状態などにより適宜変化するよう
に設定されており、それによりハンドル２１の操作安定
性が保たれる。なお、この分配比率Ｋの算出は、前述し
た車両情報の一部、例えば車速Ｖ、操舵位置θを用いて
行ってもよい。また、分配比率Ｋの算出は前述した車両
情報以外の情報を用いて行ってもよい。

【００４０】分配比率Ｋを算出したら、ステップＳ１８
に移行し、モータ４１の負荷トルクＴ2が検出される。
負荷トルクＴ2の検出は、例えば、モータ４１の駆動時
の電流値又は回転数の計測信号がモータ４１などからＥ
ＣＵ５０に入力され、その電流値又は回転数の計測信号
に基づいて演算されて検出される。

【００４１】そして、ステップＳ２０に移行し、検出し
た操舵トルクＴ1、負荷トルクＴ2及び算出した分配比率
Ｋを用いて、モータ４１の駆動における負荷トルクＴ2
の目標値Ｔｍが算出される。目標値Ｔｍは、前述の式
（８）に操舵トルクＴ1、負荷トルクＴ2及び分配比率Ｋ
などを代入することにより算出される。

【００４２】そして、ステップＳ２２において、算出し
た目標値Ｔｍと検出された負荷トルクＴ2が一致するか
否かが判断される。目標値Ｔｍと負荷トルクＴ2が一致
すると判断された場合には、所望の分配比率Ｋの割合で
ハンドル２１操作による操舵トルクＴ1とモータ４１に
よる負荷トルクＴ2とが操舵機構２に働いていることに
なる。このため、この場合にはステップＳ１０に戻り、
再び操舵トルクＴ1の検出が行われる。

【００４３】一方、ステップＳ２２において目標値Ｔｍ
に対し負荷トルクＴ2が大きいと判断された場合には、
ステップＳ２４にてモータ４１の出力を下げるべく、Ｅ
ＣＵ５０からモータ４１に制御信号が入力されモータ４
１に印加される電圧が下げられる。そして、再びステッ
プＳ１４に戻り車両情報の検知が行われ、順次ステップ
Ｓ１６、ステップＳ１８、ステップＳ２０及びステップ
Ｓ２２の演算が実行され、目標値Ｔｍと負荷トルクＴ2
が一致するまで繰り返される。なお、図２のフローチャ
ートには図示していないが、車輪３１にかかる全負荷Ｆ
が非常に大きく所定のしきい値を超えた場合には、その
全負荷Ｆのうち所定以上の負荷が操舵機構２を通じてハ
ンドル２１にかからないように、制御することが望まし
い。このような制御によれば、車輪３１に大きな衝撃が
加わった場合などに、車両の安定が確実に保たれること
になる。

【００４４】また、ステップＳ２２において目標値Ｔｍ
に対し負荷トルクＴ2が小さいと判断された場合には、
ステップＳ２６にてモータ４１の出力を上げるべく、Ｅ
ＣＵ５０からモータ４１に制御信号が入力されモータ４
１に印加される電圧が上げられる。そして、再びステッ
プＳ１４に戻り車両情報の検知が行われ、順次ステップ
Ｓ１６、ステップＳ１８、ステップＳ２０及びステップ
Ｓ２２の演算が実行され、目標値Ｔｍと負荷トルクＴ2
が一致するまで繰り返される。

【００４５】一方、ステップＳ１２において操舵トルク
Ｔ1がゼロであると判断されステップＳ３０に移行した
場合、ステップＳ３０にてハンドル２１の操舵位置（操
舵角）θが操舵位置センサ５１により検出される。そし
て、この操舵位置センサ５１の出力信号はＥＣＵ５０に
入力され、ステップＳ３２に移行して、ＥＣＵ５０にて
操舵位置θに基づきモータ４１の駆動による操舵機構２
へのアシストが必要か否かが判別される。このモータ４
１によるアシストの要否は、例えば、操舵位置θがゼロ
であるか否かを基準に判断される。この場合、車輪３１
が転舵されていないときにはモータ４１によるアシスト
が不要であり、車輪３１が転舵されているときにはモー
タ４１によるアシストが必要ということになる。このス
テップＳ３２において、アシストが必要でないと判断さ
れたときには、再びステップＳ１０に移行して操舵トル
クＴ1の検出が行われる。一方、ステップＳ３２におい
て、アシストが必要であると判断されたときには、ステ
ップＳ３４に移行して車両情報の検知が行われる。

【００４６】ステップＳ３４では、車両に備えられた各
種のセンサなどにより操舵位置θ、車速Ｖ、外部負荷の
変動周波数ｆ、全負荷Ｆなどの車両情報が検知される。
そして、ステップＳ３６に移行し、これらの車両情報は
各種のセンサなどの出力信号としてＥＣＵ５０に入力さ
れ、それら出力信号に基づいて目標操舵速度ωｍが演算
される。この目標操舵速度ωｍは、車両の走行状態など
により適宜変化するように設定されている。なお、この
目標操舵速度ωｍの演算は、前述した車両情報の一部、
例えば車速Ｖ、操舵位置θを用いて行ってもよい。ま
た、目標操舵速度ωｍの演算は前述した車両情報以外の
情報を用いて行ってもよい。

【００４７】そして、目標操舵速度ωｍを演算したら、
ステップＳ３８に移行し、ハンドル２１の実際の回転角
速度ωが算出される。このハンドル２１の回転角速度ω
の算出は、検出した操舵位置θの時間的変化に基づいて
行われる。次いで、ステップＳ４０に移行して、演算し
た目標操舵速度ωｍと算出した回転角速度ωとが一致す
るか否かが判断される。目標操舵速度ωｍと回転角速度
ωが一致すると判断された場合には、所望の角速度にて
ハンドル２１が回転していることになる。このため、こ
の場合にはステップＳ１０に戻り、再び操舵トルクＴ1
の検出が行われる。一方、ステップＳ４０において目標
操舵速度ωｍに対し回転角速度ωが大きいと判断された
場合には、ステップＳ４２にてモータ４１の出力を下げ
るべく、モータ４１に印加される電圧が下げられる。そ
して、再びステップＳ３４に戻り車両情報の検知が行わ
れ、順次ステップＳ３６、ステップＳ３８及びステップ
Ｓ４０の演算が実行され、目標操舵速度ωｍと回転角速
度ωが一致するまで繰り返される。

【００４８】また、ステップＳ４０において目標操舵速
度ωｍに対し回転角速度ωが小さいと判断された場合に
は、ステップＳ４４にてモータ４１の出力を上げるべ
く、モータ４１に印加される電圧が上げられる。そし
て、再びステップＳ３４に戻り車両情報の検知が行わ
れ、順次ステップＳ３６、ステップＳ３８及びステップ
Ｓ４０の演算が実行され、目標操舵速度ωｍと回転角速
度ωが一致するまで繰り返される。

【００４９】以上のように、本実施形態に係る動力舵取
装置１によれば、車輪３１が路面などから反力を受けた
場合又はその反力が変動した場合、検出されたハンドル
２１の操作による操舵トルクＴ1とモータ４１の負荷ト
ルクＴ2に基づいて、車両外部から操舵機構２に加わる
全負荷Ｆを操舵トルクＴ1による転舵力Ｆ1とアシスト力
Ｆ2とが所定の割合で負担するようにモータ４１の出力
が制御される。このため、路面などからの反力の一部に
ついては運転者が操舵トルクＴ1で負担することにな
り、その運転者はその反力をハンドル２１の操作を通じ
て確実に感知することができる。従って、運転者は、車
両の走行状態を認識でき、車外の状況に応じた適切なハ
ンドル操作が行える。

【００５０】また、運転者がハンドル２１を放したこと
などにより操舵トルクＴ1がゼロとなるとき、ハンドル
２１が所定の角速度で回転するように制御される。この
ため、車輪３１が路面などから反力を受けている場合、
その反力によりハンドル２１が急回転することが回避で
き、安定した車両走行が可能となる。

【００５１】（第二実施形態）次に第二実施形態に係る
電気式動力舵取装置を説明する。

【００５２】本実施形態に係る動力舵取装置１ａは、図
１に示す動力舵取装置１と同様な構造を有している。こ
の動力舵取装置１ａには装置全体の電気的制御を行うＥ
ＣＵ５０が設けられているが、このＥＣＵ５０は、モー
タ４１の負荷トルクＴ2の新たな目標値Ｔｍを設定する
トルク設定手段として機能する。すなわち、ＥＣＵ５０
は、操舵トルクＴ1、現時点での負荷トルクＴ2の目標値
Ｔｍ及びギヤ比などに基づき算出した全負荷Ｆに対し
て、操舵トルクＴ1による転舵力Ｆ1とモータ４１による
アシスト力Ｆ2とが所定の割合となるように負荷トルク
Ｔ2の新たな目標値Ｔｍの設定を行う。この負荷トルク
Ｔ2の新たな目標値Ｔｍは、前述の式（８）に各値を代
入することにより算出される。このとき、モータ４１の
負荷トルクＴ2については、モータ４１の現実の負荷ト
ルクＴ2を検出せず、現時点で設定されている目標値Ｔ
ｍをモータ４１の負荷トルクＴ2とみなして代入する。
その際、目標値Ｔｍの初期値はゼロとすればよい。

【００５３】一方、ＥＣＵ５０は、モータ４１の駆動制
御を行うモータ制御手段としても機能する。すなわち、
ＥＣＵ５０は、設定した新たな目標値Ｔｍとなるように
モータ４１に駆動信号を出力し、その駆動信号によりモ
ータ４１の駆動を制御する。なお、この動力舵取装置１
ａのＥＣＵ５０においては、モータ４１の負荷トルクＴ
2の検出機能及び全負荷検出機能が備えられていなくて
もよい。

【００５４】次に、動力舵取装置１ａの動作について説
明する。

【００５５】図３は、動力舵取装置１ａの動作を示すフ
ローチャートである。図３において、車両のイグニッシ
ョンスイッチの投入により動力舵取装置１ａが作動し始
める。まず、ステップＳ１０にてハンドル２１の操作に
よる操舵トルクＴ1が検出され、ステップＳ１２にてＥ
ＣＵ５０にて操舵トルクＴ1がゼロであるか否かが判別
される。ステップＳ１２において、操舵トルクＴ1がゼ
ロであると判断されたときにはステップＳ３０に移行
し、また、操舵トルクＴ1がゼロでないと判断されたと
きにはステップＳ１４に移行する。

【００５６】ステップＳ１４では、車両に備えられた各
種のセンサなどにより操舵位置θ、車速Ｖ、外部負荷の
変動周波数ｆ、全負荷Ｆなどの車両情報が検知される。
そして、ステップＳ１６に移行し、これらの車両情報は
各種センサなどの出力信号としてＥＣＵ５０に入力さ
れ、それらに基づいて分配比率Ｋが算出される。この分
配比率Ｋは車両走行の状態などにより適宜変化するよう
に設定されており、それによりハンドル２１の操作安定
性が保たれる。なお、この分配比率Ｋの算出は、前述し
た車両情報の一部、例えば車速Ｖ、操舵位置θを用いて
行ってもよい。また、分配比率Ｋの算出は前述した車両
情報以外の情報を用いて行ってもよい。

【００５７】分配比率Ｋを算出したら、ステップＳ１９
に移行し、負荷トルクＴ2の演算が行われる。すなわ
ち、現時点でのＥＣＵ５０に設定されているモータ４１
の負荷トルクの目標値Ｔｍが読み出され、この目標値Ｔ
ｍがモータ４１の負荷トルクＴ2として記憶される。こ
の場合、現実のモータ４１の負荷トルクＴ2の検出は不
要であり、電流検知器などの負荷トルクＴ2の検出に必
要な機器を装備する必要がない。従って、動力舵取装置
１ａが簡易な構成となる。

【００５８】そして、ステップＳ２１に移行し、検出し
た操舵トルクＴ1、現時点での負荷トルク目標値Ｔｍが
代用される負荷トルクＴ2及び算出した分配比率Ｋを用
いて、モータ４１の駆動における負荷トルクＴ2の新た
な目標値Ｔｍが算出される。新たな目標値Ｔｍは、前述
の式（８）に操舵トルクＴ1及び分配比率Ｋなどを代入
することにより算出される。

【００５９】そして、ステップＳ２３において、算出し
た目標値Ｔｍとなるようにモータ４１が駆動制御され
る。すなわち、負荷トルクＴ2が算出した目標値Ｔｍと
なるように、ＥＣＵ５０からモータ４１に駆動信号が出
力され、その駆動信号に基づいてモータ４１が駆動制御
される。このとき、モータ４１の負荷トルクＴ2が式
（８）となるように制御されることにより、車両外部か
ら操舵機構２に加わる全負荷に対して、操舵トルクＴ1
による転舵力Ｆ1と負荷トルクＴ2によるアシスト力Ｆ2
とが所定の割合で負担することになる。

【００６０】そして、再びステップＳ１０に戻り操舵ト
ルクＴ1の検出が行われ、前述の通り、順次ステップＳ
１２などが行われる。

【００６１】一方、ステップＳ１２において操舵トルク
Ｔ1がゼロであると判断されステップＳ３０に移行した
場合、ステップＳ３０にてハンドル２１の操舵位置（操
舵角）θが操舵位置センサ５１により検出される。そし
て、この操舵位置センサ５１の出力信号はＥＣＵ５０に
入力され、ステップＳ３２に移行して、ＥＣＵ５０にて
操舵位置θに基づきモータ４１の駆動による操舵機構２
へのアシストが必要か否かが判別される。このステップ
Ｓ３２において、アシストが必要でないと判断されたと
きには、再びステップＳ１０に移行して操舵トルクＴ1
の検出が行われる。一方、ステップＳ３２において、ア
シストが必要であると判断されたときには、ステップＳ
３４に移行して車両情報の検知が行われる。

【００６２】ステップＳ３４では、車両に備えられた各
種のセンサなどにより操舵位置θ、車速Ｖ、外部負荷の
変動周波数ｆ、全負荷Ｆなどの車両情報が検知される。
そして、ステップＳ３６に移行し、これらの車両情報は
各種のセンサなどの出力信号としてＥＣＵ５０に入力さ
れ、それら出力信号に基づいて目標操舵速度ωｍが演算
される。そして、目標操舵速度ωｍを演算したら、ステ
ップＳ３８に移行し、ハンドル２１の実際の回転角速度
ωが算出される。このハンドル２１の回転角速度ωの算
出は、検出した操舵位置θの時間的変化に基づいて行わ
れる。次いで、ステップＳ４０に移行して、演算した目
標操舵速度ωｍと算出した回転角速度ωとが一致するか
否かが判断される。目標操舵速度ωｍと回転角速度ωが
一致すると判断された場合には、所望の角速度にてハン
ドル２１が回転していることになる。このため、この場
合にはステップＳ１０に戻り、再び操舵トルクＴ1の検
出が行われる。一方、ステップＳ４０において目標操舵
速度ωｍに対し回転角速度ωが大きいと判断された場合
には、ステップＳ４２にてモータ４１の出力を下げるべ
く、モータ４１に印加される電圧が下げられる。そし
て、再びステップＳ３４に戻り車両情報の検知が行わ
れ、順次ステップＳ３６、ステップＳ３８及びステップ
Ｓ４０の演算が実行され、目標操舵速度ωｍと回転角速
度ωが一致するまで繰り返される。

【００６３】また、ステップＳ４０において目標操舵速
度ωｍに対し回転角速度ωが小さいと判断された場合に
は、ステップＳ４４にてモータ４１の出力を上げるべ
く、モータ４１に印加される電圧が上げられる。そし
て、再びステップＳ３４に戻り車両情報の検知が行わ
れ、順次ステップＳ３６、ステップＳ３８及びステップ
Ｓ４０の演算が実行され、目標操舵速度ωｍと回転角速
度ωが一致するまで繰り返される。

【００６４】以上のように、本実施形態に係る動力舵取
装置１ａによれば、車輪３１が路面などから反力を受け
た場合又はその反力が変動した場合、検出されたハンド
ル操作による操舵トルクＴ1などに基づきモータ４１の
負荷トルクＴ2の目標値Ｔｍが設定され、車両外部から
操舵機構２に加わる全負荷Ｆを操舵トルクＴ1による転
舵力Ｆ1と負荷トルクＴ2によるアシスト力Ｆ2とが所定
の割合で負担するようにモータが駆動制御される。この
ため、路面などからの反力の一部については運転者が操
舵トルクＴ1で負担することになり、その運転者はその
反力をハンドル２１の操作を通じて確実に感知すること
ができる。従って、運転者は、車両の走行状態を認識で
き、車外の状況に応じた適切なハンドル操作が行える。

【００６５】また、動力舵取装置１ａにあっては、モー
タ４１の負荷トルクＴ2を実測することなく、所望のモ
ータ４１の駆動制御が行える。従って、装置の簡素化が
図れる。

【００６６】更に、運転者がハンドル２１を放したこと
などにより操舵トルクＴ1がゼロとなるとき、ハンドル
２１が所定の角速度で回転するように制御される。この
ため、車輪３１が路面などから反力を受けている場合、
その反力によりハンドル２１が急回転することが回避で
き、安定した車両走行が可能となる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果が得られる。

【００６８】車輪が路面などから反力を受けた場合又は
その反力が変動した場合、運転者はその反力の一部をハ
ンドル操作を通じて感知することができる。従って、運
転者は、軽減された操舵力でハンドルを操作しつつ、車
外の状況に応じた適切なハンドル操作が行える。

【００６９】更に、運転者がハンドルを放した場合で
も、ハンドルが急回転することが回避され、安定して車
両の走行が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気式動力舵取装置の説明図である。

【図２】電気式動力舵取装置の動作を示すフローチャー
トである。

【図３】第二実施形態に係る電気式動力舵取装置の動作
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…動力舵取装置、２…操舵機構、２１…ハンドル、３
１…車輪、４１…モータ、５０…ＥＣＵ、５２…操舵ト
ルクセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハンドル操作により生ずる操舵トルクを
機械的に伝達して車輪を転舵させる操舵機構と、前記操舵機構にアシスト力を加えて前記車輪の転舵を補
助するモータと、前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記モータの負荷トルクを検出する負荷トルク検出手段
と、検出された前記操舵トルク及び前記負荷トルクに基づき
前記操舵機構に加わる全負荷を検出する全負荷検出手段
と、前記検出された全負荷に対し前記操舵トルクによる転舵
力と前記アシスト力とが所定の割合となるように前記負
荷トルクの目標値を設定するトルク設定手段と、前記負荷トルクが前記目標値に一致するように前記モー
タを制御するモータ制御手段と、を備えた電気式動力舵
取装置。
【請求項２】ハンドル操作により生ずる操舵トルクを
機械的に伝達して車輪を転舵させる操舵機構と、前記操舵機構にアシスト力を加えて前記車輪の転舵を補
助するモータと、前記操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両外部から前記操舵機構に加わる全負荷に対し前記操
舵トルクによる転舵力と前記アシスト力とが所定の割合
で負担するように、前記操舵トルク及び現時点で設定さ
れている前記モータの負荷トルクの目標値に基づいて、
前記モータの負荷トルクの新たな目標値を設定するトル
ク設定手段と、前記モータの負荷トルクが前記新たな目標値と一致する
ように前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、を
備えた電気式動力舵取装置。
【請求項３】前記ハンドルの操舵位置を検出する操舵
位置検出手段と、前記操舵トルクが加えられておらず前記ハンドルが所定
の操舵位置であるときに、前記ハンドルが所定方向に所
定の角速度で回転するように制御するハンドル角速度制
御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に
記載の電気式動力舵取装置。