JP3968401B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、路面から受ける振動または発動機（内燃機関を含む。以下、同じ。）から生ずる振動その他の振動をトルクセンサが検出した場合にも、操舵が不安定となってしまうことを防止することができる電動式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】
パワーステアリング装置は、自動車（車輌）に搭載され、操舵力をアシストするステアリングシステムであり、操舵者の操舵力の軽減を主たる目的としている。このパワーステアリング装置の中には、構成部品が少なくて済み、小型で軽量な電動式パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」と称する。）がある。
【０００３】
ＥＰＳには、通常、運転者の操舵トルクの値に応じた信号を出力するトルクセンサと、操舵力をアシストするアシスト装置を駆動する電動モータ（駆動手段の一種）と、その電動モータに流れる電流（以下、「アシスト電流」と称する。）をトルクセンサの出力信号に応じて決定するＥＣＵとが設けられている。即ち、運転者がハンドル操作をすると、トルクセンサにより、運転者のハンドル操作により生ずる操舵トルクの値に応じた信号が出力され、ＥＣＵにより、アシスト電流が決定され、電動モータにより、そのアシスト電流に対応するトルクに基づいて、アシスト装置が駆動されるのである。これにより、操舵者の操舵力が軽減されるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるトルクセンサは、運転者のハンドル操作により生ずる操舵トルクのみならず、路面から受ける振動または内燃機関（発動機の一種）から生ずる振動その他の振動をも検出してしまうことがある。かかる振動がトルクセンサによって検出されると、アシスト電流にノイズ成分が含まれてしまう、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうという問題点があった。従って、操舵が不安定となってしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、案出されたのが本発明であって、路面から受ける振動または発動機（内燃機関を含む。以下、同じ。）から生ずる振動その他の振動をトルクセンサが検出した場合にも、操舵が不安定となってしまうことを防止することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１に記載の発明は、操舵トルクの大きさに応じた信号を出力するトルクセンサと、該トルクセンサの出力信号をそれぞれ入力するアシスト電流決定手段及び微分手段と、前記アシスト電流決定手段の出力信号と前記微分手段の出力信号に基づき操舵力をアシストするアシスト装置を電気的に駆動する駆動手段とを備え、
前記アシスト電流決定手段は前記トルクセンサの出力信号の大きさに相応した大きさの信号を前記駆動手段に出力し、
前記微分手段は前記トルクセンサの出力信号の微分値に相応した大きさの信号を前記駆動手段に出力するようにした電動式パワーステアリング装置において、
前記微分手段の利得を制御する利得制御手段を設け、該利得制御手段は、前記トルクセンサの出力信号が第１所定値より小さい場合に、前記微分手段の利得を０とし又は小さくすることで前記微分手段から前記駆動手段に出力される信号を制御し、
前記アシスト電流決定手段は、前記トルクセンサの出力信号が前記第１所定値より大きな第３所定値より小さくなった場合に、前記駆動手段に供給する信号を０とすることを特徴とするものである。
【０００７】
この請求項１記載の電動式パワーステアリング装置によれば、トルクセンサにより、操舵トルクに応じた信号が出力され、微分手段により、トルクセンサの出力信号を微分した信号が出力される。操舵力をアシストするアシスト装置は駆動手段により電気的に駆動されるが、この駆動手段に流れる電流（以下、「アシスト電流」と称する。）は、アシスト電流決定手段により、トルクセンサの出力信号と微分手段の出力信号とに応じて決定される。そして、トルクセンサの出力信号が所定値より小さい場合には、利得制御手段により、微分手段の利得が０とされ、又は小さくされる。このため、路面から受ける振動または発動機（内燃機関を含む。以下、同じ。）から生ずる振動その他の振動をトルクセンサが検出しても、アシスト電流にノイズ成分が含まれてしまうことが、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことが防止される。従って、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことが防止される。
【０００８】
また、前記したようにトルクセンサは振動を検出してしまうが、トルクセンサの検出した振動が高周波の振動である場合には、操舵トルクを検出してからアシストするまでの時間（遅れ時間）が相対的に大きくなり、操舵トルクの加わる方向とは逆の方向にアシスト力が加わってしまう。しかしながら、かかる場合においても、操舵が不安定となってしまうことが防止される。
【０００９】
更に、トルクセンサの出力信号が、第３所定値の以下の場合、当該出力信号が、路面から受ける振動、又は、発電機等から受ける振動に基づくものであるとして、当該振動に基づく悪影響、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうという現象を防止すべく、駆動手段に供給される電流を０として、操舵の安定性を達成することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置において、微分手段の出力信号が第２所定値より小さい場合に、前記微分手段の利得を０とし又は小さくする利得制御手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
この請求項２記載の電動式パワーステアリング装置によれば、トルクセンサにより、操舵トルクに応じた信号が出力され、微分手段により、トルクセンサの出力信号を微分した信号が出力される。操舵力をアシストするアシスト装置は駆動手段により電気的に駆動されるが、この駆動手段に流れる電流は、アシスト電流決定手段により、トルクセンサの出力信号と微分手段の出力信号とに応じて決定される。そして、微分手段の出力信号が第２所定値より小さい場合には、即ち、操舵トルクの単位時間当たりの変化量が所定値より小さい場合には、例え所定の大きさ以上の操舵トルクが加わっていても、利得制御手段により、微分手段の利得が０とされ、又は小さくされる。このため、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサが検出しても、駆動手段に流れる電流にノイズ成分が含まれてしまうことが、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことが防止される。従って、旋回走行時における操舵が不安定となってしまうことが防止される。
【００１２】
また、前記したようにトルクセンサは振動を検出してしまうが、トルクセンサの検出した振動が高周波の振動である場合には、遅れ時間（操舵トルクを検出してからアシストするまでの時間）が相対的に大きくなり、操舵トルクの加わる方向とは逆の方向にアシスト力が加わってしまう。しかしながら、かかる場合においても、操舵が不安定となってしまうことが防止される。
【００１３】
更に、トルクセンサの出力信号が、第３所定値の以下の場合、当該出力信号が、路面から受ける振動、又は、発電機等から受ける振動に基づくものであるとして、当該振動に基づく悪影響、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうという現象を防止すべく、駆動手段に供給される電流を０として、操舵の安定性を達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本願発明と従来技術との差異を明確にするために、従来技術について詳細に説明する。図１１は、従来技術の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）９１のブロック図である。図１１に示すように、ＥＰＳ９１には、主として、ハンドル（ステアリングホイール）９２と、ステアリングシャフト９３と、トーションバー９４と、トルクセンサ９５ａと、車速センサ９５ｂと、ＥＣＵ９６と、電動モータ９７と、減速機９８とが設けられている。
【００１５】
ハンドル９２は、操舵者により操舵（回動）され、その操舵トルク（回動トルク）をステアリングシャフト９３に伝達するものである。ステアリングシャフト９３はハンドル９２の操舵トルクをトーションバー９４に伝達するものであり、そのステアリングシャフト９３の上端部に、ハンドル９２が取着されている。トーションバー９４は、ステアリングシャフト９３の下端側に配設されており、ステアリングシャフト９３を介して伝達されるハンドル９２の操舵トルクをピニオン９４ａに伝達するものである。ここで、ハンドル９２の操舵トルクがステアリングシャフト９３からピニオン９４ａへ伝達されるとき、トーションバー９４にはネジレ力が発生し、このトーションバー９４のネジレ力による円周方向への操舵トルクは、その軸方向への摺動量に変換されるようになっている。
【００１６】
トルクセンサ９５ａは、トーションバー９４の軸方向への摺動量、即ち、操舵者による操舵トルクに応じた大きさの電圧を出力するものである。車速センサ９５ｂは、タイヤ１１の回転速度、即ち、車輌の速度（以下、「車速」という。）に応じた大きさの電圧を出力するものである。なお、トルクセンサ９５ａには、通常、ポテンショメータが用いられることが多い。
【００１７】
ＥＣＵ９６は、トルクセンサ９５ａの出力電圧値と車速センサ９５ｂの出力電圧値とに基づいて電動モータ７に流れる電流の値（以下、「アシスト電流値」と称する。）を制御するものである。このようにアシスト電流値を制御することにより、操舵力をアシストする力（以下、単に「アシスト力」という。）を制御することができるのである。ＥＣＵ９６は、第１Ａ／Ｄ変換器９６ａと、第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂと、ＲＡＭ９６ｃと、ＣＰＵ９６ｄと、モータ駆動回路９６ｅと、ＲＯＭ９６ｆと、ＥＥＰＲＯＭ９６ｇとを備えている。
【００１８】
第１Ａ／Ｄ変換器９６ａは、トルクセンサ９５ａの出力電圧をデジタル変換するものである。第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂは、車速センサ９５ｂの出力電圧をデジタル変換するものである。ＲＡＭ９６ｃは、データの書換えが可能な揮発性のメモリであり、第１Ａ／Ｄ変換器９６ａによりデジタル変換されたトルクセンサ９５ａの出力電圧値と、第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂとによりデジタル変換された車速センサ９５ｂの出力電圧値とを記憶するものである。ＥＥＰＲＯＭ９６ｇは、データの書換えが可能な不揮発性のメモリであり、このＥＥＰＲＯＭ９６ｇには、予め、各種データが記憶されている。ＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されている各種データの一部を具体的に説明すると、まず、第１に、操舵トルクの大きさに関するデータと、操舵トルクの大きさに対応する第１基本アシスト電流値に関するデータとがそれぞれ対応を付けて記憶されており、第２に、車速の大きさに関するデータと、車速の大きさに対応する車速対応比（Ｋｖ）に関するデータとがそれぞれ対応を付けて記憶されているのである。ここで、第１基本アシスト電流とは、アシスト電流値（電動モータ９７に流れる電流値）を決定するための要素となる値であり、車速対応比とは、基本アシスト電流決定処理１０１ａにより決定された電流値に掛け合わされる係数である。
【００１９】
ＲＯＭ９６ｆは、データの書換えが不可能な不揮発性のメモリであり、ＥＰＳ９１で実行される制御プログラムなどを記憶（格納）している。後述する、基本アシスト電流決定処理１０１ａ、車速対応比決定処理１０１ｂ、車速対応比乗算処理１０１ｃ、補助アシスト電流決定処理１０１ｄ、補助アシスト電流加算処理１０１ｅ、及びフィードバック処理１０１ｆに関する制御プログラムは、全て、ＲＯＭ９６ｆに記憶されている。
【００２０】
ＣＰＵ９６ｄは、ＲＯＭ９６ｆに記憶されている制御プログラムに従って、第１Ａ／Ｄ変換器９６ａによりデジタル変換されたトルクセンサ９５ａの出力電圧値、及び第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂによりデジタル変換された車速センサ９５ｂの出力電圧値を所定時間毎（本実施例では、１ｍｓ毎）に検知して、その検知した出力電圧値に基づいて電動モータ９７に流れる電流値を決定する処理を実行するものである。ここで、電動モータ９７に流れる電流の大きさは、その電動モータ９７が出力するトルク（アシスト力）の大きさに比例する。即ち、ＣＰＵ９６ｄは、トルクセンサ９５ａの出力電圧値に応じたアシスト力を決定するのである。
【００２１】
電動モータ９７は、減速機９８を駆動することにより、その減速機９８に取着されているアシストピニオン９９を介してラック１００にアシスト力を伝達するものである。なお、このようにラック１００に伝達されたアシスト力により、ピニオン９９を介して伝達された操舵力がアシストされるようにされており、更に、このアシスト力と操舵力とが相俟うことにより、タイヤ１１の向きが変えられるようにされている。
【００２２】
次に、図１２を参照して、ＥＰＳ９１で実行される処理について説明する。図１２は、ＥＰＳ（電動式パワーステアリング装置）９１の基本制御ブロック図である。図１２に示すように、ＥＣＵ９６内で実行される処理１０１と、電動モータ９７で実行される処理１０２とによって構成されている。以下、ＥＣＵ９６で実行される処理１０１について詳細に説明する。ＥＣＵ９６内で実行される処理１０１は、主として、基本アシスト電流決定処理１０１ａと、車速対応比決定処理１０１ｂと、車速対応比乗算処理１０１ｃと、補助アシスト電流決定処理１０１ｄと、補助アシスト電流加算処理１０１ｅと、フィードバック処理１０１ｆとによって構成されている。
【００２３】
基本アシスト電流決定処理１０１ａは、トルクセンサ９５ａの出力信号の値に応じて、即ち、操舵者の操舵トルクの大きさに応じて、第１基本アシスト電流値を決定する処理である。この基本アシスト電流決定処理１０１ａを詳細に説明すれば、予めＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されているデータの中から、操舵トルクの大きさ（トルクセンサ９５ａの出力信号値）に対応するアシスト電流値に関するデータを、第１基本アシスト電流値として決定する処理である。この第１基本アシスト電流値は、ほぼ、トルクセンサ９５ａの出力信号の値の２乗に比例するようにされている。
【００２４】
車速対応比決定処理１０１ｂは、車速センサ９５ｂの出力信号の値に応じて、即ち、車速の大きさに応じて、車速対応比（Ｋｖ）を決定する処理である。具体的には、予めＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されているデータの中から、車速の大きさ（車速センサ９５ｂの出力信号値）に対応する車速対応比に関するデータを、車速対応比として決定する処理である。このＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されているデータは、車速センサ９５ｂの出力信号の値が０の場合に、車速対応比が一番大きくなるようにされており、車速センサ９５ｂの出力信号の値が小さくなるにつれて、車速対応比が小さくなるようにされている。これは、車輌を操舵する場合、車速が０のときに、即ち、車輌が止まっているときに、最も大きな操舵力を必要とすることに起因している。
【００２５】
車速対応比乗算処理１０１ｃは、第１基本アシスト電流値に、車速対応比決定処理により決定された車速対応比を掛け合わせる処理である。このように車速対応比が掛け合せる処理がされた後の値を、本明細書中においては、「第２基本アシスト電流値」と称する。
【００２６】
補助アシスト電流決定処理１０１ｄは、トルクセンサ９５ａの出力信号を微分する処理であり、補助アシスト電流加算処理１０１ｅは、補助アシスト電流決定処理１０１ｄにより微分されたトルクセンサ９５ａの出力信号の値（トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値）を、基本アシスト電流値に足し合わせる処理である。トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が足し合わされた後の第２基本アシスト電流値が、電動モータ９７に流れる電流の値（アシスト電流値）となるのである。このようにトルクセンサ９５ａの出力信号の微分値を第１基本アシスト電流値に足し合わせる理由は、以下の２つの理由による。
【００２７】
まず、第１の理由としては、トルクセンサ９５ａが操舵トルクを検出してからアシストピニオン９９を介してラック１００にアシスト力が伝達されるまでの時間（以下、「遅れ時間」と称する。）を短くすることを目的としている点が挙げられる。即ち、アシストの応答性を向上することを目的としている点が挙げられる。従って、トルクセンサ９５ａにより検出される操舵トルクが急変（急激に変化）した場合においても、その急変した操舵トルクに応じたアシスト力で操舵力をアシストすることができるのである。
【００２８】
第２の理由としては、本ＥＰＳ９１が発振してしまうことを防止することを目的としている点が挙げられる。発振は、利得が１（０ｄＢ）で、位相が１８０度反転している場合に発生する。このため、微分することにより、位相を９０度進ませて、発振してしまうことを防止しているのである。
【００２９】
フィードバック処理１０１ｆは、電動モータ９７に流れる電流値を一定に保持するための処理であり、アシスト電流値に電動モータ９７に流れる電流の値をフィードバックする処理である。電動モータ９７が回転すると電動モータ９７が発電機と同様とに発電してしまうため、電動モータ９７に流れる電流値が小さくなり、操舵トルクに応じたアシスト力よりも小さなアシスト力で操舵力がアシストされてしまうことに起因している。
【００３０】
上記のように構成されたＥＰＳ９１には、次の問題点があった。即ち、トルクセンサ９５ａは、運転者のハンドル操作により生ずる操舵トルクのみならず、路面から受ける振動または内燃機関（発動機の一種）から生ずる振動その他の振動をも検出してしまうことがある。かかる振動がトルクセンサ９５ａにより検出されると、電動モータ９７に流れる電流（アシスト電流）にノイズ成分が含まれてしまう、即ち、アシスト電流が振動的に変化してしまうという問題点があった。従って、操舵が不安定となってしまうという問題点があった。
【００３１】
本発明は、係る問題点を解決することができるＥＰＳ（電動式パワーステアリング装置）に関するものである。以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、上述した従来技術のＥＰＳ９１と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００３２】
図１は、ＥＰＳ１の基本制御ブロック図であり、図２は、操舵トルク−微分ゲイン特性を示した図であり、図３は、微分−微分ゲイン特性を示した図であり、図４は、操舵トルク−第１基本アシスト電流特性を示した図である。図１に示すように、ここで、微分ゲインとは、補助アシスト電流決定処理１０１ｄの利得を表しており、微分とは、補助アシスト電流決定処理１０１ｄにより微分されたトルクセンサ９５ａの出力信号の値（トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値）を表している。
【００３３】
ＥＰＳ１のＥＥＰＲＯＭには、ＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されている各種データに加え、更に、次のデータが記憶されている。まず、第１に、操舵トルクの大きさに関するデータと、操舵トルクの大きさに対応する微分ゲインの大きさに関するデータとがそれぞれ対応を付けて記憶されており、第２に、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値に関するデータと、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値に対応する微分ゲインの大きさに関するデータとがそれぞれ対応を付けて記憶されている。
【００３４】
また、ＥＰＳ１のＲＯＭには、ＲＯＭ９６ｆに記憶されている各制御プログラムに加え、更に、第１利得制御処理２および第２利得制御処理３に関する制御プログラムが記憶されている。即ち、ＥＰＳ１においては、ＥＰＳ９１で実行される処理に加え、更に、第１利得制御処理２と、第２利得制御処理３とが付加されている。
【００３５】
第１利得制御処理２は、図２に示すように、操舵トルク（トルクセンサ９５ａの出力信号）の値が第１所定値４より小さい場合に、微分ゲイン（補助アシスト電流決定処理１０１ｄの利得）を０とする処理である。このため、トルクセンサ９５ａの出力信号が第１所定値４より小さい場合には、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサ９５ａが検出しても、アシスト電流にノイズ成分が含まれてしまうことを防止することができる、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことを防止することができるのである。ここで、トルクセンサ９５ａの出力信号値が小さいということは、車輌がほぼ直進走行していることを意味する。従って、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００３６】
また、前記したようにトルクセンサ９５ａは振動を検出してしまうが、トルクセンサ９５ａの検出した振動が高周波である場合には、遅れ時間（トルクセンサ９５ａが操舵トルクを検出してからアシストピニオン９９を介してラック１００にアシスト力が伝達されるまでの時間）が相対的に大きくなり、操舵トルクの加わる方向とは逆の方向にアシスト力が加わってしまう。しかしながら、かかる場合においても、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。従って、例えば、車輌が競技用の車輌である場合においても、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００３７】
第２利得制御処理３は、図３に示すように、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が第２所定値５より小さい場合に、微分ゲインを０とする処理である。この第２利得制御処理３は、トルクセンサ９５ａの出力電圧値が第１所定値４以上である場合に実行される処理である。このため、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が第２所定値５より小さければ、トルクセンサ９５ａの出力信号値が第１所定値４以上であっても、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサ９５ａが検出した際に、電動モータ９７に流れる電流にノイズ成分が含まれてしまうことが、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことが防止することができるのである。ここで、トルクセンサ９５ａの出力信号値が第１所定値４以上であるというは、車輌が旋回中であることを意味する。従って、旋回走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。尚、図１に示す第１利得制御処理２と第２利得制御処理３とが入れ替わるようにされていても良い。
【００３８】
基本アシスト電流決定処理６は、基本アシスト電流決定処理１０１ａと略同一の処理であるが、基本アシスト電流決定処理１０１ａと異なり、図４に示すように、トルクセンサ９５ａの出力信号値が第３所定値６ａより小さい場合に、第１基本アシスト電流値を０Ａとする処理である。従って、第１利得制御処理２または第２利得制御処理３により微分ゲインが０とされたにも拘わらず、トルクセンサ９５ａが路面からうける振動または発動機から受ける振動を検出することにより、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００３９】
次に、上記のように構成されたＥＰＳ１の動作について説明する。操舵者によりハンドル９２が操舵されると、トルクセンサ９５ａにより、操舵トルクが検出され、その操舵トルクの大きさに応じた信号が出力される。トルクセンサ９５ａにより信号が出力されると、第１Ａ／Ｄ変換器９６ａにより、トルクセンサ９５ａの出力信号がデジタル変換される。トルクセンサ９５ａの出力信号のデジタル変換後、ＣＰＵ９６ｄにより、補助アシスト電流決定処理１０１ｄが実行される。即ち、トルクセンサ９５ａの出力信号が微分される。補助アシスト電流決定処理１０１ｄの実行後、ＣＰＵ９６ｄにより、第１利得制御処理２が実行される。即ち、トルクセンサ９５ａの出力電圧値が第１所定値４より小さい場合には、微分ゲインを０とする処理が実行される。
【００４０】
このようにトルクセンサ９５ａの出力電圧値が第１所定値４より小さい場合には、ＣＰＵ９６ｄにより、微分ゲインを０とする処理が実行される。従って、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサ９５ａが検出しても、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００４１】
一方、トルクセンサ９５ａの出力信号値が第１所定値４以上である場合には、補助アシスト電流決定処理１０１ｄの実行後、第２利得制御処理３が実行される。即ち、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が第２所定値５より小さいときには、微分ゲインを０とする処理が実行される。
【００４２】
このようにトルクセンサ９５ａの出力信号値が第１所定値４以上であり、且つトルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が第２所定値５より小さい場合には、微分ゲインを０とする処理が実行される。従って、旋回走行時においても、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサ９５ａが検出することにより、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００４３】
また、トルクセンサ９５ａの出力信号のデジタル変換後、ＣＰＵ９６ｄにより、基本アシスト電流決定処理６も実行される。即ち、デジタル変換されたトルクセンサ９５ａの出力信号値に基づいて、第１基本アシスト電流値を決定する処理が実行される。トルクセンサ９５ａの出力信号値が第３所定値６ａより小さい場合には、基本アシスト電流決定処理６により、第１基本アシスト電流値が０Ａとされる。従って、第１利得制御処理２または第２利得制御処理３により微分ゲインが０とされたにも拘わらず、トルクセンサ９５ａが路面からうける振動または発動機から受ける振動を検出することにより、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００４４】
ところで、車速は、車速センサ９５ｂによって、検出される。車速センサ９５ｂにより車速が検出されると、更に、車速センサ９５ｂにより、その車速の大きさに応じた信号が出力される。車速センサ９５ｂにより信号が出力されると、第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂにより、車速センサ９５ｂの出力信号がデジタル変換される。車速センサ９５ｂの出力信号のデジタル変換後、ＣＰＵ９６ｄにより、車速対応比決定処理１０１ｂが実行される。即ち、車速センサ９５ｂの出力信号の値に応じて、車速対応比を決定する処理が実行される。
【００４５】
第１基本アシスト電流値および車速対応比の決定後、ＣＰＵ９６ｄにより、車速対応比乗算処理１０１ｃが実行される。即ち、第１基本アシスト電流値に車速対応比を掛け合わせる処理が、実行される。車速対応比乗算処理１０１ｃの実行後、補助アシスト電流加算処理１０１ｅにより、第１利得制御処理２または第２利得制御処理３により決定された微分ゲインに応じて、補助アシスト電流決定処理１０１ｄにより微分されたトルクセンサ９５ａの出力信号（トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値）が、第２基本アシスト電流に足し合わされる。このようにトルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が足し合わされた後の第２基本アシスト電流値が、アシスト電流値、即ち、電動モータ９７に流れる電流の値となるのである。
【００４６】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察することができるものである。
【００４７】
例えば、ＥＰＳ１においては、ＲＯＭの中に、第１利得制御処理２および第２利得制御処理３に関するプログラムが共に記憶されている。即ち、第１利得制御処理２および第２制御処理３が両方ともに実行されるようにされている。しかしながら、必ずしも、第１利得制御処理２および第２利得制御処理３が両方共に実行されるようにされている必要はなく、図５に示すように第１利得制御処理２のみが実行されるようにしても良いし、図６に示すように第２利得制御処理３のみが実行されるようにしても良い。第１利得制御処理２のみが実行されるようにした場合には、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができる一方、第２利得制御処理３のみが実行されるようにした場合には、旋回走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００４８】
また、ＥＰＳ１においては、第１利得制御処理２において、トルクセンサ９５ａの出力信号の値が第１所定値４より小さい場合には、補助アシスト電流決定処理１０１ｄの利得（微分ゲイン）を０とする処理がされている。しかしながら、必ずしも、第１利得制御処理２は、微分ゲインを０とする処理に限られるものではなく、図７に示すように、微分ゲインを小さくする（例えば、０．１倍から０．９倍までの何れかの倍率とする。）ようにしても良いし、図８に示すように、操舵トルクと微分ゲインとが比例するようにしても良い。
【００４９】
同様に、第２利得制御処理３において、補助アシスト電流決定処理１０１ｄにより微分されたトルクセンサ９５ａの出力信号（トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値）が第２所定値５より小さい場合には、微分ゲインを０とする処理がされている。しかしながら、必ずしも、第１利得制御処理２は、微分ゲインを０とする処理に限られるものではなく、図９に示すように、微分ゲインを小さくする（例えば、０．１倍から０．９倍までの何れかの倍率とする。）ようにしても良いし、図１０に示すように、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値と微分ゲインとが比例するようにしても良い。
【００５０】
更に、ＥＰＳ１においてはＥＥＰＲＯＭに各種データが記憶されているが、ＥＥＰＲＯＭに記憶されるデータは、関数データであっても良い。具体的には、操舵トルクの大きさとアシスト電流値との関数データが記憶されるようにしても良いし、車速の大きさと車速対応比との関数データが記憶されるようにしても良いし、操舵トルクの大きさと微分ゲインの大きさとの関数データが記憶されるようにしても良いし、更には、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値と微分ゲインの大きさとの関数データが記憶されるようにしても良い。
【００５１】
ＥＰＳ１においては、ＣＰＵ９６ｄが補助アシスト電流決定処理を実行することにより、トルクセンサ９５ａの出力信号が微分されていた。しかしながら、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分は、必ずしも、ＣＰＵ９６ｄにより実行される必要はなく、当然に、微分回路（コンデンサと抵抗とにより構成されているもの。）により微分されるようにしても良い。
【００５２】
ところで、上記実施例において、第１利得制御処理２は請求項１，請求項３に記載の利得制御手段により実行される処理を、第２利得制御処理３は請求項２に記載の利得制御手段により実行される処理を、基本アシスト電流決定処理６は請求項１から請求項３に記載のアシスト電流決定手段で実行される処理を、補助アシスト電流決定処理１０１ｄは請求項１から請求項３に記載の微分手段で実行される処理を、補助アシスト電流加算処理１０１ｅは請求項１から請求項３に記載のアシスト電流決定手段により実行される処理を、それぞれ示している。
【００５３】
また、「特許請求の範囲」の欄に記載されている「微分」には、一の時間におけるトルクセンサの出力信号から、別の時間におけるトルクセンサの出力信号を除算する意味をも含むものとする。なお、通常、別の時間より一の時間の方が、後の時間である方が好ましい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の電動式パワーステアリング装置によれば、トルクセンサの出力信号が所定値より小さい場合には、利得制御手段により、微分手段の利得が０とされ、又は小さくされるので、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサが検出しても、駆動手段に流れる電流にノイズ成分が含まれてしまうことを防止することができるという効果が、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことを防止することができるという効果がある。従って、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるという効果がある。更には、トルクセンサの検出した振動が高周波の振動である場合においても、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるという効果もある。更に又、トルクセンサの出力信号が、第３所定値の以下の場合、当該出力信号が、路面から受ける振動、又は、発電機等から受ける振動に基づくものであるとして、当該振動に基づく悪影響を防止すべく、駆動手段に供給される電流を０として、操舵の安定性を達成することができる。
【００５５】
請求項２記載の電動式パワーステアリング装置によれば、微分手段の出力信号が所定値より小さい場合には、第２利得制御手段により、微分手段の利得が０とされ、又は小さくされるので、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサが検出しても、駆動手段に流れる電流にノイズ成分が含まれてしまうことを防止することができるという効果が、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことを防止することができるという効果がある。従って、旋回走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるという効果がある。更には、トルクセンサの検出した振動が高周波の振動である場合においても、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるという効果もある。更に又、トルクセンサの出力信号が、第３所定値の以下の場合、当該出力信号が、路面から受ける振動、又は、発電機等から受ける振動に基づくものであるとして、当該振動に基づく悪影響を防止すべく、駆動手段に供給される電流を０として、操舵の安定性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の基本制御ブロック図である。
【図２】 上記電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の操舵トルク−微分ゲイン特性を示した図である。
【図３】 上記電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の微分−微分ゲイン特性を示した図である。
【図４】 上記電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の操舵トルク−第１基本アシスト電流特性を示した図である。
【図５】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の基本制御ブロック図である。
【図６】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の基本制御ブロック図である。
【図７】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の操舵トルク−微分ゲイン特性を示した図である。
【図８】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の操舵トルク−微分ゲイン特性を示した図である。
【図９】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の微分−微分ゲイン特性を示した図である。
【図１０】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の微分−微分ゲイン特性を示した図である。
【図１１】 従来技術の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）のブロック図である。
【図１２】 従来技術の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の基本制御ブロック図である。
【符号の説明】
１ 電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）
９５ａ トルクセンサ
９６ ＥＣＵ（微分手段、アシスト電流決定手段、第２アシスト電流決定手段、利得制御手段、及び第２利得制御手段）
９７ 電動モータ（駆動手段）
９８ 減速機（アシスト装置の一部）
９９ アシストピニオン（アシスト装置の一部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、路面から受ける振動または発動機（内燃機関を含む。以下、同じ。）から生ずる振動その他の振動をトルクセンサが検出した場合にも、操舵が不安定となってしまうことを防止することができる電動式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】
パワーステアリング装置は、自動車（車輌）に搭載され、操舵力をアシストするステアリングシステムであり、操舵者の操舵力の軽減を主たる目的としている。このパワーステアリング装置の中には、構成部品が少なくて済み、小型で軽量な電動式パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」と称する。）がある。
【０００３】
ＥＰＳには、通常、運転者の操舵トルクの値に応じた信号を出力するトルクセンサと、操舵力をアシストするアシスト装置を駆動する電動モータ（駆動手段の一種）と、その電動モータに流れる電流（以下、「アシスト電流」と称する。）をトルクセンサの出力信号に応じて決定するＥＣＵとが設けられている。即ち、運転者がハンドル操作をすると、トルクセンサにより、運転者のハンドル操作により生ずる操舵トルクの値に応じた信号が出力され、ＥＣＵにより、アシスト電流が決定され、電動モータにより、そのアシスト電流に対応するトルクに基づいて、アシスト装置が駆動されるのである。これにより、操舵者の操舵力が軽減されるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるトルクセンサは、運転者のハンドル操作により生ずる操舵トルクのみならず、路面から受ける振動または内燃機関（発動機の一種）から生ずる振動その他の振動をも検出してしまうことがある。かかる振動がトルクセンサによって検出されると、アシスト電流にノイズ成分が含まれてしまう、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうという問題点があった。従って、操舵が不安定となってしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、案出されたのが本発明であって、路面から受ける振動または発動機（内燃機関を含む。以下、同じ。）から生ずる振動その他の振動をトルクセンサが検出した場合にも、操舵が不安定となってしまうことを防止することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１に記載の発明は、操舵トルクの大きさに応じた信号を出力するトルクセンサと、該トルクセンサの出力信号をそれぞれ入力するアシスト電流決定手段及び微分手段と、前記アシスト電流決定手段の出力信号と前記微分手段の出力信号に基づき操舵力をアシストするアシスト装置を電気的に駆動する駆動手段とを備え、
前記アシスト電流決定手段は前記トルクセンサの出力信号の大きさに相応した大きさの信号を前記駆動手段に出力し、
前記微分手段は前記トルクセンサの出力信号の微分値に相応した大きさの信号を前記駆動手段に出力するようにした電動式パワーステアリング装置において、
前記微分手段の利得を制御する利得制御手段を設け、該利得制御手段は、前記トルクセンサの出力信号が第１所定値より小さい場合に、前記微分手段の利得を０とし又は小さくすることで前記微分手段から前記駆動手段に出力される信号を制御し、
前記アシスト電流決定手段は、前記トルクセンサの出力信号が前記第１所定値より大きな第３所定値より小さくなった場合に、前記駆動手段に供給する信号を０とすることを特徴とするものである。
【０００７】
この請求項１記載の電動式パワーステアリング装置によれば、トルクセンサにより、操舵トルクに応じた信号が出力され、微分手段により、トルクセンサの出力信号を微分した信号が出力される。操舵力をアシストするアシスト装置は駆動手段により電気的に駆動されるが、この駆動手段に流れる電流（以下、「アシスト電流」と称する。）は、アシスト電流決定手段により、トルクセンサの出力信号と微分手段の出力信号とに応じて決定される。そして、トルクセンサの出力信号が所定値より小さい場合には、利得制御手段により、微分手段の利得が０とされ、又は小さくされる。このため、路面から受ける振動または発動機（内燃機関を含む。以下、同じ。）から生ずる振動その他の振動をトルクセンサが検出しても、アシスト電流にノイズ成分が含まれてしまうことが、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことが防止される。従って、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことが防止される。
【０００８】
また、前記したようにトルクセンサは振動を検出してしまうが、トルクセンサの検出した振動が高周波の振動である場合には、操舵トルクを検出してからアシストするまでの時間（遅れ時間）が相対的に大きくなり、操舵トルクの加わる方向とは逆の方向にアシスト力が加わってしまう。しかしながら、かかる場合においても、操舵が不安定となってしまうことが防止される。
【０００９】
更に、トルクセンサの出力信号が、第３所定値の以下の場合、当該出力信号が、路面から受ける振動、又は、発電機等から受ける振動に基づくものであるとして、当該振動に基づく悪影響、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうという現象を防止すべく、駆動手段に供給される電流を０として、操舵の安定性を達成することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置において、微分手段の出力信号が第２所定値より小さい場合に、前記微分手段の利得を０とし又は小さくする利得制御手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
この請求項２記載の電動式パワーステアリング装置によれば、トルクセンサにより、操舵トルクに応じた信号が出力され、微分手段により、トルクセンサの出力信号を微分した信号が出力される。操舵力をアシストするアシスト装置は駆動手段により電気的に駆動されるが、この駆動手段に流れる電流は、アシスト電流決定手段により、トルクセンサの出力信号と微分手段の出力信号とに応じて決定される。そして、微分手段の出力信号が第２所定値より小さい場合には、即ち、操舵トルクの単位時間当たりの変化量が所定値より小さい場合には、例え所定の大きさ以上の操舵トルクが加わっていても、利得制御手段により、微分手段の利得が０とされ、又は小さくされる。このため、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサが検出しても、駆動手段に流れる電流にノイズ成分が含まれてしまうことが、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことが防止される。従って、旋回走行時における操舵が不安定となってしまうことが防止される。
【００１２】
また、前記したようにトルクセンサは振動を検出してしまうが、トルクセンサの検出した振動が高周波の振動である場合には、遅れ時間（操舵トルクを検出してからアシストするまでの時間）が相対的に大きくなり、操舵トルクの加わる方向とは逆の方向にアシスト力が加わってしまう。しかしながら、かかる場合においても、操舵が不安定となってしまうことが防止される。
【００１３】
更に、トルクセンサの出力信号が、第３所定値の以下の場合、当該出力信号が、路面から受ける振動、又は、発電機等から受ける振動に基づくものであるとして、当該振動に基づく悪影響、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうという現象を防止すべく、駆動手段に供給される電流を０として、操舵の安定性を達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本願発明と従来技術との差異を明確にするために、従来技術について詳細に説明する。図１１は、従来技術の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）９１のブロック図である。図１１に示すように、ＥＰＳ９１には、主として、ハンドル（ステアリングホイール）９２と、ステアリングシャフト９３と、トーションバー９４と、トルクセンサ９５ａと、車速センサ９５ｂと、ＥＣＵ９６と、電動モータ９７と、減速機９８とが設けられている。
【００１５】
ハンドル９２は、操舵者により操舵（回動）され、その操舵トルク（回動トルク）をステアリングシャフト９３に伝達するものである。ステアリングシャフト９３はハンドル９２の操舵トルクをトーションバー９４に伝達するものであり、そのステアリングシャフト９３の上端部に、ハンドル９２が取着されている。トーションバー９４は、ステアリングシャフト９３の下端側に配設されており、ステアリングシャフト９３を介して伝達されるハンドル９２の操舵トルクをピニオン９４ａに伝達するものである。ここで、ハンドル９２の操舵トルクがステアリングシャフト９３からピニオン９４ａへ伝達されるとき、トーションバー９４にはネジレ力が発生し、このトーションバー９４のネジレ力による円周方向への操舵トルクは、その軸方向への摺動量に変換されるようになっている。
【００１６】
トルクセンサ９５ａは、トーションバー９４の軸方向への摺動量、即ち、操舵者による操舵トルクに応じた大きさの電圧を出力するものである。車速センサ９５ｂは、タイヤ１１の回転速度、即ち、車輌の速度（以下、「車速」という。）に応じた大きさの電圧を出力するものである。なお、トルクセンサ９５ａには、通常、ポテンショメータが用いられることが多い。
【００１７】
ＥＣＵ９６は、トルクセンサ９５ａの出力電圧値と車速センサ９５ｂの出力電圧値とに基づいて電動モータ７に流れる電流の値（以下、「アシスト電流値」と称する。）を制御するものである。このようにアシスト電流値を制御することにより、操舵力をアシストする力（以下、単に「アシスト力」という。）を制御することができるのである。ＥＣＵ９６は、第１Ａ／Ｄ変換器９６ａと、第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂと、ＲＡＭ９６ｃと、ＣＰＵ９６ｄと、モータ駆動回路９６ｅと、ＲＯＭ９６ｆと、ＥＥＰＲＯＭ９６ｇとを備えている。
【００１８】
第１Ａ／Ｄ変換器９６ａは、トルクセンサ９５ａの出力電圧をデジタル変換するものである。第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂは、車速センサ９５ｂの出力電圧をデジタル変換するものである。ＲＡＭ９６ｃは、データの書換えが可能な揮発性のメモリであり、第１Ａ／Ｄ変換器９６ａによりデジタル変換されたトルクセンサ９５ａの出力電圧値と、第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂとによりデジタル変換された車速センサ９５ｂの出力電圧値とを記憶するものである。ＥＥＰＲＯＭ９６ｇは、データの書換えが可能な不揮発性のメモリであり、このＥＥＰＲＯＭ９６ｇには、予め、各種データが記憶されている。ＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されている各種データの一部を具体的に説明すると、まず、第１に、操舵トルクの大きさに関するデータと、操舵トルクの大きさに対応する第１基本アシスト電流値に関するデータとがそれぞれ対応を付けて記憶されており、第２に、車速の大きさに関するデータと、車速の大きさに対応する車速対応比（Ｋｖ）に関するデータとがそれぞれ対応を付けて記憶されているのである。ここで、第１基本アシスト電流とは、アシスト電流値（電動モータ９７に流れる電流値）を決定するための要素となる値であり、車速対応比とは、基本アシスト電流決定処理１０１ａにより決定された電流値に掛け合わされる係数である。
【００１９】
ＲＯＭ９６ｆは、データの書換えが不可能な不揮発性のメモリであり、ＥＰＳ９１で実行される制御プログラムなどを記憶（格納）している。後述する、基本アシスト電流決定処理１０１ａ、車速対応比決定処理１０１ｂ、車速対応比乗算処理１０１ｃ、補助アシスト電流決定処理１０１ｄ、補助アシスト電流加算処理１０１ｅ、及びフィードバック処理１０１ｆに関する制御プログラムは、全て、ＲＯＭ９６ｆに記憶されている。
【００２０】
ＣＰＵ９６ｄは、ＲＯＭ９６ｆに記憶されている制御プログラムに従って、第１Ａ／Ｄ変換器９６ａによりデジタル変換されたトルクセンサ９５ａの出力電圧値、及び第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂによりデジタル変換された車速センサ９５ｂの出力電圧値を所定時間毎（本実施例では、１ｍｓ毎）に検知して、その検知した出力電圧値に基づいて電動モータ９７に流れる電流値を決定する処理を実行するものである。ここで、電動モータ９７に流れる電流の大きさは、その電動モータ９７が出力するトルク（アシスト力）の大きさに比例する。即ち、ＣＰＵ９６ｄは、トルクセンサ９５ａの出力電圧値に応じたアシスト力を決定するのである。
【００２１】
電動モータ９７は、減速機９８を駆動することにより、その減速機９８に取着されているアシストピニオン９９を介してラック１００にアシスト力を伝達するものである。なお、このようにラック１００に伝達されたアシスト力により、ピニオン９９を介して伝達された操舵力がアシストされるようにされており、更に、このアシスト力と操舵力とが相俟うことにより、タイヤ１１の向きが変えられるようにされている。
【００２２】
次に、図１２を参照して、ＥＰＳ９１で実行される処理について説明する。図１２は、ＥＰＳ（電動式パワーステアリング装置）９１の基本制御ブロック図である。図１２に示すように、ＥＣＵ９６内で実行される処理１０１と、電動モータ９７で実行される処理１０２とによって構成されている。以下、ＥＣＵ９６で実行される処理１０１について詳細に説明する。ＥＣＵ９６内で実行される処理１０１は、主として、基本アシスト電流決定処理１０１ａと、車速対応比決定処理１０１ｂと、車速対応比乗算処理１０１ｃと、補助アシスト電流決定処理１０１ｄと、補助アシスト電流加算処理１０１ｅと、フィードバック処理１０１ｆとによって構成されている。
【００２３】
基本アシスト電流決定処理１０１ａは、トルクセンサ９５ａの出力信号の値に応じて、即ち、操舵者の操舵トルクの大きさに応じて、第１基本アシスト電流値を決定する処理である。この基本アシスト電流決定処理１０１ａを詳細に説明すれば、予めＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されているデータの中から、操舵トルクの大きさ（トルクセンサ９５ａの出力信号値）に対応するアシスト電流値に関するデータを、第１基本アシスト電流値として決定する処理である。この第１基本アシスト電流値は、ほぼ、トルクセンサ９５ａの出力信号の値の２乗に比例するようにされている。
【００２４】
車速対応比決定処理１０１ｂは、車速センサ９５ｂの出力信号の値に応じて、即ち、車速の大きさに応じて、車速対応比（Ｋｖ）を決定する処理である。具体的には、予めＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されているデータの中から、車速の大きさ（車速センサ９５ｂの出力信号値）に対応する車速対応比に関するデータを、車速対応比として決定する処理である。このＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されているデータは、車速センサ９５ｂの出力信号の値が０の場合に、車速対応比が一番大きくなるようにされており、車速センサ９５ｂの出力信号の値が小さくなるにつれて、車速対応比が小さくなるようにされている。これは、車輌を操舵する場合、車速が０のときに、即ち、車輌が止まっているときに、最も大きな操舵力を必要とすることに起因している。
【００２５】
車速対応比乗算処理１０１ｃは、第１基本アシスト電流値に、車速対応比決定処理により決定された車速対応比を掛け合わせる処理である。このように車速対応比が掛け合せる処理がされた後の値を、本明細書中においては、「第２基本アシスト電流値」と称する。
【００２６】
補助アシスト電流決定処理１０１ｄは、トルクセンサ９５ａの出力信号を微分する処理であり、補助アシスト電流加算処理１０１ｅは、補助アシスト電流決定処理１０１ｄにより微分されたトルクセンサ９５ａの出力信号の値（トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値）を、基本アシスト電流値に足し合わせる処理である。トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が足し合わされた後の第２基本アシスト電流値が、電動モータ９７に流れる電流の値（アシスト電流値）となるのである。このようにトルクセンサ９５ａの出力信号の微分値を第１基本アシスト電流値に足し合わせる理由は、以下の２つの理由による。
【００２７】
まず、第１の理由としては、トルクセンサ９５ａが操舵トルクを検出してからアシストピニオン９９を介してラック１００にアシスト力が伝達されるまでの時間（以下、「遅れ時間」と称する。）を短くすることを目的としている点が挙げられる。即ち、アシストの応答性を向上することを目的としている点が挙げられる。従って、トルクセンサ９５ａにより検出される操舵トルクが急変（急激に変化）した場合においても、その急変した操舵トルクに応じたアシスト力で操舵力をアシストすることができるのである。
【００２８】
第２の理由としては、本ＥＰＳ９１が発振してしまうことを防止することを目的としている点が挙げられる。発振は、利得が１（０ｄＢ）で、位相が１８０度反転している場合に発生する。このため、微分することにより、位相を９０度進ませて、発振してしまうことを防止しているのである。
【００２９】
フィードバック処理１０１ｆは、電動モータ９７に流れる電流値を一定に保持するための処理であり、アシスト電流値に電動モータ９７に流れる電流の値をフィードバックする処理である。電動モータ９７が回転すると電動モータ９７が発電機と同様とに発電してしまうため、電動モータ９７に流れる電流値が小さくなり、操舵トルクに応じたアシスト力よりも小さなアシスト力で操舵力がアシストされてしまうことに起因している。
【００３０】
上記のように構成されたＥＰＳ９１には、次の問題点があった。即ち、トルクセンサ９５ａは、運転者のハンドル操作により生ずる操舵トルクのみならず、路面から受ける振動または内燃機関（発動機の一種）から生ずる振動その他の振動をも検出してしまうことがある。かかる振動がトルクセンサ９５ａにより検出されると、電動モータ９７に流れる電流（アシスト電流）にノイズ成分が含まれてしまう、即ち、アシスト電流が振動的に変化してしまうという問題点があった。従って、操舵が不安定となってしまうという問題点があった。
【００３１】
本発明は、係る問題点を解決することができるＥＰＳ（電動式パワーステアリング装置）に関するものである。以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、上述した従来技術のＥＰＳ９１と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００３２】
図１は、ＥＰＳ１の基本制御ブロック図であり、図２は、操舵トルク−微分ゲイン特性を示した図であり、図３は、微分−微分ゲイン特性を示した図であり、図４は、操舵トルク−第１基本アシスト電流特性を示した図である。図１に示すように、ここで、微分ゲインとは、補助アシスト電流決定処理１０１ｄの利得を表しており、微分とは、補助アシスト電流決定処理１０１ｄにより微分されたトルクセンサ９５ａの出力信号の値（トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値）を表している。
【００３３】
ＥＰＳ１のＥＥＰＲＯＭには、ＥＥＰＲＯＭ９６ｇに記憶されている各種データに加え、更に、次のデータが記憶されている。まず、第１に、操舵トルクの大きさに関するデータと、操舵トルクの大きさに対応する微分ゲインの大きさに関するデータとがそれぞれ対応を付けて記憶されており、第２に、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値に関するデータと、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値に対応する微分ゲインの大きさに関するデータとがそれぞれ対応を付けて記憶されている。
【００３４】
また、ＥＰＳ１のＲＯＭには、ＲＯＭ９６ｆに記憶されている各制御プログラムに加え、更に、第１利得制御処理２および第２利得制御処理３に関する制御プログラムが記憶されている。即ち、ＥＰＳ１においては、ＥＰＳ９１で実行される処理に加え、更に、第１利得制御処理２と、第２利得制御処理３とが付加されている。
【００３５】
第１利得制御処理２は、図２に示すように、操舵トルク（トルクセンサ９５ａの出力信号）の値が第１所定値４より小さい場合に、微分ゲイン（補助アシスト電流決定処理１０１ｄの利得）を０とする処理である。このため、トルクセンサ９５ａの出力信号が第１所定値４より小さい場合には、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサ９５ａが検出しても、アシスト電流にノイズ成分が含まれてしまうことを防止することができる、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことを防止することができるのである。ここで、トルクセンサ９５ａの出力信号値が小さいということは、車輌がほぼ直進走行していることを意味する。従って、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００３６】
また、前記したようにトルクセンサ９５ａは振動を検出してしまうが、トルクセンサ９５ａの検出した振動が高周波である場合には、遅れ時間（トルクセンサ９５ａが操舵トルクを検出してからアシストピニオン９９を介してラック１００にアシスト力が伝達されるまでの時間）が相対的に大きくなり、操舵トルクの加わる方向とは逆の方向にアシスト力が加わってしまう。しかしながら、かかる場合においても、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。従って、例えば、車輌が競技用の車輌である場合においても、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００３７】
第２利得制御処理３は、図３に示すように、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が第２所定値５より小さい場合に、微分ゲインを０とする処理である。この第２利得制御処理３は、トルクセンサ９５ａの出力電圧値が第１所定値４以上である場合に実行される処理である。このため、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が第２所定値５より小さければ、トルクセンサ９５ａの出力信号値が第１所定値４以上であっても、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサ９５ａが検出した際に、電動モータ９７に流れる電流にノイズ成分が含まれてしまうことが、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことが防止することができるのである。ここで、トルクセンサ９５ａの出力信号値が第１所定値４以上であるというは、車輌が旋回中であることを意味する。従って、旋回走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。尚、図１に示す第１利得制御処理２と第２利得制御処理３とが入れ替わるようにされていても良い。
【００３８】
基本アシスト電流決定処理６は、基本アシスト電流決定処理１０１ａと略同一の処理であるが、基本アシスト電流決定処理１０１ａと異なり、図４に示すように、トルクセンサ９５ａの出力信号値が第３所定値６ａより小さい場合に、第１基本アシスト電流値を０Ａとする処理である。従って、第１利得制御処理２または第２利得制御処理３により微分ゲインが０とされたにも拘わらず、トルクセンサ９５ａが路面からうける振動または発動機から受ける振動を検出することにより、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００３９】
次に、上記のように構成されたＥＰＳ１の動作について説明する。操舵者によりハンドル９２が操舵されると、トルクセンサ９５ａにより、操舵トルクが検出され、その操舵トルクの大きさに応じた信号が出力される。トルクセンサ９５ａにより信号が出力されると、第１Ａ／Ｄ変換器９６ａにより、トルクセンサ９５ａの出力信号がデジタル変換される。トルクセンサ９５ａの出力信号のデジタル変換後、ＣＰＵ９６ｄにより、補助アシスト電流決定処理１０１ｄが実行される。即ち、トルクセンサ９５ａの出力信号が微分される。補助アシスト電流決定処理１０１ｄの実行後、ＣＰＵ９６ｄにより、第１利得制御処理２が実行される。即ち、トルクセンサ９５ａの出力電圧値が第１所定値４より小さい場合には、微分ゲインを０とする処理が実行される。
【００４０】
このようにトルクセンサ９５ａの出力電圧値が第１所定値４より小さい場合には、ＣＰＵ９６ｄにより、微分ゲインを０とする処理が実行される。従って、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサ９５ａが検出しても、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００４１】
一方、トルクセンサ９５ａの出力信号値が第１所定値４以上である場合には、補助アシスト電流決定処理１０１ｄの実行後、第２利得制御処理３が実行される。即ち、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が第２所定値５より小さいときには、微分ゲインを０とする処理が実行される。
【００４２】
このようにトルクセンサ９５ａの出力信号値が第１所定値４以上であり、且つトルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が第２所定値５より小さい場合には、微分ゲインを０とする処理が実行される。従って、旋回走行時においても、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサ９５ａが検出することにより、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００４３】
また、トルクセンサ９５ａの出力信号のデジタル変換後、ＣＰＵ９６ｄにより、基本アシスト電流決定処理６も実行される。即ち、デジタル変換されたトルクセンサ９５ａの出力信号値に基づいて、第１基本アシスト電流値を決定する処理が実行される。トルクセンサ９５ａの出力信号値が第３所定値６ａより小さい場合には、基本アシスト電流決定処理６により、第１基本アシスト電流値が０Ａとされる。従って、第１利得制御処理２または第２利得制御処理３により微分ゲインが０とされたにも拘わらず、トルクセンサ９５ａが路面からうける振動または発動機から受ける振動を検出することにより、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００４４】
ところで、車速は、車速センサ９５ｂによって、検出される。車速センサ９５ｂにより車速が検出されると、更に、車速センサ９５ｂにより、その車速の大きさに応じた信号が出力される。車速センサ９５ｂにより信号が出力されると、第２Ａ／Ｄ変換器９６ｂにより、車速センサ９５ｂの出力信号がデジタル変換される。車速センサ９５ｂの出力信号のデジタル変換後、ＣＰＵ９６ｄにより、車速対応比決定処理１０１ｂが実行される。即ち、車速センサ９５ｂの出力信号の値に応じて、車速対応比を決定する処理が実行される。
【００４５】
第１基本アシスト電流値および車速対応比の決定後、ＣＰＵ９６ｄにより、車速対応比乗算処理１０１ｃが実行される。即ち、第１基本アシスト電流値に車速対応比を掛け合わせる処理が、実行される。車速対応比乗算処理１０１ｃの実行後、補助アシスト電流加算処理１０１ｅにより、第１利得制御処理２または第２利得制御処理３により決定された微分ゲインに応じて、補助アシスト電流決定処理１０１ｄにより微分されたトルクセンサ９５ａの出力信号（トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値）が、第２基本アシスト電流に足し合わされる。このようにトルクセンサ９５ａの出力信号の微分値が足し合わされた後の第２基本アシスト電流値が、アシスト電流値、即ち、電動モータ９７に流れる電流の値となるのである。
【００４６】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察することができるものである。
【００４７】
例えば、ＥＰＳ１においては、ＲＯＭの中に、第１利得制御処理２および第２利得制御処理３に関するプログラムが共に記憶されている。即ち、第１利得制御処理２および第２制御処理３が両方ともに実行されるようにされている。しかしながら、必ずしも、第１利得制御処理２および第２利得制御処理３が両方共に実行されるようにされている必要はなく、図５に示すように第１利得制御処理２のみが実行されるようにしても良いし、図６に示すように第２利得制御処理３のみが実行されるようにしても良い。第１利得制御処理２のみが実行されるようにした場合には、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができる一方、第２利得制御処理３のみが実行されるようにした場合には、旋回走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるのである。
【００４８】
また、ＥＰＳ１においては、第１利得制御処理２において、トルクセンサ９５ａの出力信号の値が第１所定値４より小さい場合には、補助アシスト電流決定処理１０１ｄの利得（微分ゲイン）を０とする処理がされている。しかしながら、必ずしも、第１利得制御処理２は、微分ゲインを０とする処理に限られるものではなく、図７に示すように、微分ゲインを小さくする（例えば、０．１倍から０．９倍までの何れかの倍率とする。）ようにしても良いし、図８に示すように、操舵トルクと微分ゲインとが比例するようにしても良い。
【００４９】
同様に、第２利得制御処理３において、補助アシスト電流決定処理１０１ｄにより微分されたトルクセンサ９５ａの出力信号（トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値）が第２所定値５より小さい場合には、微分ゲインを０とする処理がされている。しかしながら、必ずしも、第１利得制御処理２は、微分ゲインを０とする処理に限られるものではなく、図９に示すように、微分ゲインを小さくする（例えば、０．１倍から０．９倍までの何れかの倍率とする。）ようにしても良いし、図１０に示すように、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値と微分ゲインとが比例するようにしても良い。
【００５０】
更に、ＥＰＳ１においてはＥＥＰＲＯＭに各種データが記憶されているが、ＥＥＰＲＯＭに記憶されるデータは、関数データであっても良い。具体的には、操舵トルクの大きさとアシスト電流値との関数データが記憶されるようにしても良いし、車速の大きさと車速対応比との関数データが記憶されるようにしても良いし、操舵トルクの大きさと微分ゲインの大きさとの関数データが記憶されるようにしても良いし、更には、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分値と微分ゲインの大きさとの関数データが記憶されるようにしても良い。
【００５１】
ＥＰＳ１においては、ＣＰＵ９６ｄが補助アシスト電流決定処理を実行することにより、トルクセンサ９５ａの出力信号が微分されていた。しかしながら、トルクセンサ９５ａの出力信号の微分は、必ずしも、ＣＰＵ９６ｄにより実行される必要はなく、当然に、微分回路（コンデンサと抵抗とにより構成されているもの。）により微分されるようにしても良い。
【００５２】
ところで、上記実施例において、第１利得制御処理２は請求項１，請求項３に記載の利得制御手段により実行される処理を、第２利得制御処理３は請求項２に記載の利得制御手段により実行される処理を、基本アシスト電流決定処理６は請求項１から請求項３に記載のアシスト電流決定手段で実行される処理を、補助アシスト電流決定処理１０１ｄは請求項１から請求項３に記載の微分手段で実行される処理を、補助アシスト電流加算処理１０１ｅは請求項１から請求項３に記載のアシスト電流決定手段により実行される処理を、それぞれ示している。
【００５３】
また、「特許請求の範囲」の欄に記載されている「微分」には、一の時間におけるトルクセンサの出力信号から、別の時間におけるトルクセンサの出力信号を除算する意味をも含むものとする。なお、通常、別の時間より一の時間の方が、後の時間である方が好ましい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の電動式パワーステアリング装置によれば、トルクセンサの出力信号が所定値より小さい場合には、利得制御手段により、微分手段の利得が０とされ、又は小さくされるので、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサが検出しても、駆動手段に流れる電流にノイズ成分が含まれてしまうことを防止することができるという効果が、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことを防止することができるという効果がある。従って、直進走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるという効果がある。更には、トルクセンサの検出した振動が高周波の振動である場合においても、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるという効果もある。更に又、トルクセンサの出力信号が、第３所定値の以下の場合、当該出力信号が、路面から受ける振動、又は、発電機等から受ける振動に基づくものであるとして、当該振動に基づく悪影響を防止すべく、駆動手段に供給される電流を０として、操舵の安定性を達成することができる。
【００５５】
請求項２記載の電動式パワーステアリング装置によれば、微分手段の出力信号が所定値より小さい場合には、第２利得制御手段により、微分手段の利得が０とされ、又は小さくされるので、路面から受ける振動または発動機から生ずる振動をトルクセンサが検出しても、駆動手段に流れる電流にノイズ成分が含まれてしまうことを防止することができるという効果が、即ち、アシスト力が振動的に変化してしまうことを防止することができるという効果がある。従って、旋回走行時における操舵が不安定となってしまうことを防止することができるという効果がある。更には、トルクセンサの検出した振動が高周波の振動である場合においても、操舵が不安定となってしまうことを防止することができるという効果もある。更に又、トルクセンサの出力信号が、第３所定値の以下の場合、当該出力信号が、路面から受ける振動、又は、発電機等から受ける振動に基づくものであるとして、当該振動に基づく悪影響を防止すべく、駆動手段に供給される電流を０として、操舵の安定性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の基本制御ブロック図である。
【図２】 上記電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の操舵トルク−微分ゲイン特性を示した図である。
【図３】 上記電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の微分−微分ゲイン特性を示した図である。
【図４】 上記電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の操舵トルク−第１基本アシスト電流特性を示した図である。
【図５】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の基本制御ブロック図である。
【図６】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の基本制御ブロック図である。
【図７】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の操舵トルク−微分ゲイン特性を示した図である。
【図８】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の操舵トルク−微分ゲイン特性を示した図である。
【図９】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の微分−微分ゲイン特性を示した図である。
【図１０】 上記実施例の一変形例の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の微分−微分ゲイン特性を示した図である。
【図１１】 従来技術の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）のブロック図である。
【図１２】 従来技術の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の基本制御ブロック図である。
【符号の説明】
１ 電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）
９５ａ トルクセンサ
９６ ＥＣＵ（微分手段、アシスト電流決定手段、第２アシスト電流決定手段、利得制御手段、及び第２利得制御手段）
９７ 電動モータ（駆動手段）
９８ 減速機（アシスト装置の一部）
９９ アシストピニオン（アシスト装置の一部）
Claims (2)
- 操舵トルクの大きさに応じた信号を出力するトルクセンサと、該トルクセンサの出力信号をそれぞれ入力するアシスト電流決定手段及び微分手段と、前記アシスト電流決定手段の出力信号と前記微分手段の出力信号に基づき操舵力をアシストするアシスト装置を電気的に駆動する駆動手段とを備え、
前記アシスト電流決定手段は前記トルクセンサの出力信号の大きさに相応した大きさの信号を前記駆動手段に出力し、
前記微分手段は前記トルクセンサの出力信号の微分値に相応した大きさの信号を前記駆動手段に出力するようにした電動式パワーステアリング装置において、
前記微分手段の利得を制御する利得制御手段を設け、該利得制御手段は、前記トルクセンサの出力信号が第１所定値より小さい場合に、前記微分手段の利得を０とし又は小さくすることで前記微分手段から前記駆動手段に出力される信号を制御し、
前記アシスト電流決定手段は、前記トルクセンサの出力信号が前記第１所定値より大きな第３所定値より小さくなった場合に、前記駆動手段に供給する信号を０とすることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 - 微分手段の出力信号が第２所定値より小さい場合に、前記微分手段の利得を０とし又は小さくする利得制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
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