電動パワーステアリング装置
【課題】アライメント測定作業及び整備・点検作業におけるステアリングホイール操作の煩わしさを解消することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操作者が車室外から操作を行うことによってモータ制御手段を任意に制御可能な外部操作装置１００を備える。外部操作装置１００からコントローラ１５のＲＡＭへアクセス可能とし、アライメント測定作業におけるキャスター角測定時にステアリングをロックツーロック操作する指令信号を与えたり、アライメント調整作業時にステアリングを中立点に固定する指令信号を与えたりすることで、ステアリング操作を車外から任意に行えるようにする。
【解決手段】操作者が車室外から操作を行うことによってモータ制御手段を任意に制御可能な外部操作装置１００を備える。外部操作装置１００からコントローラ１５のＲＡＭへアクセス可能とし、アライメント測定作業におけるキャスター角測定時にステアリングをロックツーロック操作する指令信号を与えたり、アライメント調整作業時にステアリングを中立点に固定する指令信号を与えたりすることで、ステアリング操作を車外から任意に行えるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特にステアリング操作を車外から任意に行えるようにする電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の各車輪に赤外線センサを固定し、そのセンサから出力される赤外線により車輪のジオメトリーを測定する４輪アライメント測定器を使用した４輪アライメント測定作業において、キャスター角測定時に、ステアリングホイールを一方向に最大舵角まで切り込んだ状態から他方向の最大舵角まで切り返す、所謂ロックツーロック操作を行う必要がある。
【０００３】
従来の電動パワーステアリング装置としては、自動切り返しスイッチがオンされている状態で、車両のシフト位置が前進位置から後退位置に、又は後退位置から前進位置に切り替えられた場合に、運転者によってブレーキペダルが踏まれ、且つ車速が“０”であることを条件として、その時にステアリングホイールが切り込まれている方向とは反対方向の最大舵角までステアリング機構を自動操舵することで、ロックツーロック操作の煩わしさを解消するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−９５１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記４輪アライメント測定作業においては、作業者は車両外部からステアリングホイールを操作しなければならず、さらに、その際、センサからの赤外線を遮らないようにする必要があり、非常に煩わしい。
また、一般的な整備・点検作業において、車両をリフトアップして、車両下部にてステアリングホイール操作を行うことも考えられるが、このような整備・点検作業においては、作業者が２名必要であったり、リフト操作を繰り返したりする必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、アライメント測定作業及び整備・点検作業におけるステアリングホイール操作の煩わしさを解消することができる電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備える電動パワーステアリング装置であって、
車室外に設けられ、操作者が操作することによって前記モータ制御手段に対して任意の指令信号を出力し、当該モータ制御手段を任意に制御可能な外部操作手段を備えることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、前記モータ制御手段は、前記外部操作手段から前記指令信号が入力されているとき、当該指令信号に応じた電流指令値を演算し、前記外部操作手段から前記指令信号が入力されていないとき、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段を備え、該電流指令値演算手段で演算された電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御することを特徴としている。
【０００８】
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２に係る発明において、操舵角を検出又は推定する操舵角検出手段と、該操舵角検出手段で検出又は推定した操舵角に基づいてステアリング中立点を検出する中立点検出手段とを有し、前記電流指令値演算手段は、前記外部操作手段からステアリングホイールを中立位置に固定するための指令信号が入力されたとき、前記中立点検出手段で検出したステアリング中立点にてステアリングホイールを固定するための電流指令値を演算することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、外部操作手段から指令信号を入力することで、車両外部から任意にステアリングホイールを操作することができるので、アライメント測定作業及び一般的な整備・点検作業における作業者のステアリング操作の煩わしさを解消することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す全体構成図である。
図中、符号１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
【００１１】
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
【００１２】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結されて操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ１２とを備えている。
ここで、減速ギヤ１１はウォームギヤ減速機構であり、電動モータ１２の駆動軸に連結されたウォームシャフトと、ウォームシャフトに形成されたウォームと噛み合い、ウォームの回転を減速してステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達するウォームホイールとを備えている。
【００１３】
ウォームホイールには、操舵角検出手段としてのアングルセンサ等で構成される舵角センサ１４が配置されており、この操舵角センサ１４で検出した舵角検出値δはコントローラ１５に入力される。
トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介装した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を例えばポテンショメータで検出するように構成されている。このトルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔはコントローラ１５に入力される。
【００１４】
コントローラ１５には、舵角検出値δ及びトルク検出値Ｔの他に、車速センサ１６で検出した車速Ｖも入力される。
このコントローラ１５は、図示しないが、各種制御や演算処理を担う演算処理装置（Processing Unit）と、主記憶装置（Main Storage）を構成するＲＡＭ（Random Access Memory）とを少なくとも有し、車両外部の外部操作装置１００から上記ＲＡＭへアクセス可能となっている。
【００１５】
外部操作装置１００は、パソコンや各メーカーの診断ツール等により構成され、図示しないケーブルを介してコントローラ１５に接続可能となっており、操作者が車室外から外部操作装置１００を操作することによって、ステアリングホイール１を任意の位置に操作するための指令信号（任意操作信号）やステアリングホイール１を中立位置に固定するための指令信号（中立点固定信号）がコントローラ１５に入力される。
【００１６】
そして、コントローラ１５は、外部操作装置１００からの指令信号が入力されていない通常制御時には、演算処理装置で運転者の操舵操作に応じた通常の操舵補助制御処理を実行し、上記指令信号が入力されている外部操作時には、演算処理装置で外部操作装置１００からの指令信号に従って操舵補助制御処理を実行する。
具体的には、通常制御時には、操舵トルクＴ及び車速Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生するための電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、その電流指令値Ｉｒｅｆとモータ電流検出値Ｉｍとで電流フィードバック処理を行って、電動モータ１２を駆動制御するようになっている。これにより、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を操舵系に付与することができる。
【００１７】
一方、外部操作時には、外部操作装置１００から入力される指令信号に応じた電流指令値Ｉｒｅｆと、モータ電流検出値Ｉｍとで電流フィードバック処理を行って、電動モータ１２を駆動制御するようになっている。これにより、ステアリングホイール１に触れることなく、外部操作装置１００から任意に操舵操作を行うことができる。
図２は、コントローラ１５の構成を示すブロック図である。
【００１８】
この図２に示すように、コントローラ１５は、電流指令値演算部２１と、電流検出部２２と、減算部２３と、モータ駆動回路２４とを備えている。
電流指令値演算部２１には、トルクセンサ３で検出した操舵トルクＴ、操舵角センサ１４で検出した操舵角δ、車速センサ１６で検出した車速Ｖ及び外部操作装置１００からの指令信号が入力され、後述する電流指令値演算処理が実行される。そして、その電流指令値演算処理で演算された電流指令値Ｉｒｅｆが減算部２３に出力される。
【００１９】
電流検出部２２は、電動モータ１２のモータ電流検出値Ｉｍを検出し、これを減算部２３に出力する。
減算部２３では、電流指令値演算部２１から出力される電流指令値Ｉｒｅｆから、電流検出部２２から出力されるモータ電流検出値Ｉｍを減算することで電流偏差ΔＩを算出し、これをモータ駆動回路２４に出力する。
モータ駆動回路２４では、減算部２３から出力される電流偏差ΔＩに対してＰＩ制御を施して電圧指令値を算出し、この電圧指令値に基づいて半導体スイッチング素子で構成されるインバータ回路を作動させて電動モータ１２を駆動する。
【００２０】
次に、電流指令値演算部２１で実行される電流指令値演算処理について説明する。
図３は、電流指令値演算処理手順を示すフローチャートである。この電流指令値演算処理は、所定時間毎に実行され、先ずステップＳ１で、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００がＯＮ状態にあるか否か、即ち外部操作装置１００が車両シャシの所定の接続部に接続され、コントローラ１５のＲＡＭにアクセス可能な状態であるか否かを判定する。そして、外部操作装置１００がＯＦＦ状態あるときにはステップＳ２に移行し、ＯＮ状態であるときには後述するステップＳ３に移行する。
【００２１】
ステップＳ２では、電流指令値演算部２１は、通常の操舵補助制御を実行するための電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、これを出力してから電流指令値演算処理を終了する。ここでは、トルクセンサ３からトルク検出値Ｔを読み込むと共に、車速センサ１６から車速検出値Ｖを読み込み、トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生するための電流指令値Ｉｒｅｆを公知の手順で算出するものとする。
【００２２】
ステップＳ３では、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００から入力される中立点固定信号が、ステアリングホイール１の中立点固定を指令するＯＮ状態にあるか否かを判定し、中立点固定信号がＯＦＦ状態であるときにはステップＳ４に移行し、ＯＮ状態であるときには後述するステップＳ７に移行する。
ステップＳ４では、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００から入力される任意操作信号が、車両外部からのステアリング任意操作を指令するＯＮ状態にあるか否かを判定し、任意操作信号がＯＮ状態にあるときにはステップＳ５に移行する。
【００２３】
ステップＳ５では、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００から入力される任意操作信号に応じた電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、これを出力してからステップＳ６に移行する。
一方、前記ステップＳ４で、任意操作信号がＯＦＦ状態にあると判定したときには、そのままステップＳ６に移行する。
【００２４】
ステップＳ６では、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００がＯＦＦ状態であるか否か、即ち外部操作装置１００の接続が切断されたか否かを判定する。そして外部操作装置１００が引き続きＯＮ状態であるときには前記ステップＳ３に移行し、ＯＦＦ状態に移行したときには電流指令値演算処理を終了する。
また、ステップＳ７では、電流指令値演算部２１は、操舵角センサ１４から操舵角δを読み込み、操舵角δに基づいてステアリング中立点を推定する。
【００２５】
次に、ステップＳ８に移行して、電流指令値演算部２１は、ステアリングホイール１を前記ステップＳ７で推定した中立位置に制御するための電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、これを出力してから前記ステップＳ６に移行する。
なお、図１において、外部操作装置１００が外部操作手段に対応し、図２において、電流指令値演算部２１が電流指令値演算手段に対応し、図３の処理において、ステップＳ７が中立点検出手段に対応している。
【００２６】
次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。
車輪アライメント測定作業時において、キャスター角測定のために、ステアリングホイール１を一方向に最大舵角まで切り込んだ状態から他方向の最大舵角まで切り返す所謂ロックツーロック操作を行うべく、作業者が外部操作装置１００を操作して、一方の最大舵角まで操舵する任意操作信号をコントローラ１５に出力したものとする。
【００２７】
この場合、電流指令値演算部２１は、図３に示す電流指令値演算処理を実行し、ステップＳ１で外部操作装置１００がＯＮ状態であると判定してステップＳ３に移行する。このとき、中立点固定信号はＯＦＦ状態であり、任意操作信号はＯＮ状態であるため、ステップＳ３でＮｏ、ステップＳ４でＹｅｓと判定してステップＳ５に移行する。そして、ステップＳ５では、上記任意操作信号に応じて、ステアリングホイール１を一方の最大舵角まで操作するための電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
【００２８】
これにより、図２の減算部２３では、上記ステップＳ５で演算された電流指令値Ｉｒｅｆとその時のモータ電流検出値Ｉｍとの電流偏差ΔＩを算出し、モータ駆動回路２４で、その電流偏差ΔＩに応じて電動モータ１２を駆動制御する。これにより、ステアリングホイール１は、一方の最大舵角まで任意操舵される。
その後、作業者が外部操作装置１００を操作して、他方の最大舵角まで操舵する任意操作信号をコントローラ１５に出力すると、電流指令値演算部２１は、図３のステップＳ５で、上記任意操作信号に応じて、ステアリングホイール１を他方の最大舵角まで操作するための電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。これにより、ステアリングホイール１は、他方の最大舵角まで任意操舵される。
【００２９】
また、整備・点検作業を行うべく、作業者が外部操作装置１００を操作して、任意の舵角まで操舵する任意操作信号をコントローラ１５に出力したものとすると、電流指令値演算部２１は、図３のステップＳ１で外部操作装置１００がＯＮ状態であると判定してステップＳ３に移行する。このとき、中立点固定信号はＯＦＦ状態であり、任意操作信号はＯＮ状態であるため、ステップＳ３でＮｏ、ステップＳ４でＹｅｓと判定してステップＳ５に移行する。そして、ステップＳ５では、上記任意操作信号に応じて、ステアリングホイール１を任意舵角まで操作するための電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
これにより、ステアリングホイール１は、任意の舵角まで任意操舵される。
【００３０】
ところで、車輪のジオメトリーを測定する車輪アライメント測定作業において、キャスター角測定時にはステアリングのロックツーロック操作を行う必要があるが、従来の車輪アライメント測定作業においては、作業者は車両外部からステアリングホイールを操作しなければならず、さらに、その際、車輪にセットしたセンサからの赤外線を遮らないようにする必要があり、非常に煩わしい。
【００３１】
また、一般的な整備・点検作業において、車両をリフトアップして、車両下部にてステアリングホイール操作を行うことも考えられるが、このような整備・点検作業においては、作業者が２名必要であったり、リフト操作を繰り返したりする必要がある。
これに対して、本実施形態では、外部操作装置１００を用いて車外から任意にステアリング操作を行うことができるので、アライメント測定作業及び整備・点検作業における煩わしさを確実に解消することができる。
【００３２】
また、アライメント調整作業では、その特性上ステアリングホイールを中立点に固定する必要性がある。従来のアライメント調整作業においては、目視にてステアリングホイールの中立位置を決めなければならず、正確な中立点を検出し、固定するのは困難であった。
これに対して、本実施形態では、外部操作装置１００から中立点固定指令が入力された場合に、操舵角センサ１４で検出した操舵角δに基づいてステアリングホイール１の中立点を検出すると共に、電動モータ１２を制御することでステアリング位置制御を行って、中立点にてステアリングホイール１を固定するようにする。
【００３３】
すなわち、作業者がアライメント調整作業を行うべく、外部操作装置１００を操作してステアリングホイール１を中立点で固定する中立点固定信号をコントローラ１５に出力したものとすると、電流指令値演算部２１は、図３のステップＳ３でＹｅｓと判定してステップＳ７に移行する。そして、操舵角センサ１４で検出した操舵角δをもとにステアリング中立位置を推定し、ステップＳ８で、ステアリング中立位置までステアリング操作するための電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。これにより、ステアリングホイール１は、中立位置まで任意操舵され、その位置で固定される。
【００３４】
このように、外部操作装置１００から中立点固定指令が入力されたときには、操舵角センサ１４を用いてステアリング中立点を検出するので、正確な中立点を検出することができる。また、当該中立点までステアリングホイール１を任意操舵し、その位置で固定するので、作業者のステアリング操作の煩わしさを解消することができる。
また、外部操作装置１００が非接続状態であり、当該外部操作装置１００からコントローラ１５へ指令信号が入力されていない場合には、電流指令値演算部２１は、図３のステップＳ１でＮｏと判定してステップＳ２に移行し、トルク検出値Ｔ及び車速Ｖに応じた電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。これにより、運転者による操舵操作に応じた操舵補助力を操舵系に付与する通常の操舵補助制御が実行される。
【００３５】
このように、本実施形態では、操作者が車室外から外部操作装置を操作することによって電動モータを任意に制御可能とするので、車輪アライメント測定作業や車輪アライメント調整作業における作業者のステアリング操作の煩わしさを解消することができる。その結果、各作業性を向上させることができ、整備作業者の負担を軽減させることができる。
また、外部操作装置から指令信号が入力されることで初めて、当該外部操作装置からのステアリング操作が可能となるので、セルフステアやステアリングロックなどの誤作動を防止することができる。
【００３６】
さらに、外部操作装置から入力される指令信号に応じた電流指令値を演算し、これに基づいて電動モータを駆動制御するので、確実に外部から所望のステアリング操作を行うことができる。
また、外部操作装置から中立点固定指令を入力したとき、操舵角検出手段を用いてステアリング中立点を検出し、その位置までステアリングホイールを自動操作して固定するので、正確なステアリング中立点に固定することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、外部操作装置１００からケーブルを介してコントローラ１５のＲＡＭにアクセスする場合について説明したが、無線通信により外部操作装置１００からコントローラ１５のＲＡＭにアクセスすることもできる。
また、上記実施形態においては、操舵角検出手段としてアングルセンサを適用する場合について説明したが、アングルセンサ以外のセンサ等の信号に基づいて操舵角を推定することもできる。この場合にも、作業者が目視にてステアリング中立点を決定する場合と比較して、大幅に中立点の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態における電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】図１のコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】電流指令値演算部で実行する電流指令値演算処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…トルクセンサ、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ、１２…電動モータ、１４…操舵角センサ、１５…コントローラ、１６…車速センサ、２１…電流指令値演算部、２２…電流検出部、２３…減算部、２４…モータ駆動回路、１００…外部操作装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特にステアリング操作を車外から任意に行えるようにする電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の各車輪に赤外線センサを固定し、そのセンサから出力される赤外線により車輪のジオメトリーを測定する４輪アライメント測定器を使用した４輪アライメント測定作業において、キャスター角測定時に、ステアリングホイールを一方向に最大舵角まで切り込んだ状態から他方向の最大舵角まで切り返す、所謂ロックツーロック操作を行う必要がある。
【０００３】
従来の電動パワーステアリング装置としては、自動切り返しスイッチがオンされている状態で、車両のシフト位置が前進位置から後退位置に、又は後退位置から前進位置に切り替えられた場合に、運転者によってブレーキペダルが踏まれ、且つ車速が“０”であることを条件として、その時にステアリングホイールが切り込まれている方向とは反対方向の最大舵角までステアリング機構を自動操舵することで、ロックツーロック操作の煩わしさを解消するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−９５１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記４輪アライメント測定作業においては、作業者は車両外部からステアリングホイールを操作しなければならず、さらに、その際、センサからの赤外線を遮らないようにする必要があり、非常に煩わしい。
また、一般的な整備・点検作業において、車両をリフトアップして、車両下部にてステアリングホイール操作を行うことも考えられるが、このような整備・点検作業においては、作業者が２名必要であったり、リフト操作を繰り返したりする必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、アライメント測定作業及び整備・点検作業におけるステアリングホイール操作の煩わしさを解消することができる電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備える電動パワーステアリング装置であって、
車室外に設けられ、操作者が操作することによって前記モータ制御手段に対して任意の指令信号を出力し、当該モータ制御手段を任意に制御可能な外部操作手段を備えることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、前記モータ制御手段は、前記外部操作手段から前記指令信号が入力されているとき、当該指令信号に応じた電流指令値を演算し、前記外部操作手段から前記指令信号が入力されていないとき、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段を備え、該電流指令値演算手段で演算された電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御することを特徴としている。
【０００８】
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２に係る発明において、操舵角を検出又は推定する操舵角検出手段と、該操舵角検出手段で検出又は推定した操舵角に基づいてステアリング中立点を検出する中立点検出手段とを有し、前記電流指令値演算手段は、前記外部操作手段からステアリングホイールを中立位置に固定するための指令信号が入力されたとき、前記中立点検出手段で検出したステアリング中立点にてステアリングホイールを固定するための電流指令値を演算することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、外部操作手段から指令信号を入力することで、車両外部から任意にステアリングホイールを操作することができるので、アライメント測定作業及び一般的な整備・点検作業における作業者のステアリング操作の煩わしさを解消することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す全体構成図である。
図中、符号１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
【００１１】
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
【００１２】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結されて操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ１２とを備えている。
ここで、減速ギヤ１１はウォームギヤ減速機構であり、電動モータ１２の駆動軸に連結されたウォームシャフトと、ウォームシャフトに形成されたウォームと噛み合い、ウォームの回転を減速してステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達するウォームホイールとを備えている。
【００１３】
ウォームホイールには、操舵角検出手段としてのアングルセンサ等で構成される舵角センサ１４が配置されており、この操舵角センサ１４で検出した舵角検出値δはコントローラ１５に入力される。
トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介装した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を例えばポテンショメータで検出するように構成されている。このトルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔはコントローラ１５に入力される。
【００１４】
コントローラ１５には、舵角検出値δ及びトルク検出値Ｔの他に、車速センサ１６で検出した車速Ｖも入力される。
このコントローラ１５は、図示しないが、各種制御や演算処理を担う演算処理装置（Processing Unit）と、主記憶装置（Main Storage）を構成するＲＡＭ（Random Access Memory）とを少なくとも有し、車両外部の外部操作装置１００から上記ＲＡＭへアクセス可能となっている。
【００１５】
外部操作装置１００は、パソコンや各メーカーの診断ツール等により構成され、図示しないケーブルを介してコントローラ１５に接続可能となっており、操作者が車室外から外部操作装置１００を操作することによって、ステアリングホイール１を任意の位置に操作するための指令信号（任意操作信号）やステアリングホイール１を中立位置に固定するための指令信号（中立点固定信号）がコントローラ１５に入力される。
【００１６】
そして、コントローラ１５は、外部操作装置１００からの指令信号が入力されていない通常制御時には、演算処理装置で運転者の操舵操作に応じた通常の操舵補助制御処理を実行し、上記指令信号が入力されている外部操作時には、演算処理装置で外部操作装置１００からの指令信号に従って操舵補助制御処理を実行する。
具体的には、通常制御時には、操舵トルクＴ及び車速Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生するための電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、その電流指令値Ｉｒｅｆとモータ電流検出値Ｉｍとで電流フィードバック処理を行って、電動モータ１２を駆動制御するようになっている。これにより、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を操舵系に付与することができる。
【００１７】
一方、外部操作時には、外部操作装置１００から入力される指令信号に応じた電流指令値Ｉｒｅｆと、モータ電流検出値Ｉｍとで電流フィードバック処理を行って、電動モータ１２を駆動制御するようになっている。これにより、ステアリングホイール１に触れることなく、外部操作装置１００から任意に操舵操作を行うことができる。
図２は、コントローラ１５の構成を示すブロック図である。
【００１８】
この図２に示すように、コントローラ１５は、電流指令値演算部２１と、電流検出部２２と、減算部２３と、モータ駆動回路２４とを備えている。
電流指令値演算部２１には、トルクセンサ３で検出した操舵トルクＴ、操舵角センサ１４で検出した操舵角δ、車速センサ１６で検出した車速Ｖ及び外部操作装置１００からの指令信号が入力され、後述する電流指令値演算処理が実行される。そして、その電流指令値演算処理で演算された電流指令値Ｉｒｅｆが減算部２３に出力される。
【００１９】
電流検出部２２は、電動モータ１２のモータ電流検出値Ｉｍを検出し、これを減算部２３に出力する。
減算部２３では、電流指令値演算部２１から出力される電流指令値Ｉｒｅｆから、電流検出部２２から出力されるモータ電流検出値Ｉｍを減算することで電流偏差ΔＩを算出し、これをモータ駆動回路２４に出力する。
モータ駆動回路２４では、減算部２３から出力される電流偏差ΔＩに対してＰＩ制御を施して電圧指令値を算出し、この電圧指令値に基づいて半導体スイッチング素子で構成されるインバータ回路を作動させて電動モータ１２を駆動する。
【００２０】
次に、電流指令値演算部２１で実行される電流指令値演算処理について説明する。
図３は、電流指令値演算処理手順を示すフローチャートである。この電流指令値演算処理は、所定時間毎に実行され、先ずステップＳ１で、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００がＯＮ状態にあるか否か、即ち外部操作装置１００が車両シャシの所定の接続部に接続され、コントローラ１５のＲＡＭにアクセス可能な状態であるか否かを判定する。そして、外部操作装置１００がＯＦＦ状態あるときにはステップＳ２に移行し、ＯＮ状態であるときには後述するステップＳ３に移行する。
【００２１】
ステップＳ２では、電流指令値演算部２１は、通常の操舵補助制御を実行するための電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、これを出力してから電流指令値演算処理を終了する。ここでは、トルクセンサ３からトルク検出値Ｔを読み込むと共に、車速センサ１６から車速検出値Ｖを読み込み、トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生するための電流指令値Ｉｒｅｆを公知の手順で算出するものとする。
【００２２】
ステップＳ３では、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００から入力される中立点固定信号が、ステアリングホイール１の中立点固定を指令するＯＮ状態にあるか否かを判定し、中立点固定信号がＯＦＦ状態であるときにはステップＳ４に移行し、ＯＮ状態であるときには後述するステップＳ７に移行する。
ステップＳ４では、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００から入力される任意操作信号が、車両外部からのステアリング任意操作を指令するＯＮ状態にあるか否かを判定し、任意操作信号がＯＮ状態にあるときにはステップＳ５に移行する。
【００２３】
ステップＳ５では、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００から入力される任意操作信号に応じた電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、これを出力してからステップＳ６に移行する。
一方、前記ステップＳ４で、任意操作信号がＯＦＦ状態にあると判定したときには、そのままステップＳ６に移行する。
【００２４】
ステップＳ６では、電流指令値演算部２１は、外部操作装置１００がＯＦＦ状態であるか否か、即ち外部操作装置１００の接続が切断されたか否かを判定する。そして外部操作装置１００が引き続きＯＮ状態であるときには前記ステップＳ３に移行し、ＯＦＦ状態に移行したときには電流指令値演算処理を終了する。
また、ステップＳ７では、電流指令値演算部２１は、操舵角センサ１４から操舵角δを読み込み、操舵角δに基づいてステアリング中立点を推定する。
【００２５】
次に、ステップＳ８に移行して、電流指令値演算部２１は、ステアリングホイール１を前記ステップＳ７で推定した中立位置に制御するための電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、これを出力してから前記ステップＳ６に移行する。
なお、図１において、外部操作装置１００が外部操作手段に対応し、図２において、電流指令値演算部２１が電流指令値演算手段に対応し、図３の処理において、ステップＳ７が中立点検出手段に対応している。
【００２６】
次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。
車輪アライメント測定作業時において、キャスター角測定のために、ステアリングホイール１を一方向に最大舵角まで切り込んだ状態から他方向の最大舵角まで切り返す所謂ロックツーロック操作を行うべく、作業者が外部操作装置１００を操作して、一方の最大舵角まで操舵する任意操作信号をコントローラ１５に出力したものとする。
【００２７】
この場合、電流指令値演算部２１は、図３に示す電流指令値演算処理を実行し、ステップＳ１で外部操作装置１００がＯＮ状態であると判定してステップＳ３に移行する。このとき、中立点固定信号はＯＦＦ状態であり、任意操作信号はＯＮ状態であるため、ステップＳ３でＮｏ、ステップＳ４でＹｅｓと判定してステップＳ５に移行する。そして、ステップＳ５では、上記任意操作信号に応じて、ステアリングホイール１を一方の最大舵角まで操作するための電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
【００２８】
これにより、図２の減算部２３では、上記ステップＳ５で演算された電流指令値Ｉｒｅｆとその時のモータ電流検出値Ｉｍとの電流偏差ΔＩを算出し、モータ駆動回路２４で、その電流偏差ΔＩに応じて電動モータ１２を駆動制御する。これにより、ステアリングホイール１は、一方の最大舵角まで任意操舵される。
その後、作業者が外部操作装置１００を操作して、他方の最大舵角まで操舵する任意操作信号をコントローラ１５に出力すると、電流指令値演算部２１は、図３のステップＳ５で、上記任意操作信号に応じて、ステアリングホイール１を他方の最大舵角まで操作するための電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。これにより、ステアリングホイール１は、他方の最大舵角まで任意操舵される。
【００２９】
また、整備・点検作業を行うべく、作業者が外部操作装置１００を操作して、任意の舵角まで操舵する任意操作信号をコントローラ１５に出力したものとすると、電流指令値演算部２１は、図３のステップＳ１で外部操作装置１００がＯＮ状態であると判定してステップＳ３に移行する。このとき、中立点固定信号はＯＦＦ状態であり、任意操作信号はＯＮ状態であるため、ステップＳ３でＮｏ、ステップＳ４でＹｅｓと判定してステップＳ５に移行する。そして、ステップＳ５では、上記任意操作信号に応じて、ステアリングホイール１を任意舵角まで操作するための電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
これにより、ステアリングホイール１は、任意の舵角まで任意操舵される。
【００３０】
ところで、車輪のジオメトリーを測定する車輪アライメント測定作業において、キャスター角測定時にはステアリングのロックツーロック操作を行う必要があるが、従来の車輪アライメント測定作業においては、作業者は車両外部からステアリングホイールを操作しなければならず、さらに、その際、車輪にセットしたセンサからの赤外線を遮らないようにする必要があり、非常に煩わしい。
【００３１】
また、一般的な整備・点検作業において、車両をリフトアップして、車両下部にてステアリングホイール操作を行うことも考えられるが、このような整備・点検作業においては、作業者が２名必要であったり、リフト操作を繰り返したりする必要がある。
これに対して、本実施形態では、外部操作装置１００を用いて車外から任意にステアリング操作を行うことができるので、アライメント測定作業及び整備・点検作業における煩わしさを確実に解消することができる。
【００３２】
また、アライメント調整作業では、その特性上ステアリングホイールを中立点に固定する必要性がある。従来のアライメント調整作業においては、目視にてステアリングホイールの中立位置を決めなければならず、正確な中立点を検出し、固定するのは困難であった。
これに対して、本実施形態では、外部操作装置１００から中立点固定指令が入力された場合に、操舵角センサ１４で検出した操舵角δに基づいてステアリングホイール１の中立点を検出すると共に、電動モータ１２を制御することでステアリング位置制御を行って、中立点にてステアリングホイール１を固定するようにする。
【００３３】
すなわち、作業者がアライメント調整作業を行うべく、外部操作装置１００を操作してステアリングホイール１を中立点で固定する中立点固定信号をコントローラ１５に出力したものとすると、電流指令値演算部２１は、図３のステップＳ３でＹｅｓと判定してステップＳ７に移行する。そして、操舵角センサ１４で検出した操舵角δをもとにステアリング中立位置を推定し、ステップＳ８で、ステアリング中立位置までステアリング操作するための電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。これにより、ステアリングホイール１は、中立位置まで任意操舵され、その位置で固定される。
【００３４】
このように、外部操作装置１００から中立点固定指令が入力されたときには、操舵角センサ１４を用いてステアリング中立点を検出するので、正確な中立点を検出することができる。また、当該中立点までステアリングホイール１を任意操舵し、その位置で固定するので、作業者のステアリング操作の煩わしさを解消することができる。
また、外部操作装置１００が非接続状態であり、当該外部操作装置１００からコントローラ１５へ指令信号が入力されていない場合には、電流指令値演算部２１は、図３のステップＳ１でＮｏと判定してステップＳ２に移行し、トルク検出値Ｔ及び車速Ｖに応じた電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。これにより、運転者による操舵操作に応じた操舵補助力を操舵系に付与する通常の操舵補助制御が実行される。
【００３５】
このように、本実施形態では、操作者が車室外から外部操作装置を操作することによって電動モータを任意に制御可能とするので、車輪アライメント測定作業や車輪アライメント調整作業における作業者のステアリング操作の煩わしさを解消することができる。その結果、各作業性を向上させることができ、整備作業者の負担を軽減させることができる。
また、外部操作装置から指令信号が入力されることで初めて、当該外部操作装置からのステアリング操作が可能となるので、セルフステアやステアリングロックなどの誤作動を防止することができる。
【００３６】
さらに、外部操作装置から入力される指令信号に応じた電流指令値を演算し、これに基づいて電動モータを駆動制御するので、確実に外部から所望のステアリング操作を行うことができる。
また、外部操作装置から中立点固定指令を入力したとき、操舵角検出手段を用いてステアリング中立点を検出し、その位置までステアリングホイールを自動操作して固定するので、正確なステアリング中立点に固定することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、外部操作装置１００からケーブルを介してコントローラ１５のＲＡＭにアクセスする場合について説明したが、無線通信により外部操作装置１００からコントローラ１５のＲＡＭにアクセスすることもできる。
また、上記実施形態においては、操舵角検出手段としてアングルセンサを適用する場合について説明したが、アングルセンサ以外のセンサ等の信号に基づいて操舵角を推定することもできる。この場合にも、作業者が目視にてステアリング中立点を決定する場合と比較して、大幅に中立点の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態における電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】図１のコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】電流指令値演算部で実行する電流指令値演算処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…トルクセンサ、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ、１２…電動モータ、１４…操舵角センサ、１５…コントローラ、１６…車速センサ、２１…電流指令値演算部、２２…電流検出部、２３…減算部、２４…モータ駆動回路、１００…外部操作装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵系に操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備える電動パワーステアリング装置であって、
車室外に設けられ、操作者が操作することによって前記モータ制御手段に対して任意の指令信号を出力し、当該モータ制御手段を任意に制御可能な外部操作手段を備え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】
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、前記モータ制御手段は、前記外部操作手段から前記指令信号が入力されているとき、当該指令信号に応じた電流指令値を演算し、前記外部操作手段から前記指令信号が入力されていないとき、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段を備え、該電流指令値演算手段で演算された電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御す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。
【請求項３】
操舵角を検出又は推定する操舵角検出手段と、該操舵角検出手段で検出又は推定した操舵角に基づいてステアリング中立点を検出する中立点検出手段とを有し、前記電流指令値演算手段は、前記外部操作手段からステアリングホイールを中立位置に固定するための指令信号が入力されたとき、前記中立点検出手段で検出したステアリング中立点にてステアリングホイールを固定するための電流指令値を演算することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
操舵系に操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備える電動パワーステアリング装置であって、
車室外に設けられ、操作者が操作することによって前記モータ制御手段に対して任意の指令信号を出力し、当該モータ制御手段を任意に制御可能な外部操作手段を備え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】
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、前記モータ制御手段は、前記外部操作手段から前記指令信号が入力されているとき、当該指令信号に応じた電流指令値を演算し、前記外部操作手段から前記指令信号が入力されていないとき、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段を備え、該電流指令値演算手段で演算された電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御す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。
【請求項３】
操舵角を検出又は推定する操舵角検出手段と、該操舵角検出手段で検出又は推定した操舵角に基づいてステアリング中立点を検出する中立点検出手段とを有し、前記電流指令値演算手段は、前記外部操作手段からステアリングホイールを中立位置に固定するための指令信号が入力されたとき、前記中立点検出手段で検出したステアリング中立点にてステアリングホイールを固定するための電流指令値を演算することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１９０６８２（Ｐ２００９−１９０６８２Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３６３３６（Ｐ２００８−３６３３６）
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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