JP2000168586A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両挙動に応じた操舵反力トルクや、
自動走行、自動車庫入れ或いは障害物回避時等に適正な
操舵トルク（付加トルク）を発生可能な電動式パワース
テアリング装置を、従来の構造に大幅な変更を加えるこ
となく簡単に、かつ安価に提供する。 【解決手段】 補助操舵トルク決定手段を有する制御
装置と、走行情報に基づいて付加トルク値を決定する手
段を有する補助制御装置とを通信手段を介して接続し、
補助操舵トルク決定手段により決定された補助操舵トル
ク値に通信手段を介して伝達された付加トルク値を加え
たトルク値をもってパワーステアリング装置の電動機を
制御することで、従来の信頼性が確保された制御装置を
通信可能とするのみでそのまま用いることができ、これ
に補助制御装置及びこれに走行情報を入力するセンサ等
を付加すれば、上記付加トルクを発生可能となることか
ら、その汎用性が高くなるばかりでなく、車両への設置
工数及びコストも低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の補助操舵
装置に関し、特に電動機により操舵トルクを発生する電
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】運転者の操舵力を軽減するための所謂パ
ワーステアリング装置として、例えば特公昭５０−３３
５８４号公報に記載されたような形式のものが知られて
いる。また、特願昭６０‐９５４５号及び特願昭６０‐
９５４６号明細書にも同様なものが記載されている。こ
れらは、ステアリングホイールの操舵力を電動機の出力
トルクにて補助するように構成されたものであり、ステ
アリングホイールに運転者が加える操舵トルクの検出信
号の増幅度を、車速や道路状況などの検出信号に応じて
変化させることによって電動機の出力トルクを増減し、
常に最適な操舵トルクが得られるようにし、結果、ドラ
イバビリティを向上させ、操舵フィーリングの向上を図
ったものである。

【０００３】また、例えば特開平５−１０５１００号公
報には、ヨーレイト、横加速度などの車両挙動を検出
し、その検出値に基づいて補助反力トルク値を決定し、
この補助反力トルク値と操舵トルク等の検出値に基づい
て決定された補助操舵トルク値とに基づいて上記電動機
の駆動トルクを制御するものが提案されている。更に、
積極的に操舵トルクを発生させて自動走行や、自動車庫
入れ、または障害物回避などを行う技術も知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、運転手
の操舵方向とは相反する方向に補助反力トルクを発生さ
せたり、運転手の操舵とは独立して操舵トルクを新たに
発生させるこれらの技術は、入力信号の増加や、制御に
おける必要記憶容量の増大、また演算処理の増大に伴う
処理時間短縮等のため、従来電動式パワーステアリング
装置に用いられていた制御装置としてのマイクロコンピ
ュータユニットをそのまま用いることができず、例えば
車種毎に新規に制御装置全体を開発・設計する必要があ
り、その工数が増加し、コストが高騰する問題があっ
た。加えてその信頼性を確保するための試験・検査等も
最初から行わなければならず、そのためのコストも増大
する。

【０００５】また、新しい制御装置が機能・記憶容量等
の増加を伴うため、必ずしも従来の制御装置と同じ場所
への搭載ができなくなる。その場合、車体側の設計も変
更しなければならないと云う問題があった。

【０００６】本発明は上記したような不都合を改善する
べく案出されたものであり、車両挙動に応じた操舵反力
トルクや、自動走行、自動車庫入れ或いは障害物回避時
等に適正な操舵トルク（以下、総じて付加トルクと記
す）を発生可能な電動式パワーステアリング装置を、従
来の構造に大幅な変更を加えることなく簡単に、かつ安
価に提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的は本発明に
よれば、車両の操向車輪を手動により転舵するための手
動操舵手段と、該手動操舵手段に加えられた操舵トルク
を検出する操舵トルク検出手段（トルクセンサ１２）
と、該操舵トルク検出手段の検出値に基づいて補助操舵
トルクを決定する補助操舵トルク決定手段１７ａとを有
する制御装置１７により制御される電動機９をもって前
記操向車輪に補助トルクを加える電動式パワーステアリ
ング装置に於いて、前記車両の走行情報を検出する走行
情報検出手段（操舵角速度センサ１１、ヨーレイトセン
サ１３、車速センサ１４、シフトポジションセンサ１５
など）と、前記走行情報検出手段によって検出された検
出値に基づいて付加トルク値を決定する付加トルク決定
手段（補助反力トルク決定手段１８ａ）とを有する補助
制御装置１８を有し、前記付加トルク決定手段により決
定された付加トルク値を通信手段（通信線１９）を介し
て前記制御装置に伝達し、補助操舵トルク決定手段によ
り決定された補助操舵トルク値に前記伝達された付加ト
ルク値を加えたトルク値をもって前記電動機を制御する
ようになっていることを特徴とする電動式パワーステア
リング装置を提供することによって達成される。

【０００８】ここで、走行情報とは、ヨーレイト、横加
速度などの車両挙動、保舵状態、超音波・赤外線センサ
等による障害物の情報、前進／後退の状態、車両の位置
情報等が含まれる。

【０００９】このようにすれば、適所に補助制御装置
を、従来と同様な制御装置とは別の適所に設置し、両者
を通信手段により接続するのみで、付加トルクを発生可
能な電動式パワーステアリング装置を実現できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付の図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１に、本発明が適用された第１の実施形
態に於ける車両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と、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を介して操向車輪と
しての左右の前輪６のナックルアームにその両端が連結
されたラック軸８とを有するラック・アンド・ピニオン
機構からなる手動操舵手段を有している。また、ラック
・アンド・ピニオン機構を介しての手動操舵力に対して
後記する補助操舵トルクと付加トルクとしての補助反力
トルクとを加算してなるトルクを加えるべく、電動パワ
ーステアリング装置を構成する電動機９がラック軸８の
中間部に同軸的に配設されている。

【００１２】ラック・アンド・ピニオン機構のピニオン
４の近傍にはステアリングホイール１の回転角から操舵
角速度を検出するための操舵角速度センサ１１と、ピニ
オン４に作用する手動操舵トルクを検出するための操舵
トルク検出手段としてのトルクセンサ１２とが設けられ
ている。また、車両のヨーレイト（ヨーイング角速度）
に対応した信号を出力するためのヨーレイトセンサ１３
と、車両の走行速度に対応した信号を出力するための車
速センサ１４と、車両の前進／後退を検出し、これを出
力するためのシフトポジションセンサ１５とが設けら
れ、これら各センサのうち、操舵角速度センサ１１、ト
ルクセンサ１２及び車速センサ１４は、その検出値に基
づいて電動機９の出力を制御するための操舵制御装置１
７に接続されている。また、ヨーレイトセンサ１３、車
速センサ１４及びシフトポジションセンサ１５は付加ト
ルク値としての補助反力トルク値を求める補助制御装置
１８に接続されている。この補助制御装置１８は、制御
装置１７とは別に配置可能であり、車両の適所に配置さ
れ、制御装置１７とは通信手段としての通信線１９をも
って接続され、シリアル通信するようになっている。

【００１３】図２に示されるように、上記した操舵制御
装置１７内には、補助操舵トルク値を演算するための補
助操舵トルク決定手段１７ａが設けられている。補助操
舵トルク決定手段１７ａには、操舵角速度センサ１１・
トルクセンサ１２・車速センサ１４の各検出信号が入力
しており、それらの各検出信号に応じて通常のアシスト
制御を行う補助操舵トルク値が決定される。

【００１４】また、補助制御装置１８内には、補助反力
トルク値を演算するための補助反力トルク決定手段１８
ａが設けられている。補助反力トルク決定手段１８ａに
は、車両挙動検出手段を構成する操舵角速度センサ１１
・ヨーレイトセンサ１３・車速センサ１４・シフトポジ
ションセンサ１５の各検出信号が入力するようになって
おり、それらの各信号から後記するアルゴリズムによっ
て補助反力トルク値を求めるようになっている。

【００１５】操舵制御装置１７内には、補助操舵トルク
決定手段１７ａと補助制御装置１８の補助反力決定手段
１８ａとから出力される各トルク値に応じて電動機９に
対する目標電流を設定する目標電流決定手段１７ｂと、
その目標電流に応じて電動機９に流す電流を制御する出
力電流制御手段１７ｃとが設けられている。そして、出
力電流制御手段１７ｃからの電流制御信号が、操舵制御
装置１７と電動機９との間に設けられた駆動回路２０に
入力され、該駆動回路２０は電動機９を例えばＰＷＭ制
御によって駆動するようになっていると共に電動機９に
流れる実電流を電動機電流検出回路２１にて検出し、駆
動回路２０と出力電流制御手段１７ｃとの間で出力電流
のフィードバック制御が行われるようになっている。

【００１６】補助操舵制御ユニット１８内の補助反力ト
ルク決定手段１８ａに於いては、図３のフローチャート
に示す処理が所定の周期で繰り返し実行される。先ず、
ステップ１に於いて各センサの信号出力を読込み、ステ
ップ２に於て目標操舵反力トルク値ＴＡを決定し、続い
てステップ３に於いて目標操舵反力トルク値ＴＡにリミ
ッタをかけ、ステップ４に於いて通信線１９を介して制
御装置１７とシリアル通信し、この目標操舵反力トルク
値ＴＡを補助操舵トルク決定手段１７ａからの出力信号
に加算するべく伝達する。

【００１７】この処理を図４〜図８を併せて参照して更
に詳しく説明する。先ず上記ステップ１に於いては、図
４のフローチャートに示すように、車速Ｖ（ステップ１
１）、ハンドル角速度ω（ステップ１２）、ヨーレイト
γ（ステップ１３）をそれぞれ読込む処理が行われる。

【００１８】次に上記ステップ２に於いては、図５のフ
ローチャートに示すように、まず、図７（ａ）に示すよ
うな操舵角速度ωをアドレスとし、車速Ｖごとに異なる
特性に設定されているデータテーブルから補助反力トル
ク値Ｔ１（ダンピングトルク成分）を求める（ステップ
２１）。また、ステップ２２にて実ヨーレイトγをアド
レスとし、車速Ｖごとに異なる特性に設定されているデ
ータテーブル（図７（ｂ））から、ヨーレイトトルク成
分としての補助反力トルク値Ｔ２を求める。

【００１９】そして、各補助操舵反力トルク値Ｔ１・Ｔ
２を加算して補助反力トルク値ＴＡを求める（ステップ
２３）。

【００２０】次に、必要以上の補助反力トルクを排除す
るために目標操舵反力トルク値ＴＡが最大値（Ｔｍａ
ｘ）を超えているか否かを判断し、目標操舵反力トルク
値ＴＡが最大値を超えている場合は目標操舵反力トルク
値ＴＡを上記Ｔｍａｘとし、また、目標操舵反力トルク
値ＴＡが最大値（Ｔｍａｘ）を超えていない場合には、
同様に目標操舵反力トルク値ＴＡが負の最大値（−Ｔｍ
ａｘ）を超えているか否か判断し、目標操舵反力トルク
値ＴＡが負の最大値を超えている場合には目標操舵反力
トルク値ＴＡを上記−Ｔｍａｘ値とするリミッタ処理
（ステップ２４）を行い補助反力トルク決定値ＴＡを決
定する。

【００２１】上記ステップ２の制御ブロック図は図６に
示すとおりで、ステップ２１〜２４は図６の各ブロック
に対応する。

【００２２】一方、補助操舵トルク決定手段１７ａから
の出力信号はそのまま補助操舵トルク決定値とする（図
示せず）。そして、補助操舵トルク決定値（補助操舵ト
ルク値）と補助反力トルク決定値（補助反力トルク値）
ＴＡとを加算して最終的なトルク値として目標電流決定
手段１７ｂにて目標電流値に変換し、電動機９に供給
し、トルクを発生させる（図２の矢印の通り）。

【００２３】上記処理を行うことで、図８に示すよう
に、前進時、横風を受けて車両２２が走行ライン２３か
ら外れるようになった際には、このときの車両２２のヨ
ーレイトγを検出し、これらヨーレイトγを打ち消す方
向に、即ち、その時の車両２２の偏向を走行ライン２３
に戻す向きに電動機９が駆動され、外乱に対して車両２
２を常に直進走行させるように前輪６が自動的に操舵さ
れ、不整挙動を安定化させることができたり、轍のある
路面、あるいは水溜まりのある路面を走行する場合に
も、車両２１を直進させるように自動的に軌道修正が行
われるなどの効果が得られる。

【００２４】尚、上記構成では補助制御装置１８を常に
作動させたが、別途スイッチ手段を設けて選択的に付加
トルクを発生可能とさせるようにしても良い。また、通
信線１９は通常図示されないＩ／Ｏなどが介在するが、
その制御によっては通信線１９を単に選択的に接続／切
断するのみで選択的に付加トルクを発生可能／禁止とす
ることもできる。

【００２５】また、ヨーレイトセンサをもって車両挙動
検出手段としたが、これに代えて、またはこれに加えて
横加速度センサ用いても同様の作用・効果が得られ、車
両挙動に代えて、またはこれに加えて保舵状態、各種セ
ンサ等による障害物の情報、車両の位置情報等に基づき
補助制御装置にて付加トルク値を発生可能とすることも
できる。

【００２６】

【発明の効果】このように本発明による電動式パワース
テアリング装置によれば、補助操舵トルク決定手段を有
する制御装置と、走行情報に基づいて付加トルク値を決
定する手段を有する補助制御装置とを通信手段を介して
接続し、補助操舵トルク決定手段により決定された補助
操舵トルク値に通信手段を介して伝達された付加トルク
値を加えたトルク値をもってパワーステアリング装置の
電動機を制御することで、従来の信頼性が確保された制
御装置を通信可能とするのみでそのまま用いることがで
き、これに補助制御装置及びこれに走行情報を入力する
センサ等を付加すれば、車両挙動に応じた操舵反力トル
クや、自動走行、自動車庫入れ或いは障害物回避時等に
適正な操舵トルクを発生可能となることから、その汎用
性が高くなるばかりでなく、車両への設置工数及びコス
トも低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された第１の実施形態に於ける車
両用操舵装置を模式的に示す全体構成図。

【図２】同操舵装置の制御系の回路ブロック図。

【図３】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。

【図４】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。

【図５】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。

【図６】同操舵装置の制御系の回路ブロック図及び同制
御処理に用いられるデータテーブル。

【図７】（ａ）、（ｂ）は共に同制御処理に用いられる
データテーブルの拡大図。

【図８】直進走行時に横風を受けた場合の車両の動きを
示す模式図。

【符号の説明】

９ 電動機 １１ 操舵角速度センサ １２ トルクセンサ １３ ヨーレイトセンサ １４ 車速センサ １５ シフトポジションセンサ １７ 操舵制御装置 １７ａ 補助操舵トルク決定手段 １８ 補助制御装置 １８ａ 補助反力決定手段 １９ 通信線

フロントページの続き (72)発明者 清水 康夫 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D032 CC06 CC08 CC20 CC21 CC48 DA09 DA15 DA22 DA23 DA29 DA33 DA64 DA76 DA95 DC33 DC34 DD02 DD10 DD17 EA01 EB11 EB13 EC23 GG01 3D033 CA03 CA11 CA13 CA14 CA16 CA19 CA20 CA21

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の操向車輪を手動により転舵する
   ための手動操舵手段と、該手動操舵手段に加えられた操
   舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トル
   ク検出手段の検出値に基づいて補助操舵トルクを決定す
   る補助操舵トルク決定手段とを有する制御装置により制
   御される電動機をもって前記操向車輪に補助トルクを加
   える電動式パワーステアリング装置に於いて、 前記車両の走行情報を検出する走行情報検出手段と、前
   記走行情報検出手段によって検出された検出値に基づい
   て付加トルク値を決定する付加トルク決定手段とを有す
   る補助制御装置を有し、 前記付加トルク決定手段により決定された付加トルク値
   を通信手段を介して前記制御装置に伝達し、補助操舵ト
   ルク決定手段により決定された補助操舵トルク値に前記
   伝達された付加トルク値を加えたトルク値をもって前記
   電動機を制御するようになっていることを特徴とする電
   動式パワーステアリング装置。