JP2002274407A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JP2002274407A
JP2002274407A JP2001083112A JP2001083112A JP2002274407A JP 2002274407 A JP2002274407 A JP 2002274407A JP 2001083112 A JP2001083112 A JP 2001083112A JP 2001083112 A JP2001083112 A JP 2001083112A JP 2002274407 A JP2002274407 A JP 2002274407A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】悪路の走行において、適切な操舵補助を実現す
る。 【解決手段】転舵角センサ11と、転舵速度を演算する
回転速度演算部23と、トルクセンサ10と、操舵トル
クTの変化量を求めるΔT演算部24と、回転速度演算
部23によって求められた転舵速度dθ/dtと、ΔT演算
部24によって求められた操舵トルクTの変化量ΔTの
関係に基づいて、モータ13を駆動するための電流を増
減させる。 【効果】ステアリングホイールがとられたときに、操舵
補助力を変化させることができるので、運転者の負担を
軽減するとともに、安全運転に寄与することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータが発生
するトルクをステアリング機構に伝達することによって
操舵補助を行う電動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】電動モータが発生するトルクをステアリ
ング機構に伝達することによって、運転者のステアリン
グ操作を補助する電動パワーステアリング装置が用いら
れている。電動モータは、ステアリングホイールに加え
られた操舵トルク等に基づいて制御される。すなわち、
電動モータの目標電流値は、操舵トルクが大きいほど大
きく定められる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、轍の跡のよ
うな悪路を走行したような時、ステアリングがとられ
て、運転者の負担が増える。このときに、適切な操舵補
助(アシスト)ができれば、過度のステアリングのとら
れを抑制し、運転者の負担を軽減できる。そこで、本発
明は、悪路の走行において、適切な操舵補助を実現する
ことのできる電動パワーステアリング装置を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
電動パワーステアリング装置は、転舵角検出手段(11)
と、転舵速度を演算する第1の演算手段(23)と、操舵ト
ルク検出手段(10)と、操舵トルクの変化量を求める第2
の演算手段(24)と、第1の演算手段によって求められた
転舵速度と、第2の演算手段によって求められた操舵ト
ルクの変化量との関係に基づいて、モータを駆動するた
めの目標値を増減させる目標値補正手段(25,27)とを備
えるものである。
【0005】前記の構成によれば、悪路の走行などでス
テアリングホイールがとられたときに、操舵補助力を変
化させることができるので、運転者の負担を軽減すると
ともに、安全運転に寄与することができる。前記転舵速
度と操舵トルクの変化量との関係が、転舵速度と操舵ト
ルクの変化量との符号が逆のとき、タイヤからの逆入力
(操舵方向と路面からタイヤへの入力方向が逆)と判定
される関係であれば、ステアリングホイールが逆方向に
とられたときに、操舵補助力を増加させることができ、
転舵速度と操舵トルクの変化量との符号が同じとき、タ
イヤからの正入力(操舵方向と路面からタイヤへの入力
方向が同じ)と判定される関係であれば、ステアリング
ホイールが正方向にとられたときに、操舵補助力を減少
させることができる。いずれも、操舵補助力を適正にす
ることにより、ステアリングホイールの過度のとられを
抑制できる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、電動パ
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。この電動パワーステアリング装置は、車両のステア
リング機構1に関連して設けられ、操舵補助力を与える
ための装置である。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の先端に設けられたピニオン4と、ピニ
オン4に歯合するラックギヤ部5aを有し車両の左右方
向(車幅方向)に延びたラック軸5とを備えている。
【0007】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に連結されている。8はキングピンを示す。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4
及びラック軸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の転舵が行われる。
【0008】ステアリング軸3は、ステアリングホイー
ル2に連結された入力軸3Aと、ピニオン4に連結され
た出力軸3Bとに分割されている。入力軸3Aと出力軸
3Bとは、ステアリングホイール2に加えられた操舵ト
ルクの方向及び大きさに応じて捩れを生じるトーション
バー9によって結合されている。トーションバー9に関
連して、入力軸3Aと出力軸3Bとの相対角度変位を検
出することによって、操舵トルクの方向及び大きさを検
出するトルクセンサ10が配置されている。また、出力
軸3Bに関連して、この出力軸3Bの回転角を検出する
ことによりステアリング機構の転舵角を検出する転舵角
センサ11が設けられている。
【0009】出力軸3B又はラック軸5のいずれかに
は、減速機構12を介して電動モータ13が結合され、
電動モータ13が発生するトルクは、減速機構12によ
って所定の減速比で減速されて、ステアリング機構1に
操舵補助力として伝達されるようになっている。この電
動モータ13に関連して、電動モータ13に実際に流れ
る電流(モータ電流)を検出するための電流検出回路1
4が設けられている。電動モータ13は、電子制御ユニ
ット(ECU)20によって制御されるようになってい
る。電子制御ユニット20は、トルクセンサ10によっ
て検出される操舵トルクT及び転舵角センサ11によっ
て検出される出力軸回転角θ等に基づいて、電動モータ
13の目標電流値を定める。電子制御ユニット20は、
電流検出回路14の出力信号を参照して、目標電流が流
れるように、電動モータ13をフィードバック制御す
る。
【0010】電子制御ユニット20は、トルクセンサ1
0が出力するトルク信号を受けて、その検出信号の位相
を進めて系を安定化させるための位相補償部21と、こ
の位相補償部21から出力される操舵トルクTに基づ
き、操舵トルクTの方向及び大きさに応じた基本目標電
流値iを定める基本目標電流値設定部22と、出力軸回
転角θに基づいて、その回転速度dθ/dtを演算する回
転速度演算部23と、dθ/dtが所定値に達した時の操
舵トルクTの変化分ΔTを演算するΔT演算部24と、
トルク補正電流Δiを演算する補正電流演算部25とを
備えている。
【0011】基本目標電流値iと、トルク補正電流Δi
とは、加算部27によって加算され、この加算部27の
出力が、電動モータ13の目標電流値として減算部28
に与えられるようになっている。減算部28は、加算部
27からの目標電流値i+Δiと電流検出回路14によ
って検出されたモータ電流Iとの偏差を求め、この偏差
をモータ制御部29に与える。このモータ制御部29
は、例えばPI(比例積分)制御演算を行うPI制御部
と、このPI制御部の出力に基づいてPWM(パルス幅
変調)制御のためのデューティを定めるデューティ設定
部と、このデューティ設定部によって設定されたデュー
ティのパルス幅駆動信号を生成するパルス幅制御部とを
含むものであってもよい。
【0012】図2は、出力軸の回転速度dθ/dtの時間
変化を描いたグラフ(a)と、操舵トルクTの時間変化を
描いたグラフ(b)とを示す。回転速度dθ/dtと操舵トル
クTとは、逆符号になっていて、悪路走行などでステア
リングホイールが戻る状態を表している。回転速度dθ/
dtがしきい値(−aで示している)を超えた時刻をt1
とし、時刻t1での操舵トルクTの変動分をΔTで示し
ている。なお、時刻0における操舵トルクTの値T0
は、ステアリング軸上でのフリクションに相当する。
【0013】図3は、出力軸の回転速度dθ/dtの変化
を描いたグラフ(a)と、操舵トルクTの変化を描いたグ
ラフ(b)とを示す。回転速度dθ/dtと操舵トルクTと
は、同じ符号になっていて、ステアリングホイールが往
きの状態を表している。回転速度dθ/dtがしきい値
(aで示している)を超えた時刻をt1とし、時刻t1で
の操舵トルクTの変動分をΔTで示している。図4は、
操舵トルクTの変動分をΔTと回転速度dθ/dtとを座
標に表した図である。操舵トルクTの変動分ΔTと、回
転速度dθ/dtとが同符号の領域を(1)(3)で示し、操
舵トルクTの変動分ΔTと、回転速度dθ/dtとが異符
号の領域を(2)で示している。
【0014】領域(1)では運転者によるステアリングホ
イールからの入力と判定され、領域(3)ではタイヤから
の正入力と判定され、領域(2)では、タイヤからの逆入
力と判定される。図5は、悪路走行等において、タイヤ
からの逆入力と判定された場合、及びタイヤからの正入
力と判定された場合に、目標電流値を増減させる処理を
説明するためのフローチャートである。
【0015】走行中、出力軸回転角θの変化量、すなわ
ち回転速度dθ/dtを計算する(ステップS1)。そし
て、この回転速度がしきい値を越えた時点の操舵トルク
Tの変動分ΔTを計算する(ステップS2)。これらの
計算結果により、dθ/dtとΔTとが、図4の(1)〜
(3)のどの領域に入るか判定する(ステップS3,S
4,S6)。領域(2)に入る場合は、ステアリングホ
イールが逆方向にとられていると判断して、基本目標電
流値iに、一定のトルク補正電流Δiを加える(ステッ
プS5)。これにより操舵補助力を増加させる。
【0016】領域(3)に入る場合は、ステアリングホ
イールが正方向にとられていると判断して、基本目標電
流値iから、一定のトルク補正電流Δiを引く(ステッ
プS7)。つまり、−Δiを加える。これにより操舵補
助力を減少させる。そして、加算部27において、前記
トルク補正電流Δi又は−Δiを基本目標電流値iに加
算して、減算部28に与える。モータ制御部29は、こ
の加算された目標電流値i+Δi、及び電流検出回路1
4の出力信号に応じたモータ電流駆動信号を出力する。
【0017】以上の電子制御ユニット20は、マイクロ
コンピュータを有するものであって、以上に説明した電
子制御ユニット20の機能の全部又は一部は、プログラ
ムROM等の記録媒体に記録されたプログラムをコンピ
ュータが実行することにより実現される。以上のよう
に、この実施形態によれば、転舵角の回転速度dθ/dt
と、操舵トルクTの変化分との関係に応じて、ステアリ
ングホイールが逆方向又は正方向にとられていると判断
された場合に、操舵補助力を適切に増減させることがで
きるので、轍の跡のような、悪路走行時において、ステ
アリングホイールのとられを防止することができる。
【0018】以上で、本発明の実施の形態を説明した
が、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものでは
ない。例えば、上述の実施形態では、出力軸3Bの回転
角θを検出する機構が採用されているが、これに代え
て、ラック軸5の車幅方向の変位を検出するポテンショ
メータなどを転舵角センサとして採用してもよい。その
他、本発明の範囲内で、種々の変更を施すことが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電動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】逆入力時における出力軸の回転速度dθ/dtの
時間変化(a)と、操舵トルクTの時間変化(b)とを描いた
グラフである。
【図3】往き状態時における出力軸の回転速度dθ/dt
の時間変化(a)と、操舵トルクTの時間変化(b)とを描い
たグラフである。
【図4】操舵トルクTの変動分をΔTと回転速度dθ/d
tとを座標に表した図である。
【図5】悪路走行等において、タイヤからの逆入力と判
定された場合、及びタイヤからの正入力と判定された場
合に、目標電流値を増減させる処理を説明するためのフ
ローチャートである。
【符号の説明】
1 ステアリング機構 2 ステアリングホイール 3 ステアリング軸 3A 入力軸 3B 出力軸 4 ピニオン 5 ラック軸 10 トルクセンサ 11 転舵角センサ 12 減速機構 13 電動モータ 14 電流検出回路 20 電子制御ユニット 21 位相補償部 22 基本目標電流値設定部 23 回転速度演算部 24 ΔT演算部 25 補正電流演算部 27 加算部 28 減算部 29 モータ制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3D032 CC05 DA03 DA09 DA15 DC02 DD02 DD10 EA01 EB12 EC23 EC29 3D033 CA16 CA17 CA19 CA28 CA29 JB17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電動モータを駆動源として操舵補助力をス
    テアリング機構に与える電動パワーステアリング装置で
    あって、 転舵角検出手段と、転舵速度を演算する第1の演算手段
    と、操舵トルク検出手段と、操舵トルクの変化量を求め
    る第2の演算手段と、 第1の演算手段によって求められた転舵速度と、第2の
    演算手段によって求められた操舵トルクの変化量との関
    係に基づいて、モータを駆動するための目標値を増減さ
    せる目標値補正手段とを備えたことを特徴とする電動パ
    ワーステアリング装置。
  2. 【請求項2】前記転舵速度と操舵トルクの変化量との関
    係は、転舵速度と操舵トルクの変化量との符号が逆のと
    き、タイヤからの逆入力と判定される関係を含むことを
    特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装
    置。
  3. 【請求項3】前記転舵速度と操舵トルクの変化量との関
    係は、転舵速度と操舵トルクの変化量との符号が同じと
    き、タイヤからの正入力と判定される関係を含むことを
    特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装
    置。
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