JP2005349883A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ステアリングホイールの微振動抑制と騒音低減に効果のある電動モータの制御装置を実現する。
【解決手段】
車輪の操舵状態を検出する手段を用いて、車輪操舵速度が所定の値よりも大きい転舵状態と、車輪操舵速度が所定の値よりも小さい保舵状態を判定する手段を備え、転舵状態のときには、前記電動モータへのトルク指令値と実トルクの差分が小さくなるように制御し、保舵状態のときには、前記電動モータの回転速度が回転速度指令値との差分が小さくなるように制御する。
前記車輪の操舵状態の判定には、操舵速度を検出する方法を用いる。あるいは、前記ステアリングシャフト上に、前記車輪の操舵反力を生成する電動モータを設け、該電動モータに備えられた回転センサを用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車輪の操舵力アシストを行うパワーステアリング装置に係り、ステアリングホイールの操舵フィール向上（アシスト力向上と微振動抑制）に効果のある電動モータの制御装置に関する。

運転者からの操舵トルク入力に応じて車輪操舵の力をアシストするパワーアシスト装置としては、油圧機構を用いるものが一般的である。この従来技術の例として、電動モータでオイルポンプを駆動して油圧を発生させ、発生された油圧をステアリングホイールから入力される操舵トルクをフィードバックして制御し、操舵補助力を発生するというものがある。従来の技術では、トルクセンサの値から操舵トルクを検出して、そのトルクに応じた操舵アシスト力を発生するために、油圧シリンダに供給される圧力を制御している。従来の技術では、操舵の状態に関わらず常に、電動モータを出力トルクが電流指令と比例するように制御している。

特許文献１には、操舵機構に連係された操舵軸と、前記操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、該油圧パワーシリンダの両角油圧室に対し第１通路および第２通路を介して油圧を供給する一対の吐出口を備えた可逆式ポンプと、該可逆式ポンプを正・逆回転駆動させる電動機と、前記操舵軸の回転方向を検出する操舵方向検出手段と、前記操舵軸に作用する操舵力を検出する操舵力検出手段と、該操舵力検出手段で検出された操舵力信号および前記操舵方向検出手段で検出された操舵軸の回転方向信号に基づき前記油圧パワーシリンダに所望の油圧を発生させるために前記電動機に出力される駆動電流を演算する電動機制御手段と、前記電動機および／または電動機駆動回転素子の温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段で測定された電動機および／または電動駆動回路素子の温度上昇により前記電動機制御手段から出力される駆動電流の上限値を低下させる過熱保護手段と、を備えたパワーステアリング装置において、前記操舵軸の切り返しを検出する切り返し操舵検出手段と、該切り返し操舵検出手段で操舵軸の切り返しが検出された時には前記過熱保護手段により低下された駆動電流の上限値を越えた駆動電流の出力を一時的に可能とする過熱保護解除手段を備えているパワーステアリング装置が記載されている。

また、油圧機構を用いずに、電動モータのみで操舵をアシストする電動パワーステアリング装置も、小型車を中心に普及し始めている。この技術では、転舵から保舵、保舵から転舵への操舵の切換わり時に電動モータのアシスト力の調整をしている。例えば、特許文献２には、車速を検出する車速検出手段と、ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ステアリングホイールの操舵力を補助する電動機と、該電動機を検出車速および検出操舵トルクに応じて制御する制御手段と、前記ステアリングホイールが操舵速度を有した転舵状態と操舵速度が零の保舵状態との切換わりを検出する操舵変化検出手段と、前記検出車速が設定車速を下回る状態で前記転舵状態から保舵状態への切換わりが検出されると前記電動機に対し所定値への減流を行ない、保舵状態から転舵状態への切換わりが検出されると前記電動機に対し転舵値への増流を遅延的に行う増減手段と、を備えた電動パワーステアリング装置が記載されている。

特開２００３−２１２１４１号公報（第２−５頁、第１図） 特開平８−２９５２５７号公報（第２−５頁、第２図） 荻野弘司著、「ブラシレスＤＣモータの使い方」、株式会社オーム社、ｐｐ．１６−１７

上記従来の技術では、以下に述べるような、操舵アシスト力向上と、ステアリングホイール微振動抑制を共に実現し得るような、電動モータの制御方法に対しては、必ずしも十分な配慮がなされていなかった。

一般に、パワーステアリング装置を重量の大きな車両に適用する場合や、俊敏な操舵レスポンスを実現する場合には、大きな操舵アシスト力が必要である。しかし、大きな操舵アシスト力を発生させると、パワーステアリング装置を構成する機器（電動モータ、油圧配管、作動油など）で決定される振動系を励振し易くなり、ステアリングホイール微振動の顕在化を招く可能性がある。

具体的には、ステアリングホイールを中立角度位置（車両直進状態）から遠ざかる方向へ操舵（切り込み）したり、反対に中立角度位置へ向かう方向へ操舵（切り戻し）する際に、操舵アシスト力が不足すると、重さ感・粘り感のある操舵フィールとなるため、操舵アシスト力を大きくする必要がある。一方、ステアリングホイールを保持する際には、従来の技術では、操舵アシスト力が大きいと、トルク外乱に対してパワーステアリングの振動系が不安定となり、ステアリングホイールに微振動が発生する可能性があった。

また、上記従来技術では、保舵／転舵の判定を、転舵時に発生するパルスで検出するために、ステアリングホイールを微小速度で回転させるような場合は、転舵と判定されていた。しかし、実際にはステアリングホイールを微小速度で回転するときに速度制御を行うと、ステアリングホイールの自励振動が顕在化しやすいという傾向があった。

本発明では、操舵アシスト力向上とステアリングホイールの微振動抑制に効果、特に微小速度において微振動抑制に効果のある電動モータの制御を行う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。

上記目的を達成するために、ステアリングホイールを保持する際には、操舵力を発生するパワーシリンダ内のピストンの運動を停止させ、固定容積となったパワーシリンダ内の圧力を一定に保つ必要がある。可逆式ポンプでは、作動油吐出量と漏れ量（戻り量）がバランスすることを利用して圧力を一定に保つので、ポンプ軸が一定回転する必要がある。ここで、可逆式ポンプは、電動モータにより駆動されるため、電動モータを一定回転に保つ必要がある。

そこで、車輪の操舵状態を検出する手段を用い、車輪操舵信号が特定の値よりも大きい転舵状態と、車輪操舵信号が特定の値よりも小さい保舵状態を判定する手段を備え、転舵状態のときには、前記電動モータへのトルク指令値と実トルクの差分が小さくなるように制御し、保舵状態のときには、前記電動モータの回転速度が回転速度指令値との差分が小さくなるように制御することを行う。

前記車輪の操舵状態の判定には、操舵速度を検出するとよい。あるいは、前記ステアリングシャフト上に、前記車輪の操舵反力を生成する電動モータを設け、該電動モータに備えられた回転センサを用いることを行う。

本発明は、具体的には、操舵状態に応じて、車輪の操舵力を発生する電動モータと、電動モータへの指令値を生成するコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、前記車輪の操舵状態を検出する手段を用いて、車輪操舵速度が所定の値よりも大きい場合には、前記電動モータへのトルク指令値と実トルクの差分が小さくなるように制御し、前記車輪操舵速度が所定の値よりも小さい場合には、前記電動モータの回転速度が回転速度指令値との差分が小さくなるように制御するパワーステアリング装置を提供する。

また、本発明は、車輪の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、車輪の操舵力を発生する電動モータと、該電動モータに操舵指令信号を与えるコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、前記コントローラは、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力して車輪操舵速度を算出して、該車輪操舵速度の大きさに依存して前記電動モータに対するトルク制御信号あるいは回転速度信号を操舵指令信号として生成し、前記電動モータは該操舵指令信号に基づいてトルク制御あるいは回転速度制御がなされるパワーステアリング装置を提供する。

また、本発明は、車輪の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、車輪の操舵力を発生する電動モータと、該電動モータに操舵指令信号を与えるコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、前記コントローラは、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力して微小速度と高速度との双方に適用される同一基準によって保舵領域と転舵領域とのいずれかの領域に属する操舵指令信号を生成し、前記電動モータは該操舵指令信号に基づいて転舵領域にある場合にはトルク制御、そして保舵領域にある場合には回転速度制御がなされるパワーステアリング装置を提供する。

また、本発明は、車輪の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、車輪の操舵力を発生する電動モータと、該電動モータに操舵指令値を与えるコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、前記コントローラは、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力し、微分して微分値を求め、該微分値を閾値と比較することによって操舵状態が保舵状態および転舵状態のいずれの状態にあるかを判定し、保舵状態にあるときには保舵の、そして転舵状態にあるときには転舵の操舵指令信号を生成し、前記電動モータは該操舵指令信号に基づいて保舵制御あるいは転舵制御がなされるパワーステアリング装置を提供する。

本発明によれば、車輪の操舵状態を検出する手段を用いて、車輪操舵信号の大きさが所定の値よりも大きい転舵状態と、車輪操舵信号の大きさが所定の値よりも小さい保舵状態を判定する手段を備え、転舵状態のときには、前記電動モータへのトルク指令値と実トルクの差分が小さくなるように制御し、保舵状態のときには、前記電動モータの回転速度が回転速度指令値との差分が小さくなるように制御することで、ステアリングホイールの微振動を抑制することが可能となる。特に、微小速度にあっても特別な方法を付加することなくステアリングホイールの微振動を抑制することが可能になる。

本実施例として、操舵状態に応じて、車輪の操舵力を発生する油圧機構と、油圧機構を駆動するポンプと、ポンプを駆動する電動モータと、電動モータへの指令値を生成するコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、前記車輪の操舵状態を検出する手段を用いて、車輪操舵速度が所定の値よりも大きい転舵状態と、車輪操舵速度が所定の値よりも小さい保舵状態を判定する手段を備え、転舵状態のときには、前記電動モータへのトルク指令値と実トルクの差分が小さくなるように制御し、保舵状態のときには、前記電動モータの回転速度が回転速度指令値との差分が小さくなるように制御するパワーステアリング装置が構成される。

また、本実施例として、車輪の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、車輪の操舵力を発生する電動モータと、該電動モータに操舵指令値を与えるコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、前記コントローラは、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力し、微分して速度値を求め、微小速度と高速度との双方に共通して設定された閾値に対する速度値の大きさによって保舵領域と転舵領域とのいずれかの領域に属する操舵指令信号を生成し、前記電動モータは該操舵指令信号に基づいて転舵領域にある場合にはトルク制御、そして保舵領域にある場合には回転速度制御がなされるパワーステアリング装置が構成される。

前記車輪の操舵状態を判定する手段として、操舵速度を検出する。

前記ステアリングシャフト上に、前記車輪の操舵反力を生成する電動モータを設け、車輪の操舵状態を判定する手段として、前記車輪の操舵反力を生成する電動モータに備えられた回転センサを用いる。

本発明の実施例を、図１から図８を参照して説明する。パワーステアリング装置１は、運転者からの操舵トルク入力を検出して、パワーステアリングコントロールユニット（コントローラ、ＥＣＵ）１７が操舵指令信号となるアシスト力指令値を演算し、電動モータ２０を駆動して車輪８ａ、８ｂを操舵する。

操舵入力手段は、ステアリングホイール１６と該ステアリングホイールに契合されて操舵トルクを伝達するステアリングシャフト１２および出力軸１１、ステアリングシャフト１２に設けられた舵角センサ１３、出力軸１１に設けられたピニオン９および操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１０、ピニオン９と当接するラック７からなる。

アシスト力を発生する油圧パワーシリンダ２は、車体幅方向に延設されたシリンダ４内を、ラック７に連結したピストンロッド２８が貫通しており、ピストンロッド２８にシリンダ４内を摺動するピストン５が固定されている。シリンダ４内には、ピストン５によって油圧室６が、すなわち左右の油圧室６ａと油圧室６ｂが形成されている。車輪８ａは、ラック７を介してピストンロッド２８の端部に、車輪８ｂは、ピストンロッド２８の端部にリンクを介して連接されている。

油圧機構を駆動する可逆式ポンプ（ポンプ）２４は電動モータ２０によって駆動される。油圧を発生する正逆回転可能な可逆式ポンプ２４には、油圧配管２７ａ、２７ｂが接続され、それぞれが油圧室６（６ａ、６ｂ）に接続されていると共に、供給路２５を通じて作動油を貯蔵したオイルタンク２６が接続されている。このオイルタンク２６は、該可逆式ポンプからリークした作動油を回収するようになっている。可逆式ポンプ２４の回転軸は、電動モータ２０に契合されており、モータドライバ２１からの指令電流を受けて電動モータ２０が回転することによって正逆回転可能に駆動される。

パワーステアリングコントロールユニット１７は、操舵トルク信号線１４を介してトルクセンサ１０と、舵角信号線１５を介して舵角センサ１３と、指令値信号線１８およびモータ回転速度信号線１９を介してモータドライバ２１とそれぞれ接続されている。図２から図８を用いて後ほど詳細に説明するが、パワーステアリングコントロールユニットでは、車輪の操舵状態に対応する舵角情報をもとに車輪の転舵／保舵を判定して電動モータの制御を切り替え、運転者がステアリングホイール１６を操作して入力する操舵トルクをもとに電動モータ２０への指令値を算出している。該生成された指令値は、指令値信号線１８を介してモータドライバ２１へ伝達され、さらに、ドライバ出力ケーブル２３を介して電動モータ２０へ入力される。

次に図２を参照しながら、本実施例の車輪転舵／保舵に対応した電動モータ制御フローの概略について説明する。ステップＳ１０１で運転者がステアリングホイール１６を操作すると、舵角センサ１３により舵角が検出される（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０３では、図３、４で後述する方法で車輪転舵／保舵の判定を行う。まず、車輪保舵と判定された場合には、ステップＳ１０４に進み、電動モータ２０の回転速度が指令速度に一致するように保舵制御する。すなわち、回転速度制御を行う。回転速度制御されたモータにより、ステップＳ１０５で可逆式ポンプ２４の軸が一定回転で駆動されて、ステアリングアシスト力が発生し（ステップＳ１０６）、車輪８ａ、８ｂが保舵される（ステップＳ１０７）。

一方、車輪転舵と判定された場合には、ステップＳ１０８に進み、電動モータ２０の出力トルクが指令電流と比例するように転舵制御する。すなわち、トルク制御を行う。トルク制御されたモータにより、ステップＳ１０９で可逆式ポンプ２４が駆動されて、ステアリングアシスト力が発生し（ステップＳ１１０）、車輪８ａ、８ｂが転舵される（ステップＳ１１１）。

次に図３、４を参照しながら、車輪転舵／保舵の判定方法について説明する。図３は、舵角と舵角の一階微分の時間変化を模式的に示している。操舵条件としては、ステアリングホイールを中立位置（自動車直進状態）から一定の操舵速度で舵角α_１まで切り込み、その後一定の操舵速度で中立位置まで切り戻したものである。この時、舵角の一階微分α’は、次式で求められる。

図３の場合、中立位置（自動車直進状態）から一定の操舵速度でステアリングホイールを切り込むときには、一定値Ｂとなり、切り戻すときには一定値−Ｂとなる。また、保舵時には、α’=０となる。転舵から保舵に移行するときには、Ｂと０を補間する値となる。そこで、図示するように、閾値±Ａを設定することで車輪転舵／保舵の領域を分割することが可能である。このように閾値±Ａを設定することで、ステアリングホイール１６を微小速度で回転させている場合にも、電動モータ２０を回転速度制御することになる。また、電動モータの制御の実用上、図４に示すような保舵判定フラグＦｋを設定するとよい。該フラグＦｋは、舵角の一階微分値α’ が、次式で示す値を取るときに、１となるように設定する。

次に、図５を参照しながら、パワーステアリングコントローラ１７における電動モータ２０への指令値生成方法の実施例について説明する。該パワーステアリングコントローラ１７においては、舵角信号６１が、操舵状態判定ブロックに入力され、保舵判定フラグＦｋが算出される。例えば、操舵の状態が転舵と判定されれば、Ｆｋ＝０であるので、転舵フラグ４２が１−Ｆｋ＝１となり、トルク指令制御が選択されることになる。トルク指令値算出ブロック４３は、操舵トルク信号６０を用いて、図７に模式的に示すようなあらかじめ用意されたマップ情報を基にトルク指令値を算出する。算出された指令値は、指令値信号線１８を介してモータドライバ２１に入力される。該モータドライバでは、モータ回転速度・電機子電流信号線２２を介して検出される電機子電流を用い、図６にて後述する制御系によってトルク制御が実行される。該電動モータの出力軸５０には、可逆式ポンプなどのステアリング系負荷５１が結合されおり、前記モータによって駆動される。一方、操舵の状態が保舵と判定されれば、Ｇｋ＝１であるので、保舵フラグ４４がＦｋ＝１となり、回転速度制御が選択される。速度指令値算出ブロック４５は、操舵トルク信号６０を用いて、図８に模式的に示すようなあらかじめ用意されたマップ情報を基に回転速度指令値を算出する。該回転速度指令値と、モータ回転速度信号線６２を介して検出されるモータ回転速度との偏差が、比例ゲイン４６で算出され、指令値信号線１８を介して、モータドライバ２１に入力され、回転速度制御が実行される。

次に、図６を参照しながら、モータドライバ２１で実行されるトルク制御の原理について説明する。図６は、電動モータ２０とモータドライバ２１の一般的な制御ブロック線図を示している。（例えば、荻野弘司著、「ブラシレスＤＣモータの使い方」、株式会社オーム社、ｐｐ．１６−１７が参照される）
図６において各記号は次の内容を示す。

Ａｃ ： 電流アンプ
Ｌａ ： 電機子インダクタンス
Ｒａ ： 電機子抵抗
ＫＴ ： トルク定数
Ｊ ： モータ軸イナーシャ
１／Ｋｃ： 電流検出器
ＫＥ ： 誘起電圧定数
また、１／ｓは積分を示す。

電流指令値７０ａと、電流フィードバックループからの電機子電流７０ｂの差分が電流アンプ７２に入力され、モータ軸の回転速度７０ｅに比例する誘起電圧が誘起電圧定数ブロック７６より決定される。電流指令値と誘起電圧の差分が、電機子抵抗・インダクタンス特性ブロック７３に入力されて、電機子電流７０ｂが生成され、トルク定数ブロック７４にて電動モータ２０の発生するトルク７０ｃが決定される。該トルク７０ｃと外乱トルク７０ｄの差分により、モータ軸イナーシャブロック７５にて、モータ軸回転速度７０ｅが決定される。以上のような構成において、電流アンプ７２の値を非常に大きくすると、電流指令７０ａに比例した電機子電流７０ｂを流すことができ、従って、トルク７０ｃも電流指令７６ａに比例することとなり、トルク制御が実行される。

以上のように構成された本実施例のパワーステアリング装置１を用いれば、転舵時には、電動モータ２０がトルク制御されて可逆式ポンプ２４を駆動する。一方、保舵時には、ステアリングホイール１２は、微小速度で回転しているか、停止した状態である。このとき、ラック７の速度も微小あるいは、停止した状態である。このような状態では、可逆式ポンプ２４は、作動油をほとんど吐出する必要なく、同時に吐出圧を一定に保つ必要がある。すなわち、可逆式ポンプ２４の軸を微小速度で一定回転させればよい。しかるに、前記電動モータ２０が回転速度制御されることで、前記可逆式ポンプ２４が一定回転で駆動される。すなわち、該可逆式ポンプ２４の吐出圧が一定に保たれるため、ステアリングホイール１２の自励振動が抑制される。

本実施例では、パワーステアリングコントローラ１７とモータドライバ２１を別体としているが、これらを一体にしてもよい。この場合には、システムの小型化が図られるので車両への搭載性が向上する。また、操舵の状態を判別する舵角センサ１３の代わりに、例えば、ピストンロッド２８のストロークを検出するセンサを用いても良く、ステアリングホイール１６部付近のスペースに余裕が無い場合には有効である。

本実施例のパワーステアリング装置は、運転者あるいは、コントローラの操舵状態に応じて、操舵状態に応じて、車輪の操舵力を発生する電動モータ２０と、電動モータ２０への指令値を生成するコントローラ１７とを備え、前記車輪８ａ、８ｂの操舵状態を検出する手段を用いて、車輪操舵速度が所定の値、すなわち閾値よりも大きい場合には、電動モータ２０へのトルク指令値と実トルクの差分が小さくなるように制御し、車輪操舵速度が所定の値よりも小さい場合には、電動モータ２０の回転速度が回転速度指令値との差分が小さくなるように制御することを行う。

また、本実施例のパワーステアリング装置は、運転者あるいは、コントローラの操舵状態に応じて、操舵状態に応じて、車輪の操舵力を発生する油圧機構と、油圧機構を駆動するポンプと、ポンプを駆動する電動モータと、電動モータへの指令値を生成するコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、前記車輪の操舵状態を検出する手段を用いて、車輪操舵速度が所定の値よりも大きい転舵状態と、車輪操舵速度が所定の値よりも小さい保舵状態を判定する手段を備え、転舵状態のときには、前記電動モータへのトルク指令値と実トルクの差分が小さくなるように制御し、保舵状態のときには、前記電動モータの回転速度が回転速度指令値との差分が小さくなるように制御することを行う。

車輪８ａ、８ｂの操舵状態を判定する手段として、操舵速度を検出するようにしてもよい。

ステアリングシャフト上に、車輪８ａ、８ｂの操舵反力を生成する電動モータ２０を設け、車輪８ａ、８ｂの操舵状態を判定する手段として、前記車輪の操舵反力を生成する電動モータに備えられた回転センサを用いるようにしてもよい。

パワーステアリング装置に備えられたコントローラは、操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力して車輪操舵速度を算出して、車輪操舵速度の大きさに依存して電動モータに対するトルク制御信号あるいは回転速度信号を操舵指令信号として生成し、電動モータは該操舵指令信号に基づいてトルク制御あるいは回転速度制御を行う。

また、コントローラは、操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力して微小速度と高速度との双方に適用される同一基準によって保舵領域と転舵領域とのいずれかの領域に属する操舵指令信号を生成し、電動モータは該操舵指令信号に基づいて転舵領域にある場合にはトルク制御、そして保舵領域にある場合には回転速度制御を行う。

また、コントローラは、操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力し、微分して微分値を求め、該微分値を閾値と比較することによって操舵状態が保舵状態および転舵状態のいずれの状態にあるかを判定し、保舵状態にあるときには保舵の、そして転舵状態にあるときには転舵の操舵指令信号を生成し、電動モータは該操舵指令信号に基づいて保舵制御あるいは転舵制御を行う。

また、コントローラは、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力し、微分して速度値を求め、微小速度と高速度との双方に共通して設定された閾値に対する速度値の大きさによって保舵領域と転舵領域とのいずれかの領域に属する操舵指令信号を生成し、前記電動モータは該操舵指令信号に基づいて転舵領域にある場合にはトルク制御、そして保舵領域にある場合には回転速度制御を行う。

本実施例が実施されていることを確認するためには、モータドライバ２１とモータ回転速度信号線１９の結合を解き、該モータドライバ２１からのモータ回転数信号のかわりに、例えば一定電圧を印加する。この場合、指令信号線１８の指令値をモニターして、転舵状態では、印加電圧が増加しても指令値は変化せず、一方、保舵状態では、印加電圧の増加に応じて指令値が増加することを確認すればよい。また、転舵時と保舵時の、電動モータ２０の回転速度を計測し、転舵時にはモータ回転速度変動が発生し、保舵時にはモータ回転速度が一定であることを確かめればよい。

次に本発明の別の実施例を、図９を用いて説明する。実施例１と同一の構成についてはその説明が援用される。以下同じである。

パワーステアリング装置１００において、操舵入力手段は、ステアリングホイール１６と該ステアリングホイールに契合されて操舵トルクを伝達するステアリングシャフト１２および操舵反力生成用モータ８０からなる。

パワーステアリングコントロールユニット１７は、第一の実施例の舵角センサ１３、操舵トルクセンサ１０の代わりに、該操舵反力生成用モータ８０から舵角信号線８１を介して舵角を検出し、転舵トルクセンサ８４から転舵トルク信号線８３を介して転舵トルクを検出することで、回転センサを構成し、電動モータ２０への操舵指令値を算出する。本実施例が、実施例１と異なる点は、ステアリングホイール１６から入力される操舵力が、直接ピニオン９に伝達されることがなく、メカ的に絶縁されているステアバイワイヤシステムである点である。ステアバイワイヤシステムでは、車輪８ａ、８ｂからの操舵反力を生成する必要があるため、前記パワーステアリングコントロールユニット１７が、操舵反力を生成して反力指令信号線８２を介して、前記操舵反力生成用モータ８０に反力指令値を入力する構成となっている。本実施例では、路面からの加振力を直接ステアリングホイール１６に伝達することがないために、操舵感の向上に有効である。その他の構成は、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。

さらに本発明の別の実施例を、図１０を用いて説明する。パワーステアリング装置１１０において、電動モータ１１１は、モータドライバ１１２からの指令を受けて、モータ軸に設けられた歯車Ａ１１３と、ステアリングシャフト１２に設けられ前記歯車Ａ１１３とかみ合う歯車Ｂ１１４を介して、操舵アシスト力を発生する。

本実施例では、保舵の時には、電動モータ１１１の回転が停止するように、回転速度制御を行うことが特徴である。

本実施例が、実施例１と異なる点は、本実施例では、油圧機構を用いずに、電動モータのみで操舵アシスト力を発生するために、部品点数が少なく、低コスト化、省スペース化、装置の軽量化に有効である。その他の構成は、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。

本実施例が実施されていることを確認するためには、モータドライバ１１２とモータ回転速度信号線１９の結合を解き、該モータドライバ１１２からのモータ回転数信号のかわりに、例えば一定電圧を印加する。この場合、指令信号線１８の指令値をモニターして、転舵状態では、印加電圧が増加しても指令値は変化せず、一方、保舵状態では、印加電圧の増加に応じて指令値が増加することを確認すればよい。また、転舵時と保舵時の、電動モータ２０の回転速度を計測し、転舵時にはモータ回転速度変動が発生し、保舵時にはモータ回転速度が停止していることを確かめればよい。

以上説明した本実施例をまとめると図１１のようにブロック図で示される。

図１１において、対策１としてハンドルの自励振動の防止、対策２として操舵アシスト力の向上、対策３として従来微小速度時と速度の高い時に応じて使い分けることによる装置が複雑化していたのをいずれの速度にも共通して使用可能としたパワーステアリング装置を提供することをねらいとしている。

このため、対策として、保舵／転舵状態判定に基づいて電動モータの回転速度制御、トルク制御の切替えを行うようにしている。

具体的な構成としては、操舵舵角信号としてはステアリングホイールの操舵状態あるいは車輪の操舵反力信号を求め、舵角信号を一階微分して微分値である速度値を閾値と比較することで保舵／転舵領域を分割設定する。転舵の場合と判定した時には、トルク指令値と異トルクとの差分を小とする制御を行い、保舵の場合と判定したときには回転速度制御を行う。

車輪操舵速度は上述のように、舵角信号を微分で求めることが容易で確実に得ることができるが、直接的に求めてもよく、車輪操舵速度の大きさに対応して、所定の範囲にあるか否かを判定して、保舵／転舵領域の設定を行い、電動モータ回転速度制御あるいはトルク制御を行う指令を生成することを行う。これによって電動モータについて回転速度制御あるいはトルク制御を行う。

本発明に係る実施例１のパワーステアリング装置全体図である。 本発明に係る車輪転舵／保舵時のモータ制御のフローを示すブロック図である。 本発明に係る車輪転舵／保舵時の判定方法を示した図である。 本発明に係る車輪転舵／保舵判定時の判定フラグの設定を示した図である。 本発明に係るパワーステアリングコントロールユニット内のモータ指令値生成フローを示したフローチャート図である。 本発明に係るモータドライバおよび電動モータをブロック線図で示したものである。 本発明に係るトルク指令値生成マップの一例を示した図である。 本発明に係る回転速度指令値生成マップの一例を示した図である。 本発明に係る実施例２における、パワーステアリング装置全体図である。 本発明に係る実施例３における、パワーステアリング装置全体図である。

符号の説明

１…パワーステアリング装置、２…油圧パワーシリンダ、４…シリンダ部、５…ピストン、６（６ａ、６ｂ）…油圧室、７…ラック、８ａ…左前輪、８ｂ…右前輪、９…ピニオン、１０…操舵トルクセンサ、１１…出力軸、１２…ステアリングシャフト、１３…舵角センサ、１４…操舵トルク信号線、１５…舵角信号線、１６…ステアリングホイール、１７…パワーステアリングコントロールユニット（コントローラ、ＥＣＵ）、１８…指令値信号線、１９…モータ回転速度信号線、２０…電動モータ、２１…モータドライバ、２２…モータ回転速度・電機子電流信号線、２３…ドライバ出力ケーブル、２４…可逆式ポンプ（ポンプ）、２５…供給路、２６…オイルタンク、２７a…油圧配管、２７b…油圧配管、２８…ピストンロッド、４１…操舵状態判定ブロック、４２…車輪転舵判定フラグ、４３…トルク指令値算出ブロック、４４…車輪保舵判定フラグ、４５…回転速度指令値算出ブロック、４６…比例ゲイン、５０…モータ出力軸、５１…ステアリング系負荷、６０…操舵トルク信号線、６１…舵角信号線、６２…モータ回転速度信号線、７０a…電流指令値、７０ｂ…電機子電流、７０ｃ…出力トルク、７０ｄ…外乱トルク、７０ｅ…モータ回転速度、７１…電流フィードバックゲイン、７２…電流アンプ、７３…電機子抵抗・インダクタンス特性ブロック、７４…トルク定数ブロック、７５…モータ軸イナーシャブロック、７６…誘起電圧定数ブロック、８０…操舵反力生成用モータ、８１…舵角信号・モータ回転速度信号線、８２…反力指令信号線、８３…転舵トルク信号線、８４…転舵トルクセンサ、１００…パワーステアリング装置、１１０…パワーステアリング装置、１１１…電動モータ、１１２…モータドライバ、１１３…歯車Ａ、１１４…歯車Ｂ。

Claims (8)

1. 操舵状態に応じて、車輪の操舵力を発生する電動モータと、電動モータへの指令値を生成するコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、
   前記車輪の操舵状態を検出する手段を用いて、車輪操舵速度が所定の値よりも大きい場合には、前記電動モータへのトルク指令値と実トルクの差分が小さくなるように制御し、前記車輪操舵速度が所定の値よりも小さい場合には、前記電動モータの回転速度が回転速度指令値との差分が小さくなるように制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 操舵状態に応じて、車輪の操舵力を発生する油圧機構と、油圧機構を駆動するポンプと、ポンプを駆動する電動モータと、電動モータへの指令値を生成するコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、
   前記車輪の操舵状態を検出する手段を用いて、車輪操舵速度が所定の値よりも大きい転舵状態と、車輪操舵速度が所定の値よりも小さい保舵状態を判定する手段を備え、転舵状態のときには、前記電動モータへのトルク指令値と実トルクの差分が小さくなるように制御し、保舵状態のときには、前記電動モータの回転速度が回転速度指令値との差分が小さくなるように制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
3. 請求項１乃至２のいずれかに記載のパワーステアリング装置において、前記車輪の操舵状態を判定する手段として、操舵速度を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。
4. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記ステアリングシャフト上に、前記車輪の操舵反力を生成する電動モータを設け、車輪の操舵状態を判定する手段として、前記車輪の操舵反力を生成する電動モータに備えられた回転センサを用いることを特徴とするパワーステアリング装置。
5. 車輪の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、車輪の操舵力を発生する電動モータと、該電動モータに操舵指令信号を与えるコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、
   前記コントローラは、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力して車輪操舵速度を算出して、該車輪操舵速度の大きさに依存して前記電動モータに対するトルク制御信号あるいは回転速度信号を操舵指令信号として生成し、前記電動モータは該操舵指令信号に基づいてトルク制御あるいは回転速度制御がなされること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
6. 車輪の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、車輪の操舵力を発生する電動モータと、該電動モータに操舵指令信号を与えるコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、
   前記コントローラは、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力して微小速度と高速度との双方に適用される同一基準によって保舵領域と転舵領域とのいずれかの領域に属する操舵指令信号を生成し、前記電動モータは該操舵指令信号に基づいて転舵領域にある場合にはトルク制御、そして保舵領域にある場合には回転速度制御がなされること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
7. 車輪の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、車輪の操舵力を発生する電動モータと、該電動モータに操舵指令値を与えるコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、
   前記コントローラは、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力し、微分して微分値を求め、該微分値を閾値と比較することによって操舵状態が保舵状態および転舵状態のいずれの状態にあるかを判定し、保舵状態にあるときには保舵の、そして転舵状態にあるときには転舵の操舵指令信号を生成し、前記電動モータは該操舵指令信号に基づいて保舵制御あるいは転舵制御がなされること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
8. 車輪の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、車輪の操舵力を発生する電動モータと、該電動モータに操舵指令値を与えるコントローラとを備えたパワーステアリング装置において、
   前記コントローラは、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態を入力し、微分して速度値を求め、微小速度と高速度との双方に共通して設定された閾値に対する速度値の大きさによって保舵領域と転舵領域とのいずれかの領域に属する操舵指令信号を生成し、前記電動モータは該操舵指令信号に基づいて転舵領域にある場合にはトルク制御、そして保舵領域にある場合には回転速度制御がなされること
   を特徴とするパワーステアリング装置。
   

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