JP2678535B2 - 電動式パワーステアリング制御装置 - Google Patents

電動式パワーステアリング制御装置

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JP2678535B2
JP2678535B2 JP3285993A JP28599391A JP2678535B2 JP 2678535 B2 JP2678535 B2 JP 2678535B2 JP 3285993 A JP3285993 A JP 3285993A JP 28599391 A JP28599391 A JP 28599391A JP 2678535 B2 JP2678535 B2 JP 2678535B2
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steering
vehicle speed
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torque
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元 小塚
俊一 和田
一寿 西野
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Mitsubishi Motors Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車のステアリン
グ装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動式パワ
ーステアリング制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は例えば特開昭62−255273
号公報に開示された従来の電動式パワーステアリング制
御装置の構成図、図7はその動作特性図である。
【0003】図6において、3はステアリングシャフト
の途中に設けられハンドルの回転力を検出するトルクセ
ンサ、10は車速を検出する車速センサ、13は自動車
のステアリング装置を回転力で補助負荷付勢するための
直流モータ、14は直流モータ13の出力軸と直結して
駆動される電磁クラッチである。
【0004】901はトルクセンサ3及び車速センサ1
0の出力を入力し、直流モータ13に流す電流量を算出
し、この算出結果に応じた電流を直流モータ13に流し
て駆動するモータ電流算出及び駆動手段、902は車速
センサ10の出力に応じて電磁クラッチ14をオン・オ
フ制御するクラッチオン・オフ制御手段、903は直流
モータ13の電流を検出してモータ電流算出及び駆動手
段901に出力するモータ電流検出手段である。
【0005】次に図6及び図7を参照して動作について
説明する。車速は車速センサ10により検出される。こ
の車速信号を受けたクラッチオン・オフ制御手段902
は、車速が所定値v0 以上の場合には、電磁クラッチ1
4をオフに制御し、車速が所定値v0 未満の場合には、
電磁クラッチ14をオンに制御する。
【0006】一方、ハンドル操作により発生した操舵ト
ルクはトルクセンサ3によって検出される。モータ電流
算出及び駆動手段901は、トルクセンサ3及び車速セ
ンサ10の出力に基づいて直流モータ13に流す電流量
を算出し、この算出結果に従ってモータ電流検出手段9
03により検出したモータ電流をモニターしながら直流
モータ13を通流し、駆動する。
【0007】図7に示す如く、車速が所定値v0 以上の
場合即ち電磁クラッチ14がオフの場合、直流モータ1
3の電流は零に制御され、所定値v0 未満の場合、その
電流量は、車速の減少や操舵トルクの増大に伴なって、
増大するように制御され、この時、直流モータ13から
電磁クラッチ14を介して操舵系が補助負荷付勢され
る。
【0008】一般的に、電動式パワーステアリング制御
装置の故障による操舵系の自転、及びモータの機械的故
障による操舵不能等の不具合の発生は、自動車の高速走
行時においては、特に安全性を損なう事が知られてい
る。
【0009】そこで、従来の電動式パワーステアリング
制御装置は、所定の車速以上でモータ電流算出及び駆動
手段901によりモータ電流を零に制御し、そしてクラ
ッチオン・オフ制御手段902により電磁クラッチ14
を離脱する事で、走行の安全性を確保していた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の電動式パワース
テアリング制御装置は以上のように構成されているの
で、電磁クラッチ14をオン・オフすると大きな作動音
が発生した。又、電磁クラッチ14のオン・オフの間で
操舵系のフィーリングに違いがあり、しかも、オン・オ
フの瞬間に操舵ショックが発生し、商品性を低下させる
等の問題点があった。又、例えば、特開昭50−382
30号公報、実願昭61−111608号(実開昭63
−16975号)のマイクロフィルム及び実願昭61−
6440号(実開昭62−118781号)のマイクロ
フィルムに参照されるように、所定車速以上で電磁クラ
ッチを離脱させる装置、並びに、操舵トルクの平均値及
び極大値を検出する装置も提案されているが、モータ電
流を零にしてから電磁クラッチを離脱する手段、及び、
操舵トルクの平均値が極大値になってから所定時間経過
後に電磁クラッチを結合すると共にモータ電流を再印加
する手段を備えていないので、高速走行時における操舵
不能状態などの不具合を防止することができない上、電
磁クラッチの結合時における操舵ショック、作動音、フ
ィーリング相違などの発生を防止することができないと
いう問題点があった。
【0011】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、モータ電流を零にしてから電磁ク
ラッチを離脱することにより、高速走行時における操舵
不能状態などの不具合に対する安全性を確保し、又、車
速条件により電磁クラッチをオンオフさせる必要性が生
じた場合に速やかに電磁クラッチをオンオフ制御すると
共に、電磁クラッチのオン作動時のショックを防止する
ことができる電動式パワーステアリング制御装置を得る
事を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電動式パ
ワーステアリング制御装置は、操舵トルク及び車速に応
じてモータ電流を制御すると共に、所定車速以上でモー
タ電流を零とし、電磁クラッチを離脱させる第1の手段
と、操舵トルクの平均値を演算する第2の手段と、その
極大値を検出する極大値検出手段と、この極大値を検出
した時点から経過時間を計測するタイマー手段と、所定
車速以下でタイマー手段が所定時間を計測したときに電
磁クラッチを結合させる共に、モータ電流を再印加させ
る第3の手段とを設け、所定時間は、操舵角度が極大と
なる時点に対応するように予め設定されたものである。
【0013】
【作用】この発明においては、所定車速以上でモータ電
流が零となって操舵補助トルクが零とされると共に、モ
ータと操舵系とは切離される。又、操舵トルクの平均値
が極大値になって所定時間経過後には操舵速度が零とな
るので、このとき所定車速以下であることを条件に電磁
クラッチを結合すると共にモータ電流を印加すると、電
磁クラッチは結合時に、その操舵系側もモータ側も共に
静止状態になり、ショックを生じない。
【0014】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明の一実施例による電動式パワース
テアリング制御装置の概要図であり、図1において、1
は操舵回転力を受けるハンドル、3はハンドル1に加え
られた回転力に応じて電気信号を出力するトルクセンサ
である。
【0015】4aは第1のユニバーサルジョイント、4
bは第2のユニバーサルジョイント、2aはハンドル1
とトルクセンサ3間を連結する第1のステアリングシャ
フト、2bはトルクセンサ3と第1のユニバーサルジョ
イント4a間を連結する第2のステアリングシャフト、
2cは第1,第2のユニバーサルジョイント4a,4b
間を連結する第3のステアリングシャフトである。
【0016】5は第2のユニバーサルジョイント4bに
連結された第1のピニオン軸、6は第1のピニオン軸5
と噛み合う第1のラック歯部6aと第2のラック歯部6
bを有するラック軸、7aは一方のタイロッド8aとラ
ック軸6の一端を連結したボールジョイント、7bは他
方のタイロッド8bとラック軸6の他端を連結したボー
ルジョイントである。
【0017】9は例えばコンピュータ構成のコントロー
ルユニット、10は車速を検出する車速センサ、11は
車載用のバッテリー、12はキースイッチ、13は直流
モータで、バッテリー11からコントロールユニット9
を介して駆動される。14は直流モータ13と操舵系の
間に設けられてそれらを結合,離脱させ、直流モータ1
3の出力軸と直結して駆動される電磁クラッチである。
コントロールユニット9は、入力ポートが、トルクセン
サ3,車速センサ10,キースイッチ12を介して及び
介さずにバッテリー11に各々接続され、出力ポート
が、直流モータ13,電磁クラッチ14に各々接続され
ている。
【0018】15は電磁クラッチ14の出力軸に連結さ
れ減速機を形成するウォーム軸、16はウォーム軸15
と噛み合って駆動されるウォームホイール軸、18はウ
ォームホイール軸16とラック軸6の第2の歯部6bと
噛み合う第2のピニオン軸である。
【0019】図2は図1の実施例のコントロールユニッ
ト9の具体的構成を示す構成図である。図2において、
903は直流モータ13に流れるモータ電流を測定する
モータ電流測定手段、904はトルクセンサ3よりの入
力により、操舵トルクを測定する操舵トルク測定手段、
905は車速センサ10よりの入力により、車速を測定
する車速測定手段である。
【0020】906は、操舵トルク測定手段904によ
り測定された操舵トルクと、車速測定手段905により
測定された車速に基づいて直流モータ13を駆動する電
流値を算出し、算出結果に応じてモータ電流を制御し、
所定車速(例えば50km/h)以上でモータ電流を零と
し、電磁クラッチ14がオンされた時に所要のモータ電
流を直流モータ13に再印加する電流算出・駆動手段で
ある。
【0021】907は、操舵トルク測定手段904によ
り測定された操舵トルクの移動平均値を算出する操舵ト
ルク平均値算出手段、908は左右の中立点を基準にし
てその平均値の極大値を検出するトルク極大値検出手
段、909はその極大値を検出した時点からの経過時間
を計測する極大点からの経過時間計測タイマー(以下、
タイマーと略称する。)である。
【0022】910は、車速測定手段905により測定
された車速が所定車速(例えば50km/h)以上にな
り、モータ電流の零時に電磁クラッチ14をオフして離
脱させ、所定の車速(例えば50km/h)以下で、極大
点からの経過時間を計測するタイマー909が所定時間
を計測したときに電磁クラッチ14をオンして結合させ
るクラッチオンオフ判定・制御手段である。
【0023】図3は上記コントロールユニット9の動作
を示すフローチャート、図4は上記装置の動作を示すタ
イムチャート、図5は操舵角度と操舵トルクの関係を示
すタイムチャートである。これらの図を参照して、一実
施例の動作を説明する。
【0024】図3において、ステップS1では、車速と
操舵トルクを測定し、今回の操舵トルクの測定値をT
(K+1)とする。ステップS2では、前回の操舵トル
クの測定値T(K)に今回の測定値T(K+1)を加え
て、「2」で割算することにより今回の操舵トルク測定
値の移動平均値T0 を算出し、今回の操舵トルクの移動
平均値を求める。
【0025】次に、ステップS3では、図4に示す操舵
トルクの移動平均値の方向が反転したか否かを判定す
る。この判定は、例えば左右の中立点の値と今回求めた
操舵トルク測定値の移動平均値T0 との大小を比較し、
その大小関係が前回との大小関係に対して逆転したか否
かによって行なわれる。
【0026】反転していればステップS4でタイマー9
09をクリアする。反転しなければ極大値を検出するス
テップS5で操舵トルクの移動平均値が左右の中立点を
基準として最大値を更新したか否かを判定し、更新して
いればステップS4へ進み、更新していなければ操舵ト
ルクの移動平均値の極大値から次の左右の中立点の値迄
の変化時であるのでステップS6に進み、タイマー90
9のカウントを所定数例えば「+1」アップする。
【0027】ステップS7では、車速が所定速度50km
/h以上か否かを判定し、以上であればステップS8で
直流モータ13のモータ電流を零とし、ステップS9で
電磁クラッチ14をオフにする。このように、車速の高
速時にモータ電流を零とし、電磁クラッチ14をオフし
て直流モータ13と操舵系を切離すことにより、操舵系
の自転やロックを防止することができる。
【0028】ステップS7で車速が50km/hより低い
ときにはステップS10に進んで、電磁クラッチ14が
オフか否かを判定し、オフであればステップS11でタ
イマー909が所定値N1 以上か否かを判定する。この
所定値N1 に相当する時間Tは、図5に示すように、操
舵角度が左右いずれかの極大点に達して、操舵速度が零
となる時点である。
【0029】従って、所定値N1 以上であれば、操舵速
度が零又はその近傍となる時点なので、このとき、次の
ステップS12で直流モータ13にモータ電流を印加
し、ステップS13で電磁クラッチ14をオンすると、
電磁クラッチ14のモータ13側と操舵系側が共に静止
又はこれに近い状態で電磁クラッチ14の結合を行なう
ことができ、ショックは生じない。
【0030】また、ステップS10において、電磁クラ
ッチ14がオフと判定すればステップS12に進み、ま
た、ステップS11において、所定値N1 以上でないと
判定すれば、操舵トルクの移動平均値が極大値になって
から所定時間Tを経過していないのでステップS8に進
む。また、ステップS9又はステップS13の処理後は
ステップS14に進み、今回の操舵トルクの測定値T
(K+1)をT(K)として、また、その平均値を更新
記憶し、リターンとなる。
【0031】図4において、時間tの内で、時刻t1
降に車速は50km/h以下となる。この50km/h以下
で、時刻t2 では操舵トルクの移動平均値の極大値が検
出され、タイマー909が計時を開始する。時刻t3
は、その計時開始から時間Tが経過したので、電磁クラ
ッチ14をオンにする。時刻t4 では、操舵トルクの平
均値の方向が反転したのでタイマー909をリセット
し、次の計時に備える。
【0032】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、モー
タ電流を零にしてから電磁クラッチを離脱すると共に、
操舵トルクの平均値が極大値となって所定時間後即ち操
舵速度が略零(操舵角度が極大)で車速が所定値以下に
なった時に電磁クラッチをオンして車速及び操舵トルク
に応じてモータにより操舵系を補助操作するように構成
したので、高速走行時における操舵不能状態などの不具
合に対する安全性を確保し、かつ車速条件により電磁ク
ラッチをオンオフさせる必要性が生じた場合に速やかに
電磁クラッチをオンオフ制御すると共に、電磁クラッチ
をその操舵系側とモータ側が共に略静止状態で結合する
ことができ、操舵ショック、作動音、フィーリングの相
違の発生を防止する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による電動式パワーステア
リング制御装置の構成図である。
【図2】図1中のコントロールユニットを中心とした構
成図である。
【図3】上記一実施例による装置の動作を示すフローチ
ャートである。
【図4】上記一実施例による装置の動作を示すタイムチ
ャートである。
【図5】上記一実施例による操舵角度と操舵トルクとの
関係を示すタイムチャートである。
【図6】従来装置の構成図である。
【図7】従来装置の動作特性図である。
【符号の説明】
1 ハンドル 2a〜2c ステアリングシャフト 3 トルクセンサ 4a,4b ユニバーサルジョイント 5 第1のピニオン軸 6 ラック軸 9 コントロールユニット 10 車速センサ 13 直流モータ 14 電磁クラッチ 15 ウォーム軸 16 ウォームホイール軸 18 第2のピニオン軸 903 モータ電流測定手段 904 操舵トルク測定手段 905 車速測定手段 906 電流算出・駆動手段 907 操舵トルク平均値算出手段 908 トルク極大値検出手段 909 タイマー 910 クラッチオンオフ判定・制御手段
フロントページの続き (72)発明者 西野 一寿 兵庫県姫路市定元町13番地の1 三菱電 機コントロールソフトウエア株式会社 姫路事業所内 (56)参考文献 特開 昭50−38230(JP,A) 実開 昭63−16975(JP,U) 実開 昭62−118781(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車速を検出する車速センサと、 操舵系に電磁クラッチを介して連結され、操舵補助トル
    クを発生するモータと、前記 操舵系に付与される操舵トルクを検出するトルクセ
    ンサと、前記 操舵トルク及び前記車速に応じて前記モータに供給
    されるモータ電流を制御すると共に、所定車速以上で
    モータ電流を零とし、前記電磁クラッチを離脱させる
    第1の手段と、前記 操舵トルクの平均値を演算する第2の手段と、前記 操舵トルクの平均値の極大値を検出する極大値検出
    手段と、前記 極大値を検出した時点からの経過時間を計測するタ
    イマー手段と、前記 所定車速以下でかつ前記タイマー手段が所定時間を
    計測したときに前記電磁クラッチを結合すると共に、
    モータ電流を再印加させる第3の手段とを備え、 前記所定時間は、前記操舵系の操舵角度が極大となる時
    点に対応するように予め設定された ことを特徴とする電
    動式パワーステアリング制御装置。
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