JP2873347B2 - 動力舵取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車に装備される電動式の動力舵取装置に
関する。

〔従来技術〕

自動車に装備される電動式の動力舵取装置は自動車の
操舵に要する操作力をモータを用いて補助するものであ
り、これは操舵輪が軸を介して連動連結された舵取機構
に、操舵輪に加えられる回転力を検出するトルクセンサ
と舵取機構の動作を補助するモータとを設け、トルクセ
ンサの検出値に応じてモータを駆動させることにより操
舵輪の操作力を軽減するように構成してある。このよう
な動力舵取装置においては、モータの慣性，モータと舵
取機構との間に介装される減速機の摩擦等による舵取機
構の応答性の悪化及び電気回路における位相遅れ等の問
題があった。これの解決手段として特開昭61−115771号
公報にトルクセンサの検出信号を微分処理することによ
ってモータの電流を調整し応答性の悪化等に対処するも
のが開示されている。

これは、トルクセンサの検出信号を微分処理し、トル
クセンサの検出信号に応じて求めた仮の制御値に微分処
理した信号を加算し、トルクセンサが検出する操舵力に
対応させて、舵取機構を時間的に遅れることなく操作す
るように構成したものである。

このような装置においては、トルクセンサの検出信号
とモータを駆動させる電流の仮の目標値とが予め関数化
されており、この関数を用いて前記検出信号から前記電
流の仮の目標値を定め、この仮の目標値に前記検出信号
を微分処理した信号を加算してモータを駆動する電流の
最終的な目標値を決定する。そして決定された目標値に
前記電流を制御し、操舵の補助を行っていた。前記微分
処理を受ける検出信号は、電流の仮の目標値を定める検
出信号と同一の信号を用いていた。このような電流の仮
の目標値を定めるための検出信号は、検出された操舵ト
ルクの値に対応する電圧信号である。

第５図は操舵トルクと電圧信号との関係の一例を示す
グラフであり、縦軸に信号電圧を、横軸に操舵トルクを
とり、これらの関係を示してある。検出された操舵トル
クが通常の走行状態における操舵補助を行うために必要
とされる検出範囲を超える場合は、その電圧を飽和させ
てある。即ち前記検出範囲が操舵トルクの検出有効幅と
なる。前記微分処理は、前記電流の仮の目標値を定める
ための検出信号と同一の信号に対して行われるため、前
記検出範囲で有効である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような装置において、前記微分処
理を受ける操舵トルクの検出信号は、モータを駆動させ
る電流の仮の目標値を定める検出信号と同一の信号であ
り、実際の操舵トルクがその検出範囲を超える領域の操
舵状態においては、信号電圧が飽和するようになってい
るため、実際の操舵トルクが変動しているのにも関わら
ずその操舵トルクの微分値は常に０であって、微分処理
が有効ではなく、舵取機構の応答性が悪化するという問
題があった。

本発明に斯かる事情に鑑みてなされたものであり、広
い範囲の操舵トルクの値について微分制御を行うことを
可能とすることによって、広い範囲の操舵トルクの検出
値に亘って舵取機構の応答性の悪化の抑制を図る動力舵
取装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る動力舵取装置は、舵輪に加えられる操舵
トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用のモータ
と、該モータの駆動電流の仮の制御値を前記トルクセン
サの検出信号に応じて定め、定められた仮の制御値を、
前記トルクセンサの検出信号を微分した信号に基づいて
調節する制御部とを備えた動力舵取装置において、前記
仮の制御値を定めるためのトルクセンサの第１の検出信
号を前記制御部に与える手段と、前記仮の制御値を調節
するためのトルクセンサの第２の検出信号を前記制御部
に与える手段とを備え、第２の検出信号が操舵トルクに
対応して変化する範囲を示す第２有効検出幅を第１の検
出信号が操舵トルクに対応して変化する範囲を示す第１
有効検出幅よりも広くしてあることを特徴とする。

〔作用〕

本発明にあっては、モータを駆動する電流の仮の制御
値を定めるための第１の検出信号と、前記仮の制御値を
調節するための第２の検出信号とは各別の手段によって
制御部に与えられるが、これらの手段は第２の検出信号
が操舵トルクに対応して変化する範囲を示す第２有効検
出幅を第１の検出信号が操舵トルクに対応して変化する
範囲を示す第１有効検出幅よりも広くなるようにしてあ
るので、第１の検出信号の有効検出幅を超えるトルク領
域で操舵トルクが変動した場合でも、第２の検出信号は
この操舵トルクの変動を捉えており、前記仮の制御値を
調節するための第２の検出信号の微分値は有効であるの
でその微分結果によって前記仮の制御値を調節できる。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的
に説明する。第１図は本発明に係る動力舵取装置の制御
系の構成を示すブロック図である。制御部１の入力ポー
トa₁には、図示しない舵取機構に軸を介して連動連結さ
れた操舵輪に加えられる回転力を検出する第１トルクセ
ンサ21の検出信号が、信号のゲイン及び上，下限値を設
定する増幅回路３を介して操舵トルクの第１検出信号T₁
として与えられており、入力ポートa₂には前記増幅回路
４を介さない第１トルクセンサ21の検出信号が第２検出
信号T₂として与えられている。入力ポートa₃には、第１
トルクセンサ21と同様に図示しない舵取機構に軸を介し
て連動連結された操舵輪に加えられる回転力を検出する
第２トルクセンサ22の検出信号が与えられている。入力
ポートa₄には車両の走行速度を検出する車速センサ３の
出力信号が与えられている。入力ポートa₅には後述する
舵取モータ６の駆動電流を検出するモータ電流検出回路
７の出力である電流検出信号Isが与えられている。

一方、制御部１の出力ポートb₁には前記舵取機構の舵
取補助動作を行う舵取モータ（以下、モータという）６
を駆動するモータ駆動回路５が接続してある。

制御部１の入力ポータa₁に与えられた第１検出信号T₁
は位相補償部11に与えられてその位相を進められ、位相
補償された前記第１検出信号T₁を入力とし、モータ電流
の仮の目標値である目標電流Ｉを出力とする関数発生部
12に与えられる。この関数発生部12では、図中に示され
る如く前記第１検出信号T₁が所定不感帯を超えると、第
１検出信号T₁の増加に従って目標電流Ｉが比例的に増加
し、さらに第１検出信号T₁が所定値以上になると目標電
流Ｉが飽和するような関数が、入力ポートa₄に与えられ
た車速センサ３の検出信号である車速Ｖ（但しV₁＜V₂＜
V₃…）に応じて可変的に定められている。前記関数は車
速V₁,V₂,V₃…が大となるに従って第１検出信号T₁に対す
る目標電流Ｉの比が小となると共に、目標電流Ｉの飽和
値が小となるようになっている。関数発生部12では位相
補償部11から与えられた第１検出信号T₁に応じて目標電
流Ｉを定め、これを加算器13へ与える。

入力ポートa₂に与えられた前記第２検出信号T₂は微分
演算部14において微分され、この微分結果が加算器13へ
与えられる。加算器13では関数発生部12及び微分演算部
14より与えられた目標電流Ｉ及び前記微分結果を加算
し、加算結果を減算器15へ与える。

また、入力ポートa₃に与えられた第２トルクセンサ22
の検出信号は、故障時に各種制御装置のインターロック
を行うためのフェイルセーフ処理に用いられる。

入力ポートa₅に与えられた電流検出信号Isは減算器15
へ与えられる。減算器15では加算器13の加算結果から電
流検出信号Isを減算し、この減算結果を、出力ポートb₁
を介してモータ駆動回路５へ与える。

第２図は前記第１検出信号T₁及び第２検出信号T₂にお
ける操舵トルクと電圧信号との関係の一例を示すグラフ
であり、縦軸に信号電圧を、横軸に操舵トルクをとり、
これらの関係を第１検出信号T₁は図中一点鎖線、第２検
出信号T₂は実線にて示してある。第１検出信号T₁におい
ては、検出された操舵トルクが通常の走行状態における
操舵補助を行うために必要とされる検出範囲を超える場
合は、増幅回路４にてその電圧を飽和させてある。第１
検出信号T₁では、前記検出範囲が操舵トルクに対応して
電圧が変化する検出有効幅となる。一方、第２検出信号
T₂においては、この信号は増幅回路４にて増幅されず、
第１トルクセンサ21から直接的に入力ポートa₂に与えら
れているため、第１検出信号T₁よりも信号のゲインが低
い。このため第２検出信号T₂が操舵トルクに対応して電
圧が変化する範囲を示す検出有効幅は第１検出信号T₁の
検出有効幅よりも広く、第２検出信号T₂からは第１検出
信号T₁の飽和領域での操舵トルクの情報を得ることがで
きる。これにより、微分演算部14により行われる微分演
算では、第１検出信号T₁の検出有効幅を超える操舵トル
クについても目標電流Ｉの調節に有効な微分値が得られ
るようになっている。

次に、前述の如く構成された制御部１の動作内容につ
いて第３図に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、入力ポートa₁に入力される第１検出信号T₁,入力
ポートa₂に入力される第２検出信号T₂,入力ポートa₄に
入力される車速Ｖの検出信号，入力ポートa₅に入力され
る電流検出信号Isを夫々読込み（ステップ１）、位相補
償部11にて入力ポートa₁から読み込まれた第１検出信号
T₁の位相を進める位相補償を行う（ステップ２）。ま
た、入力ポートa₂から読み込まれた第２検出信号T₂は微
分演算部14にて微分される（ステップ３）。これにより
操舵トルクの変動率が求められる。

そして、関数発生部12において、位相補償された第１
検出信号T₁と入力ポートa₄に与えられた車速Ｖとに基づ
いて目標電流Ｉを決定する（ステップ４）。目標電流Ｉ
が決定されると、加算器13において目標電流Ｉに微分演
算部14の微分結果が加算されてモータ６の駆動のための
最終的な目標電流が決定され、減算器15において、この
目標電流から入力ポートa₅に与えられた電流検出信号Is
が減算され、この減算結果がモータ駆動回路５にてPID
制御されることによりモータの目標電圧が決定される
（ステップ５）。モータ駆動回路５は前記目標電圧にて
モータ６を駆動し（ステップ６）、操舵補助を行う。

第４図は本発明の他の実施例を示す動力舵取装置の制
御系の構成を示すブロック図であり、第１図と同様のも
のには同番号を付し、説明を省略する。第４図において
は、第１トルクセンサ21の検出信号である第１検出信号
T₁は、第１トルクセンサ21又は第２トルクセンサ22の検
出回路を調整することにより、第２トルクセンサ22の検
出信号である第２検出信号T₂よりも信号のゲインを大と
している。入力ポートa₁には第１トルクセンサ12から前
述の如き増幅回路４を介さず直接的に操舵トルクの検出
信号が与えられるようになっている。また、本来は前述
した如きフェイルセーフ処理のために操舵トルクを検出
するセンサである第２トルクセンサ22から入力ポートa₂
にその検出信号が直接的に与えられるようになってお
り、該検出信号は微分演算部14にて微分される信号とフ
ェイルセーフ処理を受ける信号とに分流されるようにな
っている。このように微分演算部14にて微分される第２
検出信号T₂は、目標電流Ｉを定める第１検出信号T₁より
も信号のゲインが小さいものになり、第１検出信号T₁よ
りも幅が広い操舵トルクの範囲において微分可能となっ
ている。

前述した如く検出された操舵トルクの微分値に基づい
た電流値でモータ６の目標電流Ｉを調節すると、操舵ト
ルクの微分値がモータ６の最終的な目標電流を急速に変
化させるため、トルクセンサが検出する操舵輪の回転に
対して応答遅れが生じることなく、モータ６の駆動力が
舵取機構に伝達されるのである。

〔効果〕

以上の如く本発明に係る動力舵取装置においては、モ
ータを駆動する電流の仮の制御値を調節するための第２
の検出信号が操舵トルクに対応して変化する範囲を示す
第２有効検出幅を第１の検出信号が操舵トルクに対応し
て変化する範囲を示す第１有効検出幅よりも広くしてあ
り、極めて大きい操舵トルクの値についても微分制御を
行うことができるため、広い範囲の操舵トルクに亘って
舵取機構の応答性の悪化を抑制することが可能となり、
操舵感覚が良好となる等、本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明に係る動力舵取装置の制御系の構成を示すブロック
図、第２図は前記第１検出信号及び第２検出信号におけ
る操舵トルクと電圧信号との関係の一例を示すグラフ、
第３図は本発明の動作説明のためのフローチャート、第
４図は本発明の他の実施例を示す動力舵取装置の制御系
の構成を示すブロック図、第５図は操舵トルクの電圧信
号との関係の一例を示すグラフである。 １……制御部、３……車速センサ、６……舵取モータ、
21……第１トルクセンサ、22……第２トルクセンサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】舵輪に加えられる操舵トルクを検出するト
   ルクセンサと、操舵補助用のモータと、該モータの駆動
   電流の仮の制御値を前記トルクセンサの検出信号に応じ
   て定め、定められた仮の制御値を、前記トルクセンサの
   検出信号を微分した信号に基づいて調節する制御部とを
   備えた動力舵取装置において、 前記仮の制御値を定めるためのトルクセンサの第１の検
   出信号を前記制御部に与える手段と、 前記仮の制御値を調節するためのトルクセンサの第２の
   検出信号を前記制御部に与える手段と を備え、第２の検出信号が操舵トルクに対応して変化す
   る範囲を示す第２有効検出幅を第１の検出信号が操舵ト
   ルクに対応して変化する範囲を示す第１有効検出幅より
   も広くしてあることを特徴とする動力舵取装置。