JP3643941B2

JP3643941B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3643941B2
Application number: JP22890696A
Authority: JP
Inventors: 康之吉井; 秀起東頭
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2016-08-29
Also published as: JPH1067335A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の操舵輪の操舵力をモータにより補助する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】
図５は従来の電動パワーステアリング装置の模式的構成図である。
この電動パワーステアリング装置は、図示しない車体の左右に配された一対の舵取り用の車輪に舵取り動作を行わせるための舵取り機構１と、該舵取り機構１の操舵軸11に連結している図示しないピニオンを介して連結されているコラム軸３に取付けられた、舵取り操作手段たるステアリングホイール２と、コラム軸３に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ６と、マイクロプロセッサを用いてなる操舵制御部４とを備えて構成されており、トルクセンサ６の検出出力は操舵制御部４へ入力されている。ステアリングホイール２の操作に応じた操舵制御部４の制御動作により駆動回路８を制御し、舵取り機構１の中途に配した操舵アクチュエータとしての３相ブラシレスモータからなる操舵モータ５へ電流を供給して操舵モータ５を駆動し、前記舵取り機構１を動作させる構成となっている。
【０００３】
舵取り機構１は、従来公知の如く、車体の左右方向に延設されて軸長方向に摺動する操舵軸11の両端部と、車輪を支持する図示しないナックルアームとを、各別のタイロッド13, 13により連結し、操舵軸11の軸方向への摺動によりタイロッド13, 13を介してナックルアームを押し引きし、ナックルアームで車輪を左右に操向させるものであり、この操向は、操舵軸11の中途部に同軸的に構成された操舵モータ５の回転を、適宜の運動変換機構により操舵軸11の摺動に変換して行われるよう構成されている。
【０００４】
次にこの電動パワーステアリング装置の動作を説明する。ステアリングホイール２を回転させると、その操作によりコラム軸３にトルクが作用し、そのトルクをトルクセンサ６が検出する。そしてトルクセンサ６が検出したトルクに相応するトルク信号が操舵制御部４へ入力される。それにより、操舵制御部４は、トルク信号に応じた駆動電流を操舵モータ５へ供給するように駆動回路８に制御信号を与える。そうすると、駆動回路８から操舵モータ５へ駆動電流が供給されて操舵モータ５が駆動し、操舵軸11が軸長方向に沿って摺動して、図示しないナックルアームで操向される車輪が、ステアリングホイール２を回転させた方向へ操向させられてステアリングホイール２の操作力を、操舵モータ５により補助する。
【０００５】
このような操舵モータ５は、その温度特性により操舵モータ５が温度上昇して高温度になると、操舵モータ５におけるステータの磁性材料の透磁率が低下して操舵モータ５の出力トルクが低下する。そこで操舵モータ５の出力低下による出力不足が生じないように、操舵モータ５の高温度状態における出力トルクを基準にして操舵モータ５の目標電流を定めて、操舵モータ５を駆動している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来は、操舵モータの高温度状態における出力トルクを基準にして、高温度状態において出力トルク不足が生じないよう操舵モータの出力トルクを定めているので、常温付近の温度では操舵モータの出力トルクが過剰になる。したがって、電動パワーステアリング装置を作動させた場合には検出トルクが同じであっても操舵モータの温度が異なると、操舵モータの出力トルクに差が生じ、操舵時のフィーリングが損なわれる。また操舵モータの温度が常温付近では操舵モータの駆動電流が多くなり、無用の電流を消費して省エネルギー効果が損なわれるという問題がある。
本発明は斯かる問題に鑑み、操舵モータの温度によって操舵モータの出力トルクに差が生じない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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出し、検出したトルクに基づく目標電流により、操舵力を補助するモータを駆動する電動パワーステアリング装置において、前記モータの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出した温度の増加にともない、前記目標電流を連続して増加させる補正をする手段とを備え、該補正をする手段は、前記モータの駆動電流に対応する前記モータの出力を略一定になす特性を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、検出したトルクに応じてモータに供給する目標電流を求める。温度検出手段が検出したモータの温度に応じて、温度が高い場合は目標電流を増加させ、温度が低い場合は目標電流を減少させて、目標電流を温度補正し、補正した目標電流に応じてモータを駆動する。
これにより、モータの温度変化に起因してモータの出力トルクが変化することがない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、発明の実施の形態を示す図面により詳述する。
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式的構成図である。
電動パワーステアリング装置は、図示しない車体の左右に配された一対の舵取り用の車輪に舵取り動作を行わせるための舵取り機構１と、該舵取り機構１の操舵軸11に連結している図示しないピニオンを介して連結されているコラム軸３に取付けられた、舵取り操作手段たるステアリングホイール２と、コラム軸３に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ６と、マイクロプロセッサを用いてなるコントローラ７とを備えて構成されており、トルクセンサ６の検出出力はコントローラ７へ入力されている。
【００１０】
ステアリングホイール２の操作に応じてコントローラ７が制御動作して、駆動回路８を制御し、駆動回路８から舵取り機構１の中途に配した操舵アクチュエータとしての３相ブラシレスモータからなる操舵モータ５へ電流を供給して、操舵モータ５を駆動して、舵取り機構１を動作させる構成となっている。舵取り機構１は従来公知の如く、図示しない車体の左右方向に延設されて軸長方向に摺動する操舵軸11の両端部と、図示しない車輪を支持する図示しないナックルアームとを、各別のタイロッド13, 13により連結し、操舵軸11の軸方向へ摺動によりタイロッド13, 13を介してナックルアームを押し引きし、ナックルアームで車輪を左右に操向させるようにしており、この操向は、操舵軸11の中途部に同軸的に構成された操舵モータ５の回転を、適宜の運動変換機構により操舵軸11の摺動に変換して行われるようになっている。
【００１１】
操舵モータ５内には、操舵モータ５の後述するステータ51の温度を検出する温度センサ20、及び操舵モータ５の後述するロータ52の回転角を検出するロータリエンコーダからなるモータ回転角センサ21が配設されており、温度センサ20及びモータ回転角センサ21の出力は夫々コントローラ７へ入力されている。駆動回路８と操舵モータ５とを接続する回路の途中には操舵モータ５へ供給する電流を検出する電流センサ30を設けており、その検出出力はコントローラ７へ入力されている。
【００１２】
更に、コントローラ７にはバッテリ22が接続されており、自動車のエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ23及び車速を検出する車速センサ24の検出出力が入力されている。コントローラ７がトルクセンサ６の検出出力に応じて出力する制御信号は、操舵モータ５へ目標電流たる駆動電流を供給する駆動回路８へ入力されており、駆動回路８から供給される駆動電流は操舵モータ５へ供給されるようになっている。コントローラ７は制御動作の異常を報知するアラーム出力25を発生し、各種の制御動作状態を異なる表示状態で表示するダイアグ出力26を発生するようになっている。
【００１３】
図２は操舵モータ５及び運動変換機構の一例を示す要部の縦断面図である。
操舵モータ５は、前記操舵軸11を軸長方向への摺動自在に支承する操舵軸ハウジング14の中途に挾持された円筒形をなすモータハウジング50の内部に、該モータハウジング50の内面に周設されたステータ51と、該ステータ51の内側にわずかな間隙を隔てて対向するロータ52とを備え、３相ブラシレスモータとして構成されている。
【００１４】
前記ロータ52は、操舵軸11の外径よりも大なる内径を有する円筒形をなすロータ筒53の中途部外周に固設してあり、該ロータ筒53と共に、モータハウジング50の一側と、該モータハウジング50の他側に連続する操舵軸ハウジング14とに夫々内嵌固定された玉軸受54, 55により両持ち支持され、前記ステータ51の内側にて同軸回転自在に支承されており、コントローラ７からの制御信号に応じて駆動回路８から前記ステータ51のコイルへの通電がなされることにより、ロータ筒53と共に、正逆両方向に回転するようになしてある。
【００１５】
ロータ筒53の一側 (玉軸受55による支持部側) 外周にはギヤ56が固設され、該ギヤ56は、操舵ハウジング14の対応部位の外側に固設されたモータ回転角センサたるロータリエンコーダ21の入力ギヤ21a に噛合させてあり、該ロータリエンコーダ21の出力として、ロータ筒53と一体回転するロータ52の回転位置が検出されるようになしてある。
【００１６】
またロータ筒53の他側は、玉軸受54による支持部を超えて延長され、延長端に一体形成された玉軸受57により同側の操舵ハウジング14内に支持させてあり、この延長部、即ち、玉軸受54, 57による支持部間は、その内面にボールねじの軌条を備えるボールナット58が形成されている。一方、操舵軸11の外周には、ボールねじの軌条を所定の長さに亘って備えるボールねじ部59が形成されており、外側に対向する前記ボールナット58と多数のボールを介して螺合させてボールねじ機構を構成している。玉軸受54と対向するステータ51の側部には、例えばサーミスタからなる温度センサ20を密接して取付けており、ステータ51の温度を検出するようになしてある。温度センサ20の検出出力は、モータハウジング50を挿通させた図示しないリード線を介して外部へ導出される。
【００１７】
操舵軸11は、操舵軸ハウジング14との間に介装された図示しない回転拘束手段により軸回りの回転を拘束されており、前記操舵モータ５の回転、即ち、前記ステータ51のコイルへの通電にともなうロータ52の回転は、ロータ筒53の他側に連設されたボールナット58と、操舵軸11と一体構成されたボールねじ部59との螺合により、該操舵軸11の軸長方向の摺動に変換され、操舵モータ５の回転に応じて舵取り (舵取り用の車輪の操向) が出来るようになっている。
【００１８】
次にこのように構成した電動パワーステアリング装置の動作を、コントローラ７の制御内容を示す図３のフローチャートとともに説明する。
コントローラ７は、エンジンを起動すべきイグニッションスイッチのオン操作をした後は動作を開始し、先ずコントローラ７を初期設定する(S1)。続いて、コントローラ７内の回路状態が正常であるか否かを調べる初期診断を行う(S2)。そして、イグニッションスイッチがオフしているか否かを判別し(S3)、オフしていないと判別すると、ステータ51の温度を検出している温度センサ20の温度データを取込む(S4)。続いて、ロータ52の回転位置を検出しているモータ回転角センサ21の回転角度データを取り込み(S5)、更に、コラム軸３のトルクを検出しているトルクセンサ６のトルクデータを取込む(S6)。また、操舵モータ５へ供給している電流を検出している電流センサ30の電流データを取込む(S7)。
【００１９】
そして、自動車の走行速度を検出している車速センサ24から取込んだ車速に基づいて車速係数を演算する(S8)。即ち、車速に応じた係数を求める。続いて、操舵モータ５へ供給する駆動電流の目標値を演算する(S9)。この目標値は、ロータ52の回転角度と、コラム軸３に作用しているトルクとに関連するとともに車速に関連したものとなる。続いて、求めた目標値を温度データに応じて補正を行う(S10) 。このような目標値の補正は、図４に示すように補正データを予め目標値テーブルに格納しておくことにより、温度データに応じて目標値を補正する。図４は横軸を操舵モータ５の温度ｔとし、縦軸を操舵モータ５の駆動電流Ｉとしている。この図から明らかなように、操舵モータ５の温度に応じてステータ51の磁性材料の透磁率の低下を補うように、駆動電流Ｉを増加させる特性になしており、それによって操舵モータ５の出力トルクＴは操舵モータ５の温度の変化に起因して変化せず、略一定する特性になしてある。
【００２０】
そして、求めた目標値を温度補正して得た駆動電流を、３相の各相夫々に対応した駆動電流になすべく３相分相を行い(S11) 、比例動作と積分動作とを組合せて操舵モータ５の駆動電流を、温度補正した目標値になすべきPI制御を行って(S12) 、操舵モータ５の出力データを変更する(S13) 。そしてステップ(S3)に戻り、同様の制御動作を繰り返す。これによりステータ51が温度上昇し高温度になった場合は、その温度に応じて操舵モータ５の駆動電流が増大し、ステータ51の温度に起因する操舵モータ５の出力トルクの低下を防止するので、操舵モータの温度変化により操舵モータ５の出力トルクが過不足になることがなく、常に適正に操舵力を補助することができる。また、操舵モータ５の温度が低い場合は駆動電流が減少する。そして、このような制御動作中にイグニッションスイッチがオフしたと判別すると(S3)、制御動作を終了する。
【００２１】
なお、実施の形態において、操舵モータ５の温度を温度センサ20により検出しているが、電流センサ30が検出した駆動電流の積分値に基づいて、操舵モータ５の温度を推定することも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵力を補助する操舵モータの温度を検出して、その温度が高い場合は操舵モータの駆動電流を増加させるよう補正するようにしたので、操舵モータの温度に起因して操舵モータの出力トルクが過不足になることがなく、トルクセンサが検出したトルクに相応する出力トルクで操舵力を安定に補助することができ、また駆動電流を抑制できる。そのため本発明は操舵モータの温度に関係せず、操舵操作に応じて常に適正に操舵力を補助する信頼性及び安定性に優れた電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式的構成図である。
【図２】操舵モータ及び運動変換機構の一例を示す要部縦断面図である。
【図３】コントローラの制御内容を示すフローチャートである。
【図４】操舵モータの温度、操舵モータの駆動電流及び操舵モータの出力トルクの関係を示すグラフである。
【図５】従来の電動パワーステアリング装置の模式的構成図である。
【符号の説明】
１舵取り機構
２ステアリングホイール
５操舵モータ
６トルクセンサ
７コントローラ
11 操舵軸
20 温度センサ
21 モータ回転角センサ
30 電流センサ

Claims

操舵トルクを検出し、検出したトルクに基づく目標電流により、操舵力を補助するモータを駆動する電動パワーステアリング装置において、前記モータの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出した温度の増加にともない、前記目標電流を連続して増加させる補正をする手段とを備え、該補正をする手段は、前記モータの駆動電流に対応する前記モータの出力を略一定になす特性を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。