JPH03200476A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電動式パワーステアリング装置の改良に関する
。

（従来の技術） 従来、電動式パワーステアリング装置として、例えば特
開昭６１−２０５５５６号公報に開示されるように、ス
テアリングホイールの操舵トルクを受けて車輪を操舵す
るステアリング機構と、このステアリング機構に機械的
に連結された電動モータとを備え、ステアリングホイー
ルの操舵トルクに応じて電動モータへの給電を制御して
電動モータによってステアリングホイールの操舵トルク
をアシストするようにしたものが知られている。

このものでは、予め電動モータに流れる最大電流を車速
に応じて規定しておき、電動モータにこの規定最大電流
が所定時間以上流れ名と電動モータへの給電を停止する
ようにしている。このことによって、操舵トルクを検出
するためのトルクセンサの断線、電動モータのショート
等によるロック、電動モータに流れる電流を検出するた
めの電流検出センサの異常などに起因して電動式パワー
ステアリング装置が異常作動を引き起こすことを防止す
ることができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような電動式パワーステアリング装置で
ステアリングホイールがロックしてそれ以上に操舵でき
なくなった場合、ロック方向に更に操舵トルクを増して
ロックし続けると、電動モータの制御システムの構成上
、電動モータに過大な電流が流れるので、 ■バッテリが上がる。

■オルターネータへの要求仕事量が急増するので、エン
ジン負荷の急増によりエンストが起こる。

■バッテリが電圧降下をきたして例えばマイコンにリセ
ットがかかる。

等の弊害が起きる。このような問題は据切りロック時な
どに発生し易い。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、電動式パワーステアリング装
置において電動モータの制御に用いるための操舵トルク
および舵角のデータを利用してステアリングホイールの
ロック時を検出し、このロック時に電動モータに大電流
が流れることを防止することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、ステアリングホ
イールの操舵トルクに応じて電動モータへの給電を制御
するとともに、ステアリングホイールの舵角変動がなく
且つ操舵トルクが増加しているときには電動モータへの
給電量の増大を禁止するようにしている。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、第１図に示すよ
うに、ステアリングホイールの操舵トルクを受けて車輪
を操舵するステアリング機構２０と、このステアリング
機構２０に機械的に連結され、ステアリングホイールの
操舵トルクをアシストする電動モータ３０と、上記ステ
アリングホイールの操舵トルクを検出するハンドルトル
ク検出手段４１と、このハンドルトルク検出手段４１の
出力を受け、ステアリングホイールの操舵トルクに応じ
て電動モータ３０への給電を制御する制御手段７１と、
上記ステアリングホイールの舵角を検出するハンドル舵
角検出手段４２と、上記ハンドルトルク検出手段４１お
よびハンドル舵角検出手段４２の出力を受け、ステアリ
ングホイールの舵角変動がなく且つ操舵トルクが増加し
ているときには上記電動モータ３０への給電量の増大を
禁止するように上記制御手段７１を補正する補正手段７
２とを設ける構成としている。

その場合、補正手段７２における電動モータ３０への給
電量の増大禁止処理としては、例えば給電量を所定量ま
で減少させる処理、給電量をそのままの量で維持する処
理、給電量を徐々に減少させる処理などがある。

（作用） 上記の構成により、本発明では、ハンドルトルク検出手
段４１により検出された操舵トルクに越づいて、制御手
段７１により電動モータ３０への給電が制御され、この
電動モータ３０によりステアリングホイールの操舵トル
クがアシストされてステアリング機構２０に伝達される
。

その場合、ハンドルトルク検出手段４１により検出され
た操舵トルクおよびハンドル舵角検出手段４２により検
出された舵角に基づいて、補正手段７２により制御手段
７１が補正され、ステアリングホイールの舵角変動がな
く且つ操舵トルクが増加しているときには電動モータ３
０への給電量の増大が禁止されるので、ステアリングホ
イールのロック時、電動モータに大電流が流れず、バッ
テリ上がり、オルターネータへの要求仕事量急増による
エンスト、バッテリ電圧降下などの問題発生が防止され
る。

その際、補正手段７２における電動モータ３０への給電
量の１曽大禁止処理として、給電量を所定量まで減少さ
せる処理を行うと、電動モータに大電流が流れることが
効果的に防止される。また、給電量をそのままの量で維
持する処理を行うと、ステアリングの切返し時の違和感
が最小になる。

さらに、給？１ｆｆｉを徐々に減少させる処理を行うと
、手にかかるショックが小さく抑えられる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例を示す。同図において、１は車
両の左右の前輪であって、ステアリングナックル（図示
省略）を介して鉛直軸まわりに回動できるように車体に
連結されている。このステアリングナックルにはナック
ルアーム（図示省略）が取付けられている。これら二本
の車輪１はステアリング機構２０によって操舵される。

上記ステアリング機構２０について説明する。

上記左右の車輪１のナックルアームはラックジヨイント
２１によって連結され、このラックジヨイント２１の中
央部にはラック２２が設けられている。一方、車体には
ステアリングシャフト２４が設けられている。このステ
アリングシャフト２４の一端は車室内に導入され、その
端部にはステアリングホイール２が取付けられている。

また、このステアリングシャフト２４の他端にはピニオ
ン２３が取付けられ、このピニオン２３が上記ラック２
２に噛合している。よってステアリングホイール２を回
動操作すると、その操舵トルクを受けてステアリング機
構２０により左右の車輪１が左右に操舵されるようにな
っている。

上記ステアリング機構２０のステアリングシャフト２４
には電動モータ３０が機械的に連結されている。すなわ
ち、電動モータ３０の駆動軸はギヤ機構を介してステア
リングシャフト２４に連結されていて、電動モータ３０
の駆動トルクによってステアリングホイール２の操舵ト
ルクをアシストするようにしている。電動モータ３０の
駆動トルクは電動モータ３０への供給電流値に応じて決
まる。この電動モータ３０の駆動軸にはクラッチ３２が
設けられ、穴常発生時に電動モータ３０の駆動トルクの
ステアリングシャフト２４への伝達を遮断してフェイル
セーフを実行するようにしている。上記電動モータ３０
およびクラッチ３２はコントローラ４０によって制御さ
れる。

上記ステアリングシャフト２４にはハンドルトルク検出
手段としての一対のトルクセンサ４１が設けられ、この
トルクセンサ４１によって上記ステアリングホイール２
の操舵トルクを検出するようにしている。また、ステア
リングシャフト２４にはハンドル舵角検出手段としての
一対の舵角センサ４２が設けられ、この舵角センサ４２
によって上記ステアリングホイール２の舵角を検出する
ようにしている。このようにトルクセンサ４１およ“び
舵角センサ４２を一対ずつ設けたのはセンサの故障を検
出するためである。すなわち、二つのセンサの出力信号
の差をとれば、この差が一定値のときには故障であると
の推定ができる。さらに、この車両にはエンジンの回転
数を検出する回転数センサ４３、車両の速度を検出する
車速センサ４４、オルターネータの電圧を検出する電圧
センサ４５が設けられている。また、エンジンに連結さ
れたトランスミッションには、リバース位置へのシフト
状態を検出するリバーススイッチ４６が設けられている
。これら各センサ類４１〜４６の出力信号はコントロー
ラ４０に入力されている。

上記コントローラ４０の概略構成を第３図に示す。同図
において５０はＣＰＵであって、このＣＰＵ５０は定電
圧回路５１によって駆動される。

リバーススイッチ４６、電圧センサ４５、車速センサ４
４、回転数センサ４３の出力信号はデジタルバッファ５
２で処理されてＣＰＵ５０に人力される。その場合にリ
バーススイッチ４６および電圧センサ４５の出力信号（
ヰ波形処理回路およびカウンタ５３．５４を通される。

また、一対のトルクセンサ４１および舵角センサ４２の
出力信号はアナログバッファ５５で処理され、さらｔ’
＝　Ａ　／　Ｄコンバータ５６でＡ／Ｄ変換されてから
ＣＰＵ５０に入力される。

一方、ＣＰＵ５０から出力された電動モータ制御用の信
号は、Ｄ／Ａコンバータ５７でＤ／Ａ変換されてから電
流制御回路５８、ドライバ６０、パワー回路６１を経て
電動モータ３０に入力される。その場合、電流制御回路
５８にはフェイルセーフ論理回路５９から信号が入力さ
れていて、フェイル時に電動モータ３０への電流供給を
遮断するとともにクラッチ３２を分離する。また、６２
は上記パワー回路６１の電流値を検出する電流検出回路
であって、この電流検出回路６２の出力は電流制御回路
５８に人力されているとともに上記Ａ／Ｄコンバータ５
６でＡ／Ｄ変換されてからＣＰＵ５０に入力されている
。

また、６３はクラッチ３２の制御系に供給する電流を制
御する電流制御回路、６４はクラッチ３２の駆動系を制
御する駆動回路である。この駆動回路６４の出力はモニ
タ回路６５によって検出されてＣＰＵ５０に入力されて
いる。なお、３はバッテリ、４はイグニッションスイッ
チである。

次に、上記コントローラ４０の制御を第４図のフローに
基づいて説明する。スタート後、まずステップＳ１で車
速ｖ１操舵トルクＴ１舵角θＨおよび舵角θ目の微分値
θＨ゛を読み込む。そして、ステップＳ２で各種制御量
を演算する。すなわち、第５図に基づいて操舵トルクＴ
に応じた供給電流値ＩＴを演算し、第６図に基づいて舵
角０口の微分値θ目′に応じた供給電流値Ｉθ目′を演
算し、第７図および第８図に基づいて車速Ｖに応じた補
正値α、βを演算し、また操舵トルクＴの微分値Ｔ″を
演算する。次にステップＳ３で電動モータ３０への供給
電流値Ｉを“Ｉ−α・ＩＴ−β°ＩθＨ゛より演算して
電動モータ３０に供給する。

ここで、第５図に示すように供給電流値！Ｔは操舵トル
クＴの増大に応じて大きく設定されていて、操舵トルク
Ｔが大きいほどアシスト力が大きく設定され、運転者の
操舵力が軽減される。その場合、第７図に示すように補
正値αは車速Ｖの増大に応じて小さくなるように設定さ
れているので、高車速になるほどアシスト力が小さくな
って操舵安定性が確保される。また、第６図に示すよう
に供給電流値ＩθＨ゛は舵角θＨの微分値θＨ′の増大
に応じて大きく設定されていて、舵角速度が大きいほど
アシスト力の減量が大きく設定され、操舵時の抵抗感が
増して操舵フィーリングが良好になる。その場合、第８
図に示すように補正値βは車速Ｖの増大に応じて大きく
なるように設定されているので、高車速になるほどアシ
スト力の減量が大きくなってフィーリングが向上する。

次にステップＳ４で“θ−゛−〇”且つ“Ｔ′〉０″の
条件が成立するか否かを判定する。この条件は“舵角θ
Ｈの変動がなく且つ操舵トルクＴが増加している”こと
を意味する。この条件が成立していないときはステップ
Ｓ３に戻り、一方、条件が成立すると、ステアリングホ
イール２のロック時などであると判断してステップＳ５
に進み、第’１０図に実線ａで示すように、■を“θＨ
″−〇”且つ’Ｉ”＞０’になったときの値に保持して
リターンする。

上記フローにおいて、ステップ８１〜Ｓ３により、トル
クセンサ（ハンドルトルク検出手段）４１の出力を受け
、ステアリングホイール２の操舵トルクに応じて電動モ
ータ３０への給電を制御する制御手段７１を構成してい
る。また、ステップＳ４およびＳ５により、トルクセン
サ（ハンドルトルク検出手段）４１および舵角センサ（
）１ンドル舵角検出手段）４２の出力を受け、ステアリ
ングホイール２の舵角変動がなく且つ操舵トルクが増加
しているときには上記電動モータ３０への給電量の増大
を禁止するように上記制御手段７１を補正する補正手段
７２を構成している。

したがって、上記実施例においては、操舵トルクＴおよ
び舵角θＨに基づいて、補正手段７２により制御手段７
１が補正され、ステアリングホイール２の舵角θ目の変
動がなく且つ操舵トルクＴが１曽加しているときには電
動モータ３０への給電量の増大が禁止されてそのときの
電流値に保持されるので、据切りロック時などのステア
リングホイール２のロック時、電動モータ３０に大電流
が流れず、バッテリ上がり、オルターネータへの要求仕
事量急増によるエンスト、バッテリ電圧降下などの問題
発生が防止される。

また、舵角変動がなく且つ操舵トルクが増加していると
検出したときに供給電流値■をそのままの電流値に維持
したので、ステアリング２の切返し時の違和感を最小に
できる。

尚、上記実施例では、舵角変動がなく且つ操舵トルクが
増加していると検出したときに供給電流値Ｉをそのまま
の電流値に維持したが、他に例えば第１０図に実線すで
示すように、供給電流値Ｉを所定量まで一気に減少させ
る処理を行ってもよい。こうすれば電動モータ３０に大
電流が流れること・が最も効果的に防止される。さらに
、第１０図に実線Ｃで示すように、供給電流値Ｉを徐々
に減少させる処理を行ってもよい。すなわち、上記フロ
ーのステップＳ５に代えてステップＳ６およびステップ
Ｓ７を設け、ステップＳ６で“θロー〇″且つ“Ｔ″〉
０”の条件が成立したときの供給電流値１ｏを読み込み
、ステップＳ７で第９図の関数１＋（Ｔ）に基づいて供
給電流値工を“ｌ−１ｏ−１＋　　（Ｔ）”によって決
定する。このようにすれば手にかかるショックを小さく
抑えられる。

また、トルクセンサ４１および舵角センサ４２を一対ず
つ設けたが、一つずつ設けるようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の電動式パワーステアリン
グ装置によれば、ステアリングホイールの操舵トルクを
受けて車輪を操舵するステアリング機構と、このステア
リング機構に機械的に連結され、ステアリングホイール
の操舵トルクをアシストする電動モータとを備え、ステ
アリングホイールの操舵トルクに応じて電動モータへの
給電を制御するとともに、ステアリングホイールの舵角
変動がなく且つ操舵トルクが増加しているときには上記
電動モータへの給電量の増大を禁止するようにしたので
、電動モータによりステアリングホイールの操舵トルク
を適宜アシストできるとともに、ステアリングホイール
のロック時、電動モータに大電流が流れず、バッテリ上
がり、オルターネータへの要求仕事量急増によるエンス
ト、バッテリ電圧降下などの問題発生を防止できる。そ
の場合、電動モータへの給電量の増大禁止処理を工夫す
れば、ステアリング切返し時の違和感の低減および手に
かかるショックの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は本発明の構成
を示すブロック図である。第２図以下は実施例を示し、
第２図は全体概略構成図、第３図はコントローラの構成
図、第４図はコントローラの制御を示すフローチャート
図、第５図は操舵トルクと供給電流値との関係を示すマ
ツプ図、第６図は舵角の微分値と供給電流値との関係を
示すマツプ図、第７図および第８図は車速と補正値との
関係を示すマツプ図、第９図は変形例の初期電流値を示
すマツプ図、第１０図は操舵トルクと供給電流値との関
係を示す特性図である。 ２・・・ステアリングホイール ２０・・・ステアリング機構 ３０・・・電動モータ ４１・・・トルクセンサ（ハンドルトルク検出手段）４
２・・・舵角センサ（ハンドル舵角検出手段）７１・・
・制御手段 ７２・・・補正手段 Ｔ 第１０ 図 ■ 第 図 ■ 第８ 図 第 図 第４ 図 第 図 Ｈ 第６ 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングホィールの操舵トルクを受けて車輪
   を操舵するステアリング機構と、このステアリング機構
   に機械的に連結され、ステアリングホィールの操舵トル
   クをアシストする電動モータと、 上記ステアリングホィールの操舵トルクを検出するハン
   ドルトルク検出手段と、 このハンドルトルク検出手段の出力を受け、ステアリン
   グホイールの操舵トルクに応じて電動モータへの給電を
   制御する制御手段と、 上記ステアリングホィールの舵角を検出するハンドル舵
   角検出手段と、 上記ハンドルトルク検出手段およびハンドル舵角検出手
   段の出力を受け、ステアリングホィールの舵角変動がな
   く且つ操舵トルクが増加しているときには上記電動モー
   タへの給電量の増大を禁止するように上記制御手段を補
   正する補正手段と を設けたことを特徴とする電動式パワーステアリング装
   置。
2. （２）補正手段における電動モータへの給電量の増大禁
   止処理は、給電量を所定量まで減少させる処理である請
   求項（１）記載の電動式パワーステアリング装置。
3. （３）補正手段における電動モータへの給電量の増大禁
   止処理は、給電量をそのままの量で維持する処理である
   請求項（１）記載の電動式パワーステアリング装置。
4. （４）補正手段における電動モータへの給電量の増大禁
   止処理は、給電量を徐々に減少させる処理である請求項
   （１）記載の電動式パワーステアリング装置。