JPH03295767A - 電気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〕 この発明は、電気式パワーステアリング装置に関し、特
にハンドルの切込操作終了時に直ちに切込動作が終了し
、ハンドル戻し時にハンドルが素早く中立位置に戻るよ
うにしたパワーステアリング装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、車両においては、ハンドルの操作力を補助す
る電気式又は油圧式のパワーステアリング装置が知られ
ている。電気式のものは油圧式のものに比して構造が簡
単で、レイアウトスペースが小さく、さらにメインテナ
ンスが容易であることから、最近では電気式パワーステ
アリング装置が注目されている。

通常、この種の電気式パワーステアリング装置では、ハ
ンドルの操作量及び操作方間を検出するとともに、車速
を検出し、該各検出信号に基づいてモータの回転方向及
び回転力の制御信号を演算し、該制御信号に基づいてモ
ータを可逆制御して操舵補助力を操舵系に与えるように
している（例えば特開昭５９−７０２５７号公報、特開
昭５５−４４０１３号公報参照）、上記補助力の伝達方
法としては、例えばラックアンドピニオン式ステアリン
グ装置においては、■モータ駆動力を別途設けたピニオ
ンによって直接ラックに伝達する方法、■モータ駆動力
をギヤによってハンドルからの入力軸に伝達する方法、
又は■モータ駆動力をハンドルからの入力軸に固着され
たピニオンギヤに伝達する方法が採用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記電気式パワーステアリング装置では
、電動モータの回転に慣性があり、その慣性力によって
ハンドルの切込操作終了時に直ちに切込動作が終了しな
い問題がある。又ハンドル戻し時にはセルファライニン
グトルクによってハンドルが中立位置に復帰する際にモ
ータが発電機として動作し、これが復帰に対する抵抗と
なってハンドルが素早く戻らず、特に手放しに近い状態
で自由戻りを期待する時にこれが顕著であった。

これに対し、上述の切込終了時の問題については、切込
操作終了時に電動モータに逆電流等を通電し、モータの
回転慣性にブレーキをかける方法で対応できる。しかし
この方法ではハンドル戻し時の問題には対応できない。

他方、ハンドル戻し時の問題については、電動モータの
駆動力伝達系統にクラッチを設け、ハンドル戻し時には
クラッチを切り離して復帰抵抗を低減する方法があるが
、この場合は構造が複雑になるという問題がある。

また、他の方法として、ハンドル戻し時に電動モータへ
の通電を停止するか、又はモータ出力が最小になるよう
に通電制御し、ハンドル復帰の応答性を改善する方法が
提案されている（例えば、特開昭６１−２７５０５８号
公報、特開昭６３−１１４８０号公報参照）、シかしか
かる方法では、操舵補助力をモータ慣性の弊害を制約条
件として設定する必要があり、適切な操舵補助力の確保
が難しいという問題が生じる。

結局のところ、ハンドル戻し時の復帰応答性が従来の電
気式パワーステアリング装置の弱点となっていた。

この発明は、かかる問題点に鑑み、ハンドルの切込操作
終了時に直ちに切込動作が終了し、かつハンドル戻し時
にハンドルが素早く戻るようにした電気式パワーステア
リング装置を提供することを目的としている。

Ｃ問題を解決するための手段〕 そこで本発明に係る電気式パワーステアリング装置は、
操舵系に操舵補助力又は復帰補助力を与える電動モータ
と、ハンドル操作を検出するハンドル操作検出手段と、
操舵系の操舵中立位置を検出する中立位置検出手段と、
ハンドル操作検出手段及び中立位置検出手段の信号を入
力とし、ハンドル切込操作時に電動モータにアシスト電
流を通電するとともに、ハンドル切込操作終了時位置か
ら操舵中立位置又は該中立位置を含む所定範囲までの間
に電動モータに逆アシスト電流を通電する通電制御装置
とを設けるようにしたことを特徴としている。

ここで中立位置検出手段は機械的センサで構成して操舵
系の中立位置を直接検出してもよく、又電動モータやハ
ンドルの回転数から操舵系の中立位置を演算するように
してもよい。

〔作用〕

本発明において、ハンドルが切込操作されると、ハンド
ル操作検出手段でハンドル操作が検出され、中立位置検
出手段で操舵系の中立位置が検出され、各検出信号が通
電制御装置に入力され、通電制御装置が電動モータにア
シスト電流を通電して電動モータが駆動され、これによ
って操舵系に操舵補助力が与えられる。

ハンドルの回転操作が停止され、切込が終了すると、通
電制御装置がハンドル操作検出手段の出力からそれを検
知して電動モータに逆アシスト電流を通電し、電動モー
タにはその回転慣性力を打ち消す方向に制動が加えられ
、これによって切込操作が直ちに終了する。

一方ハンドルが戻されると、通電制御装置が電動モータ
にそのまま逆アシスト電流を通電し、電動モータが操舵
系に中立位置への復帰補助力を与え、操舵系は復帰補助
力に応じた速度で中立位置に向けて復帰する。

以上のようにして本発明では、ハンドルの切込操作終了
時に直ちに切込動作が終了し、又ハンドル戻し時にハン
ドルが中立位置に素早く復帰することとなる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明
する。

第［図ないし第４図は本発明の一実施例による電気式パ
ワーステアリング装置を説明するための図である。

本実施例パワーステアリング装置の断面構造を示す第１
図において、１２は車体に固定されたハウジングであり
、該ハウジング１２には電動モータ１が取り付けられて
いる。該モータ１の出力軸ｌａはハウジング１２内に挿
入され、これの先端には減速機構２が連結されている。

この減速機構２は上記出力軸１ａの回転を減速して出力
軸２５に伝達するためのものであり、サンギヤ２０，２
１、プラネタリギヤ２２．２３及びリングギヤ２４によ
って構成されている。また、上記出力軸２５にはピニオ
ンギヤ３が刻設されており、該ピニオンギヤ３はラック
４に噛合している。なお、このラック４はランク押さえ
４０によって上記ピニオンギヤ３との噛合状態に保持さ
れており、またハンドルの回転が図示しない別個のピニ
オンギヤを経て伝達される。このようにして車輪を操舵
する操舵系に電動モータ１の駆動力が減速機構２を介し
て操舵補助力又は復帰補助力として与えられるようにな
っている。

また、上記出力軸１ａにはフォトインタプラタタイプの
回転数センサ７が設けられている。この回転数センサ７
の出力によって切込操作時のモータ回転数を監視してお
き、ラック４が中立位置にある時点からのモータ回転数
を検出する。なお、回転数センサ７を電動モータ１の出
力軸に設けたのは、回転角度の制御精度が減速機構２の
ギヤ比の分だけ向上するからである０例えば、センサと
して１回転あたり４０〜４５パルスのフォトインタプラ
タを使用する場合、ラック軸にセンサを装着すると、４
０〜４５パルスであるのに対し、モータ軸に装着すると
、略８００パルスで制御できる。

上記ラック４の背面には中立位置検出センサ８が設けら
れている。この検出センサ８は、上記ラック４の背面に
中立位置Ｎを中心とする凹部４ａを形成するとともに、
該凹部４ａ内に端子３０ａが位置したときオンする中立
位置検出スイッチ３０を上記ハウジング１２に取り付け
た構造となっている。

また第３図、第４図において、９はハンドルの切込操作
を検出するハンドル操作検出センサ、１０は回転数セン
サ７、中立位置検出センサ８及び上記ハンドル操作検出
センサ９から出力信号を入力とし、所定の演算処理を行
ってハンドル切込操作時に電動モータ１にアシスト電流
を通電するとともに、ハンドル切込操作終了時から操舵
中立位置Ｎを中心とする中立領域Ｎ、までの間に電動モ
ータ１に逆アシスト電流を通電するＣＰＵ　（通電制御
装置）である。

ここで上記ＣＰＵｌ０は第４図にアシスト電流特性を示
すように、まずハンドルの切込操作時には、アシスト電
流を同図のＡＳＢで示すように通電制御する。そしてこ
の切込操作時においては、ＣＰＵｌ０は回転数センサ７
の出力と中立位置検出センサ８の出力とに基づいて操舵
系中立位置Ｎからのモータ回転数ｎを積算する。そして
切込操作が終了すると、ＣＰＵｌ０は積算されたモータ
回転数ｎに対して電動モータ１が所定回転数（ｎｌ、ｎ
２．ｎ３）だけ逆回転するように逆アシスト電流をＣ−
Ｇに沿って通電制御する。ここで上記Ｆにおける逆アシ
スト電流値は、アシスト電流値の数％〜数１０％の範囲
内において、例えばラック側から見たモータ回転抵抗（
ギヤを含めて）がキャンセルされかつ通切なハンドル戻
りとなる電流値に設定される。

次に主として第４図を用いて動作を説明する。

本発明において、ハンドルの切込操作前には中立位置検
出スイッチ８が操舵系５の中立位置Ｎを検出しており、
ハンドルが例えば左方向に切込操作されると、ハンドル
操作検出センサ９でハンドルの回転が検出され、ＣＰＵ
Ｉ　Ｏが上記ハンドル操作検出センサ９の出力からハン
ドルの回転方向を判定し、電動モータ１に第４図に示す
特性に基づいたアシスト電流を通電する（第４図のＡ、
Ｂ参照）、これにより電動モータｌがピニオンギヤ３を
介してラック４に操舵補助力を与え、その結果運転者は
軽い操作力でハンドルを操作できる。

ハンドルが所望量操作されてその切込操作が停止される
と、ハンドル操作検出センサ９の出力からＣＰＵＩ　Ｏ
が切込操作の終了を判定し、モータ回転数ｎ１に相当す
る時間だけ上記と逆方向にアシスト電流を流す（第４図
Ｃ−Ｅ参照）、これによりモータｌの回転慣性力を打ち
消す方向に制動が加えられ、その結果ハンドルの切込動
作が直ちに終了する。

その後ハンドルが逆方向に戻され始めると、ＣＰＵｌ０
が電動モータ１に第４図に示す特性に基づいた逆アシス
ト電流を通電しく第４図のＥ、Ｆ。

Ｇ参照）、電動モータｌが減速機構２及びモータ１の回
転抵抗をキャンセルする程度の復帰補助力を与え、ハン
ドルはそのセルファライニングトルクによって中立位置
方向に復帰する。そして中立領域Ｎ、まで復帰すると、
ＣＰＵｌ０は通電を停止する。ここで中立領域Ｎ、にお
いて通電を停止するようにしたのは、ハンドルの中立位
置Ｎ付近においては操舵力が大きい方がハンドルの操作
フィーリングがよいからである。なお、切込操作時と同
じ回転数ｎだけ逆回転させるようにしてもよい。

以上のように本実施例の電気式パワーステアリング装置
では、ハンドルの切込操作終了時に、電動モータｌに逆
アシスト電流（Ｄ）を通電するようにしたので、電動モ
ータｌの回転慣性力を打ち消す制動力を加えることがで
き、切込動作を直ちに終了させることができる。

また、このような電動モータ１に制動力を加えてモータ
回転慣性を打ち消すようにした結果、上記従来公報記載
の装置のように、操舵補助力を設定する際に、モータ慣
性力による弊害を制約条件として考慮する必要がなく、
自由に操舵補助力を設定できる。

また、本電気式パワーステアリング装置では、ハンドル
戻し時には電動モータにそのまま逆アシスト電流を通電
するようにしたので、モータｌ。

減速機構２等による抵抗を打ち消すことができ、操舵系
に電動式アシスト装置を有しない場合と同様の中立位置
への復帰特性を得ることができ、操舵系を素早く中立位
置に復帰させることができる。

なお、上記実施例では回転数センサ７によってモータ回
転数を積算し、この回転数から逆算して逆アシスト電流
値及びその供給領域を設定したが、この逆アシスト電流
値等の設定については必ずしも回転数センサに基づく必
要はない。

また、ハンドルを強制的に戻す場合は、第４図に破線で
示すように、通常のアシスト電流を供給するように構成
すればよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る電気式パワーステアリング
装置によれば、ハンドル操作検出手段でハンドル操作を
、中立位置検出手段で操舵系の中立位置を検出し、通電
制御装置により、ハンドル切込操作時に電動モータにア
シスト電流を通電して操舵系に補助操舵力を与える一方
、ハンドル切込操作終了時位置から操舵中立位置又はそ
れを含む所定範囲までの間に電動モータに逆アシスト電
流を通電して電動モータに制動をかけるとともに操舵系
に復帰補助力を与えるようにしたので、ハンドルの切込
操作終了時に直ちに切込動作を終了でき、かつハンドル
戻し時にハンドルを素早く復帰できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電気式パワーステアリ
ング装置を示す要部断面構成図、第２図は中立位置検出
センサ部分の断面図、第３図は上記装置のブロック構成
図、第４図は上記装置におけるモータ回転数に対するア
シスト電流値特性を示す特性図である。 図において、１は電動モータ、８は中立位置検出センサ
、９はハンドル操作検出手段、１０はＣＰｔＪ（通電制
御装置）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）操舵系に操舵補助力又は復帰補助力を与える電動
   モータと、ハンドル操作を検出するハンドル操作検出手
   段と、上記操舵系の操舵中立位置を検出する中立位置検
   出手段と、上記ハンドル操作検出手段及び中立位置検出
   手段の信号を入力とし、ハンドル切込操作時に上記電動
   モータにアシスト電流を通電するとともに、ハンドル切
   込操作終了時位置から操舵中立位置又は該中立位置を含
   む所定範囲までの間に電動モータに逆アシスト電流を通
   電する通電制御装置とを備えたことを特徴とする電気式
   パワーステアリング装置。