JPH05229445A - 電気式パワーステアリング装置のハンドル復元制御装置 - Google Patents

電気式パワーステアリング装置のハンドル復元制御装置

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JPH05229445A
JPH05229445A JP2016092A JP2016092A JPH05229445A JP H05229445 A JPH05229445 A JP H05229445A JP 2016092 A JP2016092 A JP 2016092A JP 2016092 A JP2016092 A JP 2016092A JP H05229445 A JPH05229445 A JP H05229445A
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JP
Japan
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steering
steering wheel
electric motor
torque
outside temperature
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Application number
JP2016092A
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English (en)
Inventor
Tsukasa Abe
司 安部
Katsushi Kuriyama
勝志 栗山
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外気温度が高くても低くても、運転者が同等
な操舵フィーリングでハンドルを戻し操作できるように
する。 【構成】 温度センサ35は外気温度を検出する。マイ
クロコンピュータ33は、外気温度が低いとき、出力ト
ルクを外気温度が高い場合に比べて大きく制御する制御
信号を電動モータ22へ出力する。電動モータ22の回
転は小歯車23および大歯車21を介して操舵軸12に
伝達されてハンドル11の戻し操作をアシストする。し
たがって、外気温度が低くて電動モータ22の回転軸2
2a、大小歯車21,23回りに満たされているオイル
の粘性が高くて、同モータ22の出力トルクの一部が前
記オイルによって消費されても、同モータ22から操舵
軸12へ伝達される駆動力は、外気温度が高い場合と同
等となり、外気温度が高くても低くてもハンドルの戻し
操作は同等な力でアシストされることになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動モータの回転を伝
達機構を介して操舵機構に伝達してハンドルの回動操作
をアシストする電気式パワーステアリング装置に係り、
特にハンドルの中立位置への戻し時にハンドルを中立位
置へ戻す方向へ電動モータを回転させる電気式パワース
テアリング装置のハンドル復元制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特開平1
−94065号公報に示されているように、ハンドルの
中立位置への戻し時に、ハンドルを中立位置へ戻す方向
であって所定の出力トルクを電動モータに発生させるた
めの制御信号を同モータに対して出力することにより、
電動モータからの所定の出力トルクが伝達機構を介して
操舵機構へ伝達されるようにして、ハンドルに所定の復
元力を付与するようにしている。これにより、電動モー
タの慣性が伝達機構(通常、電動モータ側から操向車輪
およびハンドル側に対する減速機構で構成される)を介
してハンドルおよび操向車輪に作用しても、ハンドルお
よび操向車輪を中立位置に戻す復元力がアシストされ
て、ハンドル戻し時における操舵フィーリングを悪化さ
せないようにすることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置においては、外気温度が高くて電動モータの回転軸部
および伝達機構部に満たされているオイルの粘性が低い
場合には、充分大きな出力トルクが電動モータから操舵
機構に伝達されるが、外気温度が低くて前記オイルの粘
性が高い場合には、同オイルによって電動モータの出力
トルクの一部が消費されて充分大きな出力トルクが電動
モータから操舵機構に伝達されない。したがって、外気
温度が低い場合には運転者はハンドルの戻し操作を重く
感じ、外気温度が高い場合には運転者はハンドルの戻し
操作を軽く感じ、両場合における操舵フィーリングに差
が生じるので、運転者はハンドルの戻し操作に違和感を
感じる。本発明は上記問題に対処するためになされたも
ので、その目的は、外気温度が高くても低くても、運転
者が同等な操舵フィーリングでハンドルを戻し操作でき
る電気式パワーステアリング装置のハンドル復元制御装
置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、入力制御信号によって出
力トルクの制御される電動モータを備え、電動モータの
回転を伝達機構を介して操舵機構に伝達してハンドルの
回動操作をアシストする電気式パワーステアリング装置
に適用され、ハンドルの中立位置への戻し時に電動モー
タへ制御信号を出力して同ハンドルを中立位置へ戻す方
向へ同電動モータを回転させるハンドル復元制御装置に
おいて、外気温度を検出する温度センサと、温度センサ
による検出温度が低いとき同温度が高いときに比べて電
動モータの出力トルクを大きく制御する制御信号を同電
動モータへ出力する制御信号出力手段とを設けたことに
ある。
【0005】
【発明の作用・効果】上記のように構成した本発明にお
いては、外気温度が温度センサにより検出され、この外
気温度が低いときには、制御信号出力手段は電動モータ
の出力トルクを外気温度が高い場合に比べて大きく制御
する制御信号を電動モータへ出力するので、電動モータ
は外気温度が高い場合に比べて大きな出力トルクを発生
する。したがって、この場合、電動モータの出力トルク
の一部が粘性の高いオイルによって消費されても、電動
モータから伝達機構を介して操舵機構へ伝達される駆動
力は、外気温度が高い場合と同等となり、外気温度が高
くても低くてもハンドルの戻し操作は同等な力でアシス
トされることになる。その結果、本発明によれば、外気
温度が高くても低くても、運転者は同等な操舵フィーリ
ングでハンドルを戻し操作できる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
すると、図1は本発明に係る車両の電気式パワーステア
リング装置を概略的に示している。
【0007】このパワーステアリング装置においては、
ハンドル11が操舵軸12、ピニオン13、ラックバー
14、タイロッド15a,15bおよびナックルアーム
16a,16bからなる操舵機構を介して操向車輪とし
ての前輪17a,17bに接続されている。操舵軸12
の中間部には、大歯車21が固定されており、同歯車2
1には電動モータ22の回転軸22aに固定された小歯
車23が噛合している。これらの大歯車21および小歯
車23は電動モータ22の回転を操舵軸12に減速して
伝達する伝達機構を構成しており、電動モータ22の回
転軸と共に、それらの周りには図示しないケースが設け
られてオイルが満たされている。電動モータ22は回転
方向および出力トルクが入力制御信号によって制御され
るブラシレスモータなどで構成されている。
【0008】操舵軸12の中間部には操舵トルクセンサ
31が組み付けられ、電動モータ22には操舵角センサ
32が組み付けられている。操舵トルクセンサ31は歪
ゲージで構成され、操舵軸12に作用する操舵トルクT
s を検出して同トルクTs を表す検出信号を出力する。
操舵角センサ32は回転角センサで構成され、電動モー
タ22の回転軸の回転角を測定することによってハンド
ル11の操舵角θs を検出して、同操舵角θs を表す検
出信号を出力する。なお、これらの操舵トルクTs およ
び操舵角θs はハンドル11の右方向の回転を正で表
し、左方向の回転を負で表す。
【0009】これらの操舵トルクセンサ31および操舵
角センサ32はマイクロコンピュータ33に接続されて
おり、同コンピュータ33には車速センサ34および温
度センサ35も接続されている。マイクロコンピュータ
33は、CPU,ROM,RAM,I/Oなどから構成
されており、図2に示すフローチャートに対応したプロ
グラムを実行して電動モータ22の回転を制御する。ま
た、マイクロコンピュータ33のROM内には、図3〜
7に示すような特性で変化するアシストトルクTa、第
1車速係数Kv1、戻しトルクTr、第2車速係数Kv2お
よび温度係数Ktがマップの形で記憶されている。車速
センサ34は車速Vを検出して、同車速Vを表す検出信
号を出力する。温度センサ35は外気温度Tを検出し
て、同温度Tを表す検出信号を出力する。
【0010】次に、上記のように構成した実施例の動作
を説明する。イグニッションスイッチ(図示しない)が
投入されると、マイクロコンピュータ33は図2のステ
ップ40にてプログラムの実行を開始し、ステップ41
〜48,51〜54からなる循環処理を繰り返し実行す
る。この循環処理においては、ステップ41にて操舵ト
ルクセンサ31、操舵角センサ32、車速センサ34お
よび温度センサ35から操舵トルクTs 、操舵角θs 、
車速Vおよび外気温度Tが読み込まれ、ステップ42に
て操舵角θs を微分演算(dθs/dt) することによって
操舵角速度θm が計算され、ステップ43,44にてハ
ンドル11が戻し状態にあるか否かが判定される。
【0011】この場合、ハンドル11が中立位置へ戻し
状態にあることは、ステップ43,44の各処理にそれ
ぞれ対応した下記の条件によって判定される。 ハンドル11が中立位置に対して右回転位置にあるこ
とを操舵角θs が表し(θs>0) 、かつハンドル11
が右方向に移動していないことを操舵速度θm が表す
(θm≦0)。 ハンドル11が中立位置に対して左回転位置にあるこ
とを操舵角θs が表し(θs<0) 、かつハンドル11
が左方向に移動していないことを操舵速度θm が表す
(θm≧0)。
【0012】いま、ハンドル11が戻し状態になけれ
ば、すなわち前輪17a,17bを左右に操舵している
状態にあれば、ステップ43,44にて共に「NO」と
判定され、ステップ45にて前記検出された操舵トルク
Ts に基づいてアシストトルクTa のマップ(図3参
照)が参照されて同操舵トルクTs に対応したアシスト
トルクTa が決定され、ステップ46にて車速Vに基づ
いて第1車速係数Kv1のマップ(図4参照)が参照され
て同車速Vに対応した第1車速係数Kv1が決定される。
次に、ステップ47にて前記決定したアシストトルクT
a に前記決定した第1車速係数Kv1を乗算することによ
って出力トルク値T0( =Kv1・Ta)が計算される。そ
して、ステップ48にて前記計算した出力トルク値T0
を表す制御信号が電動モータ22へ出力される。電動モ
ータ22は前記制御信号により制御されて回転し、その
回転方向は前記出力トルク値T0 の正負に対応するとと
もに、その出力トルクの大きさは前記出力トルク値T0
の絶対値|T0|に対応する。
【0013】この場合、図3からも明らかなように、ハ
ンドル11が右方向(または左方向)に回動されて操舵
軸12に右回転方向(または左回転方向)の操舵トルク
Tsが作用すれば、アシストトルクTa は正(または
負)となるとともに、同トルクTaの絶対値|Ta|は操
舵トルクTsの絶対値|Ts|の増加にしたがって大きく
なる。一方、このとき、第1車速係数Kv1は車速Vの増
加にしたがって小さくなる。したがって、これらの値T
a,Kv1を乗算した出力トルク値T0 に対応した制御信号
によって制御される電動モータ22は、操舵軸21をハ
ンドル11の回動方向に、操舵トルクTsの絶対値|Ts
|が大きいほど大きくかつ車速Vが大きいほど小さい駆
動トルクで回転させる。その結果、ハンドル11の回動
操作は常にその操作力に応じて適切にアシストされると
ともに、車両の低速走行時には前記回動操作が軽快にな
り、車両の高速走行時には回動操作が適度に重くなり前
輪17a,17bの直進性が増加して車両の走行安定性
が良好になる。
【0014】一方、ハンドル11が戻し状態にあれば、
ステップ43,44のいずれかにて共に「YES」と判
定され、ステップ51にて前記検出された操舵角θs に
基づいて戻しトルクTr のマップ(図5参照)が参照さ
れて同操舵角θs に対応した戻しトルクTr が決定さ
れ、ステップ52にて車速Vに基づいて第2車速係数K
v2のマップ(図6参照)が参照されて同車速Vに対応し
た第2車速係数Kv2が決定され、ステップ53にて外気
温度Tに基づいて温度係数Kt のマップ(図7参照)が
参照されて同温度Tに対応した温度係数Kt が決定され
る。次に、ステップ54にて前記決定した戻しトルクT
r に前記決定した第2車速係数Kv2および温度係数Kt
を乗算することによって出力トルク値T0( =−Kt・K
v2・Tr)が計算される。なお、前記出力トルク値T0 の
計算において、負号(−)を付したのは、ハンドル11
の回転位置と反対方向の回転トルクを操舵軸12に付与
するためである。そして、ステップ48にて、上記場合
と同様にして、前記計算した出力トルク値T0 を表す制
御信号が電動モータ22へ出力される。電動モータ22
も上記場合と同様に回転駆動される。その結果、ハンド
ル11には電動モータ11からの前記出力トルク値T0
に対応した駆動力が付与されて、ハンドル11は同出力
トルク値T0の絶対値|T0|に対応した力で中立位置へ
付勢される。
【0015】この場合、図5に示すように、操舵角θs
が20〜100度にある範囲において、戻しトルクTr
は大きな値となるので、大きな駆動力が電動モータ22
からハンドル11に付与される。これは、この領域で
は、通常、路面から前輪17a,17bに与えられる操
舵反力が小さく、ナックルアーム16a,16b、タイ
ロッド15a,15b、ラックバー14およびピニオン
13を介して操舵軸12に逆行する前記反力が小さいた
めに、ハンドル11が前記機械連結によって自然に復元
する力が小さいことを補正するためである。また、図6
に示すように、第2車速係数Kv1は、車速Vが増加する
にしたがって小さくなるようになっている。これは、車
両が高速走行中に、電動モータ22による大きな駆動力
でハンドル11を中立位置に復帰させると、この中立位
置への復帰時にハンドル11の回転がオーバーシュート
として、車両の走行を不安定にするおそれがあるためで
ある。
【0016】また、図7に示すように、外気温度Tが低
いときには温度係数Kt は大きな値となり、同温度Tが
高いとき温度係数Kt は小さな値となる。したがって、
外気温度Tが低いときには、電動モータ22は外気温度
Tが高い場合に比べて大きな出力トルクを発生する。こ
れにより、外気温度Tが低いために電動モータ22の回
転軸22a部、大歯車21および小歯車23の回りに満
たされているオイルの粘性が高く、この粘性の高いオイ
ルによって電動モータ22の出力トルクの一部が消費さ
れても、同モータ22から回転軸22a、小歯車23お
よび大歯車21を介して操舵軸12へ伝達される駆動力
は、外気温度が高い場合と同等となり、外気温度が高く
ても低くてもハンドル11の戻し操作は同等な力でアシ
ストされる。
【0017】その結果、上記実施例によれば、運転者
は、前輪17a,17bの操舵状態および車両の走行状
態に応じた適切な力でハンドル11を中立位置に戻し操
作できるとともに、外気温度が高くても低くても同等な
操舵フィーリングでハンドル11を戻し操作できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す電気式パワーステア
リング装置の全体概略図である。
【図2】 図1のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムのフローチャートである。
【図3】 操舵トルクTs に対するアシストトルクTa
の変化特性グラフである。
【図4】 車速Vに対する第1車速係数Kv1の変化特性
グラフである。
【図5】 操舵角θs に対する戻しトルクTr の変化特
性グラフである。
【図6】 車速Vに対する第2車速係数Kv2の変化特性
グラフである。
【図7】 外気温度Tに対する温度係数Kt の変化特性
グラフである。
【符号の説明】
11…ハンドル、12…操舵軸、14…ラックバー、1
7a,17b…前輪、21…大歯車、22…電動モー
タ、23…小歯車、31…操舵トルクセンサ、32…操
舵角センサ、33…マイクロコンピュータ、34…車速
センサ、35…温度センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B62D 119:00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力制御信号によって出力トルクの制御
    される電動モータを備え、前記電動モータの回転を伝達
    機構を介して操舵機構に伝達してハンドルの回動操作を
    アシストする電気式パワーステアリング装置に適用さ
    れ、ハンドルの中立位置への戻し時に前記電動モータへ
    制御信号を出力して同ハンドルを中立位置へ戻す方向へ
    同電動モータを回転させるハンドル復元制御装置におい
    て、外気温度を検出する温度センサと、前記温度センサ
    による検出温度が低いとき同温度が高いときに比べて前
    記電動モータの出力トルクを大きく制御する制御信号を
    同電動モータへ出力する制御信号出力手段とを設けたこ
    とを特徴とする電気式パワーステアリング装置のハンド
    ル復元制御装置。
JP2016092A 1992-02-05 1992-02-05 電気式パワーステアリング装置のハンドル復元制御装置 Pending JPH05229445A (ja)

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