JPH05254453A - パワーステアリング装置 - Google Patents

パワーステアリング装置

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JPH05254453A
JPH05254453A JP8640092A JP8640092A JPH05254453A JP H05254453 A JPH05254453 A JP H05254453A JP 8640092 A JP8640092 A JP 8640092A JP 8640092 A JP8640092 A JP 8640092A JP H05254453 A JPH05254453 A JP H05254453A
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vibration
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Katsuyuki Sakakura
克之 坂倉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステアリング系の慣性モーメントを見かけ上
大きくして路面凹凸等に起因するステアリングホイール
の振動を抑制し、操舵フィーリングを向上させる。 【構成】 ラックに取り付けられた加速度センサの検出
値を周波数分析器54によって分析し、加速度のピーク
に対応する周波数nを求める。この周波数nから慣性モ
ーメントIを求め、Iと操舵角加速度θ″との積により
補正トルクT3 を算出し、助勢トルク設定部60におい
て設定された助勢トルクT2 を補正して電動モータ42
の駆動指令値を算出する。慣性モーメントIは、加速度
が路面の凹凸等による路面反力の振動的変化に起因して
いて周波数nが大きい場合に大きい値に決定され、電動
モータ42の助勢力が小さくされることによりパワース
テアリング装置の慣性モーメントが見かけ上大きくさ
れ、ステアリングホイールに振動が生じ難くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパワーステアリング装置
に関するものであり、特に、操舵フィーリングの向上に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】パワーステアリング装置は、特開昭61
−275057号公報に記載されているように、ステア
リングホイールに加えられる操舵トルクを助勢する助勢
手段を備えている。助勢手段の助勢トルクの大きさは制
御可能であり、運転者が車両を旋回させるべくステアリ
ングホイールを操作するとき、助勢トルクが操舵回転速
度や操舵トルク等に応じて変えられて操舵トルクが助勢
されることにより、運転者は軽快に操舵操作を行うこと
ができるのである。
【0003】このようなパワーステアリング装置には慣
性モーメントがあり、操舵フィーリングに影響を及ぼ
す。例えば、ステアリングホイールを急に操舵する場
合、慣性モーメントに基づく操舵反力が大きくなって操
舵フィーリングが悪くなるのである。そのため上記公報
に記載のパワーステアリング装置においては、ステアリ
ングホイールの角加速度が大きいほど助勢手段の助勢ト
ルクを大きくし、慣性モーメントの影響を除去するよう
にされている。このようにすれば、パワーステアリング
装置の慣性モーメントを減少させ、あるいはなくしたに
等しいこととなり、操舵フィーリングが向上する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車両走
行時に路面の凹凸等により路面からの操舵反力(以下、
路面反力と称する)が振動的に変化することがあり、パ
ワーステアリング装置の慣性モーメントが小さいほどこ
の影響を受け易く、操舵フィーリングが悪くなる。上記
公報に記載のパワーステアリング装置においては、それ
についての対策が講じられていないのである。本発明
は、操舵時には慣性モーメントの影響を受けることが少
なく、かつ、路面からの操舵反力が振動的に変化しても
その影響がステアリングホイールに表れることが少ない
パワーステアリング装置を提供することを課題として為
されたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るパワーステ
アリング装置は、上記の課題を解決するために、(a)
ステアリングホイールに加えられる操舵トルクを操舵車
輪に伝達する要素によって構成されるステアリング系の
振動を検出する振動検出手段と、(b)その振動検出手
段により検出された振動が運転者によるステアリングホ
イールの操作によって生じさせられたものではない場合
に助勢手段の助勢トルクを減少させる助勢トルク制御手
段とを含むように構成される。
【0006】
【作用】ステアリング系の振動は、運転者がステアリン
グホイールを操作することにより生ずるとともに、路面
の凹凸の影響等によっても生ずる。振動検出手段が検出
する振動には両方が含まれるのであるが、運転者がステ
アリングホイールを意図的に操作することによって生ず
る振動は、路面の凹凸の影響により生ずる振動に比較し
て周波数が低く、両者を区別することが可能である。そ
のため、振動検出手段による振動の検出に基づいて、振
動が運転者の意図的な操作によって生じさせられたもの
である場合には助勢手段の助勢トルクを大きくすること
により、パワーステアリング装置の慣性モーメントを見
かけ上小さくする一方、路面の凹凸の影響等によって生
じさせられたものである場合には、助勢手段の助勢トル
クを減少させることにより慣性モーメントを見かけ上大
きくすることができる。
【0007】
【発明の効果】このように本発明によれば、運転者の意
図的なステアリングホイールの操作に対しては、慣性モ
ーメントを見かけ上小さくして慣性モーメントの影響に
よる操舵フィーリングの悪化を回避し得る一方、路面の
凹凸の影響等に基づく振動に対しては慣性モーメントを
見かけ上大きくして、ステアリングホイールの振動を抑
制することができ、操舵フィーリングに優れたパワース
テアリング装置を得ることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図2において10は4輪自動車の前車輪で
あり、ステアリングナックル12によって回転可能に支
持されている。ステアリングナックル12はキングピン
14のまわりに回動可能であり、それによって前車輪1
0の向きが可変となっている。ステアリングナックル1
2はリンク16を介してラック18に連結されており、
このラック18はステアリングギヤボックス20によっ
て車両の左右方向に摺動可能に支持されている。ラック
18にはピニオン22が噛み合わされており、このピニ
オン22にはステアリングシャフト24を介してステア
リングホイール26が連結されている。したがって、ス
テアリングホイール26が回転操作されれば前車輪10
の向きが変わるのであって、前車輪10が操舵車輪とな
っており、ステアリングシャフト24,ピニオン22,
ラック18,リンク16,ステアリングナックル12が
ステアリング系28を構成しているのである。
【0009】上記ステアリングシャフト24の途中には
ギヤ34が取り付けられており、このギヤ34には他の
ギヤ36,38および40を介して電動モータ42が連
結されている。ギヤ34ないし40は減速機を構成して
おり、そのハウジング44は上記ステアリングギヤボッ
クス20と固定されている。電動モータ42の回転はギ
ヤ34〜40により減速されてピニオン22に伝達さ
れ、ステアリングホイール26の操舵が助勢される。電
動モータ42の駆動電流の大きさを変えることにより助
勢トルクの大きさが制御可能であり、電動モータ42が
助勢手段を構成している。
【0010】電動モータ42は、駆動回路48を介して
電子制御ユニット50により制御される。電子制御ユニ
ット50は、図1に示すようにコンピュータ52および
周波数分析器54を備えている。コンピュータ52には
ステアリングホイール26に加えられる操舵トルクを検
出する操舵トルクセンサ56,ステアリングホイール2
6の操舵角を検出する操舵角センサ58が接続されてい
る。コンピュータ52には、助勢トルク設定部60,操
舵角加速度算出部62,慣性モーメント決定部64,モ
ータ駆動指令値算出部66が設けられている。
【0011】助勢トルク設定部60は操舵トルクおよび
操舵角に基づいて助勢トルクT2 を設定する。助勢トル
クT2 は、操舵トルクと、操舵角から算出される操舵角
速度とに基づいて算出され、それら操舵トルクおよび操
舵角速度が大きいほど大きく設定される。また、操舵角
加速度算出部62は操舵角に基づいて操舵角加速度θ″
を算出し、慣性モーメント決定部64は、助勢トルクT
2 を補正するための慣性モーメントIを決定し、モータ
駆動指令値算出部66は、助勢トルクT2 ,操舵角加速
度θ″および慣性モーメントIに基づいて電動モータ4
2の駆動電流の指令値を算出する。
【0012】慣性モーメント決定部64は、周波数分析
器54が求める周波数nに基づいて慣性モーメントを決
定する。周波数分析器54には、前記ラック18に取り
付けられ、ラック18の長手方向の加速度を検出する加
速度センサ70が接続されており、その加速度センサ7
0から供給される加速度の周波数分析を行って、加速度
のピーク値に対応する周波数nを求めて慣性モーメント
決定部64に供給する。
【0013】ラック18が長手方向に振動するとき、加
速度が生ずる。加速度の検出はステアリング系28の振
動の検出なのであり、周波数分析器54は、加速度セン
サ70が検出する加速度の周波数成分を分析する。加速
度センサ70が検出する加速度には、運転者がステアリ
ングホイール26を意図的に操作して車両の向きを変え
るときに生ずる加速度と、路面の凹凸の影響等により生
ずる加速度とが含まれるが、前者は周波数が低いのに対
し、後者は周波数が高い。したがって、加速度のピーク
値に対応する周波数nが高い場合には、その加速度は路
面の凹凸等の影響により発生した振動に基づくものであ
ると推定することができ、慣性モーメント決定部64に
おいては、加速度のピークに対応する周波数nが大きい
ほど慣性モーメントIが大きく決定される。そして、モ
ータ駆動指令値算出部66においては、慣性モーメント
Iが大きいほどモーメント駆動指令値が小さくされる。
その理由は次の通りである。
【0014】一般に、運転者がステアリングホイール2
6に加える操舵トルクTは(1)式で表される。 T=T1 −T2 +I・θ″・・・(1) ただし、 T1 :電動モータ42の助勢なしで操舵車輪を回動させ
るのに必要なトルク T2 :電動モータ42による助勢トルク I:パワーステアリング装置全体のモーメント θ″:ステアリングホイール26の回転角加速度
【0015】また、I・θ″は(2)式で表される。 I・θ″=T3 ・・・(2) ただし、 T3 :慣性モーメント補正トルク r:ステアリングホイール26の半径
【0016】(1)式および(2)式より(3)式が得
られる。 T=T1 −(T2 −T3 )・・・(3)
【0017】さて、一般に、路面の凹凸の影響等により
操舵反力が振動的に変わることに起因するパワーステア
リング装置の振動は、パワーステアリング装置の慣性モ
ーメントIが大きいほど小さくなる。したがって、路面
反力の振動的な変化に起因するパワーステアリング装置
の振動を抑制するためには慣性モーメントIを大きくす
ればよいのであるが、反面、運転者が意図的にステアリ
ングホイールを操作したときの慣性モーメントIの影響
による操舵フィーリングの悪化を回避するためには慣性
モーメントIを小さくすることが必要である。しかし、
慣性モーメントIを実際に変化させることは容易ではな
い。
【0018】しかるに(2)式から明らかなように、慣
性モーメントIを大きくすることはトルクT3 を大きく
することであり、(3)式から明らかなように、操舵ト
ルクTにとっては、T3 が大きいこととT2 が小さいこ
ととは等価である。つまり、助勢トルクT2 を小さくす
れば慣性モーメントIを大きくしたに等しいことにな
り、助勢トルクT2 を大きくすれば慣性モーメントIを
小さくしたに等しいことになるのである。よって、本実
施例においては、慣性モーメント決定部64において慣
性モーメントIが大きく決定されるほど、モータ駆動指
令値が小さくされて電動モータ42の助勢トルクT2
小さくされるのである。
【0019】なお、本実施例においては慣性モーメント
Iは周波数nが大きくなるにつれて連続して変化するよ
うにされており、周波数nが運転者のステアリングホイ
ール26の操作に対応するものであるか、路面の凹凸の
影響による操舵反力の振動的な変化に対応するものであ
るかが明確に区別されていない。周波数nがしきい値を
超えるか否かによって慣性モーメントIを段階的に変化
させれば、ステアリング系28の慣性モーメントを運転
者による意図的な操舵時と路面凹凸等に基づく振動発生
時とでそれぞれ明確に分けて設定することができるが、
その場合には、パワーステアリング装置の特性が急に変
わって運転者に違和感を与えることがあり、好ましくな
いからである。
【0020】このように本実施例によれば、運転者が意
図的にステアリングホイールを操作する場合にはパワー
ステアリング装置の慣性モーメントが見かけ上小さくさ
れる一方、路面の凹凸等により路面反力が振動的に変化
する場合には慣性モーメントが見かけ上大きくされて影
響がステアリングホイール26に表れ難く、運転者はフ
ィーリング良く操舵することができる。また、実際にパ
ワーステアリング装置の慣性モーメントを大きくする
と、走行中に運転者がステアリングホイール26を回転
させた後、手を離してステアリングホイール26を中立
位置に戻そうとしても、ステアリングホイール26は慣
性で中立位置を通り越して逆方向に回転し、車両が蛇行
することになる。本実施例において慣性モーメントは、
見かけ上大きくされるのみで実際に大きくされるわけで
はないため、そのような事態が発生することはない。
【0021】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、加速度センサ70が振動検出手段を構成
し、電子制御ユニット50が助勢トルク制御手段を構成
しているのである。
【0022】なお、上記実施例において慣性モーメント
Iは周波数nが大きくなるほど単調に大きくなるように
されていたが、図3に示すように、加速度の平均値が0
から大きくなるときに一旦減少し、その後、増大するよ
うにしてもよい。運転者の意図的な操舵時には前記特開
昭61−275057号公報の発明と同様に、ステアリ
ングホイール26の角加速度が大きいほど見かけ上の慣
性モーメントを小さくし、路面凹凸等に起因する振動に
対しては大きくするのである。
【0023】また、本発明は、電気式パワーステアリン
グ装置に限らず、油圧式パワーステアリング装置にも適
用することができる。
【0024】その他、特許請求の範囲を逸脱することな
く、当業者の知識に基づいて種々の変形,改良を施した
態様で本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である電気式パワーステアリ
ング装置の電子制御ユニットの構成を概念的に示す図で
ある。
【図2】上記電気式パワーステアリング装置の構造を概
略的に示す系統図である。
【図3】本発明の別の実施例である電気式パワーステア
リング装置の慣性モーメントと加速度との関係を表すグ
ラフである。
【符号の説明】
10 前車輪 12 ステアリングナックル 16 リンク 18 ラック 22 ピニオン 24 ステアリングシャフト 26 ステアリングホイール 28 ステアリング系 42 電動モータ 50 電子制御ユニット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステアリングホイールの操作を、助勢ト
    ルクの大きさが制御可能な助勢手段によって助勢するパ
    ワーステアリング装置であって、 前記ステアリングホイールに加えられる操舵トルクを操
    舵車輪に伝達する要素によって構成されるステアリング
    系の振動を検出する振動検出手段と、 その振動検出手段により検出された振動が運転者による
    前記ステアリングホイールの操作によって生じさせられ
    たものではない場合に前記助勢手段の助勢トルクを減少
    させる助勢トルク制御手段とを含むことを特徴とするパ
    ワーステアリング装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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