JPH0585380A

JPH0585380A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH0585380A
Application number: JP27320491A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Kido; 滋之城戸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】助勢トルクが操舵車輪の舵角と車体のスリッ
プ角とに基づいて決められるパワーステアリング装置を
提供する。【構成】操舵車輪の舵角Ｎ・θから車体のスリップ角
βが引かれ、目標操舵トルクＴ₀が算出される（Ｓ
２）。全トルクＴｒから目標操舵トルクＴ₀が引かれて
助勢トルクＴａが算出され（Ｓ３）、その助勢トルクＴ
ａを得るべくモータへの出力電流値Ｉ_Mが算出される
（Ｓ４）。目標操舵トルクＴ₀が全トルクＴｒより小さ
ければモータによって操舵が助勢されるが、逆であれば
抵抗が加えられ、目標操舵トルクＴ₀が達成される。舵
角Ｎ・θとスリップ角βとが等しい場合には目標操舵ト
ルクＴ₀が０であり、ステアリングホイールの操作が軽
く、車輪の中心面の方向と車体の進行方向とが一致した
状態にあることが運転者にわかる。

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、助勢トルクの決定に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】パワーステアリング装置は、ステアリン
グホイールに加えられる操舵力を助勢する助勢手段を有
し、運転者の操舵負荷を軽減するように構成される。実
開平２−４３７６５号公報に記載のパワーステアリング
装置はその一例である。このパワーステアリング装置に
おいては、車体のスリップ角に比例する目標操舵トルク
が決定され、実際の操舵トルクが目標操舵トルクとなる
ように助勢トルクの大きさが決定されるようになってい
る。そのため、スリップ角が増大するほど助勢トルクが
小さくなり、操舵が重くなって運転者に車両が旋回限界
に近づいていることがわかるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このパ
ワーステアリング装置においてはスリップ角のみに基づ
いて助勢トルクが決定されるため、操舵車輪の回動状態
が運転者にわからないことがある。例えば、通常はステ
アリングホイールを中立位置にするとスリップ角も零に
なるのであるが、急操舵を行った場合にはステアリング
ホイールが中立位置となっても車体にはスリップ角が残
り、操舵が重くなることがある。そのため、運転者には
ステアリングホイールが中立位置に戻ったことがわから
ないのである。本発明は、車体のスリップ状態のみなら
ず、操舵車輪の回動状態も運転者にわかるパワーステア
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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のパワーステアリ
ング装置は、上記の課題を解決するために、助勢手段の
助勢トルクを、ステアリングホイールの回転操作に必要
な操舵トルクが操舵車輪の舵角と車体のスリップ角とに
基づいて決まる大きさとなる大きさに決定する助勢トル
ク決定手段を設けたことを要旨とするものである。

【０００５】

【作用】このように操舵車輪の舵角と車体のスリップ角
とに基づいて助勢トルクを決定すれば、操舵トルクに車
体のスリップ角と共に操舵車輪の舵角が反映され、運転
者はステアリングホイールの重さによって車体のスリッ
プ状態と操舵車輪の状態とを知ることができる。例え
ば、操舵車輪の舵角とスリップ角とが等しいときに操舵
トルクが０になるように助勢トルクを決定すれば、車体
の進行方向と操舵車輪の中心面の方向とが同じであるこ
とが運転者にわかるのである。

【０００６】

【発明の効果】このように本発明によれば、車体のスリ
ップ状態と操舵車輪の回動状態とが運転者にわかり、運
転者はそれらに応じて、急操舵時等、異常な旋回時であ
っても的確に操舵を行うことができ、操舵性が向上する
効果が得られる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一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はステアリングホイー
ルであり、ステアリングシャフト１２の一端に取り付け
られている。ステアリングホイール１０の操作によりス
テアリングシャフト１２に加えられる回転は、ステアリ
ングギヤボックス１４に入力されて直線運動に変換さ
れ、タイロッド１６が移動させられて操舵車輪１８がス
テアリングホイール１０の回転方向と同じ方向に回動さ
せられる。

【０００８】上記ステアリングシャフト１２に加えられ
る回転は、モータ２２により助勢されてステアリングギ
ヤボックス１４に入力される。モータ２２が助勢手段を
構成しているのである。ステアリングシャフト１２のス
テアリングホイール１０とモータ２２との間には、ステ
アリングホイール１０の回転角度を検出する操舵角セン
サ２６が設けられている。また、ステアリングシャフト
１２のモータ２２とステアリングギヤボックス１４との
間には、操舵トルクと助勢トルクとの和である全トルク
（操舵車輪１８側からステアリングホイール１０に加え
られる負荷トルクと大きさが等しい）を検出する全トル
クセンサ３０が設けられている。ステアリングシャフト
１２は、これらモータ２２，操舵角センサ２６および全
トルクセンサ３０を貫通して延びている。

【０００９】本パワーステアリング装置は、制御装置３
２によって制御される。制御装置３２はコンピュータを
主体とするものであり、前記操舵角センサ２６，全トル
クセンサ３０の検出値が入力されるとともに、車体のス
リップ角を検出するスリップ角センサ３４の検出値が入
力される。スリップ角センサ３４は車体の重心の真下の
位置に設けられており、その位置における車体の前後方
向の速度と横方向の速度とに基づいてスリップ角を検出
するものである。制御装置３２は、これらセンサ２６，
３０，３４の検出結果に基づいて助勢トルクの大きさを
決定し、その助勢トルクを得るために必要なモータ２２
の電流および回転方向を求めて算出する。そのため、コ
ンピュータのＲＯＭには、図１にフローチャートで示す
モータ制御ルーチンが格納されている。以下、このフロ
ーチャートに基づいてモータ２２の制御について説明す
る。

【００１０】まず、ステップＳ１（以下、Ｓ１と略記す
る。他のステップについても同じ。）において、操舵
角，全トルクおよびスリップ角の各センサ２６，３０，
３４から、操舵角θ，全トルクＴｒおよびスリップ角β
が読み込まれる。次いでＳ２が実行され、目標操舵トル
クＴ₀が次式に従って算出される。目標操舵トルクＴ₀
は、運転者がステアリングホイール１０の操作時に感ず
る操舵の重さの目標値であり、制御が適正に行われれば
操舵トルクが目標操舵トルクＴ₀とほぼ等しくなる。Ｔ₀＝α（Ｎ・θ−β）ただし、 α：比例ゲインＮ：ステアリングギヤ比ステアリングホイール１０の操舵角θは、ステアリング
ギヤボックス１４によって減速されて操舵車輪１８に伝
達される。ステアリングギヤ比はその減速比であり、Ｎ
・θは操舵車輪１８の舵角である。

【００１１】次にＳ３が実行され、助勢トルクＴａが次
式に従って算出される。Ｔａ＝Ｔｒ−Ｔ₀ そして、Ｓ４において、算出された助勢トルクＴａを得
るために必要なモータ２２への出力電流値Ｉ_Mおよびモ
ータ２２の回転方向が求められ、出力される。操舵角θ
および全トルクＴｒは、操舵車輪１８および車体の右旋
回時に正の値，左旋回時に負の値で算出され、スリップ
角βは車両の中心線に対して右側が正の値，左側が負の
値で算出されるようになっている。なお、車両が正常に
旋回している場合には、操舵車輪１８の舵角Ｎ・θの方
が車体のスリップ角βより大きくなる。

【００１２】そのため、通常の右旋回時には目標操舵ト
ルクＴ₀は正の値となり、助勢トルクＴａは、全トルク
Ｔｒと目標操舵トルクＴ₀とのいずれが大きいかによっ
て正負の符号が異なる。全トルクＴｒの方が目標操舵ト
ルクＴ₀より大きい場合には、助勢トルクＴａは正の値
となり、この助勢トルクＴａを生じさせる電流値Ｉ_Mが
算出されるとともに、モータ２２を操舵車輪１８の右旋
回を助勢する向きに回転させる信号が生成され、出力さ
れる。それによりステアリングホイール１０の右旋回操
作が助勢され、目標操舵トルクＴ₀が達成される。

【００１３】それに対して、全トルクＴｒより目標操舵
トルクＴ₀の方が大きい特殊な場合には、助勢トルクＴ
ａが負の値となる。そのため、助勢トルクＴａの絶対値
のトルクを生じさせる電流値Ｉ_Mが算出されるととも
に、モータ２２を操舵車輪１８の左旋回を助勢する向き
に回転させる信号が生成され、出力される。それによっ
て全トルクＴｒより大きい目標操舵トルクＴ₀が達成さ
れる。

【００１４】通常の左旋回時には、舵角Ｎ・θ，スリッ
プ角βがいずれも負の値となってＮ・θ＜βであり、目
標操舵トルクＴ₀が負の値となる。全トルクＴｒも負の
値であり、全トルクＴｒの絶対値が目標操舵トルクＴ₀
の絶対値より大きい場合には、負の値であるＴｒ，Ｔ₀
によって算出される助勢トルクＴａも負の値となり、Ｓ
４では、助勢トルクＴａの絶対値のトルクを生じさせる
電流値Ｉ_Mが算出されるとともに、モータ２２を操舵車
輪１８の左旋回を助勢する向きに回転させる信号が生成
され、出力される。それによりステアリングホイール１
０の左回転操作が助勢され、目標操舵トルクＴ₀が達成
される。

【００１５】逆に、全トルクＴｒが目標操舵トルクＴ₀
より小さい特殊な場合には、助勢トルクＴａは正の値と
なり、助勢トルクＴａを生じさせる電流値Ｉ_Mが算出さ
れるとともに、モータ２２を操舵車輪１８の右旋回を助
勢する向きに回転させる信号が生成され、出力される。
それによりステアリングホイール１０に操舵抵抗が与え
られ、目標操舵トルクＴ₀が達成される。

【００１６】このように助勢トルクＴａを算出すれば、
車両直進時にはスリップ角βが０となるため、ステアリ
ングホイール１０の中立位置で目標操舵トルクＴ₀が０
となり、運転者は従来通りステアリングホイール１０の
中立位置を知ることができる。また、同じ舵角Ｎ・θに
対してスリップ角βが大きいほど目標操舵トルクＴ₀の
絶対値が大きくなり、運転者は車両が旋回限界に近づい
ていることを知覚し得る。

【００１７】さらに、舵角Ｎ・θとスリップ角βとが等
しい場合には目標操舵トルクＴ₀が０になるため、助勢
トルクＴａと全トルクＴｒとが等しくなるようにモータ
２２が制御され、操舵車輪１８の回動はすべて助勢トル
クにより行われ、ステアリングホイール１０の操作が軽
くなる。それにより運転者は舵角Ｎ・θとスリップ角β
とが等しく、車体の進行方向と操舵車輪１８の中心面の
方向とが一致していることを知覚し得、適正な操舵を行
うことができる。

【００１８】また、舵角Ｎ・θとスリップ角βとが近い
領域でステアリングホイール１０が軽くなるため、旋回
限界を越えた場合の修正操舵操作が容易となる。

【００１９】しかも、運転者が感じる操舵トルク（目標
操舵トルクＴ₀とほぼ等しい）が舵角Ｎ・θとスリップ
角βとによって決まるため、フラッタや路面外乱の影響
がステアリングホイール１０に現れることを抑制するこ
とができる。

【００２０】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、制御装置３２の主体を成すコンピュータの
ＲＯＭのＳ１〜Ｓ３を記憶する部分およびＣＰＵのそれ
らステップを実行する部分が助勢トルク決定手段を構成
しているのである。

【００２１】なお、上記実施例においては、操舵車輪１
８の舵角Ｎ・θと車体のスリップ角βとが等しくなった
ときに目標操舵トルクＴ₀が０になるようにされていた
が、舵角Ｎ・θに所定の係数を掛けた値とスリップ角β
とが等しくなったときに０になるようにしてもよい。

【００２２】また、上記実施例においてスリップ角β
は、車両の前後方向の速度と横方向の速度とに基づいて
算出されていたが、所定の運動性能を有する車両数学モ
デルを用いたりして、車速，ヨーレイト，横加速度等か
ら算出するようにしてもよい。

【００２３】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パワーステアリング装
置を制御する制御装置の主体を成すコンピュータのＲＯ
Ｍに格納されたモータ制御ルーチンを示すフローチャー
トである。

【図２】上記パワーステアリング装置を概略的に示す図
である。

【符号の説明】

１０ステアリングホイール１８操舵車輪２２モータ３２制御装置３４スリップ角センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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含むパワーステアリング装
置において、前記助勢手段の助勢トルクを、前記ステアリングホイー
ルの回転操作に必要な操舵トルクが操舵車輪の舵角と車
体のスリップ角とに基づいて決まる大きさとなる大きさ
に決定する助勢トルク決定手段を設けたことを特徴とす
るパワーステアリング装置。