JPH06171519A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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- JPH06171519A JPH06171519A JP35318992A JP35318992A JPH06171519A JP H06171519 A JPH06171519 A JP H06171519A JP 35318992 A JP35318992 A JP 35318992A JP 35318992 A JP35318992 A JP 35318992A JP H06171519 A JPH06171519 A JP H06171519A
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- JP
- Japan
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- steering
- electric motor
- motor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電動機の回転部の慣性モーメントに基因する
操舵フィーリングの低下要因を排除し得るように電動パ
ワーステアリング装置を改良する。 【構成】 補助操舵トルクを発生する電動機およびステ
アリング系の操舵トルクの検出値に応じて電動機の駆動
力を制御してステアリング系に入力することにより、運
転者の操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置
を、電動機の発生トルクによる実際のアシスト量を検出
し、この値と電動機が発生するべきアシスト量の目標値
との偏差に基づいて電動機の駆動力を制御するように構
成する。また、実アシスト量の検出値によらずに、電動
機の発生トルクに基づいて実際のアシスト量を推定・演
算し、この演算値と目標値との偏差に基づいて電動機を
制御するようにしても良い。
操舵フィーリングの低下要因を排除し得るように電動パ
ワーステアリング装置を改良する。 【構成】 補助操舵トルクを発生する電動機およびステ
アリング系の操舵トルクの検出値に応じて電動機の駆動
力を制御してステアリング系に入力することにより、運
転者の操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置
を、電動機の発生トルクによる実際のアシスト量を検出
し、この値と電動機が発生するべきアシスト量の目標値
との偏差に基づいて電動機の駆動力を制御するように構
成する。また、実アシスト量の検出値によらずに、電動
機の発生トルクに基づいて実際のアシスト量を推定・演
算し、この演算値と目標値との偏差に基づいて電動機を
制御するようにしても良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動機の駆動トルクを
ステアリング系に直接作用させることにより、運転者の
操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関する
ものである。
ステアリング系に直接作用させることにより、運転者の
操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ステアリング系に補助操舵トルクを加え
るための電動機を設け、ステアリング系に入力する手動
の操舵トルクに対応して電動機の駆動力を制御すること
により、運転者の操舵力を軽減するようにした電動パワ
ーステアリング装置が近年普及しつつある。
るための電動機を設け、ステアリング系に入力する手動
の操舵トルクに対応して電動機の駆動力を制御すること
により、運転者の操舵力を軽減するようにした電動パワ
ーステアリング装置が近年普及しつつある。
【０００３】このような電動パワーステアリング装置
は、従来、手動操舵トルク検出手段からの操舵トルク検
出信号に対応して定められた電圧または電流信号を目標
値として電動機に与えることにより、電動機の出力制御
が行われることが一般的であった。
は、従来、手動操舵トルク検出手段からの操舵トルク検
出信号に対応して定められた電圧または電流信号を目標
値として電動機に与えることにより、電動機の出力制御
が行われることが一般的であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電動
パワーステアリング装置に於ては、電動機の回転部分の
慣性モーメントが考慮されていないため、電動機の起動
時に電動機の回転慣性抵抗に基因してアシストトルクの
立ち上がりに応答遅れが生じたり、またアシストトルク
を発生していない時にタイヤからの逆トルクが入力する
と、電動機の回転部分がラックに連結されているために
電動機の慣性モーメントがステアリングホイール上に加
わったりすることが避けられず、操舵フィーリングの向
上が阻害されることを余儀なくされていた。
パワーステアリング装置に於ては、電動機の回転部分の
慣性モーメントが考慮されていないため、電動機の起動
時に電動機の回転慣性抵抗に基因してアシストトルクの
立ち上がりに応答遅れが生じたり、またアシストトルク
を発生していない時にタイヤからの逆トルクが入力する
と、電動機の回転部分がラックに連結されているために
電動機の慣性モーメントがステアリングホイール上に加
わったりすることが避けられず、操舵フィーリングの向
上が阻害されることを余儀なくされていた。
【０００５】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
電動機の回転部の慣性モーメントに基因する操舵フィー
リングの低下要因を排除し得るように改良された電動パ
ワーステアリング装置を提供することにある。
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
電動機の回転部の慣性モーメントに基因する操舵フィー
リングの低下要因を排除し得るように改良された電動パ
ワーステアリング装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、補助操舵トルクを発生する電動機およびス
テアリング系の操舵トルクの検出値に応じて電動機の駆
動力を制御してステアリング系に入力することにより、
運転者の操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置
を、電動機の発生トルクによる実際のアシスト量を検出
し、この値と電動機が発生するべきアシスト量の目標値
との偏差に基づいて電動機の駆動力を制御するように構
成することによって達成される。また、実アシスト量の
検出値によらずに、電動機の発生トルクに基づいて実際
のアシスト量を推定・演算し、この演算値と目標値との
偏差に基づいて電動機を制御するようにしても良い。
明によれば、補助操舵トルクを発生する電動機およびス
テアリング系の操舵トルクの検出値に応じて電動機の駆
動力を制御してステアリング系に入力することにより、
運転者の操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置
を、電動機の発生トルクによる実際のアシスト量を検出
し、この値と電動機が発生するべきアシスト量の目標値
との偏差に基づいて電動機の駆動力を制御するように構
成することによって達成される。また、実アシスト量の
検出値によらずに、電動機の発生トルクに基づいて実際
のアシスト量を推定・演算し、この演算値と目標値との
偏差に基づいて電動機を制御するようにしても良い。
【０００７】
【作用】このような構成によれば、目標アシスト量と実
アシスト量との偏差を検出し、これら両者の値が等しく
なるようにアシストトルクがフィードバック制御される
ので、電動機の回転部分の慣性モーメントに基因する操
舵フィーリングの低下を好適に補償することができる。
また、実アシスト量を検出せず、電動機の発生トルクか
ら実アシスト量を推定・演算するようにすれば、実アシ
スト量の検出器が不要になるため、システム構成を簡略
化できる。
アシスト量との偏差を検出し、これら両者の値が等しく
なるようにアシストトルクがフィードバック制御される
ので、電動機の回転部分の慣性モーメントに基因する操
舵フィーリングの低下を好適に補償することができる。
また、実アシスト量を検出せず、電動機の発生トルクか
ら実アシスト量を推定・演算するようにすれば、実アシ
スト量の検出器が不要になるため、システム構成を簡略
化できる。
【０００８】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【０００９】本発明が適用された車両用操舵装置の構成
を図１に示す。この装置は、手動操舵力発生装置１と電
動式補助操舵力発生装置２とからなっており、ステアリ
ングホイール３に一体結合されたステアリングシャフト
４に自在継手を有する連結軸５を介してラック・アンド
・ピニオン機構のピニオン６が連結され、ピニオン６に
噛合して車幅方向に往復動し得るラック７の両端に、タ
イロッド８を介して左右の前輪９のナックルアームが連
結されている。これにより、通常のラック・アンド・ピ
ニオン式の転舵操作を行うことができるようになってい
る。
を図１に示す。この装置は、手動操舵力発生装置１と電
動式補助操舵力発生装置２とからなっており、ステアリ
ングホイール３に一体結合されたステアリングシャフト
４に自在継手を有する連結軸５を介してラック・アンド
・ピニオン機構のピニオン６が連結され、ピニオン６に
噛合して車幅方向に往復動し得るラック７の両端に、タ
イロッド８を介して左右の前輪９のナックルアームが連
結されている。これにより、通常のラック・アンド・ピ
ニオン式の転舵操作を行うことができるようになってい
る。
【００１０】ラック７を軸方向に貫通させるようにし
て、ラック７と同軸的に電動機１０が設けられている。
この電動機１０は、中空のロータ内にラック７を挿通す
ると共に、そのロータに駆動ヘリカルギア１１が取付け
られており、この駆動ヘリカルギア１１には、ラック７
と平行に延設されたボールスクリュー機構のスクリュー
シャフト１２の軸端に取付けられた被動ヘリカルギア１
３が噛合している。そして、ボールスクリュー機構のナ
ット１４は、ラック７に固定されている。
て、ラック７と同軸的に電動機１０が設けられている。
この電動機１０は、中空のロータ内にラック７を挿通す
ると共に、そのロータに駆動ヘリカルギア１１が取付け
られており、この駆動ヘリカルギア１１には、ラック７
と平行に延設されたボールスクリュー機構のスクリュー
シャフト１２の軸端に取付けられた被動ヘリカルギア１
３が噛合している。そして、ボールスクリュー機構のナ
ット１４は、ラック７に固定されている。
【００１１】ボールスクリュー機構のナット１４とラッ
ク７との連結部には、スクリューシャフト１２の推力か
ら実際のアシスト量を検出するためのアシスト量検出器
１５が設けられている。このアシスト量検出器１５は、
例えば抵抗線歪ゲージを利用した感圧センサであって良
い。
ク７との連結部には、スクリューシャフト１２の推力か
ら実際のアシスト量を検出するためのアシスト量検出器
１５が設けられている。このアシスト量検出器１５は、
例えば抵抗線歪ゲージを利用した感圧センサであって良
い。
【００１２】ステアリングシャフト４には、ステアリン
グシャフト４に加わる操舵トルクに対応した信号を出力
するためのトルクセンサ１６が取付けられている。
グシャフト４に加わる操舵トルクに対応した信号を出力
するためのトルクセンサ１６が取付けられている。
【００１３】本実施例にあっては、ステアリングホイー
ル３と操向車輪である前輪９とが機械的に連結されてお
り、トルクセンサ１６の出力を制御ユニット２０で処理
して得られた制御信号を、駆動信号発生回路２１を介し
て電動機１０に与えることによって電動機１０の出力ト
ルクを制御するようになっている。
ル３と操向車輪である前輪９とが機械的に連結されてお
り、トルクセンサ１６の出力を制御ユニット２０で処理
して得られた制御信号を、駆動信号発生回路２１を介し
て電動機１０に与えることによって電動機１０の出力ト
ルクを制御するようになっている。
【００１４】次に上記実施例の作動要領について図２を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１５】ステアリングホイール３に入力する手動操
舵トルクの検出信号（Ｔｓ）がトルクセンサ１６から制
御ユニット２０に入力すると、制御ユニット２０では、
このトルク信号（Ｔｓ）に基づいて目標とする電動機の
アシスト量（Ｔａ）を目標アシスト信号発生回路２２か
ら出力する。具体的には、手動操舵トルク（Ｔｓ）をア
ドレスとするデータエリアに目標アシストトルク（Ｔ
ａ）が格納されたマップを検索し、手動操舵トルク（Ｔ
ｓ）に対応した目標アシストトルク（Ｔａ）が瞬時に読
み出される。
舵トルクの検出信号（Ｔｓ）がトルクセンサ１６から制
御ユニット２０に入力すると、制御ユニット２０では、
このトルク信号（Ｔｓ）に基づいて目標とする電動機の
アシスト量（Ｔａ）を目標アシスト信号発生回路２２か
ら出力する。具体的には、手動操舵トルク（Ｔｓ）をア
ドレスとするデータエリアに目標アシストトルク（Ｔ
ａ）が格納されたマップを検索し、手動操舵トルク（Ｔ
ｓ）に対応した目標アシストトルク（Ｔａ）が瞬時に読
み出される。
【００１６】他方、直流電動器が発生する実トルク（Ｔ
ｍ）は、 Ｔｍ＝Ｋｔ・Ｉ−Ｊ・ｄω／ｄｔ−Ｃ・ω±Ｔｆ …（１） 但し、Ｋｔ：電動機のトルク定数、Ｉ：電動機の電流、
Ｊ：電動機の慣性モーメント、ω：電動機の回転角速
度、Ｃ：減衰係数、Ｔｆ：摩擦トルク で表されるので、アシスト量検出器１５が検出する実際
のアシスト量（Ａｄ）は、 Ａｄ＝Ｋｂ・Ｔｍ＝Ｋｂ（Ｋｔ・Ｉ−Ｊ・ｄω／ｄｔ−Ｃ・ω±Ｔｆ） …（２） 但し、Ｋｂ：ギヤ、ボールねじの推力変換係数 で表される。
ｍ）は、 Ｔｍ＝Ｋｔ・Ｉ−Ｊ・ｄω／ｄｔ−Ｃ・ω±Ｔｆ …（１） 但し、Ｋｔ：電動機のトルク定数、Ｉ：電動機の電流、
Ｊ：電動機の慣性モーメント、ω：電動機の回転角速
度、Ｃ：減衰係数、Ｔｆ：摩擦トルク で表されるので、アシスト量検出器１５が検出する実際
のアシスト量（Ａｄ）は、 Ａｄ＝Ｋｂ・Ｔｍ＝Ｋｂ（Ｋｔ・Ｉ−Ｊ・ｄω／ｄｔ−Ｃ・ω±Ｔｆ） …（２） 但し、Ｋｂ：ギヤ、ボールねじの推力変換係数 で表される。
【００１７】従って、目標アシストトルク（Ｔａ）と実
アシスト量（Ａｄ）との偏差（Δｔ）を偏差演算回路２
３にて算出し、この値（Ｔａ−Ａｄ＝Δｔ）が零となる
ように、制御ユニット２０からＫ倍されたフィードバッ
クゲインを駆動信号発生回路２１に与えて電動機１０の
出力を制御すれば、実アシスト量（Ａｄ）を目標アシス
トトルク（Ｔａ）に略等しくなるようにすることができ
る。これにより、電動機１０の起動時に回転角加速度
（ｄω／ｄｔ）が増大して実際の電動機出力トルク（Ｔ
ｍ）が減少してアシストトルクの立ち上がりが遅れた
り、アシストトルクを発生していない時にタイヤからの
逆トルクによって電動機１０が回転し、この慣性モーメ
ントがステアリングホイールに加算されて操舵フィーリ
ングが損なわれる不都合が発生することを好適に排除す
ることができる。
アシスト量（Ａｄ）との偏差（Δｔ）を偏差演算回路２
３にて算出し、この値（Ｔａ−Ａｄ＝Δｔ）が零となる
ように、制御ユニット２０からＫ倍されたフィードバッ
クゲインを駆動信号発生回路２１に与えて電動機１０の
出力を制御すれば、実アシスト量（Ａｄ）を目標アシス
トトルク（Ｔａ）に略等しくなるようにすることができ
る。これにより、電動機１０の起動時に回転角加速度
（ｄω／ｄｔ）が増大して実際の電動機出力トルク（Ｔ
ｍ）が減少してアシストトルクの立ち上がりが遅れた
り、アシストトルクを発生していない時にタイヤからの
逆トルクによって電動機１０が回転し、この慣性モーメ
ントがステアリングホイールに加算されて操舵フィーリ
ングが損なわれる不都合が発生することを好適に排除す
ることができる。
【００１８】次に第２実施例について説明する。本実施
例に於ては、実アシスト量（Ａｄ）を検出せず、アシス
ト量を電動機１０の端子電圧並びに電流から推定するも
のとしている。具体的には、直流電動機の場合、一般的
に端子電圧（Ｖ）は、 Ｖ＝Ｌ・ｄＩ／ｄｔ＋Ｒｍ・Ｉ＋ｋｓ・ω≒Ｒｍ・Ｉ＋ｋｓ・ω …（３） 但し、Ｒｍ：電動機の抵抗、ｋｓ：誘導電圧定数 で表されるので、（３）式から、 ω＝（Ｖ−Ｒｍ・Ｉ）／ｋｓ …（４） が求められ、これから回転角加速度を求めることができ
る。
例に於ては、実アシスト量（Ａｄ）を検出せず、アシス
ト量を電動機１０の端子電圧並びに電流から推定するも
のとしている。具体的には、直流電動機の場合、一般的
に端子電圧（Ｖ）は、 Ｖ＝Ｌ・ｄＩ／ｄｔ＋Ｒｍ・Ｉ＋ｋｓ・ω≒Ｒｍ・Ｉ＋ｋｓ・ω …（３） 但し、Ｒｍ：電動機の抵抗、ｋｓ：誘導電圧定数 で表されるので、（３）式から、 ω＝（Ｖ−Ｒｍ・Ｉ）／ｋｓ …（４） が求められ、これから回転角加速度を求めることができ
る。
【００１９】具体的には、差動増幅器を用いて電動機１
０の端子電圧（Ｖ）を検出し、電動機１０の駆動信号発
生回路２１に設けた直流抵抗やホール素子を用いた電流
検出器にて電流（Ｉ）を検出し、これらの検出信号
（Ｖ）、（Ｉ）を式（１）（２）（４）に代入してアシ
スト量を推定・演算すれば、実アシスト量を検出したの
と同様の効果をもたらすことができる。
０の端子電圧（Ｖ）を検出し、電動機１０の駆動信号発
生回路２１に設けた直流抵抗やホール素子を用いた電流
検出器にて電流（Ｉ）を検出し、これらの検出信号
（Ｖ）、（Ｉ）を式（１）（２）（４）に代入してアシ
スト量を推定・演算すれば、実アシスト量を検出したの
と同様の効果をもたらすことができる。
【００２０】なお、式（１）に於ける減衰項（Ｃ）や摩
擦トルク項（Ｔｆ）は、十分に小さい場合はこれらを無
視することができ、式を簡略化できる。
擦トルク項（Ｔｆ）は、十分に小さい場合はこれらを無
視することができ、式を簡略化できる。
【００２１】また、慣性モーメント及び減衰係数を、ス
テアリング系のタイヤとロードホイールとを含む慣性モ
ーメントおよびシステム安定化のための減衰係数の値に
設定することにより、ステアリング系全体の操舵フィー
リングを向上させることができる。
テアリング系のタイヤとロードホイールとを含む慣性モ
ーメントおよびシステム安定化のための減衰係数の値に
設定することにより、ステアリング系全体の操舵フィー
リングを向上させることができる。
【００２２】
【発明の効果】このように本発明によれば、電動機の起
動時に電動機の回転慣性抵抗に基因してアシストトルク
の立ち上がりに応答遅れが生じたり、またアシストトル
クを発生していない時にタイヤからの逆トルクが入力し
た際に電動機の回転慣性抵抗がステアリングホイール上
に加わったりすることを好適に補償して操舵フィーリン
グを向上するうえに多大な効果を奏することができる。
動時に電動機の回転慣性抵抗に基因してアシストトルク
の立ち上がりに応答遅れが生じたり、またアシストトル
クを発生していない時にタイヤからの逆トルクが入力し
た際に電動機の回転慣性抵抗がステアリングホイール上
に加わったりすることを好適に補償して操舵フィーリン
グを向上するうえに多大な効果を奏することができる。
【図１】本発明が適用されるステアリング装置の概略構
成図。
成図。
【図２】本発明の制御のブロック図。
１ 手動操舵力発生装置 ２ 補助操舵力発生装置 ３ ステアリングホイール ４ ステアリングシャフト ５ 連結軸 ６ ピニオン ７ ラック ８ タイロッド ９ 車輪 １０ 電動機 １１ 駆動ヘリカルギヤ １２ スクリューシャフト １３ 被動ヘリカルギヤ １４ ナット １５ アシスト量検出器 １６ トルクセンサ ２０ 制御ユニット ２１ 駆動信号発生回路 ２２ 目標アシスト信号発生回路 ２３ 偏差演算回路
Claims (2)
- 【請求項１】 補助操舵トルクを発生する電動機および
ステアリング系の操舵トルクの検出値に応じて前記電動
機の駆動力を制御して前記ステアリング系に入力するこ
とにより、運転者の操舵力を軽減する電動パワーステア
リング装置であって、 前記電動機の発生トルクによる実際のアシスト量を検出
するアシスト量検出手段と、 前記電動機が発生するべきアシスト量の目標値を発生す
る目標アシスト信号発生手段と、 前記アシスト量検出手段からの検出値と前記目標アシス
ト信号発生手段からの目標値との偏差に基づいて前記電
動機の発生するべき駆動力を設定・出力する電動機駆動
信号発生手段とを有することを特徴とする電動パワース
テアリング装置。 - 【請求項２】 補助操舵トルクを発生する電動機および
ステアリング系の操舵トルクの検出値に応じて前記電動
機の駆動力を制御して前記ステアリング系に入力するこ
とにより、運転者の操舵力を軽減する電動パワーステア
リング装置であって、 前記電動機の発生トルクに基づいて実際のアシスト量を
推定・演算するアシスト量推定・演算手段と、 前記電動機が発生するべきアシスト量の目標値を発生す
る目標アシスト信号発生手段と、 前記アシスト量推定・演算手段からの演算値と前記目標
アシスト信号発生手段からの目標値との偏差に基づいて
前記電動機の発生するべき駆動力を設定・出力する電動
機駆動信号発生手段とを有することを特徴とする電動パ
ワーステアリング装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35318992A JPH06171519A (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 電動パワーステアリング装置 |
| US08/164,884 US5473539A (en) | 1992-12-11 | 1993-12-10 | Electrically operated power steering apparatus |
| DE4342451A DE4342451C2 (de) | 1992-12-11 | 1993-12-13 | Elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung |
| GB9325416A GB2273272B (en) | 1992-12-11 | 1993-12-13 | Electrically operated power steering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35318992A JPH06171519A (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 電動パワーステアリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06171519A true JPH06171519A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=18429166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35318992A Pending JPH06171519A (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06171519A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009107492A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Jtekt Corp | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2012515106A (ja) * | 2009-01-13 | 2012-07-05 | ツェットエフ、レンクジステメ、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | 補助操縦機構を動作させる方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02241868A (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-26 | Toyoda Mach Works Ltd | 電気式動力舵取装置 |
-
1992
- 1992-12-11 JP JP35318992A patent/JPH06171519A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02241868A (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-26 | Toyoda Mach Works Ltd | 電気式動力舵取装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009107492A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Jtekt Corp | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2012515106A (ja) * | 2009-01-13 | 2012-07-05 | ツェットエフ、レンクジステメ、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | 補助操縦機構を動作させる方法 |
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