JPH0692256A - パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両が悪路を走行中に操舵ハンドルを取られ
るのを防止することができる構成が簡単で小型の安価な
パワ−ステアリング制御装置を得る。 【構成】 操舵ハンドル１の操舵トルクを検出するトル
クセンサ２と、車両の車輪速度を検出する車輪速度セン
サ１０と、操舵トルクセンサ２の出力、車輪速度センサ
１０の出力及びアンチスキッド制御装置２０に設けられ
た悪路判定手段２５の出力に基づいて操舵補助力を発生
するコントロールユニット９Ａとを備え、コントロール
ユニット９Ａは悪路判定手段２５から悪路判定出力があ
る場合には操舵ハンドル１に対する操舵補助力を減少さ
せる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パワーステアリング
制御装置に関し、特にモータ駆動式のパワーステアリン
グ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来のパワーステアリング制御装
置を示す構成図である。図において、１は操舵ハンド
ル、２は操舵ハンドル１に加えられた操舵力（回転力）
に応じて電気信号を出力するトルクセンサ、３ａは第１
のユニバーサルジョイント、３ｂは第２のユニバーサル
ジョイント、４ａは操舵ハンドル１とトルクセンサ２間
を連結する第１のステアリングシャフト、４ｂはトルク
センサ２と第１のユニバーサルジョイント３ａ間を連結
する第２のステアリングシャフトである。

【０００３】５ａは第２のユニバーサルジョイント３ｂ
に連結された第１のピニオン軸、６は第１のピニオン軸
５ａと噛み合う第１のラック歯部６ａと、後述のウォー
ムホィール軸と連結される第２のピニオン軸５ｂと噛み
合う第２のラック歯部６ｂを有するラック軸、７ａは第
１のタイロッド８ａとラック軸６の一端を連結する第１
のポールジョイント、７ｂは第２のタイロッド８ｂとラ
ック軸６の他端を連結する第２のポールジョイントであ
る。９はトルクセンサ２からの電気信号が供給されるコ
ントロールユニット、１０は車両の各車輪（図示せず）
の速度を検出してコントロールユニット９に供給する車
輪速度センサ、１１は車載用バッテリ、１２はコントロ
ールユニット９とバッテリ１１の間に設けられたキース
イッチである。

【０００４】１３は分巻または磁石界磁を有する直流モ
ータであって、バッテリ１１からコントロールユニット
９を介して供給される電源によって駆動される。１４は
直流モータ１３の出力軸と直結されて駆動される電磁式
滑りクラッチであって、例えばパウダクラッチやヒステ
リシスクラッチ等が用いられる。１５は電磁式滑りクラ
ッチ１４の出力軸に連結され、減速機を形成するウォー
ム軸、１６はウォーム軸１５と噛み合って駆動されるウ
ォームホィール軸、１７はウォームホィール軸１６と第
２のピニオン軸５ｂ間の機械的な連結をコントロールユ
ニット９の指示に従って結合、離脱する電磁クラッチ、
１８は車高を検出してコントロールユニット９に供給す
る車高センサである。

【０００５】図７はコントロールユニット９の具体的構
成を示すブロック図である。図において、９１はトルク
センサ２の出力に基づいて操舵トルクを測定する操舵ト
ルク測定手段、９２は車輪速度センサ１０の出力に基づ
いて各車輪の速度を測定する車輪速度測定手段、９３は
車高センサ１８の出力に基づいて車高を測定する車高測
定手段、９４は車高測定手段９３の出力の変動周波数及
び変動振幅が所定値以上で、車輪速度測定手段９２の出
力が所定値以下のときに車両は悪路走行中であると判定
する悪路判定手段である。

【０００６】９５は通常は操舵トルクに対応し、悪路判
定手段９４の出力が悪路判定出力の場合には直流モータ
１３に印加される電圧を減少又は零となるように決定す
るモータ印加電圧決定手段、９６はモータ印加電圧決定
手段９５と同様に、通常は操舵トルクに対応し、悪路判
定手段９４の出力が悪路判定出力の場合には電磁式滑り
クラッチ１４に印加される電流を減少又は零となるよう
に決定する電磁式滑りクラッチ電流決定手段、９７はモ
ータ印加電圧決定手段９５の出力に基づいて直流モータ
１３への印加電圧を制御するモータ印加電圧制御手段、
９８は電磁式滑りクラッチ電流決定手段９６の出力に基
づいて電磁式滑りクラッチ１４への電流を制御する電磁
式滑りクラッチ電流制御手段、９９は車輪速度に応じて
制御され、電磁クラッチ１７をオンオフ制御する電磁ク
ラッチ制御手段である。

【０００７】次に、動作について図８を参照しながら説
明する。まず、装置の静的動作について説明する。エン
ジンの始動に際してキースイッチ１２をオンすると、バ
ッテリ１１から電源がコントロールユニット９を介して
電磁クラッチ１７に供給されてこれがオンし、ウォーム
ホィール軸１６と第２のピニオン軸５ｂが連結される。
この状態で操舵ハンドル１に回転力を与えると、コント
ロールユニット９は図８に示すように直流モータ１３及
び電磁式滑りクラッチ１４を制御する。

【０００８】かくして、直流モータ１３の制御におい
て、コントロールユニット９は、操舵トルクを例えば右
方向に増加すると、ａ点でモータ１３をオンし、ｂ点で
直流モータ１３に１００％の電圧を印加する。更に操舵
トルクを増加し、操舵トルクがｃ点に達すると電磁式滑
りクラッチ１４の電流が流れ始め、この電流は操舵トル
クの増加に対してほぼ指数関数的に増大し、ｄ点で１０
０％の値となる。逆に、操舵トルクを減少して行くと、
操舵トルクがｄ点に達した時点で電磁式滑りクラッチ１
４の電流が減少し始め、ｃ点で０％となる。更に、操舵
トルクが減少してｅ点に達すると、直流モータ１３はオ
フし、モータ印加電圧はｆ点で０％となる。このこと
は、操舵トルクが左方向の場合でも同様に行われる。

【０００９】そして、この場合の電磁式滑りクラッチ１
４の伝達トルク対クラッチ電流特性は、クラッチ電流に
対して伝達トルク、即ち滑りトルクがほぼ比例的に増加
する範囲が用いられる。従って、図８において、操舵ト
ルクが増加し、ａ点に達すると、直流モータ１３には１
００％電圧が印加されるので、直流モータ１３は回転し
始め、更に操舵トルクが増加してｃ点に達すると、電磁
式滑りクラッチ１４の電流が徐々に増加するため、ウォ
ーム軸１５への出力トルクは徐々に増加することにな
り、操舵ハンドル１に加える力に応じた補助トルクがウ
ォームホィール軸１６、電磁クラッチ１７及び第２のピ
ニオン軸５ｂを介して第２のラック歯部６ｂへ伝達さ
れ、操舵ハンドル１は軽くなる。

【００１０】次に、車両が走行状態にある通常の動作に
ついて説明する。車両が走行状態になった場合、電磁式
滑りクラッチ１４の電流は、車輪速度の増加に反比例し
て減少するように制御し、車輪速度が所定速度に達する
と、操舵ハンドル１に回転力が発生しても電磁式滑りク
ラッチ１４には電流は流れなくなる。そして、車輪速度
が更に上昇してある点に達すると、電磁クラッチ１７も
オフし、ウォームホィール軸１６と第２のピニオン軸５
ｂは離脱するので、操舵ハンドル１を回す運転者にとっ
ては操舵補助力のないステアリングとなる。

【００１１】一方、コントロールユニット９は、悪路判
定手段９４において、車輪速度が所定値以下（例えば４
０Ｋｍ／Ｈ以下）で、車高変動周波数が所定値以上（例
えば１Ｈｚ以上）であり、かつ車高変動振幅が所定値以
上（例えば±２ｃｍ以上）の場合には車両は悪路走行中
と判定し、モータ印加電圧制御手段９７及び電磁式滑り
クラッチ電流制御手段９８を介してそれぞれ直流モータ
１３の印加電圧及び電磁式滑りクラッチ１４の電流を減
少又は零出力となし、操舵補助力を減少又は無くすこと
で操舵ハンドル１の取られを防止するように働く。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のパワーステアリ
ング制御装置は以上のように構成され、車両が悪路を走
行中に操舵ハンドルを取られないようにするために、専
用の車高センサを用いると共にこの車高センサの出力を
処理して悪路を判定するための車高測定手段及び悪路判
定手段をコントロールユニット内に設けなければならな
いため、構成が複雑で大型となり、又、コントロールユ
ニット内の悪路判定手段も悪路を判定するための専用の
プログラムをメモリに格納しておく必要がり、それだけ
メモリ容量が大きくなり、コスト的にも高価になる等の
問題点があった。

【００１３】この発明はこのような問題点を解決するた
めになされたもので、車両が悪路を走行中に操舵ハンド
ルを取られるのを防止することができる構成が簡単で小
型の安価なパワーステアリング制御装置を得ることを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係るパワース
テアリング制御装置は、操舵ハンドルの操舵力を検出す
る操舵力検出手段と、車両の車輪速度を検出する車輪速
度検出手段と、上記操舵力検出手段の出力、上記車輪速
度検出手段の出力及びアンチスキッド制御装置に設けら
れた悪路判定手段の出力に基づいて操舵補助力を発生す
る制御手段とを備え、上記制御手段は上記悪路判定手段
から悪路判定出力がある場合には上記操舵補助力を減少
させるようにしたものである。

【００１５】

【作用】この発明においては、悪路対応の操舵補助力を
予め制御手段に設定しておき、検出された車輪速度が所
定の車輪速度より遅いときに、アンチスキッド制御装置
の悪路判定手段から悪路でない判定出力を受けると、検
出された操舵力及び車輪速度に対応して予め制御手段に
設定されている操舵補助力を発生して操舵ハンドルを軽
くする通常のパワースステアリング制御を行うが、一旦
悪路である判定出力を受けると、制御手段に予め設定さ
れている悪路対応の操舵補助力を発生して操舵ハンドル
を重めにするようになし、車両の悪路走行時の操舵安定
性を確保する。

【００１６】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例を示す構成図であり、
図６と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明
は省略する。図において、９Ａは本実施例によるコント
ロールユニット、２０は後述の悪路判定機能を有するア
ンチスキッド制御装置である。

【００１７】図２はコントロールユニット９Ａの具体的
構成を示すブロック図であり、図７と対応する部分には
同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図におい
て、９４Ａはアンチスキッド制御装置２０からの悪路判
定情報を受信する悪路判定受信手段、９５Ａは予め通常
の悪路でない道路を車両が走行中の操舵トルク及び車輪
速度に対応したモータ電流と、悪路を車両が走行中の操
舵トルク及び車輪速度に対応したモータ電流に関するテ
ーブルを基準情報として格納したメモリ（図示せず）を
有するモータ電流決定手段である。

【００１８】このモータ電流決定手段９５Ａは通常の悪
路でない道路を車両が走行中は操舵トルク測定手段９１
及び車輪速度測定手段９２でそれぞれ測定された操舵ト
ルク及び車輪速度に応じた直流モータ１３に対する電流
を上記メモリのテーブルを参照して決定し、悪路を車両
が走行中、つまり悪路判定受信手段９４Ａからの出力が
悪路判定出力の場合には直流モータ１３に対する電流を
同じく上記メモリのテーブルを参照して決定する。

【００１９】９７Ａはモータ電流決定手段９５Ａの出力
に基づいて、通常の悪路でない道路を車両が走行中は直
流モータ１３に対する電流を操舵トルク及び車輪速度に
応じた制御を行い、悪路を車両が走行中は直流モータ１
３に対する電流を減少又は零となるような制御を行うモ
ータ電流制御手段、９９Ａは予め電磁クラッチ１７を遮
断するための判定車輪速度Ｎ_Dが記憶されたメモリを有
し、運転時この判定車輪速度Ｎ_Dと車輪速度測定手段９
２からの車輪速度の比較結果に応じて電磁クラッチ１７
を制御する電磁クラッチ制御手段である。

【００２０】図３は例えば特願平３ー２４５４３９号に
開示されている悪路判定機能を有するアンチスキッド制
御装置の具体的構成を示すブロック図であり、ここでは
代表的に悪路判定機能に関連する部分のみを示し、本来
のアンチスキッド制御機能に関連する部分は省略されて
いる。図において、２１は車両の各車輪の速度を検出す
る車輪速度検出手段、２２は車輪速度検出手段２１から
の車輪速度を微分することにより、車輪加速度を演算す
る車輪加速度演算手段、２３は車輪加速度演算手段２２
で演算された車輪加速度情報を所定のヒステリシス特性
をもってパルスに波形整形する波形整形手段、２４は波
形整形手段２３からのパルスの周期を計測する周期計測
手段、２５は周期計測手段２４の出力に基づいて現在車
両が走行している道路が悪路であるかどうかを判定する
悪路判定手段である。

【００２１】一般に、車両の車輪を支えているスプリン
グの固有振動周波数は、ほぼ１０Ｈｚ程度であり、従っ
て、悪路判定手段２５は、車輪速度検出手段２１で検出
された車輪速度の振動、つまり周期計測手段２４で計測
された車輪速度の振動を実質的に表す周期（周波数）が
所定の周波数範囲例えば７〜１０Ｈｚの範囲であれば悪
路と判定し、それ以外であれば悪路でないと判定する。

【００２２】次に、動作について図４及び図５を参照し
ながら説明する。まず、装置の静的動作について説明す
る。エンジンの始動に際してキースイッチ１２をオンす
ると、バッテリ１１から電源がコントロールユニット９
Ａを介して電磁クラッチ１７に供給されてこれがオン
し、ウォームホィール軸１６と第２のピニオン軸５ｂが
連結される。この状態で操舵ハンドル１に回転力を与え
ると、コントロールユニット９Ａは図４に示すように直
流モータ１３を制御する。

【００２３】かくして、直流モータ１３の制御におい
て、コントロールユニット９Ａは、操舵トルクを例えば
右方向に増加すると、ａ点でモータ１３をオンする。更
に操舵トルクが増加すると、ａ点よりモータ電流を操舵
トルクに対して直線的に増加させ、ｂ点で直流モータ１
３に対する電流を１００％電流とする。逆に、操舵トル
クを減少して行くと、操舵トルクがｂ点に達した時点で
モータ電流が減少し始め、ａ点で０％となり、直流モー
タ１３はオフする。このことは、操舵トルクが左方向の
場合でも同様に行われる。

【００２４】ここで、モータ電流に対する伝達トルク
は、比例関係である。従って、図４において、操舵トル
クが増加し、ａ点に達すると、直流モータ１３はオンし
て回転し始め、その回転力が操舵ハンドル１に加える力
に応じた補助トルクとしてウォール軸１５、ウォームホ
ィール軸１６、電磁クラッチ１７及び第２のピニオン軸
５ｂを介して第２のラック歯部６ｂへ伝達され、操舵補
助力を受けて操舵ハンドル１は軽くなる。

【００２５】次に、車両が走行状態にある通常の動作に
ついて説明する。車両が走行状態になった場合、車輪速
度が上昇してある点に達すると、電磁クラッチ１７がオ
フし、ウォームホィール軸１６と第２のピニオン軸５ｂ
は離脱するので、操舵ハンドル１を回す運転者にとって
は操舵補助力のないステアリングとなる。

【００２６】一方、コントロールユニット９Ａは、アン
チスキッド制御装置２０より現在車両が走行している道
路が悪路である判定出力を悪路判定受信手段９４Ａが受
信すると、モータ電流決定手段９５Ａでメモリのテーブ
ルを参照してこのときの悪路に対応した直流モータ１３
に対する電流を決定し、モータ電流制御手段９７Ａを介
して直流モータ１３の電流を減少又は零出力となし、操
舵補助力を減少又は無くすことで操舵ハンドル１の取ら
れを防止するように働く。

【００２７】この悪路を検知して操舵ハンドル１の取ら
れを防止する動作を、更に図５を参照しながら詳述す
る。ステップＳ１において、初期化した後ステップＳ２
において、操舵トルク測定手段９１でトルクセンサ２の
出力に基づいて操舵トルクＴｓを測定し、ステップＳ３
において、車輪速度測定手段９２で車輪速度センサ１０
の出力に基づいて車輪速度Ｎｓを測定する。そして、ス
テップＳ４において、モータ電流決定手段９５Ａは、こ
の測定した操舵トルクＴｓ及び車輪速度Ｎｓに対応し
て、予めメモリに記憶されているモータ電流Ｉ_Mを読み
出す。

【００２８】次に、ステップＳ５において、電磁クラッ
チ制御手段９９Ａは予めメモリに記憶されている電磁ク
ラッチ１７を遮断するための判定車輪速度Ｎ_Dを読み出
して、この判定車輪速度Ｎ_Dより上記測定した車輪速度
Ｎｓが大きいか否かを判定し、大きくなければ、ステッ
プＳ６において、悪路判定受信手段９４Ａはアンチスキ
ッド制御装置２０から悪路判定出力を受信したか否かを
判定する。

【００２９】そして、モータ電流決定手段９５Ａは、悪
路判定出力を受信したのであれば、ステップＳ７におい
て、予めメモリに記憶されている悪路に対応したモータ
電流Ｉ_Mを読み出し、ステップＳ８において、この読み
出したモータ電流Ｉ_Mをモータ電流制御手段９７Ａを介
して直流モータ１３に供給し、ステップＳ９において、
電磁クラッチ制御手段９９Ａにより電磁クラッチ１７を
ラック軸６の第２のラック歯部６ｂに結合させ、実質的
に操舵トルク対モータアシスト特性を変更して操舵補助
力を減少させ、操舵トルクを重い方へ制御、つまり操舵
ハンドル１を重めに設定した制御を行い、悪路走行時の
操舵安定性を確保する。

【００３０】一方、ステップＳ６で悪路判定出力を受信
しなければ、モータ電流決定手段９７Ａは、ステップＳ
８において、ステップＳ４で読み出している測定した操
舵トルク及び車輪速度に対応したモータ電流Ｉ_Mを直流
モータ１３に供給し、ステップＳ９において、電磁クラ
ッチ制御手段９９Ａにより電磁クラッチ１７をラック軸
６の第２のラック歯部６ｂに結合させ、所定の操舵補助
力を発生する状態とする。

【００３１】又、ステップＳ５において、判定車輪速度
Ｎ_Dより上記測定した車輪速度Ｎｓが大きければ、車輪
速度は充分に上がっている状態なので、モータ電流決定
手段９７Ａは、ステップＳ１０において、このときのモ
ータ電流をメモリより読みだし、つまり直流モータ１３
に供給しているモータ電流Ｉ_Mを０となし、ステップＳ
１１において、電磁クラッチ制御手段９９Ａは、電磁ク
ラッチ１７をラック軸６の第２のラック歯部６ｂより遮
断し、操舵補助力なしの状態とする。

【００３２】このように、本実施例では、車両に搭載さ
れているアンチスキッド制御装置２０の悪路判定手段か
ら悪路判定情報を受け、この悪路判定情報に基づいてパ
ワースステアリング制御装置における操舵補助力を調整
するようにしているので、従来装置のごとく専用の車高
センサを用いると共にこの車高センサの出力を処理して
悪路を判定するための車高測定手段及び悪路判定手段を
コントロールユニット９Ａ内に設ける必要がなく、もっ
て構成が簡単で小型となり、又、コントロールユニット
９Ａ内のメモリにも悪路を判定するための専用のプログ
ラムを格納しておく必要がなくなり、それだけメモリ容
量が小さくなり、コスト的にも安価になる。

【００３３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、操舵ハ
ンドルの操舵力を検出する操舵力検出手段と、車両の車
輪速度を検出する車輪速度検出手段と、上記操舵力検出
手段の出力、上記車輪速度検出手段の出力及びアンチス
キッド制御装置に設けられた悪路判定手段の出力に基づ
いて操舵補助力を発生する制御手段とを備え、上記制御
手段は上記悪路判定手段から悪路判定出力がある場合に
は上記操舵補助力を減少させるようにしたので、車両が
悪路を走行中に操舵ハンドルを取られるのを防止するこ
とができる構成が簡単で小型の安価なパワーステアリン
グ制御装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るパワースステアリング制御装置
の一実施例を示す構成図である。

【図２】この発明に係るパワースステアリング制御装置
の一実施例の要部を示すブロック図である。

【図３】この発明に係るパワースステアリング制御装置
の一実施例の他の要部を示すブロック図である。

【図４】この発明に係るパワースステアリング制御装置
の一実施例の動作説明に供するための特性図である。

【図５】この発明に係るパワースステアリング制御装置
の一実施例の動作説明に供するためのフローチャートで
ある。

【図６】従来のパワーステアリング制御装置を示す構成
図である。

【図７】従来のパワースステアリング制御装置の要部を
示すブロック図である。

【図８】従来のパワースステアリング制御装置の動作説
明に供するための特性図である。

【符号の説明】

１ 操舵ハンドル ２ トルクセンサ ９Ａ コントロールユニット １０ 車輪速度センサ １３ 直流モータ ２０ アンチスキッド制御装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年２月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のパワーステアリ
ング制御装置は以上のように構成され、車両が悪路を走
行中に操舵ハンドルを取られないようにするために、専
用の車高センサを用いると共にこの車高センサの出力を
処理して悪路を判定するための車高測定手段及び悪路判
定手段をコントロールユニット内に設けなければならな
いため、構成が複雑で大型となり、又、コントロールユ
ニット内の悪路判定手段も悪路を判定するための専用の
プログラムをメモリに格納しておく必要があり、それだ
けメモリ容量が大きくなり、コスト的にも高価になる等
の問題点があった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】一方、ステップＳ６で悪路判定出力を受信
しなければ、モータ電流制御手段９７Ａは、ステップＳ
８において、ステップＳ４で読み出している測定した操
舵トルク及び車輪速度に対応したモータ電流Ｉ_Mを直流
モータ１３に供給し、ステップＳ９において、電磁クラ
ッチ制御手段９９Ａにより電磁クラッチ１７をラック軸
６の第２のラック歯部６ｂに結合させ、所定の操舵補助
力を発生する状態とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】又、ステップＳ５において、判定車輪速度
Ｎ_Dより上記測定した車輪速度Ｎｓが大きければ、車輪
速度は充分に上がっている状態なので、モータ電流決定
手段９５Ａは、ステップＳ１０において、このときのモ
ータ電流をメモリより読みだし、つまり直流モータ１３
に供給しているモータ電流Ｉ_Mを０となし、ステップＳ
１１において、電磁クラッチ制御手段９９Ａは、電磁ク
ラッチ１７をラック軸６の第２のラック歯部６ｂより遮
断し、操舵補助力なしの状態とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高下 伸一 姫路市千代田町840番地 三菱電機株式会 社姫路製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵ハンドルの操舵力を検出する操舵力
   検出手段と、 車両の車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、 上記操舵力検出手段の出力、上記車輪速度検出手段の出
   力及びアンチスキッド制御装置に設けられた悪路判定手
   段の出力に基づいて操舵補助力を発生する制御手段とを
   備え、上記制御手段は上記悪路判定手段から悪路判定出
   力がある場合には上記操舵補助力を減少させるようにし
   たことを特徴とするパワーステアリング制御装置。