JPS60197464A - 電動式パワ−ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両において使用される電動式パワーステア
リング装置の改良に関する。

上記電動式パワーステアリング装置とは、ハンドルホイ
ールの操舵に基づいて車輪を転舵する転舵装置を駆動す
る際に、ハンドルホイールの操舵に必要な入力トルクの
大きさに対応して駆動モータに流れる電流値の大きさを
制御してモータの出力を調整し、人力によるハンドルホ
イールの操舵力を軽減するようになっているものである
。即ち入力トルクとモータ駆動平均電流の電流値とは通
常第１図中直線Ａにて示すように、ハンドルホイールに
加える入力トルクが零の時は電流モータを駆動するため
にこれに流れる電流の電流値が零で、入力トルクが増減
するのにほぼ比例して、電流値が増減するようになって
いる。

しかしながら、上記の如き制御特性では、実際にパワー
ステアリング装置を制御する場合に以下のような問題が
ある。第１に、入力トルクが中立位置付近では運転者の
意志とは関係のないトルク入力、例えばトルク検出器の
センタずれ、電動モータを制御する制御回路の温度ドリ
フト、走行中の電気的なノイズ、車両各部分の機械的振
動、ハンドルホイールに軽く添えられた運転者の手の重
さ等によって常に電動モータに駆動電流が流れて、電動
モータ、制御回路の温度上昇、耐久寿命等に悪影響を及
ぼす。また第２に、上記特性線図の勾配を強くした時（
例えば撚切時）には、ハンドルホイールに加える入力ト
ルクは小さくなるが、前記運転者の意志とは関係のない
トルク入力によってハンドルホイールの中立位置付近で
電動モータが振動することがある。

なお、特性線図を破線（Ａ′）で示すようにし、ふとこ
ろを広げてハンドル戻りを改善することも考えられるが
、このようにしてもしぶさは改善されないのである。

本発明は、上記従来技術における欠点を解消すること、
即ち、電動式パワーステアリング装置においてハンドル
ホイールに加える入力トルクが零及びその近傍（通常直
進又はそれに近い状態）である時に電動モータが駆動さ
れることによる電動モータ、制御回路の寿命の低下等を
防止することを目的としてなされたものである。上記目
的を達成するために、本考案は特性線図中に、入力トル
クが零及びその近傍においては電動モータに全く駆動電
流を流さないように構成した（入力トルクに対する電流
値の不感帯領域を設けた）ものである。

以下、本発明の実施例について図面をもとに詳述する。

第２図に示す゛ように、ハンドル軸１ｏの一端にはハン
ドルホイール１２が、他端にはピニオン１４が各々固定
され、ピニオン１４は図示しない車輪に作動的に連結さ
れた移動部、材１６に形成されたラック１８に噛合され
ている。移動部材１６にはまたウオーム２２が形成され
、これにホイールギヤ２４と一体化されたナツト２６が
噛合されている。

ハンドル軸１０上にはトルクセンサ２８が取り付けられ
、その出力及び車速センサ３２の出力が制御回路３０に
入力されるようになっている。制御回路３０の出力はモ
ータ駆動回路３４及びクラッチ駆動回路３６に入力され
、モータ駆動回路３４の出力が電動モータ４２に、クラ
ッチ駆動回路３６の出力がクラッチ４４に各々入力され
るようになっている。

モータ４２とクラッチ４４とは軸４６により連結されて
おり、またクラッチ４４はピニオン５２を介して前記オ
イールギャ２４に噛合されている。上記制御回路３０、
モータ駆動回路３４及びクラッチ駆動回路３６は同一の
電源５４により駆動されるものである。

次に上記制御回路３０における制御特性について第３図
をもとに説明する。制御回路３０はトルクセンサ２８及
び車速センサ３２から入力される入力トルク及び車速の
大きさに応じて所定の大きさの駆動電流を電動モータ４
２に出力するものであり、両者の関係が特性線図Ｂ、Ｃ
及びＤにて示されている。実線で示した線図りは車速か
中程度の場合、一定鎖線で示した線図Ｃは車速が高速の
場合、そして破線で示した線図Ｂは車速が零（撚切）の
場合である。これら３本の線図Ｂ、Ｃ及びＤは勾配が異
なるのみで全体的な傾向は類似しているので、以下中速
走行時の特性を示す実線りについてその詳細を説明する
。

特性線図りは、入力トルクＴが零又はその近傍にある時
電流値Ｉが零であることを示す部分Ｄ１　＋　Ｄ２と、
入力トルクが所定値に達した時電流値が工１＋Ｉ２だけ
瞬時に変化することを示す部分Ｄ３．Ｄ４と、入力トル
クの変化に対して電流値が極めて緩やかに変化すること
を示す部分り６．Ｄ６と、入力トルクの変化にほぼ比例
して電流値が変化することを示す部分Ｄ？　ｒＤ８　と
から成る。

上記部分ＤＩ　ｒ　Ｄｌ　は不感帯領域であシ、この領
域ではトルク入力の大きさに関係なく入力トルクがＴ、
、Ｔ２　以下では電流値は零である。部分Ｄ３．Ｄ４　
はバイアス部分で、その高さはバイアス電流値を示し、
その大きさ■］＋Ｉ２　は電動モータ４２の起動電流、
操舵機構の摩擦損失に見合う値又はそれに近い値に設定
される。部分Ｄ５．Ｄ６は緩和部分で、バイアス電流値
に等しい電流値Ｉ、、Ｉ２をもつ勾配零の直線か、又は
これに近い小さな勾配をもつ直線若しくは曲線で構成さ
れる。また部分Ｄ７．Ｄ８は制御部分で、所定勾配の直
線又は曲率の小さい曲線によって構成される。なお、車
速か大きい場合の線図Ｃ及び掘削の場合の線図Ｂは、不
感帯領域Ｄ１．Ｄ２及びバイアス部分Ｄ３．Ｄ４は上記
線図りと同じであるが、緩和部分の長さ並びに制御部分
の勾配は異なっている。

次に上記制御回路３０において特性線図りを得るための
構成について第４図をもとに説明する。ハンドル軸１０
に加わるトルクはトルクセンサ２８によってトルクＴに
対応する大きさのトルク電圧Ｖｓに変換される。トルク
センサ２８の出力は４つの並列特性回路６０．６２．６
４及び６６に各々入力される。

各特性回路は上記トルク電圧Ｖｓに対応して、異なる大
きさの電圧Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃ及びＶｄを出力するも
のであり、各々の出力が加算回路６８に入力される。加
算回路６８においては、上記４つの特性回路６０．６２
．６４及び６８からの入力を適宜加算して、トルク電圧
Ｖｓに対して出力Ｖｅ　ｆ得る。加算回路６８の出力は
出力回路７２に入力され、ここではトルク電圧Ｖｓが所
定値をこえた時加算回路６８の出力を出力して、トルク
電圧Ｖｓ　と出力電圧ｖＯとの関係が得られる。そして
、出力回路７２の出力を、出力電圧Ｖｏに応じてモータ
電流を制御する前記モータ駆動回路３４に出力するとと
＼なる。なお、特性回路６２と　、して破線で示したよ
うな関数を出力する回路を使用すれば、特性回路６４及
び６６を排除することができ、しかも角張らないなめら
かな特性を得ることができる。

本実施例によれば、ハンドル軸１０に加わ　゛るトルク
が零又はその近傍の所定範囲（特性線図り中の部分ＤＩ
　＋　Ｄ２　）以外にある時には、制御回路３０から駆
動回路３６への出力によりクラッチ４４は継となってお
り、また制御回路３０から駆動回路３４への出力により
電動モータ４２が前記特性線図りに従って駆動される。

従ってピニオン５２、ホイールキャ２４及びナツト２６
を介して移動部材１６が作動され、パワーアシストする
こと＼なる。

これに対して、入力トルクＴが上記所定範囲内にあると
きには、制御回路３０から電動モータ４２に出力される
信号により電動モータ４２の電流値■は零となる。また
制御回路３０からの信号により駆動回路３６を介してク
ラッチ４４が断となる。従ってハンドルホイール１２に
トルクが加わっても制御回路３０、電動モータ４２は作
動せず、電動モータ４２はハンドル操舵時に負荷となら
ず、移動部材１６は運転者がハンドルホイール１２に実
際に加える操舵力によってピニオン１４、ラック１８を
介して作動される、所謂マニュアル操舵となるのである
。

このように、入力トルクが小さい範囲即ち通常直進状態
に近い範囲では制御回路３０及び電動モータ４２等を不
作動としたので、前記運転者の意志とは関係のないトル
ク入力によってこれらが作動して電流を消費したり、温
度が上昇して耐久寿命が低下する欠点が解消される。

また不感帯の両端にバイアス電流部分Ｄ３＋Ｄ４　ｋ設
定したことにより、出力トルクの小さい直進付近におけ
る操舵フィーリングが向上すること＼なった。即ち、従
来にあっては入力トルクと電流値とが第１図に示すよう
な関係にあったので、第５図に示すように入力トルクと
ステアリング出力（例えばラックの推力）とは電動モー
タによる転舵時には実線Ｅで示すような関係にあった。

詳述すると、電動モータはその起動電流に達するまでは
起動せず、また操舵機構の摩擦損失に打ち勝つ電流が流
れるまでステアリング出力は発生しないのでステアリン
グ出力がでるまでの入力トルクが大きく、その間はマニ
ュアル操舵特性で制御され、その後電動モータによるパ
ワーアシストが行なわれ、新制パワー操舵となるが、ふ
ところがせまくハンドル戻りが悪い。」二記の如く直進
付近ではマニュアル操舵領域の摩擦損失によるヒステリ
シスがその壕＼残ってしまい、操舵フィーリングとして
は切出しに１しぶさ」が残るということは、乗用車の操
舵機構としては致命的な欠点であった。特に、車速感応
として高速時ハンドルを重くするために制御特性の勾配
を小さくすると、ハンドルは重くはなるが、しぶさの領
域が広がり、すっきりとしたダイレクトな操舵感の欲し
い高速走行時に、直進付近がしぶく、直進の定まらない
操舵特性になるという欠点もあった。

それが、本実施例では第３図に示したような制御特性と
したので、入力トルクとステアリング出力との関係を示
す線図は第６図中Ｆで示すようになった。つまシ、バイ
アス電流を設定したことにより直進付近のヒステリシス
の幅を任意に設定することができ、この幅を調整するこ
とにより、ステアリング出力ができるまでの入力トルク
を示さくシ、シぶさ、摩擦窓を改良して直進付近の操舵
フィーリングをすっきりさせることができ、またふとこ
ろが広くなっているためハンドル戻りが改良されている
。

また、特性線図り中に緩和部分り６．Ｄ６を設定したこ
とから、この特性をかえることにより、直進付近の切増
感を増加させ、ハンドルホイールの戻シ特性を改善する
とともに、直進位置のはつきりした操舵感覚を得ること
ができるのである。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明は決してこれに限定して解釈されるべきでな
いことは言うまでもない。例えば、ハンドルホイールへ
の入力トルクと電動モータに流れる電流値との関係を示
す特性線図は、要するに入力トルクが零及びその近傍で
電流値が零になっていれば良く、第３図におけるバイア
ス電流部分Ｄ３．Ｄ４及び緩和部分り、、Ｄ６を設ける
ことは不可欠なことではない。また、第２図においてク
ラッチ装置３４．４２及び車速センサ３２は、これを排
除することもできる。

以上述べてきたように、本発明によれば、電動式パワー
ステアリング装置においてハンドルホイールへの入力ト
ルクが零又はその近傍にある時には制御回路及び電動モ
ータ等は作動せず、これらの耐久性が余計な作動によっ
て低下することが防止される。特に車速感、　旧方式に
した時には、直進状態付近に不具合のない、操舵感覚の
良い電動式パワーステアリング装置を得ることができる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例におけるハンドルホイールへのトルク入
力と電動モータに流れる電流値との関係を示す特性線図
、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図
は制御回路の入力トルクと電流値との関係を示す特性線
図、第４図は制御回路の具体的構成を示す説明図、第５
図は第１図の特性線図に対応する入力トルクとステアリ
ング出力との関係を示す特性線図、第６図は第３図の特
性線図に対応する入力トルクとステアリング出力との関
係を示す特性線図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １４．１６．１８・・・転舵装置 ２８・・・トルクセンサ ３０・・・制御回路 ４２・・・電動モータ Ｄ・・・特性線図 ＤＩ　＋　’Ｄｌ・・・不感帝領域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　車輪を転舵する転舵装置と、該転舵装置を駆動する
   電動モータと、該電動モータの作動を制御する制御回路
   と、ハンドルホイールに加わる入力トルクの大きさを検
   知し、その結果を前記制御回路に入力するトルク検知器
   とを含み、前記制御回路の前記入力トルクと電動モータ
   に流れる電流値との関係ケ示す特性線図中には、入力ト
   ルクが零を中心とした所定値以内においては電流値を零
   としてモータを不作動とする不感帯領域が設けられてい
   ることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 ２　前記制御回路の特性線図中には、不感帯領域の両端
   部に前記入力トルクの所定値に対応するバイアス電流領
   域が設けられている特許請求の範囲第１項に記載の電動
   式パワーステアリング装置。