JPS61119475A - 電動機式動力舵取装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電動機の使用により操舵補助力を発生して
車両の操舵を容易に行う電動機式動力舵取装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来の電動機式動力舵取装置としては、例えば特開昭５
８−８４６７号公報に記載されているものがある（第１
従来例）。

このものは、ステアリングに加えられる操舵１−ルクを
検出する操舵トルク検出器と、車両の走行速度を検出す
る車速検出器と、ステアリングに補助トルクを与える電
動機と、操舵トルク検出信号と車速検出信号とを入力し
て電動機を駆動する電動機駆動回路と、を含み、電動機
駆動回路は、ステアリングの操舵方向へ操舵トルクに応
じた補助トルクを電動機に発生させるとともに車速か所
定値以上となったときに電動機の駆動を停止することに
より、高車速走行時におけるステアリングの操舵補助を
解除して車両の燃料消費を軽減させることを特徴として
いる。

また、他の従来例として特開昭５９−７７９６６号公報
に記載されているものがある（第２従来例）。

このものは、ステアリングホイールの駆動力を、複数の
結合手段を介して互いに結合された複数のステアリング
シャフトを介して、ステアリングギヤに伝える入力トル
ク伝達機構； 前記入力トルク伝達機構に備わったステアリングシャフ
トの、ステアリン、グギャとそれに最も近い位置の結合
手段との間に結合され、前記電動機と結合されたモータ
トルク伝達機構； 前記入力トルク伝達機構に備わったステアリングシャフ
トに印加されるトルクを検出する入力トルク検出手段； 前記電動機に流れる電流に応じた信号を出力するモータ
電流検出手段；および 入力トルク検出手段およびモータ電流検出手段の出力す
る信号を関しして入力トルクに応じた電流を前記電動機
に流すとともに、該電動機に流れる電流を制限する手段
を少なくとも１つ備える電子制御手段； を備える電動パワーステアリング装置であって、この構
成により、電動機の過負荷による温度上昇を抑制して信
頼性を高めることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記第１従来例にあっては、単に車両が
所定の車速以上となったときに、電動機の駆動を停止す
るのみの構成となっていたため、所定車速での高速安定
性はある程度向上するが、実際の操舵力は、その車速で
の望ましい操舵力の値まで大きくすることはできず、操
縦性・安定性が悪化するという問題点がある。

また、上記第２従来例にあっては、操舵トルクが大きく
なる急操舵時に電動機を電磁制動する構成となっていた
ため、この電磁制動が車両の走行状態にかかわらず操舵
トルクが大きくなると常に作用するので、車庫入れ、縦
列駐車、右折・左折等の急操舵を行う低車速状態では電
磁制動が行われる頻度が高くなり、却って操縦性が悪化
し、このため、低車速操舵時には、電磁制動を不要とす
ると、操舵に「引掛り惑」を与え、しかも電磁制動作用
をよりめると、高車速操舵時には操舵が比較的緩やかで
あるので電磁制動効果は僅がしか生じず効果が得られな
いという問題点があった。

そこで、この発明は、車両の車速を検出し、これに応じ
て電動機による操舵補助と操舵抵抗制御とを切換制御す
ることにより、上記従来例の問題点を解決することを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明は、第１図に示
すように、電動機を使用して操舵補助力を発生する電動
機式動力舵取装置において、車速を含む車両の走行状態
を検出する走行状態検出手段と、該走行状態検出手段か
らの少なくとも車速検出値が所定設定値未満の低車速時
の値であるときには、操舵補助力を発生させるように前
記電動機を作動させ、前記設定値以上の高車速時の値で
あるときには、操舵抵抗を与えるように前記電動機を作
動させる制御手段とを備えることを特徴とする。

〔作用〕

この発明の作用は、車速検出器を含む走行状態検出器か
らの車速検出値が低車速走行状態を表すときには、制御
手段によって、電動機を操舵補助力を発生するように作
動させて操縦性を向上させる。また、高車速走行状態で
あるときには、制御手段によって、電動機を操舵抵抗を
与えるように作動させて操舵力を実際の操舵力より重く
して操縦性・安定性を確保する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第３図
は制御装置の処理手順を示す流れ図である。

まず、構成について説明する。第２図において、１はス
テアリングホイール、２はコラムシャフト、３はアッパ
ユニバーサルジヨイント、４はロアジヨイントシャフト
、５はロアユニバーサルジヨイント、６はステアリング
ギヤ、７は車輪である。

ロアジヨイントシャフト４には、減速装置１０を介して
電動機１）が連結され、この電動機１）の回転により、
ステアリングホイールｌを操舵する操舵力を補助する補
助力を与える。

そして、この電動機１）が制御装置１２により駆動ｗｉ
御される。

この制御装置１２は、例えばインタフェース回路１３、
演算処理装置１４及び記憶装置１５を有するマイクロコ
ンピュータ１６で構成され、そのインタフェース回路１
３の入力側にロアジヨイントシャフト４に取付けられた
操舵トルク検出器１７からの操舵力トルク検出信号ＤＴ
及び車両の変速機の出力側の回転数を検出して車速に応
じた車速検出信号を出力する車速検出器１８からの車速
検出信号ＤＶが供給され、且つ出力側に電動機１）に駆
動電流を出力する駆動回路１９が接続されている。ここ
で、操舵トルク検出器１７及び車速検出器１８で走行状
態検出手段を構成している。

演算処理装置１４は、インタフェース回路１３に供給さ
れる車速検出信号ＤＶ及び操舵トルク検出信号ＤＴに基
づき所定の演算処理を実行して電動機１）を駆動制御す
る制御信号ＣＳをインタフェース回路１３から駆動回路
１９に出力する。

すなわち、車速と操舵トルクとに基づき第４図に示す特
性曲線図から所定の補助力を選択し、車両が低車速で走
行している状態では、そのときの操舵トルクに応じて操
舵力を補助する操舵補助力を発生するように電動機１工
を制御し、この低車速走行状態から高車速走行状態に移
行すると、車速の増加に伴い徐々に補助力を低下させ、
所定車速以上となると、実際の操舵力と逆方向の操舵抵
抗を与えるように電動機１）を制御する制御信号ＣＳを
出力する。

記憶装置１５は、前記演算処理装置１４の処理に必要な
処理プログラムを予め記憶していると共に、前記第４図
の制御特性曲線に対応する記憶テーブルを記憶しており
、且つ演算処理装置１４の処理結果を逐次記憶する。

次に、前記演算処理装置１４の処理手順を第３図につい
て説明する。

すなわち、ステップ■で車速検出器１８からの車速検出
信号ＤＶを読込み、そのパルス間隔を測定するか或いは
単位時間当たりのパルス数を計数して車速検出値Ｖを算
出し、これを記憶装置１５の所定記憶領域に一時記憶す
る。

次いで、ステップ■に移行して、操舵トルク検出器１７
からの操舵トルク検出信号ＤＶを読込み、これを操舵ト
ルク検出値Ｔとして記憶装置１５の所定記憶領域に一時
記憶する。

次いで、ステップ■に移行して、車速検出値Ｖに基づき
対応する車速管理記憶テーブルを選択し、この選択され
た記憶テーブルを参照して前記操舵トルク検出値Ｔに基
づき所定の操舵補助力Ｆを算出する。

次いで、ステップ■に移行して、前記ステップ■で算出
した操舵補助力となるように、電動機１）を駆動する駆
動制御信号ＣＳを駆動回路１９に出力する。

次いで、ステップ■に移行して、制御を終了するか否か
を判定し、制御を継続する場合には、ステップ■に戻り
、制御を終了するときには、前記処理を終了する。

ここで、ステップ■及び■の処理が制御手段に対応して
いる。

次に、作用について説明する。今、車両が駐車状態にあ
って、イグニッションキー（図示せず）がオフ状態にあ
るものとすると、この状態では、制御装置１２の演算処
理装置１４で第３図の処理が実行されず、インタフェー
ス回路１４からは制御信号Ｃ８は出力されない。このた
め、駆動回路１９から駆動電流が出力されず、電動機１
）は非駆動状態にあり、車輪を転舵する転舵力はステア
リングホイール１に与える操舵力のみに依存している。

この駐車状態からイグニッションスイッチをオン状態と
すると、これにより演算処理装置１４で第３図の処理が
実行開始される。

このとき、車両は停止状態にあるので、車速検出器１８
からは車速検出信号ＤＶが出力されず、このため、ステ
ップ■で車速検出値■が零であるとされ、これが記憶装
置１５の所定記憶領域に一時記憶される。

次いで一、ステップ■に移行して、操舵トルク検出器１
７の検出信号ＤＴを読込み、これを記憶装置１５の所定
記憶領域に一時記憶する。

次いで、ステップ■に移行して、前記記憶装置１５に記
憶した車速検出値■に基づき記憶装置１５に予め記憶し
た所定の車速管理記憶テーブルを選択する。すなわち、
車両が停止状態にあって、車速か零であるときには、第
４図の特性曲線Ｌ０に対応する記憶テーブルが選択され
る。

そして、この選択された記憶テーブルを参照してそのと
きの操舵トルクに基づき操舵補助力Ｆを算出する。した
がって、このとき、ステアリングホイール１を運転者が
操舵しない状態では、ロアジヨイントシャフト４に操舵
トルクが発生していないので、操舵補助力Ｆは零となる
。

その結果、インタフェース回路１３から零の制御信号Ｃ
３が駆動回路１９に出力される。このため、駆動回路１
９からは駆動電流が出力されず、電動機１）は停止状態
にある。

そして、この電動機１）の停止状態から例えばステアリ
ングホイール１を操舵して据え切りを行うと、このとき
には車輪と路面との間の摩擦抵抗が大きいので、ステア
リングホイール１の操舵力に応じた捩り力が口・アジョ
イントシャフト４に生じ、これに応じた操舵トルクが操
舵トルク検出器１７で検出される。

したがって、このときの操舵トルク検出器１７の検出信
号ＤＴに基づく操舵トルク検出値Ｔの値に応じて第４図
の特性曲線り、に対応した車速管理記憶テーブルを参照
して、操舵トルクが大きいときには、操舵補助力Ｆが大
きくなり、操舵トルクが小さいときには、操舵補助力Ｆ
が小さくなり、操舵トルクに応じた操舵補助力Ｆが算出
される。

その結果、算出された操舵補助力Ｆに対応する値の制御
信号Ｃ３がインタフェース回路１３から駆動回路１９に
出力され、この駆動回路１９から所定値の駆動電流が出
力される。

このように、駆動回路１９から所定値の駆動電流が出力
されると、これが電動機１）に供給されるので、電動機
１）が回転駆動され、ロアジヨイントシャフト４に対し
て電動機１）による駆動トルクが付加されるので、転舵
を行う場合のステアリングホイール１に対する操舵力を
軽減してパワーステアリングとしての機能を発揮するこ
とができる。

また、この停車状態における据え切り状態から車両を発
進させると、そのときの車速検出器１８からの車速検出
信号ＤＶに基づく車速検出値Ｖが増加するので、ステッ
プ■で選択する車速管理記憶テーブルが第４図の特性曲
線Ｌ＋、Ｌｚ・・・・・・に対応したものとなり、この
ため、停車時と同一の値の操舵トルクがロアジヨイント
シャフト４に作用したとしても算出される操舵補助力Ｆ
の値は減少する。その結果、車速の増加に伴う車輪の回
転数増加に伴い転舵時の路面と車輪との間の摩擦抵抗が
低下するので、この分操舵補助力Ｆが低下して、ステア
リングホイール１を操舵したときの操舵感覚が前記据え
切り時と略同様となり、そのときの走行状態に最適な操
舵感覚を得ることができる。

そして、車速かさらに増加して所定設定値（例えば１２
０　ｋｍ／ｈ）以上の高速走行状態となると、第４図の
特性曲ｖＡＬ＋−＋又はＬ７に対応した車速管理記憶テ
ーブルが選択され、このときの操舵トルクに応じた操舵
力の方向とは逆方向となる操舵補助力Ｆを算出する。

そして、この操舵補助力Ｆに対応する値の制御信号ＣＳ
を駆動回路１９に出力し、この駆動回路１９から電動機
１）をロアジヨイントシャフト４のステアリングホイー
ル１の操舵による回転方向と逆方向となるように駆動す
る駆動電流を電動機１）に出力する。このため、電動機
１）が回転駆動され、ロアジヨイントシャフト４にステ
アリングホイール１からの操舵力に抵抗惑を与える駆動
トルクを付与する。その結果、ステアリングホイール１
の操舵力が動力舵取装置がない状態における抵抗感に比
較して大きな抵抗惑を与えることができ、高速走行時の
不用意な急操舵を未然に防止することができると共に、
直進走行時のステアリングホイール１のふらつきを防止
して、操縦性・安定性を確保することができる。

次に、この発明の第２実施例を第５図以下について説明
する。

この第２実施例においては、走行状態検出手段を車速検
出器１８、ステアリングホイール１の操舵角を検出する
操舵角検出器２１及びこの操舵角速度検出器２１の検出
信号を微分して操舵角速度を検出する操舵角速度検出器
２２で構成し、車両の車速及び操舵角に基づき操舵補助
力ｆを算出すると共に、操舵角速度に基づき所定の補正
係数Ｋ（θ）を算出し、この補正係数Ｋ（汐）と操舵補
助力Ｆとの積によって実操舵補助力Ｆを算出し、これに
より電動機１）を制御するようにして、操舵角速度に応
じて操舵補助力を変更するようにしたものである。

この第２実施例においては、演算処理装置１４で第３図
の処理に代えて第６図に示す処理を実行する。

すなわち、ステップ［相］で、車速検出器１８の検出信
号ＤＶを読込み、これに基づき車速検出値Ｖを算出して
、これを記憶装置１５の所定記憶領域に一時記憶する。

次いで、ステップ■に移行して、操舵角検出器２１の検
出信号を読込み、これを操舵角検出値θとして記憶装置
１５の所定記憶領域に一時記憶する。

次いで、ステップ＠に移行して、操舵角速度検出器２２
からの操舵角速度検出信号を読込み、これを操舵角速度
検出値θとして記憶装置１５の所定記憶領域に一時記憶
する。

次いで、ステップ０に移行して、車速検出値■に基づき
第３図に対応した第７図に示す特性曲線に対応する車速
管理記憶テーブルを選択し、この選択した車速管理記憶
テーブルを参照して操舵角検出値θに基づき操舵補助力
ｆを算出して、これを記憶装置１５の所定記憶領域に一
時記憶する。

次いで、ステップ■に移行して、転舵角速度検出値θに
基づき、第８図に示す特性曲線に対応した転舵角速度記
憶テーブルを参照して、補正係数Ｋ（ｂ）　（≧１）を
算出して、これを記憶袋Ｗ１５の所定記憶領域に一時記
憶する。

次いで、ステップ［相］に移行して、操舵補助力Ｆと補
正係数Ｋ（θ）とを乗算することにより、実操舵補助力
Ｆを算出し、これを記憶装置１５の所定記憶領域に一時
記憶する。

次いで、ステップ［相］に移行して、実操舵補助力Ｆに
対応する値の制御信号ＣＳを駆動回路１９に出力する。

次いで、ステ・ノブ＠に移行して、制御を終了するか否
かを判定し、制御を′ｍ続するときには、ステップ［相
］に戻り、制御を終了するときには、前記処理を終了す
る。

ここで、ステップ０〜ステツプ［相］の処理が制御手段
に対応している。

次に、第２実施例の作用を説明する。車両が走行を開始
して演算処理装置１４で第６図の処理を実行開始すると
、そのときの車速検出値Ｖと操舵角検出値θとにより車
速管理記憶テーブルを参照して操舵補助力ｆを算出する
（ステップ０）。

次いで、そのときの操舵角速度θに基づき操舵角速度記
憶テーブルを参照して補正係数Ｋ（θ）を算出する（ス
テップ■）。このとき、ステアリングホイール１の操舵
速度が遅いとき即ち緩操舵を行ったときには、第８図に
示すように、補正係数Ｋ（υ）の値が略“ｌ”に近い値
となり、したがって、前記操舵補助力ｆと補正係数Ｋ（
θ）との積である実操舵補助力Ｆは操舵補助力ｆと略等
しい値となる。その結果、この場合の実操舵補助力Ｆは
、前記第１実施例における操舵補助力Ｆと等価な値とな
り、これに応じて電動機１）が回転駆動されてその操舵
状態に最適な操舵補助力がロアジヨイントシャフト４に
付与される。

また、ステアリングホイール１の操舵速度が早いとき即
ち急操舵を行ったときには、第８図に示すように、補正
係数Ｋ（θ）の値が太き（なるので、操舵補助力Ｆは緩
操舵時の値に比較して大きな値となり、これに応じて電
動機１）が回転駆動されるので、急操舵を助長する操舵
補助を行うことができ、急操舵時の操縦性を向上させる
ことができる。

なお、上記第２実施例では操舵角速度θに応じた補正係
数Ｋ　（ａ）を用いて、操舵補助力【を算出したが、操
舵補助力ｆを車速検出値Ｖ、操舵角θ及び操舵角速度ｅ
の３次元の記憶テーブルより読み出すことも可能である
。

また、上記各実施例においては、操舵補助力を付与する
電動機１）をロアジヨイントシャフト４に減速１！１）
０を介して連結した場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、ステアリングホイール１と車輪
との間の転舵力駆動系の何れかに電動機１）を連結する
ようにしてもよい。

さらに、上記実施例においては制御装置としてセイクロ
コンピュータ１６を適用した場合について説明したが、
これに限らず操舵トルク又は操舵角に応じて操舵補助力
を発生する関数発生器を複数設け、これら関数発生器を
車速検出信号によって選択することによって電動機１）
の駆動電流を制御することもでき、その他の電子回路を
組み合わせて制御装置を構成することができること勿論
である。

またさらに、電動機１）の駆動方式としては上側のよう
に駆動電流の電流値を変更する場合に代えて、パルス駆
動電流のデユーティ比を変更して電動機１）の回転トル
クを変更するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、操舵状態で操
舵力を補助する電動機を制御手段により、車速の変化に
追従して駆動制御すると共に、所定車速以上の高速走行
時に、操舵力の反力となる抵抗力を付与するように電動
機を駆°動する構成としたため、高速走行時に、ステア
リングホイールに　・所定の抵抗感を与えて操舵感覚を
向上させると共に、直進走行時のステアリングホイール
のふらつきを防止して操縦性・安定性を向上することが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概要を示す基本構成図、第２図はこ
の発明の一実施例を示す概略構成図、第３図はその制御
装置の処理手順の一例を示す流れ図、第４図は車速をパ
ラメータとした操舵トルクと操舵補助力との関係を示す
特性曲線図、第５図はこの発明の第２実施例を示す概略
構成図、第６図はその制御装置の処理手順を示す流れ図
、第７図は車速をパラメータとした操舵角と操舵補助力
との関係を示す特性曲線図、第８図は操舵角速度と補正
係数との関係を示す特性曲線図である。 ｌ・・・・・・ステアリングホイール、２・・・・・・
コラムシャフト、４・・・・・・ロアジヨイントシャフ
ト、６・・・・・・ステアリングギヤ、１０・・・・・
・減速機、１）・・・・・・電動機、１２・・・・・・
制御装置、１３・・・・・・インタフェース回路、１４
・・・・・・演算処理装置、１５・・・・・・記憶装置
、１６・・・・・・マイクロコンピュータ、１７・・・
・・・操舵トルク検出器、１８・・・・・・車速検出器
、１９・・・・・・駆動回路、２１・・・・・・操舵角
検出器、２２・・・・・・操舵角速度検出器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機を使用して操舵補助力を発生する電動機式
   動力舵取装置において、車速を含む車両の走行状態を検
   出する走行状態検出手段と、該走行状態検出手段からの
   少なくとも車速検出値が所定設定値未満の低車速時の値
   であるときには、操舵補助力を発生させるように前記電
   動機を作動させ、前記設定値以上の高車速時の値である
   ときには、操舵抵抗を与えるように前記電動機を作動さ
   せる制御手段とを備えることを特徴とする電動機式動力
   舵取装置。
2. （２）走行状態検出器は、車両の車速を検出する車速検
   出器と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出器とから
   構成され、制御手段における操舵抵抗制御を前記各検出
   器の検出信号に基づき行うようにした特許請求の範囲第
   （１）項記載の電動機式動力舵取装置。
3. （３）走行状態検出器は、車両の車速を検出する車速検
   出器と、操舵角を検出する操舵角検出器と、操舵角速度
   を検出する操舵角速度検出器とから構成され、制御手段
   における操舵抵抗制御を前記各検出器の検出信号に基づ
   き行うようにした特許請求の範囲第（１）項記載の電動
   機式動力舵取装置。