JPS62160959A - パワ−ステアリング制御装置 - 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〕 本発明は、パワーアシスト用に電動アクチュエータを用
いたパワーステアリング装置に係り、特に自動車用のパ
ワーステアリングシステムに好適な電動パワーステアリ
ング装置の制御方式に関する。

〔従来の技術〕

パワーステアリングシステムは、操舵ハンドルの操作に
必要な操舵力を軽減させるためのものであり、従来から
油田アクチュエータを用いたものが広く用いられていた
が、近年、その操舵力制御の内容が豊富に得られろ電動
アクチュエータによるパワーステアリングシステムが注
目されるようになってきた。

ところで、この、いわゆる電動パワーステアリングシス
テムとしては、従来から、例えば特開昭５８−２０２８
０３号公報にみらｊるように、・アナログ制御方式によ
るものが知られており、そして、この従来のものでは、
操舵角の検出のために、摺動型可変抵抗器を用いたエン
コーダが用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例では、摺動型可変抵抗器を用いているため、
それに起因する摺動ノイズの発生、温度変化による基準
値ずれ、それに寿命の点で問題があり、充分な信頼性を
得るのが困難であ７：Ｉ。

本発明の目的は、上記従来例の問題点に対処し、ディジ
タル処理が可能で常に確実に操舵角の検出が得られ、高
い信頼性を与えろことができろパワーステアリング装置
を提供するにある。

〔問題点を解決ｊるだめの手段〕 上記問題点は、操舵角検出のために、操舵ハンドルの回
転により基準角位置パルスと角度パルスを発生′ｆ２−
）センサを用い、操舵角が直進位置近傍にあることの検
出を車速が所定値以上のときに最初に基準角位置パルス
が検出されてきたことにより行なうようにしたことによ
り解決される。

〔作　用〕

パルス発生型のセンサは非接触型とすることができ、し
かも操舵ハンドルに設けろことができるので高い信頼性
が容易に得ら、ｆ″ｌる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明によるパワーステアリング制御装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。

第４図はラック・アンド−ピニオン方式のステアリング
システムに、パワーアシスト用の電動機を用いた一般的
な電動パワーステアリング装置の一例を示したもので、
運転者により操舵輪１から操舵軸２を介してラックピニ
オン機構３に加えられろ操舵力（操舵トルク）τをセン
サ部４内のトルクセンサで検出し、それを制御回路５に
取り込み、そｊに対応した制御信号Ｍを電動機６に供給
し、この電動機６から減速機構７を介してラックピニオ
ン機構３にアシスト力を与え、こねにより操舵力τを軽
減させる方向の制御が得られろようにしたものである。

このような電動パワーステアリング装置において、本発
明の一実施例によれば、センサ部４内に操舵軸２の回転
角を検出する舵角センサを設け、この舵角センサの出力
信号Ｅによって操舵輪１の中立位置からの回動角を検出
し、復元力制御などの舵角制御を行なうようになってい
る。

第５図（ａ）、　（ｂｌは本発明の一実施例における舵
角センサ８の一例を示したもので、周辺部にＮ極とＳ極
が交互に所定のピッチで現われろように着磁した２枚の
円板８ａ、８ｂと、その周辺部に近接して設けた磁気検
出ヘッド８Ｃ１８ｄから構成されている。

このうち、円板８ａは、その周辺部に１対のＮ極とＳ極
だけが現われるようにしてあり、これにより操舵輪１を
回転させたとき、所定の角度位置で１回転につき１個だ
けヘッド８Ｃからパルスが発生するようになっており、
かつ、操舵軸１を回転させて舵角を左右に限度一杯に（
こねをロック・ツウ・ロックという）変えたとき、ヘッ
ド８Ｃから発生するパルス（以下、このヘッド８Ｃから
のパルスを基準角位置パルスＥ２という）のいずれか１
個は、舵角が中立位置ＮＫあるときに発生するように作
られている。

また、円板８ｂはその円周に沿って６００対のＮ極とＳ
極が設けられており、これによりヘッド８ｄからは操舵
輪１を０．６度動かすごとに１個のパルスを発生″ｆろ
ように作らねでいる。そして、このとき、ヘット”、８
ｄには、円板８ｂの円周方向に僅かだけ位置がずれてい
る２個の検出素子が設けられており、これにより円板８
ｂの回転方向に応じて位相が反対になる２種のパルス（
以下、こわを角度パルスＥＡ、ＥＢという）を発生する
ようになっている。

従って、こねらのパルスの関係は第６図１ａＬ　（ｂｌ
のようになる。なお、このようなセンサは例えばロータ
リーエンコーダなどと呼ばれ、周知のものである。

第７図は制御回路５をマイクロ・コンピュータで構成し
た本発明の一実施例で、中枢部をなすＣＰＵがＩｌｏを
介してパルスＥ２．ＥＡ、ＥＢを含む種々のデータを取
り込み、ＲＯＭ、ＲＡＭのデータと共に必要な処理を行
ない、アンプＡ　　　１゜ｐ ２を介して電動機６の制御部に含まれているトランジス
タＴｒｉ、Ｔｒ２に信号を与え、アシスト用の操舵力や
舵角制御用の操舵力を電動機６に発生させろようになっ
ている。

電動機６は２組の界磁コイルＦ１．Ｆ２を備え、これに
よりトランジスタＴｒｌ、Ｔｒ２のいずれか一方だけを
オンに制御することに回転し、このとき、トランジスタ
ＴｒｌとＴｒ２のいずれを選択してオンさせるかによっ
て回転方向が制御できろようになっている。なお、図に
おいて、Ａは電機子を表わし、Ｄはフライホイールダイ
オードを表わす。

次に、この実施例の動作を第１図ないし第３図のフロー
チャートによって説明する。

まず、第１図は基準パルス（基準角位置パルスＥ２のこ
とを以下、こう言う）が発生する毎に実行されろ処理で
、この処理の実行に入ると、まず、Ｓｌの処理では車速
か所定値（例えばこの実施例で＆！４０Ｋｍ）に達して
いるか否かの判断を行ない、結果がＮ（Ｎｏのこと）と
なったときにはこのあと何もせずに処理を終了する。な
お、このときの車速については、第７図におげろ車速セ
ンサからのパルスを別途処理して検出したものを用いろ
ようにすわばよい。

しかして、Ｓｌでの結果がＹ　（ＹＥＳのこと）になっ
たときには、ここで８２に進み、別途設けてあろＮフラ
グにュートラル・フラグの意）を調べる処理を行なう。

まず、このＳ２の結果がＹ、つまりＮフラグが立ってい
たときには次の８３に進み、ここでカウンタ（舵角算出
用のカウンタで、詳しくは後述）をリセットしたあとリ
ターンする。

次に、このＳ２での結果がＮ、つまりＮフラグがまだ立
っていなかったとぎにはＳ４に進み、ここでまずＮフラ
グをオンにセットし、ついでＳ５に進み、ここで舵角制
御開始を判断するためのＲフラグをオンにセットしてか
らリターンする。

第２図は角度パルス（パルスＥＡ、ＥＢのこと）が発生
する毎に実行されろ処理で、この処理の実行に入るとま
ずＳ６でＮフラグが立っているか否かを調べろ。そして
、結果がＮ、つまり、まだＮフラグが立っていなかった
ときにはそのままリターンする。

一方、Ｓ６での結果がＹ、即ち、もうＮフラグが立って
いたときには、まずＳ７で右回転か否かを調べろ。つま
り、このＳ７の処理にまで進んだということは、このと
きにパルスＥＡ、ＥＢが舵角センサ８から発生されたと
きであろから、ここでパルスＥＡとＥＢの位相関係を調
べ、第６図の関係、即ち、パルスＥＡとＥＢのどちらの
位相が進んでいろかにより右回転か否かを判断するので
ある。そして、まず、８７での結果がＹ、つまり右回転
と判断されたときにはＳ８で舵角算出用のカウンタをイ
ンクリメント（１を加算すること）し、他方、結果がＮ
、つまり左回転と判断されたときにはＳ９でこのカウン
タをデクリメント（１を減算すること）シ、そのあとそ
れぞれリターンする。

第３図はタイマー割込により所定時間ごとに実行されろ
処理で、Ｓ１０でＲフラグを調べ、このＲフラグが立っ
ていたときだけ８１１での舵角制御を実行するようにな
っているのである。

次に、これら第１図ないし第３図の処理が実行されたこ
とにより得られる動作について説明する。

この実施例では、操舵角、つまり車両の操舵用の車輪が
直進方向（中立位置）を向いているところから左右にど
れだけの角度だけ振わでいるかを表わす角度が制御回路
５の中のカウンタのデータとして得られろようになって
いる。

即ち、第２図から明らかなように、この実施例では、舵
角センサ８のパルスＥＡ、ＥＢをカウントして操舵角を
得ろようになっている。

ところで、上記したように、舵角センサ８は操舵輪１（
第４図）が１回転′ｆろ間に６００個のパルスＥＡ、Ｅ
Ｂを発生し、従って、この実施例が適用されている車両
の操舵車輪の角度を左右一杯に変化させるのに必要な操
舵輪１の回転数を３回転とすわば、この間に現われろパ
ルスＥＡ、ＥＢの数は１８００個となる。

そこで、この実施例では、カウント値が＋９００から−
９００までカウント可能なアップダウンヵウタを操舵角
算出用のカウンタとして用い、カウント値が正のときに
は右方向の操舵角を、そして、負のときには左方向の操
舵角をそれぞれ表わすようにしており、従って、操舵角
がゼロ、つまり中立位置にあるときには、上記カウンタ
のカウント値がゼロになるようにしなげればならない。

このカウンタは車両、例えば自動車のエンジンを始動さ
せたときにリセットされ、そのカウント値はゼロにされ
ろ。

そこで、その後、操舵角が中立位置になるまではパルス
ＥＡ、ＥＢのカウントを行なわないようにしておき、操
舵角が中立位置になった瞬間から以後、このパルスのカ
ウントを開始するようにしてやれば、以後はこのカウン
タのカウント値が操舵角を表わすことになり、こうして
検出されてくろ操舵角に基いてパワーステアリングシス
テムにおけろ復元力制御や車速に応じてのパワーアシス
ト力制御、或いはアクチュエータの慣性補償制御などの
舵角制御を行なうようにしてやわばよいことになる。

しかして、この結果、このような角度パルスのカウント
によって操舵角を検出する方式のシステムでは、実際に
操舵角が中立位置になったことが検出できたけねばなら
ない。

そこで、この実施例では、舵角センサ８から得らｔ′１
．；ｂ基準パルスによって実際の操舵角が中立位置にあ
ることを検出するようになっており、以下、この点につ
いて説明する。

まず、第５図圧おいて、舵角センサ８の操舵軸２に対す
る取り付は位置を適当に選ぶなどして、操舵輪１（第４
図）を動かしたとき、実際の操舵角が中立位置になった
とき基準パルスＥ２が発生されるようにする。こうすれ
ば、とにかく実際の操舵角が中立位置になったときには
必ず基準パルスＥ２が現われろから、このパルスＥ２が
発生しく１３） たタイミングで上記した角度パルスのカウントを開始す
るようにすればよい筈である。

ところが、既に説明したように、実際の操舵角の可変範
囲では、基準パルスＥ２は複数回、例えば上述の例では
３回発生する。従って、中立位置では基準パルスが必ず
現われるが、中立位置以外の操舵角にあるときにも基準
パルスが現われるから、この基準パルスの発生だけでは
必ずしも中立位置にあることの検出ができない。そして
、このことが、第８図に示すような舵角センサを用いて
の操舵角検出によるパワーステアリングシステムが従来
例として存在しなかった理由である。

しかして、本発明では、操舵角を検出すべき車両の速度
が所定値以上にあるときに基準パルスが発生したら、こ
のときが中立位置にあるものとすることにより、中立位
置にあるときに発生してくる基準パルスと、そうでない
ときに発生してくる基準パルスを識別するようにしてい
る。そして、これは次の理由による。

第８図において、いま自動車が旋回半径Ｒ８となるよう
な操舵角のもとで、成る速度で旋回走行していたとし、
そこから速度を上げてゆくと、やがて横すべりを生じて
旋回半径Ｒ８が保てなくなってＲ（Ｒ＞Ｒｏ　）という
旋回半径になってしまう。従って、操舵角を小さくせざ
るを得なくなってしまう。そして、このことから明らか
なように、車両の速度が増すにしたがって、そのときに
安定した走行が得られろ操舵角は小さくなってゆく。

つまり高速になるにしたがって大きな操舵角は取れなく
なってゆくことになる。

一方、上記したように、基準パルスＥ２は、操舵角可変
範囲内の複数の操舵角位置で現わわるが、上記したよう
に、この基準パルスＥ２が操舵角可変範囲内で３同視わ
ねるとすれば、実際の中立位置以外の操舵角位置で基準
パルスが現われろときでの、その操舵角は左右共にかな
り大きな操舵角となっている筈であり、このような操舵
角に操作することは、車速が所定値以上にあるときには
事実上不可能である。

従って、本発明のように、車速が所定値以上のときに得
られた基準パルスを取り込むことにより、真の中立位置
を検出することができるのである。

そこで、本発明の実施例では、まず、第１図に示すよう
に、Ｓｌの処理により、とにかく車速が所定値に達する
まではＮフラグがセットされないようにしである。そし
て、第２図に示すように。

処理Ｓ６によりＮフラグがＯＮになるまでは角度パルス
ＥＡ、ＥＢによるカウントが開始されないようにしであ
る。

そして、成る基準パルスが現われたときに、車速が所定
値（４０Ｋｍ）以上になっていたら、ここで始めて８４
の処理によりＮフラグをセットし、以後、角度パルスに
よるカウントを可能にしている。

従って、この実施例によりば、常に真の中立位置からカ
ウントが開始されろため、舵角センサ８（第５図）によ
り常に正確に操舵角の検出を行なうことができる。

ところで、この実施例では、第１図から明らかなように
、処理Ｓ１と８２が共にＹとなったとき、つまりＮフラ
グがセットされてカウントが開始されたあとでも、真の
中立位置となったときには常に処理Ｓ３でカウンタがリ
セットさねるようになっており、これによりノイズなど
によるカウント値の誤差が積算されるのを防止するよう
になっている。即ち、第２図の処理によりカウンタが操
舵角を表わすようにカウントされているが、ここでノイ
ズなどにより誤まったカウントが行なわれると、それが
操舵角の誤差となって現われ、しかもこの誤差は誤カウ
ントが現わわろごとに積算されてしまう虞れがある。一
方、処理Ｓ１での結果がＹになったときには、必ず真の
中立位置にあり、従って、このときにはカウンタのカウ
ント値も必ず中立位置、つまりゼロになっている筈であ
る。

しかして、これがゼロになっていないということは、上
記した誤差が生じていることになるが、ここで処理Ｓ３
によりカウンタがリセットされるため、結局、この実施
例によれば、常に誤差が修正されて行き正しい操舵角が
得られることになるのである。

次に、この実施例では、第１図の処理Ｓ５が設けられて
おり、こわによりカウンタのカウントが開始されて操舵
角の検出が可能になったときにＲフラグがセットされ、
これにより第３図に示すように、実際に操舵角検出が可
能になってから復元力制御などの舵角制御が開始されろ
ことになり、常に適切な舵角制御を行なうことができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、非接触の回転角
センサを用いて操舵角の検出を行なうことができるから
、従来技術の問題点に充分に対処でき、以下に列挙する
優れた効果を容易に得ることができる。

■　温度などの外部条件による中立位置のずれをなくす
ことができろ。

■　Ａ／Ｄ変換器を用いずにディジタル化できろ。

■　ディジタル化が容易で、その結果、調整箇所が少く
て済む。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、それに第３図は本発明の一実施例の動
作を説明するフローチャート、第４図は本発明の一実施
例が適用されたパワーステアリングシステムの一例を示
す構成図、第５図は本発明の一実施例における舵角セン
サの説明図、第６図は舵角センサの信号出力を説明する
ための波形図、第７図は制御回路の一実施例を示す回路
図、第８図は本発明の動作原理を示す説明図である。 １・・・・・・操舵輪、２・・・・・・操舵軸、３・・
・・・・ラックピニオン機構、４・・・・・・センサ部
、５・・・・・・制御回路、６・・・・・・電動機、７
・・・・・・減速機構、８・・・・・・舵角センサ、ｇ
ａ、８ｂ・・・・・・円板、８Ｃ９８ｄ・・・・・・磁
気検出ヘッド。 代理人　弁理士　武　順次部（ほか１名）圀 Ｎ 敏 の　　　　の 第４図 ３−−−ラッタヒニオン狽ν角 ７−−−減速４幾オ湾 第５図 第６図 □　　Ｎ 回転方向 第７図 ■噌−−−■ ＣＰＵ　’　　　　　ＲＡＭ　　　　　ＲＡＭ」 ＬＩＳ ■ｉ 旦　／ Ａｍｐ　ｌ。 右　　　　　　　左 Ｌ　　　　δ０αｘ×叱佼京貿如 Ｉ１０Ａｍｐ２　　　　Ｔｒ２ ＝ＷＷ坑坦贅鯰、す６Ｗ− 加速量ｔｌｊ 台 定常同腹１ 一つクー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操舵ハンドルの回転を直接検出して基準角位置パル
   スと角度パルスを発生する回転角センサを備え、これら
   基準角位置パルスと角度パルスに基いて舵角を検出し舵
   角制御を行なう方式のパワーステアリング制御装置にお
   いて、車速が所定値に達しているか否かを検出する手段
   を設け、装置が動作可能な状態にされたあと舵角検出動
   作を開始させるための条件が、車速が上記所定値に達し
   ているときで、最初に上記基準角位置パルスが現われた
   ときとなるように構成したことを特徴とするパワーステ
   アリング制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記条件が満され
   ているか否かの判断処理が、上記基準角位置パルスの発
   生を条件とする割込処理となるように構成したことを特
   徴とするパワーステアリング制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記舵角制御が、
   操舵ハンドルからの操舵力消滅時での復元力制御、車速
   に応じてのパワーアシスト力制御、それにパワーアシス
   ト時でのアクチユエータの慣性補償制御の少くとも１つ
   を内容とすることを特徴とするパワーステアリング制御
   装置。