JPS62218268A - モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御方法 - 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、自動車の舵取り装置をモータの回転力で補
助付勢するモータ駆動式パワーステアリング制御方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置としてモータの駆動力を減速機を介
してギヤまたはベルト等の伝達機構によシステアリング
シャフトに補助付勢するものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のステアリング装置は以上のように構成されている
ので、減速機および伝達機構の応答遅れにより、制御系
として発振しやすい構造となっていた。このため、操舵
トルクむらあるいは衝撃を生じて滑らかなパワーステア
リングとならない問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、操舵トルクむら等の生じることなく滑らかな
ステアリングの行なえるモータ駆動式パワーステアリン
グ制御方法を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るＡワーステアリング制御方法は、ステア
リング装置を構成する各要素の遅れによる発振に対する
対策として、任意の数の前回トルク値を記憶しておき、
この値を通常は平均化し、入力トルクが急変した場合は
直前のトルク値に全て置きかえた値にて平均化したトル
ク値で電磁すべりクラッチ電流を制御するものである。

〔作用〕

この発明におけるパワーステアリング制御方法は、上記
の手段により制御できるようにしたので発振対策がコン
トロールユニットの制御プログラムにより可能で、ステ
アリング装置の各構成要素の変更なしで行なうことがで
きる。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はモータ駆動式パワーステアリング装置の概要図
であって、図において、１はハンドルで、３はハンドル
１に加えられた回転力に応じて電気信号を出力するトル
クセンサ、４ａは第１のユニバーサルジヨイント、４ｂ
Ｈ第２のユニバーサルジヨイント、２ａはハンドル１と
トルクセンサ３間を連結する第１のステアリングシャフ
ト、２ｂハトルクセンサ３と第１のユニバーサルジョイ
ント４ａ間を連結する第２のステアリングシャフト、２
ｃは第１のユニバーサルジヨイント４ａと第２のユニバ
ーサルジョイント４ｂ間を連結する第３のステアリング
シャフトである。５は第２のユニバーサルソヨイン）４
ｂに連結された第１のピニオン軸、６は第１のピニオン
軸５と噛み合う第１のラック歯部６ａと第２のラック歯
部６ｂｔ−有するラック軸、７ａは一方のタイロッド８
ａとラック軸６の一端を連結したざ−ルジョイント、７
ｂは他方のタイロッド８ｂとラック軸の他端を連結ｊＪ
＆−ルジョイントである。９はコントロールユニット、
１０は車速を検出する車速センサ、１１は車載用のバッ
テリー、１２はキースイッチ、１３は分巻または磁石界
磁を有する直流モータで、上記バッテリー１１からコン
トロールユニット９を介して駆動される。１４はモータ
１３の出力軸と直結して駆動される電磁式すべりクラッ
チで、例えばノ母つダクラッチかヒステリシスクラッチ
である。１５はすベシクラッチ１４の出力軸に連結され
減速機を形成するウオーム軸、１６はウオーム軸１５と
噛み合って駆動されるウオームホイール軸、Ｌ７はウオ
ームホイール軸１６とラック軸６の第２の歯部６ｂと噛
み合う第２のピニオン軸１８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
ラッチである。

第２図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、９ａはトルクセンサ３からの入力により操
舵トルクを測定する操舵トルク測定手段、９ｂはこのト
ルク手段９ａの判定値により操舵トルクの急変動を判定
する操舵トルク急変動判定手段、９Ｃはこの判定手段の
判定結果と周期的に取り込まれた操舵トルク測定値より
格納内容を決定される任意の数の前回操舵トルク測定値
を記憶保持する操舵トルク値記憶手段、９ｄはこの記憶
手段の内容を平均化する操舵トルク平均化手段、９ｅは
上記の操舵トルク値によりモータ印加電圧金決定するモ
ータ印加電圧決定手段、９ｆは操舵トルク平均化手段９
ｄの平均化結果により、クラッチ電流を決定するクラッ
チ電流決定手段、９ｇはモータ電圧決定手段９ｅの出力
に基づきモータ１３の印加電圧を制御するモータ印加電
圧制御手段、９ｈはクラッチ電流決定手段９ｆの出力に
基づき上記電磁式すべりクラッチ１４の電流を制御する
クラッチ電流制御手段、９１は車速により電磁クラッチ
１７をオン、オフ制御する電磁クラッチ制御手段である
。

次に動作を第３図〜第９図を含めて説明する。

第３図は電磁すべりクラッチ１４のクラッチ電流対伝達
トルク特性図、第４図は操舵トルク対モータ１３印加電
圧およびすベシクラッチ１４電流の制御特性図である。

第９図はコントロールユニット９０制御グロダラムのフ
ローチャートである。

まず、エンジンの始動に際してキースイッチ１２゛をオ
ンすると、電磁クラッチ１７がオンしウオームホイール
軸１６と第２のピニオン軸１８が連結される。この状態
でハンドル１に回転力を与えると、コントロールユニッ
ト９は第４図に示すようにモータ１３および電磁式すべ
りクラッチ１４を制御する。ただし、第４図における操
舵トルクはモータ制御の場合には周期的に取り込まれる
入力トルクであり、ナベククラッチ１４の制御の場合に
は平均トルクである。かくしてモータ１３の制御におい
て、操舵トルクを右方向に増加すると、ａ点でモータ１
３ｆ：オンし、モータに１００Ｘ電圧を印加する（ｂ点
）。さらに操舵トルクを増加し操舵トルク平均値がＣ点
になるとすベシクラッチ１４の電流が代れ始め、操舵ト
ルク平均値の増加に対し略対数的に増加し、１００％電
流となる（ｄ点）。逆にトルクを減少してトルク平均値
がｄ点よりすべりクラッチ１４の電流は減少し、Ｃ点で
０％となる。さらにトルクが減少しｅ点となるとモータ
１３はオフし、印加電圧は０ＸＣＦ点）となる。このこ
とは左方向でも略同様な制御が行なわれる。上記すベシ
クラッチ１４の特性は第３図に示すようにクラッチ電流
に対して伝達トルク、すなわちすベシトルクが略比例的
に増加する範囲が用いられる。したがって第４図でトル
クが増加し、ａ点に達するとモータには１００％電圧が
印加されるので、モータは回転し始めさらにトルクを増
加してトルク平均値がＣ点からすべ９クラツチ１４の電
流を除々に増加するため、ウオーム軸１５への出力トル
クは除々に増加することになシ、ハンドルｌに加える力
に応じた補助トルクをウオームホイール軸１６．電磁ク
ラッチ１７．第２のピニオン軸１８を介して第２のラッ
ク歯部６ｂへ伝え、ハンドルｌは軽くなる。

以上は、ステアリング装置の静的な動作であるが、第６
図時間対補助トルクの操舵トルクに対する遅れ特性図に
示すように実際の動作においては装置の各要素（モータ
１３．すべりクラッチ１４゜ウオーム軸１５．ウオーム
ホイール軸１６Ｆ）のトルク伝達遅れにより補助トルク
による付勢が行なわれるまでに時間遅れが発生する。こ
のため装置は発振しやすい。しかし第７図に示すように
対策として任意の数の前回トルク値を平均化した値にて
第４図に示す特性によシすべ９クラツチ１４を制御した
場合には、単に発振周期が長くなるのみで発振対策とは
ならない。そこで、この装置では第８図の時間対補助ト
ルクの操舵トルク特性図と第９図のフローチャートで示
すように任意の数の前回トルク値を単純平均するのでは
なく、周期的に取り込まれる入力トルクの値が直前に取
り込まれたト・ルク値に対して所定値Ｔ、（トルク急変
判定値）を越えて変化した場合には記憶されている任意
の数の前回トルク値の全てを直前のトルク値に置き換え
て平均化する方法としたものである。

この平均トルクをすべりクラッチ１４の制御に用いると
、第８図に示すように操舵トルクの変化に対して補助ト
ルクの変動はゆっくりしており、しかも操舵トルクが急
変した場合には補助トルクも直ちに追従して変化し、発
振を防止することができる。−万、モータ１３の制御は
補助トルクの方向を操舵トルクの方向と一致させるため
、周期的に取り込まれる入力トルク値にて制御を行なう
。

次に自動車が走行状態となった場合、第５図の車速対す
べりクラッチ電流および電磁クラッチ特性図に示すよう
に電磁式すべりクラッチ１４の電流は、車速の増加に反
比例して減少するように制御し、ｆ点ではハンドル１に
回転力が発生してもすべりクラッチ１４には電流は流れ
なくなる。さらに車速が上昇しｇ点に達すると、電磁ク
ラッチ１７もオフし、ウオームホイール軸１６と第２の
ピニオン軸１８は離脱するのでノ・ンドル１を廻す運転
者にとっては補助付勢のないステアリングとなる。

なお、この装置では周期的に取り込まれる入力トルク値
を記憶保持したが、第４図に示される各入力トルクに対
応したすべりクラッチ１４への制御出力内容を記憶保持
し、これの平均値により制御を行なっても上記と同様の
作用が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、装置の各構成要
素の遅れによる発振の対策として、任意の数の前回トル
ク値を記憶しておき、この値をトルク値に全て置き換え
た値にて平均化したトルク値ですベシクラッチの電流を
制御するようにしたので、発振対策がコントロールユニ
ットの制御グロダラムにより行なえ、装置の各構成要素
の変更なしで可能となシ、コストアップを伴わずに操舵
感覚がよいパワーステアリングとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるモータ駆動式パワー
ステアリング装置の概要図、第２図はコントロールユニ
ットのグロック回路図、第３図は電磁式すべりクラッチ
の電流特性図、第４図は操舵トルク対モータ印加電圧お
よびすべりクラッチ電流特性図、第５図は車速対すべり
クラッチ電流および電磁クラッチ印加電圧特性図、第６
図は時間対補助トルクの操舵トルクに対する遅れ特性図
、第７図は時間対補助トルク（任意の数の前回トルク値
の単純平均化によシすべりクラッチ制御）の操舵トルク
に対する遅れ特性図、第８図は時間対補助トルク（第７
図に対しトルク急変時記憶内容の書き換えによる平均値
により制御）の操舵トルクに対する特性図、第９図はグ
ロダラムのフローチャートである。 ■・・・ハンドル、３・・・トルクセンサ、５・・・第
１のピニオン軸、６・・・ラック軸、６ａ・・・第１の
ラック歯部、６ｂ・・−第２のラック歯部、９・・・コ
ントロールユニット、９ａ・・・操舵トルク測定手段、
９ｂ・・・操舵トルク急変動判定手段、９ｃ・・・操舵
トルク値記憶手段、９ｄ・・・操舵トルク平均化手段、
９ｅ・・・モータ印加電圧決定手段、９ｆ・・・クラッ
チ電流決定手段、９ｇ・・・モータ印加電圧制御手段、
９ｈ・・・クラッチ電流制御手段、９１・・・電流クラ
ッチ制御手段、１０・・・車速センサ％　１１・・・バ
ッテリー、１３・・・モータ、１４・・・電磁式すべり
クラッチ、１５・・・ウオ・−ム軸、１６・・・ウオー
ムホイール軸、１７・・・電磁クラッチ、１８・・・第
２のピニオン軸。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示すＯ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車のステアリング装置において、車速を検出
   する車速センサと、ステアリングシャフトの途中に設け
   られたハンドルの回転力を検出するトルクセンサと、ハ
   ンドルによりステアリングシャフトおよびユニバーサル
   ジョイントを介して駆動される第１のピニオン軸と、こ
   のピニオン軸と噛み合い駆動されるラック軸の第１のラ
   ック歯部と、上記車速センサとトルクセンサの信号を入
   力とするコントロールユニットと、車載用バッテリーか
   らコントロールユニットを介して駆動される直流モータ
   と、モータの出力軸に直結されコントロールユニットの
   出力電流によつて略比例的に伝達トルクを上昇する電磁
   式すべりクラッチと、このクラッチの出力軸に直結され
   減速機を構成するウォーム軸とウォームホィール軸と、
   ウォームホィール軸と第１あるいは第２のピニオン軸間
   の回転力をコントロールユニットによつて結合、離脱す
   る電磁クラッチを備え、上記第２のピニオン軸を有する
   場合、このピニオン軸とラック軸の第１のラック歯部と
   連続または別個に切られる第２のラック歯部を噛み合わ
   せて駆動することを特徴とするモータ駆動式パワーステ
   アリング制御方法。
2. （２）電磁式すべりクラッチをパウダクラッチまたはヒ
   ステリシスクラッチとしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のモータ駆動式パワーステアリング制御
   方法。
3. （３）コントロールユニットはトルクセンサからの入力
   により操舵トルクを測定する操舵トルク測定手段と、こ
   のトルク測定手段の測定値と直前に同一方法にて取り込
   まれた直前のトルク値により操舵トルクの急変動を判定
   する操舵トルク急変動判定手段と、通常は周期的に取り
   込まれた任意の数の前回トルク値を操舵トルク急変動判
   定手段により急変動を判定した場合には、上記任意の数
   の前回トルク値を全て直前のトルク値に置き換えて記憶
   保持する操舵トルク値記憶手段と、この記憶手段の内容
   を平均化する操舵トルク平均化手段と、上記操舵トルク
   値によりモータ印加電圧を決定するモータ印加電圧決定
   手段と、操舵トルク平均化手段の平均化結果によりクラ
   ッチ電流を決定するクラッチ電流決定手段と、モータ印
   加電圧決定手段の出力に基づき上記モータ印加電圧を制
   御するモータ印加電圧制御手段と、クラッチ電流決定手
   段の出力に基づき電磁式すべりクラッチの電流を制御す
   るクラッチ電流制御手段と、少なくとも車速により定ま
   る条件にて電磁クラッチを結合、離脱する制御を行なう
   電磁クラッチ制御手段とを備えたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のモータ駆動式パワーステアリン
   グ制御方法。