JPS62218271A - 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、自動車の舵取シ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、この種の装置とじ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りステアリング
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、高速操舵時にモータの無負荷回転数よシ操舵速度
が高くなるとモータが逆に負荷となり、操舵トルクが大
きくなるという問題点があった。

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、高速操舵への追従性を改善するようにし次
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。

〔問題点を解決する友めの手段〕

この発明に係る／＜ワーステアリング制御方法は、ハン
ドルの高速操舵を行なった場合、操舵速度に応じてモー
タの界磁′ば流を減少させる１同に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
の制御方法によプモータ無負荷回転数を上昇でき、高速
操舵への追従性を改善することができる。

〔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、１は操舵回転力を受けるハンドル、３はハンドル
１に加えられ九回転力に応じて電気信号を出力するトル
クセンサ、１９はハンドル１の操舵速度に応じて電気信
号を出力する操舵速度センサ、４ａは第１のユニバーサ
ルジョイン）、４ｂは第２のユニバーサルジヨインと、
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と、２ｂはトルクセンサ３と第１の
ユニバーサルジョイン）４ａ間を連結する第２のステア
リングシャフと、２ｃ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
ーサルジヨイント４ｂ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６
ａと第２のラック歯部６ｂ′ｊｋ；ｌｉｊするラック軸
、７ａは一方のタイロッド８ａとラック軸６の一端を連
結しｔボールジヨインと、７ｂは他方のタイロッド８ｂ
とラック軸の他端を連結したボールジヨイントである。

９はコントロールユニッと、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は界磁コイルを肩する直流モータで、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出動される電磁式
すべりクラッチで、例えばパウダクラッチかヒステリシ
スクラッチである。１５はすヘククラッチ１４の出力軸
に連結され減速機を形灰するウオームＨ７，ｘ６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、１７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
ルク測定手段９ａの測定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、９Ｃは操舵速度センサ１
９からの入力によりハンドル１の操舵速度を測定する操
舵速度測定手段、９ｄはこの測定平膜９Ｃの測定値によ
りモータ１３の界磁電流を決定するモータ界磁電流決定
手段、９ｅは操舵トルク測定値によりフラッチ電流を決
定するクラッチ電流決定手取、９ｆはモータ界ａｍ流決
定手段９ｄの出力に基づき、モータ界磁電流を制御する
モータ界磁電流制御手段、９ｇはモータ印加電圧決定手
段９ｂ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′、ル圧制御手板、９ｈはクラッチ電流決定
手Ｒ９ｅの出力に基づきすべりクラッチ１４の電流を制
御するクラッチ電流制御手板、９１は車速により定まる
条件にて電磁クラッチ１７を結合または離脱する制御す
る電磁クラッチ制御平膜である。

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
圧およびすべりクラッチ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９の制御プログラムのフ
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に回転力金与えると、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および電磁式すペシ
クラッチ１４を制御する。かくしてモータ１３の制御に
おいて、操舵トルクを右方向へ増加すると、ａ点でモー
タ１３をオンし、モータに１００チ電圧を印加する（ｂ
点）。さらに操舵トルクを増加し操舵トルクが０点にな
るとすべりクラッチ１４の電流が流れ始め、操舵トルク
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がｄ点よシすべり
クラッチ１４の電流は減少し、０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０％（２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。上記すべりクラッチ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、すなわちすペ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チ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が０
点からすべりクラッチ１４の電流を徐々に増加するため
、ウオーム軸１５への出力トルクは徐々に増加すること
になシ、ハンドル１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″ｆ、介して第２のラック歯部６ｂへ伝え、
ハンドル１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、ハン
ドル１を急操舵した場合には、モータ１３の無負荷回転
数以上に操舵トルクが大きくなってハンドルが重く感じ
る欠点がある。そこでこの装置では第６図のモータ界磁
電流対無負荷回転数特性図や第７図のノ１ンドル操舵速
度対モータ界磁電流制御特性図および第９図のフローチ
ャートで示すように、ハンドル１の操舵速度に対してモ
ータ１３の界磁電流を第７図に示すように制御し、ハン
ドル１の操舵速度に対レモータ無負荷回転数を高速操舵
時にモータ１３の界＠電流をＩＦＩよりＩＦ２へ減少す
る制御を行ない、Ｎ２まで上昇させ高速操舵時の追従性
を改善したものである。このことにより従来のモータ界
磁電流がＩＦＩに固定された場合に比べて高速操舵時の
追従性はＮｚ４倍になる。

次に自動車が走行状態となつ友場合、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電圧特性図に示す
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
ＩＫ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は離脱するのでハンドル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。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、ノ）ンドルの高
速操舵の場合、操舵速度に応じてモータ界磁電流を減少
させる方向に制御することにより、モータ無負荷回転数
を上昇させて高速操舵への追従性を改善することができ
る。この際、第８図のモータ電流対トルクおよび回転数
特性図に示すように同一トルクＴａについてモータ界磁
電流をＩＦＩよりＩＦ５べ操舵速度により可変とした場
合には、ＩＦｕを固定として同一追従特性を得ようとし
た場合に比べてモータ電流は低速操舵時にＩＭ２よシＩ
ＭＩへ減少し、少ないモータ電流で追従性のよい特性が
得られる。このため、バッテリーへ過大な負担をかける
ことなくモーメヘ界磁コイルを設けるのみで高速操舵へ
の追従性の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
ットのブロック回路図、第３図は電磁式すべりクラッチ
電流対伝達トルク特性図、第４図は操舵トルク対モータ
印加′Ｉに圧およびすべりクラッチ′屯流特性図、第５
図は車速対すべ９クラツチ電流および電磁クラッチ印加
電圧時・住図、第６図はモータ界磁′亀流対無負荷回転
数特注図、第７図はハンドル操舵速度対モータ界磁電流
制御特性図、第８図はモータ電流対トルクおよび回転数
特性図、第９図は制御プログラムのフローチャートであ
る。 １・・・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
ントロールユニッと、９ａ・・・操舵トルク測定手段、
９ｂ・・・モータ印加電圧決定手段、９ｃ・・・操舵速
度測定手段、９ｄ・・・モータ界Ｍｉ電流決定手段、９
ｅ・・・クラッチ電流決定手段、９ｆ・・・モータ界磁
電流制御手段、９ｇ・・・モータ印加電圧制御手段、９
ｈ・・・クラッチ電流制御手段、９１・・・電磁クラッ
チ制御手段、１０・・・車速センサ、１３・・・モータ
、１４・・・電磁式すペシクラッチ、１５・・・ウオー
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、１９・・・操
舵速度センサ。 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
   られハンドルの回転力を検出するトルクセンサおよびハ
   ンドルの操舵速度を検出する操舵速度センサと、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および操舵速
   度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、
   駆動される界磁コイルを有する直流モータと、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、操舵速度センサから
   の入力によりハンドル操舵速度を測定する操舵速度測定
   手段と、この測定手段の測定値によりモータ界磁電流を
   決定するモータ界磁電流決定手段と、操舵トルク測定値
   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
   、上記モータ界磁電流決定手段の出力に基づきモータ界
   磁電流を制御するモータ界磁電流制御手段と、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。