JPS62218275A - 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、この棟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フステアリング
シャフトに補助付勢するものがめる。

〔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に以上のように構成されている
ので、拭珀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。この対策として
平均トルクによりクラッチ電流を制御する方法が考えら
れるが、操舵反転時にモータ慣性による引つ掛りが発生
するのを防止するため、クラッチ電流を零とする制御を
行なう。

このとき、急速な切離しによりばね系に蓄えられたエネ
ルギーで衝撃トルクと、こ、れに伴なう衝撃音が発生す
る欠点があった。

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、衝撃トルクの発生をなくして衝撃音を防止し
、繰舵感党のよい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〕

この発明に係るパワーステアリング制御方法は、平均ト
ルクによるクラッチ電流制御を行なう方式において、操
舵反転時にモータ慣性による引っ掛り感や引き戻し感の
防止として、クラッチ電流を零にする制御を行なうとき
にこの制御を所定時間にて行うようにしたものである。

〔作　　用〕

この発明におけるツク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、急速な引離
しによるばね系の戻りによる衝撃トルクの発生と、これ
に伴なう衝撃音を防止し、衝撃トルクによる衝盤音の対
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
となる。

〔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、図にお込て、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
クセンナ、４ａは第１（７）ユニバーサルソヨイント、
４ｂは第２のユニバーサルソヨイント、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ニトルクセンサ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
、２Ｃは第１のユニバーサルソヨイント４ａと第２のユ
ニバーサルジヨイント４ｂ間を速紡ナス旭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
）４ｂに連結された第１のビニオン軸、６は第１のビニ
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６ｂをゼするラック軸、７ａは一方のタイロッド
８ａとラック軸６の一端を連結したボールソヨイント、
７ｂは他方のタイロッド８ｂとラック軸の他端を連結シ
タボールソヨイントである。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、上記ハツｆ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、例えばパウダクラッチかヒステリシスクラッチ
である。１５はすベククラッチ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、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のビニオン軸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フ
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、９ｃｌ）この記憶手段の内容を平
均化する操舵トルク平均化中膜、９ｄは上記操舵トルク
測定値と操舵トルク値記憶手段９ｂに記憶された直Ｆｒ
１Ｊのトルク値との比較により、操舵方向反転を判定す
る操舵方向反転判定手段、９ｅは操舵トルク値によフモ
ータ印加電圧を決定するモータ印加電圧決定手段、９ｆ
は上記操舵方向反転判定手段９ｄの出力が反転の判定出
力では所定時間にて零とする制（財）を行ない、非反転
の判定出力では縁続トルク平均化手股９Ｃの平均化結果
によりクラッチ電＆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１
３の印加電、圧を制御するモータ印加電圧制御手段、９
ｈはクラッチ電流決定手段９ｆの出力に基づき上記型出
式すベククラッチ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ｔ礎すべりクラッチ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１４ｔＷｃ、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、！磁りラッチ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および勤゛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、すべりクラッチ１４の制御の場合に
は平均トルクである。η）くシてモータ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
１３をオンし、モータに１００％電圧を印加する（ｂ点
）。さらに操舵トルクを増７１０し操舵トルク平均値が
Ｃ点になるとすべりクラッチ１４の′ｒｔ流が流れ始め
、操舵トルク平均値の増加に対し略対数的に増加し、１
００％’＆　’Ｉ＋ｔとなる（ｄ点）。逆にトルクを減
少してトルク平均値がｄ点よシすペジクラッチ１４の電
流は減少し、Ｃ点でＯ係となる。さらにトルクが減少し
８点となるとモータ１３はオフし、印７ＪＯを圧は０％
（Ｆ点）となる。このことは左方向でも略同様な制（至
）が行なわれる。上記すベククラッチ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
わちすべりトルクが略比例的に増７７０する範囲が用い
られる。したがって第４図でトルクが瑠〃口し、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平均値
がＣ点からすへりクラッチ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
ことになり、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
ビニオン軸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、実際の
動作においては、第６図に示した衝撃トルク発生を示す
タイミング図のように操舵トルク反転（例え龜右操舵よ
）左操舵へ切換え）時にはモータ慣性により引っ掛り感
や引き戻し感が生じるのを防止するため、クラッチ電流
を零としている。

しかし急速（例えは５０ｍ８　　以下）に零とした場合
には、第７図のばね模型図のように押し付けられたばね
を急に離すのと同様な原理にて衝撃トルクが発生して＠
撃音が出る。そこでこの装置では上記の対策として第８
図に示した衝撃トルク対策のクラッチＴｉ１ｔ、制御の
タイミング図と第９図の７０−チャートで示すように、
操舵トルク反転時にクラッチ１：流を直ちに零とするの
ではなく、所定時間Ｔｏ　（５０〜３００ｎｓ）にて零
に減衰させる制御とした。このことにより、ばね系の急
激な解除を防止して衝撃トルクの発生を解消したもので
ある。この結果、衝撃音についても防止することができ
る。一方、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、平均値トルクではなく
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、８ｇ５図に示した
車速対電１式すべりクラッチ電流および電磁クラッチ印
加電圧特性のようにすベククラッチ電流は、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。

さらに車速か上昇し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、装置全構成する
各要素の遅れによる発振対策として、平均トルクによる
クラッチ電流制御を行なう方式において、操舵反転時に
モータ慣性による引つ掛シ感や引き戻し感の防止として
クラッチ電流を零にする制御を行なうときに、この制御
を所定時間にて行なって急速な引離しによるばね系の戻
シによる衝撃トルクの発生と、これに伴なう衝撃音を防
止する方式であるため、衝撃トルクによる衝撃音の対策
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
あり、装置構成要素の変更なしで行なえ、これによシ、
安価にして操舵感覚のよいノぞ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Ａ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図電磁式すべりり゛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ｔ磁りラッチ印加電圧特性図、第６
図は衝宗トルク発生を示すタイミング図、第７図は個ｆ
撃トルク発生原理のはね模型図、第８図は衝撃トルク対
策のクラッチ電流制御のタイミング図、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、５ａ・・・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・・・操舵トルク値記憶手段、９ｃ・・・操舵トル
ク平均化手段、９ｄ・・・操舵方向反転判定手段、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・・・電磁クラッチ
制御手段、１０・・・車速センサ、１３・・・モータ、
１４・・・電磁式すべりクラッチ、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。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【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
   せて駆動するモータ駆動式パワーステアリング装置にお
   いて、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、任意の数の前回トルク値を
   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
   ルク測定値と操舵トルク値記憶手段に記憶された直前の
   トルク値との比較により操舵方向反転を判定する操舵方
   向反転判定手段と、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、操舵方向反転判
   定手段の出力が反転の判定出力の場合には現在の出力を
   所定時間にて零とする制御を行ない非反転の判定出力で
   は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モータ駆動
   式パワーステアリング制御方法。