JPS62255272A - モ−タ駆動式パワ−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〕 この発明は、自動車の舵取り装置をモータの回転力で補
助負荷付勢するモータ駆動式パワーステアリング制御装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種のモータ駆動式パワーステアリング制御装
置は、モータの駆動力を、減速機を介して、ギヤまたは
ベルトなどの伝達機構により、ステアリングシャフトあ
るいはラック軸に補助負荷付勢する構造である。

〔問題点を解決するための手段〕

しかしながら、従来のモータ駆動式パワーステアリング
制御装置においては、第８図に示すような時間対操舵ト
ルクおよび七−夕電流特性を示すように減速機および伝
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、滑らかなパワーステアリングとならない欠点
ｔ−Ｎしていた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、各構成要素の遅れによる発振あるいはトルクむら
が防止でき、コストアップ要因を伴なわずに操舵感覚の
よいモータ駆動式パｒ７−ｘテアリング制御装置を得る
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るモータ駆動式パワーステアリング制御装
置は、操舵トルク変動率を算出する操舵トルク変動率算
出手段と、操舵トルク変動率に対応し几モータ電流定数
を記憶保持するモータ電流定数記憶手段と、モータ電流
記憶手段の出力とモータ電流定数記憶平膜の出力を加算
してモータ電流値を決定してモータ電流を制御する手段
とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、操舵トルク変動率算出手段で操舵
トルク値と記憶保持された前回の操舵トルク値よシ操舵
トルク変動率を算出し、この操舵トルク変動率に対応し
几モータ電流定数と操舵トルクに対応したモータ電流値
と全加算してモータ電流値を決定し、この決定したモー
タ電流値に基づきモータ電流を制御する。

〔実施例〕

以下、この発明のモータ駆動式パワーステアリング制御
装置の実施例について図面に基づき説明する。第１図は
その一実施例の全体の構成を示す図である。−この第１
図において、１は運転者の操舵回転力を受けるハンドル
である。このハンドル１に加えられた回転力に応じてト
ルクセンサ３から電気信号を出力するようにしている。

トルクセンサ３とハンドル１間を第１のステアリングシ
ャフト２ａで連結している。

このトルクセンサ３と第１のユニバーサルジヨイント４
３間を第２のステアリングシャフト２ｂで連結している
。この第１のユニバーサルジョイン）４ａと第２のユニ
バーサルジョイン）　４　ｂ　間は第３のステアリング
シャツ）２ｃで連結シテいる。

この第２のユニバーサルジョイン）４ｂに第１のピニオ
ン軸５が連結されている。

第１のピニオン軸５はラック軸６の一端に形成された第
１のラック歯部６ａと噛合している。このラック軸６は
第１のピニオン軸５と同時加工または別加工されたもの
であシ、ラック軸６の他端には第２のラック歯部６ｔｌ
Ｎしている。この第２のラック歯部６ｂには、第２のピ
ニオン軸１７と噛合している。

ラック軸６の一端はゼールジョイン）７ａｉ介して、タ
イロッド８ａに連結されている。同様にして、ラック軸
６の他端はボールジヨイント７ｂを介してタイロッド８
ｂに連結されている。

コントロールユニット９にハ、トルクセンサ３の出力、
車速センサ１０の出力が入力されるようになっていると
ともに、バッテリ１１の正極が接続され、さらに、キー
スイッチ１２を介してバッテリの正極に接続されている
。バッテリ１１の負極はアースされている。

コントロールユニット９からＤＣモータ１３ｆ。

制御するようになっているとともに、電磁クラッチ１６
も制御するようになっている。このＤＣモータ１３は分
巻ま几は磁石界磁ｔ−Ｎするもので、上記バッテリ１１
からコントロールユニット９を介して駆動されるもので
ある。

ＤＣモータ１３の出力軸にウオーム軸１４が連結されて
いる。ウオーム軸１４は減速機を構成するものである。

このウオーム軸１４にウオームホイル１５が噛合される
ようになっている。

ウオームホイル軸１５は電磁クラッチ１６にょフ第２の
ピニオン軸１７との機械的な連結を行うようになってい
る。電磁クラッチ１６はコントロールユニット９の指示
にしたがって、ウオームボイル軸１５と第２のピニオン
軸１７との結合または解離するようになっている。

第２図は、第１図の実施例のコントロールユニット９の
具体的構成を示す構成図である。この第２図において、
９ａは上記トルクセンサ３よシの入力により、操舵トル
クを測定する操舵トルク測定手段、９ｂは上記車速セン
サ１０よフの入力により、車速を測定する車速測定手段
である。

操舵トルク値と記憶保持された前回操舵トルク値より、
操舵トルク変動率算出手段９Ｃが操舵トルク変動率を算
出してモータ電流決定手段９ｆに出力するようになって
いる。

この操舵トルク変動率算出手［９ｃの出力はモータ電流
決定手段９ｆに送出するようになっている。モータ電流
決定手段９ｆには、モータ電流定数記憶手段９ｄ（トル
ク変動率に対応〕の出力と、モータ電流記憶手段９ｅ（
操舵トルクに対応）の出力とが入力されるようになって
いる。

モータ電流定数記憶手［９ｄは上記操舵トルク変動率に
対応し几モータ電流定数を記憶保持するものであシ％ま
たモータ電流記憶手段９ｅは上記操舵トルクに対応し几
モータ電流値を記憶保持するものである。

上記モータ電流決定手段９ｆはモータ電流記憶手段９ｅ
の出力とモータ電流定数記憶手段９ｄの出力を加算する
ことにより、上記モータ電流値全決定するものである。

このモータ電流決定手段９ｆの出力に基づきモータ電流
制御手段９ｇはＤＣモータ１３のモータ電流を制御する
ようにしている。

まｔ、電磁クラッチ制御手段９ｈはモータ電流制御手段
９ｇの出力に基づき、少なくとも車速により定まる条件
にて、電磁クラッチ１６を結合ま危は解離する制御全行
うようになっている。

次に上記実施例の動作を第３図〜第７口金参照しながら
説明する。笛３図は操舵トルク対モータ電流の制御特性
図１、第４図は車速対モータ電流および電磁クラッチ印
加電圧の制御特性図、第７図はコントロールユニット９
の制御プログラムを示す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１６がオンし、ウオームホイー
ル軸１５と第２の一ニオン軸１７が機械的に連結される
。

この状態で、ハンドル１に運転者が回転力を与えると、
コントロールユニット９は、第３図に示すようにＤＣモ
ータ１３電流を制御する。

この第３図において、操舵トルクを右方向に増加すると
、ａ点でＤＣモータ１３ｆｔオンし、モータおよび機械
系の慣性の影響を軽減するため、ＩＯ２（２〜工ひ程疲
）のモータ電流を流す。

さらに、操舵トルクを増加し、ｂ点よ）モータ電流を操
舵トルクに対して直線的に増大させ、０点にて％１００
％電流となる。

逆にトルクを減少して、操舵トルクが０点よ〕モータ電
流は減少し、ｂ点で工かのモータ電流値となる。さらに
、トルクが減少し、ａ点となると、モータはオフする。

このことは左方向でも、はぼ同様な制御が行なわれる。

モータ電流に対する伝達トルクの関係は比例関係である
。

したがって、第３図でトルクが増加すると、ａ点にてＤ
Ｃモータ１３をオンし、■θＦのモータ電流が流れる。

さらにトルクを増加すると、ｂ点からＤＣモータ１３の
電流を除々に増加する制御を行う九め、ウオーム軸１４
への出力トルクは除々に増加することとなシ、ハンドル
ｌに加える運転者の力に応じた補助トルクをウオームホ
イール軸１５、電磁クラッチ１６、第２のピニオン軸１
７を介して、第２のラック歯部６ｂに伝える。この九め
、ハンドル１は軽くなる。

以上は、このシステムの静的カ動作についての説明であ
るが、第５図に示すように、実際の動作においては、シ
ステム谷要素（モータ１３、ウオーム軸１４、ウオーム
ホイール軸１５など）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、〔従来の技術〕の欄でも述べ、第８図に示す
ごとく、発振あるいはトルクむらを発生しやすい欠点ｅ
！することになるが、この発明では、第６図の制御特性
図と、第７図のフローチャートで示すように１周期的に
取シ込まれる入力トルク値と直前に取シ込まれたトルク
値との差を求め、増減およびトルク差に応じて、予め記
憶保持されｔモータ電流定数ＩＫを読み出す。この値は
、トルク増加時は正の値、減少時は負の値をとる。

また、トルク絶対値差の大きい程、大きな値とする。

すなわち、第７図において、エンジンが始動し。

イニシャライズした後、ステップＳ１で車速センサ１０
の出力で車速側足手段９ｂが車速Ｖを測定するとともに
、ステップＳ２で操舵トルク測定手段９ａでトルクセン
サ３の出力により操舵トルクＴｓを測定する。

次いで、ステップＳ３で操舵トルク変動率算出手段９Ｃ
により、操舵トルクＴｓに対する操舵トルク変動率ΔＴ
を算出してモータ電流決定手段９ｆに算出結果を出力す
る。

次に、ステップＳ４において、モータ電流定数記憶手段
９ｄで記憶され九トルク変動率に対応するモータ電流定
数Ｉｘｔ−モータ電流決定手段９ｆで読み出すとともに
、ステップＳ５でモータ電流記憶手段９ｅで予め記憶さ
れた操舵トルク対応のモータ電流ＩＭＩをモータ電流決
定手段９ｆにより読み出す。

このモータ電流定数ＩＫは上記操舵トルク変動率ΔＴに
対して次の第１表の関係を有する。

く第１表〉 次に、ステップＳ６において、モータ電流決定手段９ｆ
で上述のように読み出したモータ電流ＩＭＩとモータ電
流定数工Ｋｔ−加算して、モータ電流ＩＭ’ｅ求める。

次に、この求め友モータ電流をモータ電流決定手段９ｆ
からモータ電流制御手段９ｇに送シ、モータ電流制御手
段９ｇはモータ電流ＩＭにＤＣモータ１３のモータ電流
を制御する。

この結果、第６＠に示すように、操舵トルクＴＳの変動
に対し、モータ電流ＴＩＭｔ−微分的に変化させて流す
ことにより、操舵トルク変動ΔＴｓ　ｆ、抑制する。

次に自動車が送行状態となった場合、第４図に示すよう
にモータ電流は、ｄ点の車速にてニーの電流に減少させ
、ｅ点の車速にて電磁クラッチ制御子［９ｈＫよ）制御
され、ｔａクラッチ１６の印加電圧とともに零とする。

このため、ウオームホイール軸１５と第２のビニオン軸
１７は離脱するので、ハンドル１を回す運転者にとって
は補助負荷付勢のないステアリングとなる。

すなわち、ステップＳ７において、車速がｖｌ（車速筒
１の所定（ｔｉ［）より遅い場合には、モータ電流決定
手段９ｆからモータ電流ＩＭが出力され（ステップＳ８
）、モータ電流制御手段９ｇによりＤＣモータ１３のモ
ータ電流を制御する。

ま几、車速ｖ１よ）速い場合には、ステップＳ９でモー
タ制御平膜９ｇによりＤＣモータ１３ｔ−モータ電流Ｉ
ＯＦ　（モータオフセット電流）に制御する。

車速か第２の所定値ｖ２より遅くなると（ステップ８１
０）、電磁クラッチ制御子［９ｈによりミ磁りラッチが
結合され（ステップ５１１）、ウオームホイール軸１５
がウオーム軸１４と結合する。

また、車速が第２の所定値■２よシ速い場合には、ステ
ップ８１２で電磁クラッチ制御手段９ｈにより、電磁ク
ラッチ制御手段１６が遮断される。

さらに、ステップ８１１での電磁クラッチ１６の結合あ
るいはステップ８１２での電磁クラッチ遮断が行われる
と、ステップ８１３に進み、モータ電流記憶手段９ｅに
より前回のトルク乃からＴｓＯを記憶する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明し几とおシ、操舵トルクに応じて予
め記憶保持され九モータ電流ＩＭ１へ操舵トルク変動率
（前回トルク値と今回トルク値の差）に応じたモータ電
流定数Ｉｘｆ、加算したモータ電流ＩＭにより、モータ
電流を制御するようにしたので、発振およびトルクむら
を軽減できる。

これにともない、発振およびトルクむらの対策がコント
ロールユニットの制御プログラムのみにより可能で、シ
ステム各構成要素の変更なしでできるため、コストアッ
プを伴なわずに操舵感覚がよくて安価にできる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明のモータ駆動式パワーステアリング
制御装置の一笑圧倒の構成を示す概略図、第２図は、第
１図のモータ駆動式パワーステアリング制御装置におけ
るコントロールユニットの具体的構成を示すブロック図
、第３図は第１図のモータ駆動式ノ七ワーステアリング
制御装置を説明する文めの操舵トルク対モータ電流の制
御特性図、第４図は第１図のモータ駆動式パワーステア
リング制御装置を説明するための車速対モータ電流およ
び電磁クラッチ印加電圧の制御特性図、第５図は第１図
のモータ駆動式ツクワーステアリング装置を説明するた
めの時間対補助トルクの操舵トルクに対する遅れ特性図
、第６図は第１図のモータ駆動式パワーステアリング制
御装置の動作を説明する几めの操舵トルクおよび操舵ト
ルク変動に対するモータ電流の制御特性図、第７図は第
１図のモータ駆動式パワーステアリング制御装置の制御
プログラムのフローチャート、第８図は従来のモータ駆
動式パワーステアリング装置の時間対操舵トルクおよび
モータ電流特性図である。 １・・・ハンドル、３・・・トルクセンサ、５・・・第
１のビニオン軸、６・・・クランク軸、９・・・コント
ロールユニット、９ａ・・・操舵トルク測定平膜、９ｂ
・・・車速測定手段、９Ｃ・・・操舵トルク変動率算出
手段、９ｄ・・・モータ電流定数記憶手段、９ｅ・・・
モータ電流記憶手段、９ｆ・・・モータ電流決定手段、
９ｇ・・・モータ電流制御手段、９ｈ・・・電磁クラッ
チ制御手段、１０・・・車速センサ、１１・・・バッテ
リ、１２・・・キースイッチ、１３・・・ＤＣモータ、
１４・・・ウオーム軸、１５・・・ウオームホイル軸、
１６・・・電磁クラッチ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車速を検出する車速センサ、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、上記トルクセンサ入力により、操舵トルクを測定す
   る操舵トルク測定手段、上記車速センサ入力により、車
   速を測定する車速測定手段、上記操舵トルク値と記憶保
   持された前回操舵トルク値より、操舵トルク変動率を算
   出する操舵トルク変動率算出手段、この操舵トルク変動
   率に対応したモータ電流定数を記憶保持するモータ電流
   定数記憶手段、上記操舵トルクに対応したモータ電流値
   を記憶保持するモータ電流記憶手段、このモータ電流記
   憶手段の出力と上記モータ電流定数記憶手段の出力を加
   算することにより、上記モータ電流値を決定するモータ
   電流決定手段、このモータ電流決定手段の出力に基づき
   、上記モータ電流を制御するモータ電流制御手段、車載
   のバッテリで駆動されかつ上記モータ電流制御手段によ
   つてモータ電流が制御されるＤＣモータ、少なくとも車
   速により定まる条件にて、上記ＤＣモータの出力軸に直
   結された電磁クラッチを結合、または離脱する制御を行
   う電磁クラッチ制御手段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装置。