JPS63180565A - 電気式パワ−ステアリング装置 - 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、自動車等の車輌に用いられる電気式パワース
テアリング装置に係り、特にステアリングトルク感応型
の電気式パワーステアリング装置に係る。

従来の技術 電動機の如き出力制御可能な動力源を有するパワーユニ
ットがステアリングホイールとステアリングギア装置と
の間のステアリング操作力伝達軸の途中に動力伝達関係
に接続され、前記ステアリング操作力伝達軸に作用する
トルクに応じて前記パワーユニットの出力を制御し、そ
のトルクに応じてステアリングアシスト力が生じるよう
構成された電気式パワーステアリング装置が既に提案さ
れており、これは例えば特開昭５９−７０２５７号、特
開昭６０−１６３７６６号の各公報に示されている。

また上述の如きパワーユニットが前記ステアリング操作
力伝達軸の途中にクラッチによって選択的に接続され、
前記ステアリング操作力伝達軸に所定値以上のトルクが
作用した時には前記クラブチが係合して前記パワーユニ
ットの出力が前記ステアリング操作力伝達軸へ伝達され
、これによりステアリングアシスト力が生じるよう構成
された電気式パワーステアリング装置が既、に提案され
ており、これは例えば実開昭６０−８５２７６号公報に
示されている。

発明が解決しようとする開面点 上述の如き電気式パワーステアリング装置に於ては、ス
テアリングメインシャフトの如きステアリング操作力伝
達軸のトルクに応じてステアリングアシスト力の制御が
行われるよう１巳なっているが、このトルクはステアリ
ングホイールのイナーシャによる影響が加わっていてこ
のトルクは真のステアリングトルクではなく、またステ
アリング復元時にステアリングホイールの手放しが行わ
れると、上述のトルクにはステアリング系の固有振動数
に対応した脈動が重畳し、このためこのトルクが所定値
以下になったことをもってステアリングホイールの手放
しが行われたと判定してこの時には前記クラッチを解放
し、ステアリング操作力伝達軸に前記パワーユニットの
イナーシャが作用しないようにしてステアリング復元が
操舵車輪に作用するキャスタ効果によって行おうとする
と、前記トルクの脈動成分の影響によって前記クラッチ
が係合と解放とを繰返し、チャタリングを起こすように
なり、良好なステアリング復元制御が行われない。

本発明は、上述の如き問題点を解決した改良された電気
式パワーステアリング装置を提供することを目的として
いる。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、ステアリングホイ
ールとステアリングギア装置との間のステアリング操作
力伝達軸の途中にクラッチによって選択的に接続され前
記ステアリング操作力伝達軸にステアリングアシスト力
を与えるパワーユニットと、前記ステアリング操作力伝
達軸のトルクを検出するトルクセンサと、操舵角を検出
する操舵角センサと、前記トルクセンサの出力の振動状
態を検出するトルク振動検出手段と、前記トルクセンサ
に検出されたトル１シと前記操舵角センサにより検出さ
れた操舵角と前記トルク振動検出手段により検出された
トルクセンサ出力の振動状態とに応じて前記パワーユニ
ットの出力と前記クラッチの断続を制御する制御装置と
を有する電気式パワーステアリング装置によって達成さ
れる。

発明の作用及び効果 上述の如き構成によれば、パワーユニットの出力及びク
ラッチの断続制御が、換言すればステアリングアシスト
力制御がトルクセンサにより検出されるステアリング操
作力伝達軸のトルクに加えてこれの振動状態と操舵角と
に応じてステアリングアシスト力制御が行われるように
なり、これにより前記振動状態がステアリング系の固有
振動数による共振状態であることと操舵角の減少をもっ
てステアリングホイールの手放しが行われたとして前記
クラッチの解放が行われれば、良好なステアリング復元
制御が行われるようになる。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例にっいて詳細
に説明する。

第１図は本発明による電気式パワーステアリング装置の
一つの実施例を示している。第１図に於て、１０はステ
アリングホイールを示しており、ステアリングホイール
１０は、ステアリングメインシャフト１２、自在継手１
４、インタメゾイエイトシャフト１６、自在継手１８を
介してステアリングアシスト力付加用の減速歯車装置２
０のピニオン軸２２に駆動連結されている。またピニオ
ン軸２２はステアリングギア装置４０のピニオン軸４２
に駆動連−結されている。

ステアリングギア装置４０は、ラックアンドピニオン型
のギア装置であり、ピニオン軸４２と一体のピニオン４
４と、ピニオン４４と噛合するラックパー４６とを有し
、ラックパー４６はその両端にて各々タイロッドエンド
部材４８及びナックルアーム５０を介して操舵車輪５２
に駆動連結されている。

減速歯車装置２０は、出力軸としてのピニオン２２に連
結された従動歯車２４と、該従動歯車２４と噛合する駆
動歯車２６とを有し、駆動歯車２６はクラッチ２８によ
って電動機３０の出力軸３２に駆動連結されるようにな
っている。クラッチ２８は、例えば電磁クラッチにより
構成され、マイクロコンピュータ６０よりの作動指令に
基いて係合と解放とを制御されるようになっている。尚
、このクラッチは常にばねにより係合方向へ付勢された
形式のものであってよい。

電動機３０は電動機駆動制御装置６２によって電源６４
よりの電力供給を制御されて回転方向と回転出力とを制
御されるようになっている。電動機駆動制御装置６２は
マイクロコンピュータ６０よりの制御信号に基いて作動
するようになっている。

ステアリングメインシャフト１２にはトルクセンサ６６
と操舵角センサ６８とが各々取付けられており、トルク
センサ６６はステアリングメインシャフト１２に作用す
るトルクを検出してこれに関する情報をマイクロコンビ
ニ−タロ０へ出力し、操舵角センサ６８は操舵角を検出
してこれに関する情報をマイクロコンピュータ６０へ出
力するようになっている。

操舵角センサ６８はステアリングホイール１０の中立位
置（直進位置）を境いにその左右に応じて逆極性且つ操
舵角の絶対値に対して比例する電気信号を出力する型式
のものを用いられている。

トルクセンサ６６の出力はマイクロコンビニ−タロ０へ
直接供給されると共にトルク振動検出回路７０へ供給さ
れるようになっている。第２図によく示されている如く
、トルク振動検出回路７０はトルクセンサ６６よりトル
ク信号を与えられる入力部７２を有しており、入力部７
２にはコンデンサ７４と変圧器７６の一次ｆｆ１１１−
コイル７８とにより共振回路が構成されている。この共
振回路はステアリングホイール手放し時にステアリング
系の振動に起因して前記トルク信号に顕著に現れる脈動
周波数ｆに合せて共振するようになっている。

ｆ−１／（２πｆ丁で） 但し、Ｌ：変圧器の一次側換算インダクタンスＣ：コン
デンサ容量 共振によって変圧器７６の一次側コイル７８の両端に発
生した電圧は二次側コイル８０によって二次側電圧に変
換され、この二次側電圧はダイオードブリッジ８２及び
コンデンサ８４によって整流されてｏＰアンプ８６のプ
ラス入力端子に導かれるようになっている。ＯＰアンプ
８６は、比較器として作用し、プラス入力電圧がオフセ
ット電圧源８８の電圧を超えた時にハイレベル信号を出
力端子９０へ出力するようになっている。これによりオ
フセット電圧源８８の電圧が適宜に定められていること
によりステアリングホイール手放し時に出力端子９０に
ハイレベル信号が得られ、この信号はマイクロコンピュ
ータ６０に与えられるようになっている。

次に第３図に示されたフローチャートを参照して本発明
による電気式パワーステアリング装置の作動について説
明する。

第３図に示されたフローチャートのルーチンは所定時間
毎に繰返し実行され、最初のステップ１０に於ては、ト
ルクセンサ６６により検出されるステアリングメインシ
ャフト１２のトルクＴｓと操舵角センサ６８により検出
される操舵角θとトルク振動検出回路７０の出力Ｖｒと
を取り込むことが行われる。

ステップ１０の次はステップ１２へ進み、ステップ１２
に於ては、操舵角θの絶対値が減少したか否かの判別が
行われる。操舵角θの絶対値が減少している時にはステ
ップ１４へ進み、そうでない時にはステップ１６へ進む
。

ステップ１４に於ては、トルク振動検出回路７０が共振
しているか否かをその出力端子９０にハイレベル信号が
現れている否かによって判別することにより行われる。

共振時はステアリングホイールの手放しが行われたとし
てステップ２０へ進み、これに対し共振時でない時はス
テアリングホイールに手を添えてのハンドル復元時とし
てステップ１６へ進む。

ステップ１６に於ては、電動機４０の出力Ｔｍを下式に
従って、即ちトルクセンサ６６により検出されたトルク
Ｔｓに応じて算出することが行われる。

Ｔｍ　−Ｆ　　（Ｔｓ　） 但し、Ｆは所定の関数である。

これにより電動機４０の出力ＴＩはトルクセンサ６６に
より検出されたステアリングトルクＴｓに応じて決定さ
れる。

ステップ１６の次はステップ１８へ進み、ステップ１８
に於ては、クラッチオン信号と電動機出力指令信号とを
出力することが行われる。これによりこの時にはクラッ
チ２８が係合し、また電動機３０が出力ＴＩをもって作
動し、二の電動機出力に応じたステアリングアシスト力
がピニオン軸２２に与えられるようになる。

ステアリングホイール１０の復元に際してステアリング
ホイール１０が手放された時には、ステップ２０へ進む
ことにより、クラッチオフ信号と電動機出力を０とする
指令信号、即ち電動機オフ信号を出力することが行われ
る。これにより電動機３０が停止すると共にクラッチ２
８が解放されて従動歯車２４が電動機３０より切離され
、ピニオン軸２２に電動機３０のイナーシャが作用しな
くなる。これによりこの時には操舵車輪５２に作用する
キャスタ効果によってステアリングホイール１０の復元
が自動的に行われるようになる。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気式パワーステアリング装置の
一つの実施例を示す概略構成図、第２図は本発明による
電気式パワーステアリング装置に用いられるトルク振動
検出回路の一つの実施例を示す電気回路図、第３図は本
発明による電気式パワーステアリング装置の作動を説明
゛するフローチャートである。 １０・・・ステアリングホイール、１２・・・ステアリ
ングメインシャフト、１４・・・自在継手、１６・・・
インタメゾイエイトシャフト、１８・・・自在継手、２
０・・・減速歯車装置、２２・・・ピニオン軸、２４・
・・従動歯車、２６・・・駆動歯車、２８・・・クラッ
チ、３０・・・電動機、３２・・・出力軸、４０・・・
ステアリングギア装置、４２・・・ピニオン軸、４４・
・・ピニオン、４６・・・ラックバ−２４８・・・タイ
ロッドエンド部材。 ５０・・・ナックルアーム、５２・・・操舵車輪、６０
・・・マイクロコンピュータ、６２・・・電動機駆動制
御装置、６４・・・電源、６６・・・トルクセンサ、６
８・・・操舵角センサ、７０・・・トルク振動検出回路
、７２・・・入力部、７４・・・コンデンサ、７６・・
・変圧器、７８・・・−次側コイル、８０・・・二次側
コイル、８２・・・ダイオードブリッジ、８４・・・コ
ンデンサ、８６・・・ＯＰアンプ、８８・・・オフセッ
ト電圧源、９０・・・入力端子 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　
理　　　人　　弁理士　　明石　昌毅第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステアリングホイールとステアリングギア装置との間の
   ステアリング操作力伝達軸の途中にクラッチによって選
   択的に接続され前記ステアリング操作力伝達軸にステア
   リングアシスト力を与えるパワーユニットと、前記ステ
   アリング操作力伝達軸のトルクを検出するトルクセンサ
   と、操舵角を検出する操舵角センサと、前記トルクセン
   サの出力の振動状態を検出するトルク振動検出手段と、
   前記トルクセンサにより検出されたトルクと前記操舵角
   センサにより検出された操舵角と前記トルク振動検出手
   段により検出されたトルクセンサ出力の振動状態とに応
   じて前記パワーユニットの出力と前記クラッチの断続を
   制御する制御装置とを有する電気式パワーステアリング
   装置。