JPS63315370A

JPS63315370A - 電動式パワ−ステアリング装置

Info

Publication number: JPS63315370A
Application number: JP62149717A
Authority: JP
Inventors: Seiji Komamura; 駒村　清二; Katsukuni Kata; 加太　克邦; Masataka Hayashi; 正隆林; Bunichi Sugimoto; 杉本　文一
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1987-06-16
Filing date: 1987-06-16
Publication date: 1988-12-23
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JP2558120B2

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、操舵トルクの出力信号と、電動モータとの
位相遅れを補正する電動式ステアリング装置に関する。

（従来の技術）第６図に示した従来の電動式パワーステアリング装置は
、ハンドル１にトルクセンサ２を接続し、このトルクセ
ンサ２を関数発生器３と微分回路４とに接続している。

そして、この関数発生器３には車速センサ５も接続し、
関数発生器３からは車速に応じたトルク信号が出力され
るようにしている。

上記関数発生器３の出力信号と、微分回路４の出力信号
とは、加算されて舵角補正回路６に入力するようにして
いる。この舵角補正回路６には舵角センサ７が接続され
、実舵角とハンドル１の操作角との差が補正される。

上記のようにして補正された舵角信号は、正負判別回路
８でその正負を判別され、電動モータ９に伝達される。

電動モータ９に舵角信号が伝達されれば、その信号に応
じて電動モータ９が駆動し、減速器ｌＯを介してタイヤ
１１を転舵させる。

そして、上記微分回路４は、トルクセンサ２の出力信号
と電動モータ９のモータトルクとの位相遅れを補正する
ために設けたものである。

すなわち、電動モータ９には、そのロータの慣性が作用
するために、第７図に示すように、トルク信号ａに対し
て、そのモータトルクｂの位相が遅れてしまう、そこで
、上記微分回路４を設けて上記遅れを補正するようにし
ている。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来の装置では、位相遅れを補正する
ための手段が微分回路４だけなので１次のような不都合
があった。

すなわち、ハンドルｌを大きくしかも速く切ったときに
は、トルクセンサ２からの出力信号の周波数が高くなる
０例えば、トルクセンサ２からの出力信号のＶＳｒＧを
、ＶＳＩＧ　＝　ａ　−５ｉｎ２　πｆ　ｔとすれば、そ
のときの微分出力はＶｏｕ＋　　＝ｋ　　・　　（ｄＶｓ＋ｃ　　／ｄｔ）
＝に＊　ａ２πｆ−ｃｏｓ２ｗｆ　ｔとなり、そのゲインは１Ｖｏｕ＋ｌ／　ｌＶｓ＋ｃｌ＝　ｋ／　２πｆとなる
。つまり、周波数ｆが高くなると、そのゲインも増加す
ることになる。

そして、当該系の固有振動数は、転舵周波数に比べてか
なり高く設定しているが、その転舵周波数が高くなって
微分ゲインが大きい領域に入ると、上記の固有振動数が
増幅されることになる。

そのために当該系全体の振動が大きくなるという問題が
あった。

また、この従来の装置では、車速に関係なくその微分量
が決まるので、高速走行時のように路面からの抵抗が小
さいときには、その微分量が相対的に大きくなって、ハ
ンドルが軽くなりすぎるという問題があった。

この発明の目的は、電動モータの位相遅れを補正しつつ
、転舵周波数が高い領域においても振動を抑え、しかも
、高速時にはハンドルを重くすることである。

（問題点を解決する手段）上記の目的を達成するために、この発明は、関数発生回
路の前に、トルク信号と電動モータとの位相遅れを補正
する微分演算回路を設ける一方、上記関数発生回路の後
に位相補正回路を設け、この位相補正回路は、転舵周波
数が低いときにトルク信号の位相を進める動作をし、転
舵周波数が高いときにはゲインを下げる動作をする構成
にしている。

（本発明の作用）上記のように車速に応じた関数を出力する関数発生回路
の前に微分演算回路を設けたので、モータトルクの位相
遅れが補正されるとともに、当該電動モータは車速に応
じて制御されることになる。

しかも、関数発生回路の後に、トルク信号の周波数に応
じてゲインを制御する位相補正回路を設け、転舵周波数
が低いときには、トルク信号の位相を進め、転舵周波数
が高いときにはゲインを低くする。

（本発明の効果）この発明のステアリング装置によれば、トルク信号とモ
ータトルクとの位相遅れを補正しながら、車速感応タイ
プとすることができる。

また、転舵周波数が低いときには、トルク信号の位相を
進めるとともに、転舵周波数が高いときには、そのゲイ
ンを下げるので、当該系の振動の発生を防止できる。

（本発明の実施例）第１〜５図に示した実施例は、ハンドルＨに連結した操
舵入力軸１２の先端にビニオン１３を連結するとともに
、このビニオン１３をラック１４にかみ合わせている。

このラック１４の両側は、サイドロッド１５を介して、
車輪１６のナックルアーム１７に連結している。また、
正逆転可能にした電動モータｍには減速器１日を連結し
ている。この減速器１８の出力軸側にビニオン１９を設
け、このビニオン１９を上記ラック１４にかみ合わせて
いる。

さらに、入力軸１２に作用する操舵トルクを検出するト
ルクセンサ２０と、当該車両の車速を検出する車速セン
サ２１と、ラック１４の軸力を検出する軸力センサ２２
とを設けているが、これら各センサをモータ制御装置ｍ
ｃに接続している。

トルクセンサ２０で検出されたトルク信号Ｔｉｎは、上
記モータ制御装置ｉｍｃに設けたトルク信号処理回路２
３と、トルクセンサ異常検出回路２４とに入力される。

上記トルク信号処理回路２３には、微分演算回路２５を
接続しているが、この微分演算回路２５では、トルク信
号処理回路２３からの出力信号Ｖ１を微分してその位相
を進めた信号Ｖ２を出力する。

このように位相を進めたので、第７図に示した電動モー
タｍのロータ慣性による位相遅れを補正することができ
る。

上記微分演算回路２５からの出力信号ｖ２は、当該トル
クの方向を判定する正逆方向判定回路２６に入力すると
ともに、この判定回路２６から出力されたトルク正逆信
号Ｔｏが、この発明の関数発生回路に当るマイクロプロ
セッサ−Ｐの入力ボートＡ１に入力する。

また、上記微分演算回路２５からの出力信号Ｖ２は、絶
対値回路２７にも入力し、そこで絶対値化されるが、こ
の絶対値ＩＶ２１が、Ａ／Ｄ変換回路２８でディジタル
値に変換される。このディジタル値に変換されたトルク
レベル信号ＴＩがマイクロプロセッサ−Ｐの入カポ−）
Ａ２に入力するが、このトルクレベル信号Ｔ１は、例え
ば、８　ｂｉｔの場合、ＩＶ２１＝Ｏがゼロ、ｌＶ２１
＝ｍａＸが２５８に対応するようにしている。

車速センサ２１で検出された車速信号Ｖは、モータ制御
装置ｍｃの車速信号処理回路２θと車速センサ異常検出
回路３０とに入力する。そして、上記車速信号処理回路
２８で処理された信号は、マイクロプロセッサ−の割込
みボー）　ｌＮＴｌに入力する。

なお、上記車速信号処理回路２８からは車速に応じたパ
ルス列、例えば、車速Ｏｋｍ／ｈのとき０パルス／秒、
４０ｋｍ／　ｈのとき４０パルス／秒、１１００ｋ　／
　ｈのとき１００パルス秒のパルス列が出力されるよう
にしている。そして、このパルス信号の立上がりもしく
は立下がりのときに、割込みボー）　ｌＮＴｌに割り込
みが発生するようにしている。

軸力センサ２２で検出された軸力信号は、モータ制御装
置ｆｆ１ｃの軸力信号処理回路３１と軸力センサ異常検
出回路３２に入力する。そして、この軸力信号処理回路
３１で処理された信号■３は、正逆方向判定回路３３を
経由し、軸力信号Ｘとしてマイクロプロセッサ−Ｐの入
力ボートＡ３に入力する。

さらに、上記した各異常検出回路２４．３０．３２の出
力信号はＯＲゲート３４を介してマイクロプロセッサ−
Ｐの割込みボー）　ＩＮＴ２に入力するようにしている
。

上記マイクロプロセッサ−Ｐの出カポ−）Ｃ＋からは、
電動モータｍの回転方向を特定する正逆信号ＭＯが出力
し、出力ボートＣ２からは、ディジタル値の出力レベル
信号Ｍｌが出力されるが、これら出力レベル信号ＭＯ、
Ｍｌは、Ｄ／Ａ変換回路３５でアナログ化されて位相補
正回路ｉに入力する。この位相補正回路ｉは、加算回路
３６とフィルタ回路３７〜３８とからなるが、上記加算
回路３ＢにはＤ／Ａ変挽変格回路３５の出力信号ｖ４が
入力する。また、上記各フィルタ回路３７〜３９は前記
トルク信号処理回路２３に接続し、その出力信号ｖ１が
入力するようにしている。

上記のようにしたフィルタ回路３７〜３３は、トルク信
号処理回路２３からの出力信号ｖ１の転舵周波数ｆが低
いときには、その位相を電気的に進めて電動モータｍの
ロータ慣性による遅れを打ち消すように動作し、また、
転舵周波数ｆが高いときには、そのゲインを下げるよう
に動作する。

上記のようにしたフィルタ回路３７〜３８のそれぞれは
、上記出力信号Ｖ１の転舵周波数に応じて、いずれの補
正回路が動作するかあらかじめ設定されている。そして
、各フィルタ回路３７〜３９は、その周波数に応じて最
大ゲインの周波数や位相の進み・遅れの程度を相違させ
るものである。

このようにしてフィルタ回路３７〜３８から出力された
出力信号Ｖ５は加算回路３６に入力し、上記出力信号Ｖ
４との間で加減算された信号Ｖ６を出力する。この出力
信号■６はモータ駆動回路４０に入力するとともに、こ
のモータ駆動回路４０からの出力信号で電動モータｍを
駆動させる。

なお、マイクロプロセッサ−Ｐの出力ポートＣ３からは
、クラッチの０Ｎ−ＯＦＦ信号が出力され、この０Ｎ−
ＯＦＦ信号でクラッチ駆動回路４１を制御するものであ
る。そして、モータ駆動回路４０に出力レベル信号Ｍ１
とクラッチのオン信号とが入力しているとき、当該電動
モータｍが駆動し、モータ駆動回路４０にクラッチのオ
フ信号が入力しているときには、たとえ出力レベル信号
が入力しても、電動モータｍは駆動せず、フリー回転の
状態に維持される。

上記出力ポートＣ４からは、当該プログラムが正常に動
いていることを知らせるパルスを出力するが、この出力
信号はウォッチドッグ処理回路４２を介して前記ＯＲゲ
ート３４に入力するようにしている。

上記のように関数発生回路であるマイクロプロセッサ−
Ｐの前に微分演算回路２５を接続し、この演算回路で微
分された信号と車速とを比較するようにしたので、高速
走行時に微分量が相対的に大きくなって、ハンドルが軽
くなりすぎるようなことがなくなる。

また、上記マイクロプロセッサ−Ｐの後に、加算回路３
６及びフィルタ回路３７〜３８を設けたので、転舵周波
数ｆが低いときには、その位相を電気的に進め、転舵周
波数が高いときにはゲインを下げて、振動の発生を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜５図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は機構図、第２図はモータ制御装置のブロック図、第
３図は位相補正回路の内容を示したブロック図、第４図
は転舵周波数と位相の進み会遅れとの関係を示したグラ
フ、第５図は転舵周波数とゲインとの関係を示したグラ
フ、第６図は従来の装置のブロック図、第７図はトルク
信号とモータトルクとの位相遅れを示した一般的なグラ
フである。２０・・・トルクセンサ、２１・・・車速センサ、２３
・・・トルク信号処理回路、２５・・・微分演算回路、
Ｐ・・・関数発生器としてのマイクロプロセッサ−１２
９・・・車速信号処理回路、ｉ・・・位相補正回路。

Claims

【特許請求の範囲】

操舵トルクを検出するトルクセンサと、このトルクセン
サの出力信号に応じて周波数を異にしたトルク信号を出
力するトルク信号処理回路と、当該車両の車速を検出す
る車速センサと、車速に応じた信号を出力する車速信号
処理回路と、トルク信号処理回路及び車速信号処理回路
の信号に応じて電動モータの出力レベル信号を出力する
関数発生回路とを備えた電動式パワーステアリング装置
において、上記関数発生回路の前に、トルク信号と電動
モータとの位相遅れを補正する微分演算回路を設ける一
方、上記関数発生回路の後に位相補正回路を設け、この
位相補正回路は、転舵周波数が低いときにトルク信号の
位相を進める動作をし、転舵周波数が高いときにはゲイ
ンを下げる動作をする構成にした電動式パワーステアリ
ング装置。