JP2817475B2 - 車両の電気式パワーステアリング装置 - Google Patents

車両の電気式パワーステアリング装置

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  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動モータの回転力に
よって操舵ハンドルの操舵操作を助勢する車両の電気式
パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特開昭6
1−119466号公報に示されているように、操舵ハ
ンドルに付与される操舵トルクを検出して、同検出トル
クが大きくなるにしたがって大きくなる駆動電流を前記
電動モータに流すことにより、操舵トルクが大きくなる
にしたがって大きくなる助勢力でハンドル操作が助勢さ
れるようにしている。また、この装置においては、操舵
トルクに対する駆動電流の変化特性が運転者により種々
選択できるようになっており、ハンドル操作に対して所
望の大きさの助勢力が付与されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、車両走行、
特に高速での車両走行においては、直進時には手ごたえ
があり、また山岳部によく見られるワインディング路の
走行時には軽快なハンドル操作が期待されるものであ
る。しかし、上記従来の装置において、前記のようなハ
ンドル操作を期待しようとすると、運転者は車両走行中
に走行路の状態に応じて前記操舵トルクに対する駆動電
流の変化特性を切り換える必要があり、車両の運転操作
が複雑になる。本発明は上記問題に対処するためになさ
れたもので、その目的は走行路の状態を自動的に検出す
るとともに同検出結果に応じて電動モータへの駆動電流
を自動的に補正することにより、簡単な運転操作で前記
のような理想的なハンドル操作を実現する車両の電気式
パワーステアリング装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、操舵ハンドルの回動に応
じて前輪を操舵するステアリング機構内に設けられ回転
に応じて同ハンドルの操舵操作を助勢する電動モータ
と、操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出するト
ルク検出手段と、前記検出されたトルクが大きくなるに
したがって大きくなる駆動電流を前記電動モータに流し
て同モータの回転を制御するモータ制御手段とを備えた
車両の電気式パワーステアリング装置において、所定時
間内に前記電動モータに流れる駆動電流を累積する累積
手段と、前記累積された駆動電流が大きくなるにしたが
って前記モータ制御手段による駆動電流を大きくなる側
に補正する補正手段とを設けたことにある。
【0005】
【作用】上記のように構成した本発明においては、車両
がほぼ直進走行をしている場合には、操舵ハンドルはほ
とんど回動されず、同ハンドルに付与される操舵トルク
もほとんど「0」付近に保たれるので、モータ制御手段
によって電動モータに流される駆動電流も小さなものに
保たれる。そのため、累積手段によって累積される所定
時間内の駆動電流も小さく、補正手段は駆動電流を大き
くなる側に補正しないか、その補正量も小さなものにな
るので、この場合には、電動モータによる助勢力は小さ
く保たれて、ハンドル操作が手ごたえのあるものにな
る。
【0006】一方、車両が山岳部のようなワインディン
グ路を走行している場合には、操舵ハンドルは頻繁に左
右に大きく回動され、同ハンドルに付与される操舵トル
クは頻繁に大きな値になるので、モータ制御手段によっ
て電動モータに流される駆動電流も頻繁に大きなものに
なる。そのため、累積手段によって累積される所定時間
内の駆動電流は大きくなり、補正手段による駆動電流の
補正量も大きくなるので、この場合には、電動モータに
よる助勢力が大きくなって、ハンドル操作が軽快なもの
となる。
【0007】
【発明の効果】上記作用説明のように、本発明によれ
ば、車両がほぼ直進走行しているかワインディング路を
走行しているかが自動的に検出されて、運転者による格
別の操作を必要とすることなく、直進走行中には手ごた
えがあり、またワインディング路を走行中には軽快なハ
ンドル操作を期待できるので、簡単な運転操作で理想的
なハンドル操作を実現できる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
すると、図1は車両の電気式パワーステアリング装置を
概略的に示している。
【0009】このパワーステアリング装置においては、
操舵ハンドル11が操舵軸12、ギヤボックス13およ
びタイロッド14を介して前輪FW,FWに接続されて
おり、同ハンドル11の回動に応じて前輪FW,FWが
操舵されるようになっている。操舵軸12の中間部には
ギヤ15が組み付けられており、同ギヤ15には電動モ
ータ16からの駆動力が減速機17およびギヤ18を介
して伝達されるようになっている。
【0010】電動モータ16の回転はその電機子16a
に流れるモータ駆動電流MIにより制御されるようになっ
ており、同駆動電流MIは操舵トルクセンサ21、車速セ
ンサ22、電流センサ23、マイクロコンピュータ24
などからなる電気制御装置により制御されるようになっ
ている。なお、モータ駆動電流MIが図示矢印方向である
とき電動モータ16aは操舵ハンドル11の右回転に対
応して正転し、また同駆動電流MIが図示矢印と反対方向
であるとき同モータ16aは同ハンドル11の左回転に
対応して逆転する。
【0011】操舵トルクセンサ21は操舵軸12に組み
付けられ、同軸12に付与される操舵トルクTを検出し
て同トルクTを表す検出信号をマイクロコンピュータ2
4に供給する。この場合、操舵トルクTは、操舵ハンド
ル11が右方向に回動されたとき正になり、同ハンドル
11が左方向に回動されたとき負になる。車速センサ2
2は変速機の出力軸または車輪の回転速度を測定するこ
とにより車速Vを検出して、同車速Vを表す検出信号を
マイクロコンピュータ24に供給する。電流センサ23
は電機子16aと接地点との間に接続された抵抗で構成
され、電機子16aを流れる電機子電流Iを検出して同
電流Iを表す電圧信号を出力する。この電圧信号はA/
D変換器25によってディジタル形式に変換されてマイ
クロコンピュータ24に供給される。
【0012】マイクロコンピュータ24はROM、RA
M、CPU、タイマ、入出力インターフェース(I/
O)などにより構成され、ROM内に記憶されていて図
2,3に示すフローチャートに対応したプログラムの実
行により、電機子16aへのモータ駆動電流を制御す
る。また、ROMにはテーブルが設けられており、同テ
ーブルには操舵トルクTの絶対値|T|に対するモータ
駆動電流MI(図4参照)および車速Vに対する車速係数
V (図5参照)が記憶されている。このマイクロコン
ピュータ24はD/A変換器26を介してサーボアンプ
27の一方の入力端子(+)に接続されている。サーボ
アンプ27の他方の入力端子(−)には電流センサ23
が接続されているとともに、その出力端子には電機子1
6aが接続されており、両入力端子に供給される電圧の
差に比例した電流が出力端子から電機子16aに供給さ
れるようになっている。
【0013】上記のように構成した実施例の動作を説明
する。イグニッションスイッチ(図示しない)が投入さ
れると、マイクロコンピュータ24は、所定時間毎に、
図2,3に示すフローチャートに対応したプログラムを
繰り返し実行し続ける。このプログラムの実行はステッ
プ30にて開始され、ステップ31にて操舵トルクセン
サ21からの操舵トルクT、車速センサ22からの車速
V、および電流センサ23からの電機子電流Iが読み込
まれる。次に、ステップ32にて過去数秒〜数10秒間
に読み込んだ電機子電流Iの絶対値|I|の総和IT
計算することにより、所定時間内の電機子電流Iの絶対
値|I|が累積される。この場合、前記ステップ31の
処理により所定時間前から現在までに読み込まれた所定
数の電機子電流Iがマイクロコンピュータ24のRAM
内に常に記憶されていて、同記憶されている所定数の電
機子電流値Iの絶対値|I|が全て加算される。なお、
初期においては、前記加算される電機子電流Iの数が所
定数に達していないので、この総和IT は正確な値を示
していないが、イグニッションスイッチの投入後、数秒
〜数10秒が経過すれば前記加算される電機子電流Iの
数が所定数に達するので、車両走行中に前記総和IT
利用する場合には問題ない。
【0014】前記ステップ32の処理後、ステップ33
にて前記読み込んだ車速Vが予め決められた所定車速V
0 と比較されるとともに、ステップ34にて前記計算し
た電機子電流Iの絶対値|I|の総和IT が予め決めら
れた所定電流I0 と比較される。
【0015】まず、車両が低速走行している場合につい
て説明する。この場合、前記検出した車速Vは所定車速
0 未満であるので、ステップ33にて「NO」と判定
され、ステップ35にてフラグFLG は”0”に設定され
る。次に、ステップ37にて前記”0”に設定されたフ
ラグFLG に基づいて「NO」と判定され、ステップ3
9,40にて操舵トルクTおよび車速Vに基づいてマイ
クロコンピュータ24内のテーブルが参照されて、同操
舵トルクTおよび車速Vに対応したモータ駆動電流MIお
よび車速係数KV (図4,5参照)が決定される。な
お、この場合、操舵トルクTが正であればモータ駆動電
流MIは正の値に設定され、また同トルクTが負であれば
同駆動電流MIは負の値に設定される。
【0016】次に、ステップ41にて前記と同様に”
0”に設定されたフラグFLG に基づいて「NO」と判定
され、ステップ43にて下記数1の演算によりモータ駆
動電流MIに車速係数KV が乗算されるとともに、ステッ
プ44にて同乗算されたモータ駆動電流MIを表すディジ
タル信号がD/A変換器26に出力されて、ステップ4
5にてこのプログラムの実行が一旦終了する。
【0017】
【数1】MI=KV・MI D/A変換器26は前記供給されたディジタル信号をア
ナログ信号に変換して、前記モータ駆動電流MIを表す電
圧信号をサーボアンプ27に出力する。サーボアンプ2
7は電流センサ23との協働により前記供給された電圧
信号に対応した電流を電動モータ16の電機子16aに
流すように作用するので、同電機子16aには前記モー
タ駆動電流MIに等しい電機子電流が流れる。この場合、
モータ駆動電流MIが正であれば電機子16aには図示矢
印方向(操舵ハンドル11の右回転に対応)に電流が流
れ、またモータ駆動電流MIが負であれば電機子16aに
は図示矢印と反対方向(操舵ハンドル11の左回転に対
応)に電流が流れる。
【0018】これにより、車両の低速走行中、操舵ハン
ドル11が回動されて操舵軸12に操舵トルクTが付与
されれば、車速Vが小さいときの車速係数KV は大きな
値であるので(図5参照)、マイクロコンピュータ24
から出力されるモータ駆動電流MIを表す電圧信号の絶対
値も大きくなり、電動モータ16の電機子16aにも大
きな電流が流れる。その結果、前記操舵ハンドル11の
回動により前輪FW,FWが操舵される際には、同操舵
に対して電動モータ16による大きな助勢力が付与され
るので、軽快なハンドル操作によって車両を旋回させる
ことができる。
【0019】次に、車両が高速走行している場合につい
て説明する。この場合、車両がほぼ直進走行していれば
(例えば、レーンチェンジなどは行われるものの、急な
旋回のない状態)、ステップ33にて「YES」すなわ
ち車速Vが所定車速V0 以上であると判定されるが、ス
テップ34にて「NO」すなわち電機子電流Iの絶対値
|I|の総和IT は所定電流I0 以上でないと判定され
る。これは次のような理由による。この場合、操舵ハン
ドル11が回動される頻度はきわめて少なくて操舵トル
クTは通常「0」であるので、ステップ39にて決定さ
れるモータ駆動電流MIも通常「0」である(図4参
照)。したがって、ステップ43にて上記数1に基づい
て計算されるモータ駆動電流MIも、ステップ44にてマ
イクロコンピュータ24から出力されるモータ駆動電流
MIを表す電圧信号も通常「0」となるので、ステップ3
1にて電流センサ23から読み込まれる電機子電流Iも
通常「0」となる。その結果、ステップ32にて累積さ
れる電機子電流Iの絶対値|I|の総和IT は小さな値
になる。
【0020】前記のように、ステップ34にて「NO」
と判定されると、ステップ35にてフラグFLG が”0”
に設定されるので、上記低速走行の場合と同様、ステッ
プ39,40,43の処理によって決定されるモータ駆
動電流MIを表す電圧信号が、ステップ44の処理によ
り、D/A変換器26を介してサーボアンプ27に供給
される。しかし、この場合、車速Vは大きな値であるの
で、車速係数KV は小さな値に設定され(図5参照)、
ステップ43にて計算されたモータ駆動電流MIの絶対値
|MI|も小さなものとなる。そのため、操舵ハンドル1
1が回動された際に、電動モータ16の電機子16aに
流れる電機子電流も小さくなるので、同ハンドル11の
回動操作に対する同モータ16の助勢力も小さくなる。
これにより、高速でほぼ直進走行中には、ハンドル操作
は手ごたえのあるものとなり、車両の走行安定性が良好
になる。
【0021】一方、車両が高速走行中であっても、山岳
部のワインディング路を走行している場合には、操舵ハ
ンドル11は頻繁に左右に回動され、同ハンドル11に
は頻繁に大きな操舵トルクTが付与される。その結果、
電動モータ16の電機子16aにも頻繁に電流が流さ
れ、ステップ31にて電流センサ23から読み込まれる
電機子電流Iも通常「0」以外の所定値を示すことにな
り、ステップ32にて計算される所定時間に渡る電機子
電流Iの絶対値|I|の総和IT は大きな値となる。こ
れにより、この場合には、ステップ33,34にて共に
「YES」すなわち車速Vが所定車速V0 以上であり、
かつ前記総和IT は所定電流I0 以上であると判定され
て、ステップ36にてフラグFLG が”1”に設定され
る。
【0022】この”1”に設定されたフラグFLG に基づ
き、ステップ37,41にて共に「YES」と判定され
て、上記場合に対して、ステップ38における下記数2
の演算処理およびステップ42における下記数3の演算
処理が付加される。
【0023】
【数2】T=α・T
【0024】
【数3】KV=β・KV なお、この場合、各係数α,βは共に「1」より大きな
定数である。
【0025】これらの演算処理の付加の結果、この場合
には、ステップ43における上記数1の演算結果として
のモータ駆動電流MIの絶対値|MI|が大きな値となり、
そのため、操舵ハンドル11が回動された際に、電動モ
ータ16の電機子16aに流れる電機子電流も大きくな
るので、同ハンドル11の回動操作に対する同モータ1
6の助勢力も大きくなる。これにより、車両が高速走行
中であっても、山岳部のワインディング路を走行してい
る場合には、軽快なハンドル操作で車両を走行させるこ
とができる。
【0026】このように、上記実施例によれば、車両が
ほぼ直進走行しているかワインディング路を走行してい
るかを自動的に検出し、運転者が走行路に応じた選択操
作をしなくても、ワインディング路を走行中である場合
には、電機子16aへの電流を大きくなる側に補正し
て、直進走行中には手ごたえがあり、またワインディン
グ路を走行中には軽快なハンドル操作を期待できるの
で、簡単な運転操作で理想的なハンドル操作を実現でき
る。
【0027】なお、上記実施例においては、電動モータ
16の電機子16aに実際に流れている電流Iを電流セ
ンサ23により検出して、この電流Iの絶対値|I|を
所定時間累積するようにしたが、電機子16aに流れる
電流はステップ43の演算処理により計算したモータ駆
動電流MIにほぼ等しいので、このモータ駆動電流MIの絶
対値|MI|をステップ32にて所定時間に渡って累積す
るようにしてもよい。これによれば、電流センサ23に
より検出した電流Iを表すディジタル信号をマイクロコ
ンピュータ24に入力する必要がなくなる。
【0028】また、上記実施例においては、電動モータ
16の電機子電流を制御することによって同モータ16
の回転を制御するようにしたが、電機子電流に代えて、
または加えて電動モータ16の界磁電流を制御すること
により同モータ16の回転を制御するようにしてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す車両の電気式パワー
ステアリング装置の概略図である。
【図2】 図1のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムの一部を示すフローチャートである。
【図3】 図1のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムの他の部分を示すフローチャートである。
【図4】 操舵トルクに対するモータ駆動電流の変化特
性図である。
【図5】 車速に対する車速係数の変化特性図である。
【符号の説明】
FW…前輪、11…操舵ハンドル、12…操舵軸、13
…ギヤボックス、16…電動モータ、21…操舵トルク
センサ、22…車速センサ、23…電流センサ、24…
マイクロコンピュータ、27…サーボアンプ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 5/04 B62D 6/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操舵ハンドルの回動に応じて前輪を操舵
    するステアリング機構内に設けられ回転に応じて同ハン
    ドルの操舵操作を助勢する電動モータと、操舵ハンドル
    に付与される操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
    前記検出されたトルクが大きくなるにしたがって大きく
    なる駆動電流を前記電動モータに流して同モータの回転
    を制御するモータ制御手段とを備えた車両の電気式パワ
    ーステアリング装置において、所定時間内に前記電動モ
    ータに流れる駆動電流を累積する累積手段と、前記累積
    された駆動電流が大きくなるにしたがって前記モータ制
    御手段による駆動電流を大きくなる側に補正する補正手
    段とを設けたことを特徴とする車両の電気式パワーステ
    アリング装置。
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JP4405788B2 (ja) * 2003-11-18 2010-01-27 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置

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