JPH0463768A - 車両のパワーステアリング装置 - 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） 本発明は車両のパワーステアリング装置に関するもので
ある。

（従来技術） 操舵力低減のために用いられる車両のパワーステアリン
グ装置にあっては、外部から操舵補助力が加えられ、こ
の操舵補助力を油圧を利用して得ることが多い。また最
近では、コンパクト化のためあるいは所望の操舵特性を
容易に得られる等の観点から、電動モータを利用して操
舵補助力を得るようにしたものも提案されている。

このパワーステアリング装置における操舵補助力の大き
さをいかに設定するかは、適切な操舵感を得る上で重要
となる。すなわち、操舵補助力が小さ過ぎるとハンドル
操作が重（なり過ぎてパワーステアリング装置としての
機能を十分に発揮できないことになる。この一方、操舵
補助力が大き過ぎるとハンドル操作が軽くなり過ぎて、
ハンドルを通しての路面状態や操舵状態の運転者へのフ
ィードバックが不十分となって、適切なハンドル操作を
しすらいものとなるばかりでなく、不用意にハンドルを
切り過ぎる傾向が助長されてしまうことにもなる。

特開昭６１−１３２４６５号公報には、操舵速度に応じ
た適度なハンドル操作力が得るため、操舵速度に応じた
減衰力すなわち操舵補助力の低減分が得られるように電
動モータの出力を制御することも提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、適切な操舵感といつもは、操舵輪の路面に対
するグリップ力によっても相当に異なるものである。す
なわち、雪路走行時等操舵輪のグリップ力が小さいとき
は、操舵輪が小さい力でも容易に操舵されるため、乾燥
舗装路走行時に適切な操舵補助力であったとしても、結
果としてハンドルを切り過ぎる傾向が強（なってしまう
。

しかしながら、従来のパワーステアリング装置では、こ
のような操舵輪の路面に対するグリップ力というものを
考慮していなかったため、このグリップ力に応じて適切
な操舵補助力を得ることができなかった。

したがって、本発明の目的は、操舵輪の路面に対するグ
リップ力に応じた適切な操舵補助力が得られるようにし
た車両のパワーステアリング装置を提供することにある
。

（発明の構成） 上記目的を達成するため、本発明にあっては、基本的に
次のような構成としである。すなわち、あらかじめ定め
られた所定の特性に基づく操舵補助力を与えるようにし
た車両のパワーステアリング装置において、 操舵輪の路面に対するグリップ力を検出するグリップ力
検出手段と、 前記グリップ力検出手段により検出されたグリップ力の
大きさに応じて操舵補助力を補正する補正手段と、 を備えた構成としである。

前記所定の特性としては、いわゆる車速感応型として既
知のように、車速が大きくなるほど操舵補助力が小さく
なるように設定するのが好ましい。また、前記所定の特
性として、車速感応型とするのに代えであるいは加えて
、舵角速度が大きいほど操舵補助力が小さくなるように
ように設定するのが好ましい。

補正手段は、操舵輪の路面に対するグリップ力が小さい
ときは大きいときに比して、操舵補助力が小さくなるよ
うに補正するのがよく、この補正量は、グリップ力の大
きさに応じて段階的あるいは連続可変式にすることがで
きる。

（発明の作用、効果） このように、本発明によれば、操舵輪の路面に対するグ
リップ力に応じた適切な操舵補助力を得ることができて
、操舵感をより好ましいものとすることかできる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。

第１図、第２図に示すように、自動車Ｍの電動式パワー
ステアリング装置ｌには、操舵の為のステアリングホイ
ール２と、このステアリングホイール２から下方へ延び
るステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３
の下端部に相当する出力軸部３Ａと、出力軸部３Δに自
在継手５を介して連結された下部ステアリングシャフト
３Ｂと、下部ステアリングシャフト３Ｂの下端に自在継
手６を介して連結されギヤボックス７内に収容されてい
るビニオン（図示略）と、このビニオンに噛合するラッ
ク軸９であってギヤボックス７と体的に固定されたラッ
ク軸ケース８内に収容されているラック軸９と、ラック
軸９の両端部に夫々ポールジヨイントを介して連結され
た左右一対のタイロッド１０であって夫々の外端部が前
輪支持部材のナックルアームに連結されたタイロッド１
０とが設けられ、更に次のようなセンサ類及びアシスト
力発生の為の直流モータ１１などが設けられている。

ステアリングシャフト３の下部には、ステアリングシャ
フト３の舵角を摺動抵抗型のトランジューサにより電気
的に検出する２組の公知の舵角センサ２０（これを、第
１舵角センサ２１と第２舵角センサ２２とする）がステ
アリングコラム４に固定して設けられ、出力軸部３Ａと
その上方のステアリングシャフト３の下端近傍部とに亙
って、ステアリングホイール２から加える操舵トルクを
トーションバーと摺動抵抗型トランジューサにより電気
的に検出する２組の公知のトルクセンサ２３（これを、
メイントルクセンサ２４とサブトルクセンサ２５とする
）が設けられている。このトルクセンサ２３においては
、ステアリングシャフト３の下端近傍部と出力軸部３Ａ
とがトーションバーを介して連結され、操舵トルクによ
るトーションバーの弾性捩り変形を介して上記下端近傍
部と出力軸部３Ａ間に相対的回転変位が発生するので、
その角変位を摺動抵抗型のトランジューサにより電気的
に検出するように構成しである。

更に、後述のコントロールユニットＣにより制御されて
ステアリングシャフト３の出力軸部３Ａにアシストトル
クＡＴを付加する直流モータ１１及び電磁クラッチ１２
がステアリングコラム４の下端側のケーシング４Ａに取
付けて設けられ、直流モータ１１により電磁クラッチ１
２を介して回転駆動されるウオームギヤ１３が出力軸部
３Ａに外嵌固定されたつオームホイール１４に噛合連結
されている。従って、電磁クラッチ１２をＯＮｕた状態
でモータ１１を正転又は逆転駆動することによりウオー
ムギヤ１３とウオームホイール１４を介して出力軸部３
Ａを右旋回方向又は左旋回方向へ回動させるアシストト
ルクＡＴを付加することが出来る。

次に、上記電動パワーステアリング装置１の制御系につ
いて説明する。

第３図に示すように、マイクロコンピュータを内蔵した
コントロールユニットＣへ各種信号を入力する為のセン
サ類・スイッチ順として、前記第１及び第２舵角センサ
２１・２２）メイン及びサブトルクセンサ２４・２５以
外に、少なくとも車速センサ２６と、クランク角センサ
２７と、リバーススイッチ２８が設けられ、この他、図
示を略すが、操舵軸の路面に対するグリップ力を検出す
るためのセンサが設けられる。このグリップ力は、タイ
ヤが決まれば路面μ（摩擦係数）によって決まるが、こ
の路面μの決定は従来既知の種々の手法、例えばアクセ
ル開度が増大分に対する車体加速度の大きさをみること
によって知り得る。

この他、マニュアルスイッチを設けて、路面Ｕを入力さ
せるようにすることもできる。

上記車速センサ２６は、例えば自動変速機出力軸の回転
速度（つまり、プロペラシャフトの回転速度）を電気的
に検出するセンサであるが、前輪又は後輪の回転速度を
検出するものでもよい。

上記リバーススイッチ２８は、自動変速機に設けられそ
の変速段が「リバース」に切換えられたときにＯＮとな
るスイッチである。上記クランク角センサ２７は、エン
ジンのディストリビュータ又はクランク軸に連係させて
設けられクランク軸の回転速度を電気的に検出するもの
である。

上記リバーススイッチ２８からのリバース信号はディジ
タルバッファ３０を介して波形整形回路３１へ入力され
、この波形整形回路３１でパルス信号に変換されてＣＰ
［Ｊ３３へ入力され、またオルタネータの出力側り端子
２９からの発電電圧信号はディジタルバッファ３０を介
して波形整形回路３２へ入力され、この波形整形回路３
２でパルス信号に変換されてＣＰｔＪ３３へ入力され、
車速センサ２６からの車速信号及びクランク角センサ２
７のクランク角信号はデイタルバッファ３０を経てＣＰ
Ｕ３３へ入力される。

第１及び第２舵角センサ２１・２２の舵角信号と、メイ
ン及びサブトルクセンサ２４・２５のトルク信号とはア
ナログバッファ３６を介してＡ／Ｄコンバータ３７へ入
力され、このＡ／Ｄコンバータ３７でディジタル信号に
変換されてＣＰＵ３３へ入力される。

上記ＣＰＵ３３はバスを介してＲＯＭ３４とＲＡＭ３５
に接続され、ＲＯＭ３４には直流モータ１１と電磁クラ
ッチ１２を制御する後述の制御プログラムが予め入力格
納され、ＲＡＭ３５にはその制御の演算処理上必要な種
々のメモリ（レジスタ、フラグメモリ、ソフトカウンタ
メモリなど）が設けられている。

電源としてのバッテリ３８はイグニションスイッチ３９
を介して定電圧回路４０に接続され、この定電圧回路４
０からＣＰＵ３３へ所定の定電圧（例えば、５Ｖ）が供
給され、またバッテリ３８の電圧を検出する為バッテリ
３８の十出力端子の出力電圧がＡ／Ｄコンバータ３７で
ディジタル信号に変換されてＣＰＯ３３へ入力されてい
る。

直流モータ１１へ供給する直流電流の方向と大きさを制
御する為、ＣＰＯ３３からディジタルのモータ電流制御
装置を受けてそれをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器４１と
、このＤ／Ａ変換器４１から供給されるアナログの制御
信号と電流検出器４５から供給されるアナログの電流検
出信号を受けて制御信号で指示された方向と大きさの電
流となるようにモータ電流をＰＷＭ方式でフィードバッ
ク制御する電流制御回路４２と、電流制御回路４２から
供給されるアナログの指令信号を受けてそれを増幅する
ドライバー４３と、バッテリ３８の出力端子に給電ライ
ン４６にて接続されるとともにモータ１１に接続され且
つドライバー４３から供給される増幅された指令信号に
応じたモータ電流をモータ１１に供給するパワー回路４
４とが設けられている。尚、電流検出器４５はパワー回
路４４からグランドへの設置ラインに介装され、モータ
電流の方向と大きさを検出し、そのアナログの検出信号
を電流制御回路４２とＡ／Ｄコンバータ３７へ供給する
。

上記モータ１１に組込まれた電磁クラッチ１２へ供給す
る励磁電流のＯＮ１０　Ｆ　Ｆと大きさを制御する為、
ＣＰＯ３３から制御信号を受けるとともに給電ライン４
７を介して定電圧回路４０の入力ライン５１に接続され
且つ電磁クラッチ１２のソレノイド１２ａの入力端子に
接続された電流制御回路４８、ＣＰＵ３３から制御信号
を受けるとともにソレノイド１２ａの出力端子に接続さ
れ制御信号に応じて励磁電流をＯＮまたはＯＦＦする駆
動回路４９と、ソレノイド１２ａの励磁電流をモニタし
てモニター信号をＣＰＵ３３へ供給するモニタ回路５０
とが設けられている。面、バッテリ電圧の低下などによ
って定電圧回路４０で所定の定電圧が出力不能になった
ときＣＰＵ３３の作動が保証されなくなるので、この場
合定電圧回路４０から電流制御回路４８へリセット信号
ＲＳＴが出力されて励磁電流がＯＦＦに切換えられ、電
磁クラッチ１２がＯＦＦ　（分断状態）に切換えられる
ようになっている。

次に、上記コントロールユニットＣのＲＯＭ３４に格納
されている制御プログラムにより実行される制御のルー
チンについて第４図のフローチャートに基いて説明する
。尚、図中Ｓｉ　　（ｉ＝正の整数）は各ルーチン或い
は各ステップを示すものである。

先ず、イグニションスイッチ３９の投入とともに制御が
開始されると、必要な初期設定が実効された後、Ｓｌに
おいて車速信号■と舵角信号θＨとトルク信号Ｔｍとが
読込まれる。次いで、前述のように路面μが既知のよう
な手法により演算された後、Ｓ３において、当該路面μ
に応じた補正係数Ｋｓ、ＫＧが設定される。この補正係
数に５は、後述する基本アシストトルクの補正用となる
もので、第１０図に示すように、路面μが大きくなるほ
ど大きくなるように設定されている。また、補正係数Ｋ
Ｇは、後述する舵角速度に基づく減衰力の補正用となる
もので、第１１図に示すように、路面Ｕが大きくなるほ
ど小さくされる。

Ｓ４においては、基本アシストトルクＫＩ　ＸＴｍが演
算される。上記基本アシストトルクに、　ＸＴｍは、車
速■と検出操舵トルクＴｍとをパラメータとして第５図
のような特性に予め設定され、Ｋ、は車速ＶとトルクＴ
ｍの関数に＋　　（Ｖ、Ｔｍ）であり、その開数Ｋｌ　
　（Ｖ、Ｔｍ）が例えばマツブの形でＲＯＭ３４に格納
されているので、そのマツプから読出した値を用いて基
本アシストトルクに＋ＸＴｍが演算される。ここで、第
５図に示すように、基本アシストトルクに＋ＸＴｍは車
速Ｖの増大に応じて小さくなるようにまたトルクＴｍの
増大に応じて大きくなるように設定されでいる。

次に、Ｓ５において、今回の舵角θＨと前回の舵角θＨ
を用いて舵角速度θＨが演算され、その舵角速度θＨを
用いて基本蛇角速度補正項に２×速■と舵角速度θＨと
をパラメータとして第６図のような特性に予め設定され
、Ｋ２は車速Ｖと舵角速度ｂＨの開数に、（Ｖ、ｂＨ）
であり、その間数Ｋｚ（Ｖ、θＨ）が例えばマツプの形
でＲＯＭ３４に格納されているので、そのマツプから読
出した値を用いて舵角速度補正項ＫｚＸｅＨが演算され
る。尚、この補正項に２×θＨは特に舵角速度θＨが大
きいときにアシストトルクＡＴを減少側へ補正して操舵
の安定性を確保しようとするものである。

次に、Ｓ６において、今回の舵角速度θＨと前回の舵角
速度θＨを用いて舵角加速度θＨが演算され、その舵角
加速度補正項に、ＸθＨが演算される。この補正項に、
ＸθＨは舵角加速度ＯＨをパラメータとして第７図のよ
うな特性に設定され、上記Ｋｚは所定の定数である。尚
、この補正項に２×ｅＨは操舵開始時にモータ１１のロ
ータのイナーシャによる応答遅れを補正しようとするも
のである。

次に、Ｓ７において、舵角信号θＨで与えられる舵角θ
Ｈを用いて舵角補正項に、ＸθＨが演算される。この補
正項に４ＸθＨは舵角θＨをパラメータとして第８図の
ような特性に設定され、所定の演算式で演算される。尚
、この補正項に４ＸθＨはステアリングホイール２をセ
ンターポジションへ復帰させる復帰トルクを付加する為
のものであり、不感帯（第８図参照）を設けることによ
りハンチング防止が図られている。

次に、Ｓ８において、基本アシストトルクＫ。

ＸＴｍに路面μに応じた補正体ｔｔ　Ｋ　ｓを掛は合わ
せた値と、舵角速度に応じた補正項に２ＸθＨに路面μ
に応じた補正係数に１を掛は合わせた値と、他の補正項
ＫｚＸθＨ，に４ＸθＨを用いてモータ１１でステアリ
ングシャフト３をアシストするアシストトルクＡＴが、 Ａ　Ｔ　”　Ｋ＋　Ｘ　Ｋｓ　Ｘ　Ｔｍ　　Ｋｚ　Ｘ　
Ｋ＆θＨ十にユ×θＨＫ４ＸθＨ の演算式で演算され、次に上記アシストトルクＡＴに対
応するモータ電流ＡＩが所定の演算式により演算される
。

次に、Ｓ９において、Ａ／Ｄコンバータ３７を介してバ
ッテリ電圧ＢＶが読込まれ、引続きＳ１０において、今
回読込んだバッテリ電圧ＢＶとＲＡＭのメモリに更新し
つつ記憶されていた前回のバッテリ電圧ＢＶとに基いて
バッテリ電圧低下速度ＤＶが演算される。次にＳｌｌに
おいて、上記ＤＣが所定値Ｃ１以上か否か判定され、Ｙ
ＥＳのときにはＳ１２へまたＮｏのときにはＳ１３へ夫
々移行する。ＤＶ≧ＣＩのときにはモータ電流ＡＩの上
限値を制限する為、Ｓ１２においてモータ電流ＡＩが所
定値Ｃ２以上か否か判定され、ＹＥＳのときにはＳ１４
においてＡＩとして所定値Ｃ２が与えられる。このよう
に、バッテリ電圧以下速度ＤＶが所定値Ｃ１以上のとき
にはモータ電流ＡＩの上限値が所定値Ｃ２に制限される
。

一方、ＤＶ＜Ｃ１又はＡＩ＜Ｃ２のときには、Ｓ１３に
おいてモータ電流ＡＩとしてＳ８で求めた電流ＡＩが与
えられる。Ｓ１３又はＳ１４の後、Ｓ１５においてモー
タ電流ＡＩに対応するモータ電流制御信号（これは、電
流の方向と大きさを指令する信号でる）がＤ／Ａ変換器
４１へ出力されるとともに、クラッチ１２をＯＮに切換
える為のクラッチＯＮ制御信号が駆動回路４９へ出力さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるパワーステアリング装置の
一例を車両に組込んだ状態で示す斜視図。 第２図は第１図に示されたパワーステアリング装置の拡
大斜視図。 第３図は本発明の制御系を示す図。 第４図は本発明の制御例を示すフローチャート。 第５図〜第８図、第１０図、第１１図は操舵補助力を決
定するために用いられる補正係数を示す図。 第９図は電動モータ駆動電流のリミット値を設定する場
合の例を示す図。 区 １：パワーステアリング装置 第２ 図 第５ 第６ 第７図 舵角〕速度ｅＨ 第８ 図 ｆ杷帯 第９図 第１０図 第１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）あらかじめ定められた所定の特性に基づく操舵補
   助力を与えるようにした車両のパワーステアリング装置
   において、 操舵輪の路面に対するグリップ力を検出するグリップ力
   検出手段と、 前記グリップ力検出手段により検出されたグリップ力の
   大きさに応じて操舵補助力を補正する補正手段と、 を備えていることを特徴とする車両のパワーステアリン
   グ装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、 前記所定の特性が、車速が大きくなるほど操舵補助力が
   小さくなるように設定され、 前記補正手段が、前記グリップ力が小さいときは大きい
   ときに比して操舵補助力が小さくなるように補正するも
   の。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、 前記所定の特性が、舵角速度が大きいほど操舵補助力が
   小さくなるようにように設定され、前記補正手段が、前
   記グリップ力が小さいときは大きいときに比して操舵補
   助力が小さくなるように補正するもの。