JPH0794226B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、電動機を用いた電磁型倍力装置により補助
トルクを発生させステアリング系の操舵トルクを軽減さ
せる電動式パワーステアリング装置に関し、特に制御装
置の始動時の制御に関する。

（従来の技術） 一般に、電動式パワーステアリング装置は、電動機を動
力源とする電磁型倍力装置及びその制御装置を備えてい
る。制御装置は、ステアリングホイールに付与される操
舵トルクを検出し、この検出信号に基づいて電動機に補
助トルクを発生させ、ステアリング操舵力の軽減を図っ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来の電動式パワーステアリング装置
は、車両のキースイッチがオン状態になると、直ちに制
御装置が起動し作動を開始するため、例えばステアリン
グホイールを握り操舵トルクを加えた状態でキースイッ
チをオン状態とすると、それまで停止していた補助トル
ク発生用の電動機が起動するので、加えていた操舵力が
突然減少する。このような操舵力の突然の減少は始動フ
ィーリングを悪化させ、また運転者の意志に反してステ
アリングホイールが回転してしまうため高級感を低下さ
せるものとなっていた。

（発明の目的） そこで、本発明では、制御装置の始動時に電動機制御信
号をその決定値まで時間とともに次第に増大するように
電動機制御信号を補正することにより、制御装置始動時
での操舵トルクが大きい場合には、電動機によってステ
アリング系に付与される補助トルクを穏やかに増大さ
せ、始動フィーリングが良好で高級感のある電動式パワ
ーステアリング装置を提供することを目的としている。

（問題点の解決手段およびその作用） 第１図は本発明の全体構成図である。

第１図において、イグニションキーのキースイッチが投
入されると、操舵トルク検出手段（１）および初期状態
検出手段（３）から各検出信号が出力される。電動機制
御信号発生手段（２）においては操舵トルク検出手段
（１）から出力される操舵トルク信号に基づいて電動機
制御信号が決定されて出力される。補正手段（４）にお
いては、初期状態検出手段（３）から始動状態であるこ
とを示す検出信号が入力されると、電動機制御信号の決
定値まで電動機制御信号を次第に増大させるように補正
され、この補正された電動機制御信号に基づいて、電動
機が電動機駆動手段（５）により駆動制御される。した
がって、始動時に操舵トルクがステアリングホイールに
付与された状態であっても、電動機の補助トルクが穏や
かに増大するので、始動フィーリングが良好なものとな
る。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第２図は本実施例の電磁型倍力装置を一部断面で示す斜
視図である。第２図において、（６）はステアリングホ
イール、（７）は入力軸、（８）は操舵回転センサ、
（９）は出力軸、（10）は操舵トルクセンサ、（11）は
電動機、（12）は制御装置、（13）は電源である。

本実施例の電動式パワーステアリング装置は、電磁型倍
力装置の出力軸（９）に図示されない等速継手、ラック
・ピニオン、タイロッド、ナックス等が連結され、ステ
アリングホイール（６）の回転を操舵輪の揺動運動に変
換して車両の操舵を可能にするものである。

更に詳述すると、入力軸（７）の一端はステアリングホ
イール（６）に一体的に設けられ、他端は出力軸（９）
に係合している。入力軸（７）の操舵トルクセンサ（1
0）とステアリングホイール（６）との間には操舵回転
センサ（８）が設けられている。

操舵回転センサ（８）は、入力軸（７）に一体的に設け
られる歯付プーリ（7a）にタイミングベルト（14）を介
して巻回される歯付プーリ（15）が、その回転子に一体
的に設けられる直流発電機（16）により構成され、入力
軸（７）の回転方向と回転数を検出する。この直流発電
機は後述する制御装置に接続されている。

操舵トルクセンサ（10）は、入力軸（７）と出力軸
（９）との係合部に設けられる可動鉄心（17）と差動変
圧器（18）とから構成され、入出力軸（７），（９）の
相対回転を、出力軸（７）の外周に嵌合される磁性体の
可動鉄心（17）を軸方向変位に変換すると共に、この変
位を可動鉄心（17）の外周に適当な空隙を有して嵌合さ
れる差動変圧器（18）により電気信号に変換される。
又、入出力軸間には図示されないトーションバーが連結
され、このトーションバーの一端が入力軸（７）、他端
が出力軸（９）に一体的に設けられ、入出力軸間が連結
されている。従って、可動鉄心（17）の軸方向変位は、
トーションバーの捩れ、即ち操舵トルクに比例する。差
動変圧器（18）はその中央に一次巻線（18a）、その両
端に二次巻線（18b），（18c）を備え、一次巻線（18
a）には制御装置（12）からの交流信号が入力され可動
鉄心の中位位置からの変位に比例して二次巻線（18
b），（18c）から差動的電気信号の変化として出力され
る操舵トルクの作用方向とその大きさが検出される。二
次巻線（18b），（18c）は夫々制御装置（12）に接続さ
れている。

電動機（11）は出力軸（９）とほぼ平行の位置に設けら
れ、減速装置を内蔵している。この電動機（11）の出力
軸には、歯付小径プーリ（19）が一体的に設けられる。
この歯付小径プーリ（19）と出力軸（９）に一体的に設
けられる歯付大径プーリ（20）との間にはタイミングベ
ルト（21）が巻き懸けられ、電動機（11）の回転をベル
ト（21）を介して減速して出力軸（９）に伝達する。電
動機（11）は制御装置（12）に接続され、制御される。

上記制御装置（12）について第３図に基づき説明する。
同図から分かるように、電動機制御信号発生手段
（２）、初期状態検出手段（３）、補正手段（４）は、
A/Dコンバータ（23）及びマイクロコンピュータユニッ
ト（24）によって構成され、操舵トルク検出手段（１）
からの検出信号、操舵回転検出手段（22）からの検出信
号は、A/Dコンバータ（23）を介してマイクロコンピュ
ータ・ユニット（24）の命令に基づいて読み込まれ、電
動機制御信号を決定し電動機駆動手段（５）に出力し、
電動機駆動手段（５）は電動機制御信号に基づいて操舵
方向に電動機（11）を駆動制御する。

更に詳述すると、上記操舵トルク検出手段（１）は前記
操舵トルクセンサ（10）と、マイクロコンピュータ・ユ
ニット（24）の基準クロック信号T1を分周して交流信号
に変換し操舵トルクセンサ（10）の一次巻線に供給する
と共に二次巻線（18b），（18c）の出力を夫々整流平滑
化するトルク・インターフェース回路（25とからなり、
このインターフェース回路（25）の夫々の出力S1,S2はA
/Dコンバータ（23）に入力される。

操舵回転検出手段（22）は前記操舵回転センサ（８）
と、このセンサ出力を極性に応じて、夫々絶対値変換増
幅する操舵回転・インターフェース回路（26）とからな
り、このインターフェース回路（26）の夫々の出力S3,S
4はA/Dコンバータ（23）に入力される。

電動機制御信号発生手段（２）、初期状態検出手段
（３）、補正手段（４）は、A/Dコンバータ（23）、マ
イクロコンピュータ・ユニット（24）から構成され、後
述する制御ソフトに従ってA/Dコンバータ（23）からの
信号S1〜S4を読み込み、電動機制御信号を決定し出力す
る。初期状態検出手段（３）は制御装置が初期状態かど
うかを検出し、初期状態の場合にはこの検出信号により
補正手段（４）は電動機制御信号をその決定値まで次第
に増大するように電動機制御信号を補正する機能を有し
ている。

電動機駆動手段（５）は、前記電動機制御信号T2,T3に
基づいて電動機（11）の回転方向と動力を制御する。

次にその作用である制御ソフトを説明する。

第４図は、マイクロコンピュータ・ユニット（24）にお
ける制御処理の概略を示すフローチャートであり、図中
のステップP0〜P14はフローチャートの各ステップを示
す。

イグニション・キーのキースイッチがオンに投入される
と、マイクロコンピュータ・ユニット（23）や他の回路
に電源が供給され制御が開始（P0）される。まずマイク
ロコンピュータ・ユニット（23）内部において、I/Oポ
ートのセット、RAM、レジスタ内のデータ、クリア等の
イニシャライズ（P1）が行なわれ任意の符号ＮとＤがＮ
＝0,D＝０に設定される。次に操舵トルク検出信号S1,S2
を読み込み（P2）、操舵トルクＴの計算（P3）を行な
う。即ち、Ｔ←S1−S2の処理をし、その符号を調べ、負
であれば符号フラグ「１」を立てレジスタに記憶した後
Ｔを絶対値変換してレジスタに記憶する。次に操舵回転
検出信号S3,S4を読み込み（P4）、操舵回転数Ｓの計算
（P5）を行なう。即ちＳ←S3−S4を処理し、その符号フ
ラグを調べ、負であれば符号フラグ「１」を立てレジス
タに記憶した後、Ｓを絶対値変換してレジスタに記憶す
る。

次にステップP6においては、操舵トルクＴと操舵回転数
Ｓとにより電動機制御信号T2,T3が決定される。すなわ
ち、操舵トルクの絶対値Ｔをアドレスとする電動機の補
助トルクを決定するデューティデータＤを格納したデー
ブルよりデータD1を取り出し、操舵トルクの符号フラグ
より符号化した値をD1とする。また、操舵回転数の絶対
値Ｓをアドレスとする電動機の回転数を決定するデュー
ティデータD2を格納したデーブルよりデータD2を取り出
し、操舵回転数の符号フラグより符号化した値をD2とす
る。そして、前記データD1とD2とを加算し、その符号が
例えば正であれば回転方向を示す制御信号T2をT2＝01、
負であればT2＝10、零であればT2＝00とする。また、加
算して得られた値を絶対値変換し、この値を電動機の制
御デューティ、すなわち電圧制御信号T3とする。

次にステップP7においては、電動式パワーステアリング
装置の制御処理が初めてであるかどうか、すなわち始動
状態であるかどうかを判別する。もし、始動状態であれ
ば、ステップP1で設定されたＮがＮ＝０であるから、ス
テップP8へジャンプし、もしステップP6でデューティ値
（T3）が零、すなわちステアリングホイールに何ら操舵
トルクが作用していない状態であれば、始動状態ではＤ
＝０であるからDUTY＝Ｄとなり、ステップP8からステッ
プP9に進み、ステップP9においてＮ←１の処理をした
後、ステップP10に進み、ステップP10で制御信号T2を出
力して電動機の回転方向をセットし、制御デューティを
示す制御信号T3を出力して、ステップP2にもどる。この
場合、DUTY＝Ｄ＝０であればＴ＝00、回転方向はセット
しないようにしている。

そして、次にステップP2からステップP6を経た後、ステ
ップP7に至ると、このときにはＮ＝１となるから、以後
そのままステップP10へ進み、始動状態でない通常状態
の電動機制御が行なわれる。

また、始動状態時にステアリングホイールに操舵トルク
が作用しその値が大きい場合には、ステップP8において
DUTY＞Ｄ（この場合Ｄ＝０）であるから、ステップP12
へジャンプし、ステップP12において始動状態を持続す
る処理Ｎ←０を行い、ステップP13でＤレジスタ内の値
をインクリメントし、この値をステップP14でデューテ
ィ値としてステップP10に進む。そして、ステップP10に
おいて回転方向をセットし、ステップP11においてステ
ップP13で置数したデューティ値を出力する。そして、
次にはステップP2〜P8を経てステップP12においては、
更に１段階デューティ値を増大させ、ステップP8におい
てDUTY＝Ｄ、又はDUTY＜０となるまでＤをイソクリメン
トする処理を繰り返し、時間の経過とともに先に決定さ
れたデューティ値に至り次第に増大させる。そして、ス
テップP8におてDUTY＝Ｄ又はDUTY＜０となると、ステッ
プP9においてＮ←１なる処理をした後ステップP10に至
り、その後はステップP8、ステプP12には進まず、通常
の制御が行なわれる。

したがって、制御装置が始動する時にステアリングホイ
ールに操舵トルクが付与されている場合には、電動機の
トルクが穏やかに増大されるので始動フィーリングを良
好なものにすることができる。

本発明は、以上の実施例及び変形例に限定されるもので
なく、この発明の技術的範囲内において、各種の他の実
施態様及び変形態様が可能であり、また同等の構成要素
の交換が可能であることは、当業者にとって明らかであ
る。例えば、上記の実施例では、電動機制御信号をその
決定値に向かって直線的に漸増させるような制御を行っ
ているが、正又は負の曲率を有する曲線をたどってデュ
ーティ値を増大させるようにしてもよい。また、以上の
実施例では、エンジン始動時を想定して説明したが、例
えば故障診断において故障が発見され、後にこの故障が
正常に回復した際に、リセット操作を行うような場合に
ついても同様である。すなわち、例えばエンジンが動作
している状態で、リセット操作を、ステアリング系にト
ルクを加えつつ行っても操舵トルクが急激に変化するこ
とはない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、制御装置の起動時
等の始動状態において必要トルクまで電動機のトルクを
漸増させるように電動機の制御信号を補正制御するよう
にしたことにより、制御装置の始動時には安定で応答性
が良く、しかも始動フィーリングが良好で高級感のある
電動式パワーステアリング装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図ないし第４図は本
発明の一実施例に係る電動式パワーステアリング装置を
示し、第２図はその電磁型倍力装置を示す斜視図、第３
図はその制御装置の概略構成図、第４図は制御処理の概
略を示すフローチャートである。 図面中、（１）は操舵トルク検出手段、（２）は電動機
制御信号発生手段、（３）は初期状態検出手段、（４）
は補正手段、（５）は電動機駆動手段、（11）は電動機
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリング系の操舵トルクを検出する操
   舵トルク検出手段と、少なくともこの操舵トルク検出手
   段から出力される操舵トルク信号に基づき電動機制御信
   号を決定して出力する電動機制御信号発生手段と、この
   電動機制御信号発生手段から出力される制御信号に基づ
   き電動機を駆動する電動機駆動手段とを備えた電動式パ
   ワーステアリング装置において、前記電動機制御信号発
   生手段の作動開始状態を検出する初期作動検出手段と、
   この検出手段からの検出信号に基づき、前記電動機制御
   信号をその決定値まで時間とともに次第に増大させるよ
   う前記電動機制御信号を補正する補正手段とを、備えた
   ことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。