JPS62251273A - 電動式パワ−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】 （＃業玉の利用分野） 本発明は電動機の動力をステアリング系に作用させて操
舵力の軽減を図る電動式パワーステアリング装置に関す
る。

（従来の技術） 従来の電動式パワーステアリング装置では、ｉ車機構や
ポールねじ機構等の減速装置を介して。

電動機動力をステアリング系に作用させ、操舵力の軽減
を図っている。また、電動式パワーステアリング装置に
は、ステアリング系自身が多くの軸受等のフリクション
要素を有する他に、電動機や減速装置等のフリクション
要素を有することから、作動の円滑化、耐久寿命の向上
、防錆等のために、各部フリクション要素にはグリス等
の間滑部材が注入されている。そして、電動機を制御す
る際には、フリクション要素によるステアリング系の操
舵フィーリングの低下を防止するために、電動機動力を
制御する制御信号のうちトルク制御信号を路面負荷成分
とフリクション成分とに分け、これらを加えた内容で構
成し、装置のフリクションに対応できる電動機制御を可
能としたり、またトルク制御信号のフリクション成分を
外部からユーザの好みに合せて調整可能とすることによ
り、操舵フィーリングの向上を図っている。

（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に
おいては、温度変化に伴ってフリクション要素に注入さ
れる潤滑油の粘性が変化する不具合がある。すなわち、
一般に潤滑油の粘性は低温域では高く、高温域では低く
なる特性を有するために、低温域での車両の走行時には
フリクションが増大してトルク制御３１信号のフリクシ
ョン成分が不足することとなってステアリング系の切り
始めが重く感じられ、これに対し高温域での走行時には
フリクションが減少して逆にトルク制御信号のフリクシ
ョン成分が過大となってしまいステアリング系の手応え
感が乏しくなるおそれがあった。

（発明の目的） そこで本発明では、装置の温度を検出し、この検出温度
に基づいてトルク制御信号の最適なフリクション成分を
決定して出力することにより、温度変化に対して操舵フ
ィーリングの変動を少なくし、軽快な操舵フィーリング
が得られ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図に示す如く
、本発明の電動式パワーステアリング装置は、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（１
）、装置内の温度を検出する温度検出手段（２）、少な
くともこれらの検出手段（１，２）からの操舵トルク検
出信号および温度検出信号に基づいて電動機制御信号を
決定して出力する電動機制御信号決定手段（４）、電動
機制御信号により電動機（４１）を駆動制御する電動機
駆動手段（５）を備え、さらに電動機制御信号発生手段
（４）が、操舵トルク検出信号に基づき、路面負荷に対
応した路面負荷分制′ａ＠号を決定し出力する路面負荷
分制御信号決定手段（４Ａ）およびフリクションに対応
したフリクション分制御信号を決定し出力するフリクシ
ョン分制御信号決定手段（４Ｂ）と、温度検出信号に基
づき温度補正値を決定し出力する温度補正値決定手段（
４Ｃ）と、前記フリクション分制御信号を温度補正値に
基づき補正する第１演算手段（４Ｄ）と、第１％算手段
（４Ｄ）から出力される補正後のフリクション分制御信
号に前記路面負荷分制御信号を加算する第２演算手段（
４Ｅ）と、から構成される。

そして、第１演算手段（４Ｄ）において、フリクション
分制御信号が温度補正値に基づいて、温度が高くなるに
伴って減少するように、また温度が低くなるに伴って増
大するように補正され、第２演算手段（４Ｅ）において
、この補正されたフリクション分制御信号が路面負荷分
制御信号に加算されてトルク制御信号が形成される。さ
らに電動機制御信号発生手段（０においては上記トルク
制御信号を用いて電動機制御信号を決定し電動機駆動手
段（５）に出力され、電動機駆動手段（５）により電動
機（４１）が駆動制御される。したがって、トルク制御
信号を構成するフリクション分制御信号が温度補正値に
基づいて補正されるので、温度変化に伴って変動する潤
滑油の粘性の影響をうけずに、電動機制御が行なわれる
ことになり、温度変化に伴う操舵フィーリングの低下を
軽減することができる。

（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図は電動式パワーステアリング装置を示す縦断面図
である。第２図において、（６）はピニオン軸であり、
このピニオン軸（６）は同軸状に互いに配設された第１
軸（８Ａ）と第２軸（８Ｂ）に分割され、第１軸（６Ａ
）の内端部が軸受（７）により第２軸（６Ｂ）の内端部
内に支承されている。これらの内端はトーションバー（
８）により連結され、一定程度相対的に回転することが
できるが、それ以上は一体的に回転するようになってい
る。また、ピニオン軸（６）は軸受（ｔｏ）　、（１１
）、（１２）によりラックケース（１３）に一体的に設
けられたビニオンホルダ（１４）に支承されている。第
２輌（６Ｂ）にはピニオンギヤ（８ｃ）が形成され、こ
のピニオンギヤ（６ｃ）がラック軸（１５）の背面に形
成されたラック歯（１５ａ）と噛合しており、ピニオン
軸（８）の回転をラック軸（１５）の直線運動に変換す
る。ピニオン軸（８）は図示されない自在継手、ステア
リング軸を介してステアリングホイールに連結され、ラ
ック軸（１５）は図示されないタイロッドを介して車輪
を回転自在に支承するナックルに連結され、ステアリン
グホイールの回転を車輪の揺動連動に変換し車両の操舵
を可能にする。ピニオン軸（６）の周囲には操舵回転セ
ンサ（１６）と操舵トルクセンサ（２０）が設けられて
いる。ラック軸（１５）のラック歯（１５ａ）の他端側
にはポールねじ機構（３０）と大径の歯付きプーリ（４
ｏ）と、タイミングベルト（４３）と、小径の歯付きプ
ーリ（４２）が軸着された電動機（４１）とが設けられ
ており、′ｒｒＬ動機（４１）ｃ７）回転をプーリ（４
２）、タイミングベル）　（４３）、　プーリ（４０）
を介してポールねじ機構（３０）に伝達し、このポール
ねじ機構（３０）において電動機（４１）の回転を減速
してラック軸（１５）に伝達し、ラック軸（１５）の直
線運動に変換する。尚、図中（９）はシール部材である
。

更に詳述すると、上記操舵回転センサ（１６）はピニオ
ン軸（６）の第１軸（６Ａ）に回転軸が直交するように
ピニオンホルダ（１４）に固着された直流発電機（１７
）により構成され、その回転軸には第１軸（８Ａ）に軸
着された傘歯車（１８）に噛合する傘歯車（１９）が軸
着されており、ピニオン軸（６）の回転に伴って発電機
（１７）が回転し、ピニオン軸（８）の回転方向に応じ
た極性（÷、−）と、回転数に応じた直流電圧が制御装
置（２６）に出力される。

上記操舵トルクセンサ（２０）は、ピニオン軸（６）の
第１軸（６Ａ）と第２軸（８Ｂ）の嵌合部外間に軸方向
変位可能に設けられた磁性体の可動鉄心（２１）と、ピ
ニオンホルダ（１４）内に固着された差動変圧器（２２
）とにより構成されている。可動鉄心（２１）の側面に
は、　１８０度隔てて軸方向に平行な溝（２１ａ。

２１ａ）が形成してあり、また各溝（２１ａ、２１ａ）
から夫々９０度隔たった位置には軸方向に対し一定の角
度を有する斜めの溝（２Ｔｏ、２１ｂ）が形成しである
。

さらに、第１軸（８Ａ）には上記平行な溝（２１ａ、２
１ａ）に夫々係合するピン（２３ａ、２３ａ）が一体に
設けられ、また上記斜めの溝（２１ｂ、２１ｂ）に夫々
係合するピン（２３ｂ、２３ｂ）が一体に設けられてい
る。したがって、可動鉄心（２１）は第１軸（６Ａ）と
第２軸（６Ｂ）との相対回転に伴って軸方向に変位する
。

また、上記差動変圧器（２２）は、１次コイル（２２ａ
）と２次コイル（２２ｂ）　、　（２２ｃ）とからなり
、１次コイル（２２ａ）には、制御装置（２６）により
交流パルス信号が印加され、２次コイル（２２ｂ）　、
　（２２ｃ）からアナログパルス電気信号が差動的に出
力される。そして、可動鉄心（２１）の変位方向および
変位量に伴って２次コイル（２２ｂ）　、　（２２ｃ）
の出力信号が変化し、したがって、操舵トルクセンサ（
２０）からは操舵トルクの大きさとその作用方向が検出
される。尚、図中（２４）は可動鉄心（２１）を付勢す
るコイルスプリングである。

ラック軸（１５）は軸受（２７）および球面軸受（２８
）によりラックケース（１３）に、揺動自在にかつ軸方
向自在に支承される。ラック軸（１５）の外周にはポー
ルねじ溝（１５ｂ）が形成され、このポールねじ溝（１
５ｂ）に環装され同様のねじ溝（３１ａ）をその内周面
に有するポールナツト（３１）と前記ポールねじ溝（１
５ｂ）との間には複数個のポール（３２）が嵌合され両
ねじ溝（１５ｂ）　、　（３１ａ）の間を転動してボー
ルナツト（３１）に設けられる循環路を得て循環し、ね
じ溝（１５ｂ）、（３１ａ）　、ポール（３２）、ポー
ルナ−、ト（３１）によりポールねじ機４ＳＩ（３０）
が構成されている。したがって、ボールナツト（３１）
の回転はポール（３２）を介して滑らかにラー２り軸（
１５）を直線運動に変換される。ボールナツト（３１）
はその両端から弾性部材（３３）、（３４）を介してプ
ーリケースＡ　（３５Ａ）とプーリケースＢ　（３５Ｂ
）により挟み込まれることにより弾性的に係合される。

プーリケースＡ　、　Ｂ　（３５Ａ）。

（３５Ｂ）はアンギュラコンタクト軸受（３Ｂ）、（３
７）によりラックケース（１３）により回転自在に支承
される。プーリケースＡ　（＋５Ａ）の外周には大径プ
ーリ（４０）が一体的に設けられ、制御装置（２８）に
制御される電動機（４１）の小径プーリ（４２）との間
に巻き回されたタイミングペル）　（４３）を介して電
動機（４１）の回転が大径プーリ（４０）、ポールねじ
機構（３ｏ）を通じてラック軸（１５）へ伝達される。

さらに、上記ボールねじ機構（３０）　、プーリ（４０
゜４２）およびタイミングベル）　（４３）が、上述し
たプーリケース（３５Ａ、３５Ｂ）とともに、ラックケ
ース（１３）に一体に固着されるプーリケース（３５Ｇ
）と（３５Ｄ）により覆われており、この内部に、本実
施例ではプーリケース（３５Ｇ）の内壁面に温度センサ
（４４）が配設されている。この温度センサ（４０は本
実施例では温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミス
タを用いている。したがって、温度の上昇に伴って減少
する電圧特性として検出される。

次に上記制御装置（２６）について説明する。

第３図に制御装置（２Ｂ）の−例を示す、同図において
、　（４９）はＡ／Ｄコンバータ、（５ｏ）はマイクロ
コンピュータユニットでアリ、マイクロコンピュータユ
ニッ）　（５０）には操舵トルク検出手段（１）、温度
検出手段（２）および操舵回転検出手段（３）からの各
検出信号Ｓ！〜ｓ５がＡ／Ｄコンバータ（４９）を通じ
てマイクロコンピュータユニッ）　（５０）の命令に従
って久方されている。

上記操舵トルク検出手段（１）は、操舵トルクセンナ（
２０）　トマイクロコンピュータユニット（５ｏ）カら
の基準クロックパルスＴＩを分周し交流信号に変換して
差動変圧器（２２）の−次コイル（２２ａ）に供給する
とともに差動変圧器（２２）の二次コイル（２２ｂ、　
２２ｃ）からの出方を整流平滑化する操舵トルク・イン
ターフェース回路（４８）とからなり、操舵トルクの作
用方向とその大きさを示す操舵トルク検出信号Ｓ＋、Ｓ
２を出方する。

上記操舵回転検出手段（３）は、操舵回転センサ（１６
）と、操舵回転センサ（６）の直流発電ＩＩ（１７）か
らの出力を極性に応じて夫々増幅する操舵回転・インタ
ーフェース回路（４８）とからなり、ステアリング系の
操舵回転方向と操舵速度を示す操舵回転数信号Ｓ３　、
Ｓ４を出力する。

上記温度検出手段（２）は、上記温度センサ（４４）を
含む抵抗ブリッジ回路とブリッジ回路の出力を増幅する
増幅回路からなる温度・インターフェース回路（４７）
により構成され、温度変化に伴う温度センサ（４４）の
抵抗値変化によりブリッジ平衡がくずれ、このときの差
電圧が温度θの検出信号Ｓ５として出力される。

マイクロコンピュータ二二−ｙ　ト（５ｏ）（＊　Ｉ　
／　０ポート、メモリ、演算部、制御部、各レジスタ及
びクロックジェネレータ等により構成され、クロックパ
ルスに基づき作動する。マイクロコンピュータ二二ツ）
　（５０）等を駆動する電源回路（５２）は、車載のバ
ッテリ（５１）の中端子にヒユーズ回路およびイグニッ
ションキーのキースイッチを介して接続されるヒユーズ
回路、この回路の出力側に接続されるリレー回路および
定電圧回路等から構成され、出力Ｂ端子から後述する電
動機駆動手段（５）に電源を供給し、定電圧回路の出力
Ａ端子からはマイクロコンピュータユニット（５０）や
、各検出手段（１）、（２）、（３）等に電源を供給す
る。従って、キースイッチが投入されると、マイクロコ
ンピュータユニー／　ト（５０）は命令に基づき各検出
信号Ｓ１〜Ｓ５をＡ／Ｄコンバータ（４９）でディジタ
ル変換して、メモリに書き込まれたプログラムに従って
処理し、電動機制御信号Ｔ３　、Ｔ４を電動機駆動手段
（５）に出方し、電動機（４１）を駆動制御する。尚、
第１図に示す電動機制御信号決定手段（４）ｌｆＡ／Ｄ
コンバータ（４９）とマイクロコンピュータユニット（
５ｏ）により、また各決定手段（４Ａ〜４Ｇ）および各
演算手段（４０，４Ｅ）はマイクロコンピュータユニッ
ト（５０）により構成されている。また、本実施例では
操舵回転制御信号決定手段とこの決定手段からの出方を
第２演算手段（４Ｅ）の出力に加算する第３演算手段を
備えており、これらもマイクロコンピュータユニット（
５ｏ）により構成されている。

電動機駆動手段（５）は、ＦＥＴ　（電界効果トランジ
スタ）から成るブリッジ回路と、マイクロコンピュータ
ユニー／　ト（５０）からの制御信号Ｔ３　　。

Ｔ４によりブリッジ回路を駆動するインターフェース回
路とにより構成されている。そして、電動機駆動手段（
５）においては、インターフェース回路により一組のＦ
ＥＴのうち一方のＦＥＴのオン駆動と他方のＦＥＴのＰ
ＷＭ駆動、又は他の一組のＦＥＴのうち一方のＦＥＴの
オン駆動と他方のＦＥＴのＰＷＭ駆動により、電動４１
！（４１）が制御信号Ｔ３．Ｔ４に応じて回転方向とそ
の動力（回転数とトルク）が制御される。

次に作用を説明する。

第４図はマイクロコンピュータユニット（５Ｇ）におけ
る電動機制御処理の概略を示すフローチャートであり、
図中Ｐ！〜Ｐ２０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（５０）や他の回路に
電源が供給され制御が開始される（ステップＰ　ｏ　）
　ｍまず、マイクロコンピュータユニット（５０）内部
においてはＩ１０ポートのセット、各レジスタおよびＲ
ＡＭ内のデータをクリアして初期設定する（Ｐ＋　）、
次にステップＰ２で操舵トルク検出信号Ｓｌ、Ｓ２を読
込み、これらの検出信号Ｓｌ、Ｓ２から操舵トルクの作
用方向と大きさを計算し、トルクの作用方向を示すトル
ク方向フラグのセットとその大きさを絶対値Ｔに変換し
て記憶する（Ｐ３　、Ｐ＋）、次にステップＰ５．Ｐ６
では、操舵トルクの絶対値Ｔをアドレスとするメモリの
内容がテーブルｌとテーブル２から呼出される。テーブ
ル１は第５図の如く示される操舵トルクの絶対値Ｔに対
応するトルク制御信号のうちの路面負荷分制御信号ＤＬ
　　（Ｔ）が格納されており、テーブル２は第６図に示
す如く絶対値Ｔに対応するトルク制御信号のうちのフリ
クション分制御信号ＤＦ　　（Ｔ）が格納されている。

次にステップＰ７では、温度検出信号Ｓ５を読込み、ス
テップＰ８でこの検出信号を５５に対応した温度θをア
ドレスとするメモリの内容がテーブル３から呼出される
。テーブル３には第７図に示す如き温度θに対応した温
度補正値ＤＦ　　（θ）が格納されている。この補正値
ＤＦ　　（θ）は。

フリクション分制御信号ＤＦ　　（Ｔ）を補正するデユ
ーティ値であり、第７図に示すように温度θが高くなる
に伴って小さくなるよう、反対に温度θが低くなるに伴
って大きくなるように所定の特性に設定されている。

次にステップＰ９では、フリクション分制御信号ＤＦ（
Ｔ）が所定値ａ以下であるか、即ちＤＦ（Ｔ）≦ａかど
うかが判別される。所定値ａは第６図に示す如くフリク
シ、ン分制御信号における不感帯領域を示す、ＤＦ（Ｔ
）≧ａの場合には領域ａ内にないので、ステップＰｌｆ
ｌでＤＦ（Ｔ）＋ＤＦ　　（θ）なる演算を行ないこれ
をＤＦ　とする。

したがって、フリクション分制御信号ＤＦ　　（Ｔ）は
補正値ＤＦ　　（θ）により補正され、補正されたフリ
クション分制御信号Ｄｐはそのデユーティ値が温度θが
大きくなるに伴って余分に減少される一方、温度θが小
さくなるに伴って余分に増加されることになる。ＤＦ　
　（Ｔ）＜ａの場合には領域ａ内にあるため、フリクシ
ョン分制御信号ＤＦ（Ｔ）が零となり、不感帯を保持す
るためにステップｐＨでＤＦ（Ｔ）＝Ｏとして温度θに
対応した補正値ＤＦ　　（θ）による補正を行なわずに
ステップＰＩ２に進む。

ステップＰ　１２では操舵回転数検出信号Ｓ３　　。

Ｓ４を読込み、これらの検出信号Ｓ３．Ｓ４から操舵回
転の作用方向と大きさを計算し、回転の作用方向を示す
回転方向フラグのセットとその大きさを絶対値Ｎに変換
して記憶する（Ｐ＋３゜Ｐｎ）、次にステップＰ１５で
操舵回転数の絶対値Ｎをアドレスとするメモリの内容が
テーブル４から呼出される。テーブル４は第８図の如く
示される操舵回転数の絶対値Ｎに対応する操舵回転制御
信号Ｄ　（Ｎ）が格納されている。

ステップｐｕｓにおいては、上記トルク方向フラグおよ
び回転方向フラグによりステアリング系の往き操作時か
、戻り操作時かが判別される。往き操作時の場合には、
Ｄｏ　＝Ｄｐ　＋ＤＬ　　（Ｔ）＋［）（Ｎ）、Ｄ％＝
１とし、戻り操作時の場合にはＤｏ　＝Ｄｐ　＋ＤＬ　
（Ｔ）　、　Ｄｕ　＝１−Ｄ　（Ｎ）とする、これらＤ
Ｄ、Ｄｕは電動機（４１）の動力を決定する制御信号Ｔ
４の内容であるデユーティ値であり、例えばＤｏはブリ
ッジの一組のＦＥＴのうち一方に、Ｄｕはその他方に付
与され、共にＰＷＭ信号である。また、ステップｐｕｓ
では上記トルク方向フラグにより回転方向Ｒ，Ｌを決定
する。

これらＲ，Ｌは電動機（４１）の回転方向を決定する制
御信号Ｔ３の回転方向を示す符号であり、例えばＲは右
回転、Ｌは左回転を示す、そして、ステップＰ２Ｇで、
Ｒ，Ｌからなる制御信号Ｔ３と、Ｄｏ　、Ｄｕからなる
制御信号Ｔ４を出力して、ステップＰ２に戻り、一連の
処理を繰返す。

したがって、電動機制御信号のトルク制御信号を構成す
るフリクション分制御信号が、温度が高くなると減少す
るように温度が低くなると増大するように、温度の変化
に伴って予め設定された特性に対応して補正されるので
、温度変化によって変動する潤滑油の粘性の影響が低減
され、温度変化により操舵フィーリングが低下すること
が軽減できる。

尚、木実雄側では、操舵回転検出手段を付加し、操舵回
転制御信号を用いて電！！Ｉ機制御信号を形成したが、
これに限らず、少なくとも操舵トルク検出手段と温度検
出手段とにより電動機制御信号を形成することもできる
。この場合には、路面負荷分制御信号決定手段において
トルク成分と回転数成分を兼ねた動力成分を決定する構
成にすれば、上記同様の電動機制御信号を得ることが可
能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、電動機制御信号の
フリクション成分を温度変化に応じて補正することによ
り、温度変化によって変動する潤滑油の粘性の影響が低
減され、温度変化により操舵フィーリングの低下を防止
でき、軽快な操舵フィーリング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８図は本
発明の一実施例を示し、第２図は電動式パワーステアリ
ング装置の縦断面図、第３図はその制御装置のブロック
構成図、第４図は制御処理の概略を示すフローチャート
、第５図、第６図。 第７図、および第８図はマイクロコンピュータユニット
の各動作を説明する特性図である。 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代理人　
　弁理士　　　下　　１）　容一部間　　　　　弁理士
　　　　大　　橋　　邦　　部同　　　　　弁理士　　
　　小　　　山　　　　　　　有量　　　弁理士　　　
野　　１）　　　茂第６図 第７図 第５図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動機の動力をステアリング系に作用させて操舵力の軽
   減を図る電動式パワーステアリング装置において、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、装置内の温度を検出する温度検出手段と、少なくと
   も前記各検出手段からの検出信号に基づいて電動機制御
   信号を発生する電動機制御信号発生手段と、電動機制御
   信号により電動機を駆動制御する電動機駆動手段とを備
   え、前記電動機制御信号発生手段を、操舵トルク検出信
   号に基づき路面負荷に対応した路面負荷分制御信号を決
   定し出力する路面負荷分制御信号決定手段と、操舵トル
   ク検出信号に基づきフリクションに対応したフリクショ
   ン分制御信号を決定し出力するフリクション分制御信号
   発生手段と、温度検出信号に基づき温度に対応した温度
   補正値を決定し出力する温度補正値決定手段と、前記フ
   リクション分制御信号を温度補正値により補正する第１
   演算手段と、第１演算手段からの出力信号に前記路面負
   荷分制御信号を加算する第２演算手段とにより構成した
   ことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。