JP2000355281A - 車両用操舵装置 - Google Patents
車両用操舵装置Info
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- JP2000355281A JP2000355281A JP2000111302A JP2000111302A JP2000355281A JP 2000355281 A JP2000355281 A JP 2000355281A JP 2000111302 A JP2000111302 A JP 2000111302A JP 2000111302 A JP2000111302 A JP 2000111302A JP 2000355281 A JP2000355281 A JP 2000355281A
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- steering wheel
- wheel
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トルクを検出する為のスペースが小さく、ま
た、その為の部品コストが安価な分離型の車両用操舵装
置の提供。 【解決手段】 車輪１０の向きを変える舵取機構１が舵
輪２と機械的に連結されず、舵輪２の操舵角及び舵輪２
に加わる操舵トルクを求め、求めた操舵角及び操舵トル
クに応じて、舵取機構１が有する第１の電動モータ５を
駆動制御し、舵角を増減制御する車両用操舵装置。舵輪
２の軸３０に連結された第２の電動モータ３と、第２の
電動モータ３の逆起電圧又は第２の電動モータ３に流れ
る電流を検出する検出手段３ｂと、検出手段３ｂが検出
した逆起電圧又は電流、前記操舵角、舵輪２の慣性モー
メント及び第２の電動モータ３の慣性モーメントに基づ
き前記操舵トルクを演算する手段４とを備えている。
た、その為の部品コストが安価な分離型の車両用操舵装
置の提供。 【解決手段】 車輪１０の向きを変える舵取機構１が舵
輪２と機械的に連結されず、舵輪２の操舵角及び舵輪２
に加わる操舵トルクを求め、求めた操舵角及び操舵トル
クに応じて、舵取機構１が有する第１の電動モータ５を
駆動制御し、舵角を増減制御する車両用操舵装置。舵輪
２の軸３０に連結された第２の電動モータ３と、第２の
電動モータ３の逆起電圧又は第２の電動モータ３に流れ
る電流を検出する検出手段３ｂと、検出手段３ｂが検出
した逆起電圧又は電流、前記操舵角、舵輪２の慣性モー
メント及び第２の電動モータ３の慣性モーメントに基づ
き前記操舵トルクを演算する手段４とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車輪の向きを変え
る舵取機構が舵輪と機械的に連結されず、舵輪の操舵角
及び舵輪に加わる操舵トルクを求め、求めた操舵角及び
操舵トルクに応じて、舵取機構が有する電動モータを駆
動制御し、舵角を増減制御する車両用操舵装置に関する
ものである。
る舵取機構が舵輪と機械的に連結されず、舵輪の操舵角
及び舵輪に加わる操舵トルクを求め、求めた操舵角及び
操舵トルクに応じて、舵取機構が有する電動モータを駆
動制御し、舵角を増減制御する車両用操舵装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の操舵は、車室の内部に配された操
舵手段の操作、例えば、ステアリングホイール（舵輪）
の回転を、舵取り用の車輪（一般的には前輪）の操向の
ために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われ
る。近年においては、舵取機構の中途に油圧シリンダ、
電動モータ等の操舵補助用のアクチュエータを配し、こ
のアクチュエータを、操舵のためにステアリングホイー
ルに加えられる操作力の検出結果に基づいて駆動して、
ステアリングホイールの回転に応じた舵取機構の動作を
補助し、操舵のための運転者の労力負担を軽減する構成
とした車両用操舵装置（パワーステアリング装置）が広
く普及している。
舵手段の操作、例えば、ステアリングホイール（舵輪）
の回転を、舵取り用の車輪（一般的には前輪）の操向の
ために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われ
る。近年においては、舵取機構の中途に油圧シリンダ、
電動モータ等の操舵補助用のアクチュエータを配し、こ
のアクチュエータを、操舵のためにステアリングホイー
ルに加えられる操作力の検出結果に基づいて駆動して、
ステアリングホイールの回転に応じた舵取機構の動作を
補助し、操舵のための運転者の労力負担を軽減する構成
とした車両用操舵装置（パワーステアリング装置）が広
く普及している。
【０００３】ところが、このような従来の車両用操舵装
置においては、操舵手段であるステアリングホイールと
舵取機構との機械的な連結が必要であり、車室の内部に
おけるステアリングホイールの配設位置が、車室外での
舵取機構との連結が可能な位置に限定されるという問題
があり、また、連結可能にステアリングホイールが配設
された場合であっても、連結の実現のために複雑な連結
構造を要し、車両の軽量化、組立て工程の簡素化を阻害
する要因となっている。
置においては、操舵手段であるステアリングホイールと
舵取機構との機械的な連結が必要であり、車室の内部に
おけるステアリングホイールの配設位置が、車室外での
舵取機構との連結が可能な位置に限定されるという問題
があり、また、連結可能にステアリングホイールが配設
された場合であっても、連結の実現のために複雑な連結
構造を要し、車両の軽量化、組立て工程の簡素化を阻害
する要因となっている。
【０００４】例えば、実公平２−２９０１７号公報に
は、このような問題の解消を目的としたリンクレスのパ
ワーステアリング装置である車両用操舵装置が開示され
ている。この車両用操舵装置は、ステアリングホイール
を舵取機構から機械的に切り離して配し、また、従来の
車両用操舵装置における操舵補助用のアクチュエータと
同様に、舵取機構の中途に舵取り用のアクチュエータと
しての電動モータを配してなり、この電動モータを、ス
テアリングホイールの操作方向及び操作量の検出結果に
基づいて駆動することにより、ステアリングホイールの
操作に応じた舵取りを行わせる構成となっている。
は、このような問題の解消を目的としたリンクレスのパ
ワーステアリング装置である車両用操舵装置が開示され
ている。この車両用操舵装置は、ステアリングホイール
を舵取機構から機械的に切り離して配し、また、従来の
車両用操舵装置における操舵補助用のアクチュエータと
同様に、舵取機構の中途に舵取り用のアクチュエータと
しての電動モータを配してなり、この電動モータを、ス
テアリングホイールの操作方向及び操作量の検出結果に
基づいて駆動することにより、ステアリングホイールの
操作に応じた舵取りを行わせる構成となっている。
【０００５】以上のように構成された分離型の車両用操
舵装置は、ステアリングホイールの配設自由度の増加、
車両の軽量化等の前述した目的に加え、レバー、ペダル
等、ステアリングホイールに代わる新たな操舵手段の実
現、及び路面上の誘導標識の検出、衛星情報の受信等の
走行情報に従う自動運転システムの実現等、将来におけ
る自動車技術の発展のために有用なものである。
舵装置は、ステアリングホイールの配設自由度の増加、
車両の軽量化等の前述した目的に加え、レバー、ペダル
等、ステアリングホイールに代わる新たな操舵手段の実
現、及び路面上の誘導標識の検出、衛星情報の受信等の
走行情報に従う自動運転システムの実現等、将来におけ
る自動車技術の発展のために有用なものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したような車両用
操舵装置では、操舵トルクを検出する手段として、従来
からのトーションバーを使用したトルクセンサが考えら
れているが、トーションバーを使用したトルクセンサ
は、高価であり、また、サイズ、設置位置等の制約の
為、設計の自由度が制約される問題があった。本発明
は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、トルク
を検出する為のスペースが小さく、また、その為の部品
コストが安価な分離型の車両用操舵装置を提供すること
を目的とする。
操舵装置では、操舵トルクを検出する手段として、従来
からのトーションバーを使用したトルクセンサが考えら
れているが、トーションバーを使用したトルクセンサ
は、高価であり、また、サイズ、設置位置等の制約の
為、設計の自由度が制約される問題があった。本発明
は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、トルク
を検出する為のスペースが小さく、また、その為の部品
コストが安価な分離型の車両用操舵装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る車両用操
舵装置は、車輪の向きを変える舵取機構が舵輪と機械的
に連結されず、舵輪の操舵角及び舵輪に加わる操舵トル
クを求め、求めた操舵角及び操舵トルクに応じて、前記
舵取機構が有する第１の電動モータを駆動制御し、舵角
を増減制御する車両用操舵装置において、前記舵輪の軸
に連結された第２の電動モータと、該第２の電動モータ
の逆起電圧又は該第２の電動モータに流れる電流を検出
する検出手段と、該検出手段が検出した逆起電圧又は電
流、前記操舵角、前記舵輪の慣性モーメント及び前記第
２の電動モータの慣性モーメントに基づき前記操舵トル
クを演算する手段とを備えることを特徴とする。
舵装置は、車輪の向きを変える舵取機構が舵輪と機械的
に連結されず、舵輪の操舵角及び舵輪に加わる操舵トル
クを求め、求めた操舵角及び操舵トルクに応じて、前記
舵取機構が有する第１の電動モータを駆動制御し、舵角
を増減制御する車両用操舵装置において、前記舵輪の軸
に連結された第２の電動モータと、該第２の電動モータ
の逆起電圧又は該第２の電動モータに流れる電流を検出
する検出手段と、該検出手段が検出した逆起電圧又は電
流、前記操舵角、前記舵輪の慣性モーメント及び前記第
２の電動モータの慣性モーメントに基づき前記操舵トル
クを演算する手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】この車両用操舵装置では、車輪の向きを変
える舵取機構が舵輪と機械的に連結されず、舵輪の操舵
角及び舵輪に加わる操舵トルクを求め、求めた操舵角及
び操舵トルクに応じて、舵取機構が有する第１の電動モ
ータを駆動制御し、舵角を増減制御する。第２の電動モ
ータが舵輪の軸に連結され、検出手段は、第２の電動モ
ータの逆起電圧又は第２の電動モータに流れる電流を検
出する。演算する手段は、検出手段が検出した逆起電圧
又は電流、操舵角、舵輪の慣性モーメント及び第２の電
動モータの慣性モーメントに基づき操舵トルクを演算す
る。これにより、トルクを検出する為のスペースが小さ
く、また、その為の部品コストが安価な分離型の車両用
操舵装置を実現することが出来る。
える舵取機構が舵輪と機械的に連結されず、舵輪の操舵
角及び舵輪に加わる操舵トルクを求め、求めた操舵角及
び操舵トルクに応じて、舵取機構が有する第１の電動モ
ータを駆動制御し、舵角を増減制御する。第２の電動モ
ータが舵輪の軸に連結され、検出手段は、第２の電動モ
ータの逆起電圧又は第２の電動モータに流れる電流を検
出する。演算する手段は、検出手段が検出した逆起電圧
又は電流、操舵角、舵輪の慣性モーメント及び第２の電
動モータの慣性モーメントに基づき操舵トルクを演算す
る。これにより、トルクを検出する為のスペースが小さ
く、また、その為の部品コストが安価な分離型の車両用
操舵装置を実現することが出来る。
【０００９】第２発明に係る車両用操舵装置は、前記第
２の電動モータは、前記舵輪にその操作方向と逆方向の
力を与える反力モータであることを特徴とする。
２の電動モータは、前記舵輪にその操作方向と逆方向の
力を与える反力モータであることを特徴とする。
【００１０】この車両用操舵装置では、第２の電動モー
タが、舵輪にその操作方向と逆方向の力を与える反力モ
ータであるので、トルクを検出する為のスペースが不要
であり、また、その為の部品コストが安価な分離型の車
両用操舵装置を実現することが出来る。
タが、舵輪にその操作方向と逆方向の力を与える反力モ
ータであるので、トルクを検出する為のスペースが不要
であり、また、その為の部品コストが安価な分離型の車
両用操舵装置を実現することが出来る。
【００１１】第３発明に係る車両用操舵装置は、車輪の
向きを変える舵取機構が舵輪と機械的に連結されず、舵
輪の操舵角及び舵輪に加わる操舵トルクを求め、求めた
操舵角及び操舵トルクに応じて、前記舵取機構が有する
第１の電動モータを駆動制御し、舵角を増減制御する車
両用操舵装置において、前記舵輪の軸に連結された第２
の電動モータと、該第２の電動モータの逆起電圧又は該
第２の電動モータに流れる電流を検出する検出手段と、
該検出手段が検出した逆起電圧又は電流、前記舵輪の慣
性モーメント及び前記第２の電動モータの慣性モーメン
トに基づき前記操舵トルクを演算する手段とを備えるこ
とを特徴とする。
向きを変える舵取機構が舵輪と機械的に連結されず、舵
輪の操舵角及び舵輪に加わる操舵トルクを求め、求めた
操舵角及び操舵トルクに応じて、前記舵取機構が有する
第１の電動モータを駆動制御し、舵角を増減制御する車
両用操舵装置において、前記舵輪の軸に連結された第２
の電動モータと、該第２の電動モータの逆起電圧又は該
第２の電動モータに流れる電流を検出する検出手段と、
該検出手段が検出した逆起電圧又は電流、前記舵輪の慣
性モーメント及び前記第２の電動モータの慣性モーメン
トに基づき前記操舵トルクを演算する手段とを備えるこ
とを特徴とする。
【００１２】この車両用操舵装置では、車輪の向きを変
える舵取機構が舵輪と機械的に連結されず、舵輪の操舵
角及び舵輪に加わる操舵トルクを求め、求めた操舵角及
び操舵トルクに応じて、舵取機構が有する第１の電動モ
ータを駆動制御し、舵角を増減制御する。第２の電動モ
ータが舵輪の軸に連結され、検出手段は、第２の電動モ
ータの逆起電圧又は第２の電動モータに流れる電流を検
出する。演算する手段は、検出手段が検出した逆起電圧
又は電流、舵輪の慣性モーメント及び第２の電動モータ
の慣性モーメントに基づき操舵トルクを演算する。これ
により、トルクを検出する為のスペースが小さく、ま
た、その為の部品コストが安価な分離型の車両用操舵装
置を実現することが出来る。
える舵取機構が舵輪と機械的に連結されず、舵輪の操舵
角及び舵輪に加わる操舵トルクを求め、求めた操舵角及
び操舵トルクに応じて、舵取機構が有する第１の電動モ
ータを駆動制御し、舵角を増減制御する。第２の電動モ
ータが舵輪の軸に連結され、検出手段は、第２の電動モ
ータの逆起電圧又は第２の電動モータに流れる電流を検
出する。演算する手段は、検出手段が検出した逆起電圧
又は電流、舵輪の慣性モーメント及び第２の電動モータ
の慣性モーメントに基づき操舵トルクを演算する。これ
により、トルクを検出する為のスペースが小さく、ま
た、その為の部品コストが安価な分離型の車両用操舵装
置を実現することが出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明をその実施の形態
を示す図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、本発明
に係る車両用操舵装置の原理構成を示す原理図である。
この車両用操舵装置は、ステアリングホイール２（舵
輪）に連結され、ステアリングホイール２にその操作方
向と逆方向の力を与える反力モータ３（第２の電動モー
タ）と、反力モータ３の逆起電圧又は反力モータ３に流
れる電流を検出する検出器３４（検出手段）と、ステア
リングホイール２の操舵角を検出するロータリエンコー
ダ３３とを備えている。
を示す図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、本発明
に係る車両用操舵装置の原理構成を示す原理図である。
この車両用操舵装置は、ステアリングホイール２（舵
輪）に連結され、ステアリングホイール２にその操作方
向と逆方向の力を与える反力モータ３（第２の電動モー
タ）と、反力モータ３の逆起電圧又は反力モータ３に流
れる電流を検出する検出器３４（検出手段）と、ステア
リングホイール２の操舵角を検出するロータリエンコー
ダ３３とを備えている。
【００１４】この車両用操舵装置は、また、検出器３４
が検出した逆起電圧又は電流とロータリエンコーダ３３
が検出した操舵角とステアリングホイール２の慣性モー
メントと反力モータ３の慣性モーメントとに基づき、ス
テアリングホイール２に加わる操舵トルクを演算検出す
る操舵制御部４ａ（演算する手段）を備えている。操舵
制御部４ａは、また、演算検出した操舵トルクに基づ
き、反力モータ３によりステアリングホイール２にその
操作方向と逆方向の力を与える反力制御を行う。図１
（ｂ）は、上述した図１（ａ）に示す原理構成の車両用
操舵装置のステアリングホイール２と反力モータ３との
間に、反力モータ３の回転速度を増加させる為の増速ギ
ヤ７を設けた場合の原理構成を示す原理図である。
が検出した逆起電圧又は電流とロータリエンコーダ３３
が検出した操舵角とステアリングホイール２の慣性モー
メントと反力モータ３の慣性モーメントとに基づき、ス
テアリングホイール２に加わる操舵トルクを演算検出す
る操舵制御部４ａ（演算する手段）を備えている。操舵
制御部４ａは、また、演算検出した操舵トルクに基づ
き、反力モータ３によりステアリングホイール２にその
操作方向と逆方向の力を与える反力制御を行う。図１
（ｂ）は、上述した図１（ａ）に示す原理構成の車両用
操舵装置のステアリングホイール２と反力モータ３との
間に、反力モータ３の回転速度を増加させる為の増速ギ
ヤ７を設けた場合の原理構成を示す原理図である。
【００１５】以下に、このような構成の車両用操舵装置
の原理を説明する。図１（ｂ）に示すように、増速ギヤ
７を設けてある場合、増速ギヤ７のギヤ比をｎ：１、ス
テアリングホイール２の操舵角をθh 、反力モータ３の
回転角度をθm とすると、 θm ＝ｎ・θh （１） また、増速ギヤ７のステアリングホイール２側のギヤに
加わるトルクをＴx 、増速ギヤ７の反力モータ３側のギ
ヤに加わるトルクをＴy とすると、 Ｔx ＝ｎ・Ｔy （２）
の原理を説明する。図１（ｂ）に示すように、増速ギヤ
７を設けてある場合、増速ギヤ７のギヤ比をｎ：１、ス
テアリングホイール２の操舵角をθh 、反力モータ３の
回転角度をθm とすると、 θm ＝ｎ・θh （１） また、増速ギヤ７のステアリングホイール２側のギヤに
加わるトルクをＴx 、増速ギヤ７の反力モータ３側のギ
ヤに加わるトルクをＴy とすると、 Ｔx ＝ｎ・Ｔy （２）
【００１６】ここで、ステアリングホイール２に加わる
トルク（操舵トルク）をＴ、反力モータ３に加わるトル
クをＴm 、既知であるステアリングホイール２の慣性モ
ーメントをＩh 、既知である反力モータ３の慣性モーメ
ントをＩm 、既知であるステアリングホイール２から増
速ギヤ７迄の粘性抵抗係数をＣh 、既知である増速ギヤ
７から反力モータ３迄の粘性抵抗係数をＣm とすると、 Ｔx ＝Ｔ−Ｉh ・θh ″−Ｃh ・θh ′ （３） Ｔy ＝Ｔm ＋Ｉm ・θm ″＋Ｃm ・θm ′ （４） （但し、θ′＝ｄθ／ｄｔ θ″＝ｄ2 θ／ｄｔ2 ）
トルク（操舵トルク）をＴ、反力モータ３に加わるトル
クをＴm 、既知であるステアリングホイール２の慣性モ
ーメントをＩh 、既知である反力モータ３の慣性モーメ
ントをＩm 、既知であるステアリングホイール２から増
速ギヤ７迄の粘性抵抗係数をＣh 、既知である増速ギヤ
７から反力モータ３迄の粘性抵抗係数をＣm とすると、 Ｔx ＝Ｔ−Ｉh ・θh ″−Ｃh ・θh ′ （３） Ｔy ＝Ｔm ＋Ｉm ・θm ″＋Ｃm ・θm ′ （４） （但し、θ′＝ｄθ／ｄｔ θ″＝ｄ2 θ／ｄｔ2 ）
【００１７】（３），（４）式を（２）式に代入して、 Ｔ−Ｉh ・θh ″−Ｃh ・θh ′＝ｎＴm ＋ｎＩm ・θ
m ″＋ｎＣm ・θm ′ （１）式より、 Ｔ−Ｉh ・θh ″−Ｃh ・θh ′＝ｎＴm ＋ｎＩm ・ｎ
・θh ″＋ｎＣm ・ｎ・θh ′ 整理して、 Ｔ−ｎＴm ＝Ｉh ・θh ″＋Ｃh ・θh ′ ＋ｎ2 Ｉm ・θh ″＋ｎ2 Ｃm ・θh ′ ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）θh ″ ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）θh ′ （５）
m ″＋ｎＣm ・θm ′ （１）式より、 Ｔ−Ｉh ・θh ″−Ｃh ・θh ′＝ｎＴm ＋ｎＩm ・ｎ
・θh ″＋ｎＣm ・ｎ・θh ′ 整理して、 Ｔ−ｎＴm ＝Ｉh ・θh ″＋Ｃh ・θh ′ ＋ｎ2 Ｉm ・θh ″＋ｎ2 Ｃm ・θh ′ ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）θh ″ ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）θh ′ （５）
【００１８】ｉ） 反力モータの反力が無い（Ｔm ＝
０）場合 粘性抵抗分を無視すると、（５）式から、 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）θh ″ θh ＝θm ／ｎより、 Ｔ＝（（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）／ｎ）θm ″ （６）
０）場合 粘性抵抗分を無視すると、（５）式から、 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）θh ″ θh ＝θm ／ｎより、 Ｔ＝（（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）／ｎ）θm ″ （６）
【００１９】反力モータ３の逆起電圧定数をＫe とする
と、このときの反力モータ３の逆起電圧Ｖ＝Ｋe ・
θm ′である。従って、θm ′＝Ｖ／Ｋe ∴ θm ″＝Ｖ′／Ｋe （但し、Ｖ′＝ｄＶ／ｄ
ｔ） よって、（６）式より、 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）・Ｖ′／（ｎ・Ｋe ） （７） となり、検出器３４が検出した反力モータ３の逆起電圧
Ｖ、ステアリングホイール２の慣性モーメントＩh 及び
反力モータ３の慣性モーメントＩm より、ステアリング
ホイール２に加わるトルクＴを求めることが出来る。つ
まり、反力モータ３に代えて、反力モータではない電動
モータを使用した場合は、電動モータの逆起電圧Ｖ、ス
テアリングホイール２の慣性モーメントＩh及び電動モ
ータの慣性モーメントＩm より、ステアリングホイール
２に加わるトルクＴを求めることが出来る。
と、このときの反力モータ３の逆起電圧Ｖ＝Ｋe ・
θm ′である。従って、θm ′＝Ｖ／Ｋe ∴ θm ″＝Ｖ′／Ｋe （但し、Ｖ′＝ｄＶ／ｄ
ｔ） よって、（６）式より、 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）・Ｖ′／（ｎ・Ｋe ） （７） となり、検出器３４が検出した反力モータ３の逆起電圧
Ｖ、ステアリングホイール２の慣性モーメントＩh 及び
反力モータ３の慣性モーメントＩm より、ステアリング
ホイール２に加わるトルクＴを求めることが出来る。つ
まり、反力モータ３に代えて、反力モータではない電動
モータを使用した場合は、電動モータの逆起電圧Ｖ、ス
テアリングホイール２の慣性モーメントＩh及び電動モ
ータの慣性モーメントＩm より、ステアリングホイール
２に加わるトルクＴを求めることが出来る。
【００２０】ここで、粘性抵抗分を考慮すると、（５）
式及びθh ＝θm ／ｎより、 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）θm ″／ｎ ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）θm ′／ｎ （８） θm ′＝Ｖ／Ｋe 及びθm ″＝Ｖ′／Ｋe より、 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）Ｖ′／ｎＫe ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）Ｖ／ｎＫe （９）
式及びθh ＝θm ／ｎより、 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）θm ″／ｎ ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）θm ′／ｎ （８） θm ′＝Ｖ／Ｋe 及びθm ″＝Ｖ′／Ｋe より、 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）Ｖ′／ｎＫe ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）Ｖ／ｎＫe （９）
【００２１】ii）反力モータの反力が有る（Ｔm ≠０）
場合 反力モータ３に加わるトルクＴm は、反力モータ３に流
れる電流ｉを検出することにより求めることが出来、反
力モータ３のトルク定数をＫt とすると、Ｔm＝ｉ・Ｋ
t である。従って、反力モータ３を作動させる場合、そ
の流れる電流ｉを検出すれば、ｉ）で求めた（６）〜
（９）の各式にｎＴm を加えることで、ステアリングホ
イール２に加わるトルクＴを求めることが出来る。
場合 反力モータ３に加わるトルクＴm は、反力モータ３に流
れる電流ｉを検出することにより求めることが出来、反
力モータ３のトルク定数をＫt とすると、Ｔm＝ｉ・Ｋ
t である。従って、反力モータ３を作動させる場合、そ
の流れる電流ｉを検出すれば、ｉ）で求めた（６）〜
（９）の各式にｎＴm を加えることで、ステアリングホ
イール２に加わるトルクＴを求めることが出来る。
【００２２】例えば、（８）式にｎＴm を加えると、 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）θm ″／ｎ ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）θm ′／ｎ＋ｎＴm ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）ωm ′／ｎ ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）ωm ／ｎ＋ｎＴm （１０） （但し、ωm ＝θm ′＝反力モータ３の回転速度 ωm ′＝ｄωm ／ｄｔ） となり、ロータリエンコーダ３３が検出したステアリン
グホイール２の操舵角θ h （又は反力モータ３の回転角
度θm ）、検出器３４が検出した反力モータ３に流れる
電流ｉ、ステアリングホイール２の慣性モーメントＩh
及び反力モータ３の慣性モーメントＩm より、反力モー
タの反力が有り、粘性抵抗分を考慮した場合のステアリ
ングホイール２に加わるトルクＴを求めることが出来
る。
グホイール２の操舵角θ h （又は反力モータ３の回転角
度θm ）、検出器３４が検出した反力モータ３に流れる
電流ｉ、ステアリングホイール２の慣性モーメントＩh
及び反力モータ３の慣性モーメントＩm より、反力モー
タの反力が有り、粘性抵抗分を考慮した場合のステアリ
ングホイール２に加わるトルクＴを求めることが出来
る。
【００２３】図２は、本発明に係る車両用操舵装置の実
施の形態の要部構成を示すブロック図である。この車両
用操舵装置は、図示しない車体の左右に配された一対の
舵取り用の車輪１０，１０に舵取り動作を行わせるため
の舵取機構１と、舵取機構１から機械的に切り離して配
された操舵手段であるステアリングホイール２と、ステ
アリングホイール２に反力を付与する反力アクチュエー
タ３（第２の電動モータ）と、マイクロプロセッサを用
いてなる操舵制御部４とを備え、ステアリングホイール
２の操作に応じた操舵制御部４の動作により、舵取機構
１の中途に配した操舵モータ５（第１の電動モータ）を
駆動し、舵取機構１を作動させる構成となっている。
施の形態の要部構成を示すブロック図である。この車両
用操舵装置は、図示しない車体の左右に配された一対の
舵取り用の車輪１０，１０に舵取り動作を行わせるため
の舵取機構１と、舵取機構１から機械的に切り離して配
された操舵手段であるステアリングホイール２と、ステ
アリングホイール２に反力を付与する反力アクチュエー
タ３（第２の電動モータ）と、マイクロプロセッサを用
いてなる操舵制御部４とを備え、ステアリングホイール
２の操作に応じた操舵制御部４の動作により、舵取機構
１の中途に配した操舵モータ５（第１の電動モータ）を
駆動し、舵取機構１を作動させる構成となっている。
【００２４】舵取機構１は、公知のように、車体の左右
方向に延設されて軸長方向に摺動する操舵軸１１の両端
部と、車輪１０，１０を支持するナックルアーム１２，
１２とを、各別のタイロッド１３，１３により連結し、
操舵軸１１の両方向への摺動によりタイロッド１３，１
３を介してナックルアーム１２，１２を押し引きし、車
輪１０，１０を左右に操向させるものであり、この操向
は、操舵軸１１の中途部に同軸的に構成された操舵モー
タ５の回転を、適宜の運動変換機構により操舵軸１１の
摺動に変換して行われる。
方向に延設されて軸長方向に摺動する操舵軸１１の両端
部と、車輪１０，１０を支持するナックルアーム１２，
１２とを、各別のタイロッド１３，１３により連結し、
操舵軸１１の両方向への摺動によりタイロッド１３，１
３を介してナックルアーム１２，１２を押し引きし、車
輪１０，１０を左右に操向させるものであり、この操向
は、操舵軸１１の中途部に同軸的に構成された操舵モー
タ５の回転を、適宜の運動変換機構により操舵軸１１の
摺動に変換して行われる。
【００２５】操舵軸１１は、操舵軸ハウジング１４との
間に介装された図示しない回転拘束手段により軸回りの
回転を拘束されており、操舵モータ５の回転は、操舵軸
１１の軸長方向の摺動に変換され、操舵モータ５の回転
に応じた舵取り（操舵用の車輪１０，１０の操向）が行
われる。このように舵取りされる車輪１０，１０の舵角
は、操舵モータ５の一側の操舵軸ハウジング１４と操舵
軸１１との相対摺動位置を媒介として、舵角センサ１６
により検出されるようになしてあり、舵角センサ１６の
出力は、操舵モータ５の回転位置を検出するロータリエ
ンコーダ１５の出力と共に、操舵制御部４に与えられて
いる。
間に介装された図示しない回転拘束手段により軸回りの
回転を拘束されており、操舵モータ５の回転は、操舵軸
１１の軸長方向の摺動に変換され、操舵モータ５の回転
に応じた舵取り（操舵用の車輪１０，１０の操向）が行
われる。このように舵取りされる車輪１０，１０の舵角
は、操舵モータ５の一側の操舵軸ハウジング１４と操舵
軸１１との相対摺動位置を媒介として、舵角センサ１６
により検出されるようになしてあり、舵角センサ１６の
出力は、操舵モータ５の回転位置を検出するロータリエ
ンコーダ１５の出力と共に、操舵制御部４に与えられて
いる。
【００２６】ステアリングホイール２に反力を付与する
反力アクチュエータ３は、電動モータ（例えば３相ブラ
シレスモータ）であり、回転軸３０に関連して、そのケ
ーシングを図示しない車体の適宜部に固定して取り付け
てある。ステアリングホイール２は、回転軸３０の一側
の突出端に同軸的に固定されている。
反力アクチュエータ３は、電動モータ（例えば３相ブラ
シレスモータ）であり、回転軸３０に関連して、そのケ
ーシングを図示しない車体の適宜部に固定して取り付け
てある。ステアリングホイール２は、回転軸３０の一側
の突出端に同軸的に固定されている。
【００２７】反力アクチュエータ３は、操舵制御部４か
ら与えられる反力指示トルク信号に応じた駆動回路３ａ
からの通電により正逆両方向に駆動され、回転軸３０の
一端に取り付けたステアリングホイール２に、その操作
方向と逆方向の力（反力）を付与する動作をなす。従っ
て、ステアリングホイール２の回転操作には、反力アク
チュエータ３が発生する反力に抗する操舵トルクを加え
る必要がある。このようにしてステアリングホイール２
に加えられる操舵トルクは、操舵制御部４により、反力
アクチュエータ３に流れる電流に基づき演算検出され、
反力アクチュエータ３が発生する反力の調節に使用され
る。電流センサ３ｂは、駆動回路３ａから反力アクチュ
エータ３に通電する電流を検出し、操舵制御部４に与え
る。
ら与えられる反力指示トルク信号に応じた駆動回路３ａ
からの通電により正逆両方向に駆動され、回転軸３０の
一端に取り付けたステアリングホイール２に、その操作
方向と逆方向の力（反力）を付与する動作をなす。従っ
て、ステアリングホイール２の回転操作には、反力アク
チュエータ３が発生する反力に抗する操舵トルクを加え
る必要がある。このようにしてステアリングホイール２
に加えられる操舵トルクは、操舵制御部４により、反力
アクチュエータ３に流れる電流に基づき演算検出され、
反力アクチュエータ３が発生する反力の調節に使用され
る。電流センサ３ｂは、駆動回路３ａから反力アクチュ
エータ３に通電する電流を検出し、操舵制御部４に与え
る。
【００２８】ステアリングホイール２の操作量（操舵
角）は、反力アクチュエータ３に付設されたロータリエ
ンコーダ３３により、操作方向を含めて検出されてお
り、これらの検出結果は、操舵制御部４に与えられてい
る。また、操舵制御部４には、車両の走行速度を検出す
る車速センサ６の検出結果が与えられている。操舵制御
部４の出力は、反力アクチュエータ３と操舵モータ５と
に、各別の駆動回路３ａ，５ａを介して与えられてお
り、反力アクチュエータ３及び操舵モータ５は、操舵制
御部４からの指示信号に応じて各別の動作を行うように
なしてある。
角）は、反力アクチュエータ３に付設されたロータリエ
ンコーダ３３により、操作方向を含めて検出されてお
り、これらの検出結果は、操舵制御部４に与えられてい
る。また、操舵制御部４には、車両の走行速度を検出す
る車速センサ６の検出結果が与えられている。操舵制御
部４の出力は、反力アクチュエータ３と操舵モータ５と
に、各別の駆動回路３ａ，５ａを介して与えられてお
り、反力アクチュエータ３及び操舵モータ５は、操舵制
御部４からの指示信号に応じて各別の動作を行うように
なしてある。
【００２９】操舵制御部４は、ステアリングホイール２
に付与すべき反力を決定し、反力を発生させるべく反力
アクチュエータ３に反力指示トルク信号を発する反力制
御を行い、また、ロータリエンコーダ３３が検出したス
テアリングホイール２の操舵角と、電流センサ３ｂが検
出した反力アクチュエータ３（反力モータ）に流れる電
流と、ステアリングホイール２の慣性モーメントと、反
力アクチュエータ３の慣性モーメントとにより、上述し
たように、ステアリングホイール２に加えられる操舵ト
ルクを演算検出する。
に付与すべき反力を決定し、反力を発生させるべく反力
アクチュエータ３に反力指示トルク信号を発する反力制
御を行い、また、ロータリエンコーダ３３が検出したス
テアリングホイール２の操舵角と、電流センサ３ｂが検
出した反力アクチュエータ３（反力モータ）に流れる電
流と、ステアリングホイール２の慣性モーメントと、反
力アクチュエータ３の慣性モーメントとにより、上述し
たように、ステアリングホイール２に加えられる操舵ト
ルクを演算検出する。
【００３０】また、操舵制御部４は、ロータリエンコー
ダ３３からの入力によりステアリングホイール２の操作
方向を含めた操作角度を認識し、舵取機構１に付設され
た舵角センサ１６からの入力により認識される実舵角度
との舵角偏差を求め、この舵角偏差を、車速センサ６か
らの入力として与えられる車速の遅速、及び演算検出し
た操舵トルクに応じて大小となるように補正して目標舵
角を求め、この目標舵角が得られるまで操舵モータ５を
駆動する操舵制御動作を行う。このとき、ロータリエン
コーダ１５からの入力は、操舵モータ５が所望の回転位
置に達したか否かを調べるためのフィードバック信号と
して用いられる。
ダ３３からの入力によりステアリングホイール２の操作
方向を含めた操作角度を認識し、舵取機構１に付設され
た舵角センサ１６からの入力により認識される実舵角度
との舵角偏差を求め、この舵角偏差を、車速センサ６か
らの入力として与えられる車速の遅速、及び演算検出し
た操舵トルクに応じて大小となるように補正して目標舵
角を求め、この目標舵角が得られるまで操舵モータ５を
駆動する操舵制御動作を行う。このとき、ロータリエン
コーダ１５からの入力は、操舵モータ５が所望の回転位
置に達したか否かを調べるためのフィードバック信号と
して用いられる。
【００３１】以下に、このような構成の車両用操舵装置
の動作を、それを示す図３のフローチャートを参照しな
がら説明する。先ず、操舵制御部４は、電流センサ３ｂ
に、反力モータ３に流れる電流ｉを検出させて読み込み
（Ｓ２）、ｎＴm をｎ・ｉ・Ｋt により求め記憶する
（Ｓ４）。次に、操舵制御部４は、ロータリエンコーダ
３３が検出したステアリングホイール２の操舵角θ
h （又は反力モータ３の回転角度θm ）から反力モータ
３の回転速度ωm を算出検出させて読み込み（Ｓ６）、
今回のサンプリング周期の回転速度ωm （Ｎ）として記
憶する（Ｓ８）。次に、操舵制御部４は、今回のサンプ
リング周期の回転速度ωm （Ｎ）と、前回のサンプリン
グ周期に検出し記憶した回転速度ωm （Ｎ−１）との差
を演算し、Δωm として記憶する（Ｓ１０）。
の動作を、それを示す図３のフローチャートを参照しな
がら説明する。先ず、操舵制御部４は、電流センサ３ｂ
に、反力モータ３に流れる電流ｉを検出させて読み込み
（Ｓ２）、ｎＴm をｎ・ｉ・Ｋt により求め記憶する
（Ｓ４）。次に、操舵制御部４は、ロータリエンコーダ
３３が検出したステアリングホイール２の操舵角θ
h （又は反力モータ３の回転角度θm ）から反力モータ
３の回転速度ωm を算出検出させて読み込み（Ｓ６）、
今回のサンプリング周期の回転速度ωm （Ｎ）として記
憶する（Ｓ８）。次に、操舵制御部４は、今回のサンプ
リング周期の回転速度ωm （Ｎ）と、前回のサンプリン
グ周期に検出し記憶した回転速度ωm （Ｎ−１）との差
を演算し、Δωm として記憶する（Ｓ１０）。
【００３２】次に、操舵制御部４は、サンプリング周期
ΔｔによりΔωm を割り算して、反力モータ３の回転加
速度ωm ′を求めて記憶する（Ｓ１２）。次に、操舵制
御部４は、記憶してあるｎＴm （Ｓ４）及び反力モータ
３の回転加速度ωm ′（Ｓ１２）を、（１０）式 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）ωm ′／ｎ ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）ωm ／ｎ＋ｎＴm （１０） に代入して、ステアリングホイール２に加わるトルクＴ
（操舵トルク）を演算する（Ｓ１４）。次に、操舵制御
部４は、今回のサンプリング周期の回転速度ωm （Ｎ）
を、前回のサンプリング周期の回転速度ωm （Ｎ−１）
として記憶し（Ｓ１６）リターンする。
ΔｔによりΔωm を割り算して、反力モータ３の回転加
速度ωm ′を求めて記憶する（Ｓ１２）。次に、操舵制
御部４は、記憶してあるｎＴm （Ｓ４）及び反力モータ
３の回転加速度ωm ′（Ｓ１２）を、（１０）式 Ｔ＝（Ｉh ＋ｎ2 Ｉm ）ωm ′／ｎ ＋（Ｃh ＋ｎ2 Ｃm ）ωm ／ｎ＋ｎＴm （１０） に代入して、ステアリングホイール２に加わるトルクＴ
（操舵トルク）を演算する（Ｓ１４）。次に、操舵制御
部４は、今回のサンプリング周期の回転速度ωm （Ｎ）
を、前回のサンプリング周期の回転速度ωm （Ｎ−１）
として記憶し（Ｓ１６）リターンする。
【００３３】尚、反力モータ３に代えて、反力モータで
はない電動モータを使用した場合は、電動モータの逆起
電圧Ｖ、ステアリングホイール２の慣性モーメントＩh
及び電動モータの慣性モーメントＩm より、（９）式を
演算して、ステアリングホイール２に加わるトルクＴを
求めることが出来る。
はない電動モータを使用した場合は、電動モータの逆起
電圧Ｖ、ステアリングホイール２の慣性モーメントＩh
及び電動モータの慣性モーメントＩm より、（９）式を
演算して、ステアリングホイール２に加わるトルクＴを
求めることが出来る。
【００３４】
【発明の効果】第１，３発明に係る車両用操舵装置によ
れば、トルクを検出する為のスペースが小さく、また、
その為の部品コストが安価な分離型の車両用操舵装置を
実現することが出来る。
れば、トルクを検出する為のスペースが小さく、また、
その為の部品コストが安価な分離型の車両用操舵装置を
実現することが出来る。
【００３５】第２発明に係る車両用操舵装置によれば、
トルクを検出する為のスペースが不要であり、また、そ
の為の部品コストが安価な分離型の車両用操舵装置を実
現することが出来る。
トルクを検出する為のスペースが不要であり、また、そ
の為の部品コストが安価な分離型の車両用操舵装置を実
現することが出来る。
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の原理構成を示す
原理図である。
原理図である。
【図２】本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態の要
部構成を示すブロック図である。
部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１ 舵取機構 ２ ステアリングホイール（舵輪） ３ 反力モータ（反力アクチュエータ、第２の電動モー
タ） ３ａ，５ａ 駆動回路 ３ｂ 電流センサ（検出手段） ４，４ａ 操舵制御部（演算する手段） ５ 操舵モータ（第１の電動モータ） ７ 増速ギヤ ３０ 回転軸（舵輪の軸） ３３ ロータリエンコーダ ３４ 検出器（検出手段）
タ） ３ａ，５ａ 駆動回路 ３ｂ 電流センサ（検出手段） ４，４ａ 操舵制御部（演算する手段） ５ 操舵モータ（第１の電動モータ） ７ 増速ギヤ ３０ 回転軸（舵輪の軸） ３３ ロータリエンコーダ ３４ 検出器（検出手段）
Claims (3)
- 【請求項１】 車輪の向きを変える舵取機構が舵輪と機
械的に連結されず、舵輪の操舵角及び舵輪に加わる操舵
トルクを求め、求めた操舵角及び操舵トルクに応じて、
前記舵取機構が有する第１の電動モータを駆動制御し、
舵角を増減制御する車両用操舵装置において、 前記舵輪の軸に連結された第２の電動モータと、該第２
の電動モータの逆起電圧又は該第２の電動モータに流れ
る電流を検出する検出手段と、該検出手段が検出した逆
起電圧又は電流、前記操舵角、前記舵輪の慣性モーメン
ト及び前記第２の電動モータの慣性モーメントに基づき
前記操舵トルクを演算する手段とを備えることを特徴と
する車両用操舵装置。 - 【請求項２】 前記第２の電動モータは、前記舵輪にそ
の操作方向と逆方向の力を与える反力モータである請求
項１記載の車両用操舵装置。 - 【請求項３】 車輪の向きを変える舵取機構が舵輪と機
械的に連結されず、舵輪の操舵角及び舵輪に加わる操舵
トルクを求め、求めた操舵角及び操舵トルクに応じて、
前記舵取機構が有する第１の電動モータを駆動制御し、
舵角を増減制御する車両用操舵装置において、 前記舵輪の軸に連結された第２の電動モータと、該第２
の電動モータの逆起電圧又は該第２の電動モータに流れ
る電流を検出する検出手段と、該検出手段が検出した逆
起電圧又は電流、前記舵輪の慣性モーメント及び前記第
２の電動モータの慣性モーメントに基づき前記操舵トル
クを演算する手段とを備えることを特徴とする車両用操
舵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000111302A JP4329220B2 (ja) | 1999-04-14 | 2000-04-12 | 車両用操舵装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-107240 | 1999-04-14 | ||
| JP10724099 | 1999-04-14 | ||
| JP2000111302A JP4329220B2 (ja) | 1999-04-14 | 2000-04-12 | 車両用操舵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000355281A true JP2000355281A (ja) | 2000-12-26 |
| JP4329220B2 JP4329220B2 (ja) | 2009-09-09 |
Family
ID=26447282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000111302A Expired - Fee Related JP4329220B2 (ja) | 1999-04-14 | 2000-04-12 | 車両用操舵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4329220B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1315280A3 (en) * | 2001-11-22 | 2004-06-30 | Tamagawa Seiki Kabushiki Kaisha | Sensor system for controlling a motor |
| JP2009166776A (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Honda Motor Co Ltd | 操舵装置 |
-
2000
- 2000-04-12 JP JP2000111302A patent/JP4329220B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1315280A3 (en) * | 2001-11-22 | 2004-06-30 | Tamagawa Seiki Kabushiki Kaisha | Sensor system for controlling a motor |
| JP2009166776A (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Honda Motor Co Ltd | 操舵装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4329220B2 (ja) | 2009-09-09 |
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