JPH01156173A - 電動モータ式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 この発明は、自動車などの電動モータ式パワーステアリ
ング装置に関するる 従来の技術とその問題点 たとえば自動車のパワーステアリング装置として、ステ
アリング系に補助操舵力を与えるための電動モータと、
ステアリングシャフトの入力トルクを検出するためのト
ルクセンサと、車速を検出するための車速センサと、ス
テアリングシャフトの入力トルクと車速に応じて操舵力
補助量を制御する制御装置とを備えたものが知られてい
る。

このようなパワーステアリング装置では、モータによる
操舵力補助を行なわない高速でのモータおよび減速機の
慣性モーメントの影響をなくすために、モータとステア
リング系の間にクラッチを設け、高速時にはクラッチを
切断してモータおよび減速機をステアリング系から切離
す制御を行なうことがあるが、クラッチの切断時および
接続時に運転者に違和感を与えるという問題がある。

その対策として、車速が所定値以上でトルクセンサ出力
が０点付近になったときにクラッチを切断し、車速が所
定値以下でトルクセンサ出力が０点付近になったときに
クラッチを接続するようにしたものが提案されている（
特公昭５３−３８８５０号参照）。ところが、高速でも
、たとえば素早い切返しなどのようにトルクセンサ出力
が０点付近を越えるような操舵がなされることがあり、
上記の従来のパワーステアリング装置では、クラッチの
接続時と切断時の差が大きく、違和感が感じられる。

また、トルクセンサ出力が所定値以下になればクラッチ
を切断し、しかもクラッチの切断動作および接続動作を
徐々に行なうようにしたものも提案されている（実開昭
６０−１６３１６９号参照）。ところが、この場合には
、クラッチを徐々に切断または接続するときに、半クラ
ツチ状態になって摩擦板がスティックスリップを起こし
易く、これが運転者に違和感を与える。

さらに、素早い切返しに対しても、その途中でクラッチ
が切断されるため、操舵が急に重くなるというような現
象が生じる。

この発明の目的は、上記の問題を解決した違和感の少な
い電動モータ式パワーステアリング装置を提供すること
にある。

問題点を解決するための手段 この発明による電動モータ式パワーステアリング装置は
、 ステアリング系に補助操舵力を与えるための電動モータ
と、電動モータとステアリング系の間に設けられたクラ
ッチと、ステアリングシャフトの入力トルクを検出する
ためのトルクセンサと、車速を検出するための車速セン
サと、ステアリングシャフトの入力トルクと車速に応じ
て電動モータおよびクラッチを制御する制御装置とを備
えた装置において、 制御装置が、車速が所定値より大きくなったときに、電
動モータによる操舵力補助量を０まで徐々に変化させた
のちに、クラッチを切断し、車速が所定値より小さくな
ったときに、クラッチを接続したのちに、電動モータに
よる操舵力補助量をステアリングシャフトの入力トルク
と車速に応じた目標値まで徐々に変化させるものである
ことを特徴とするものである。

作　　用 クラッチの切断および接続は徐々にではなく一度に行な
われるので、半クラツチ状態になることがなく、したが
って、スティックスリップによる違和感がない。また、
クラッチを切断する前に電動モータによる操舵力補助量
を０まで徐々に変化させ、クラッチを接続したのちに電
動モータによる操舵力補助量を目標値まで徐々に変化さ
せるので、クラッチの切断時および接続時の操舵力補助
量の変化が小さく、したがって、運転者に与える違和感
が小さい。

実　　施　　例 第１図は自動車の電動モータ式パワーステアリング装置
の概略構成を示し、第２図はその一部を拡大して示す。

パワーステアリング装置のステアリングシャフトは入力
軸（１０）と出力軸（１１）に大別され、これらの間に
トーションバー（１２）が設けられている。出力軸（１
１）は、さらに、ユニバーサルジヨイント（１３）（１
４）により連結された３つの部分すなわち上部出力軸（
ｌｌａ）　、中間出力軸（ｌｌｂ）および下部出力軸（
ｌｌｃ）よりなる。入力軸（１０）には、ステアリング
ホイール（操舵ハンドル）（１５）が固定されている。

下部出力軸（ｌｉｅ）は、ラック・ビニオン式ステアリ
ングギヤ（１６）に連結されている。また、出力軸（１
１）の適当箇所たとえば上部出力軸（ｌｌａ）に、たと
えば歯車（１７）とクラッチ（１８）を介して減速機付
電動モータ（１９）が連結されている。第２図に詳細に
示すように、上部出力軸（ｌｌａ）の上端部に、トーシ
ョンバー（１２）の外側を入力軸（ｌＯ）側にのびた筒
状体（２０）の一端部が固定され、筒状体（２０）のフ
ランジ（２０ａ）と入力軸（ｌＯ）の下端部との間に、
ボテンショメータ（２１）を用いてこれらの間の相対角
変位すなわちトーションバー（１２）の捩れを検出する
ことにより人力トルクを検出するトルクセンサ（２２）
が設けられている。ポテンショメータ（２１）の抵抗体
（２１ａ）は上部出力軸（ｌｌａ）の筒状体（２０）の
フランジ（２０ａ）に、これと摺接するワイパ（２１ｂ
）は入力軸（１０）側にそれぞれ取付けられている。ポ
テンショメータ（２■）の出力線（２３）はスリップリ
ング（２４）により引出され、制御装置（２５）に接続
されている。また、自動車には適当な車速センサ（２６
）が設けられており、そのａカ線が制御装置（２５）に
接続されている。

第３図に示すように、制御装置（２５）は、モータ駆動
回路（２７）およびクラッチ駆動回路（２８）ならびに
これらを制御するマイクロコンピュータ（２９）を備え
ている。なお、トルクセンサ（２２）は、前に説明した
ちの以外に公知の任意の構成をとりうる。また、車速セ
ンサ（２Ｂ）、モータ駆動回路（２７）およびクラッチ
駆動回路（２８）も、公知の任意の構成をとりうるので
、詳細な説明は省略する。

制御装置（２５）は、トルクセンサ（２２）および車速
センサ（２６）の出力よりステアリングシャフトの入力
トルクと車速を検出し、これらに応じてモータ（１９）
およびクラッチ（１８）を制御する。

次に、第４図および第５図のフローチャートを参照して
、制御装置（２５）の処理の１例を説明する。

第４図は、主処理を示す。まず、ステップｌＯ１におい
て、初期化処理すなわち切断フラグおよび接続フラグの
クリアなどを行なう。次いで、ステップ１０２において
切断フラグがセットされているか否かを調べ、セットさ
れていないときには、ステップ１０３に進む。ステップ
１０３では、接続フラグがセットされているか否かを調
べ、セットされていないときには、ステップ１０４に進
む。ステップ１０２において切断フラグがゼットされて
いたときには、ステップ１０５に進んで、クラッチ（■
８）を−度に切断したのち、ステップ１０Ｂにおいて切
断フラグをクリアし、ステップ１０４に進む。ステップ
１０３において接続フラグがセットされていたときには
、ステップ１０７に進んで、クラッチ（１８）を−度に
接続したのち、ステップ１０８において接続フラグをク
リアし、ステップ１０４に進む。そして、ステップ１０
４において車速センサ（２６）の出力に基く車速計算な
どの処理を行なったのち、ステップ１０２以下の動作を
繰返す。

制御装置（１３）は、また、第５図のような割込処理を
一定時間おきに実行している。すなわち、まず、ステッ
プ２０１において、トルクセンサ（２２）の出力（入力
トルク）と車速センサ（２６）の出力（車速）に基いて
操舵力補助量の目標値（以下、単に目標値という）を演
算し、ステップ２０２に進む。ステップ２０２では、増
速フラグがセットされているか否かを調べ、セットされ
ていないときには、ステップ２０３に進む。ステップ２
０３では、減速フラグがセットされているか否かを調べ
、セットされていないときには、ステップ２０４に進む
。ステップ２０４では、車速が予め定められた判定値よ
り小さい範囲（以下、低速範囲という）から判定値より
大きい範囲（以下、高速範囲という）に移る増速か行な
われたか否かを調べ、増速が行なわれなかったときには
、ステップ２０５に進む。ステップ２０５では、車速が
高速範囲から低速範囲に移る減速が行なわれたか否かを
調べ、減速が行なわれなかったときには、ステップ２０
６に進む。ステップ２０４において増速が行なわれてい
たときには、ステップ２０７に進んで、増速フラグをセ
ットしたのち、ステップ２０８で、第１係数に１に初期
値Ａをセットし、ステップ２０６に進む。ステップ２０
５において減速が行なわれていたときには、ステップ２
０９に進んで、減速フラグをセットしたのち、ステップ
２１０で接続フラグをセットするとともに、ステップ２
１１で第２係数に２にＯをセットし、ステップ２０６に
進む。ステップ２０２において増速フラグがセットされ
ていたときには、ステップ２１２に進んで、目標値の（
Ｋ１　／Ａ）倍を目標値にセットし、ステップ２１３に
進む。

ステップ２１３では、Ｋｌが０であるか否かを調べ、０
でなければ、ステップ２１４に進んで、（Ｋｌ−１）を
に１にセットしたのち、ステ、ツブ２０６に進み、０で
あれば、ステップ２１５に進んで、増速フラグをクリア
したのち、ステ・ツブ２１Ｂで切断フラグをセットし、
ステップ２０６に進む。ステップ２０３において減速フ
ラグがセットされていたときには、ステップ２１７に進
んで、目標値の（Ｋ２　／Ｂ）倍を目標値にセットし、
ステップ２１ｇに進む。ステップ２１８では、Ｋ２がＢ
であるか否かを調べ、Ｂてなければ、ステップ２１９に
進んで、（Ｋ２＋１）をに２にセットしたのち、ステッ
プ２０６に進み、Ｂであれば、ステップ２２０に進んで
、減速フラグをクリアしたのち、ステップ２０Ｂに進む
。

運転を開始して車速が低速範囲にある間は、クラッチ（
１８）は接続状態にあり、増速フラグ、減速フラグ、切
断フラグおよび接続フラグはすべてクリアされている。

このため、第４図の主処理においては、ステップ１０２
　、ｔｏａおよび１０４の動作が繰返される。そして、
第５図の割込処理においては、プログラムはステップ２
０１．２０２．２０３．２０４．２０５および２０６の
順に進み、ステップ２０１で入力トルクおよび車速に基
いて求められた目標値がそのまま出力される。したがっ
て、入力トルクと車速に応じた補助操舵力がモータ（１
９）によりステアリングシャフトの入力軸（１１）に与
えられ、通常の車速順応制御が行なわれる。

車速が低速範囲から高速範囲に移る増速か行なわれたと
きは、最初の割込処理においては、プログラムはステッ
プ２０１．２０２．２０３．２０４．２０７．２０８お
よび２０６の順に進んで、増速フラグがセットされると
ともに、Ｋ１にＡがセットされ、２回目以降は、プログ
ラムはステップ２０１　、２０２．２１２．２１３．２
１４および２０Ｂの順に進み、ステップ２０１で入力ト
ルクと車速に基いて求められた目標値を（Ｋｌ　／Ａ）
倍した値が操舵力補助量として出力される。割込処理の
ステップ２０８でセットされたに１の初期値はＡであり
、Ｋ１の値は、割込処理を１回行なうたびにステップ２
１４において１ずつ減少し、最後には０になる。したが
って、（Ｋｌ　／Ａ）の値も最初の１から徐々にＯまで
減少し、ステップ２０１で入力トルクおよび車速に基い
て求められた目標値を（Ｋｌ　／Ａ）倍した値が操舵力
補助量と冗で出力されるから、増速か行なわれても、操
舵力補助量がすぐに０になることはなく、徐々にＯまで
変化する。Ｋｌが０になると、割込処理のプログラムは
ステップ２１３から２１５．２１６および２０６の順に
進み、増速フラグがクリアされるとともに、切断フラグ
がセットされる。

切断フラグがセットされると、主処理のプログラムはス
テップ１０２．１０５　、ＩＯＧおよび１０４の順に進
み、クラッチ（１８）が−度に切断されるとともに、切
断フラグがクリアされる。クラッチ（１８）が切断され
ると、切断フラグがクリアされるため、ふたたびステッ
プ１０２．１０３および１０４の動作が繰返されるよう
になる。また、クラッチ（１８）が切断されることによ
り、モータ（１９）がステアリングシャフトの出力軸（
１１）から切離され、モータ（１９）およびそれに内蔵
されている減速機の慣性モーメントの影響がなくなる。

このように、増速か行なわれたときには、モータ（１９
）による操舵力補助量を０まで徐々に変化させたのちに
クラッチ（１８）を切断するので、クラッチ（１８）切
断時の操舵力補助量の変化が小さく、したがって、運転
者に与える違和感が小さい。また、クラッチ（１８）の
切断は徐々にではなく一度に行なわれるので、半クラツ
チ状態になることがなく、シたがって、スティックスリ
ップによる違和感もない。

車速が高速範囲から低速範囲に移る減速が行なわれたと
きは、最初の割込処理においては、プログラムはステッ
プ２０１．２０２．２０３．２０４．２０５．２０９．
２１０．２１１および２０６の順に進んで、減速フラグ
および接続フラグがセットされるとともに、Ｋ２にＯが
セットされる。接続フラグがセットされると、主処理の
プログラムはステップ１０２．１０３．１０７．１０８
および１０４の順に進み、クラッチ（１８）が−度に接
続されるとともに、接続フラグがクリアされる。クラッ
チ（１８）が接続されると、接続フラグがクリアされる
ため、ふたたびステップ１０２．１０３および１０４の
動作が繰返されるようになる。また、クラッチ（Ｉ８）
が接続されることにより、モータ（１９）がステアリン
グシャフトの出力軸（１１）に連結される。一方、減速
が行なわれて割込処理のステップ２０９において減速フ
ラグがセットされることにより、２回目以降は、プログ
ラムはステップ２０１．２０２．２０３．２１７．２１
８．２１９および２０６の順に進み、ステップ２０１で
入力トルクと車速に基いて求められた目標値を（Ｋ２　
／Ｂ）倍した値が操舵力補助量として出力される。割込
処理のステップ２１１でセットされたに２の初期値は０
であり、Ｋ２の値は、割込処理を１回行なうたびにステ
ップ２１９において１ずつ増加し、最後にはＢになる。

したがって、（Ｋ２／Ｂ）の値も最初の０から徐々に１
まで増加し、ステップ２０１で入力トルクおよび車速に
基いて求められた目標値を（Ｋ２　／Ｂ）倍した値が操
舵力補助量として出力されるから、減速が行なわれてク
ラッチ（１８）が接続されても、操舵力補助量がすぐに
目標値になることはなく、０から徐々に目標値まで変化
する。Ｋ２がＢになると、割込処理のプログラムはステ
ップ２１Ｂから、２２０および２０６の順に進み、減速
フラグがクリアされる。そして、減速フラグがクリアさ
れることにより、割込処理のプログラムはふたたびステ
ップ２０１．２０２．２０３．２０４．２０５および２
０Ｂの順に進むようになり、ステップ２０１で入力トル
クおよび車速に基いて求められた目標値がそのまま出力
される通常の車速順応制御が行なわれる。

このように、減速が行なわれたときのクラッチ（１８）
の接続は徐々にではなく一度に行なわれるので、半クラ
ツチ状態になることがなく、したがって、スティックス
リップによる違和感がない。また、クラッチ（１８）を
接続したのちにモータ（１９）による操舵力補助量をＯ
から目標値まで徐々に変化させるので、クラッチ（１８
）接続時の操舵力補助量の変化が小さく、したがって、
運転者に与える違和感が小さい。

上記実施例では、第１係数Ｋｌの初期値Ａと第２係数に
２の最終値Ｂとを等しくしており、したがって、増速か
行なわれたときのクラッチ（１８）の切断時における操
舵力補助量の減少の割合と減速が行なわれたときのクラ
ッチ（１８）接続時における操舵力補助量の増加の割合
とが等しくなっている。しかしながら、必ずしもＡとＢ
を等しくする必要はない。　　　　　　　　　　　２ま
た、上記実施例では、ステアリングリングシャフトの上
部出力軸（ｌｌａ）に補助操舵力を与えるモータ（１９
）が連結されているが、モータ（１９）はこれ以外の出
力軸（ＩＩ）側の任意の箇所、例えばステアリングギヤ
（１６）の部分などに連結されてもよい。

発明の効果 この発明の電動モータ式パワーステアリング装置によれ
ば、クラッチの切断および接続は徐々にではなく一度に
行なわれるので、半クラツチ状態になることがなく、し
たがって、スティックスリップによる違和感がない。ま
た、クラッチを切断する前に電動モータによる操舵力補
助量を０まで徐々に変化させ、クラッチを接続したのち
に電動モータによる操舵力補助量を目標値まで徐々に変
化させるので、クラッチの切断時および接続時の操舵力
補助量の変化が小さく、したがって、運転者に与える違
和感が小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を示す自動車の電動モータ
式パワーステアリング装置の概略構成図、第２図は第１
図のトルクセンサの部分を拡大して示す縦断面図、第３
図は第１図の電動モータ式パワーステアリング装置の概
略ブロック図、第４図は制御装置の主処理の１例を示す
フローチャート、第５図は割込処理の１例を示すフロー
チャートである。 （１８）・・・クラッチ、（１９）・・・電動モータ、
（２２）・・・トルクセンサ、（２５）・・・制御装置
、（２Ｂ）・・・車速センサ。 以　　上 特許出願人　　光洋精工株式会社 第２図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステアリング系に補助操舵力を与えるための電動モータ
   と、電動モータとステアリング系の間に設けられたクラ
   ッチと、ステアリングシャフトの入力トルクを検出する
   ためのトルクセンサと、車速を検出するための車速セン
   サと、ステアリングシャフトの入力トルクと車速に応じ
   て電動モータおよびクラッチを制御する制御装置とを備
   えた装置において、 制御装置が、車速が所定値より大きくなったときに、電
   動モータによる操舵力補助量を０まで徐々に変化させた
   のちに、クラッチを切断し、車速が所定値より小さくな
   ったときに、クラッチを接続したのちに、電動モータに
   よる操舵力補助量をステアリングシャフトの入力トルク
   と車速に応じた目標値まで徐々に変化させるものである
   ことを特徴とする電動モータ式パワーステアリング装置
   。