JPH0194065A - パワーステアリングの復元力制御装置 - 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〕 本発明はパワーステアリングの復元力制御装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

操舵ハンドルに加えられる操舵力に対応してモータが駆
動され、このモータの駆動によって補助操舵力が得られ
る自動車の電動パワーステアリング装置では、モータの
出力を減速して大きな補助操舵力を得るようにしている
。

このために、出力軸側からモータを回転させる場合には
、モータの慣性が大きくなって、操舵ハンドルの操作に
際して、操舵フィーリング上好ましくない特性が現われ
るという難点がある。

この難点を解決するための手段が、特開昭５５−７６７
６０号公報及び特開昭６１−２１５１６６号公報に提案
されている。

前述の特開昭５５−７６７６０号公報で提案されている
方式のものは、微分回路を使用しているために、外部ノ
イズの影響を受は易く、モータの慣性による操舵フィー
リングの変化の充分が補償効果は期待出来ない。

また、前述の特開昭６１−２１５２６５号公報で提案さ
れている方式のものは、舵角に対する補償は行なわれる
が、モータの慣性を完全に補償することは出来ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のように、特開昭５５−７６７６０号公報及び開聞
昭６１−２１５１６６号公報で提案されている方式によ
っても、補助操舵力を得るモータの慣性を復元時に完全
に補償することが出来ず、操舵フィーリングの不自然性
は、依然完全には解決されていない。

本発明は、前述したようなパワーステアリング装置の現
状に鑑みてなされたものであり、その目的は復元時にお
いて、より自然な操舵フィーリングを得ることが出来る
パワーステアリングの復元力制御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〕

前述した目的を達成するために、本発明では操舵ハンド
ルに加えられた操舵力の大きさに対応して、モータが駆
動されて補助操舵力が供給されるパワーステアリングに
取り付けられるパワーステアリングの復元力制御装置に
おいて、操舵軸の慣性を検出する検出手段と、該検出手
段で得られる検出値を記憶する記憶手段と、前記操舵力
が零となるとこれを検出し、前記慣性に基づいて操舵角
を零とするように制御する復元力制御手段とを有する構
成となっている。

〔作用〕

本発明では、検出手段によって操舵時の操舵軸の慣性が
検出され、この検出値が記憶手段に記憶される。

そして、復元力制御手段が操舵力が零になったことを検
出すると、記憶手段に記憶されている慣性が読み出され
、復元力制御手段はこの慣性に基づいて、操舵角が零と
なるような制御を行なう。

このようにして、操舵ハンドルの舵角、速度、加速度と
操舵力及び補助操舵力の関係から、舵角に対する操舵に
必要なトルクと、操舵軸の慣性を加速するためのトルク
が、操舵時に演算記憶され、復元時にはこの記憶値によ
って慣性に対する復元力が制御されるので、モータの慣
性によるトルクを完全に補償した自然な復元力が得られ
る。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を、第１図及至第５図を用いて詳細
に説明する。

ここに、第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック
図、第２図は本発明の実施例の回路ブロック図、第３図
は本発明の実施例の動作を示すタイムチャート、第４図
は本発明の他の実施例の要部の構成を示すブロック図、
第５図は車速ど操舵必要トルクとの関係曲線である。

第１図に示すように、本発明の実施例では、操舵ハンド
ル１で回動操作される操舵軸４に対して、舵角を測定す
るための舵角センサ２と、操舵力を検出するトルクセン
サ３とが取り付けられている。

そして、車軸５の車軸１３部分に、ラック７及び９が設
けられ、ラック７には操舵軸４に取り付けられているピ
ニオン６が配設されている。

また、ラック９に配設されるピニオン８には、減速機構
１０が連結され、減速機構１０にはモータ１１が接続さ
れている。

前述した舵角センサ２及びトルクセンサ３の出力端子は
、それぞれ制御装置１２の入力端子に接続され、制御装
置１２の出力端子はモータ１１の入力端子に接続されて
いる。

第２図に示すように制御装置１２には、演算装置１５、
記憶装置１６、補助操舵力制御装置１７及び復元力制御
装置１８が設けられている。

そして、舵角センサ２及びトルクセンサ３の出力信号は
、演算装置１５に入力され、さらにトルクセンサ３の出
力信号が、復元力制御装置１７に入力されるような構成
となっている。

また、演算装置１５の出力信号は、補助操舵力制御装置
１７及び復元力制御装置１８に入力され、記憶装置１６
と演算装置１５間が信号線２５で、記憶装置１６と補助
操舵力制御装置１７間が信号ｆｉ１９で、また、記憶装
置１６と復元力制御装置１８間が信号線２０で接続され
ている。

このような構成の本発明の実施例において、トルクセン
サ３が検出手段を構成し、記憶装置１６が記憶手段を構
成し、復元力制御装置１７が復元力制御手段を構成して
いる。

以上に述べたような構成の本発明の実施例について、そ
の動作を次に説明する。

第５図に示すように、一般に自動車では車速Ｎによって
操舵するために必要なトルクＴＭは大幅に変化し９例え
ば停止中ではタイヤと路面の静止摩擦によって大きなト
ルクが必要である。

自動車の速度及び路面の状態により、大きく異なる操舵
力を検出するために、本発明の実施例では、操舵時に舵
角センサ２の出力信号によって、舵角θに対する角速度
ω及び角加速度αが、演算装置１５で（１）式及び（２
）式によって演算される。

ｄ　θ ｄω　　ｄ２θ 一方、トルクセンサ３の出力信号によって、演算装置１
５では、操舵に必要な力ＴＭを例えばトルクセンサ３で
検出されたトルクを定数倍することにより演算する。

この時の慣性をＪｌ、舵角に比例したトルクをＴＭＦ３
　、　Ｋｉ　を定数とすると、次式が成立する。

第３図は横軸に時間を、縦軸にトルク、速度及び舵角を
取って、相互間の関係を示したものであり、時刻ｔｏで
操舵を開始し、時刻ｔ１の時の舵角θ１の傾きから速度
ωｌが得られる。

さらに、時刻ｔ２では速度がω２となるので、ここから
加速度が求められる。このようにして、時刻ｔ３では加
速度が零となり、さらに舵角を増加して行くと、時刻ｔ
４では操舵ハンドルが停止して、操舵の速度が零となる
。

これらの各点で操舵に必要なトルクＴＭＦを測定すれば
、（３）式に示した右辺第１項から第３項までを分離す
ることが可能となり、慣性Ｊ１．定数に１　、舵角に比
例したトルクＴＭＦ３を演算することが出来る。

この場合、（３）式の右辺第１項及び第２項のトルクを
それぞれＴＭＦｌ及びＴＭＦ２とすると、これらは第３
図に示すようになる。

操舵ハンドルを戻し始める時刻ｔ４では、トルクセンサ
３の検出値が零となるが、舵角θが未だ大きな値である
ので、復元力制御に入る。

操舵軸でのモータ慣性Ｊ２及びモータの摩擦等によるロ
ストルクＴＭＢ２は、使用するモータ１１と減速機構１
０によって定まる。

そこで、モータ１１として復元力を制御するには、モー
タ１１のロストルクＴ　ＭＢ２と慣性Ｊ２によるトルク
ＴＭＢ１の和に等しいトルクを、モータ１１で発生させ
ればよく、復元力は路面とタイヤから得られる力により
生じ、自然に復元する。

ここで、慣性Ｊ２によるトルクＴＭＢＩの制御に際して
は、操舵時の（３）式の第１項で求めた舵角に対するト
ルクＴＭＦ１　と、その時の慣性Ｊｔ　とモータの慣性
Ｊ２とにより、次式が最適値となる。

（４）式に基づいて制御を行なえば、操舵時の舵角に対
する操作ハンドルの速度が、はぼ等しく復元するので自
然なフィーリングを得ることが出来る。

さらに、モータ１１のロストルクに対するものは、速度
に比例したトルクＴ　ＭＢＺと停止時の静止摩擦トルク
に対応するトルクＴＭＢ３とに分けて制御する。

このようにすることによって、路面とタイヤで発生する
復元トルクＴｃによって自然に復元することが出来る。

以上の動作において、（１）式乃至（４）式その他の必
要な演算が、演算装置１５で行なわれ、時刻ｔ。

からｔ４までは、補助操舵力制御装置１７の制御信号で
モータ１１が制御され、時刻ｔ４からｔ６までは、復元
力制御装置１８の制御信号でモータ１１が制御される。

第４図に要部の構成を示すのは、本発明の他の実施例で
あり、この他の実施例では第２図に示した実施例に対し
て、制御装置１２に舵角演算装置２３を追加し、舵角セ
ンサ２の代りにモータ１１に速度センサ２２を接続し、
この速度センサ２２の出力信号を舵角演算装置２３に入
力し、舵角演算装置２３の出力信号を復元力制御装置１
８と演算装置１５に入力した構成となっている。

この場合は、モータ１１の速度を舵角演算装置２３で演
算して舵角信号を得ている。

その他の部分の構成及び動作は、すでに第２図を用いて
説明した本発明の実施例と同様である。

第４図に示す本発明の実施例においては、速度センサ２
２の代りに位置センサを使用した構成をとることも出来
る。

〔発明の効果〕

本発明によると、路面状態や気象条件で変化する操舵に
必要なトルクを、加速度成分、速度成分及び舵角成分に
分けて検出することにより、操舵軸の慣性を求め、この
慣性に基づいて復元力制御を行なうことによって、モー
タによる復元力への悪影響を取り除いて自然なフィーリ
ングのハンドル感触を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第２
図は本発明の実施例の回路ブロック図、第３図は本発明
の実施例の動作を示すタイムチャート、第４図は本発明
の他の実施例の要部の構成を示すブロック図、第５図は
車速と操舵必要トルク７との関係曲線である。 ２・・・舵角センサ、３・・・トルクセンサ、１０・・
・減速機構、１１・・・モータ、１２・・・制御装置、
１５・・・演算装置、１６・・・記憶装置、１７・・・
補助操舵力制御装置、１８・・・復元力制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操舵ハンドルに加えられた操舵力の大きさに対応し
   て、モータが駆動されて補助操舵力が供給されるパワー
   ステアリングに取り付けられるパワーステアリングの復
   元力制御装置において、操舵軸の慣性を検出する検出手
   段と、該検出手段で得られる検出値を記憶する記憶手段
   と、前記操舵力が零となるとこれを検出し、前記慣性に
   基づいて操舵角を零とするように制御する復元力制御手
   段とを有することを特徴とするパワーステアリングの復
   元力制御装置。 ２、検出手段が、操舵トルクと操舵角速度とから慣性を
   検出するように構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のパワーステアリングの復元力制御
   装置。 ３、検出手段が、操舵トルクと操舵角加速度とから慣性
   を検出するように構成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のパワーステアリングの復元力制
   御装置。 ４、復元力制御手段が、操舵軸に換算したモータの慣性
   Ｊ＿２と、記憶手段が記憶した慣性Ｊ＿１とから、Ｊ＿
   ２／Ｊ＿１に基づいて復元力制御を行なうように構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   パワーステアリングの復元力制御装置。 ５、復元力制御手段が、記憶手段が記憶した慣性Ｊ＿１
   と操舵軸に換算したモータの慣性Ｊ＿２との慣性比Ｊ＿
   ２／Ｊ＿１と、前記慣性Ｊ＿１との積に比例したトルク
   に対応して復元力制御を行なうように構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパワーステ
   アリングの復元力制御装置。 ６、操舵角速度が、モータ軸の速度から換算して得られ
   るように構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のパワーステアリングの復元力制御装置。 ７、操舵角が、モータ軸の速度を積分して得られるよう
   に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のパワーステアリングの復元力制御装置。