JPH026271A - 電動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、電動機の回転力によって操舵系に操舵補助
トルクを与える電動式パワーステアリング装置に関し、
特に、操舵系に生ずる操舵トルクが転舵輪側からの入力
（逆入力）であっても、走行安定性及び操°舵感覚を損
なわないようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、操舵系に生ずる操舵トルクが、ステアリングホイ
ール側からの正人力であるか、又は転舵輪側からの逆入
力であるかを判定し、その判定結果に基づいて電動機を
駆動制御する電動式パワーステアリング装置としては、
例えば、本出願人が先に出願した特願昭６３−６８７０
３号に記載されたものがある。

この従来の技術は、操舵系に生ずる操舵トルクが正入力
であるか逆入力であるかを判定する手段を設け、操舵ト
ルクが正入力である場合と逆入力である場合とで電動機
に対する駆動電流値の値を変えていた。

即ち、操舵トルクが正入力と判定された場合には、他の
パワーステアリング装置と同様に車庫入れ時等の操舵を
軽く行えるようにすると共に、高速走行時等の走行安全
性が損なわれることを防止し、また、操舵トルクが逆入
力であると判定された場合には、走行路面の凹凸等によ
って転舵輪の走行方向が不意に変化しないよう、操舵ト
ルクから駆動電流値を求める際の比例ゲインを正入力時
よりも大きくして、操舵系に大きな操舵補助トルクを発
生させ、車両の走行安定性や操舵感覚が良好となるよう
にしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、操舵トルクが検出されてから操舵系に操
舵補助トルクが発生する迄にはある程度の時間を必要と
するため、上記従来の技術のように操舵トルクのみに基
づいて駆動電流値を決定するような構成であっては、操
舵トルクの変化率が大きい場合等に、操舵トルクの整定
に時間がかかるので、操舵系にトルク振動が発生して、
走行安定性や操舵感覚が損なわれてしまうという問題点
があった。

また、本出願人は、操舵系に発生する上記トルク振動を
消去するために、例えば、特開昭６２−２９４６５号公
報や特開昭６２−３４８４６号公報等に記載されるよう
に、操舵トルク検出値及び操舵トルク微分値に基づいて
電動機の駆動電流値を決定する発明を提案している。

しかし、これら従来の解決策では、正入力における上記
問題点は解決可能であるが、高速走行時の走行安全性を
確保するために車速に応じて駆動電流値即ち操舵補助ト
ルクが小さくなるような制御を行わなければならなかっ
たので、操舵系に逆入力の操舵トルクが発生した場合に
、走行安定性や操舵感覚が損なわれてしまうという未解
決の課題があった。

そこでこの発明は、上記従来技術の未解決の課題に着目
してなされたものであり、操舵系に発生している操舵ト
ルクが、ステアリングホイール側からの正入力であるか
、転舵輪側からの逆入力であるかを判定する手段を設け
ると共に、操舵トルクが逆入力である場合には、前記操
舵トルクに基づいて求めた基準電流値と、操舵トルクの
微分値に基づいて求めた補正電流値とに応じて電動機に
対する駆動電流値を決定することにより、逆入力に対す
る最適な制御を実行でき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する。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の電動式パワーステ
アリング装置は、第１図の基本構成図に示すように、操
舵系に操舵補助トルクを発生する電動機と、前記操舵系
の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操
舵トルクが正入力であるか逆入力であるかを判定する正
逆入力判定手段と、操舵トルクが正入力の場合の前記電
動機に対する駆動電流値を前記操舵トルクに基づいて決
定する正入力時電流値決定手段と、前記操舵トルク検出
値を微分して操舵トルク微分値を求める操舵トルク微分
手段と、前記操舵トルク検出値に基づき逆入力時の基準
電流値を決定する基準電流値決定手段と、前記操舵トル
ク微分値に基づいて逆入力時の補正電流値を決定する補
正電流値決定手段と、前記操舵トルクが逆入力の場合の
前記電動機に対する駆動電流値を前記基準電流値及び前
記補正電流値に基づいて決定する駆動電流値決定手段と
、前記正逆入力判定手段の判定結果が正入力である場合
には前記正入力時電流値決定手段で決定された駆動電流
値に応じ且つ同判定結果が逆入力である場合には前記駆
動電流値決定手段で決定された駆動電流値に応じて前記
電動機を駆動制御する駆動制御手段とを備えた。なお、
前記基準電流値決定手段及び前記補正電流値決定手段の
ゲイン（増幅率）は、車速に応じて可変としてもよい。

〔作用］ 操舵系の操舵トルクが操舵トルク検出手段で検出される
一方、この操舵トルクが、ステアリングホイール側から
の入力（正入力）であるか転舵輪側からの入力（逆入力
）であるかが、正逆入力判定手段で判定される。

前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルク検出値
が操舵トルク微分手段で微分される一方、操舵トルク検
出値に基づき、逆入力時の基準電流値が基準電流値決定
手段で決定され、操舵トルク微分値に基づき、逆入力時
の補正電流値が補正電流値決定手段で決定される。

また、正入力時電流値決定手段で、前記操舵トルク検出
手段の操舵トルク検出値に基づいて、前記操舵トルクが
正入力の場合の前記電動機に対する駆動電流値が決定さ
れると共に、駆動電流値決定手段で、基準電流値及び補
正電流値に基づいて、前記操舵トルクが逆入力の場合の
前記電動機に対する駆動電流値が決定される。

そして、駆動制御手段が、前記正逆入力判定手段の判定
結果が正入力である場合には、前記正入力時電流値決定
手段で決定された駆動電流値に応じて電動機を駆動制御
し、また、同判定結果が逆入力である場合には、前記駆
動電流値決定手段で決定された駆動電流値に応じて前記
電動機を駆動制御する。

すると、正入力時には、操舵トルクに応じた操舵補助ト
ルクが操舵系に発生するから、車庫入れ時等に操舵操作
を軽く行えるし、車速に応じて操舵補助トルクを小さく
するようにすれば、高速時の走行安全性が損なわれるこ
とはない。

そして、例えば、路面の突起に転舵輪が乗り上げる等し
て操舵系に逆入力の操舵トルクが生じても、正逆入力判
定手段で逆入力であると判定されれば、操舵トルク検出
値及び操舵トルク微分値に応じた操舵補助トルク、即ち
操舵トルクの大きさ及び操舵トルクの変化率に応じた操
舵補助トルクが発生するので、転舵輪の素早い進行方向
修正が行われて車両の走行安定性が向上するし、それに
伴い逆入力の操舵トルクがステアリングホイールに伝達
しないから操舵感覚が良好になる。

また、逆入力の操舵トルクは、走行路面の突起に転舵輪
が乗り上げた時や、ホイールのアンバランス等に起因す
る振動によって発生するため、車速が変化すると逆入力
の操舵トルクも変化するので、前記基準電流値決定手段
及び補正電流値決定手段のゲインを車速に応じて可変と
した場合、その車速と各ゲインとの関係特性を適宜選定
することにより、最適な電動機の出力によって確実に逆
入力の操舵トルクを打ち消すことができる。

〔実施例〕 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図乃至第１７図は、この発明の一実施例を示したも
のである。

まず、構成を説明すると、第２図に示す、■がステアリ
ングシャフトであり、その上端にはステアリングホイー
ル２が取付けられていると共に、その下端には、第３図
に拡大して断面して示すように、ステアリングシャフト
１の一部を構成する入力軸であるスタブシャフト１ａが
スプライン結合されていて、このスタブシャフト１ａの
下部がラックアンドピニオン式ステアリングギヤ３のギ
ヤボックス４内に挿入されている。

上記スタブシャフト１ａは、ギヤボックス４のステアリ
ングホイール２側の開口４ａを閉じるリング状をなす軸
受ホルダ５の穴を貫通しており、その穴に嵌合された軸
受６を介して当該軸受ホルダ５に回転自在に支持されて
いる。軸受ホルダ５はスナップリング７によってギヤボ
ックス４に位置決めされていると共に、スタブシャフト
１ａとの間をオイルシール８によりシールしている。

また、ギヤボックス４内には、ピニオンギヤ９ａを一体
に設けた出力軸であるピニオンシャフト９がスタブシャ
フト１ａの下方で同軸上に配置されていて、そのピニオ
ンギヤ９ａの軸方向両側に外嵌された２個の軸受１０．
１１を介して、当該ピニオンシャフト９がギヤボックス
４に回転自在に支持されている。ピニオンギヤ９ａは、
ギヤボックス４内でラック軸１２のラック１２ａと噛合
していると共に、ラック軸１２の両端にはタイロッド１
３．１３が夫々揺動可能に連結されていて、各タイロッ
ド１３．１３の外側に、車輪１４，１４を回転自在に支
持するナックル１５．１５が揺動可能に連結されている
。

１６はピニオンシャフト９に外嵌された２個の軸受１０
，１１に予圧を付与するためのナツト、１７はナツト１
６を着脱するためギヤボックス４に設けたネジ穴に螺合
するキャップ、１８はラックリテーナ、１９はアジャス
トボルトである。

また、前記スタブシャツ１−１２はパイプ状をなしてお
り、その穴には弾性体としてのトーションバー２０が挿
通されていて、そのステアリングホイール２側の端部と
スタブシャフトｌａとはビン２１により締結されて回転
方向へ一体をなしていると共に、その反対側の端部はピ
ニオンシャフト９のスタブシャフト１ａ側の端面に対向
する軸方向孔９ｂに挿入され且つピン２２により当該ピ
ニオンシャフト９と締結されて回転方向へ一体をなして
いる。さらに、ピニオンシャフト９のスタブシャフトｌ
ａ側の端部には、当該スタブシャフトｌａ側に突出する
ハブ９ｃと半径方向外側に突出するフランジ９ｄとが形
成されていて、ハブ９ｃの穴を貫通するスタブシャフト
ｌａの下端部と当該ハブ９ｃとの間には針状コロ軸受２
３を介在させている。

上記ピニオンシャフト９のハブ９ｃには切欠き９ｅを設
ける一方、この切欠き９ｅ内に挿入される凸部１ｂをス
タブシャツ１−１３の下端部に設け、この凸部１ｂと切
欠き９ｅとでストッパを形成して、スタブシャフト１ａ
及びピニオンシャフト９間の所定以上の相対回転変位（
例えば５度程度）を防止している。さらに、ハブ９ｃの
外側にはウオームホイール２４が外嵌されていて、これ
を貫通してフランジ９ｄに螺合するネジ２５により、ウ
オームホイール２４ととニオンシャフト９とを回転方向
へ一体に構成している。そして、ウオームホイール２４
にはギヤボックス４に回転自在に支持されたウオーム２
６が噛合しており、このウオーム２６の軸部に、電動機
としてのモータ２７の回転軸が連結されている。モータ
２７には、後述する制御装置３０が接続されていて、こ
の制御装置３０から出力される制御信号により当該モー
タ２７が駆動制御される。

また、スタブシャフト１ａには、フェノール樹脂等の絶
縁性の高い部材により形成された円盤状基板２８が外嵌
されて、前記凸部１ｂと軸受６との間に配置されている
。この円盤状基板２８の径方向内側には、凸部１ｂ側に
突出するポス２８ａと軸受６側に突出するボス２８ｂと
が形成されていて、両ボス２８ａ、２８ｂにはメタルブ
シュ２９ａ、２９ｂが夫々外嵌されていると共に、軸受
６例のメタルブシュ２９ｂはスタブシャフト１ａにカシ
メにより固定して、スタブシャフトｌａと円盤状基板２
８とを回転方向及び軸方向へ一体に構成している。

かかる円盤状基板２８のウオームホイール２４側の面に
は、第４図に示すような形状に、コンダクティブプラス
チック素子（ＣＰ素子）等からなる２個の電気抵抗部材
３１．３２と、両電気抵抗部材３１．３２を接続する抵
抗値の低いスリップリング等からなる電気良導体３３．
３４と、各電気抵抗部材３１．３２の外側に同心に配置
された電気良導体３５．３６とが印刷されている。電気
抵抗部材３１．３２は、円盤状基板２８の軸心線を中心
として同心上に互いに１８０度隔てて設けられており、
これらはトルク検出用抵抗部材をなしていて、後述する
ようにスタブシャフト１ａとピニオンシャフト９との間
に生ずる操舵トルクに対応した捩れ量を電圧値として検
出する。

さらに、円盤状基板２８の軸受６側の面には、第５図に
示すような形状に、ｃｐ素子等からなる周方向の一部が
切断されたリング状をなす電気抵抗部材４０と、周方向
に完全に連続したリング状をなす４個の電気良導体４１
．４２，４３．４４とが、軸心線を中心として同心をな
すように印刷されている。電気抵抗部材４０は、スタブ
シャツ１−１　Ｈの操舵角検出用抵抗部材であり、内側
から２番目に位置していて、その不連続部が後述する電
気的不感帯を形成している。

上記操舵角検出用抵抗部材４０は、一端には最も内側に
位置する電源ライン用電気良導体４１の端子４１ａが接
続されていると共に、他端には内側から３番目に位置す
るアースライン用電気良導体４２の端子４２ａが接続さ
れている。そして、電源ライン用電気良導体４１の端子
４１ａは、リベット４５を介して反対面に形成された前
記接続用電気良導体３４に接続されていると共に、アー
スライン用電気良導体４２の端子４２ａは、リベット４
６を介して反対面に形成された前記接続用電気良導体３
３に接続されている。さらに、内側から４番目に位置す
る電気良導体４３は、リベット４７を介して反対面に形
成された前記トルク検出用電気良導体３６に接続されて
いると共に、最も外側に位置する電気良導体４４は、リ
ベット４８を介して反対面に形成された前記トルク検出
用電気良導体３５に接続されている。

また、前記メタルブシュ２９ａ及び２９ｂには、絶縁性
の高い樹脂製の回転部材５０及びリング部材５１が夫々
回転可能に外嵌されていると共に、円盤状基板２８と回
転部材５０及びリング部材５１との間には、第６図に示
すような形状のリング４ｋをなす波形バネ５２及び５３
が夫々介在されていて、波形バネ５２の付勢力による回
転部材５０のウオームホイール２４側への軸方向移動を
平ワツシヤを介してスナップリング５４により制限して
いると共に、波形バネ５３の付勢力によるリング部材５
１の軸受６側への軸方向移動を平ワツシヤを介してスナ
ップリング５５により・制限している。

」二記回転部材５０は、ウオームホイール２４側に突出
する突部５０ａと、円盤状基板２８及びリング部材５１
の外側を覆うように延在する周縁部５０ｂとを有し、突
部５０ａには、ウオームホイール２４に設けた穴に挿入
されて先端が軸受６側に突出する結合ピン５６が圧入さ
れていて、これによりウオームホイール２４と回転部材
５０とを回転方向へ一体としている。そして、回転部材
５０の周縁部５０ｂには、ギヤボックス４の開口４ａの
内周面に接触するシールリング５７が取付けられており
、これによりウオームホイール２４側に収容された潤滑
剤が円盤状基板２８側に浸入するのを防止している。

さらに、回転部材５０の２カ所には、第７図に示すよう
な二股形状をなす゛櫛歯状の集電部材５８゜５９が取付
けられており、各集電部材５８．５９の一方の集電片５
８ａ、５９ａは前記トルク検出用電気抵抗部材３１．３
２に個別に接触していると共に、他方の集電片５８ｂ、
５９ｂは前記電気良導体３５．３６に個別に接触してい
る。

また、前記リング部材５１には前記軸受ホルダ５に設け
た突起５ａを係合しており、これにより当該リング部材
５１の回転を防止している。かかるリング部材５１の６
カ所には、第８図に示すような形状をなす櫛歯状の集電
部材６０ａ、６０ｂ。

６１．６２，６３．６４が取付けられている。２枚の集
電部材６０ａ、６０ｂは、互いに１８０度回転変位した
位置で前記操舵角検出用電気抵抗部材４０と摺接するよ
うに配置されていると共に、車両直進時には一方の集電
部材６０が電気抵抗部材４０の中央部に位置するように
設定している。

その他の４枚の集電部材６１．　６２．　６３．　６４
は、４個の前記電気良導体４１，４２，４３．４４と個
別に摺接するように配置されている。

かかる６枚の集電部材６０ａ、６０ｂ、６１゜６２．６
３．６４は、６本のハーネス６５を介して制御装置３０
及びバッテリー等の電源６６に接続されており、その電
気回路構成を第９図に示す。

電源６６の前後には、操舵トルク検出用電気抵抗部材３
１．３２及び操舵角検出用電気抵抗部材４０と夫々直列
をなすように２個の固定抵抗器６７゜６８を設けており
、再固定抵抗器６７．６８で各電気抵抗部材３１，３２
．４０に電位差を与えることにより、電気回路が正常な
状態にある時には、操舵力に応じた出力電圧は第１０図
に示すように、最大出力値’Ｉ”Ｉ＋から最小出力値Ｔ
、までの間で変化し、その出力電圧は、操舵トルク検出
信号ＤＴとして制御袋Ｗ３０に供給される。

而して、ステアリングホイール２を回して操舵操作を行
うと、その操舵力の大きさは、トーションバー２０を介
して連結されたスタブシャフト１ａとピニオンシャフト
９との間の相対的な回転変化量として現れる。そのため
、スタブシャフト１ａと一体に回転する円盤状基板２８
とビニオンシャフト９と一体に回転する回転部材５０と
の間に生じる相対回転変化量を電気抵抗部材３１又は３
２の抵抗値変化に基づく出力電圧の変化量として見るこ
とにより、運転者から舵取り機構に付与された操舵力を
検出することができる。この場合、２個の集電部材５８
．５９は、車両が直進状態にある時には各電気抵抗部材
３１．３２の中央部に位置するように設定されており、
従って、操舵力に応じて第１０図に示すような特性の出
力電圧が出力される。なお、この実施例では、電気抵抗
部材と集電部材との組み合わせを２組設けたが、これは
トルク検出の安全性を考慮したものであり、少なくとも
１組あれば操舵トルクを検出することができる。

また、操舵角の大きさは、スタブシャフト１ａとギヤボ
ックス４との間の絶対的な回転変化量として現れる。そ
のため、スタブシャフト１ａと一体に回転する円盤状基
板２８とギヤボックス４に回転不能に支持されたリング
部材５１との間に生じる絶対回転変化量を操舵角用電気
抵抗部材４０の抵抗値変化に基づく出力電圧の変化量と
して見ることにより、舵取り機構の操舵角を検出するこ
とができる。なお、この時に検出される操舵角は、スタ
ブシャフトＩａ側の操舵角である。

この場合、この実施例では、互いに１８０度回転変位し
た２カ所で舵角の検出を行っている。すなわち、通常の
操舵角検出信号としては、車両直進時に電気抵抗部材４
０の中央部に設定された第１の集電部材６０ａにより検
出される信号Ｅを使用する。これは、約３６０度以内の
範囲では電気抵抗部材４０の不連続点（電気的不感帯）
が存在しないので、絶対回転変化量が約３６０度以内の
小舵角及び中舵角時には、上記操舵角検出信号Ｅのみを
使用する。

これに対して、電気抵抗部材４０には１０〜２０度程度
の不連続部分である電気的不感帯が存在しており、約士
１８０度付近では電気抵抗部材４０が電気的不惑帯内に
入り、操舵角検出信号Ｅの出力電圧が零となるため、こ
の場合には、第２の集電部材６０ｂにより検出される補
正信号Ｆによって、操舵角検出信号Ｅを補正する（特開
昭６３−４７６１１号公報参照）。すると、操舵角に応
じた出力電圧Ｅは、第１１図に示すように、最大出力値
Ｅｌ＋から最小出力値ＥＬまでの間で変化するのと等価
となるから、それら出力電圧Ｅ、Ｆが操舵角検出信号Ｄ
θ、とじて制御装置３０に供給されて、操舵角θ□が算
出される。

また、前記制御装置３０には、例えば変速機の出力軸の
回転数を検出して、これに対応した周期パルス信号から
なる車速検出信号ＤＶを出力する車速センサ３０ａが接
続されている一方、この制御装置３０は、検出されたア
ナログ電圧値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
入出力装置としてのインタフェース回路、演算処理装置
及び記憶装置を備え検出された検出値に基づいて前記モ
ータ２７の駆動電流値を算出するマイクロコンピュータ
（図示せず）と、このマイクロコンピュータでの算出結
果としてのデジタル値をアナログ値に変換するＤ／Ａ変
換器と、この変換された出力値に応じて前記モータ２７
を駆動させる駆動回路（図示せず）等を少なくとも有し
ている。

次に、上記実施例の動作を、第１２図乃至第１７図に従
って説明する。

イグニッションスイッチがオンになると、制御装置３０
に電源が投入され、操舵トルク検出信号ＤＴ、操舵角検
出信号Ｄ０□及び車速検出信号ＤＶが制御装置３０を構
成するマイクロコンピュータに供給される。このマイク
ロコンピュータは、常時他の処理プログラムを実行して
おり、所定時間（例えば５ｍ５ｅｃ）毎の割込処理とし
て第１２図に示す処理を実行する。

先ず、第１２図のステップ■で、操舵トルク検出信号Ｄ
Ｔ、操舵角検出信号Ｄθ□及び車速検出信号ＤＶを読み
込み、次いでステップ■に移行し、前記ステップ■で読
み込んだ各検出信号に基づいて操舵トルクＴ、操舵角θ
１１及び車速■を算出して、記憶装置の所定の記憶領域
に記憶する。

次いで、ステップ■に移行し、前記ステップ■において
算出された操舵トルクＴが「０」であるか否かを判定す
る。つまり、操舵系に操舵トルクが発生していない場合
には、操舵系に操舵補助トルクを与える必要はないから
、このステップ■における判定がｒＹＥｓＪであると、
ステップ■以下の処理は実行せずに、第１２図の処理プ
ログラムを終了する。

一方、ステップ■における判定がｒＮＯＪ　、即ち、操
舵系に操舵トルクＴが発生している場合には、ステップ
■に移行し、検出された操舵トルクＴが、ステアリング
ホイール側からの入力（正入力）であるか、車輪側から
の入力（逆入力）であるかを、第１３図に示すサブルー
チン処理を実行することにより判定する。

先ず、第１３図のステップ■で、入力軸（スタブシャフ
トｌａ）の回転角である操舵角θ８．に、及び検出され
た操舵トルクＴ、。に基づいて、出力軸（ピニオンシャ
フト９）の回転角θ、。、を算出する。なお、添字には
、ｋ同口の処理において検出された検出値であることを
表している。

ここで、操舵系の操舵トルクＴ　、に、　は、トーショ
ンバー２０のばね定数をに、とすれば、下記の（１）式
で求められる。

１゛。１−ｋＴＸ（ａｌ（（ｋ）−θ、。、）　・・・
・・・（１１従って、出力軸の回転角θ２（ｋ、は、上
記（１）式を変形した下記の（２）式に基づいて算出さ
れる。

θＰ　（ｋ）　””θＩＴ　（ｋｌ　　　Ｔ　（ｋ）　
　／　ｋ丁　　　　　命・−・・・（２）次いで、ステ
ップ＠に移行して、入力軸及び出力軸の現在の回転角θ
Ｈ（ｋｌ　、　　θＰ　（ｋｌと、前回の処理における
同回転角θＩＩ（ｋ−１１＋　　θＰ（ｋ−１１とを用
い、下記の（３１，（４１式に基づいて、入力軸及び出
力軸の回転角速度ｒ、。１．汐、。、を算出する。

０　＋ｌ　ｉｎ　＝θ１ｌｋｌ−θＨ（ｋ−１＋　　　
　　　”・・・・（３）υ、２．＝θＰ　（ｋ）−θＰ
（ｋ−１１・・・・・・（４）次いで、ステップ０に移
行し、前記ステップ＠で算出された入力軸及び出力軸の
回転角速度の絶対値の大小関係を判定するため、それら
の差値Ｓを下記の（５）式に基づいて算出する。

５＝１６Ｈｎ、ｌ　　ｌ　ｌｊ□ｋｌ　ｌ　　　　　・
・・・・・（５）ここで、第１４図は、入力軸及び出力
軸の各回転角θ０．θ、と、操舵トルクＴとの関係を時
系列的に示したグラフであり、同図（ａｌは正入力時、
同図（ｂｌは逆入力時を夫々表している。

そして、各回転角θ８．θ２が極値をとる時点と操舵ト
ルクＴが「０」である時点とを、時間軸上にｔ、〜ｔ６
とし、各時点ｔ、ｘｔ６及び各時点間の区間Ｒ８〜Ｒ２
の入力軸及び出力軸の回転角速度θイ（。、υ、（ｋ）
と、操舵トルクＴ（右方向を正とする）と、ステップ０
で算出された差値Ｓとの極性をまとめると第１５図の一
覧表になり、この−覧表に基づき、第１３図のステップ
■以降の処理において、現在の操舵トルクが正入力であ
るか逆入力であるかを判定する。なお、この−覧表中の
斜線は、その極性を何方か一方に限定することができな
い場合を示す。

即ち、ステップ■では、操舵トルクＴが正（右方向）で
あるか否かを判断し、Ｔ＞Ｏである場合にはステップ［
相］に移行する。

ステップ［相］では、入力軸の回転角速度θ８．。、が
０以上であるか否かを判断し、これが０以上であると判
断された場合には、ステップ［相］に移行して、出力軸
の回転角速度υＰ　（ｋｌが０を越えているか否かを判
断する。ここで、このステップ［相］での判断がｒＹＥ
ｓＪの場合は、正入力時の区間Ｒ１又は正入力時の時点
１．の何れかであるから、現在の操舵トルクは正入力で
あると判定され、ステップ＠に移行してフラグＦを「１
」としてサブルーチン処理を終了する。

一方、前記ステップｑ）での判断が「ＮＯ」の場合には
、ステップ［相］に移行し、差値Ｓが０を越えているか
否かを判断する。このステップ［相］での判断がｒＹＥ
ｓＪの場合は、正入力時の区間Ｒ６又は正入力時の時点
Ｌ６の何れかであるから、現在の操舵トルクは正人力で
あると判定され、ステップＯに移行してフラグＦを「１
」としてサブルーチン処理を終了する。

また、ステップ［相］での判断がｒＮＯＪの場合は、逆
入力時の区間Ｒ３又は逆入力時の時点ｔ３の何れかであ
るから、現在の操舵トルクは逆入力であると判定され、
ステップ［相］に移行してフラグＦを「０」としサブル
ーチン処理を終了する。

一方、前記ステップ■での判断がｒＮＯＪの場合には、
ステップ［相］に移行し、出力軸の回転角速度Ｏｐ＜。

が０以上であるか否かを判断する。このステップ＠での
判断が「ＮＯ」の場合は、逆入力時の区間Ｒ１に限定さ
れるから、現在の操舵トルクは逆入力であると判定され
、ステップ［相］に移行してフラグＦを「０」としサブ
ルーチン処理を終了する。

また、ステップ０での判断がｒＹＥＳＪの場合は、ステ
ップ■に移行し、差値Ｓが０を越えているか否かを判断
し、０を越えていると判断された場合は、逆入力時の時
点ｔ４又は逆入力時の区間Ｒ３の何れかであるから、現
在の操舵トルクは逆入力であると判定され、ステップ［
相］に移行してフラグＦを「０」としてサブルーチン処
理を終了する。

また、ステップ■での判断がｒＮＯＪの場合は、正人力
時の区間Ｒ２に限定されるから、現在の操舵トルクは正
入力であると判定され、ステップ０に移行してフラグＦ
を「１」としてサブルーチン処理を終了する。

一方、前記ステップ＠で、操舵トルクＴがＯ以下、即ち
、操舵トルクが左方向であると判断された場合には、ス
テップ０に移行する。

ステップ０では、入力軸の回転角速度６□（。が０以上
であるか否かを判断し、この判定がｒＹＥＳ」の場合に
は、ステップ［相］に移行して、出力軸の回転角速度θ
１．に、がＯを越えているか否かを判断する。ここで、
このステップ０での判断が［ＹＥＳＪの場合は、逆入力
時の区間Ｒ７又は逆入力時の時点ｔ６の何れかであるか
ら、現在の操舵トルクは逆入力であると判定され、ステ
７ブ［相］に移行してフラグＦを「０」としてサブルー
チン処理を終了する。

一方、前記ステップ［相］での判断が「ＮＯ」の場合に
は、ステップ［相］に移行し、差値Ｓが０を越えている
か否かを判断する。このステップ［相］での判断がｒＹ
ＥｓＪの場合は、逆入力時の時点１．又は逆入力時の区
間Ｒ２の何れかであるから、現在の操舵トルクは逆入力
であると判定され、ステップ［相］に移行してフラグＦ
を「０」としてサブルーチン処理を終了する。

また、ステップ［相］での判断がｒＮＯＪの場合は、正
入力時の時点ｔ４又は正入力時の区間Ｒ２の何れかであ
るから、現在の操舵トルクは正入力であると判定され、
ステップ［相］に移行してフラグＦを「１」としサブル
ーチン処理を終了する。

一方、前記ステップ０での判断がｒＮＯＪの場合には、
ステップ０に移行し、出力軸の回転角速度ｅ　ｐ　ｎ＋
が０以上であるか否かを判断する。このステップ０での
判断がｒＮＯＪの場合は、正入力時の区間Ｒ４に限定さ
れるから、現在の操舵トルクは正入力であると判定され
、ステップ［相］に移行してフラグＦを「１」としサブ
ルーチン処理を終了する。

また、ステップ０での判断がｒＹＥｓＪの場合は、ステ
ップ０に移行し、差値Ｓが０を越えているか否かを判断
し、０を越えていると判断された場合は、正入力時の区
間Ｒ１又は正入力時の時点し３の何れかであるから、現
在の操舵トルクは正入力であると判定され、ステップ［
相］に移行してフラグＦを「１」としてサブルーチン処
理を終了する。

また、ステップ０での判断がｒＮＯＪの場合は、逆入力
時の区間Ｒ４に限定されるから、現在の操舵トルクは逆
入力であると判定され、ステップ［相］に移行してフラ
グＦを「０」としてザブルーチ処理を終了する。

そして、第１３図のサブルーチン処理を終了したら第１
２図のステップ■に移行し、下記の（６）式に従って操
舵トルクの微分値ΔＴを算出する。

ΔＴ　＝Ｔ　ｔａｒ　　　Ｔ　（１−１・・・・・・（
６）なお、操舵トルク微分値ΔＴに、割込時間や操舵ト
ルクのサンプリング時間によって決まる所定の微分係数
を乗じた値を、操舵トルク微分値としてもよい。

次いで、ステップ■に移行し、第１３図のサブルーチン
処理で設定されたフラグＦが「１」であるか否かを判定
する。このフラグＦは、検出された操舵トルクが正入力
であれば「１」、逆入力であればｒＱ、に設定されるも
のであるから、第１２図の処理過程では、このフラグＦ
によって正逆人力が判断できる。

このステップ■でｒＹＥｓＪと判断された場合には、ス
テップ■に移行し、モータ２７に対する正入力時の駆動
電流値■を決定する。これを簡単に説明すると、前記ス
テップ■で求めた車速■及び操舵トルクＴに基づき、車
速Ｖをパラメータとした操舵トルクと操舵補助トルクと
の関係を示す記憶テーブルを参照してゲインに、を決定
し、下記の（７）式に基づいて基準操舵補助トルクＴ１
を算出する。なお、ゲインに１は、車速Ｖが上昇するに
従って小さくなる特性に設定されている。

ＴＩＩ＝に、Ｘ　（Ｔ−α）　　　　　　　・・・・・
・（７）なお、この（７）式中のαは、操舵補助開始ト
ルクの設定値である。

そして、上記（７）式で求めた基準操舵補助トルクＴ、
と、一定時間前に求めた基準操舵補助トルク”Ｆｍｏと
、微分係数に２とに応じ、下記の（８）弐に従って基準
操舵補助トルクＴ、、の微分値ΔＴ１を算出する。

ΔＴＩＩ＝ｋＺ　Ｘ　（Ｔ、　−Ｔ、。）　　　・・・
・・・（８）そして、上記（７）式で求めた基準操舵補
助トルクＴ、と、上記（８）弐で求めた微分値ΔＴ、と
を加算して、実際に操舵系に加えるべき操舵補助トルク
Ｔ、を算出し、この操舵補助トルクＴ４に対応する駆動
電流値Ｉを、例えば、第１６図に示すような操舵補助ト
ルクと駆動電流値との関係を表す記憶テーブルを参照し
て算出する。

一方、ステップ■で「ＮＯ」、即ち、逆入力であると判
断された場合には、ステップ■に移行し、前記ステップ
■で求めた車速■に基づいて、記憶装置に予め記憶しで
ある第１７図（ａ）に示す車速と比例制御ゲインとの関
係を示す記憶テーブルを参照して比例制御ゲインに＋を
算出すると共に、第１７図（ｂ）に示す車速と微分制御
ゲインとの関係を示す記憶テーブルを参照して微分制御
ゲインに２を算出する。

この第１７図（ａｌ及び（ｂ）に示す関数テーブルは、
後に詳細に説明するように、車速■が上昇するに従って
大きな制御ゲインが得られる特性と、所定車速■、にお
いて最大ゲインが得られる特性とを合成した特性となっ
ている。

次いで、ステップ■に移行し、前記ステップ■で求めた
操舵トルクＴ、前記ステップ■で求めた微分値へＴ及び
前記ステップ■で求めた各制御ゲインに、、Ｋｇに基づ
き、下記の（９）式に従って逆入力時のモータ２７に対
する駆動電流値■を算出し、ステップ＠ｌａに移行する
。

１＝に＋　ＸＴ＋に２　ＸΔＴ＋　Ｉｏ　　・・・・・
・（９）なお、上記（９）式の、第１項（Ｋｌ　’ｒ）
が逆入力時の基準電流値に対応し、第２項（ＫｇΔＴ）
が逆入力時の補正電流値に対応し、第３項■。はモータ
暗電流であってモータ２７の不感帯をなくすために付加
している。

そして、ステップ＠ｌａでは、例えば操舵トルクＴの極
性に基づいて右切りか否かを判定し、右切りであると判
定された場合には、ステップ［相］ｂに移行して、前記
ステップ■又はステップ■で算出された駆動電流値Ｉを
、モータ２７を右方向に回転するように図示しない駆動
回路に出力して、操舵系に右回転方向の操舵補助トルク
を発生させる。

また、ステップ＠ｌａで左切りであると判定された場合
には、ステップ＠ｌＣに移行して、前記ステップ■又は
ステップ■で算出された駆動電流値■を、モータ２７を
左方向に回転するように図示しない駆動回路に出力して
、操舵系に左回転方向の操舵補助トルクを発生させる。

すると、操舵トルクが正入力であれば、操舵操作を行う
方向に操舵補助トルクが発生して操舵操作が軽くなるが
、この場合、上記（７）式で求めた基準操舵補助トルク
Ｔ□は、車速か上昇するに従って小さくするような特性
であるから、高速走行中に操舵が軽くなり過ぎて車両が
ふらつくようなことは防止されるし、低速走行中や据切
り時には大きな駆動電流値■が算出されるから、操舵操
作を軽く行うことができるし、さらに、上記ステップ■
において正入力時の駆動電流値■を算出する際に、基準
操舵補助トルクＴ１とその微分値ΔＴｆｆｉとを加算し
た値から駆動電流値Ｉを求めているため、操舵トルクＴ
の変動が急峻であっても、そのトルク変動を速やかに整
定できる操舵補助トルクが発生するから、滑らかな操舵
感覚を得ることができる。

そして、操舵トルクが逆入力であっても、操舵トルクＴ
及び操舵トルク微分値ΔＴに基づいて、上記の（９）式
に従って算出された駆動電流値Ｉに応じてモータ２７が
駆動されるため、発生している操舵トルクＴの大きさ及
び変化率（微分値）に応じた操舵補助トルクが操舵系に
発生する。

ここで、逆入力の操舵トルクは、路面の突起に転舵輪が
乗り上げる等の外乱によって生じる成分と、ホイールア
ンバランスに起因する振動によって生じる成分との合成
力によって発生するが、前者は、車速か速いほど突起と
転舵輪との衝突時の衝撃が激しくなるため、車速の上昇
に伴って大きくなるし、また後者は、ホイールのアンバ
ランスに起因する振動が、サスペンションの前後共振点
と一致する所定周波数（１０〜２０１１ｚ）のときに最
大となるが、その所定周波数は車種によって決まる所定
車速Ｖｓ　　（１２０ｋｍ／ｈ程度）のときに発生する
。

そのため、第１７図（ａｌ及び（ｂｌに示すように、車
速■の上昇に伴って各制御ゲインに１及びに２の値を増
加させれば、逆入力の操舵トルクのうち路面からの外乱
によって生ずる成分を打ち消すことができるし、前記所
定車速Ｖ、において大きな制御卸ゲインを得られるよう
にすれば、ホイールのアンバランスによって生ずる成分
を打ち消すことができるから、逆入力に対する最適な制
御を行うことが可能となる。

従って、上記（９）式のように、操舵トルクＴと第１７
図（ａ）に示す関数テーブルに基づいて決定された比例
制御ゲインに、とを乗じた値と、操舵トルク微分値ΔＴ
と第１７図ｆｂ）に示す関数テーブルに従って決定され
た微分制御ゲインに２とを乗じた値と、モータ暗電流■
。とを加算し、その加算結果を逆入力時の駆動電流値Ｉ
としている本実施例では、逆入力の操舵トルクをモータ
２７の回転力によって素早く且つ確実に打ち消すことが
可能となるから、保舵中等に逆入力の操舵トルクによっ
て転舵輪の舵角が変化しようとしても、舵角の修正が素
早く且つ確実に行われるので、車両の走行安定性が損な
われることはないし、それに伴って逆入力の操舵トルク
がステアリングホイールに伝達されないので、良好な操
舵感覚を得ることができる。

なお、前記電気抵抗部材３１．３２と、電気良導体３１
，３２，３５．３６と、集電部材５８゜５９．６３．６
４とによって操舵トルク検出手段が構成され、ステップ
■乃至ステップ［相］の処理によって正逆入力判定手段
が構成され、前記ステップ■の処理によって操舵トルク
微分手段が構成され、第１７図（ａ）、　ｆｂｌに示す
関数テーブル、前記ステップ■及びステップ■の処理に
よって基準電流値決定手段及び補正電流値決定手段が構
成され、前記ステップ■の処理によって正入力時電流値
決定手段が構成され、前記ステップ■によって駆動電流
値決定手段が構成され、図示しない駆動回路及びステッ
プ■、ステップ［相］ａ乃至ステップ＠ｌＣの処理によ
って駆動制御手段が構成される。

なお、上記実施例においては、入力軸（スタブシャフト
ｌａ）の回転角θ□を検出する手段と、入力軸と出力軸
（ピニオンシャフト９）との相対的な捩じれ量を検出す
る手段（操舵トルク検出手段）とを設け、出力軸の回転
角θ２をこれら検出値に基づいて算出するような構成と
した場合について説明したが、入力軸の回転角θ１１．
出力軸の回転角θ、及び操舵トルクＴは、上記（１１式
のような関係にあるため、何れか二つの値を検出すれば
他の値は算出することができるから、本実施例のような
検出装置の組み合わせに限定されることはなく、出力軸
の回転角検出装置及び操舵トルク検出装置を設け、入力
軸の回転角θ□を算出するような構成としてもよいし、
または、入力軸及び出力軸の回転角検出装置を設け、操
舵トルクＴを算出するような構成としてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の電動式パワーステアリン
グ装置によれば、操舵系に発生している操舵トルクが、
正入力であるか逆入力であるかを判定する手段を設け、
正入力であると判定された場合には、操舵トルクに応じ
て決定された駆動電流値によって電動機を駆動する一方
、逆入力であると判定された場合には、操舵トルクに基
づく基準電流値及び操舵トルク微分値に基づく補正電流
値に応じて決定された駆動電流値によって電動機を駆動
させるようにしたため、ステアリングホイールを操作し
ている際には、正入力の操舵トルクに応じた操舵補助ト
ルクを発生させることができるから、操舵操作を軽く行
うことができるし、逆入力の操舵トルクが発生した場合
であっても、操舵系にトルク振動を発生させることなく
操舵トルクを素早く且つ確実に打ち消すことができるか
ら、車両の走行安定性が損なわれることはないし、それ
に伴って逆入力の操舵トルクがステアリングホイールに
伝達されないので、良好な操舵感覚を得ることができる
という効果がある。

そして、操舵トルク検出値に基づいて基準電流値を求め
る際の比例制御ゲイン及び操舵トルク微分値に基づいて
補正電流値を求める際の微分制御ゲインを車速に応じて
可変とすると共に、車速及び各制御ゲインとの関係を適
宜設定することにより、最適な制御を実行することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構成を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例の全体構成を示す概略構成図、第
３図は第２図のｍ−ｍ線断面図、第４図は円盤状基板の
一面を示す図、第５図は円盤状基板の他面を示す図、第
６図は波形バネを示す斜視図、第７図及び第８図は集電
部材を夫々示す斜視図、第９図は電気回路図、第１０図
は操舵トルクと出力電圧との関係を示したグラフ、第１
１図は操舵角と出力電圧との関係を示したグラフ、第１
２図はマイクロコンピュータ内部での処理手順を示した
フローチャート、第１３図は第１２図のサブルーチン処
理を示したフローチャート、第１４図は入力軸及び出力
軸の回転角と操舵トルクとの関係を時系列で示したグラ
フであり、同図（ａ）は正入力時、同図（ｂ）は逆入力
時である。第１５図は入力軸及び出力軸の回転角速度と
操舵トルクと差値との極性を示した一覧表、第１６図は
、操舵補助トルクと正入力時の駆動電流値との関係を示
したグラフ、第１７図は、逆入力時の駆動電流値を求め
る際に用いる各制御ゲインと車速との関係を示すグラフ
であり、同図（ａｌは比例制御ゲイン、同図（ｂ）は微
分制御ゲインをそれぞれ示している。 １ａ・・・スタブシャフト、９・・・ピニオンシャフト
、２０・・・トーションバー　２７・・・モータ（’ｔ
　’ＪＪＪ　１ｍ　）、２８・・・円盤状部材、３０・
・・制御装置、４０・・・電気抵抗部材、５０・・・回
転部材、６０ａ、６０ｂ・・・集電部材。 弔 図 弔 図 弔 図 弔 図 第１４図 （ａ） 第１５図 ＝−７トルフＴＭ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）操舵系に操舵補助トルクを発生する電動機と、前
   記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と
   、前記操舵トルクが正入力であるか逆入力であるかを判
   定する正逆入力判定手段と、操舵トルクが正入力の場合
   の前記電動機に対する駆動電流値を前記操舵トルクに基
   づいて決定する正入力時電流値決定手段と、前記操舵ト
   ルク検出値を微分して操舵トルク微分値を求める操舵ト
   ルク微分手段と、前記操舵トルク検出値に基づき逆入力
   時の基準電流値を決定する基準電流値決定手段と、前記
   操舵トルク微分値に基づいて逆入力時の補正電流値を決
   定する補正電流値決定手段と、前記操舵トルクが逆入力
   の場合の前記電動機に対する駆動電流値を前記基準電流
   値及び前記補正電流値に基づいて決定する駆動電流値決
   定手段と、前記正逆入力判定手段の判定結果が正入力で
   ある場合には前記正入力時電流値決定手段で決定された
   駆動電流値に応じ且つ同判定結果が逆入力である場合に
   は前記駆動電流値決定手段で決定された駆動電流値に応
   じて前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、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。
2. （２）前記基準電流値決定手段及び前記補正電流値決定
   手段のゲインを、車速に応じて可変とした請求項（１）
   記載の電動式パワーステアリング装置。