JPH03213463A - 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） 本発明は電動式パワーステアリング装置の改良に関する
。

（従来の技術） 従来、電動式パワーステアリング装置として、例えば特
開昭６２−２９４６７号公報に開示されるように、ステ
アリングホイールの操舵トルクを受けて車輪を操舵する
ステアリング機構と、このステアリング機構に機械的に
連結された電動モータとを備え、ステアリングホイール
の操舵トルクに応じて電動モータへの給電を制御して電
動モータによってステアリングホイールの操舵トルクを
アシストするようにしたものが知られている。このもの
では、操舵トルクを検出するトルクセンサ、車速を検出
する車速センサ、ステアリングホイールの舵角を検出す
る舵角センサ等のセンサが故障してセンサの出力が過大
になった場合、あるいは制御回路の故障等により電動モ
ータに過大な電流が流れた場合に、電動式パワーステア
リング装置の電源回路を０ＦＦＬ、あるいはステアリン
グ機構と電動モータとの間に設けられたクラッチ機構を
ＯＦＦしてパワーアシストを停止し、過大なパワーアシ
ストによるハンドルの切り過ぎ等の不具合の発生を防止
することが行われる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このようにパワーアシストを停止してしまうと
、ハンドル操作が急に重くなるため、運転者にとっては
非常に操舵がしづらく、また、低速でのコーナリング時
等においてはハンドルの切り遅れ等の不具合が発生する
。更に、このシステムではセンサが故障したことを検出
する手段も別途必要になる。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、車速に応じてアシスト力を制
御するようにした電動式パワーステアリング装置におい
て、車速検出手段（車速センサ）故障時にアシスト力に
急激な変化を与えないようにして安全性を高めることに
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、車速に応じてア
シスト力を制御する電動式パワーステアリング装置にお
いて、車速が零以外の時は車速に基づき、車速が零のと
きはエンジン回転数に基づいてアシスト力を制御するよ
うにしている。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、第１図に示すよ
うに、ステアリングホイールの操舵トルクを受は車輪を
操舵するステアリング機構２０と、このステアリング機
構２０に機械的に連結され、ステアリングホイールの操
舵トルクをアシストする電動モータ３０と、上記ステア
リングホイールの操舵トルクを検出するハンドルトルク
検出手段４１と、車両の速度を検出する車速検出手段４
４と、上記ハンドルトルク検出手段４１及び車速検出手
段４４の出力を受け、ステアリングホイールの操舵トル
ク及び車速に応じて上記電動モータ３０への給電を制御
する制御手段７１と、エンジン回転数を検出する回転数
検出手段４３と、上記車速検出手段４４及び回転数検出
手段４３の出力を受け、車速検出手段４４の出力が零の
ときは上記制御手段７１における車速に基づく制御をエ
ンジン回転数に基づく制御に変更する変更手段７２とを
設ける構成としている。

その場合、制御手段７１におけるエンジン回転数に基づ
く制御としては、回転数検出手段４３の出力を遅れ処理
した信号に基づく制御がある。

（作用） 上記の構成により、本発明では、車速検出手段４４の出
力が零以外のときは、ハンドルトルク検出手段４１によ
り検出された操舵トルク及び車速検出手段４４により検
出された車速に基づいて、制御手段７１により電動モー
タ３０への給電が制御され、この電動モータ３０により
ステアリングホイールの操舵トルクかアシストされてス
テアリング機構２０に伝達される。

そして、車速検出手段４４が故障してその出力が零を示
すと、変更手段７２により上記制御手段７１における車
速に基づく制御が、回転数検出手段４３により検出され
たエンジン回転数に基づく制御に変更される。このこと
により、高速走行時に急にハンドルが軽くなり過ぎるこ
とが防止され、また、低速走行時に急にハンドルが重く
なることもなくアシスト力の急激な変化が抑えられる。

また、車速検出手段４４の故障を検出する手段を別途に
設ける必要がなく、装置の構成及びコスト面で有利とな
る。

特に、制御手段７１におけるエンジン回転数に基づく制
御として、回転数検出手段４３の出力を遅れ処理した信
号に基づく制御を行うとエンジン回転数の急な変動の影
響が緩和される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例を示す。同図において、１は車
両の左右の前輪であって、ステアリングナックル（図示
省略）を介して鉛直軸まわりに回動できるように車体に
連結されている。このステアリングナックルにはナック
ルアーム（図示省略）が取付けられている。これら二本
の車輪１はステアリング機構２０によって操舵される。

上記ステアリング機構２０について説明する。

上記左右の車輪１のナックルアームはラックジヨイント
２１によって連結され、このラックジヨイント２１の中
央部にはラック２２が設けられている。一方、車体には
ステアリングシャフト２４が設けられている。このステ
アリングシャフト２４の一端は車室内に導入され、その
端部にはステアリングホイール２が取付けられている。

また、このステアリングシャフト２４の他端にはピニオ
ン２３が取付けられ、このピニオン２３が上記う・ツク
２２に噛合している。よってステアリングホイール２を
回動操作すると、その操舵トルクを受けてステアリング
機構２０により左右の車輪１が左右に操舵されるように
なっている。

上記ステアリング機構２０のステアリングシャフト２４
には電動モータ３０が機械的に連結されている。すなわ
ち、電動モータ３０の駆動軸はギヤ機構を介してステア
リングシャフト２４に連結されていて、電動モータ３０
の駆動トルクによってステアリングホイール２の操舵ト
ルクをアシストするようにしている。電動モータ３０の
駆動トルクは電動モータ３０への供給電流値に応じて決
まる。この電動モータ３０の駆動軸にはクラッチ３２が
設けられ、異常発生時に電動モータ３０の駆動トルクの
ステアリングシャフト２４への伝達を遮断してフェイル
セーフを実行するようにしている。上記電動モータ３０
およびクラッチ３２はコントローラ４０によって制御さ
れる。

上記ステアリングシャフト２４にはハンドルトルク検出
手段としてのトルクセンサ４１が設けられ、このトルク
センサ４１によって上記ステアリングホイール２の操舵
トルクを検出するようにしている。また、ステアリング
シャフト２４には舵角センサ４２が設けられ、この舵角
センサ４２によって上記ステアリングホイール２の舵角
を検出するようにしている。さらに、この車両にはエン
ジンの回転数を検出する回転数検出手段としての回転数
センサ４３、車両の速度を検出する車速検出手段として
の車速センサ４４、オルターネータの電圧を検出する電
圧センサ４５が設けられている。また、エンジンに連結
されたトランスミツションニは、リバース位置へのシフ
ト状態を検出するリバーススイッチ４６が設けられてい
る。これら各センサ類４１〜４６の出力信号はコントロ
ーラ４０に入力されている。

上記コントローラ４０の概略構成を第３図に示す。同図
において５０はＣＰＵてあって、このＣＰＵ５０は定電
圧回路５１によって駆動される。

リバーススイッチ４６、電圧センサ４５、車速センサ４
４、回転数センサ４３の出力信号はデジタルバッファ５
２て処理されてＣＰＵ５０に入力される。その場合にリ
バーススイッチ４６および電圧センサ４５の出力信号は
波形処理回路およびカウンタ５３．５４を通される。ま
た、トルクセンサ４１および舵角センサ４２の出力信号
はアナログバッファ５５で処理され、さらにＡ／Ｄコン
バタ５６でＡ／Ｄ変換されてからＣＰＵ５０に入力され
る。

一方、ＣＰＵ５０から出力された電動モータ制御用の信
号は、Ｄ／Ａコンバータ５７でＤ／Ａ変換されてから電
流制御回路５８、ドライバ６０、パワー回路６１を経て
電動モータ３０に入力される。その場合、電流制御回路
５８にはフェイルセーフ論理回路５９から信号が入力さ
れていて、フェイル時に電動モータ３０への電流供給を
遮断するとともにクラッチ３２を分離する。また、６２
は上記パワー回路６１の電流値を検出する電流検出回路
であって、この電流検出回路６２の出力は電流制御回路
５８に入力されているとともに上記Ａ／Ｄコンバータ５
６でＡ／Ｄ変換されてからＣＰＵ５０に入力されている
。

また、６３はクラッチ３２の制御系に供給する電流を制
御する電流制御回路、６４はクラッチ３０ ２の駆動系を制御する駆動回路である。この駆動回路６
４の出力はモニタ回路６５によって検出されてＣＰＵ５
０に入力されている。なお、３はバッテリ、４はイグニ
ッションスイッチである。

次に、上記コントローラ４０の制御を第４図のフローに
基づいて説明する。スタート後、まずステップＳ１で車
速■、操舵トルクＴ１舵角θＨ２舵角θＨの微分値θＨ
及びエンジン回転数Ｅを読み込む。ここで、エンジン回
転数Ｅの信号は、回転数センサ４３の出力信号を一次遅
れ処理して得られた信号である。そして、ステップＳ２
で各種制御量を演算する。すなわち、第５図に基づいて
操舵トルクＴに応じたアシスト力Ａ、を演算し、第６図
に基づいて舵角θＨの微分値θＨに応じたアシスト力Ａ
θＨを演算し、第７図および第８図に基づいて車速Ｖに
応じた補正値α、βを演算し、また第９図に基づいてエ
ンジン回転数Ｅに応じた補正値γを演算する。次にステ
ップＳ３で車速Ｖが零であるか否かを判定する。車速Ｖ
が零でないＮＯのときは、ステップＳ４に進み電動モー
タ３１ ０によるアシスト力Ａを“Ａ−α・ＡＴ−β・ＡθＨ”
より演算して、このアシスト力Ａに応じて電動モータ３
０への供給電流値を制御してリターンする。ここで、第
５図に示すようにアシスト力ＡＴは操舵トルクＴの増大
に応じて大きく設定されていて、操舵トルクＴが大きい
ほどアシスト力Ａが大きく設定され、運転者の操舵力が
軽減される。その場合、第７図に示すように補正値αは
車速Ｖの増大に応じて小さくなるように設定されている
ので、高車速になるほどアシスト力Ａが小さくなって操
舵安定性が確保される。また、第６図に示すようにアシ
スト力ＡθＨは舵角θＨの微分値θＨの増大に応じて大
きく設定されていて、舵角速度が大きいほどアシスト力
Ａの減量が大きく設定され、操舵時の抵抗感が増して操
舵フィーリングが良好になる。その場合、第８図に示す
ように補正値βは車速Ｖの増大に応じて大きくなるよう
に設定されているので、高車速になるほどアシスト力Ａ
の減量が大きくなってフィーリングが向上する。

２ また、ステップＳ３で車速Ｖが零であるＹＥＳのときは
ステップＳ５に進む。ステップＳ５では電動モータ３０
によるアシスト力ＡをＡ＝γ・Ａ、−ε・ＡθＨ”より
演算して、このアシスト力Ａに応じて電動モータ３０へ
の供給電流値を制御してリターンする。ここで、アシス
ト力Ａの演算に際して上記ステップＳ４と異なるのは、
アシスト力ＡＴの補正値をγ及びアシスト力ＡθＨの補
正値をεとすることでエンジン回転数によるものとして
いる。これにより、第９図に示すように補正値γはエン
ジン回転数Ｅの増大に応じて小さくなるように設定され
ているので、エンジン回転が高回転になるほどアシスト
力Ａは小さくなっていく。また、補正値εはエンジン回
転数の関数であり、第８図の補正値βと同様の特性を有
して、エンジン回転数の増大に応じて大きくなるように
設定されているので、エンジン回転か高回転になるほど
アシスト力Ａの減量が大きくなる。この場合、通常、車
速Ｖが零のときに操舵するのは車庫入れ時や据切り時等
の場合で、このときはエンジ］３ ン回転数もほぼアイドル回転数程度と低いので、大きな
アシスト力を得ることかでき運転者の操舵力が軽減され
る。

更に、車速センサ４４が故障した場合、通常、車速セン
サ４４は故障すると零しか示さなくなるため、この場合
もこのステップＳ５における制御が行われることになる
。すなわち、車速センサ４４が故障すると直ちにエンジ
ン回転数による制御が行われることになり、高速走行中
ではエンジン回転数は比較的高回転域に属しているので
ハンドルが急に軽くなり過ぎることが防止される。また
、低速走行中はエンジン回転数も低回転域にあるためハ
ンドルが急に重くなることが防止される。よってアシス
ト力の急な変動を抑え安全性が高められる。

上記フローにおいて、ステップ５ｌ−８４により、ハン
ドルトルク検出手段（トルクセンサ）４１及び車速検出
手段（車速センサ）４４の出力を受け、ステアリングホ
イールの操舵トルク及び車速に応じて電動モータ３０へ
の給電を制御する制御４ 御手段７１を構成している。また、ステップＳ５により
、車速検出手段（車速センサ）４４及び回転数検出手段
（回転数センサ）４３の出力を受け、車速が零のときは
制御手段７１における車速に基づく制御をエンジン回転
数に基づく制御に変更する変更手段７２を構成している
。

したがって、」１記実施例においては、車速センサ４４
が故障した場合、直ちにエンジン回転数に基づく制御が
実行されるので、車速センサ故障時に、高速走行中にお
いて急にハンドルが軽くなりすぎて操舵安定性を欠いた
り、あるいは低速走行中において急にハンドルが重くな
ったりするようなことはなく、アシスト力の急変を抑え
て安全性を高めることができる。

また、車速センサ４４の故障の有無を検出する手段を別
途に設ける必要がなく、装置の構成及びコスト面で有利
となる。

また、回転数センサ４３の出力信号をそのまま用いた制
御とせずに、この出力信号を一次遅れ処理してから制御
に用いたので、シフト変更時等の５ エンジン回転数の急な変動の影響が緩和される。

この場合、遅れ処理としては一次遅れに限定されない。

要は回転数センサ４３の出力信号の立上りを鈍くする処
理であればよい。

（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、ステアリングホイールの操舵トルクを
受けて車輪を操舵するステアリング機構と、このステア
リング機構に機械的に連結され、ステアリングホイール
の操舵トルクをアシストする電動モータとを備え、車速
か零以外のときは、ステアリングホイールの操舵トルク
と車速に応じて電動モータへの給電を制御し、車速が零
のときは、ステアリングホイールの操舵トルクとエンジ
ン回転数に応じて電動モータへの給電を制御したので、
車速検出手段の故障を簡易に検出すると共にその故障時
、高速走行中において急にハンドルが軽くなること、及
び低速走行中において急にハンドルが重くなることが防
止されてアシスト力の急変を抑えて安全性を高めること
ができる。

６ その場合、エンジン回転数に基づく制御を回転数検出手
段の出力を遅れ処理した信号に基づく制御にしてやれば
、エンジン回転数の急な変動の影響を緩和することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は本発明の構成
を示すブロック図である。第２図以下は実施例を示し、
第２図は全体概略構成図、第３図はコントローラの構成
図、第４図はコントローラの制御を示すフローチャート
図、第５図は操舵トルクとアシスト力との関係を示すマ
ツプ図、第６図は舵角の微分値とアシスト力との関係を
示すマツプ図、第７図及び第８図は車速と補正値との関
係を示すマツプ図、第９図はエンジン回転数と補正値と
の関係を示すマツプ図である。 ２　・・・ステアリングホイール ２０・・・ステアリング機構 ３０・・・電動モータ ４１・・・トルクセンサ （ハンドルトルク検出手段） ７ ４３・・・回転数センサ （回転数検出手段） ４４・・・車速センサ （車速検出手段） ７１・・・制御手段 ７２・・・変更手段 ８ ＼−一 ０　　０　　　ｒ− （Ｎへ（１）寸 （１）　　　　寸　　　　−（ト） 寸　寸　トト 第 ４ 図 ■ 第 図 β 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングホィールの操舵トルクを受けて車輪
   を操舵するステアリング機構と、このステアリング機構
   に機械的に連結され、ステアリングホィールの操舵トル
   クをアシストする電動モータと、 上記ステアリングホィールの操舵トルクを検出するハン
   ドルトルク検出手段と、 車両の速度を検出する車速検出手段と、 上記ハンドルトルク検出手段及び車速検出手段の出力を
   受け、ステアリングホィールの操舵トルク及び車速に応
   じて上記電動モータへの給電を制御する制御手段と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、上記車速
   検出手段及び回転数検出手段の出力を受け、車速検出手
   段の出力が零のときは上記制御手段における車速に基づ
   く制御をエンジン回転数に基づく制御に変更する変更手
   段と を設け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）変更手段におけるエンジン回転数に基づく制御は
   、回転数検出手段の出力を遅れ処理した信号に基づく制
   御である請求項１記載の電動式パワーステアリング装置
   。