JPH0346348B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動車用電動式パワステアリング装置
の制御装置に関するものである。

従来の技術 自動車において、転舵時のハンドル操作の軽減
をはかるために、転舵操作時の操舵トルクを検出
するトルクセンサを設け、該トルクセンサにより
検出した操舵トルクを電気量に変換して、該電気
量の変化に応じて電動モータの出力を可変的に制
御し、該電動モータにて操舵トルクに応じた操舵
方向へのパワアシストを行うようにした電動式パ
ワステアリング装置は既に従来より開発されてい
る（例えば特公昭45−41246号公報参照）。

発明が解決しようとする問題点 上記のような電動式パワステアリング装置にお
いては、下記のような種々の問題点を有してい
る。

(1) 電気回路中で位相遅れ等のためにトルクセン
サが操舵トルクを検出してから電動モータによ
るパワアシストの発生までに時間遅れを生じ
る。このような場合には操舵系は外乱に対して
弱くなり、裾切り操舵時に自励振動が発生しや
すい。

又電動モータは減速器を介して操舵機構にパ
ワアシストを与えているので、電動モータの慣
性力や減速機のフリクシヨン等によりステアリ
ングハンドルの応答性が悪くなる。

(2) 走行中に操舵トルクを検出するトルクセンサ
が故障したり又は配線の短絡等により上記トル
クセンサのトルク信号が異常に大きくなつたよ
うな場合はステアリングハンドルの操舵力に比
例しない過大なパワアシストが与えられること
になり、人間の手によるステアリングハンドル
操作を不安定にする。

本発明は上記のような従来装置の欠点を解消し
得る電動式パワステアリング装置を提供すること
を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、電動モータの出力により操舵のパワ
アシストを行うようにした電動式パワステアリン
グ装置において、ステアリングシヤフトの捩りト
ルクを検出し捩りトルク信号を発する捩りトルク
センサと、該捩りトルクセンサの捩りトルク信号
の微分値に比例する信号を発する位相補償部と、
該位相補償部の信号に基づき位相補償電流指令値
を発する位相補償指示関数部とを設け、上記捩り
トルクセンサの捩りトルク信号又は該捩りトルク
信号に位相補償部の信号を加算した信号に基づき
車速によつて定まるアシスト方向モータ電流指令
値を発するアシスト方向モータ電流指示部を設
け、且つ車速が大となるに従つて次第に小となる
車速制限指令値を発する車速制限値指示関数部
と、上記アシスト方向モータ電流指令値に位相補
償電流指令値を加算した加算値の絶対値と上記車
速制限値指示関数部の車速制限指令値との大小関
係を判別しその小なる方を出力信号として発する
出力トルク制限値判別部とを設け、該出力トルク
制限値判別部の出力信号にて電動モータへの供給
電流値を制御する制御回路を設けたことを特徴と
するものである。

作 用 本発明は上記の構成を採ることにより下記のよ
うに作用する。

(1) ステアリングシヤフトの捩りトルク信号に該
捩りトルク信号の微分値に比例する信号を加算
することにより捩りトルク信号の変化を検出し
操舵系の応答性を改善できる。

(2) パワアシストを与えるアシスト方向モータ電
流指令値に位相補償電流指令値を加算した加算
値の絶対値と車速制限指令値との大小関係を判
別し、そのうち小なる方の出力信号にて電動モ
ータによるパワアシストを制御するので捩りト
ルクセンサの出力が異常に増大してもパワアシ
ストを制限できる。

実施例 本発明を付図実施例を参照して詳細に説明す
る。

第１図において、１はアシスト方向モータ電流
指示部であり、ステアリングシヤフトの捩りトル
クを検出し捩りトルクに比例する捩りトルク信号
Ｓを発する捩りトルクセンサ１１と、車速を検出
し車速信号を発する車速センサ１２と、第２図に
示すように車速が大となるに従つて次第に小とな
るセンサ電圧加算係数信号S₀を発する加算演算定
数関数部１３と、該加算演算定数関数部１３で得
られたセンサ電圧加算係数信号S₀と上記捩りトル
クセンサ１１の捩りトルク信号Ｓ又は該捩りトル
ク信号Ｓに後述する位相補償部２の信号を加算し
た信号とを加算する加算演算部１４と、該加算演
算部１４の出力信号に対し第３図のi₀に示すよう
な１つの基本関数に基づき出力信号を発する出力
トルク値指示関数部１５と、第４図に示すように
車速が大となるに従つて次第に小となる車速係数
信号を発する乗算演算定数関数部１６と、該乗算
演算定数関数部１６の車速係数信号と上記出力ト
ルク値指示関数部１５の出力信号とを乗算し、ア
シスト方向モータ電流指令値ｉを発する乗算演算
部１７とからなるものである。

２は捩りトルクセンサ１１の捩りトルク信号を
微分してその変化を採り出す微分回路等からなる
位相補償部、２１は例えば第５図に示すように上
記位相補償部２からの出力信号に応じて位相補償
電流指令値ipを発する位相補償指示関数部であ
り、上記アシスト方向モータ電流指示部１のアシ
スト方向モータ電流指令値ｉと位相補償指示関数
部２１の位相補償電流指令値ipとを加算した加算
信号ｉ＋ipを制御回路３に入力させる。

制御回路３は、前記アシスト方向モータ電流指
令値ｉと位相補償電流指令値ipとの加算信号の正
負を判別する正負判別部３１と、該加算信号の絶
対値｜ｉ＋ip｜を採る絶対値変換部３３と、該正
負判別部３１の信号にて電動モータの回転方向を
決定すると共に絶対値変換部３３の電流指令値と
後述する車速制限値指示関数部６１の車速制限指
令値との比較結果にて電動モータ４を駆動させる
電動モータ駆動部３２と、電機子電流検出部３５
にて検出した電動モータの電機子電流と後述する
出力トルク制限値判別部６２の出力信号とを比較
しデユーテイ制御を行うデユーテイ制御部３４と
からなる。

６は出力電動制限部であり、該出力電流制限部
６は、第６図に示すように前記車速センサ１２の
車速信号が大となるに従つて次第に小となる車速
制限指令値ｂを発する車速制限値指示関数部６１
と、前記制御回路３の絶対値変換部３３とデユー
テイ制御部３４との間に介装され絶対値変換部３
３の電流指令値と上記車速制限値指示関数部６１
の車速制限指令値ｂとの大小関係を判別し、その
うち小なる方を出力信号として発する出力トルク
制限値判別部６２とからなる。

上記のように構成された本発明の第１の特徴は
車速に応じた適切なパワアシストを操舵機構に与
えるためにステアリングシヤフトの捩りトルクセ
ンサ１１の捩りトルク信号に対するアシスト方向
モータ電流指令値曲線を車速に応じて平行移動さ
せ且つ傾斜させるようにしたことである。

即ち、加算演算定数関数部１３は第２図に示す
ように車速が大となるに従つて次第に小となるセ
ンサ電圧加算係数信号S₀を発するよう構成されて
おり、加算演算部１４により捩りトルクセンサ２
１の捩りトルク信号Ｓに上記センサ電圧加算係数
信号S₀を加算又は減算した信号Ｓ±S₀を求める
（捩りトルク信号が負のときは減算する）。上記信
号Ｓ±S₀を出力トルク値指示関数部１５に入力す
ることにより捩りトルク信号Ｓに対し第３図にお
いて鎖線で示すような１つの基本関数を有する出
力信号を第３図の実線示のように車速に応じて平
行移動させることができる。

即ち、第３図においてi₀は車速が零V₀のときの
出力信号を表わし、車速が大となりV₁、V₂とな
るに従つて次第にi₁、i₂と移動して行くので捩り
トルク信号のある値に対する出力信号は車速が大
となるに従つて次第に小となる。

又、上記センサ電圧加算係数信号S₀が車速と共
に増加する関数のときは捩りトルク信号Ｓに上記
センサ電圧加算係数信号S₀を減算又は加算したた
信号Ｓ〓S₀を出力トルク値指示関数部１５に入力
することにより前記と同じ捩りトルク信号対出力
トルク値指示関数部１５の出力信号特性を得るこ
とができる（但し、｜Ｓ｜＜S₀の時はＳ〓S₀＝０
とする）。

乗算演算定数関数部１６は第４図に示すように
車速が大となるに従つて次第に小となる車速加算
信号を発するよう構成されており、該車速係数信
号を乗算演算部１７により前記出力トルク値指示
関数部１５の出力信号の各関数i₀、i₁、i₂（第３図
実線示）と乗算させることにより車速と共に平行
移動した出力信号の各関数i₀、i₁、i₂を第３図点
線示のように車速が大となるに応じてさらにその
傾斜を緩やかにした各関数に基づきアシスト方向
モータ電流指令値ｉを得ることができる。

尚上記の実施例における乗算演算定数関数部１
６と乗算演算部１７を省略し、出力トルク値指示
関数部１５の出力信号をアシスト方向モータ電流
指令値ｉとしても良く、又加算演算定数関数部１
３と加算演算部１４とを省略し、捩りトルク信号
又は捩りトルク信号に位相補償部２の信号を加算
した信号に基づき出力トルク値指示関数部１５が
出力信号を発し、その出力信号と車速係数信号と
の乗算信号をアシスト方向モータ電流指令値ｉと
してもよい。

本発明の第２の特徴は操舵系の応答遅れに対処
するために捩りトルクセンサ１１の捩りトルク信
号の位相補償を行う位相補償部２および該位相補
償部２の出力に基づき位相補償電流指令値を発す
る位相補償指示関数部２１を設けたことである。

即ち、従来の電動式パワステアリング装置にお
いては、ステアリングハンドルの操舵時において
捩りトルク信号が所定値に達するとその信号によ
つて制御回路が作動し始めるようになつているた
め直進状態を挟んで左右両側に出力電圧を生じな
不感帯が存在すると共に電気回路中の信号伝達の
遅れ等の理由によりステアリングハンドルを操作
してもやゝ遅れてパワアシストが働らき運転者に
操舵時の違和感を抱かせたり又据切り操舵時に振
動が発生したりすることがある。

これらの問題に対処するために、本発明では捩
りトルクセンサ１１の捩りトルク信号に基づきア
シスト方向モータ電流指示部１より与えられるア
シスト方向モータ電流指令値ｉと、たとえば第５
図に示すように上記位相補償部２の出力信号に応
じて位相補償電流指令値を発する位相補償指示関
数部２１の該位相補償電流指令値ipとを加算した
加算値が制御回路３にインプツトされるようにし
たものである。

上記の構成を採ることにより、電動モータによ
るパワアシストの追随性を改善できるばかりでな
く据切り時の自励振動の発生の防止および高速走
行時における電動モータの慣性の影響を吸収でき
操舵時の異和感を取除くことができる。

尚上記ｉとipの加算値による制御に加え、図示
のように捩りトルクセンサ１の捩りトルク信号と
位相補償部２の出力信号との加算信号に基づきア
シスト方向モータ電流指示部がアシスト方向モー
タ電流指令値ｉを求めるようにすれば、上記した
据切りの自励振動を防止するという機能及び高速
走行時における電動モータの慣性の影響を吸収で
きるという機能を更に向上させることができる。

本発明の第３の特徴は、走行中においてステア
リングシヤフトの捩りトルクを検出する捩りトル
クセンサの故障等によりステアリングハンドルの
操舵に比例しない過大なパワアシストが与えられ
るような場合に対する安全装置を設けたことであ
る。

即ち、本発明では車速センサ１２の出力が大と
なるに応じて次第に小となる車速制限指令値を与
える車速制限値指示関数部６１を設けると共に、
上記車速制限指令値ｂとアシスト方向モータ電流
指示部１のアシスト方向モータ電流指令値に位相
補償電流指令値を加算した加算値の絶対値｜ｉ＋
ip｜との大小関係を判別し、｜ｉ＋ip｜が、車速
制限指令値ｂより大なるときは該車速制限指令値
ｂを出力とする出力トルク制限値判別部６２を設
け、該出力トルク制限値判別部６２を前記制御回
路３の絶対値変換部３３とデユーテイ制御部３４
との間に介装したものである。

従来装置においては、捩りトルクセンサ１１の
捩りトルク信号とパワアシストを与えるアシスト
方向モータ電流指示部１のアシスト方向モータ電
流指令値との関係は第６図のａ曲線示のように捩
りトルク信号が大となるに従つてアシスト方向モ
ータ電流指令値も次第に増加するので、上記捩り
トルクセンサ１１の故障等によりその出力が異常
に大きくなると、それにつれてアシスト方向モー
タ電流指令値も大きくなり大きなパワアシストが
与えられるという問題を有しているのに対し、本
発明では第６図ｂ曲線示のように車速が大となる
に従つて次第に小となる車速制限指令値を設定
し、｜ｉ＋ip｜が上記車速制限指令値ｂより大と
なつたときは該車速制限指令値にて電動モータへ
の供給電流を制御するようにしたものである。

第６図において、車速が零である据切り時には
車速制限指令値Ａを上限とするモータ電流がパワ
アシストとして与えられるので、上記捩りトルク
センサ１１等の故障により捩りトルク信号が異常
に大きくなつたときでもパワアシストとして与え
られるモータ電流は、据切り時においてはＡを、
車速が任意の車速ＶのときはＢを上まわることは
ない。

発明の効果 本発明は上記の構成を採ることにより下記のよ
うに実用上多大の効果をもたらし得るものであ
る。

(1) ステアリングシヤフトの捩りトルク信号に対
するアシスト方向モータ電流指令値曲線を車速
に応じて平行移動させたりその傾斜を緩やかに
したり或はその双方を行うようにしたので、電
動モータの回転によるパワアシストの大きさを
車速に応じてきめ細かく設定できる。

(2) ステアリングシヤフトの捩りトルク信号の微
分値に比例した信号を求め、該信号を上記捩り
トルク信号に加算するか又は加算しない信号に
基づきアシスト方向モータ電流指示部により与
えられるアシスト方向モータ電流指令値と、上
記捩りトルク信号の微分値に比例した信号に応
じた位相補償電流指令値とを加算した加算値を
制御回路にインプツトする構成をとつているの
で、電気回路中の信号の伝達の遅れによるパワ
アシストの追随性を改善すると共に、据切り時
の振動発生を防ぎ、高速走行時における電動モ
ータの慣性に起因する操舵の異和感を取除くこ
とができる。

(3) 車速が大となるに従つて次第に小となる車速
制限指令値を設定し、アシスト方向モータ電流
指令値に位相補償電流指令値を加算した加算値
の絶対値が上記車速制限指令値より大となつた
ときは該車速制限指令値にて電動モータによる
パワアシストを制御するようにしたので、ステ
アリングシヤフトの捩りトルクセンサの故障等
により該捩りトルクセンサの出力が異常に大き
くなつたときでもパワアシストに上限を与える
ことができ、人力による操舵の不安定を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツクダイ
ヤグラム、第２図はセンサ電圧加算係数信号特性
図、第３図はアシスト方向モータ電流指令値曲線
の車速による変化状況を示す説明図、第４図は車
速係数信号特性図、第５図は位相補償電流指令値
特性図、第６図は車速制限指令値特性図である。 １……アシスト方向モータ電流指示部、２……
位相補償部、３……制御回路、４……電動モー
タ、５……操舵機構、６……出力電流制限部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動モータの出力により操舵のパワアシスト
   を行うようにした電動式パワステアリング装置に
   おいて、ステアリングシヤフトの捩りトルクを検
   出し捩りトルク信号を発する捩りトルクセンサ
   と、該捩りトルクセンサの捩りトルク信号の微分
   値に比例する信号を発する位相補償部と、該位相
   補償部の信号に基づき位相補償電流指令値を発す
   る位相補償指示関数部とを設け、上記捩りトルク
   センサの捩りトルク信号又は該捩りトルク信号に
   位相補償部の信号を加算した信号に基づき車速に
   よつて定まるアシスト方向モータ電流指令値を発
   するアシスト方向モータ電流指示部を設け、且つ
   車速が大となるに従つて次第に小となる車速制限
   指令値を発する車速制限値指示関数部と、上記ア
   シスト方向モータ電流指令値に位相補償電流指令
   値を加算した加算値の絶対値と上記車速制限値指
   示関数部の車速制限指令値との大小関係を判別し
   その小なる方を出力信号として発する出力トルク
   制限値判別部とを設け、該出力トルク制限値判別
   部の出力信号にて電動モータへの供給電流値を制
   御する制御回路を設けたことを特徴とする電動式
   パワステアリング装置の制御装置。 ２ アシスト方向モータ電流指示部は、車速が大
   となるに従つて次第に小となるセンサ電圧加算係
   数信号を発する加算演算定数関数部と、捩りトル
   ク信号又は捩りトルク信号に位相補償部の信号を
   加算した信号とセンサ電圧加算係数信号とを加算
   する加算演算部と、該加算演算部の加算信号に基
   づきアシスト方向モータ電流指令値を発する出力
   トルク値指示関数部とから構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電動式
   パワステアリング装置の制御装置。 ３ アシスト方向モータ電流指示部は、車速が大
   となるに従つて次第に小となる車速係数信号を発
   する乗算演算定数関数部と、捩りトルク信号又は
   該捩りトルク信号に位相補償部の信号を加算した
   信号に基づき出力信号を発する出力トルク値指示
   関数部と、該出力トルク値指示関数部の出力信号
   と車速係数信号とを乗算してアシスト方向モータ
   電流指令値を発する乗算演算部とから構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の電動式パワステアリング装置の制御装置。 ４ アシスト方向モータ電流指示部は、車速が大
   となるに従つて次第に小となるセンサ電圧加算係
   数信号を発する加算演算定数関数部と、捩りトル
   ク信号又は捩りトルク信号に位相補償部の信号を
   加算した信号とセンサ電圧加算係数信号とを加算
   する加算演算部と、該加算演算部の加算信号に基
   づき出力信号を発する出力トルク値指示関数部
   と、車速が大となるに従つて次第に小となる車速
   係数信号を発する乗算演算定数関数部と、上記出
   力トルク値指示関数部の出力信号と車速係数信号
   とを乗算しアシスト方向モータ電流指令値を発す
   る乗算演算部とから構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の電動式パワス
   テアリング装置の制御装置。