JPH0639262B2

JPH0639262B2 - 電動式パワ−ステアリング装置

Info

Publication number: JPH0639262B2
Application number: JP9395086A
Authority: JP
Inventors: 康夫清水
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPS62251274A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電動機の動力をステアリング系に作用させて操
舵力の軽減を図る電動式パワーステアリング装置に関す
る。

（従来の技術）従来の電動式パワーステアリング装置では、歯車機構や
ボールねじ機構等の減速装置を介して、電動機動力をス
テアリング系に作用させ、操舵力の軽減を図っている。
また、電動式パワーステアリング装置には、ステアリン
グ系自身が多くの軸受等のフリクション要素を有する他
に、電動機や減速装置等のフリクション要素を有するこ
とから、作動の円滑化、耐久寿命の向上、防錆等のため
に、各部フリクション要素にはグリス等の潤滑部材が注
入されている。そして、電動機を制御する際には、フリ
クション要素によるステアリング系の操舵フィーリング
の低下を防止するために、電動機動力を制御する制御信
号のうちトルク制御信号を路面負荷成分とフリクション
成分とに分け、これらを加えた内容で構成し、装置のフ
リクションに対応できる電動機制御を可能としたり、ま
たトルク制御信号のフリクション成分を外部からユーザ
の好みに合せて調整可能とすることにより、操舵フィー
リングの向上を図っている。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、上記従来の電動式パワーステアリング装置に
おいては、温度変化に伴ってフリクション要素に注入さ
れる潤滑油の粘性が変化する不具合がある。すなわち、
一般に潤滑油の粘性は低温域では高く、高温域では低く
なる特性を有するために、低温域での車両の走行時には
フリクションが増大してトルク制御信号のフリクション
成分が不足することとなってステアリング系の切り始め
が重く感じられ、これに対し高温域での走行時にはフリ
クションが減少して逆にトルク制御信号のフリクション
成分が過大となってしまいステアリング系の手応え感が
乏しくなるおそれがあった。

（発明の目的）そこで本発明では、装置内の潤滑油の温度を検出し、こ
の検出温度に基づいてトルク制御信号のフリクション成
分を潤滑油の温度変化に対応して補償するよう温度補正
値を決定し、装置内の潤滑油の温度変化に対して操舵フ
ィーリングの変動を少なくし、軽快な操舵フィーリング
が得られる電動式パワーステアリング装置を提供するこ
とを目的としている。

（問題点の解決手段およびその作用）第１図は本発明の全体構成図である。第１図に示す如
く、本発明の電動式パワーステアリング装置は、ステア
リング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段
(1)、装置内の潤滑油の温度を検出する温度検出手段
(2)、この温度検出手段(2)からの検出信号に基づいて潤
滑油の温度変化に対応したステアリング系のフリクショ
ンの変化を補償するような電動機制御信号を決定する電
動機制御信号発生手段(4)、この電動機制御信号発生手
段(4)からの電動機制御信号により電動機(41)を駆動制
御する電動機駆動手段(5)を備えて構成される。

この電動式パワーステアリング装置は、装置内の潤滑油
の温度変化、すなわち装置内の潤滑油の粘度変化による
フリクションの変化を補償でき、潤滑油の粘度変化の影
響を受けずに電動機制御が行なわれることになり、潤滑
油の温度変化に起因した操舵フィーリングの変動を小さ
くできる。

（実施例）以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第２図は電動式パワーステアリング装置を示す縦断面図
である。第２図において、(6)はピニオン軸であり、こ
のピニオン軸(6)は同軸状に互いに配設された第１軸(6
A)と第２軸(6B)に分割され、第１軸(6A)の内端部が軸受
(7)により第２軸(6B)の内端部内に支承されている。こ
れらの内端はトーションバー(8)により連結され、一定
程度相対的に回転することができるが、それ以上は一体
的に回転するようになっている。また、ピニオン軸(6)
は軸受(10)，(11)，(12)によりラックケース(13)に一体
的に設けられたピニオンホルダ(14)に支承されている。
第２軸(6B)にはピニオンギヤ(6c)が形成され、このピニ
オンギヤ(6c)がラック軸(15)の背面に形成されたラック
歯(15a)と噛合しており、ピニオン軸(6)の回転をラック
軸(15)の直線運動に変換する。ピニオン軸(6)は図示さ
れない自在継手、ステアリング軸を介してステアリング
ホイールに連結され、ラック軸(15)は図示されないタイ
ロッドを介して車輪を回転自在に支承するナックルに連
結され、ステアリングホイールの回転を車輪の揺動運動
に変換し車両の操舵を可能にする。ピニオン軸(6)の周
囲には操舵回転センサ(16)と操舵トルクセンサ(20)が設
けられている。ラック軸(15)のラック歯(15a)の他端側
にはボールねじ機構(30)と大径の歯付きプーリ(40)と、
タイミングベルト(43)と、小径の歯付きプーリ(42)が軸
着された電動機(41)とが設けられており、電動機(41)の
回転をプーリ(42)、タイミングベルト(43)、プーリ(40)
を介してボールねじ機構(30)に伝達し、このボールねじ
機構(30)において電動機(41)の回転を減速してラック軸
(15)に伝達し、ラック軸(15)の直線運動に変換する。
尚、図中(9)はシール部材である。

更に詳述すると、上記操舵回転センサ(16)はピニオン軸
(6)の第１軸(6A)に回転軸が直交するようにピニオンホ
ルダ(14)に固着された直流発電機(17)により構成され、
その回転軸には第１軸(6A)に軸着された傘歯車(18)に噛
合する傘歯車(19)が軸着されており、ピニオン軸(6)の
回転に伴って発電機(17)が回転し、ピニオン軸(6)の回
転方向に応じた極性（+,-）と、回転数に応じた直流電
圧が制御装置(26)に出力される。

上記操舵トルクセンサ(20)は、ピニオン軸(6)の第１軸
(6A)と第２軸(6B)の嵌合部外周に軸方向変位可能に設け
られた磁性体の可動鉄心(21)と、ピニオンホルダ(14)内
に固着された差動変圧器(22)とにより構成されている。
可動鉄心(21)の側面には、180度隔てて軸方向に平行な
溝(21a,21a)が形成してあり、また各溝(21a,21a)から夫
々90度隔たった位置には軸方向に対し一定の角度を有す
る斜めの溝(21b,21b)が形成してある。さらに、第１軸
(6A)には上記平行な溝(21a,21a)に夫々係合するピン(23
a,23a)が一体に設けられ、また上記斜めの溝(21b,21b)
に夫々係合するピン(23b,23b)が一体に設けられてい
る。したがって、可動鉄心(21)は第１軸(6A)と第２軸(6
B)との相対回転に伴って軸方向に変位する。

また、上記差動変圧器(22)は、１次コイル(22a)と２次
コイル(22b)，(22c)とからなり、１次コイル(22a)に
は、制御装置(26)により交流パルス信号が印加され、２
次コイル(22b)，(22c)からアナログパルス電気信号が差
動的に出力される。そして、可動鉄心(21)の変位方向お
よび変位量に伴って２次コイル(22b)，(22c)の出力信号
が変化し、したがって、操舵トルクセンサ(20)からは操
舵トルクの大きさとその作用方向が検出される。尚、図
中(24)は可動鉄心(21)を付勢するコイルスプリングであ
る。

ラック軸(15)は軸受(27)および球面軸受(28)によりラッ
クケース(13)に、揺動自在にかつ軸方向自在に支承され
る。ラック軸(15)の外周にはボールねじ溝(15b)が形成
され、このボールねじ溝(15b)に環装され同様のねじ溝
(31a)をその内周面に有するボールナット(311と前記ボ
ールねじ溝(15b)との間には複数個のボール(32)が嵌合
され両ねじ溝(15b)，(31a)の間を転動してボールナット
(31)に設けられる循環路を得て循環し、ねじ溝(15b)，
(31a)、ボール(32)、ボールナット(31)によりボールね
じ機構(30)が構成されている。したがって、ボールナッ
ト(31)の回転はボール(32)を介して滑らかにラック軸(1
5)を直線運動に変換される。ボールナット(31)はその両
端から弾性部材(33)，(34)を介してプーリケースＡ(35
A)とプーリケースＢ(35B)により挟み込まれることによ
り弾性的に係合される。プーリケースＡ，Ｂ(35A)，(35
B)はアンギュラコンタクト軸受(36)，(37)によりラック
ケース(13)により回転自在に支承される。プーリケース
Ａ(35A)の外周には大径プーリ(40)が一体的に設けら
れ、制御装置(26)に制御される電動機(41)の小径プーリ
(42)との間に巻き回されたタイミングベルト(43)を介し
て電動機(41)の回転が大径プーリ(40)、ボールねじ機構
(30)を通じてラック軸(15)へ伝達される。

さらに、上記ボールねじ機構(30)、プーリ(40,42)およ
びタイミングベルト(43)が、上述したプーリケース(35
A,35B)とともに、ラックケース(13)に一体に固着される
プーリケース(35C)と(35D)により覆われており、この内
部に、本実施例ではプーリケース(35C)の内壁面に温度
センサ(44)が配設されている。この温度センサ(44)は本
実施例では温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミス
タを用い、ケース内部の温度、すなわち、潤滑油の温度
を検出する。なお、周知のように、このケース内部の温
度はサーミスタの特性により温度の上昇に伴って減少す
る電圧特性として検出される。

次に上記制御装置(26)について説明する。

第３図に制御装置(26)の一例を示す。同図において、(4
9)はＡ／Ｄコンバータ、(50)はマイクロコンピュータユ
ニットであり、マイクロコンピュータユニット(50)には
操舵トルク検出手段(1)、温度検出手段(2)および操舵回
転検出手段(3)からの各検出信号S₁〜S₅がＡ／Ｄコンバ
ータ(49)を通じてマイクロコンピュータユニット(50)の
命令に従って入力されている。

上記操舵トルク検出手段(1)は、操舵トルクセンサ(20)
とマイクロコンピュータユニット(50)からの基準クロッ
クパルスT₁を分周し交流信号に変換して差動変圧器(22)
の一次コイル(22a)に供給するとともに差動変圧器(22)
の二次コイル(22b,22c)からの出力を整流平滑化する操
舵トルク・インターフェース回路(46)とからなり、操舵
トルクの作用方向とその大きさを示す操舵トルク検出信
号S₁，S₂を出力する。

上記操舵回転検出手段(3)は、操舵回転センサ(16)と、
操舵回転センサ(6)の直流発電機(17)からの出力を極性
に応じて夫々増幅する操舵回転・インターフェース回路
(48)とからなり、ステアリング系の操舵回転方向と操舵
速度を示す操舵回転数信号S₃，S₄を出力する。

上記温度検出手段(2)は、上記温度センサ(44)を含む抵
抗ブリッジ回路とブリッジ回路の出力を増幅する増幅回
路からなる温度・インターフェース回路(47)により構成
され、温度変化に伴う温度センサ(44)の抵抗値変化によ
りブリッジ平衡がくずれ、このときの差電圧が温度θの
検出信号S₅として出力される。

マイクロコンピュータユニット(50)はＩ／Ｏポート、メ
モリ、演算部、制御部、各レジスタ及びクロックジェネ
レータ等により構成され、クロックパルスに基づき作動
する。マイクロコンピュータユニット(50)等を駆動する
電源回路(52)は、車載のバッテリ(51)の＋端子にヒュー
ズ回路およびイグニッションキーのキースイッチを介し
て接続されるヒューズ回路、この回路の出力側に接続さ
れるリレー回路および定電圧回路等から構成され、出力
Ｂ端子から後述する電動機駆動手段(5)に電源を供給
し、定電圧回路の出力Ａ端子からはマイクロコンピュー
タユニット(50)や、各検出手段(1)，(2)，(3)等に電源
を供給する。従って、キースイッチが投入されると、マ
イクロコンピュータユニット(50)は命令に基づき各検出
信号S₁〜S₅をＡ／Ｄコンバータ(49)でディジタル変換し
て、メモリに書き込まれたプログラムに従って処理し、
電動機制御信号T₃，T₄を電動機駆動手段(5)に出力し、
電動機(41)を駆動制御する。尚、第１図に示す電動機制
御信号決定手段(4)はＡ／Ｄコンバータ(49)とマイクロ
コンピュータユニット(50)により構成されている。

電動機駆動手段(5)は、ＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）から成るブリッジ回路と、マイクロコンピュータユ
ニット(50)からの制御信号T₃，T₄によりブリッジ回路を
駆動するインターフェース回路とにより構成されてい
る。そして、電動機駆動手段(5)においては、インター
フェース回路により一組のＦＥＴのうち一方のＦＥＴの
オン駆動と他方のＦＥＴのＰＷＭ駆動、又は他の一組の
ＦＥＴのうち一方のＦＥＴのオン駆動と他方のＦＥＴの
ＰＷＭ駆動により、電動機(41)が制御信号T₃，T₄に応じ
て回転方向とその動力（回転数とトルク）が制御され
る。

次に作用を説明する。

第４図はマイクロコンピュータユニット(50)における電
動機制御処理の概略を示すフローチャートであり、図中
P₁〜P₁₉はフローチャートの各ステップを示す。

イグニションキーのキースイッチがオンに投入される
と、マイクロコンピュータユニット(50)や他の回路に電
源が供給され制御が開始される（ステップP₀）。まず、
マイクロコンピュータユニット(50)内部においてはI/O
ポートのセット、各レジスタおよびＲＡＭ内のデータを
クリアして初期設定する（P₁）。次にステップP₂で操舵
トルク検出信号S₁，S₂を読込み、これらの検出信号S₁，
S₂から操舵トルクの作用方向と大きさを計算し、トルク
の作用方向を示すトルク方向フラグのセットとその大き
さを絶対値Ｔに変換して記憶する（P₃，P₄）。次にステ
ップP₅では、電動機制御信号発生手段(4)の路面負荷分
制御信号決定手段(4A)がＲＯＭ等のメモリを備え、この
メモリに予め設定した操舵トルクの絶対値Ｔと路面負荷
分制御信号D_L(T)の対応データ（テーブル１）を読出
し、路面負荷分制御信号D_L(T)を出力する。テーブル１
は第５図の如く示される操舵トルクの絶対値Ｔに対応す
るトルク制御信号のうちの路面負荷分制御信号D_L(T)が
格納されている。

次にステップP₆では、温度検出信号S₅を読込み、ステッ
プP₇で、電動機制御信号発生手段(4)の温度補正値決定
手段(4B)がＲＯＭ等のメモリを備え、このメモリに予め
設定した検出信号S₅に対応する温度θとフリクションの
温度補正値D_F（θ）の対応データ（テーブル２）を読出
し、温度補正値D_F（θ）を出力する。テーブル２には第
６図に実線で示す如き温度θに対応した温度補正値D
_F（θ）が格納されている。この補正値D_F（θ）は、装
置のフリクションを考慮し温度変化に対応したデューテ
ィ値である。つまり、装置のフリクションは、第６図に
二点鎖線で示すような高温時に小さくなるように変化す
る潤滑油の粘性に起因する粘性抵抗分と、略一定の機械
的な摩擦損失分とを合せたものと考えられ、フリクショ
ン全体として第６図の実線で示すような対温度特性を有
する。このため、補正値D_F（θ）も、第６図の実線に示
すように、温度が高くなるにともなって小さくなるよ
う、反対に温度が低くなるにともなって大きくなるよう
な対温度特性に設定され、フリクションの変動を補償し
て一定の操舵フィーリングを維持する。

次にステップP₈では、路面負荷分制御信号D_L(T)が所定
値ａ以下であるか、即ちD_L(T)≦ａかどうかが判別され
る。所定値ａは第５図に示す如くフリクション分制御信
号における不感帯領域を示す。D_L(T)≧ａの場合には領
域ａ内にないので、ステップP₉でD_F（θ）＋D_L(T)なる
演算を行ないこれをＤ(T)とする。したがって、トルク
制御信号Ｄ(T)はそのデューティ値が温度θが大きくな
るに伴って余分に減少される一方、温度θが小さくなる
に伴って余分に増加されることになる。D_L(T)＜ａの場
合には領域ａ内にあるため、路面負荷分制御信号D_L(T)
が零となり、不感帯を保持するためにステップP₁₀でD_F
（θ）＝０とし、ステップP₉に進み、ステップＰ_９では
温度θに対応した補正値D_F（θ）の加算が行なわれな
い。

ステップP₁₁では操舵回転数検出信号S₃，S₄を読込み、
これらの検出信号S₃，S₄から操舵回転の作用方向と大き
さを計算し、回転の作用方向を示す回転方向フラグのセ
ットとその大きさを絶対値Ｎに変換して記憶する
（P₁₂，P₁₃）。次にステップP₁₄で操舵回転数の絶対値
Ｎをアドレスとするメモリの内容がテーブル３から呼出
される。テーブル３は第７図の如く示される操舵回転数
の絶対値Ｎに対応する操舵回転制御信号Ｄ(N)が格納さ
れている。

ステップP₁₅においては、上記トルク方向フラグおよび
回転方向フラグによりステアリング系の往き操作時か、
戻り操作時かが判別される。往き操作時の場合にはステ
ップP₁₆で、D_D＝Ｄ(T)＋Ｄ(N)、D_u＝１とし、戻り操作
時の場合にはステップP₁₇でD_D＝Ｄ(T)、D_u＝１−Ｄ(N)
とする。これらD_D，D_uは電動機(41)の動力を決定する制
御信号T₄の内容であるデューティ値であり、例えばD_Dは
ブリッジの一組のＦＥＴのうち一方に、D_uはその他方に
付与され、共にＰＷＭ信号である。また、ステップP₁₈
では上記トルク方向フラグにより回転方向Ｒ，Ｌを決定
する。これらＲ，Ｌは電動機(41)の回転方向を決定する
制御信号T₃の回転方向を示す符号であり、例えばＲは右
回転、Ｌは左回転を示す。そして、ステップP₁₉で、
Ｒ，Ｌからなる制御信号T₃と、D_D，D_uからなる制御信号
T₄を出力して、ステップP₂に戻り、一連の処理を繰返
す。

したがって、電動機制御信号のトルク制御信号を構成す
るフリクション分が、操舵トルク成分と関係なく温度補
正値に予め考慮して設定され、この温度補正値が温度が
高くなると減少するように温度が低くなると増大するよ
うに設定されているので、温度変化によって変動する潤
滑油の粘性の影響が低減され、温度変化により操舵フィ
ーリングが低下することが軽減できる。

尚、本実施例では、操舵回転検出手段を付加し、操舵回
転制御信号を用いて電動機制御信号を形成したが、これ
に限らず、少なくとも操舵トルク検出手段と温度検出手
段とにより電動機制御信号を形成することもできる。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、電動機制御信号の
フリクション成分を温度変化に対応した温度補正値D
_F（θ）に設定することにより、装置内の潤滑油の温度
変化に伴い変動する潤滑油の粘性抵抗の影響が補償され
るので、温度変化による操舵フィーリングの低下を防止
して装置の温度に影響されない操舵フィーリングを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図ないし第７図は本
発明の一実施例を示し、第２図は電動式パワーステアリ
ング装置の縦断面図、第３図はその制御装置のブロック
構成図、第４図は制御処理の概略を示すフローチャー
ト、第５図、第６図、および第７図はマイクロコンピュ
ータユニットの各動作を説明する特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機の動力をステアリング系に作用させ
て操舵力の軽減を図る電動式パワーステアリング装置に
おいて、ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵ト
ルク検出手段と、装置内の潤滑油の温度を検出する温度
検出手段と、この温度検出手段からの検出信号に基づい
て潤滑油の温度変化に対応したステアリング系のフリク
ションの変化を補償するように各検出手段からの検出信
号に基づいて電動機制御信号を決定する電動機制御信号
発生手段と、この電動機制御信号発生手段からの電動機
制御信号により前記電動機を駆動制御する電動機駆動手
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。