JPH069970B2 - モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車の舵取り装置をモータ回転力で補助
付勢するモータ駆動式パワーステアリング制御装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種のパワーステアリング装置は、モータの駆
動力を減速機を介してギヤまたはベルト等の伝達機構に
よりステアシリングシャフトあるいはラック軸に補助付
勢するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来のパワーステアリング装置は、モータ
あるいは機械系のロックなどの故障時にハンドル操舵の
ロック付近と識別できないため、モータへ連続的に通電
してモータおよびモータを制御するパワー素子が発熱に
よる温度上昇によって破壊されるか、機械的ロックによ
りハンドル操舵が不能となって事故に至る危険が生じて
いた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、温度上昇によるモータおよびパワー素子の破
壊を防止し、かつ機械的ロック時にもハンドル操舵を可
能とし、操舵異和感が少なく、かつ高信頼性で安全性の
高いモータ駆動式パワーステアリング制御装置を得るこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るパワーステアリング制御装置は、トルク
センサからの入力により操舵トルクを測定する操舵トル
ク測定手段と、車速を測定する車速測定手段と、ロック
位置検出センサからの入力によりハンドル操舵時の前輪
の左右ロック位置を検出するロック位置検出手段と、こ
のロック位置検出センサからの出力がロック位置以外の
出力で操舵トルクに対応したモータ電流指示値が所定電
流値以上の場合にはモータ電流異常と判定出力するモー
タ電流異常判定手段と、通常は操舵トルクに応じた値に
モータ電流を決定し、モータ電流異常判定手段の出力が
異常判定出力時にはモータ電流を零に決定するモータ電
流決定手段と、モータ電流決定手段の出力に基づきモー
タ電流を制御するモータ電流制御手段とを備えたもので
ある。

〔作 用〕

この発明においては、モータやパワー素子の発熱による
破壊、あるいは機械的ロックによりハンドルが重くなっ
たような場合、ロック位置検出センサによってモータの
ロックおよび機械系のロックとハンドルロック位置付近
の操舵とを識別してモータ電流を零とすることにより、
モータおよびパワー素子の温度上昇による破壊を防止す
ると共に、機械的ロック時にもハンドル操舵を可能とし
高信頼性な安全走行を確保する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明によるモータ駆動式パワーステアリング制
御装置をブロック回路図を含んだ構成図を示すもので、
図において、１は運転者の操舵回転力を受けるハンドル
で、３はハンドル１に加えられた回転力に応じて信号を
出力するトルクセンサ、４ａは第１のユニバーサルジョ
イント、４ｂは第２のユニバーサルジョイント、２ａは
ハンドル１とトルクセンサ３間を連結する第１のステア
リングシャフト、２ｂはトルクセンサ３と第１のユニバ
ーサルジョイント４ａ間を連結する第２のステアリング
シャフト、２ｃは第１のユニバーサルジョイント４ａと
第２のユニバーサルジョイント４ｂ間を連結する第３の
ステアリングシャフト、５は第２のユニバーサルジョイ
ントに連結される第１のピニオン軸、６はこのピニオン
軸５と噛み合う第１のラック歯部６ａと第２のラック歯
部６ｂを有するラック軸、７ａは一方のタイロッド８ａ
と第１のラック歯部６ａの端部とを連結する一方のボー
ルジョイント、７ｂは他方のタイロッド８ｂと第２のラ
ック歯部６ｂの端部とを連結する他方のボールジョイン
トである。９はコントロールユニット、１０は車速を検
出する車速センサ、１１は車載バッテリ、１２はキース
イッチ、１３は分巻または磁石界磁を有する直流モータ
で、上記バッテリ１１からコントロールユニット９を介
して駆動される。１４はモータ１３の出力軸に連結さ
れ、減速機を形成するウォーム軸、１５はこのウォーム
軸１４と噛み合って駆動するウォームホイール軸、１６
はこのウォームホイール軸１５と第２のラック歯部６ｂ
と噛み合う第２のピニオン軸17の間の機械的な連結をコ
ントロールユニット９の指示に従って結合または離脱す
る電磁クラッチ、１８はハンドル操舵時に前輪左右ロッ
ク位置を検出するロック位置検出センサである。

第２図はコントロールユニット９のブロック回路図を示
し、９ａはトルクセンサ３からの入力により操舵トルク
を測定する操舵トルク測定手段、９ｂは車速センサ１０
からの入力により車速を検出する車速測定手段、９ｃは
ハンドル操舵時に左右前輪のロック位置を検出するロッ
ク位置検出手段、９ｄはこのロック位置検出手段９ｃか
らの出力がロック位置以外で操舵トルクに対応したモー
タ電流指示値が所定電流値以上の場合にモータ電流異常
と判定出力するモータ電流異常判定手段、９ｅは通常は
操舵トルクに応じた値に、モータ電流異常判定手段９ｄ
の出力が異常判定の出力時には零に、またロック位置検
出センサ１８の出力がロック位置検出の場合、第１の所
定時間経過後、第２の所定時間にて零または所定値とな
るように段階的に減少させた値にモータ電流を決定する
モータ電流決定手段、９ｆはこのモータ電流決定手段９
ｅの出力に基づきモータ電流を制御するモータ電流制御
手段、９ｇは少なくとも車速により定まる条件にて電磁
クラッチ１６を結合、または離脱する制御を行なう電磁
クラッチ制御手段である。

次に動作を第３図〜第７図を参照しながら説明する。第
３図は操舵トルク対モータ電流を制御特性図、第４図は
車速対モータ電流および電磁クラッチ印加電圧の制御特
性図、第７図はコントロールユニット９の制御プログラ
ムを示すフローチャートである。

まず、エンジンの始動に際してキースイッチ12をオンす
ると、電磁クラッチ１６がオンし、ウォームホイール軸
１５と、第２のピニオン軸１７が機械的に連結される。
この状態でハンドル１に回転力を与えるとコントロール
ユニット９は第３図に示すようにモータ１３の電流を制
御する。第３図において操舵トルクを右方向に増加する
と、ａ点でモータ１３をオンし、モータおよび機械系の
慣性の影響を軽減するため、Ｉ_OF（２〜１０Ａ程度）の
モータ電流を流す。さらに操舵トルクを増加し、６点よ
りモータ電流を操舵トルクに対して直線的に増加させ、
ｃ点にて１００％電流となる。逆にトルクを減少して操
舵トルクがｃ点よりモータ電流は減少し、ｂ点でＩ_OFの
モータ電流値となる。さらにトルクが減少してａ点とな
ると、モータはオフする。このことは左方向でも同様な
制御が行なわれる。モータ電流に対する伝達トルクの関
係は比例関係である。したがって、第３図でトルクが増
加すると、ａ点にてモータはオンし、Ｉ_OFのモータ電流
が流れる。さらにトルクを増加するとｂ点からモータ電
流を徐々に増加する制御の行なうため、ウォーム軸１４
への出力トルクは徐々に増加することになり、ハンドル
１に加える運転者の力に応じた補助トルクをウォームホ
イール軸１５、電磁クラッチ１６、第２のピニオン軸１
７を介して第２をラック歯部６ｂに伝える。このため、
ハンドル１は軽くなる。以上はこの装置の車の停止時に
おける動作である。

次に、自動車が走行状態となった場合、第４図に示すよ
うにモータ電流の制御はｄ点車速（車速＝Ｖ₂）にてＩ
_OFの電流に減少させ、ｅ点車速（車速＝Ｖ₁）にて電磁
クラッチ１６の印加電圧と共に零にする。このためウォ
ームホイール軸１５と第２のピニオン軸１７は離脱する
ので、ハンドルを廻す運転者にとっては補助付勢のない
ステアリングとなる。ところで、車の停止時の操舵のよ
うにハンドル１の操舵をロック位置付近まで行なうよう
な場合には、モータ１３あるいは機械系のロックなどの
故障時にハンドル操舵のロック付近のために重くなって
いる場合と識別できないため、モータ１３へ連続通電し
てモータおよびこれを制御するコントロールユニット９
の一部を構成するパワー素子が発熱による温度上昇によ
って破壊される恐れがあった。また、機械的ロックによ
ってハンドル操舵ができなくなり、事故につながる危険
もあった。そこでこの発明では第７図のフローチャート
に示すようにハンドル操舵時に前輪の左右ロック位置を
検出するロック位置検出センサ１８からの出力がロック
位置以外の出力で操舵トルクに対応したモータ電流の指
令値が所定電流値Ｉ_MO（例えば１５〜２５Ａ）以上の場
合には異常と判定してモータ電流を零にし、電磁クラッ
チ１６を遮断してモータ１３およびパワー素子の発熱に
よる過熱からの破壊防止と、機械的ロック時にハンドル
操舵を行なうことができる。次に第５図のモータ１３へ
の通電電流が所定値以上の状態が所定時間以上持続した
ときのモータ電流の時間に対する減少制御特性図に示す
ように、ロック位置検出センサ１８の出力がロック位置
出力で、モータ電流が所定電流値Ｉ_MOをこえた状態が所
定時間Ｔ_MS（例えば１０秒〜１分）持続した場合にはモ
ータ１３およびコントロールユニット９の一部を構成
し、モータへの通電を制御するパワー素子が温度上昇に
より破壊へ至るのを防止するため第７図に示したフロー
チャートによって制御する。すなわち、時間の経過に従
って徐々に減じていく減衰定数Ｋ_tを操舵トルクに応じ
たモータ電流Ｉ_M1に乗じた値にてモータ電流を制御す
る。この結果、モータ電流は徐々に減少し所定時間（例
えば３０秒〜５分）にて零となり、電磁クラッチ１６の
印加電圧も同時に零に制御されてウォームホイール軸１
５と第２のピニオン軸１７は離脱し、補助付勢のないス
テアリングとなる。

このように、車両毎のバラツキが生じないロック位置検
出センサを用い、ロック位置に達しない状態で異常を判
定することにより、ハンドルロック状態に影響されず
に、確実に異常を判定して高精度の異常回避対応が可能
となる。

又、ロック位置が検出された場合には、所定時間経過後
にモータ電流が徐々に零又は所定値に減少させることに
より、ハンチング制御を防止すると共に、ハンドルショ
ックを軽減することができ。

尚、ロック位置検出センサ１８は、一般的に設置され得
るものであり、ロック位置検出センサ１８を用いても特
にコストアップにつながることはない。

なお、第６図は他の実施例によるモータ電流の時間に対
する減少制御特性図で、この図のようにモータ電流の減
少制御時に零とするのではなく、所定電流値にて保持し
ても上記同様の作用が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、ロック位置検出
センサによりモータおよび機械系のロックとハンドルロ
ック位置付近の操舵とを識別してモータおよび機械系の
ロック時はモータ電流を零にしたので、モータおよびパ
ワー素子の温度上昇による破壊を防止すると共に、機械
的ロック時にもハンドル操舵を可能にし信頼性及び安全
走行が確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるモータ駆動式パワー
ステアリング制御装置の構成図、第２図はコントロール
ユニットのブロック回路図、第３図は操舵トルク対モー
タ電流の制御特性図、第４図は車速対モータ電流および
電磁クラッチ印加電圧の制御特性図、第５図はモータへ
の通電電流が所定値以上の状態が所定時間以上接続した
ときのモータ電流の時間に対する減少制御特性図、第６
図は他の実施例によるモータ電流の時間に対する減少制
御特性図、第７図は制御プログラムのフローチャートで
ある。 １……ハンドル、３はトルクセンサ、５……第１のピニ
オン軸、６……ラック軸、９……コントロールユニッ
ト、９ａ……操舵トルク測定手段、９ｂ……車速測定手
段、９ｃ……ロック位置検出手段、９ｄ……モータ電流
異常判定手段、９ｅ……モータ電流決定手段、９ｆ……
モータ電流制御手段、９ｇ……電磁クラッチ制御手段、
１０……車速センサ、１１……バッテリ、１３……モー
タ、１４……ウォーム軸、１６……電磁クラッチ、１７
……第２のピニオン軸、１８……ロック位置検出セン
サ。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車速を検出する車速センサと、 ステアリングシャフトの途中に設けられ、ハンドルの回
   転力を検出するトルクセンサと、 前記ハンドルの操舵時に前輪の左右ロック位置を検出す
   るロック位置検出センサと、 前記車速センサ、前記トルクセンサ及び前記ロック位置
   検出センサの各信号を入力とするコントロールユニット
   と、 車載バッテリから前記コントロールユニットを介して駆
   動される直流モータとを備え、 前記コントロールユニットは、 前記車速センサからの入力信号により車速を測定する車
   速測定手段と、 前記トルクセンサからの入力信号により操舵トルクを測
   定する操舵トルク測定手段と、 前記ロック位置検出センサからの入力信号によりハンド
   ル操舵時の前輪の左右ロック位置を検出するロック位置
   検出手段と、 前記ロック位置検出手段からの出力がロック位置以外の
   出力で、操舵トルクに対応したモータ電流指示値が所定
   電流値以上の場合にはモータ電流異常と判定出力するモ
   ータ電流異常判定手段と、 通常は前記操舵トルクに応じた値に前記モータ電流を決
   定し、前記モータ電流異常判定手段の出力が異常判定出
   力時には前記モータ電流を零に決定するモータ電流決定
   手段と、 前記モータ電流決定手段の出力に基づき前記モータ電流
   を制御するモータ電流制御手段と を備えたことを特徴とするモータ駆動式パワーステアリ
   ング制御装置。
2. 【請求項２】前記モータ電流決定手段は、前記ロック位
   置検出センサからの出力信号がロック位置検出の場合、
   所定時間経過後に前記モータ電流を零又は所定値となる
   ように徐々に減少させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のモータ駆動式パワーステアリング制御装
   置。