JPH0725313B2 - 動力舵取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は舵輪操作に要する力をモータの回転力により補
助する電動式の動力舵取装置（パワーステアリング）に
関する。

〔従来技術〕

舵輪に加えられた操舵トルクを検出し、この検出トルク
が所定の不感帯を超える場合に、前記検出トルクに比例
した駆動電流を操舵補助用のモータに通流させて該モー
タを駆動し、自動車の操舵に要する力を該モータの回転
力により補助せしめ、運転者に快適な操舵感覚を提供す
る電動式の動力舵取装置が開発されている。

このような動力舵取装置においては、高速走行時の操舵
補助力が大きい場合、操舵感覚にふらつき感を感じると
共にモータの慣性力に起因する操舵感覚の不自然さを感
じるという問題がある。そして、前記問題を解決するた
めに、モータの回転検出器から得られる舵輪回転の角速
度と車速検出器から得られる車速とに基づく補正値を、
モータに通流される駆動電流の目標値から減算すること
により操舵補助力を減少させる制御を行い、操舵感覚の
ふらつき感及び不自然さを抑制していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述の如き舵輪回転の角速度と車速とに
基づいて操舵補助力を減少させる制御を行う場合、前記
角速度を得るためにモータの回転位置を検出する回転検
出器が必要であるが、この回転検出器を備えることによ
り動力舵取装置が高価となるという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、モー
タの端子電圧及び駆動電流からモータの逆起電圧を求
め、該逆起電圧からモータの回転角速度及び舵輪の相対
舵角を求めることによって、モータの回転検出器を備え
ることなく操舵補助に関する制御を行うことが可能であ
り、安価である動力舵取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〕

本発明に係る動力舵取装置は、舵輪に加えられる操舵ト
ルクに応じて駆動される操舵補助用のモータを備えた動
力舵取装置において、前記モータの端子電圧を検出する
電圧検出手段と、前記モータの駆動電流を検出する電流
検出手段と、該電流検出手段の所定の検出結果と、該検
出結果に対応する前記電圧検出手段の複数の検出結果の
平均値との複数個のデータから前記モータの内部抵抗を
算出する内部抵抗算出手段と、該内部抵抗算出手段の算
出結果、前記電圧検出手段の検出結果及び前記電流検出
手段の検出結果から前記モータの逆起電圧を算出する逆
起電圧算出手段と、該逆起電圧算出手段の算出結果から
前記モータの回転角速度を算出する回転角速度算出手段
と、前記逆起電圧算出手段の算出結果から相対的舵角を
算出する相対舵角算出手段とを具備することを特徴とす
る。

〔作用〕

検出されたモータの駆動電流と、これに対応する端子電
圧検出結果の平均値との複数個のデータからモータの内
部抵抗が求められ、端子電圧から前記内部抵抗と駆動電
流との積を減算して逆起電圧が求められる。この逆起電
圧に、モータ毎の特性として定められる逆起電圧に対す
る回転角速度の比を乗算してモータの回転角速度が求め
られる。そして、前記逆起電圧を積算して相対舵角が求
められる。このように回転角速度と操舵位置とが、モー
タの駆動電流及び端子電圧に基づいて求められるため、
モータの回転検出器が不要である。

〔実施例〕 以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的に
説明する。第１図は本発明に係る動力舵取装置の一部破
断正面図、第２図は第１図のII−II線による拡大断面図
である。

図において１はラック軸であり、長手方向を左右方向と
して車体の一部に固設され筒状をなすラック軸ケース２
にこれと同心をなして内挿されている。また３はピニオ
ン軸であり、ラック軸ケース２の一端部近傍に連設した
ピニオン軸ケース４の内部にラック軸１に対してその軸
心を斜交させた状態に軸支されている。

該ピニオン軸３は、第２図に示す如く、トーションバー
５を介して同軸上に連結された上軸3aと下軸3bとからな
り、上軸3aは玉軸受40によりピニオン軸ケース４内に支
承され、その上端部を図示しないユニバーサルジョイン
トを介して舵輪に連動連結してある。また下軸3bは、ピ
ニオン軸ケース４の下側開口部からその下部を適長突出
させた状態で、上端部近傍位置を４点接触玉軸受41によ
りピニオン軸ケース４内に支承されている。前記４点接
触玉軸受41は、下軸3bの下端部側からこれに外嵌され、
下軸3bの上端部近傍に形成した段部と、下端部側から外
嵌され外周面にかしめて固定されたカラー42とにより、
その内輪の両側を挾持されて下軸3bの外側に軸長方向に
位置決めされた後、下軸3bと共に前記下側開口部からピ
ニオン軸ケース４に内嵌され、該ケース４の下部に形成
された環状肩部と、前記開口部から該ケース４に螺合さ
れたロックナット43とにより、その外輪の両側を挾持さ
れてピニオン軸ケース４の内側に軸長方向に位置決めさ
れ、下軸3bに作用するラジアル荷重及び両方向のアキシ
アル荷重を負荷する。

ピニオン軸ケース４から突出された前記下軸3bの中途部
には、その軸長方向に適宜の長さに亘るピニオン歯30が
形成されており、該ピニオン歯30は、ピニオン軸ケース
４が前記ラック軸ケース２の上側に固定ボルト44により
固着された場合に、該ラック軸ケース２の内部におい
て、前記ラック軸１の一端部寄りの位置に軸長方向に適
長に亘って形成されたラック歯10に噛合し、下軸3bとラ
ック軸１とを互いの軸心を斜交させた状態で係合せしめ
ている。前記下軸3bは、ラック軸１との係合位置よりも
更に下方に延長され、その下端部には、これと同軸をな
し、その歯形成面を下向きとして大傘歯車31が嵌装され
ており、該大傘歯車31を囲繞する態様にてラック軸ケー
ス２の下側に連設された傘歯車ハウジング20内に針状こ
ろ軸受33により支承せしめてある。従って下軸3bは、前
記４点接触玉軸受41と針状ころ軸受33とによりラック歯
10とピニオン歯30との噛合位置の両側において支承され
ることになり、該噛合位置において下軸3bに生じる撓み
量は所定の許容範囲に保たれる。

更にラック歯10とピニオン歯30との噛合位置には、これ
らが隙間なく噛合されるように、ピニオン軸３に向かう
押しばね11の付勢力によりラック軸１を押圧するラック
ガイド12が設けてあり、ラック軸１は、前記噛合位置に
おいてラックガイド12と下軸3bとにて半径方向両側から
挾持された状態で支承されると共に、ピニオン軸ケース
４との連設位置と逆側のラック軸ケース２の端部に内嵌
した軸受ブッシュ13により支承されており、ラック軸ケ
ース２の内部においてその軸長方向に移動自在となって
いる。ラック軸ケース２の両側に夫々突出されたラック
軸１の左右両端部は、各別の玉継手14,14を介して、図
示しない左右の車輪に夫々連なるタイロッド15,15に連
結されており、ラック軸１の軸長方向への移動により車
輪が左，右に舵取りされるようになっている。

第２図中の６は、舵輪に加えられる操舵トルクを検出す
るトルクセンサであり、前記上軸3aに外嵌されこれと共
に回動し、その下側端面に上軸3aの軸心を中心とする環
状の抵抗体を形成してなる抵抗体保持部材60と、前記下
軸3bに外嵌されこれと共に回動し、その上側端面に前記
抵抗体上の半径方向の一点に摺接する検出子を形成して
なる検出子保持部材61とにてポテンシオメータを構成し
てなるものである。ピニオン軸３の上軸3aは舵輪の回動
に応じてその軸心廻りに回動するが、下軸3bには車輪に
作用する路面抵抗がラック軸１を介して作用しており、
両軸間に介装したトーションバー５には舵輪に加えられ
た操舵トルクに応じた捩れが生じる。トルクセンサ６
は、該トーションバー５の捩れに伴って上軸3aと下軸3b
との間に生じる周方向の相対変位を前記検出子と抵抗体
との摺接位置に対応する電位として出力するものであ
り、トーションバー５に捩れが生じていない場合、換言
すれば舵輪操作がなされていない場合に所定の基準電位
を出力するように初期調整されている。トルクセンサ６
の出力信号は時系列的に制御部７に入力されており、制
御部７はこの信号を前記基準電位と比較して前記操舵ト
ルクの方向及びその大きさを認識し、後述する如く配設
された操舵補助用のモータ８に駆動信号を発する。

操舵補助用のモータ８は、電磁クラッチ16、遊星ギヤ減
速装置９及び前記大傘歯車31に噛合するこれよりも小径
の小傘歯車32を介して前記下部軸3bにその回転力を伝達
するものである。

電磁クラッチ16は円環状をなし、モータ８の中間ケース
81に固着されたコイル部161と、モータ８の回転軸80の
一側にこれと同軸をなして外嵌され、該回転軸80と共に
回動する主動部162と、円板状をなし該主動部162と対抗
し、コイル部161への通電による電磁力により主動部162
と係着する係脱部163とから構成されており、モータ８
の回転力の係脱を行っている。

遊星ギヤ減速装置９は係脱部163に内嵌し、回転すると
共に太陽ギヤを有し、その一端を主動部に内嵌された軸
受に支承され、他端を後述する遊星キャリア93に内嵌さ
れた軸受に支承された太陽軸90と、前記モータ８のケー
シング端面82に回転軸80と同軸をなして固着された円環
状をなす外環91と、該外環91の内周面及び前記太陽軸90
の太陽ギヤ外周面に夫々転接し、各別の軸心廻りに自転
すると共に太陽ギヤの軸心廻りに公転する複数個の遊星
ギヤ92,92…と、これらの遊星ギヤ92,92…を夫々軸支す
る遊星キャリヤ93とから構成され、前記モータ８よりも
小なる外径を有し、回転軸80の一側に該モータ８及び電
磁クラッチ16と一体化されている。遊星ギヤ減速装置９
の出力軸94は、モータ８の回転軸80と同軸上に位置する
前記遊星キャリヤ93の軸心位置に嵌入，固定され、ケー
シングの外部に適長突出させてある。該出力軸94の先端
部には前記小傘歯車32が、その歯形成面を先端側に向け
て嵌装されており、該小傘歯車32は、出力軸94と共に前
記遊星ギヤ92,92…の公転に応じて回転するようになっ
ている。

前記モータ８と電磁クラッチ16と遊星ギヤ減速装置９と
は、これらの軸心がラック軸１の軸心と略平行をなした
状態で、小傘歯車32を内側として前記傘歯車ハウジング
20に内嵌され、該ハウジング20の内部において前記小傘
歯車32が前記下部軸3bの下端部に嵌装された大傘歯車31
に噛合させてあり、またラック軸ケース２の外側に設け
たブラケット2aに固着させてある。大傘歯車31と小傘歯
車32との間のバックラッシ調整は、遊星ギヤ減速装置９
を傘歯車ハウジング20に内嵌する際に、遊星ギヤ減速装
置９のケーシングと傘歯車ハウジング20との突合せ部に
介装するシムの厚さ及び／又は枚数を変更することによ
り容易に行い得る。

また制御部７には、前述したトルクセンサ６の出力信号
の他に車速を検出する車速検出器18の出力信号が入力さ
れており、ここで後述する制御がなされモータ８を駆動
する駆動信号が出力される。

次に制御部７での制御について説明する。

第３図は制御部の構成及び制御動作をしめすブロック線
図である。

トルクセンサ６のトルク検出信号は、その位相を進め、
系を安定化するための位相補償部71a、操舵機構の舵角
中点を決定するための中点検出部71hに与えられてお
り、位相補償部71aでは前記トルク検出信号が位相補償
され、補償検出トルクTcとして減算器74aに与えられ
る。

また、車速検出器18の車速検出信号は、中点検出部71
h、後述するモータ８の指示電流Ｉを生成する指示電流
関数部73a、後述する舵角決定部71iから出力された舵角
θが与えられ、舵角θと車速Ｖとに応じて指示電流Ｉの
特性を変化させる変化電流Iaを決定する変化電流関数部
73b及び前記トルク検出信号及び指示電流Ｉの値を減算
すべく減算信号Srを生成する減算信号関数部73cに夫々
与えられる。

また、モータ８の端子電圧は後述するPWM駆動回路72の
出力側に設けられた電圧検出回路71bによって検出さ
れ、モータ８の駆動電流はモータラインに図示しない電
流検出用抵抗を挿入してなり、電流を検出する電流検出
回路71cによって検出される。

そして前記電圧検出回路71b及び電流検出回路71cの検出
結果は内部抵抗算出部71d及び逆起電圧算出部71eに与え
られ、該内部抵抗算出部71dではこれらの検出結果に基
づいてモータの内部抵抗R_Mが算出され、この算出結果が
逆起電圧算出部71eに与えられる。逆起電圧算出部71eで
は、電圧検出回路71b及び電流検出回路71cの検出結果と
逆起電圧算出部71eの算出結果とからモータ８の逆起電
圧V_Gが算出され、この算出結果が回転角速度算出部71f
及び相対舵角算出部71gに与えられる。

回転角速度算出部71fでは、逆起電圧算出部71eの算出結
果に基づいてモータ８の回転角速度ωが算出され、この
算出結果が減算信号関数部73cに与えられる。また、相
対舵角算出部71gでは、逆起電圧算出部71eの算出結果に
基づいて相対舵角θｒが算出され、この算出結果が前記
中点検出部71h及び舵角決定部71iに与えられる。

前記中点検出部71hでは、トルク検出信号、車速Ｖ、回
転角速度ω及び相対舵角θｒから舵角の中点θｍが算出
され、この算出結果が舵角決定部71iに与えられる。舵
角決定部71iでは中点θｍと相対舵角θｒとから舵輪の
舵角θが算出され、この算出結果が前記変化電流関数部
73bに与えられる。

変化電流関数部73bでは、舵角θと車速Ｖとから変化電
流Iaが求められ、これが指示電流関数部73aに与えられ
る。そして指示電流関数部73aでは、入力トルクＴ、車
速Ｖ及び変化電流Iaに基づいて指示電流Ｉが生成され、
該指示電流Ｉは減算器74bに与えられる。

前記減算信号関数部73cにおいては、回転角速度ωと減
算信号Srとの関係が車速Ｖの値に応じて関数化されてお
り、回転角速度ω及び車速Ｖから減算信号Srが求めら
れ、該減算信号Srは第１利得補償部75a及び第２利得補
償部75bへ与えられる。

前記第１利得補償部75aでは、入力される減算信号Srを
所定倍することにより前記補償検出トルクTcから減算す
る減算トルクTrが算出され、この算出結果が前記減算器
74aに与えられる。

減算器74aでは、入力される補償検出トルクTcから減算
トルクTrを減算する演算が行われ、この減算結果が入力
トルクＴとして指示電流関数部73aに与えられる。指示
電流関数部73aにおいては、入力トルクＴと指示電流Ｉ
との関係が車速Ｖの値に応じて関数化されており、入力
トルクＴ及び車速Ｖから指示電流Ｉが求められ、該指示
電流Ｉが減算器74bへ与えられる。

また、前記第２利得補償部75bでは、入力される減算信
号Srを所定倍することにより前記指示電流Ｉから減算す
る減算電流Irが算出され、この算出結果が前記減算器74
bへ与えられる。

減算器74bでは入力される指示電流Ｉから減算電流Irを
減算する演算が行われ、この減算結果が減算器74cに与
えられる。

前記減算器74cでは、前記電流検出回路71cからのフィー
ドバック信号が減ぜられ、その減算結果がPWM（Pulse−
Width Modulation:パルス幅変調）駆動回路72を介して
モータ８に与えられる。この電流検出回路71cは、モー
タのフライホイール電流も含めた電流検出を行うように
構成されており電流ループは安定する。

次に前述した如き制御部７の動作について説明する。

第４図は、車速及び舵輪の回転角速度に応じて操舵補助
力を減少させる制御の手順を示すフローチャートであ
る。

まず、ステップ１において、トルクセンサ６及び車速検
出器18よりトルク検出信号及び車速Ｖを夫々読み込み、
電圧検出回路71b及び電流検出回路71cからモータ８の端
子電圧及び駆動電流を夫々読み込む。

次いで位相補償部71aにてトルク検出信号を補償検出ト
ルクTcに変換する（ステップ２）。そして回転角速度及
び相対舵角の計算サブルーチンによってモータ８の回転
角速度ωを算出する（ステップ３）。

以下において第５図に示す回転角速度及び相対舵角の計
算サブルーチンについて説明する。

第５図は回転角速度及び相対舵角の計算サブルーチンを
示すフローチャート、第６図は、モータ８の内部抵抗R_M
を求める方法を示すグラフであって、第６図において
は、縦軸に端子電圧、横軸に駆動電流をとり、これらの
関係を示してある。

まず、内部抵抗算出部71dにおいて、第６図に示す如く
予め定められた駆動電流I_Mの複数のサンプリングされた
電流値I₁,I₂の各々に対応する複数個（ｎ個）の端子電
圧検出値V₁n,V₂nをサンプリングし（ステップ31）、こ
れらのサンプリング値を下記（１），（２）式に示す如
く平均化し、夫々の電圧平均値V₁,V₂を算出する（ステ
ップ32）。

V₁＝ΣV₁n/n …（１） V₂＝ΣV₂n/n …（２） そして、これらの電流値I₁,I₂及び電圧平均値V₁,V₂から
下記（３）式に示す如くモータ８の内部抵抗R_Mを直線近
似方法によって算出する（ステップ33）。

このように端子電圧V_Mの検出値を平均化し、端子電圧V_M
と駆動電流I_Mとの関係を直線近似することによってモー
タ８の内部抵抗R_Mを求めると、端子電圧V_Mの検出値に含
まれる逆起電圧成分が除去されるため、内部抵抗R_Mが精
度良く求められる。

次いで、逆起電圧算出部71eにおいて、下記（４）式に
示す如く前記内部抵抗R_M、端子電圧V_M及び駆動電流I_Mか
ら逆起電圧V_Gを算出する（ステップ34）。

V_G＝V_M−R_M・I_M …（４） そして、逆起電圧V_Gが算出されると、回転角速度算出部
71fにおいて、下記（５）式に示す如く逆起電圧V_Gにモ
ータ毎の特性として定められる逆起電圧V_Gに対する回転
角速度ωの比であるモータ発電定数K_Mを乗算してモータ
８の回転角速度ωを算出する（ステップ35）。

ω＝K_M・V_G …（５） また、下記（６）式に示す如く回転角速度ωを積算して
相対舵角θｒを求める（ステップ36）。

θｒ＝ＫΣω …（６） 但し、K:比例定数 次に第４図に戻って説明する。

ステップ４では、減算信号関数部73cにおいて入力され
る車速Ｖ及び回転角速度ωから減算信号Srを算出し、第
１利得補償部75a及び第２利得補償部75bへ出力する。

なお、減算信号関数部73cでは、第７図に示すように減
算信号Srは回転角速度ωの増加に比例して増加し、この
比例関係は車速V₁,V₂,V₃（但しV₁＜V₂＜V₃）に依存し、
車速Ｖが速くなるに従って、入力される回転角速度ωに
対する減算信号Srの比が大となるようになっている。こ
のため、減算信号Srは車速Ｖ及び回転角速度ωが大きく
なるに従って大きくなる。そして、第１利得補償部75a
にて減算信号Srを所定倍して減算トルクTrを求め、また
第２利得補償部75bにて減算信号Srを所定倍して減算電
流Irを求める。

次にステップ５では減算器74aにおいて補償検出トルクT
cから減算トルクTrを減算し、入力トルクＴを求める。

ステップ６では、指示電流関数部73aにおいて入力トル
クＴ及び車速Ｖからモータ８の指示電流Ｉを生成する。
この指示電流Ｉの決定方法を第８図に示す。

第８図は指示電流関数部73aでの指示電流Ｉと入力トル
クＴとの関係の特性を示すグラフであり、縦軸に指示電
流Ｉを、また横軸に入力トルクＴをとっている。前記横
軸の入力トルクＴの正側は右操舵の場合の入力トルクＴ
を示しており、負側は左操舵の入力トルクＴを示す。ま
た指示電流Ｉの正側はモータ８に右操舵の回転をさせる
電流を示し、負側は左操舵の回転をさせる電流を示す。
さらに一点鎖線は車速V₁,V₂,V₃…により異なる前記特性
をまた破線は変化電流関数部73bにおいて舵角θと車速
Ｖとにより定められた舵輪戻し時の変化電流Iaによって
変更される指示電流Ｉを示している。

また、−Ｄ〜Ｄは不感帯を示しており、舵輪操作により
右（又は左）への操舵の入力タルクＴが不感帯−Ｄ〜Ｄ
の範囲を超えた場合、入力トルクＴの増加に従ってモー
タ８の指示電流Ｉは増加し、モータ８による操舵補助力
は増加する。この場合、入力トルクＴが低トルク設定値
−Ts〜Tsに達するまでは入力される車速Ｖとは無関係に
指示電流Ｉが増加し、これを超えると入力トルクＴと指
示電流Ｉとの関係は車速V₁,V₂,V₃…（但しV₁＜V₂＜V₃）
に依存し、車速が大きくなるにつれて入力トルクＴに対
する指示電流Ｉが小さくなるようになっている。

例えば、右（又は左）へ舵輪を操作し、次に該舵輪を戻
す場合、入力トルクＴが不感帯−Ｄ〜Ｄ内に入れば破線
にて示される変化電流−Ia（又はIa）が指示電流Ｉとな
り、その後、入力トルクＴが不感帯−Ｄ〜Ｄ内にある場
合指示電流Ｉはこの変化電流−Ia（又はIa）に一定制御
され、モータ８が一定トルクで駆動される。これにより
舵輪戻し時の操舵補助力は一定となる。

この変化電流Iaの絶対値は変化電流関数部73bに入力さ
れる車速Ｖが小さくなるにつれて大きくなるようになっ
ており、これによって車速Ｖが小さくなるに従って指示
電流Ｉが大となり、ハンドル戻し力を大きくするように
している。前述の如き関数特性により、指示電流関数部
73aにおいては、操舵の入力トルクＴが低トルクの場合
には車速の如何に関わらずに指示電流Ｉが決定されるた
め、モータ８の慣性による不自然な操舵感覚が抑制され
る。

そしてステップ７では、減算器74bにて指示電流Ｉから
前記減算電流Irを減算し、ステップ８では、減算後の指
示電流Ｉによってモータ８を駆動する。

このように指示電流Ｉを減少させることは、指示電流関
数部73aにおいて前記入力トルクＴが不感帯内にある場
合に操舵トルクを大きくすることに効果がある。これ
は、前記不感帯内では、操舵補助が行われず、舵輪操作
によるトルクである入力トルクＴに対する実際に舵取装
置に与えられるトルクである出力トルクの比が、不感帯
外よりも小さいため、指示電流Ｉの減算効果が大きいか
らである。

しかし、指示電流Ｉからの減算だけでは不感帯内の減算
効果が不感帯外より大きく、操舵感覚に不連続感が感じ
られるため、指示電流関数部73aの上流側において補償
検出トルクTcから減算トルクTrを減算することにより不
感帯外の減算効果を大きくする。これは、指示電流Ｉを
生成する以前に補償検出トルクTcから減算トルクTrを減
算すると、入力トルクＴが不感帯内にある場合には指示
電流Ｉが零であるため指示電流Ｉに対する減算効果がな
く、入力トルクＴが不感帯外にある場合のみに効果があ
るからである。

このように減算電流Irは操舵トルクの増加に対して、入
力トルクＴが不感帯内にある場合に有効であり、一方減
算トルクTrは入力トルクＴが不感帯外にある場合に有効
であるため、第１利得補償部75a及び第２利得補償部75b
の夫々の利得を調節すれば、高速走行時の出力トルクの
減算制御における不連続感を抑制することができる。

第９図は舵輪の戻し制御を示すフローチャートである。
最初にステップ40で入力トルクＴを読み込み、この入力
トルクＴが不感帯内か否かをステップ41で判定し、不感
帯に入力トルクＴが入っているときは、ステップ42で後
述する中点演算ルーチンが終了したか否かを判定する。
中点演算が終了しているときは、ステップ43で舵輪の相
対舵角θｒを相対舵角算出部71gから読み込み、次にス
テップ44でこの相対舵角θｒと舵角中点θｍとにより舵
角決定部71iにて舵角θ（＝θｒ−θｍ）を決定する。

舵角θが定まるとステップ45で舵角θと車速Ｖとにより
変化電流Iaを変化電流関数部73bにて求め、指示電流関
数部73aで指示電流Ｉの値及び方向を算出する。

一方ステップ41で不感帯でないと判定されたときはリタ
ーンし、ステップ42で中点演算が終了していないとき
は、ステップ46で舵輪の相対舵角θｒを相対舵角算出部
71gから読み込み、ステップ47で後述する左右決定ルー
チンにおいて定められた舵角最小値により変化電流Iaを
算出し、指示電流Ｉの値及び方向を算出する。

また第10図は舵角中点演算方法について示すフローチャ
ートである。中点演算ルーチンではステップ50で車速Ｖ
を読み込み、ステップ51で車速Ｖが閾値Vs₂より大きい
か否かを判定し、大きいときはステップ52で車速に応じ
たトルク設定値Ts₂を定めて、次にステップ53でトルク
検出値を読み込み、ステップ54で該トルク検出値がトル
ク設定値Ts₂より小さいか否かを判定する。小さいとき
はステップ541で車速に応じた回転角速度設定値ωｓを
定めて、次にステップ542で回転角速度算出部71fによっ
て算出された回転角速度ωを読み込み、ステップ543で
回転角速度ωが回転角速度設定値ωｓより小さいか否か
を判定する。小さいときは、車両が直進していると判定
して、ステップ55で小さいときの回数をカウントしてス
テップ56でそのときの相対舵角θｒを相対舵角算出部71
gから読み込む。そして、ステップ57で相対舵角θｒを
前回までの相対舵角θｒの合計に加算してその加算結果
をカウント回数で除算して舵角中点を求め、舵角中点の
値を更新する。またステップ51で車速Ｖが閾値Vs₂より
小さいとき、又はトルク検出値がトルク設定値Ts₂より
大きいとき又は回転角速度ωが回転角速度設定値ωｓよ
り大きいときはリターンする。これにより舵輪戻し時に
手を離したとき等に、トルク検出値が零になったときに
は直進と判断しないので、中点演算の時間が短縮され
る。

なお中点演算が終了するまでは次に説明する左右決定ル
ーチンにより戻し制御を行う。

第11図は舵角の左右位置の決定手順を示すフローチャー
トである。この左右決定ルーチンではステップ60で車速
Ｖを読み込み車速Ｖが閾値Vs₃より大きいか否かをステ
ップ61で判定し、大きいときはトルク検出値をステップ
62で読み込み、ステップ63でこのトルク検出値を積分
し、その積分値の方向が右か否か判定する。右のときは
ステップ65で舵角最小値の右の値を更新し、左のときは
ステップ64で舵角最小値の左の値を更新しリターンす
る。

さて、減算信号関数部73cは入力される回転角速度ωと
車速Ｖとの関係に対応して減算信号Srを求める関数部で
あり、減算信号Srは回転角速度ωの増加に従って増加
し、また、車速Ｖが速くなるに従って回転角速度ωに対
応する値が大きくなるようになっている。減算信号関数
部73cにおいては、前述の如き関係に従って求められた
減算信号Srに基づいて得られる減算トルクTrと減算電流
Irとを、補償検出トルクTcと指示電流Ｉとから減ずる。
これによって高速走行時には、減算信号Srが低速走行時
に比して大となり、指示電流Ｉが低く抑えられるため、
高速走行時の操舵による車体のふらつき感が抑制され
る。また、これに加えて舵輪戻し時の舵輪の戻し過ぎが
防止される。

なお、本実施例においては、モータの内部抵抗を求める
場合、端子電圧のサンプリングを、複数の電流値の各々
に対応させて行ったが、これに限らず、前記電流値の各
々に所定範囲の検出有効幅を有せしめ、端子電圧のサン
プリングをこの所定範囲の電流値に対して行い、このサ
ンプリング値の平均値と前記電流値とに基づき、前述し
た如き直線近似方法によってモータの内部抵抗を求めて
も良い。また、前記端子電圧及び電流値のサンプリング
値は、移動平均演算によって得られたものを用いても良
い。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る動力舵取装置において
は、モータの端子電圧及び駆動電流からモータの逆起電
圧を求め、該逆起電圧からモータの回転角速度及び相対
舵角を求めるため、モータの回転検出器を備えることな
く操舵補助に関する制御を行うことが可能であり、安価
である等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力舵取装置の一実施例を示す一
部破断正面図、第２図は第１図のII−II線による拡大断
面図、第３図は制御部の構成及び動作を示すブロック線
図、第４図は車速及びモータの回転角速度に応じて操舵
補助力を減少させる制御の手順を示すフローチャート、
第５図は回転角速度及び相対舵角の計算サブルーチンの
フローチャート、第６図は、モータの内部抵抗を求める
方法を示すグラフ、第７図は減算信号関数部での減算信
号と回転角速度との関係の特性を示すグラフ、第８図は
指示電流関数部での指示電流と入力トルクとの関係の特
性を示すグラフ、第９図は舵角の戻し制御を示すフロー
チャート、第10図は舵角の中点の演算方法を示すフロー
チャート、第11図は舵角の左右位置の決定手順を示すフ
ローチャートである。 ６……トルクセンサ、８……モータ 18……車速検出器、71b……電圧検出回路 71c……電流検出回路、71d……内部抵抗算出部 71e……逆起電圧算出部、71f……回転角速度算出部 71g……相対舵角算出部、73c……減算信号関数部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−240467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−34846（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−256562（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−188751（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−64324（ＪＰ，Ｕ) 電気学会編「電気工学ハンドブック」 （再版），昭和44年12月15日，電気学会発 行，Ｐ．540右欄下から26行〜Ｐ．542右欄 15行

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】舵輪に加えられる操舵トルクに応じて駆動
   される操舵補助用のモータを備えた動力舵取装置におい
   て、 前記モータの端子電圧を検出する電圧検出手段と、 前記モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、 該電流検出手段の所定の検出結果と、該検出結果に対応
   する前記電圧検出手段の複数の検出結果の平均値との複
   数個のデータから前記モータの内部抵抗を算出する内部
   抵抗算出手段と、 該内部抵抗算出手段の算出結果、前記電圧検出手段の検
   出結果及び前記電流検出手段の検出結果から前記モータ
   の逆起電圧を算出する逆起電圧算出手段と、 該逆起電圧算出手段の算出結果から前記モータの回転角
   速度を算出する回転角速度算出手段と、 前記逆起電圧算出手段の算出結果から前記舵輪の相対的
   舵角を算出する相対舵角算出手段と を具備することを特徴とする動力舵取装置。