JPH1134893A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JPH1134893A
JPH1134893A JP9198988A JP19898897A JPH1134893A JP H1134893 A JPH1134893 A JP H1134893A JP 9198988 A JP9198988 A JP 9198988A JP 19898897 A JP19898897 A JP 19898897A JP H1134893 A JPH1134893 A JP H1134893A
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speed
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Yasuo Shimizu
康夫 清水
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    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
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  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ギヤ比が変わっても、フリクション、オイル
の粘性項、および慣性項等の作用に係わらず、充分なハ
ンドル戻りを付与することにより、違和感や摩擦感を軽
減し良好な操舵フィーリングを得ることができる可変ギ
ヤ比機構付き電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 操舵トルクセンサ１２とギヤ比センサ１
３と操舵速度センサ１４とと車速センサ１６と制御手段
１７とギヤ比制御手段４０と電動機駆動手段１８とを備
えた電動パワーステアリング装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、可変ギア比機構
を有するパワーステアリング装置に係り、特に充分なハ
ンドル戻りを付与することにより、軽くハンドルが切れ
るパワーステアリング装置の特性を保持したままで、往
き戻りの違和感、摩擦感を軽減し、低高速時の車両挙動
の安定を持ったフイーリングの良い操舵感を実現する可
変ギア比機構付きの電動パワーステアリング装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の可変ギア比機構ステアリング装置
において、ウォームセクタ、ボールナット、ラック＆ピ
ニオン等の可変ギア比機構を用いて、直進付近のギヤ比
を大きく、ロック側のギヤ比を小さくすることにより車
両応答性の向上を図ったものは知られている、また従来
のパワーステアリング装置において、動力を積極的に用
いて、車速が増大するのに伴い操舵補助力を減少させて
電動機を制御するものは知られている。
【０００３】従来の電動パワーステアリング装置は、例
えば車両速度（以下、車速と呼ぶ）Ｖに対し車速が増大
するのに伴い、ハンドルの戻り操舵時に電動機の設定速
度を減少するようにすることにより、車両の低速走行時
にはステアリング系の戻り速度を比較的大きく保ち、高
速走行時にはステアリング系の戻り速度を小さくし、車
両の挙動変化（低速走行時に鈍感、高速走行時に敏感）
を少なくしている。
【０００４】また、従来の可変ギア比機構付きパワース
テアリング装置では、オーバオールステアリングレシオ
を大きくすると操舵力は小さくてすむが、ハンドル回転
数の増大により舵取りが頻繁になるので、オーバオール
ステアリングレシオを全体的に小さく取りハンドル回転
数の増大を減少させている。特性は、ロック側のギヤ比
を小さく、直進付近のギヤ比を大きくし、ロックツーロ
ック回転数を低減させつつ直進走行時にクイックになら
ぬようハンドルに余裕をもたせている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の可変ギア比機構
付きパワーステアリング装置は、直進付近のギヤ比を大
きく、ロック側のギヤ比を小さくしてあるため、ハンド
ル角の増大とともにギヤ比を小さく設定し、また転舵輪
の転舵角の動作があまりクイックにならぬように設定し
てあるため以下のような課題がある。
【０００６】可変ギア比機構付きパワーステアリング装
置は、可変ギア比機構からハンドルまでの上流側の機械
的フリクション、オイルの粘性項、および慣性項等の影
響がギヤ比により変化するので、車両の車輪による自己
復帰トルクが作用しても、ハンドルの戻りがギヤ比によ
り変化するという課題がある。特に、車両が低速走行時
には、高速走行時に比べて自己復帰トルクの作用が弱い
ので顕著となる。
【０００７】また、電動機等の補助動力を積極的に用い
て、ハンドルの往き操作と戻り操作時に補助動力を作用
させても可変ギヤ機構のため、ギヤ比が変わってしまい
適当な補助動力の付与が困難であり、違和感および摩擦
感を除去することができず、操舵フイーリングの低下を
まねく課題がある。
【０００８】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的はギヤ比が変わっても、フリ
クション、オイルの粘性項、および慣性項等の作用に係
わらず、一定のハンドル戻りを付与し、またフイーリン
グの良い操舵感を実現することのできる可変ギア比機構
付きパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、可変ギ
ヤ比機構のギヤ比を検出するギヤ比検出手段を設け、制
御手段は操舵トルク検出手段からの信号とギヤ比検出手
段からの信号に基づき目標電動機電流を決定することを
特徴とする。
【００１０】請求項１に係る電動パワーステアリング装
置は、可変ギヤ比機構のギヤ比を検出するギヤ比検出手
段を設け、制御手段は操舵トルク検出手段からの信号と
ギヤ比検出手段からの信号に基づき目標電動機電流を決
定するので、可変ギヤ比機構のギヤ比検出手段からの信
号に基づき目標電動機電流を決定するので、ギヤ比が変
更されても、それを加味した目標電動機電流を決定し、
操舵フイーリングの良い操舵感を実現することができ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。なお、この発明は電動式パ
ワーステアリング装置のフリクション、オイルの粘性等
の作用が可変ギヤ比機構のギヤ比の変更により変化しな
いようにして、良好な操舵フイーリングを得ることがで
きる可変ギヤ比機構を有する電動パワーステアリング装
置を提供するものである。
【００１２】図１はこの発明に係る電動式パワーステア
リング装置の全体構成図である。電動式パワーステアリ
ング装置１は、ハンドル２に一体的に設けられたステア
リング軸３に自在継ぎ手４ａ，４ｂを備えた連結軸４を
介してステアリングギヤボックス内に設けられた可変ギ
ヤ比機構５によって、機械的に連結され手動操舵力発生
手段６が構成される。なお、実施構造としてのギヤ比可
変機構は、特開平７−２５７４０６号公報に開示されて
いる。
【００１３】ステアリング軸３の回転運動を可変ギヤ比
機構５を有したラック＆ピニオン等により往復運動する
ラック軸７は、その両端にタイロッド８を介して転動輪
としての左右の前輪９が連結される。
【００１４】このようにして、ハンドル２で操舵時には
直進付近のギヤ比が大きく、ロック側でギヤ比が小さな
ラック＆ピニオン式の手動操舵力発生手段６を介して、
マニュアルステアリングで前輪９を転動させて車両の向
きを変えている。
【００１５】手動操舵力発生手段６による操舵力を軽減
するため、操舵補助力を供給する電動機１０をラック軸
７の同軸上に配置し、また同様にボールネジ機構１１を
同軸上に配置し、これを介し操舵補助力を推力に変換し
てラック軸７に作用させる。
【００１６】ステアリングギヤボックス内には手動トル
クを検出するための操舵トルクセンサ１２、とギヤ比を
検出するためのギヤ比センサ１３、ステアリング軸３の
回転速度に対応した操舵速度を検出するための操舵速度
検出センサ１４をそれぞれ設け、トルク信号Ｔ、ギヤ比
信号Ｇ、操舵速度信号ＳＶを制御手段１７に供給する。
【００１７】また、車の速度に対応した車速を検出する
車速センサ１６を設け、車速信号Ｖを制御手段１７に供
給する。
【００１８】なお、操舵トルクセンサ１２をトーション
バのトルク量の変化に対応した捩れ変位を電圧に変換す
るポテンションメータ、ギヤ比センサ１３を可変ギヤと
一体化したカムとポテンションメータ、操舵速度検出セ
ンサ１４をタコジェネレータ等の直流発電機、車速セン
サ１６をスリットを有する回転円盤とフォトカプラ等で
構成した。
【００１９】また、操舵トルクセンサ１２は、操舵の回
転方向とトルク量に応じたトルク信号Ｔ、ギヤ比センサ
１３は、ギヤの比率に応じたギヤ比信号Ｇ、操舵速度検
出センサ１４は、操舵にともなう回転方向と操舵の回転
速度に応じた操舵速度信号ＳＶ、車速センサ１６は、車
の前後方向と車速に応じた車速信号Ｖをそれぞれ出力す
る。
【００２０】制御手段１７は、操舵トルクセンサ１２が
検出するトルク信号Ｔとギヤ比センサ１３が検出するギ
ヤ比信号Ｇ、操舵速度検出センサ１４が検出する操舵速
度信号ＳＶ、および車速センサ１６が検出する車速信号
Ｖを処理して得られる電動機制御信号Ｃo（例えば、Ｐ
ＷＭ信号）で電動機駆動手段１８（例えば、ＦＥＴを用
いたブリッジ回路）を介して電動機１０をＰＷＭ駆動し
て、走行状態に対応した操舵補助力が得られるように構
成する。
【００２１】電動機駆動手段１８は、インターフェース
回路１８ａおよび４個のＦＥＴからなるブリッジ回路で
構成する。
【００２２】図２にＦＥＴブリッジで構成した電動機駆
動手段の実施例を示す。電動機駆動手段１８はインター
フェース回路１８ａに入力される電動機制御信号Ｃoに
基づいて電動機１０を駆動する電動機駆動信号Ｍｏを出
力する。
【００２３】なお、インターフェース回路１８ａに入力
される電動機制御信号Ｃoは、例えば電動機１０の回転
方向を制御する方向信号と電動機１０の駆動量（駆動ト
ルクと回転数）を制御するＰＷＭ信号から形成し、例え
ば電動機１０を左回転させる場合、方向信号によりＦＥ
ＴのＱ４をオン制御し、ＰＷＭ信号のデューティ比によ
りＦＥＴのＱ２のゲートを制御する。また電動機１０を
右回転させる場合、方向信号によりＦＥＴのＱ１をオン
制御し、ＰＷＭ信号のデューティ比によりＦＥＴのＱ３
のゲートを制御する。
【００２４】さらに、ＦＥＴのＱ１とＱ４、またはＦＥ
ＴのＱ２とＱ３を同時にオン制御して電動機１０の入力
端子間を短絡して、電磁制動をかけるよう制御すること
もできる。また、例えば、ＦＥＴブリッジと電動機１０
間に低抵抗を設けて、検知する電位から電動機１０に流
れる電流の検出とＦＥＴ素子のチェックや電動機１０等
の故障検出を行う。
【００２５】図３は本発明の第１実施例に係る電動パワ
ーステアリング装置の要部ブロック構成図である。な
お、本図の構成は、操舵トルクと操舵速度とギヤ比に基
づいて電動機制御信号を制御する可変ギヤ比機構を有す
る電動パワーステアリング装置に関する。
【００２６】図３において、電動パワーステアリング装
置は、操舵トルクセンサ１２と、ギヤ比センサ１３と、
操舵速度センサ１４と、制御手段１７と、電動機駆動手
段１８と、電動機１０とから構成する。
【００２７】制御手段１７は、マイクロプロセッサを基
本に構成し、ステアリングの目標信号発生手段２０とフ
ィードバック制御手段１９を備え、操舵トルクセンサ１
２が検出するトルク信号Ｔおよびギヤ比センサ１３が検
出するギヤ比信号Ｇの絶対値に基づいてそれぞれに対応
したトルク制御量Ｃｔ、操舵速度センサ１４が検出する
操舵速度信号ＳＶおよびギヤ比信号Ｇに対応した回転速
度制御量Ｃｓｖｆ、Ｃｓｖｒに変換するとともに、それ
ぞれトルク信号Ｔおよび操舵速度信号ＳＶの方向信号か
らハンドル２の往き状態には電動機制御信号（Ｃｔ−Ｃ
ｓｖｆ）、戻り状態には電動機制御信号（Ｃｔ＋Ｃｓｖ
ｒ）を電動機制御信号Ｃｏとしてフィードバック制御手
段１９に供給する。
【００２８】また、制御手段１７は図示しないＡ／Ｄ変
換手段、方向判定手段等を備え、操舵トルクセンサ１２
が検出するトルク信号Ｔおよび操舵速度センサ１４が検
出する操舵速度信号ＳＶの絶対値に対応するデジタル値
に変換して、方向をＤｔおよびＤｓｖのフラグとして検
出する。
【００２９】さらに、フィードバック制御手段１９は、
加算手段１９ａ、ＰＩＤ手段１９ｂ、方向切換手段１９
ｃとフィルタ手段１９ｄとを備え、電動機駆動手段１８
が電動機１０を駆動するために適した電動機制御信号Ｃ
ｏに電流Ｉをフィードバックして、例えばＰＷＭ信号と
回転方向信号Ｄｍに変換して出力するよう構成する。
【００３０】ステアリング状態検出手段２０ａは、トル
ク信号の方向フラグＤｔおよび操舵速度信号ＳＶの方向
フラグＤｓｖに基づいてハンドル２の往き状態または戻
り状態を検出し、例えば往き状態はＨレベル、戻り状態
はＬレベルのように状態に対応したステアリング状態信
号Ｓｓを操舵速度制御手段２１ｅの切換え部（ＳＷ１）
２３に供給する。
【００３１】なお、往き状態または戻り状態の検出は、
例えば、フラグＤｔとフラグＤｓｖの符号で判断するよ
う構成し、フラグＤｔとフラグＤｓｖの符号が一致する
場合（Ｄｔ＝Ｄｓｖ）は往き状態、フラグＤｔとフラグ
Ｄｓｖの符号が不一致する場合（Ｄｔ≠Ｄｓｖ）は戻り
状態としてもよい。
【００３２】トルク制御手段２１ａは、ＲＯＭ等のメモ
リを備え、実験や理論計算等に基づいて設定した、例え
ば図８のテーブル１のような操舵トルクＴと対応する電
動機制御量であるトルク制御量Ｃｔ１のデータを予めメ
モリに記憶しておき、デジタル変換されたトルク信号Ｔ
入力に対応したトルク制御量Ｃｔ１を選択してトルク制
御量信号Ｃｔ１を出力する。
【００３３】トルク信号Ｔを微分したｄＴ／ｄｔの信号
に、ギヤ比信号Ｇの２乗相当を乗したトルク制御量信号
Ｃｔ２を出力し、両方の信号Ｃｔ１とＣｔ２との和の信
号Ｃｔを加算手段２８ｂに供給する。
【００３４】操舵速度制御手段２１ｅは、電動機１０の
制御量である回転速度制御量Ｃｓｖを、ハンドル２の往
き状態と戻り状態にそれぞれ対応してｆ１（ＳＶ）、ｆ
２（ＳＶ）のデータを予めメモリに記憶しておき、デジ
タル変換された操舵速度信号ＳＶの入力に対応して、操
舵速度制御量ｆ１（ＳＶ）、ｆ２（ＳＶ）にそれぞれギ
ヤ比Ｇを直接、または適当に補正して乗算する。そし
て、ステアリング状態検出手段２０ａからの信号によ
り、往き状態では、Ｃｓｖｆ＝Ｇ・ｆ１（ＳＶ）、戻り
状態では、Ｃｓｖｒ＝−Ｇ・ｆ２（ＳＶ）を切換え部
（ＳＷ１）２３に供給する。但し、ｆ１（ＳＶ）とｆ２
（ＳＶ）は図１４に示すような特性を有する。
【００３５】また、図４に示す可変ギヤ比機構５のギヤ
比制御手段４０は、ギヤ比の目標信号発生手段４０ａ、
加算手段４０ｂ、ＰＩＤ手段４０ｃ、フィードバック制
御手段４０ｄ、電動機駆動手段４０ｅを備える。
【００３６】ギヤ比の目標信号発生手段４０ａは、ＲＯ
Ｍ等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定
した、例えば図９のテーブル２のような車速Ｖと対応す
るギヤ比目標値Ｃｇのデータを予めメモリに記憶してお
き、デジタル変換された車速Ｖ入力に対応したギヤ比目
標値Ｃｇを選択してギヤ比制御量信号Ｃｇを出力し、ギ
ヤ比信号Ｇとの偏差を０にすべく、加算手段４０ｂ、Ｐ
ＩＤ手段４０ｃを介して、図示されない可変ギヤ比機構
５の電動機３９をフィードバック制御手段４０ｄ、電動
機駆動手段４０ｅにより制御する。
【００３７】このように、制御手段１７は、ギヤ比信号
Ｇの２乗相当に対応したトルク制御量Ｃｔ２を含んだト
ルク制御量Ｃｔとギヤ比信号Ｇを直接又は適当に補正し
て乗算された回転速度制御量Ｃｓｖとの差（Ｃｔ−Ｃｓ
ｖ）の電動機制御信号Ｃｏを形成したので、舵角に、又
は車速に応じてギヤ比が変化する際、装置のフリクショ
ン、粘性項、慣性項の変化にともなうハンドル戻りの悪
化と、往き操作時の遅れ感をなくすことができる。ま
た、回転速度の悪影響による減衰不足となり、滑らかさ
の不足をなくすことができ、操舵フィーリングを向上さ
せることができる。
【００３８】図５は本発明の第２実施例に係る電動式パ
ワーステアリング装置の要部ブロック構成図である。な
お、本図の構成は操舵トルク、操舵角、操舵速度および
車速に基づいて電動機制御信号を制御する電動式パワー
ステアリング装置に関する。図５において、電動式パワ
ーステアリング装置は、操舵トルクセンサ１２と、操舵
速度センサ１４と、操舵角センサ１５と、車速センサ１
６と、制御手段２７と、電動機駆動手段１８と、電動機
１０とから構成する。但し、全体構成図は、図１に示す
ものに操舵角センサ１５を追加して設けた構成である。
【００３９】なお、センサは、例えば操舵トルクセンサ
１２をトーションバのトルク量の変化に対応した捩れ変
位を電圧に変換するポテンションメータ、操舵速度検出
センサ１４をタコジェネレータ等の直流発電機、操舵角
検出センサ１５および車速センサ１６をスリットを有す
る回転円盤とフォトカプラ等で構成し、電動機駆動手段
１８は図２に示すＦＥＴブリッジで構成する。
【００４０】制御手段２７はマイクロプロセッサを基本
に構成し、ステアリングの目標信号発生手段２８、第一
の実施例と同等のフィードバック制御手段１９を備え、
操舵トルクセンサ１２が検出するトルク信号Ｔと、車速
センサ１６が検出する車速信号Ｖと、操舵角センサ１５
が検出する操舵角信号Ｄとに基づいてトルク信号Ｔに対
応したトルク制御量Ｃｔに変換し、車速信号Ｖと操舵角
信号Ｄと操舵速度センサ１４が検出する操舵速度信号Ｓ
Ｖに基づいて操舵速度信号ＳＶに対応した操舵速度制御
量Ｃｓｖ（Ｃｓｖｆ、またはＣｓｖｒ）に変換する。
【００４１】トルク信号Ｔと操舵角信号Ｄと操舵速度信
号ＳＶの方向からハンドル２に対し往き状態にはトルク
信号Ｔに対応したトルク制御量Ｃｔと、操舵速度信号Ｓ
Ｖに対応した操舵速度制御量Ｃｓｖとの差を演算し、電
動機制御信号（Ｃｔ−Ｃｓｖ）を電動機制御目標信号Ｃ
ｏとしてフィードバック制御手段１９に供給する。
【００４２】また、制御手段２７は図示しないＡ／Ｄ変
換手段、方向判定手段等を備え、操舵トルクセンサ１２
が検出するトルク信号Ｔ、操舵角センサ１５が検出する
操舵角信号Ｄおよび操舵速度センサ１４が検出する操舵
速度信号ＳＶの絶対値に対応するデジタル値に変換し
て、方向をＤｔ、ＤｄおよびＤｓｖのフラグとして検出
する。
【００４３】目標信号発生手段２８は、ステアリング状
態検出手段２０ａ、トルク制御手段２１ａおよび操舵速
度制御手段２１ｅから構成し、トルク制御手段２１ａ
で、実験や理論計算等に基づいて設定した値をメモリよ
り選択して算出した目標値Ｃｔと、操舵速度制御手段２
１ｅで、メモリされているテーブルから選択出力し、各
往き戻りの操舵速度制御量にギヤ比Ｇを直接、または適
当に補正と乗算を行い算出した操舵速度制御量Ｃｓｖｆ
とＣｓｖｒとを用いて、ステアリング状態検出手段２０
ａにより、往き目標信号（Ｃｔ−Ｃｓｖｆ）と戻り目標
信号（Ｃｔ＋Ｃｓｖｒ）を出力する。
【００４４】ステアリング状態検出手段２０ａは、トル
ク信号Ｔの方向フラグＤｔ、操舵角信号Ｄの方向フラグ
Ｄｄおよび操舵速度信号ＳＶの方向フラグＤｓｖに基づ
いて図１３の表に示すように、ハンドル２の往き状態ま
たは戻り状態を検出し、例えば往き状態はＨレベル、戻
り状態はＬレベルのように状態に対応したステアリング
状態信号Ｓｓを切換え部（ＳＷ１）２３に供給する。
【００４５】トルク制御手段２１ａは、車速応動目標ト
ルク発生手段２１ａ１、車速舵角応動目標トルク発生手
段２１ａ２、ギヤ比演算手段２１ａ３、リアルタイムギ
ヤ比補正手段２１ａ４および加減算器２６により構成
し、ＲＯＭ等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づ
いて設定した値を選択し、目標値Ｃｔを算出する。図６
は、車速応動目標トルク発生手段２１ａ１と、車速舵角
応動目標トルク発生手段２１ａ２と、ギヤ比演算手段２
１ａ３と、リアルタイムギヤ比補正手段２１ａ４とから
なるトルク制御手段２１ａを示す。
【００４６】車速応動目標トルク発生手段２１ａ１は、
ＲＯＭ等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づいて
設定した操舵トルクセンサからの信号を例えば図１１の
ａテーブルのような操舵トルクのトルク信号Ｔと車速信
号Ｖに対応する電動機制御量であるトルク制御量Ｃｔ１
のデータを予めメモリに記憶しておき、デジタル変換さ
れたトルク信号Ｔ入力と車速信号Ｖに対応したトルク制
御量Ｃｔ１を選択して出力する。 （ただし、図１１のａテーブルのトルク制御量Ｃｔ１の
値に対応する曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印の方
向側の曲線に移行して行く。）
【００４７】車速舵角応動目標トルク発生手段２１ａ２
は、ＲＯＭ等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づ
いて設定し、操舵角センサと車速センサからの信号を例
えば図１１のｂテーブルのような操舵角センサからの操
舵角の操舵角方向Ｄｄと操舵角量Ｃｄの絶対値と車速信
号Ｖに対応する電動機制御量であるトルク制御量Ｃｔ３
のデータを予めメモリに記憶しておき、デジタル変換さ
れた操舵角信号Ｄ入力と車速信号Ｖ入力に対応した制御
量信号Ｃｔ３を出力する。 （ただし、図１１のｂテーブルのトルク制御量Ｃｔ３の
値に対応する曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印の方
向側の曲線に移行して行く。）
【００４８】ギヤ比演算手段２１ａ３は、ＲＯＭ等のメ
モリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定し、操舵
角センサと車速センサからの信号を例えば図１１のｃテ
ーブルのような操舵角センサからの操舵角信号Ｄ、車速
センサからの車速信号Ｖに基づいて、車速と操舵角によ
り、刻々と変化するギヤ比Ｇを算出し、リアルタイムギ
ヤ比補正手段２１ａ４に供給する。 （ただし、図１１のｃテーブルのギヤ比Ｇの値に対応す
る曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印の方向側の曲線
に移行して行く。）
【００４９】リアルタイムギヤ比補正手段２１ａ４は、
操舵トルクセンサからのトルク信号Ｔの微分値ｄＴ／ｄ
ｔに係数ｋと合せて、さらにギヤ比演算手段２１ａ３で
算出したギヤ比Ｇの２乗Ｇ2を乗算し、ｋＧ2ｄＴ／ｄｔ
を出力する。
【００５０】加減算器２６は、車速応動目標トルク発生
手段２１ａ１からＣｔ１を、車速舵角応動目標トルク発
生手段２１ａ２からＣｔ３を、リアルタイムギヤ比補正
手段２１ａ４からｋＧ2ｄＴ／ｄｔを供給され、加減算
し目標値Ｃｔを算出する。
【００５１】操舵速度制御手段２１ｅは、図７に示すよ
うに、往き操舵速度制御手段２１ｅ１、戻り操舵速度制
御手段２１ｅ２、ギヤ比算出手段２１ｅ３、往き演算手
段２１ｅ４および戻り演算手段２１ｅ５より構成され
る。
【００５２】操舵速度制御手段２１ｅは、操舵角センサ
１５、操舵速度センサ１４および車速センサ１６からの
信号Ｄ、ＳＶおよびＶに基づいて、往き操舵速度制御量
と、戻り操舵速度制御量と、ギヤ比とがメモリされてい
るテーブルから選択出力し、各往き戻りの操舵速度制御
量にギヤ比Ｇを直接、または適当に補正、乗算を行い操
舵速度制御量ＣｓｖｆとＣｓｖｒとを算出する。
【００５３】往き操舵速度制御手段２１ｅ１は、ＲＯＭ
等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定し
たハンドル２の往き状態を操舵速度センサからの信号を
例えば図１２のｆテーブルのような操舵速度信号ＳＶと
車速信号Ｖに対応した往き操舵速度制御量Ｃｆを選択し
て出力する。 （ただし、図１２のｆテーブルの往き操舵速度制御量Ｃ
ｆの値に対応する曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印
の方向側の曲線に移行して行く。）
【００５４】戻り操舵速度制御手段２１ｅ２は、ＲＯＭ
等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定し
たハンドル２の戻り状態を操舵速度センサからの信号を
例えば図１２のｅテーブルのような操舵速度信号ＳＶと
車速信号Ｖに対応した戻り操舵速度制御量Ｃｒを選択し
て出力する。 （ただし、図１２のｅテーブルの戻り操舵速度制御量Ｃ
ｒの値に対応する曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印
の方向側の曲線に移行して行く。）
【００５５】ギヤ比算出手段２１ｅ３は、ＲＯＭ等のメ
モリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定した操舵
角センサからの信号を例えば図１２のｄテーブルのよう
な操舵角の操舵角信号Ｄと車速信号Ｖに対応するギヤ比
Ｇを出力する。 （ただし、図１２のｄテーブルのギヤ比Ｇの値に対応す
る曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印の方向側の曲線
に移行して行く。）
【００５６】往き演算手段２１ｅ４は、往き操舵速度制
御手段２１ｅ１から出力された往き操舵速度制御量Ｃｆ
にギヤ比算出手段２１ｅ３から出力されたギヤ比Ｇを直
接、または適当に補正し、乗算して、往き操舵速度制御
量Ｃｓｖｆ（＝Ｇ・Ｃｆ）を出力する。
【００５７】戻り演算手段２１ｅ５は、戻り操舵速度制
御手段２１ｅ２から出力された戻り操舵速度制御量Ｃｒ
にギヤ比算出手段２１ｅ３から出力されたギヤ比Ｇを直
接、または適当に補正し、乗算して、戻り操舵速度制御
量Ｃｓｖｒ（＝−Ｇ・Ｃｒ）を出力する。
【００５８】切替部（ＳＷ１）２３は、ソフトプログラ
ム制御のスイッチ機能を備え、ステアリング状態検出手
段２０ａから供給されるステアリング状態信号Ｓｓに基
づいて、例えば往き状態を検出したＨレベルの場合は信
号Ｃｓｖｆを選択し（ＳＷ１の実線）、また戻り状態を
検出したＬレベルの場合は信号Ｃｓｖｒを選択して操舵
速度制御量Ｃｓｖを出力し、加算器２８ｂに供給する。
【００５９】加算器２８ｂは、ステアリング状態検出手
段２０ａからのステアリング状態信号Ｓｓに基づいて選
択された、往き状態または戻り状態の操舵速度制御量Ｃ
ｓｖをトルク制御手段２１ａからのトルク制御量Ｃｔか
ら減し、電動機制御目標信号Ｃｏを出力し、フィードバ
ック制御手段１９に供給する。
【００６０】さらに、フィードバック制御手段１９は、
加算手段１９ａ、ＰＩＤ手段１９ｂ、方向切換手段１９
ｃとフィルタ手段１９ｄとを備え、電動機駆動手段１８
が電動機１０を駆動するために適した電動機制御信号Ｃ
ｏに電流Ｉをフィードバックして、例えばＰＷＭ信号と
回転方向信号ＤＭに変換して出力するよう構成する。ま
た、電動機駆動手段１８は図２に示すＦＥＴブリッジで
構成し、ＰＷＭ信号と回転方向信号ＤＭから電動機１０
に駆動信号Ｍｏを供給して電動機１０を駆動する。
【００６１】このように、制御手段２７は、トルク制御
手段で操舵のトルク信号Ｔと車速信号Ｖに対応するトル
ク制御量Ｃｔ１と、操舵角信号Ｄと車速信号Ｖに対応し
た制御量信号Ｃｔ３と、車速と操舵角によるギヤ比Ｇを
操舵トルクセンサからのトルク信号Ｔの微分値ｄＴ／ｄ
ｔに係数ｋと合せてＧ2を乗算したｋＧ2ｄＴ／ｄｔとを
加減算した（Ｃｔ１−Ｃｔ３＋ｋＧ2ｄＴ／ｄｔ）を目
標値Ｃｔとして算出し、さらに操舵速度制御手段で操舵
速度信号ＳＶと車速信号Ｖに対応した往き戻りの操舵速
度制御量ＣｆとＣｒを選択し、操舵角信号Ｄと車速信号
Ｖに対応するギヤ比Ｇを直接、または適当に補正、乗算
して、算出した往き戻りの操舵速度制御量Ｇ・Ｃｆ、−
Ｇ・Ｃｒからなる操舵速度制御量Ｃｓｖをトルク制御手
段の目標値Ｃｔから減するために、大きなギヤ比でも大
きな補正を行うので、往きには（Ｃｔ−Ｇ・Ｃｆ）、戻
りには（Ｃｔ＋Ｇ・Ｃｒ）の値を得られのでギヤ比に係
わらず、また操舵速度に係わらず常に安定した電動機制
御目標信号Ｃｏを出力し、フィードバック制御手段１９
に供給し、電動機１０を駆動する。
【００６２】但し、本実施例でも図４と同様なギヤ比制
御手段４０を有する。図１３は往き状態時と戻り状態時
における、これら操舵角方向信号Ｄｄ、トルク方向信号
Ｄｔと操舵速度方向信号Ｄｓｖに対応するトルク補正方
向であり、制御モードＡ、Ｂで往き状態を表わし、制御
モードＣで戻り状態を表わす。また、符号において＋は
右方向、−は左方向を示す。
【００６３】例えば、ステアリング状態検出手段２０ａ
において右（＋）を選択した場合には、操舵角方向信号
Ｄｄが＋、トルク方向信号Ｄｔが＋、操舵速度方向信号
Ｄｓｖが＋／−の時は、往き状態に対応し、トルク補正
値は（Ｃｔ−Ｃｓｖｆ）で制御モードはＡで、浅い往き
状態を表わす。
【００６４】また、操舵角方向信号Ｄｄが＋、トルク方
向信号Ｄｔが−、操舵速度方向信号Ｄｓｖが＋、トルク
補正方向＋の時は、戻り状態に対応し、トルク補正値は
（Ｃｔ＋Ｃｓｖｒ）で制御モードはＣで、戻り状態を表
わす。
【００６５】さらに、操舵角方向信号Ｄｄが＋、トルク
方向信号Ｄｔが−、操舵速度方向信号Ｄｓｖが−、トル
ク補正方向−の時は、往き状態に対応し、トルク補正値
は（Ｃｔ−Ｃｓｖｆ）で制御モードはＢで、往き状態を
表わす。
【００６６】また、ステアリング状態検出手段２０ａに
おいて左（−）を選択した場合には、操舵角方向信号Ｄ
ｄが−ではトルク方向信号Ｄｔ、操舵速度方向信号Ｄｓ
ｖ、トルク補正方向が全て逆になり、制御モードは変ら
ない。
【００６７】次に、図５の構成の動作を動作フロー図に
基づいて説明する。図１０は図５の制御手段の一実施の
形態の動作フロー図であり、ステップＰ０〜Ｐ２３は制
御手段の各動作状態を示す。
【００６８】図示しないイグニッションキーのキースイ
ッチがオン操作されると、制御手段２７に電源が印加さ
れて動作が開始する。（ステップＰ０）まず、制御手段
２７を構成するマイクロプロセッサが制御動作を開始
し、パワーオンリセット信号等の制御信号を各構成部に
送って初期リセットをかけ、イニシャライズ（ステップ
Ｐ１）を実行する。
【００６９】次に、ステップＰ２で操舵トルクセンサ１
２が検出したアナログ値のトルク量と操舵回転方向を含
むトルク信号Ｔを読み込む。ステップＰ３でＡ／Ｄ変換
部等を介し、操舵トルクの作用方向と大きさが計算さ
れ、トルクの絶対値Ｔと操舵トルクの方向を示すフラグ
Ｄｔに変換される。トルクの絶対値の大きさＴとトルク
の方向フラグＤｔをメモリに記憶される。
【００７０】次に、ステップＰ４で操舵角センサ１５が
検出したディジタル値の操舵角量と操舵回転方向を含む
操舵角信号Ｄを読み込む。ステップＰ５でカウンタ部等
を介し、操舵角の作用方向と大きさが計算され、操舵角
の絶対値Ｄと操舵角の方向を示すフラグＤｄに変換され
る。操舵角の大きさＤと操舵角の方向フラグＤｄをメモ
リに記憶される。
【００７１】次に、ステップ６で操舵速度センサ１４が
検出したアナログ値の操舵速度量と操舵回転方向を含む
操舵速度信号ＳＶを読み込む。ステップＰ７でＡ／Ｄ変
換部等を介し、操舵速度の作用方向と大きさが計算さ
れ、操舵速度の値ＳＶと操舵速度の方向を示すフラグＤ
ｓｖに変換される。操舵速度の大きさＳＶと操舵速度の
方向フラグＤｓｖをメモリに記憶される。
【００７２】次に、ステップ８で車速センサ１６が検出
したディジタル値の車速量と車速方向を含む車速信号Ｖ
を読み込む。ステップＰ９でカウンタ部等を介し、車速
の作用方向と大きさが計算され、車速の値Ｃｖと車速の
方向を示すフラグＤｖに変換される。車速の大きさＣｖ
と車速の方向フラグＤｖをメモリに記憶される。
【００７３】ステップＰ１０において、トルク制御手段
２１ａのメモリに予め設定されたａテーブル（図１１参
照）のアドレスＴにあるデータＣｔ１を呼出す。ａテー
ブルには、トルク制御手段２１ａでトルク信号Ｔと車速
信号Ｖに対応する電動機制御量であるトルク制御量Ｃｔ
１が格納されている。
【００７４】ステップＰ１１では、トルク制御手段２１
ａのメモリに予め設定されたｂテーブル（図１１参照）
のアドレスＤにあるデータＣｔ３を呼出す。ｂテーブル
には、トルク制御手段２１ａで操舵角方向Ｄｄと操舵角
量Ｃｄの絶対値と車速信号Ｖに対応する電動機制御量で
あるトルク制御量Ｃｔ３が格納されている。
【００７５】ステップＰ１２では、トルク制御手段２１
ａのメモリに予め設定されたｃテーブル（図１１参照）
のアドレスＤにあるデータＧを呼出す。ｃテーブルに
は、トルク制御手段２１ａで操舵角信号Ｄと車速信号Ｖ
に対応するギヤ比であるＧが格納されている。
【００７６】続いて、ステップＰ１３では、トルク信号
Ｔを微分し、ｄＴ／ｄｔに係数ｋを合せ、またステップ
Ｐ１２で得たギヤ比Ｇを累算Ｇ2し、さらにこれらを乗
算してｋＧ2ｄＴ／ｄｔを、トルク制御手段２１ａのメ
モリからステップＰ１０で得たトルク制御量Ｃｔ１と、
ステップＰ１１で得たトルク制御量Ｃｔ３とを加算演算
して、（Ｃｔ１−Ｃｔ３＋ｋＧ2ｄＴ／ｄｔ）を電動機
制御量の目標値Ｃｔとして出力する。
【００７７】ステップＰ１４において、ステアリング状
態検出手段２０ａで、操舵角の方向フラグＤｄとトルク
の方向フラグＤｔとの比較が行われ、ステアリング状態
検出手段２０ａからの検出信号Ｓｓにより切替部（ＳＷ
１）２３で、フラグＤｄとフラグＤｔが一致する場合
（Ｄｄ＝Ｄｔ）と不一致する場合（Ｄｄ≠Ｄｔ）とに切
り替え制御を行う。フラグＤｄとフラグＤｔが一致する
場合（Ｄｄ＝Ｄｔ）には、ステアリング系の浅い往き操
作時と判断してステップＰ１６に移行し、またフラグＤ
ｄとフラグＤｔが不一致する場合（Ｄｄ≠Ｄｔ）には、
ステップＰ１５に移行し、再度ステアリング系の往き戻
り操作の判断を行う。
【００７８】さらに、ステップＰ１５では、ステアリン
グ状態検出手段２０ａで、トルクの方向フラグＤｔと操
舵速度の方向を示すフラグＤｓｖの比較が行われ、ステ
アリング状態検出手段２０ａからの検出信号Ｓｓにより
切替部（ＳＷ１）２３で、フラグＤｔとフラグＤｓｖが
一致する場合（Ｄｔ＝Ｄｓｖ）と不一致する場合（Ｄｔ
≠Ｄｓｖ）とに切り替え制御を行う。フラグＤｔとフラ
グＤｓｖが一致する場合（Ｄｔ＝Ｄｓｖ）は、往きの操
舵時と判断してステップＰ１６に移行し、またフラグＤ
ｔとフラグＤｓｖが不一致する場合（Ｄｔ≠Ｄｓｖ）
は、戻りの操舵と判断してステップＰ２０に移行する。
【００７９】ステップＰ１６では、操舵速度制御手段２
１ｅのメモリに予め設定されたｆテーブル（図１２参
照）のアドレスＳＶにあるデータＣｆを呼出す。ｆテー
ブルには、操舵速度制御手段２１ｅで操舵速度角信号Ｓ
Ｖと車速信号Ｖに対応する操舵速度制御量であるＣｆが
格納されている。
【００８０】また、ステップＰ１７では、操舵速度制御
手段２１ｅのメモリに予め設定されたｄテーブル（図１
２参照）のアドレスＤにあるデータＧを呼出す。ｄテー
ブルには、操舵速度制御手段２１ｅで操舵角信号Ｄと車
速信号Ｖに対応するギヤ比Ｇが格納されている。
【００８１】ステップＰ１８では、操舵速度制御手段２
１ｅのメモリから操舵速度制御量であるＣｆとギヤ比Ｇ
とを乗算し、その結果値（Ｃｆ＊Ｇ）をＣｓｖとして出
力する。
【００８２】さらに、ステップＰ１９では、ステップＰ
１３で得た電動機制御量の目標値ＣｔからステップＰ１
８で得た操舵速度制御量のＣｓｖを減算して得た（Ｃｔ
−Ｃｓｖ）を電動機制御目標信号Ｃｏとした値を出力す
る。
【００８３】また、ステップＰ２０では、操舵速度制御
手段２１ｅのメモリに予め設定されたｅテーブル（図１
２参照）のアドレスＳＶにあるデータＣｒを呼出す。ｅ
テーブルには、操舵速度制御手段２１ｅで操舵速度角信
号ＳＶと車速信号Ｖに対応する操舵速度制御量であるＣ
ｒが格納されている。
【００８４】また、ステップＰ２１では、操舵速度制御
手段２１ｅのメモリに予め設定されたｄテーブル（図１
２参照）のアドレスＤにあるデータＧを呼出す。ｄテー
ブルには、操舵速度制御手段２１ｅで操舵角信号Ｄと車
速信号Ｖに対応するギヤ比Ｇが格納されている。
【００８５】ステップＰ２２では、操舵速度制御手段２
１ｅのメモリから操舵速度制御量であるＣｒとギヤ比Ｇ
とを乗算し、その結果値（Ｃｒ＊Ｇ）をＣｓｖとして出
力する。
【００８６】さらに、ステップＰ２３では、ステップＰ
１３で得た電動機制御量の目標値ＣｔからステップＰ２
２で得た操舵速度制御量のＣｓｖを加算して得た（Ｃｔ
＋Ｃｓｖ）を電動機制御目標信号Ｃｏとした値を出力す
る。なお、本実施例では、操舵速度センサ１４をステア
リング軸３の回転速度を検出するタコジェネレータ等の
直流発電機を用いたが、電動機１０を用いて計算により
推定しても良い。また、可変ギヤ比機構としては、特公
平４−９７０８号に示すものでも良い。
【００８７】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る電動パワー
ステアリング装置は、可変ギヤ比機構のギヤ比を検出す
るギヤ比検出手段を設け、制御手段は操舵トルク検出手
段からの信号とギヤ比検出手段からの信号に基づき目標
電動機電流を決定するので、可変ギヤ比機構のギヤ比検
出手段からの信号に基づき目標電動機電流を決定するよ
うにしたので、ギヤ比の変更に伴うステアリング系の特
性変更を改善することができ、違和感がない操舵フィー
リングを向上させることができる。
【００８８】よって、ギヤ比の変更に伴うステアリング
系の特性変更を改善することができ、違和感がない安定
した操舵フイーリングの向上が図れる電動パワーステア
リング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
全体構成図
【図２】ＦＥＴブリッジで構成した電動機駆動手段の実
施例
【図３】本発明の第１実施例に係る電動パワーステアリ
ング装置の要部ブロック構成図
【図４】ギヤ比制御手段の要部ブロック構成図
【図５】本発明の第２実施例に係る電動パワーステアリ
ング装置の制御手段の要部ブロック構成図
【図６】本発明の第２実施例に係る電動パワーステアリ
ング装置のトルク制御手段の要部ブロック構成図
【図７】本発明の第２実施例に係る電動パワーステアリ
ング装置の操舵速度制御手段の要部ブロック構成図
【図８】操舵トルクＴとトルク制御量Ｃｔ１のテーブル
１
【図９】車速Ｖとギヤ比目標値Ｃｇのテーブル２
【図１０】図５の制御手段の一実施例の動作フロー図
【図１１】トルク制御手段の特性図（ａテーブル、ｂテ
ーブル、ｃテーブル）
【図１２】操舵速度制御手段の特性図（ｄテーブル、ｅ
テーブル、ｆテーブル）
【図１３】往き戻り状態時のトルク補正方向モード表
【図１４】図３の関数ｆ１（ＳＶ）、ｆ２（ＳＶ）の特
性図
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホ
イール，ハンドル、３…ステアリング軸、４…連結軸、
４ａ，４ｂ…自在継ぎ手、５…可変ギヤ比機構、６…手
動操舵力発生手段、７…ラック軸、８…タイロッド、９
…前輪、１０…電動機、１１…ボールねじ機構、１２…
操舵トルクセンサ、１３…ギヤ比センサ、１４…操舵速
度センサ、１５…操舵角センサ、１６…車速センサ、１
７，２７…制御手段、１８…電動機駆動手段、１８ａ…
インターフェース回路、１９…フィードバック制御手
段、１９ａ…加算器、１９ｂ…ＰＩＤ手段、１９ｃ…方
向切換手段、１９ｄ…フィルタ手段、２０…目標信号発
生手段、２０ａ…ステアリング状態検出手段、２０ｂ…
操舵戻り量判別手段、２１ａ…トルク制御手段、２１ａ
１…車速応動目標トルク発生手段、２１ａ２…車速舵角
応動目標トルク発生手段、２１ａ３…ギヤ比演算手段、
２１ａ４…リアルタイムギヤ比補正手段、２１ｅ…操舵
速度制御手段、２１ｅ１…往き操舵速度制御手段、２１
ｅ２…戻り操舵速度制御手段、２１ｅ３…ギヤ比算出手
段、２１ｅ４…往き演算手段、２１ｅ５…戻り演算手
段、２３…論理切替部（ＳＷ１）、２６…加減算器、２
８…目標信号発生手段、２８ｂ…加算器、３９…電動機
（ＶＧＳ）、４０…ギヤ比制御手段、４０ａ…目標信号
発生手段（ＶＧＳ）、４０ｂ…加算手段（ＶＧＳ）、４
０ｃ…ＰＩＤ手段（ＶＧＳ）、４０ｄ…フィードバック
制御手段（ＶＧＳ）、４０ｅ…電動機駆動手段（ＶＧ
Ｓ）、Ｃｏ…電動機制御目標信号、Ｃｄ…操舵角制御
量、Ｃｆ，Ｃｓｖｆ…往き回転速度制御量，往き操舵速
度制御量、Ｃｇ…ギヤ比目標値、Ｃｒ，Ｃｓｖｒ…戻り
回転速度制御量，戻り操舵速度制御量、Ｃｓｖ…回転速
度制御量，操舵速度制御量、Ｃｔ、Ｃｔ１、Ｃｔ３…ト
ルク制御量、Ｃｖ…車速制御量、（Ｃｔ−Ｃｓｖ）…往
き電動機制御信号、（Ｃｔ−Ｃｓｖｆ）…往きトルク補
正値、（Ｃｔ＋Ｃｓｖ）…戻り電動機制御信号、（Ｃｔ
＋Ｃｓｖｒ）…戻りトルク補正値、Ｄ…操舵角信号、Ｄ
ｄ…操舵角方向信号、ＤＭ…回転方向信号、Ｄｓｖ…操
舵速度方向信号、Ｄｓ１…トルク補正信号、Ｄｓ３…補
正係数、Ｄｔ…操舵トルク方向信号、Ｇ…ギヤ比信号，
ギヤ比、Ｍｏ…電動機駆動信号、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ
４…ＦＥＴ、Ｓｓ…ステアリング状態信号、ＳＶ…操舵
速度信号、ＳＷ１…論理切替部、Ｔ…操舵トルク信号、
Ｖ…車速信号、
【手続補正書】
【提出日】平成１０年８月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 電動パワーステアリング装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、可変ギア比機構
を有するパワーステアリング装置に係り、特に充分なハ
ンドル戻りを付与することにより、軽くハンドルが切れ
るパワーステアリング装置の特性を保持したままで、往
き戻りの違和感、摩擦感を軽減し、低高速時の車両挙動
の安定を持ったフイーリングの良い操舵感を実現する可
変ギア比機構付きの電動パワーステアリング装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の可変ギア比機構ステアリング装置
において、ウォームセクタ、ボールナット、ラック＆ピ
ニオン等の可変ギア比機構を用いて、直進付近のギヤ比
を大きく、ロック側のギヤ比を小さくすることにより車
両応答性の向上を図ったものは知られている、また従来
のパワーステアリング装置において、動力を積極的に用
いて、車速が増大するのに伴い操舵補助力を減少させて
電動機を制御するものは知られている。
【０００３】従来の電動パワーステアリング装置は、例
えば車両速度（以下、車速と呼ぶ）Ｖに対し車速が増大
するのに伴い、ハンドルの戻り操舵時に電動機の設定速
度を減少するようにすることにより、車両の低速走行時
にはステアリング系の戻り速度を比較的大きく保ち、高
速走行時にはステアリング系の戻り速度を小さくし、車
両の挙動変化（低速走行時に鈍感、高速走行時に敏感）
を少なくしている。
【０００４】また、従来の可変ギア比機構付きパワース
テアリング装置では、オーバオールステアリングレシオ
を大きくすると操舵力は小さくてすむが、ハンドル回転
数の増大により舵取りが頻繁になるので、オーバオール
ステアリングレシオを全体的に小さく取りハンドル回転
数の増大を減少させている。特性は、ロック側のギヤ比
を小さく、直進付近のギヤ比を大きくし、ロックツーロ
ック回転数を低減させつつ直進走行時にクイックになら
ぬようハンドルに余裕をもたせている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の可変ギア比機構
付きパワーステアリング装置は、直進付近のギヤ比を大
きく、ロック側のギヤ比を小さくしてあるため、ハンド
ル角の増大とともにギヤ比を小さく設定し、また転舵輪
の転舵角の動作があまりクイックにならぬように設定し
てあるため以下のような課題がある。
【０００６】可変ギア比機構付きパワーステアリング装
置は、可変ギア比機構からハンドルまでの上流側の機械
的フリクション、オイルの粘性項、および慣性項等の影
響がギヤ比により変化するので、車両の車輪による自己
復帰トルクが作用しても、ハンドルの戻りがギヤ比によ
り変化するという課題がある。特に、車両が低速走行時
には、高速走行時に比べて自己復帰トルクの作用が弱い
ので顕著となる。
【０００７】また、電動機等の補助動力を積極的に用い
て、ハンドルの往き操作と戻り操作時に補助動力を作用
させても可変ギヤ機構のため、ギヤ比が変わってしまい
適当な補助動力の付与が困難であり、違和感および摩擦
感を除去することができず、操舵フイーリングの低下を
まねく課題がある。
【０００８】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的はギヤ比が変わっても、フリ
クション、オイルの粘性項、および慣性項等の作用に係
わらず、一定のハンドル戻りを付与し、またフイーリン
グの良い操舵感を実現することのできる可変ギア比機構
付きパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、可変ギ
ヤ比機構のギヤ比を検出するギヤ比検出手段を設け、制
御手段は操舵トルク検出手段からの信号とギヤ比検出手
段からの信号に基づき目標電動機電流を決定することを
特徴とする。
【００１０】請求項１に係る電動パワーステアリング装
置は、可変ギヤ比機構のギヤ比を検出するギヤ比検出手
段を設け、制御手段は操舵トルク検出手段からの信号と
ギヤ比検出手段からの信号に基づき目標電動機電流を決
定するので、可変ギヤ比機構のギヤ比検出手段からの信
号に基づき目標電動機電流を決定するので、ギヤ比が変
更されても、それを加味した目標電動機電流を決定し、
操舵フイーリングの良い操舵感を実現することができ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。なお、この発明は電動式パ
ワーステアリング装置のフリクション、オイルの粘性等
の作用が可変ギヤ比機構のギヤ比の変更により変化しな
いようにして、良好な操舵フイーリングを得ることがで
きる可変ギヤ比機構を有する電動パワーステアリング装
置を提供するものである。
【００１２】図１はこの発明に係る電動式パワーステア
リング装置の全体構成図である。電動式パワーステアリ
ング装置１は、ハンドル２に一体的に設けられたステア
リング軸３に自在継ぎ手４ａ，４ｂを備えた連結軸４を
介してステアリングギヤボックス内に設けられた可変ギ
ヤ比機構５によって、機械的に連結され手動操舵力発生
手段６が構成される。なお、実施構造としてのギヤ比可
変機構は、特開平７−２５７４０６号公報に開示されて
いる。
【００１３】ステアリング軸３の回転運動を可変ギヤ比
機構５を有したラック＆ピニオン等により往復運動する
ラック軸７は、その両端にタイロッド８を介して転動輪
としての左右の前輪９が連結される。
【００１４】このようにして、ハンドル２で操舵時には
直進付近のギヤ比が大きく、ロック側でギヤ比が小さな
ラック＆ピニオン式の手動操舵力発生手段６を介して、
マニュアルステアリングで前輪９を転動させて車両の向
きを変えている。
【００１５】手動操舵力発生手段６による操舵力を軽減
するため、操舵補助力を供給する電動機１０をラック軸
７の同軸上に配置し、また同様にボールネジ機構１１を
同軸上に配置し、これを介し操舵補助力を推力に変換し
てラック軸７に作用させる。
【００１６】ステアリングギヤボックス内には手動トル
クを検出するための操舵トルクセンサ１２、とギヤ比を
検出するためのギヤ比センサ１３、ステアリング軸３の
回転速度に対応した操舵速度を検出するための操舵速度
検出センサ１４をそれぞれ設け、トルク信号Ｔ、ギヤ比
信号Ｇ、操舵速度信号ＳＶを制御手段１７に供給する。
【００１７】また、車の速度に対応した車速を検出する
車速センサ１６を設け、車速信号Ｖを制御手段１７に供
給する。
【００１８】なお、操舵トルクセンサ１２をトーション
バのトルク量の変化に対応した捩れ変位を電圧に変換す
るポテンションメータ、ギヤ比センサ１３を可変ギヤと
一体化したカムとポテンションメータ、操舵速度検出セ
ンサ１４をタコジェネレータ等の直流発電機、車速セン
サ１６をスリットを有する回転円盤とフォトカプラ等で
構成した。
【００１９】また、操舵トルクセンサ１２は、操舵の回
転方向とトルク量に応じたトルク信号Ｔ、ギヤ比センサ
１３は、ギヤの比率に応じたギヤ比信号Ｇ、操舵速度検
出センサ１４は、操舵にともなう回転方向と操舵の回転
速度に応じた操舵速度信号ＳＶ、車速センサ１６は、車
の前後方向と車速に応じた車速信号Ｖをそれぞれ出力す
る。
【００２０】制御手段１７は、操舵トルクセンサ１２が
検出するトルク信号Ｔとギヤ比センサ１３が検出するギ
ヤ比信号Ｇ、操舵速度検出センサ１４が検出する操舵速
度信号ＳＶ、および車速センサ１６が検出する車速信号
Ｖを処理して得られる電動機制御信号Ｃo（例えば、Ｐ
ＷＭ信号）で電動機駆動手段１８（例えば、ＦＥＴを用
いたブリッジ回路）を介して電動機１０をＰＷＭ駆動し
て、走行状態に対応した操舵補助力が得られるように構
成する。
【００２１】電動機駆動手段１８は、インターフェース
回路１８ａおよび４個のＦＥＴからなるブリッジ回路で
構成する。
【００２２】図２にＦＥＴブリッジで構成した電動機駆
動手段の実施例を示す。電動機駆動手段１８はインター
フェース回路１８ａに入力される電動機制御信号Ｃoに
基づいて電動機１０を駆動する電動機駆動信号Ｍｏを出
力する。
【００２３】なお、インターフェース回路１８ａに入力
される電動機制御信号Ｃoは、例えば電動機１０の回転
方向を制御する方向信号と電動機１０の駆動量（駆動ト
ルクと回転数）を制御するＰＷＭ信号から形成し、例え
ば電動機１０を左回転させる場合、方向信号によりＦＥ
ＴのＱ４をオン制御し、ＰＷＭ信号のデューティ比によ
りＦＥＴのＱ２のゲートを制御する。また電動機１０を
右回転させる場合、方向信号によりＦＥＴのＱ１をオン
制御し、ＰＷＭ信号のデューティ比によりＦＥＴのＱ３
のゲートを制御する。
【００２４】さらに、ＦＥＴのＱ１とＱ４、またはＦＥ
ＴのＱ２とＱ３を同時にオン制御して電動機１０の入力
端子間を短絡して、電磁制動をかけるよう制御すること
もできる。また、例えば、ＦＥＴブリッジと電動機１０
間に低抵抗を設けて、検知する電位から電動機１０に流
れる電流の検出とＦＥＴ素子のチェックや電動機１０等
の故障検出を行う。
【００２５】図３は本発明の第１実施例に係る電動パワ
ーステアリング装置の要部ブロック構成図である。な
お、本図の構成は、操舵トルクと操舵速度とギヤ比に基
づいて電動機制御信号を制御する可変ギヤ比機構を有す
る電動パワーステアリング装置に関する。
【００２６】図３において、電動パワーステアリング装
置は、操舵トルクセンサ１２と、ギヤ比センサ１３と、
操舵速度センサ１４と、制御手段１７と、電動機駆動手
段１８と、電動機１０とから構成する。
【００２７】制御手段１７は、マイクロプロセッサを基
本に構成し、ステアリングの目標信号発生手段２０とフ
ィードバック制御手段１９を備え、操舵トルクセンサ１
２が検出するトルク信号Ｔおよびギヤ比センサ１３が検
出するギヤ比信号Ｇの絶対値に基づいてそれぞれに対応
したトルク制御量Ｃｔ、操舵速度センサ１４が検出する
操舵速度信号ＳＶおよびギヤ比信号Ｇに対応した回転速
度制御量Ｃｓｖｆ、Ｃｓｖｒに変換するとともに、それ
ぞれトルク信号Ｔおよび操舵速度信号ＳＶの方向信号か
らハンドル２の往き状態には電動機制御信号（Ｃｔ−Ｃ
ｓｖｆ）、戻り状態には電動機制御信号（Ｃｔ＋Ｃｓｖ
ｒ）を電動機制御信号Ｃｏとしてフィードバック制御手
段１９に供給する。
【００２８】また、制御手段１７は図示しないＡ／Ｄ変
換手段、方向判定手段等を備え、操舵トルクセンサ１２
が検出するトルク信号Ｔおよび操舵速度センサ１４が検
出する操舵速度信号ＳＶの絶対値に対応するデジタル値
に変換して、方向をＤｔおよびＤｓｖのフラグとして検
出する。
【００２９】さらに、フィードバック制御手段１９は、
加算手段１９ａ、ＰＩＤ手段１９ｂ、方向切換手段１９
ｃとフィルタ手段１９ｄとを備え、電動機駆動手段１８
が電動機１０を駆動するために適した電動機制御信号Ｃ
ｏに電流Ｉをフィードバックして、例えばＰＷＭ信号と
回転方向信号Ｄｍに変換して出力するよう構成する。
【００３０】ステアリング状態検出手段２０ａは、トル
ク信号の方向フラグＤｔおよび操舵速度信号ＳＶの方向
フラグＤｓｖに基づいてハンドル２の往き状態または戻
り状態を検出し、例えば往き状態はＨレベル、戻り状態
はＬレベルのように状態に対応したステアリング状態信
号Ｓｓを操舵速度制御手段２１ｅの切換え部（ＳＷ１）
２３に供給する。
【００３１】なお、往き状態または戻り状態の検出は、
例えば、フラグＤｔとフラグＤｓｖの符号で判断するよ
う構成し、フラグＤｔとフラグＤｓｖの符号が一致する
場合（Ｄｔ＝Ｄｓｖ）は往き状態、フラグＤｔとフラグ
Ｄｓｖの符号が不一致する場合（Ｄｔ≠Ｄｓｖ）は戻り
状態としてもよい。
【００３２】トルク制御手段２１ａは、ＲＯＭ等のメモ
リを備え、実験や理論計算等に基づいて設定した、例え
ば図８のテーブル１のような操舵トルクＴと対応する電
動機制御量であるトルク制御量Ｃｔ１のデータを予めメ
モリに記憶しておき、デジタル変換されたトルク信号Ｔ
入力に対応したトルク制御量Ｃｔ１を選択してトルク制
御量信号Ｃｔ１を出力する。
【００３３】トルク信号Ｔを微分したｄＴ／ｄｔの信号
に、ギヤ比信号Ｇの２乗相当を乗したトルク制御量信号
Ｃｔ２を出力し、両方の信号Ｃｔ１とＣｔ２との和の信
号Ｃｔを加算手段２８ｂに供給する。
【００３４】操舵速度制御手段２１ｅは、電動機１０の
制御量である回転速度制御量Ｃｓｖを、ハンドル２の往
き状態と戻り状態にそれぞれ対応してｆ１（ＳＶ）、ｆ
２（ＳＶ）のデータを予めメモリに記憶しておき、デジ
タル変換された操舵速度信号ＳＶの入力に対応して、操
舵速度制御量ｆ１（ＳＶ）、ｆ２（ＳＶ）にそれぞれギ
ヤ比Ｇを直接、または適当に補正して乗算する。そし
て、ステアリング状態検出手段２０ａからの信号によ
り、往き状態では、Ｃｓｖｆ＝Ｇ・ｆ１（ＳＶ）、戻り
状態では、Ｃｓｖｒ＝−Ｇ・ｆ２（ＳＶ）を切換え部
（ＳＷ１）２３に供給する。但し、ｆ１（ＳＶ）とｆ２
（ＳＶ）は図１４に示すような特性を有する。
【００３５】また、図４に示す可変ギヤ比機構５のギヤ
比制御手段４０は、ギヤ比の目標信号発生手段４０ａ、
加算手段４０ｂ、ＰＩＤ手段４０ｃ、フィードバック制
御手段４０ｄ、電動機駆動手段４０ｅを備える。
【００３６】ギヤ比の目標信号発生手段４０ａは、ＲＯ
Ｍ等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定
した、例えば図９のテーブル２のような車速Ｖと対応す
るギヤ比目標値Ｃｇのデータを予めメモリに記憶してお
き、デジタル変換された車速Ｖ入力に対応したギヤ比目
標値Ｃｇを選択してギヤ比制御量信号Ｃｇを出力し、ギ
ヤ比信号Ｇとの偏差を０にすべく、加算手段４０ｂ、Ｐ
ＩＤ手段４０ｃを介して、図示されない可変ギヤ比機構
５の電動機３９をフィードバック制御手段４０ｄ、電動
機駆動手段４０ｅにより制御する。
【００３７】このように、制御手段１７は、ギヤ比信号
Ｇの２乗相当に対応したトルク制御量Ｃｔ２を含んだト
ルク制御量Ｃｔとギヤ比信号Ｇを直接又は適当に補正し
て乗算された回転速度制御量Ｃｓｖとの差（Ｃｔ−Ｃｓ
ｖ）の電動機制御信号Ｃｏを形成したので、舵角に、又
は車速に応じてギヤ比が変化する際、装置のフリクショ
ン、粘性項、慣性項の変化にともなうハンドル戻りの悪
化と、往き操作時の遅れ感をなくすことができる。ま
た、回転速度の悪影響による減衰不足となり、滑らかさ
の不足をなくすことができ、操舵フィーリングを向上さ
せることができる。
【００３８】図５は本発明の第２実施例に係る電動式パ
ワーステアリング装置の要部ブロック構成図である。な
お、本図の構成は操舵トルク、操舵角、操舵速度および
車速に基づいて電動機制御信号を制御する電動式パワー
ステアリング装置に関する。図５において、電動式パワ
ーステアリング装置は、操舵トルクセンサ１２と、操舵
速度センサ１４と、操舵角センサ１５と、車速センサ１
６と、制御手段２７と、電動機駆動手段１８と、電動機
１０とから構成する。但し、全体構成図は、図１に示す
ものに操舵角センサ１５を追加して設けた構成である。
【００３９】なお、センサは、例えば操舵トルクセンサ
１２をトーションバのトルク量の変化に対応した捩れ変
位を電圧に変換するポテンションメータ、操舵速度検出
センサ１４をタコジェネレータ等の直流発電機、操舵角
検出センサ１５および車速センサ１６をスリットを有す
る回転円盤とフォトカプラ等で構成し、電動機駆動手段
１８は図２に示すＦＥＴブリッジで構成する。
【００４０】制御手段２７はマイクロプロセッサを基本
に構成し、ステアリングの目標信号発生手段２８、第一
の実施例と同等のフィードバック制御手段１９を備え、
操舵トルクセンサ１２が検出するトルク信号Ｔと、車速
センサ１６が検出する車速信号Ｖと、操舵角センサ１５
が検出する操舵角信号Ｄとに基づいてトルク信号Ｔに対
応したトルク制御量Ｃｔに変換し、車速信号Ｖと操舵角
信号Ｄと操舵速度センサ１４が検出する操舵速度信号Ｓ
Ｖに基づいて操舵速度信号ＳＶに対応した操舵速度制御
量Ｃｓｖ（Ｃｓｖｆ、またはＣｓｖｒ）に変換する。
【００４１】トルク信号Ｔと操舵角信号Ｄと操舵速度信
号ＳＶの方向からハンドル２に対し往き状態にはトルク
信号Ｔに対応したトルク制御量Ｃｔと、操舵速度信号Ｓ
Ｖに対応した操舵速度制御量Ｃｓｖとの差を演算し、電
動機制御信号（Ｃｔ−Ｃｓｖ）を電動機制御目標信号Ｃ
ｏとしてフィードバック制御手段１９に供給する。
【００４２】また、制御手段２７は図示しないＡ／Ｄ変
換手段、方向判定手段等を備え、操舵トルクセンサ１２
が検出するトルク信号Ｔ、操舵角センサ１５が検出する
操舵角信号Ｄおよび操舵速度センサ１４が検出する操舵
速度信号ＳＶの絶対値に対応するデジタル値に変換し
て、方向をＤｔ、ＤｄおよびＤｓｖのフラグとして検出
する。
【００４３】目標信号発生手段２８は、ステアリング状
態検出手段２０ａ、トルク制御手段２１ａおよび操舵速
度制御手段２１ｅから構成し、トルク制御手段２１ａ
で、実験や理論計算等に基づいて設定した値をメモリよ
り選択して算出した目標値Ｃｔと、操舵速度制御手段２
１ｅで、メモリされているテーブルから選択出力し、各
往き戻りの操舵速度制御量にギヤ比Ｇを直接、または適
当に補正と乗算を行い算出した操舵速度制御量Ｃｓｖｆ
とＣｓｖｒとを用いて、ステアリング状態検出手段２０
ａにより、往き目標信号（Ｃｔ−Ｃｓｖｆ）と戻り目標
信号（Ｃｔ＋Ｃｓｖｒ）を出力する。
【００４４】ステアリング状態検出手段２０ａは、トル
ク信号Ｔの方向フラグＤｔ、操舵角信号Ｄの方向フラグ
Ｄｄおよび操舵速度信号ＳＶの方向フラグＤｓｖに基づ
いて図１３の表に示すように、ハンドル２の往き状態ま
たは戻り状態を検出し、例えば往き状態はＨレベル、戻
り状態はＬレベルのように状態に対応したステアリング
状態信号Ｓｓを切換え部（ＳＷ１）２３に供給する。
【００４５】トルク制御手段２１ａは、車速応動目標ト
ルク発生手段２１ａ１、車速舵角応動目標トルク発生手
段２１ａ２、ギヤ比演算手段２１ａ３、リアルタイムギ
ヤ比補正手段２１ａ４および加減算器２６により構成
し、ＲＯＭ等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づ
いて設定した値を選択し、目標値Ｃｔを算出する。図６
は、車速応動目標トルク発生手段２１ａ１と、車速舵角
応動目標トルク発生手段２１ａ２と、ギヤ比演算手段２
１ａ３と、リアルタイムギヤ比補正手段２１ａ４とから
なるトルク制御手段２１ａを示す。
【００４６】車速応動目標トルク発生手段２１ａ１は、
ＲＯＭ等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づいて
設定した操舵トルクセンサからの信号を例えば図１１の
ａテーブルのような操舵トルクのトルク信号Ｔと車速信
号Ｖに対応する電動機制御量であるトルク制御量Ｃｔ１
のデータを予めメモリに記憶しておき、デジタル変換さ
れたトルク信号Ｔ入力と車速信号Ｖに対応したトルク制
御量Ｃｔ１を選択して出力する。 （ただし、図１１のａテーブルのトルク制御量Ｃｔ１の
値に対応する曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印の方
向側の曲線に移行して行く。）
【００４７】車速舵角応動目標トルク発生手段２１ａ２
は、ＲＯＭ等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づ
いて設定し、操舵角センサと車速センサからの信号を例
えば図１１のｂテーブルのような操舵角センサからの操
舵角の操舵角方向Ｄｄと操舵角量Ｃｄの絶対値と車速信
号Ｖに対応する電動機制御量であるトルク制御量Ｃｔ３
のデータを予めメモリに記憶しておき、デジタル変換さ
れた操舵角信号Ｄ入力と車速信号Ｖ入力に対応した制御
量信号Ｃｔ３を出力する。 （ただし、図１１のｂテーブルのトルク制御量Ｃｔ３の
値に対応する曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印の方
向側の曲線に移行して行く。）
【００４８】ギヤ比演算手段２１ａ３は、ＲＯＭ等のメ
モリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定し、操舵
角センサと車速センサからの信号を例えば図１１のｃテ
ーブルのような操舵角センサからの操舵角信号Ｄ、車速
センサからの車速信号Ｖに基づいて、車速と操舵角によ
り、刻々と変化するギヤ比Ｇを算出し、リアルタイムギ
ヤ比補正手段２１ａ４に供給する。 （ただし、図１１のｃテーブルのギヤ比Ｇの値に対応す
る曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印の方向側の曲線
に移行して行く。）
【００４９】リアルタイムギヤ比補正手段２１ａ４は、
操舵トルクセンサからのトルク信号Ｔの微分値ｄＴ／ｄ
ｔに係数ｋと合せて、さらにギヤ比演算手段２１ａ３で
算出したギヤ比Ｇの２乗Ｇ2を乗算し、ｋＧ2ｄＴ／ｄｔ
を出力する。
【００５０】加減算器２６は、車速応動目標トルク発生
手段２１ａ１からＣｔ１を、車速舵角応動目標トルク発
生手段２１ａ２からＣｔ３を、リアルタイムギヤ比補正
手段２１ａ４からｋＧ2ｄＴ／ｄｔを供給され、加減算
し目標値Ｃｔを算出する。
【００５１】操舵速度制御手段２１ｅは、図７に示すよ
うに、往き操舵速度制御手段２１ｅ１、戻り操舵速度制
御手段２１ｅ２、ギヤ比算出手段２１ｅ３、往き演算手
段２１ｅ４および戻り演算手段２１ｅ５より構成され
る。
【００５２】操舵速度制御手段２１ｅは、操舵角センサ
１５、操舵速度センサ１４および車速センサ１６からの
信号Ｄ、ＳＶおよびＶに基づいて、往き操舵速度制御量
と、戻り操舵速度制御量と、ギヤ比とがメモリされてい
るテーブルから選択出力し、各往き戻りの操舵速度制御
量にギヤ比Ｇを直接、または適当に補正、乗算を行い操
舵速度制御量ＣｓｖｆとＣｓｖｒとを算出する。
【００５３】往き操舵速度制御手段２１ｅ１は、ＲＯＭ
等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定し
たハンドル２の往き状態を操舵速度センサからの信号を
例えば図１２のｆテーブルのような操舵速度信号ＳＶと
車速信号Ｖに対応した往き操舵速度制御量Ｃｆを選択し
て出力する。 （ただし、図１２のｆテーブルの往き操舵速度制御量Ｃ
ｆの値に対応する曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印
の方向側の曲線に移行して行く。）
【００５４】戻り操舵速度制御手段２１ｅ２は、ＲＯＭ
等のメモリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定し
たハンドル２の戻り状態を操舵速度センサからの信号を
例えば図１２のｅテーブルのような操舵速度信号ＳＶと
車速信号Ｖに対応した戻り操舵速度制御量Ｃｒを選択し
て出力する。 （ただし、図１２のｅテーブルの戻り操舵速度制御量Ｃ
ｒの値に対応する曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印
の方向側の曲線に移行して行く。）
【００５５】ギヤ比算出手段２１ｅ３は、ＲＯＭ等のメ
モリを備え、実験や理論計算等に基づいて設定した操舵
角センサからの信号を例えば図１２のｄテーブルのよう
な操舵角の操舵角信号Ｄと車速信号Ｖに対応するギヤ比
Ｇを出力する。 （ただし、図１２のｄテーブルのギヤ比Ｇの値に対応す
る曲線は車速信号Ｖの増大に伴って矢印の方向側の曲線
に移行して行く。）
【００５６】往き演算手段２１ｅ４は、往き操舵速度制
御手段２１ｅ１から出力された往き操舵速度制御量Ｃｆ
にギヤ比算出手段２１ｅ３から出力されたギヤ比Ｇを直
接、または適当に補正し、乗算して、往き操舵速度制御
量Ｃｓｖｆ（＝Ｇ・Ｃｆ）を出力する。
【００５７】戻り演算手段２１ｅ５は、戻り操舵速度制
御手段２１ｅ２から出力された戻り操舵速度制御量Ｃｒ
にギヤ比算出手段２１ｅ３から出力されたギヤ比Ｇを直
接、または適当に補正し、乗算して、戻り操舵速度制御
量Ｃｓｖｒ（＝−Ｇ・Ｃｒ）を出力する。
【００５８】切替部（ＳＷ１）２３は、ソフトプログラ
ム制御のスイッチ機能を備え、ステアリング状態検出手
段２０ａから供給されるステアリング状態信号Ｓｓに基
づいて、例えば往き状態を検出したＨレベルの場合は信
号Ｃｓｖｆを選択し（ＳＷ１の実線）、また戻り状態を
検出したＬレベルの場合は信号Ｃｓｖｒを選択して操舵
速度制御量Ｃｓｖを出力し、加算器２８ｂに供給する。
【００５９】加算器２８ｂは、ステアリング状態検出手
段２０ａからのステアリング状態信号Ｓｓに基づいて選
択された、往き状態または戻り状態の操舵速度制御量Ｃ
ｓｖをトルク制御手段２１ａからのトルク制御量Ｃｔか
ら減し、電動機制御目標信号Ｃｏを出力し、フィードバ
ック制御手段１９に供給する。
【００６０】さらに、フィードバック制御手段１９は、
加算手段１９ａ、ＰＩＤ手段１９ｂ、方向切換手段１９
ｃとフィルタ手段１９ｄとを備え、電動機駆動手段１８
が電動機１０を駆動するために適した電動機制御信号Ｃ
ｏに電流Ｉをフィードバックして、例えばＰＷＭ信号と
回転方向信号ＤＭに変換して出力するよう構成する。ま
た、電動機駆動手段１８は図２に示すＦＥＴブリッジで
構成し、ＰＷＭ信号と回転方向信号ＤＭから電動機１０
に駆動信号Ｍｏを供給して電動機１０を駆動する。
【００６１】このように、制御手段２７は、トルク制御
手段で操舵のトルク信号Ｔと車速信号Ｖに対応するトル
ク制御量Ｃｔ１と、操舵角信号Ｄと車速信号Ｖに対応し
た制御量信号Ｃｔ３と、車速と操舵角によるギヤ比Ｇを
操舵トルクセンサからのトルク信号Ｔの微分値ｄＴ／ｄ
ｔに係数ｋと合せてＧ2を乗算したｋＧ2ｄＴ／ｄｔとを
加減算した（Ｃｔ１−Ｃｔ３＋ｋＧ2ｄＴ／ｄｔ）を目
標値Ｃｔとして算出し、さらに操舵速度制御手段で操舵
速度信号ＳＶと車速信号Ｖに対応した往き戻りの操舵速
度制御量ＣｆとＣｒを選択し、操舵角信号Ｄと車速信号
Ｖに対応するギヤ比Ｇを直接、または適当に補正、乗算
して、算出した往き戻りの操舵速度制御量Ｇ・Ｃｆ、−
Ｇ・Ｃｒからなる操舵速度制御量Ｃｓｖをトルク制御手
段の目標値Ｃｔから減するために、大きなギヤ比でも大
きな補正を行うので、往きには（Ｃｔ−Ｇ・Ｃｆ）、戻
りには（Ｃｔ＋Ｇ・Ｃｒ）の値を得られのでギヤ比に係
わらず、また操舵速度に係わらず常に安定した電動機制
御目標信号Ｃｏを出力し、フィードバック制御手段１９
に供給し、電動機１０を駆動する。
【００６２】但し、本実施例でも図４と同様なギヤ比制
御手段４０を有する。図１３は往き状態時と戻り状態時
における、これら操舵角方向信号Ｄｄ、トルク方向信号
Ｄｔと操舵速度方向信号Ｄｓｖに対応するトルク補正方
向であり、制御モードＡで往き状態を表わし、制御モー
ドＢ、Ｃで戻り状態を表わす。また、符号において＋は
右方向、−は左方向を示す。
【００６３】例えば、ステアリング状態検出手段２０ａ
において右（＋）を選択した場合には、操舵角方向信号
Ｄｄが＋、トルク方向信号Ｄｔが＋、操舵速度方向信号
Ｄｓｖが＋／−の時は、往き状態に対応し、トルク補正
値は（Ｃｔ−Ｃｓｖｆ）で制御モードはＡで、往き状態
を表わす。
【００６４】また、操舵角方向信号Ｄｄが＋、トルク方
向信号Ｄｔが−、操舵速度方向信号Ｄｓｖが＋の時は、
浅い戻り状態に対応し、トルク補正値は（Ｃｔ＋Ｃｓｖ
ｒ）で制御モードはＣで、浅い戻り状態を表わす。
【００６５】さらに、操舵角方向信号Ｄｄが＋、トルク
方向信号Ｄｔが−、操舵速度方向信号Ｄｓｖが−の時
は、戻り状態に対応し、トルク補正値は（Ｃｔ−Ｃｓｖ
ｆ）で制御モードはＢで、戻り状態を表わす。
【００６６】また、ステアリング状態検出手段２０ａに
おいて左（−）を選択した場合には、操舵角方向信号Ｄ
ｄが−ではトルク方向信号Ｄｔ、操舵速度方向信号Ｄｓ
ｖ、トルク補正方向が全て逆になり、制御モードは変ら
ない。
【００６７】次に、図５の構成の動作を動作フロー図に
基づいて説明する。図１０は図５の制御手段の一実施の
形態の動作フロー図であり、ステップＰ０〜Ｐ２３は制
御手段の各動作状態を示す。
【００６８】図示しないイグニッションキーのキースイ
ッチがオン操作されると、制御手段２７に電源が印加さ
れて動作が開始する。（ステップＰ０）まず、制御手段
２７を構成するマイクロプロセッサが制御動作を開始
し、パワーオンリセット信号等の制御信号を各構成部に
送って初期リセットをかけ、イニシャライズ（ステップ
Ｐ１）を実行する。
【００６９】次に、ステップＰ２で操舵トルクセンサ１
２が検出したアナログ値のトルク量と操舵回転方向を含
むトルク信号Ｔを読み込む。ステップＰ３でＡ／Ｄ変換
部等を介し、操舵トルクの作用方向と大きさが計算さ
れ、トルクの絶対値Ｔと操舵トルクの方向を示すフラグ
Ｄｔに変換される。トルクの絶対値の大きさＴとトルク
の方向フラグＤｔをメモリに記憶される。
【００７０】次に、ステップＰ４で操舵角センサ１５が
検出したディジタル値の操舵角量と操舵回転方向を含む
操舵角信号Ｄを読み込む。ステップＰ５でカウンタ部等
を介し、操舵角の作用方向と大きさが計算され、操舵角
の絶対値Ｄと操舵角の方向を示すフラグＤｄに変換され
る。操舵角の大きさＤと操舵角の方向フラグＤｄをメモ
リに記憶される。
【００７１】次に、ステップ６で操舵速度センサ１４が
検出したアナログ値の操舵速度量と操舵回転方向を含む
操舵速度信号ＳＶを読み込む。ステップＰ７でＡ／Ｄ変
換部等を介し、操舵速度の作用方向と大きさが計算さ
れ、操舵速度の値ＳＶと操舵速度の方向を示すフラグＤ
ｓｖに変換される。操舵速度の大きさＳＶと操舵速度の
方向フラグＤｓｖをメモリに記憶される。
【００７２】次に、ステップ８で車速センサ１６が検出
したディジタル値の車速量と車速方向を含む車速信号Ｖ
を読み込む。ステップＰ９でカウンタ部等を介し、車速
の作用方向と大きさが計算され、車速の値Ｃｖと車速の
方向を示すフラグＤｖに変換される。車速の大きさＣｖ
と車速の方向フラグＤｖをメモリに記憶される。
【００７３】ステップＰ１０において、トルク制御手段
２１ａのメモリに予め設定されたａテーブル（図１１参
照）のアドレスＴにあるデータＣｔ１を呼出す。ａテー
ブルには、トルク制御手段２１ａでトルク信号Ｔと車速
信号Ｖに対応する電動機制御量であるトルク制御量Ｃｔ
１が格納されている。
【００７４】ステップＰ１１では、トルク制御手段２１
ａのメモリに予め設定されたｂテーブル（図１１参照）
のアドレスＤにあるデータＣｔ３を呼出す。ｂテーブル
には、トルク制御手段２１ａで操舵角方向Ｄｄと操舵角
量Ｃｄの絶対値と車速信号Ｖに対応する電動機制御量で
あるトルク制御量Ｃｔ３が格納されている。
【００７５】ステップＰ１２では、トルク制御手段２１
ａのメモリに予め設定されたｃテーブル（図１１参照）
のアドレスＤにあるデータＧを呼出す。ｃテーブルに
は、トルク制御手段２１ａで操舵角信号Ｄと車速信号Ｖ
に対応するギヤ比であるＧが格納されている。
【００７６】続いて、ステップＰ１３では、トルク信号
Ｔを微分し、ｄＴ／ｄｔに係数ｋを合せ、またステップ
Ｐ１２で得たギヤ比Ｇを累算Ｇ2し、さらにこれらを乗
算してｋＧ2ｄＴ／ｄｔを、トルク制御手段２１ａのメ
モリからステップＰ１０で得たトルク制御量Ｃｔ１と、
ステップＰ１１で得たトルク制御量Ｃｔ３とを加算演算
して、（Ｃｔ１−Ｃｔ３＋ｋＧ2ｄＴ／ｄｔ）を電動機
制御量の目標値Ｃｔとして出力する。
【００７７】ステップＰ１４において、ステアリング状
態検出手段２０ａで、操舵角の方向フラグＤｄとトルク
の方向フラグＤｔとの比較が行われ、ステアリング状態
検出手段２０ａからの検出信号Ｓｓにより切替部（ＳＷ
１）２３で、フラグＤｄとフラグＤｔが一致する場合
（Ｄｄ＝Ｄｔ）と不一致する場合（Ｄｄ≠Ｄｔ）とに切
り替え制御を行う。フラグＤｄとフラグＤｔが一致する
場合（Ｄｄ＝Ｄｔ）には、ステアリング系の往き操作時
と判断してステップＰ１６に移行し、またフラグＤｄと
フラグＤｔが不一致する場合（Ｄｄ≠Ｄｔ）には、ステ
ップＰ１５に移行し、再度ステアリング系の操作の判断
を行う。
【００７８】さらに、ステップＰ１５では、ステアリン
グ状態検出手段２０ａで、トルクの方向フラグＤｔと操
舵速度の方向を示すフラグＤｓｖの比較が行われ、ステ
アリング状態検出手段２０ａからの検出信号Ｓｓにより
切替部（ＳＷ１）２３で、フラグＤｔとフラグＤｓｖが
一致する場合（Ｄｔ＝Ｄｓｖ）と不一致する場合（Ｄｔ
≠Ｄｓｖ）とに切り替え制御を行う。フラグＤｔとフラ
グＤｓｖが一致する場合（Ｄｔ＝Ｄｓｖ）は、戻りの操
舵時と判断してステップＰ１６に移行し、またフラグＤ
ｔとフラグＤｓｖが不一致する場合（Ｄｔ≠Ｄｓｖ）
は、浅い戻りの操舵と判断してステップＰ２０に移行す
る。
【００７９】ステップＰ１６では、操舵速度制御手段２
１ｅのメモリに予め設定されたｆテーブル（図１２参
照）のアドレスＳＶにあるデータＣｆを呼出す。ｆテー
ブルには、操舵速度制御手段２１ｅで操舵速度角信号Ｓ
Ｖと車速信号Ｖに対応する操舵速度制御量であるＣｆが
格納されている。
【００８０】また、ステップＰ１７では、操舵速度制御
手段２１ｅのメモリに予め設定されたｄテーブル（図１
２参照）のアドレスＤにあるデータＧを呼出す。ｄテー
ブルには、操舵速度制御手段２１ｅで操舵角信号Ｄと車
速信号Ｖに対応するギヤ比Ｇが格納されている。
【００８１】ステップＰ１８では、操舵速度制御手段２
１ｅのメモリから操舵速度制御量であるＣｆとギヤ比Ｇ
とを乗算し、その結果値（Ｃｆ＊Ｇ）をＣｓｖとして出
力する。
【００８２】さらに、ステップＰ１９では、ステップＰ
１３で得た電動機制御量の目標値ＣｔからステップＰ１
８で得た操舵速度制御量のＣｓｖを減算して得た（Ｃｔ
−Ｃｓｖ）を電動機制御目標信号Ｃｏとした値を出力す
る。
【００８３】また、ステップＰ２０では、操舵速度制御
手段２１ｅのメモリに予め設定されたｅテーブル（図１
２参照）のアドレスＳＶにあるデータＣｒを呼出す。ｅ
テーブルには、操舵速度制御手段２１ｅで操舵速度角信
号ＳＶと車速信号Ｖに対応する操舵速度制御量であるＣ
ｒが格納されている。
【００８４】また、ステップＰ２１では、操舵速度制御
手段２１ｅのメモリに予め設定されたｄテーブル（図１
２参照）のアドレスＤにあるデータＧを呼出す。ｄテー
ブルには、操舵速度制御手段２１ｅで操舵角信号Ｄと車
速信号Ｖに対応するギヤ比Ｇが格納されている。
【００８５】ステップＰ２２では、操舵速度制御手段２
１ｅのメモリから操舵速度制御量であるＣｒとギヤ比Ｇ
とを乗算し、その結果値（Ｃｒ＊Ｇ）をＣｓｖとして出
力する。
【００８６】さらに、ステップＰ２３では、ステップＰ
１３で得た電動機制御量の目標値ＣｔからステップＰ２
２で得た操舵速度制御量のＣｓｖを加算して得た（Ｃｔ
＋Ｃｓｖ）を電動機制御目標信号Ｃｏとした値を出力す
る。なお、本実施例では、操舵速度センサ１４をステア
リング軸３の回転速度を検出するタコジェネレータ等の
直流発電機を用いたが、電動機１０を用いて計算により
推定しても良い。また、可変ギヤ比機構としては、特公
平４−９７０８号に示すものでも良い。
【００８７】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る電動パワー
ステアリング装置は、可変ギヤ比機構のギヤ比を検出す
るギヤ比検出手段を設け、制御手段は操舵トルク検出手
段からの信号とギヤ比検出手段からの信号に基づき目標
電動機電流を決定するので、可変ギヤ比機構のギヤ比検
出手段からの信号に基づき目標電動機電流を決定するよ
うにしたので、ギヤ比の変更に伴うステアリング系の特
性変更を改善することができ、違和感がない操舵フィー
リングを向上させることができる。
【００８８】よって、ギヤ比の変更に伴うステアリング
系の特性変更を改善することができ、違和感がない安定
した操舵フイーリングの向上が図れる電動パワーステア
リング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
全体構成図
【図２】ＦＥＴブリッジで構成した電動機駆動手段の実
施例
【図３】本発明の第１実施例に係る電動パワーステアリ
ング装置の要部ブロック構成図
【図４】ギヤ比制御手段の要部ブロック構成図
【図５】本発明の第２実施例に係る電動パワーステアリ
ング装置の制御手段の要部ブロック構成図
【図６】本発明の第２実施例に係る電動パワーステアリ
ング装置のトルク制御手段の要部ブロック構成図
【図７】本発明の第２実施例に係る電動パワーステアリ
ング装置の操舵速度制御手段の要部ブロック構成図
【図８】操舵トルクＴとトルク制御量Ｃｔ１のテーブル
１
【図９】車速Ｖとギヤ比目標値Ｃｇのテーブル２
【図１０】図５の制御手段の一実施例の動作フロー図
【図１１】トルク制御手段の特性図（ａテーブル、ｂテ
ーブル、ｃテーブル）
【図１２】操舵速度制御手段の特性図（ｄテーブル、ｅ
テーブル、ｆテーブル）
【図１３】往き戻り状態時のトルク補正方向モード表
【図１４】図３の関数ｆ１（ＳＶ）、ｆ２（ＳＶ）の特
性図
【符号の説明】 １…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングホ
イール，ハンドル、３…ステアリング軸、４…連結軸、
４ａ，４ｂ…自在継ぎ手、５…可変ギヤ比機構、６…手
動操舵力発生手段、７…ラック軸、８…タイロッド、９
…前輪、１０…電動機、１１…ボールねじ機構、１２…
操舵トルクセンサ、１３…ギヤ比センサ、１４…操舵速
度センサ、１５…操舵角センサ、１６…車速センサ、１
７，２７…制御手段、１８…電動機駆動手段、１８ａ…
インターフェース回路、１９…フィードバック制御手
段、１９ａ…加算器、１９ｂ…ＰＩＤ手段、１９ｃ…方
向切換手段、１９ｄ…フィルタ手段、２０…目標信号発
生手段、２０ａ…ステアリング状態検出手段、２０ｂ…
操舵戻り量判別手段、２１ａ…トルク制御手段、２１ａ
１…車速応動目標トルク発生手段、２１ａ２…車速舵角
応動目標トルク発生手段、２１ａ３…ギヤ比演算手段、
２１ａ４…リアルタイムギヤ比補正手段、２１ｅ…操舵
速度制御手段、２１ｅ１…往き操舵速度制御手段、２１
ｅ２…戻り操舵速度制御手段、２１ｅ３…ギヤ比算出手
段、２１ｅ４…往き演算手段、２１ｅ５…戻り演算手
段、２３…論理切替部（ＳＷ１）、２６…加減算器、２
８…目標信号発生手段、２８ｂ…加算器、３９…電動機
（ＶＧＳ）、４０…ギヤ比制御手段、４０ａ…目標信号
発生手段（ＶＧＳ）、４０ｂ…加算手段（ＶＧＳ）、４
０ｃ…ＰＩＤ手段（ＶＧＳ）、４０ｄ…フィードバック
制御手段（ＶＧＳ）、４０ｅ…電動機駆動手段（ＶＧ
Ｓ）、Ｃｏ…電動機制御目標信号、Ｃｄ…操舵角制御
量、Ｃｆ，Ｃｓｖｆ…往き回転速度制御量，往き操舵速
度制御量、Ｃｇ…ギヤ比目標値、Ｃｒ，Ｃｓｖｒ…戻り
回転速度制御量，戻り操舵速度制御量、Ｃｓｖ…回転速
度制御量，操舵速度制御量、Ｃｔ、Ｃｔ１、Ｃｔ３…ト
ルク制御量、Ｃｖ…車速制御量、（Ｃｔ−Ｃｓｖ）…往
き電動機制御信号、（Ｃｔ−Ｃｓｖｆ）…往きトルク補
正値、（Ｃｔ＋Ｃｓｖ）…戻り電動機制御信号、（Ｃｔ
＋Ｃｓｖｒ）…戻りトルク補正値、Ｄ…操舵角信号、Ｄ
ｄ…操舵角方向信号、ＤＭ…回転方向信号、Ｄｓｖ…操
舵速度方向信号、Ｄｓ１…トルク補正信号、Ｄｓ３…補
正係数、Ｄｔ…操舵トルク方向信号、Ｇ…ギヤ比信号，
ギヤ比、Ｍｏ…電動機駆動信号、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ
４…ＦＥＴ、Ｓｓ…ステアリング状態信号、ＳＶ…操舵
速度信号、ＳＷ１…論理切替部、Ｔ…操舵トルク信号、
Ｖ…車速信号。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１３】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハンドル舵角に対する転舵輪の転舵角の
    比を可変にする可変ギヤ比機構と、ステアリング系に操
    舵補助力を付加する電動機、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、少なくとも操舵トル
    ク検出手段からの信号に基づき目標電動機電流を決定す
    る制御手段、制御手段からの信号に基づき前記電動機を
    駆動する電動機駆動手段とからなる電動パワーステアリ
    ング装置を備えた車両において、 前記可変ギヤ比機構のギヤ比を検出するギヤ比検出手段
    を設け、前記制御手段は前記操舵トルク検出手段からの
    信号と前記ギヤ比検出手段からの信号に基づき前記目標
    電動機電流を決定することを特徴とする可変ギヤ比機構
    を備えた車両の電動パワーステアリング装置。
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