(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アシスト力を発生する電動モータと、車両情報から目標アシスト値を決定する目標アシスト値決定手段と、この目標アシスト値に応じてモータ電流を電動モータに流すモータ電流制御手段とを備えた電動式パワーステアリング装置において、電動モータの回転及びその回転方向を判定する判定手段と、この判定手段が電動モータが回転していると判定したとき、その回転方向に応じて、予め設定されたフリクション補償値を出力するフリクション補償手段とを備え、上記判定手段は、電動モータの角速度が予め設定したゼロ付近のゼロ以外の設定角度以上となったときに電動モータが回転していると判定するとともに、上記モータ電流制御手段は、上記目標アシスト値決定手段が決定した目標アシスト値と上記フリクション補償手段が出力したフリクション補償値とに応じてモータ電流を電動モータに流し、フリクションを打ち消す構成にしたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
アシスト力を発生する電動モータと、車両情報から目標アシスト値を決定する目標アシスト値決定手段と、この目標アシスト値に応じてモータ電流を電動モータに流すモータ電流制御手段とを備えた電動式パワーステアリング装置において、電動モータの回転及びその回転方向を判定する判定手段と、この判定手段が電動モータが回転していると判定したとき、その回転方向に応じて、予め設定されたフリクション補償値を出力するフリクション補償手段とを備え、上記判定手段は、モータ電流を一時的に停止するステップと、そのときに電動モータで発生する誘起電圧を測定するステップと、この誘起電圧が予め設定したゼロ付近のゼロ以外の所定電圧以上となったとき、電動モータが回転していると判定するステップと、電動モータが回転していると判定したとき、この誘起電圧の極性から電動モータの回転方向を判定するステップとを実行する構成にするとともに、上記モータ電流制御手段は、上記目標アシスト値決定手段が決定した目標アシスト値と上記フリクション補償手段が出力したフリクション補償値とに応じてモータ電流を電動モータに流し、フリクションを打ち消す構成にしたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
フリクション補償手段は、判定手段により電動モータが右回転していると判定されたとき、予め設定された右回転用フリクション補償値を出力し、また、判定手段により電動モータが左回転していると判定されたとき、予め設定された左回転用フリクション補償値を出力する構成にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
フリクション補償手段は、判定手段により判定された電動モータの回転方向に応じて、予め設定されたフリクション補償値の極性を変えて出力する構成にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータによりアシスト力を発生させる電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動式パワーステアリング装置としては、例えば、図５、６に示すものがあった。
ケーシング１には、両端に車輪を連係させた操舵ロッドを摺動自在に組み込んでいる。
そして、ハンドルに連係する入力軸２をケーシング１内に組み込んで、図示しないが、この入力軸２の先端に形成したピニオンを、操舵ロッドに形成したラックにかみ合せている。このとき、これらピニオンとラックとのバックラッシを抑えるため、両者をプレッシャパッドを用いてかみ合せている。
【０００３】
また、ケーシング１には電動モータ３を取り付け、その出力を減速機構を介して上記操舵ロッドに伝えるようにしている。このときも、電動モータ３の出力が伝えられる回転軸にピニオンを形成し、このピニオンを操舵ロッドに形成したラックにかみ合せている。そして、これらピニオンとラックとをプレッシャパッドを用いてかみ合せることは上記と同じである。
【０００４】
このようにした電動式パワーステアリング装置では、図６に示すように、車両情報、例えばトルクセンサ４で検出した操舵トルク等から、目標アシスト値決定手段５が目標アシスト値を決定する。
そして、モータ電流制御手段６は、この目標アシスト値に応じて、モータ電流を電動モータ３に流す。したがって、電動モータ３は、このモータ電流に比例したモータトルクを発生し、アシスト力を発生させることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電動式パワーステアリング装置では、例えば、入力軸１側及び電動モータ３側で、プレッシャパッドを用いてピニオンとラックとをかみ合わせているので、大きなフリクションが発生する。また、電動モータ３の出力を伝える減速機構や、操舵ロッドの摺動部分でも、部品が連係する以上、必ずフリクションは発生してしまう。
さらに、電動モータ３としてＤＣモータを用いたような場合、磁性体である回転子と磁石である固定子とが磁力で引き合って、フリクションと等価なロストルクが発生してしまう。
【０００６】
このようにしてフリクションが発生すると、電動モータ３が出力するモータトルクの一部が、このフリクションによって消費される。したがって、実際に車輪側に伝えられるアシスト力が、目標アシスト値で決められるアシスト力よりも小さくなり、操舵フィーリングが悪くなってしまう。
また、セルフアライニングトルクにより車輪が中立に復帰しようとするときにも、それがフリクションによって妨げられる。したがって、ハンドルの戻りが遅く、中立感が悪くなってしまう。
【０００７】
特に、電動式パワーステアリング装置が左右非対称である場合には、左右方向でフリクションに差が生じるため、ハンドルを左右に切るとき操舵フィーリングに差が生じたり、ハンドルが中立に復帰する速さが左右で異なったりしてしまう。例えば、図７に示すように、操舵ロッドの一端に、リンク機構ｒを介して両輪を連係させるタイプのものでは、この左右のフリクションの差が顕著になる。
この発明の目的は、フリクションによる影響を補償して、操舵フィーリングを向上させるとともに、ハンドルの戻りを向上させ、中立感を良くすることのできる電動式パワーステアリング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、アシスト力を発生する電動モータと、車両情報から目標アシスト値を決定する目標アシスト値決定手段と、この目標アシスト値に応じてモータ電流を電動モータに流すモータ電流制御手段とを備えた電動式パワーステアリング装置を前提とする。
そして、第１の発明は、電動モータの回転及びその回転方向を判定する判定手段と、この判定手段が電動モータが回転していると判定したとき、その回転方向に応じて、予め設定されたフリクション補償値を出力するフリクション補償手段とを備え、上記判定手段は、電動モータの角速度が予め設定したゼロ付近のゼロ以外の所定角度以上となったときに電動モータが回転していると判定するとともに、上記モータ電流制御手段は、上記目標アシスト値決定手段が決定した目標アシスト値と上記フリクション補償手段が出力したフリクション補償値とに応じてモータ電流を電動モータに流し、フリクションを打ち消す構成にした点に特徴を有する。
【０００９】
また、第２の発明は、電動モータの回転及びその回転方向を判定する判定手段と、この判定手段が電動モータが回転していると判定したとき、その回転方向に応じて、予め設定されたフリクション補償値を出力するフリクション補償手段とを備え、上記判定手段は、モータ電流を一時的に停止するステップと、そのときに電動モータで発生する誘起電圧を測定するステップと、この誘起電圧が予め設定したゼロ付近のゼロ以外の所定電圧以上となったとき、電動モータが回転していると判定するステップと、電動モータが回転していると判定したとき、この誘起電圧の極性から電動モータの回転方向を判定するステップとを実行する構成にするとともに、上記モータ電流制御手段は、上記目標アシスト値決定手段が決定した目標アシスト値と上記フリクション補償手段が出力したフリクション補償値とに応じてモータ電流を電動モータに流し、フリクションを打ち消す構成にした点に特徴を有する。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明において、フリクション補償手段は、判定手段により電動モータが右回転していると判定されたとき、予め設定された右回転用フリクション補償値を出力し、また、判定手段により電動モータが左回転していると判定されたとき、予め設定された左回転用フリクション補償値を出力する構成にした点に特徴を有する。
第４の発明は、第１〜３の発明において、フリクション補償手段は、判定手段により判定された電動モータの回転方向に応じて、予め設定されたフリクション補償値の極性を変えて出力する構成にした点に特徴を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１、２に、この発明の第１実施例を示す。ただし、以下では、上記従来例との相違点を中心に説明するとともに、同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１に示すように、フリクション補償値出力部７を設けるとともに、このフリクション補償値出力部７には、ゼロと、右回転用フリクション補償値Ｒと、左回転用フリクション補償値Ｌとを設定している。
【００１２】
これら右回転用フリクション補償値Ｒと、左回転用フリクション補償値Ｌとは、次のようにして設定されている。
つまり、車両実験等から、その左右方向でのフリクションをあらかじめ測定しておき、それを打ち消すことができるように左右フリクション補償値Ｌ、Ｒを設定している。そして、例えば、右回転用フリクション補償値Ｒがモータ電流制御手段６に伝えられると、このモータ電流制御手段６は、電動モータ３にモータ電流を流し、右方向でのフリクションと同じ大きさのモータトルクを発生させるようにしている。
【００１３】
このようにしたフリクション補償値出力部７は、後述する判定手段８によって切換部９が切換えられると、その切換位置に応じて、これらゼロ、右回転用フリクション補償値Ｒ、左回転用フリクション補償値Ｌのいずれかを出力する。
そして、出力されたいずれかの補償値は、加算器１０によって目標アシスト値に加算される。したがって、モータ電流制御手段６は、目標アシスト値とフリクション補償値に応じて、モータ電流を電動モータ３に流すことになる。
なお、これらフリクション補償値出力部７、切換部９、加算器１０が相まって、この発明のフリクション補償手段を構成するものとする。
【００１４】
ここで、上記判定手段８は、電動モータ３の回転及びその回転方向を判定している。
そして、電動モータ３が回転していないと判定したときは、切換部９をゼロ位置に保っている。それに対して、電動モータ３が回転していると判定したときは、その回転方向に応じて切換部９を切換え、右回転用フリクション補償値Ｒあるいは左回転用フリクション補償値Ｌを選択している。
ここでは、この判定手段８が、図２に示すフローチャートからなるプログラムを繰り返し実行することで、電動モータ３の回転及びその回転方向を判定している。
【００１５】
まず、モータ電流制御手段６に停止信号を送り、モータ電流を一時的に、例えば１００ｍＳごとに１ｍＳだけ停止させる（ステップ１０１）。
モータ電流が停止すると、モータ端子電圧は、その逆起電力によって一瞬、異常に大きな値を示すが、ここでは、それを測定しないように所定時間だけ時間待ちをしている（ステップ１０２）。
そして、この時間待ちの間に逆起電力が消失したら、モータ端子には、電動モータ３の角速度に比例した誘起電圧が発生するので、この誘起電圧Ｖｍを測定する（ステップ１０３）。
【００１６】
誘起電圧Ｖｍを測定したら、この誘起電圧Ｖｍを設定電圧｜Ｖ｜と比較する（ステップ１０４）。
そして、誘起電圧Ｖｍ＜設定電圧｜Ｖ｜であれば、すなわち、電動モータ３の角速度が所定角速度よりも小さければ、電動モータ３が回転していないものと判定し、切換部９をゼロ位置に保っている。
それに対して、誘起電圧Ｖｍ≧設定電圧｜Ｖ｜であれば、すなわち、電動モータ３の角速度が所定角速度以上ならば、電動モータ３が回転しているものと判定する。
【００１７】
ステップ１０４で、誘起電圧Ｖｍ≧設定電圧｜Ｖ｜であれば、すなわち、電動モータ３が回転していると判定すれば、次に、この誘起電圧Ｖｍの極性を検出する（ステップ１０５）。
そして、この極性から電動モータ３の回転方向を判定し、右回転している時、切換部９を切換えて右回転用フリクション補償値Ｒを選択し、左回転している時、切換部９を切換えて左回転用フリクション補償値Ｌを選択する。
【００１８】
次に、この第１実施例の電動式パワーステアリング装置の作用を説明する。
いま、ハンドルを切った時、目標アシスト値に応じて、例えば電動モータ３が右回転しているとする。
このとき、判定手段８は、前述のようにして切換部９を切換えて、右回転用フリクション補償値Ｒを加算器１０に伝える。したがって、モータ電流制御手段６は、目標アシスト値とこの右回転用フリクション補償値Ｒとに応じて、電動モータ３にモータ電流を流すことになる。
そして、電動モータ３は、このモータ電流に比例したモータトルクを発生するので、フリクション補償値Ｒによって発生した分のモータトルクによって、フリクションを打ち消すことになる。したがって、フリクションによる影響を補償して、目標アシスト値で決められるアシスト力をそのまま発生させることができ、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００１９】
また、例えば、上記の状態からハンドルを放すと、車輪は、セルフアライニングトルクにより中立に復帰しようとする。
このときも、電動モータ３が左方向に回転させられるので、判定手段８は、前述のようにして切換部９を切換えて、左回転用フリクション補償値Ｌを加算器１０に伝える。したがって、モータ電流制御手段６は、この左回転用フリクション補償値Ｌに応じて、電動モータ３にモータ電流を流すことになる。
そして、電動モータ３は、このモータ電流に比例したモータトルクを発生するので、フリクション補償値Ｌによって発生した分のモータトルクによって、フリクションを打ち消すことになる。したがって、ハンドルの戻りを向上させ、中立感を良くすることができる。
【００２０】
以上述べた第１実施例によれば、フリクションによる影響を補償して、操舵フィーリングを向上させるとともに、ハンドルの戻りを向上させ、中立感を良くすることができる。
特に、この第１実施例では、電動モータ３の左右回転で別々にフリクション補償値を設定したので、例えば、図７に示すように、電動式パワーステアリング装置が左右非対称である場合に最適である。そして、左右非対称であっても、ハンドルを左右に切るとき操舵フィーリングに差が生じたり、ハンドルが中立に復帰する速さが左右で異なったりするのを防止することができる。
【００２１】
なお、この第１実施例では、電動モータ３の角速度がちょうどゼロではなく、所定角速度よりも小さくなった時点で、電動モータ３が回転していないものと判定しているが、それは以下の理由による。
例えば、電動モータ３が右回転し、その右回転を補償している状態から、電動モータ３が左回転に換わったとする。
このとき、図２のフローチャートからもわかるが、電動モータ３が左回転し、その回転方向を検出してからはじめて、その左回転を補償することになる。つまり、電動モータ３が回転し始める時点と、その回転を補償し始める時点とに、若干の時間遅れが発生することになる。
【００２２】
そのため、もし、電動モータ３の角速度がちょうどゼロになった時点で補償方向を切換えるようにすると、上記時間遅れの間だけ、電動モータ３の回転方向と補償方向とが逆になり、フリクションが倍増してしまう結果となる。
そこで、電動モータ３の角速度がちょうどゼロではなく、ゼロ付近の所定角速度よりも小さくなった時点で、電動モータ３が回転していないものと判定し、補償しないようにしている。したがって、電動モータ３の回転方向が切換わる時に、補償方向が逆となって、フリクションが倍増してしまうようなことがない。
また、電動モータ３の角速度がゼロ付近で、フリクション補償値に応じたモータトルクが発生していると、そのぶん、ギヤのバックラッシ等のため発振してしまうことがある。したがって、角速度がゼロ付近で補償しないようにすれば、この発振を抑えることもできる。
【００２３】
図３、４に示す第２実施例は、第１実施例のようにフリクション補償値を左右別々に設定するのではなく、同一のフリクション補償値を設定した例である。
図３に示すように、フリクション補償値出力部７には、ゼロと、フリクション補償値とを設定している。
このようにしたフリクション補償値出力部７は、判定手段８によって切換部９が切換えられると、その切換位置に応じて、これらゼロ、フリクション補償値のいずれかを出力する。
【００２４】
そして、出力されたフリクション補償値は、極性切換部１１を介して、加算器１０によって目標アシスト値に加算される。したがって、モータ電流制御手段６は、目標アシスト値とフリクション補償値に応じて、モータ電流を電動モータ３に流すことになる。
なお、極性切換部１１は、フリクション補償値出力部７から出力されたフリクション補償値の極性を切換えるもので、ここでは、電動モータ３の左回転をプラス極性として設定しているものとする。
また、これらフリクション補償値出力部７、切換部９、極性切換部１１、加算器１０が相まって、この発明のフリクション補償手段を構成するものとする。
【００２５】
判定手段８は、図４に示すフローチャートを繰り返して実行することで、電動モータの回転及びその回転方向を判定している。ただし、このフローチャートでは、ステップ１０５で、右回転していると判定したとき、極性切換部１１で、フリクション補償値の極性を右方向に設定したマイナスに切換え、また、左回転していると判定したとき、極性切換部１１で、フリクション補償値の極性を左方向に設定したプラスに切換えるようにした点が異なるだけである。したがって、それ以外のステップについての説明は省略する。
【００２６】
以上述べた第２実施例でも、フリクションによる影響を補償して、操舵フィーリングを向上させるとともに、ハンドルの戻りを向上させ、中立感を良くすることのできる。
この第２実施例では、左右で同一のフリクション補償値を設定したので、電動式パワーステアリング装置がほぼ左右対称で、左右方向でのフリクションにほとんど差がないような場合に最適である。そして、この回路をソフトウェアで実現する場合にはメモリを、また、アナログ回路で実現する場合には回路部品を少なくすることができ、コストダウンが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
第１〜第４の発明によれば、フリクションによる影響を補償して、操舵フィーリングを向上させるとともに、ハンドルの戻りを向上させ、中立感を良くすることができる。
しかも、第１の発明では、電動モータの角速度がゼロ付近の所定角速度よりも小さければ、電動モータが回転していないものと判定し、フリクション補償値を出力しない。
このように電動モータの角速度がちょうどゼロではなく、設定角速度よりも小さいとき、フリクション補償値を発生しないようにすれば、電動モータの回転方向が切換わる時に、逆方向にフリクション補償するようなことがなくなる。
また、電動モータの角速度がゼロ付近で補償しないなようにすれば、ギヤのバックラッシ等のために起きる発振を抑えることもできる。
【００２８】
第２の発明は、電動モータの回転を誘起電圧によって判定し、しかも、電動モータの誘起電圧が設定電圧以上となったときに、電動モータが回転していると判定するようにしている。すなわち、第２の発明でも、第１の発明と同様に、電動モータの角速度がちょうどゼロではなく、設定角速度よりも小さいとき、フリクション補償値を発生しないようにしている。従って、電動モータの回転方向が切換わる時に、逆方向、すなわちフリクションが倍増してしまう方向にフリクション補償するようなことがなくなる。
また、電動モータの角速度がゼロ付近で補償しないようにすれば、ギヤのバックラッシ等のために起きる発振を抑えることもできる。
【００２９】
第３の発明によれば、第１または第２の発明において、電動モータの左右回転で別々にフリクション補償値を設定したので、電動式パワーステアリング装置が左右非対称である場合に最適である。そして、左右非対称であっても、ハンドルを左右に切るとき操舵フィーリングに差が生じたり、ハンドルが中立に復帰する速さが左右で異なったりするのを防止することができる。
【００３０】
第４の発明によれば、第１〜３の発明において、左右同一のフリクション補償値を設定したので、電動式パワーステアリング装置が左右対称で、左右方向でのフリクションに差がないような場合に最適である。そして、この回路をソフトウェアで実現する場合にはメモリを、また、アナログ回路で実現する場合には回路部品を少なくして、コストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の電動式パワーステアリング装置の回路図である。
【図２】第１実施例の判定手段８が実行するフロチャート図である。
【図３】第２実施例の電動式パワーステアリング装置の回路図である。
【図４】第２実施例の判定手段８が実行するフロチャート図である。
【図５】電動式パワーステアリング装置の斜視図である。
【図６】従来例の電動式パワーステアリング装置の回路図である。
【図７】操舵ロッドの一端に、リンク機構ｒを介して両輪を連係させるタイプの電動式パワーステアリング装置を示す図である。
【符号の説明】
３    電動モータ
５    目標アシスト値決定手段
６    モータ電流制御手段
７    フリクション補償値出力部
８    判定手段
９    切換部
１０  加算器
１１  極性切換部
【図１】
0003615002.tif 000002
【図２】
0003615002.tif 000003
【図３】
0003615002.tif 000004
【図４】
0003615002.tif 000005
【図５】
0003615002.tif 000006
【図６】
0003615002.tif 000007
【図７】
0003615002.tif 000008