(57)【要約】【課題】  キックバック感と慣性感を操舵者に伝えることなく快適な操舵フィーリングが得られるようにした電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】  電動モータ３６の発生トルクが車輪３３Ｒ、３３Ｌの操舵トルクとして出力される電動パワーステアリング装置３０において、ハンドル軸等価慣性モーメントを０．０７Ｋｇ・ｍ2以下に設定すべく電動モータ３６のロータ４１に希土類磁石４２を備え、車両のキックバックを検出してキックバック反力を打ち消すように電動モータ３６の発生トルクを制御する慣性補償制御手段を備えた。【選択図】    図１
2005112069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの発生トルクが車輪の操舵トルクとして出力される電動パワーステアリング装置において、ハンドル軸等価慣性モーメントを所定値以下に設定すべく前記電動モータのロータに希土類磁石を備え、車両のキックバックを検出してキックバック反力を打ち消すように電動モータの発生トルクを制御する慣性補償制御手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ハンドル軸等価慣性モーメントを０．０７Ｋｇ・ｍ2以下に設定したことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動パワーステアリング装置として、特許文献１に開示されたものは、操舵力補助のための永久磁石回転型ブラシレスモータを備え、この永久磁石は、フェライトマグネット材で作られている。
【特許文献１】特開２００３−４０１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、フェライトマグネット材は低価格ではあるが、大きなトルクを得るために、ブラシレスモータのロータを大きくしなければならず、結果としてモータのハンドル軸等価慣性モーメントが大きくなってしまうので、慣性感により操舵フィーリングが悪くなるという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、キックバック感と慣性感を操舵者に伝えることなく快適な操舵フィーリングが得られるようにした電動パワーステアリング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】
【０００５】
第１の発明は、電動モータの発生トルクが車輪の操舵トルクとして出力される電動パワーステアリング装置に適用する。
【０００６】
そして、ハンドル軸等価慣性モーメントを所定値以下に設定すべく電動モータのロータに希土類磁石を備え、車両のキックバックを検出してキックバック反力を打ち消すように電動モータの発生トルクを制御する慣性補償制御手段を備えたことを特徴とするものとした。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、ハンドル軸等価慣性モーメントを０．０７Ｋｇ・ｍ2以下に設定したことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によると、ブラシレスタイプの電動モータのロータに希土類磁石を備えることにより、ハンドル軸等価慣性モーメントを小さく設定することが可能となり、操舵時の反力を軽減して応答性を高められる。さらに、操舵時に電動モータの慣性力を打ち消す慣性補償制御分の発生トルクを削減し、この電動モータの制御を的確に行うことができ、操舵フィーリングを高められる。
【０００９】
ハンドル軸等価慣性モーメントを小さく設定することにより、路面からのキックバック反力がステアリングホイールに伝わりやすくなるが、見かけ上のモータ慣性力を高めるように慣性補償制御を行うことにより、電動モータの発生トルクがキックバック反力を打ち消す。これにより、キックバック反力によってステアリングホイールが大きくとられてしまうことが回避され、操舵フィーリングを高められる。
【００１０】
第２の発明によると、ハンドル軸等価慣性モーメントを０．０７Ｋｇ・ｍ2以下に設定することにより、キックバック感と慣性感を操舵者に伝えることを有効に抑えられ、操舵フィーリングを高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１に示すように、車両に搭載される電動パワーステアリング装置３０は、ステアリングホイール３２に連係する入力軸３１の先端に、ピニオン３２を設けている。また、両端に車輪３３Ｒ、３３Ｌが連係するロッド３４に、ラック３５を形成している。そして、上記入力軸３１のピニオン３２を、このロッド３４のラック３５にかみ合せている。また、電動モータ３６を設け、そのモータ出力を、ウォーム式減速機３７を介して上記ピニオン３２に伝達するようにしている。
【００１３】
図２の（ａ），（ｂ）に示すように、ブラシレスの電動モータ３６はステータ４３の内側にロータ４１を回転可能に備え、このロータ４１に例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ、Ｓｍ−Ｃｏの希土類磁石４２を備えるとともに、ステータ４３のコイルに高密度の巻線が行われ、以下の成立要件を満たしている。
・定格バッテリ電圧：１２Ｖ
・モータ電流:８０Ａ以下
・モータ外径:８２ｍｍ以下
・モータ長さ:１２０ｍｍ以下
・モータトルク:５．２Ｎ・ｍ以下
・モータ軸慣性モーメント:０．０６ｋｇ・ｍ2以下
減速機３７の減速比を例えば２１に設定している。これにより、電動モータ３６は最も効率の良い運転領域より低回転側かつ高トルク側の運転領域で作動するようになっている。
【００１４】
電動パワーステアリング装置３０は、この低慣性モーメントを持つとともに高トルクを発生する電動モータ３６と、低減速比の減速機３７を組み合わせることにより、ハンドル軸等価慣性モーメントを０．０７Ｋｇ・ｍ2以下に設定し、入力軸３１に対するアシストトルクが９８Ｎ・ｍが得られる構成とする。
【００１５】
上記したハンドル軸等価慣性モーメントは、操舵軸系のうち減速機構部の慣性モーメントとモータ部の慣性モーメントに基づいて定まり、軸その他の部材の慣性モーメントは影響が小さく、ほぼ同一とみなす。
【００１６】
電動パワーステアリング装置３０は、入力軸３１に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ３８と、車速を検出する車速センサ３９と、電動モータ３６のモータ角速度ωを検出するモータ角速度センサ４０と、コントローラ９とを設けている。コントローラ９はトルクセンサ３８と車速センサ３９の検出値に応じて電動モータ３６の作動を制御する。
【００１７】
電動パワーステアリング装置３０は、ハンドル軸等価慣性モーメントを０．０７Ｋｇ・ｍ2以下に設定することにより、操舵時の反力を軽減して応答性を高められるが、路面からのキックバック反力がステアリングホイール３２に伝わりやすくなるため、操舵フィーリングが悪化するという問題点が生じる。
【００１８】
これに対処して、コントローラ９は車両のキックバックを検出してキックバック反力を打ち消すように電動モータ３６の発生トルクを制御する慣性補償制御を行い、本発明の慣性補償制御手段を構成する。
【００１９】
具体的には図３に示すように、コントローラ９は検出される運転条件に応じて基本アシスト指令値を決める基本アシスト指令値決定手段１０と、キックバックを検出するキックバック検出手段１１と、キックバック検出時にキックバック反力を打ち消す慣性補償値を決める慣性補償値決定手段１２と、基本アシスト指令値と慣性補償値に基づいて電動モータ３６に供給する電流を制御するモータ電流制御手段１３とを備える。
【００２０】
基本アシスト指令値決定手段１０では、操舵トルク及び車速に応じて基本アシスト指令値を決定する。
【００２１】
キックバック検出手段１１は、操舵トルクセンサ３８によって検出される操舵トルクの方向と、モータ角速度センサ４０によって検出されるモータ角速度の方向が異なれば、キックバック時であると判別する。
【００２２】
慣性補償値決定手段１２は、モータ角速度センサ４０に検出されるモータ角速度ωを微分して求められるモータ角加速度ａに応じてキックバック反力を打ち消す慣性補償値を決めるとともに、操舵時に電動モータ３６の慣性力を打ち消す慣性補償値を決める。なお、これに限らず、モータ角加速度ａを検出する加速度センサを設けても良い。
【００２３】
ここで、電動モータ３６の出力トルクＴｍは粘性力と慣性力と摩擦力の和であり、次式で計算される。ただし、Ｋはトルク定数、Ｉは電動モータ３６に供給される電流であり、Ｋ×Ｉは発生トルクを表す。Ｊは定数、ａはモータ角加速度であり、Ｊ×ａは慣性力を表す。Ｄは定数、ωはモータ角速度であり、Ｄ×ωは粘性力を表す。Ｓは定数、ｆは抗力であり、Ｓ×ｆは摩擦力を表す。
Ｔｍ＝Ｋ×Ｉ−Ｊ×ａ−Ｄ×ω−Ｓ×ｆ  …（１）
本実施の形態にて、慣性補償値決定手段１２は、キックバック検出時に見かけ上のモータ慣性力を高めてキックバック反力を打ち消すように慣性補償値を決める構成とする。
【００２４】
なお、慣性補償値決定手段１２は、これに限らず、キックバック検出時に見かけ上の粘性力または摩擦力を高めてキックバック反力を打ち消すように慣性補償値を決める構成としても良い。
【００２５】
モータ電流制御手段１３は、基本アシスト指令値に慣性補償値を加算して電動モータ３６に供給する電流を制御する。
【００２６】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００２７】
ブラシレスの電動モータ３６のロータ４１に希土類磁石４２を備えるとともに、ステータ４３のコイルに高密度の巻線が行われることにより、低慣性モーメントを持つことと高トルクを発生することを両立し、低減速比の減速機３７を介してハンドル軸等価慣性モーメントを０．０７Ｋｇ・ｍ2以下に設定することが可能となる。
【００２８】
ハンドル軸等価慣性モーメントを０．０７Ｋｇ・ｍ2以下に設定することにより、操舵時の反力を軽減して応答性を高められる。さらに、コントローラ９によって操舵時に電動モータ３６の慣性力を打ち消す慣性補償制御分の発生トルクを削減し、この電動モータ３６の制御を的確に行うことができ、操舵フィーリングを高められる。
【００２９】
ハンドル軸等価慣性モーメントを０．０７Ｋｇ・ｍ2以下に設定することにより、路面からのキックバック反力がステアリングホイール３２に伝わりやすくなるが、コントローラ９が、見かけ上のモータ慣性力を高めるように電動モータ３６の慣性補償制御を行うことにより、電動モータ３６の発生トルクがキックバック反力を打ち消す。これにより、キックバック反力によってステアリングホイール３２が大きくとられてしまうことが回避され、操舵フィーリングを高められる。
【００３０】
そして、ロータ４１に希土類磁石４２を備える電動モータ３６は、フェライト磁石を備える電動モータに比べて小型化がはかれ、車両への搭載性に優れる。
【００３１】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の電動パワーステアリング装置は、例えば自動車や他の車両等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態を示す電動パワーステアリング装置のシステム図。
【図２】同じく（ａ）は電動モータの側面図、（ｂ）は電動モータの正面図。
【図３】同じくコントローラの構成図。
【符号の説明】
【００３４】
９  コントローラ
１０  基本アシスト指令値決定手段
１１  キックバック検出手段
１２  慣性補償値決定手段
１３  モータ電流制御手段
３０  電動ワーステアリング装置
３６  電動モータ
３７  減速機
３８  操舵トルクセンサ
３９  車速センサ
４０  モータ角速度センサ
【図１】
2005112069.tif 000003
【図２】
2005112069.tif 000004
【図３】
2005112069.tif 000005