JPH052547B2

JPH052547B2 -

Info

Publication number: JPH052547B2
Application number: JP3680185A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimizu; Toshitake Kawai
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-02-26
Filing date: 1985-02-26
Publication date: 1993-01-12
Also published as: JPS61196862A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、補助トルクを発生する電動機を用い
た操舵力倍力装置を、走行車速に応じて制御する
電動式パワーステアリング装置に関する。

（従来の技術）一般のステアリング装置において操舵トルク
は、高速走行時に小さく、低速走行時に大きくな
るため、補助トルクを必要とする低速走行時にの
み操舵力倍力装置を駆動させ、高速走行時には操
舵力倍力装置を駆動停止させることが望まく、こ
のような電動式パワーステアリング装置として
は、例えば「特公昭53−38849号公報」がある。

この電動式パワーステアリング装置では、操舵
力倍力装置のクラツチを、高速走行時から低速走
行時に移行の際には操舵トルクが零のとき例え
ば、直進走行時や切り返し時に接続駆動し、又低
速走行時から高速走行時に移行の際においても同
様に解放するようオンオフ制御し、操舵時におけ
る操舵トルクの急激な変化を防止している。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来の電動式パワーステア
リング装置においては、操舵力倍力装置のクラツ
チの駆動を車速が所定値以上、又は所定値以下で
操舵トルクが零状態のときに制御する構成である
ため、操舵トルクが零状態でない高速から低速に
至る旋回走行時には、高速時の状態が維持される
ことになり、操舵力倍力装置が駆動されないこと
から、低速時においても操舵力が軽減されず、ま
た逆に低速から高速に至る旋回走行時には、高速
時においても操舵力倍力装置が駆動されている為
に操舵力が軽過ぎる。さらに、急激な操舵切り換
えし時には、操舵トルクが零を通過する為に、突
然操舵力倍力装置が作動（高速→低速）したり、
解放（低速→高速）されたりする。その結果操安
性及び操舵フイーリングが低下するという不具合
がある。

（発明の目的）そこで、本発明は、操舵トルクが付与された状
態時に、走行車速が所定値を超えて増加したとき
にクラツチ手段の伝達トルクを時間とともに減少
させた後に零にする一方、車速が所定値を超えて
減少したときにクラツチ手段の伝達トルクを時間
とともに決定値まで増大させることにより、操安
性および操舵フイーリングを向上させることを目
的とするものである。

（問題点の解決手段およびその作用）第１図は本発明の全体構成図である。

本発明装置は、操舵トルク検出手段７７と、車
速検出手段８６と、クラツチ制御信号発生手段７
６Ａと、車速判別手段７６Ｂと、補正手段７６Ｃ
と、クラツチ駆動手段１０８とからなる。クラツ
チ制御信号発生手段７６Ａと、車速判別手段７６
Ｂおよび補正手段７６Ｃはマイクロコンピユータ
７６を用いて構成している。

本発明装置は、イグニツシヨンキーのキースイ
ツチが投入されると、操舵トルク検出手段７７お
よび車速検出手段８６から各検出信号が出力され
る。ステアリングホイールが操舵されると、少な
くとも操舵トルク検出手段７７の操舵トルク検出
信号に基づきクラツチ制御信号発生手段７６Ａに
おいてクラツチの伝達トルクが決定されクラツチ
制御信号として出力される。

他方、操舵トルク検出信号および車速検出手段
８６からの車速検出信号に基づき車速判別手段７
６Ｂにおいて車速の判別が行われ、車速が所定値
を超えて増加した場合には減少補正要求信号を出
力する一方、車速が所定値を超えて減少した場合
には増加補正要求信号を出力する。

補正手段７６Ｃにおいては、前記減少補正要求
信号によりクラツチ手段の伝達トルクが所定の割
合で次第に減少と零になるよう減少補正を行うと
ともに、前記増加補正要求信号により伝達トルク
を零から所定の割合で次第に必要な伝達トルクの
決定値まで増大される増加補正を行う。そして、
補正後の制御信号に基づいてクラツチ駆動手段１
０８によりクラツチ手段が駆動される。

（実施例）以下に本発明の好適な一実施例を添付図面に基
づいて説明する。

第２図は本実施例の電磁型倍力装置を90°切断
面で折曲させて示す縦断面図である。第２図にお
いて、１はステアリングコラム、２はステータ、
３はケースであり、４と７は互いに同軸状に配設
された入力軸および出力軸である。本実施例の電
動式パワーステアリング装置は、入力軸４の内端
部が出力軸７の内端部内に遊嵌される一方、これ
らの内端がトーシヨンバー８により連結され、入
力軸４が軸受９，１０，１１により、出力軸７が
軸受１１Ａ，１３，１３Ａにより、それぞれ回動
自在に支承されている。さらに入力軸４の周囲に
配設された操舵回転センサ２０と、入出力軸４と
７の嵌合部の周囲に配設された操舵トルクセンサ
２４と、出力軸７の周囲に配設された電動機３
３、減速装置５０および電磁クラツク（クラツチ
手段）６３と、操舵回転センサ２０および操舵ト
ルクセンサ２４からの各検出信号に基づき電動機
３３および電磁クラツチ６３を駆動制御する制御
装置７５とを備えた構成である。

更に詳述すると、上記入力軸４は第１軸５と筒
状の第２軸６に分割され、第１軸５の外端側（図
中右端側）にはハンドルであるステアリングホイ
ールが固着され、内端側には振動伝達防止用のゴ
ムブツシユ１４を介して円筒状の第２軸６が連結
されている。また、第３図に示すように、第１軸
５には、放射方向に突設された突起１５ａを有す
る環状部材１５が一体的に固定され、突起１５ａ
が第２軸６の一端側（図中右端側）に形成された
切欠溝６ａに適切な隙間を有して挿入されてい
る。したがつて、第１軸５と第２軸６とはゴムブ
ツシユ１４により弾性的に連結されるとともに、
前記隙間により所定角度捩れた後に第１軸５と第
２軸６が係合し、捩り方向にはゴムブツシユ１４
に所定トルク以上の負荷が加わらない構造となつ
ている。尚、１６は抜け防止用のサークリツプで
ある。

また、第２軸６の他端側（図中左端側）には、
第４図ａ〜ｃに示すように、軸方向に沿う溝１７
が180°間隔で形成され、拡径された出力軸７の内
端側から前記溝１７に対応するよう軸方向に突設
された突片７ａが各溝１７内に所定間隔を有して
挿入されており、第２軸６の他端側に形成された
小径部が軸受１１を介して出力軸７の拡径部内に
支承されている。さらに、第２軸６と出力軸７の
内端側に形成された孔内にはトーシヨンバー８が
軸心に沿い配設され、このトーシヨンバー８の一
端側（右端側）がピン１８により第２軸６に固着
される一方、トーシヨンバー８の他端側がピン１
９により出力軸７に固着されている。出力軸７の
外端側はこれに形成されたスプラインにより負荷
側の他軸と連結されいる。したがつて、ステアリ
ングホイールにより入力軸４に付与される操舵ト
ルクは、トーシヨンバー８の捩れを通じて出力軸
７および負荷側へ伝達される。尚、上記ゴムブツ
シユ１４の剛性はトーシヨンバー８に比べ高く形
成されている。

上記操舵回転センサ２０は、第５図に示すよう
に、第２軸６の外周に放射方向に向け等間隔に突
設された複数の突起２１と、この突起２１を挟む
ようにステアリングコラム１に取付けられたフオ
トカプラ（光電ピツクアツプ）２２とにより構成
されており、突起２１により断続される透過光を
受光し、この受光をパルス状の電気信号に変換し
て出力する。

上記操舵トルクセンサ２４は、第２軸６と出力
軸７との嵌合部外周に軸方向変位可能に設けられ
た筒状の可動鉄心２５と、ステアリングコラム１
内周に固着されたコイル部２８とからなる差動変
圧器により構成されている。可動鉄心２５は、第
４図ａ〜ｃに示すように、出力軸７の各突片７ａ
に突設されたピン２６と、これらのピン２６に対
し90°ずらして第２軸６に突設されたピン２７と
にそれぞれ係合する長孔２５ａと２５ｂを備えて
いる。長孔２５ａは軸心方向に沿い形成される一
方、長孔２５ｂは軸心方向に対し所要の角度に傾
斜して形成されている。したがつて、第２軸６と
出力軸７との間で周方向に角度差が生ずると、長
孔２５ｂとピン２６および長孔２５ａとピン２７
の係合関係により、可動鉄心２５が軸心方向に移
動することとなり、第２軸６に付与される操舵ト
ルクに対応して可動鉄心２５が変位する。また、
可動鉄心２５の周囲に設けられるコイル部２８
は、パルス信号が入力される一次コイル２９と、
可動鉄心２５の変位に対応した出力信号を出力す
る一次コイル２９の両側に同軸心状に配設された
一対の二次コイル３０，３１とからなる。したが
つて、トーシヨンバー８の捩れに伴なつて第２軸
６と出力軸７との間に角度差が生ずると、可動鉄
心２５の軸方向変位が電気信号に変換されて出力
される。

次に、上記電動機３３は、ボルト３４によりス
テアリングコラム１およびケース３に一体的に固
着された筒状のステータ２と、このステータ２の
内面に固着された少なくとも一対の磁石３６と、
出力軸７の周囲に回転可能に配設された回転子３
７とからなる。回転子３７は、軸受１２および１
３を介して出力軸７に回動可能に環装されるとと
もに軸受１１Ａおよび１３Ａを介してステータ２
とケース３に支承される筒軸３８を備え、この筒
軸３８の外周にはスキユー溝を有する鉄心３９、
多重巻線４１が順次一体的に環装され、前記磁石
３６と多重巻線４１との間には微小なエアギヤツ
プが設けられている。また、筒軸３８には、多重
巻線４１に接続する整流子４３を備えている。さ
らに、整流子４３に圧接するブラシ４６がケース
に固着されたブラシホルダ４７にそれぞれ収納さ
れ、ブラシ４６に接続されるリード線が非磁性体
のパイプを通じてステータ２の外部に取出されて
いる。なお、多重巻線４１、整流子４３およびブ
ラシ４６により補助トルクを発生する電動機３３
を構成している。

上記減速装置５０は、出力軸７の周囲に配設さ
れた２段の遊星歯車機構５１と５２とからなる。
前段の遊星歯車機構５１は、ケース３の内周面に
形成された共用の内歯車５３と、前記筒軸３８の
他端側（図中左端側）外周に形成された太陽歯車
３８ａと、これらに噛合される３個の遊星歯車５
４と、遊星歯車５４を枢支する第１キヤリヤ部材
５５とからなる。後段の遊星歯車機構５２は、前
記共用の内歯車５３と、出力軸７の周囲に環装さ
れ前記第１キヤリヤ部材５５に一体的に連結され
た筒体５６の外周に形成された太陽歯車５６ａ
と、これらに噛合する３個の遊星歯車５７と、こ
れらの遊星歯車５７を枢支する第２キヤリヤ部材
５８とからなる。また、この第２キヤリヤ部材５
８の内縁側には軸受５９を介して出力軸７に支承
される筒体６０が一体的に連結される一方、その
外縁部にはケース３内周に沿う筒体６１が一体的
に連結され、この筒体６１の内周面には周方向に
内歯６１ａが形成されている。したがつて、電動
機３３の回転子３７が回転すると、回転子３７の
回転が筒軸３８、遊星歯車５４、第１キヤリヤ部
材５５、遊星歯車５７、第２キヤリヤ部材５８を
介して筒体６１に減速されながら伝達される。

上記電磁クラツチ６３は、そのロータ６４が、
出力軸７の外周にスプライン結合した環体６５に
軸受６６を介して回動可能に支承される一方、捩
り振動を吸収する環状の弾性部材６７を介して出
力軸７に固着されている。また、ロータ６４は筒
状に形成され、前記第２キヤリヤ部材５８の筒体
６０の周囲まで延在し、この延在部の内面から出
力軸７の外周に向け放射状に突出する一対の突起
６４ａが突設されている。これらの突起６４ａ
は、第６図に示すように、前記環体６５に形成さ
れた切欠溝６５ａに円周方向で所要の間隙を有し
て挿入されており、周方向において環体６５と係
合関係を有している。したがつて、ロータ６４と
出力軸７とは、前記間隙内、すなわち、ロータ６
４の突起６４ａと環体６５が係合するまでの間で
は弾性的に連結された状態となる。また、ロータ
６４の延在部の外周には、外歯６４ｂが形成され
ており、この延在部の前記第２キヤリヤ部材５８
と反対側の位置には円板状の支持板６４ｃが突設
されている。この支持板６４ｃと第２キヤリヤ部
材５８との間には、前記筒体６１の内歯６１ａに
噛合する溝を外周に有する円板状のプレート６８
と、ロータ６４の外歯６４ｂに噛合する溝を内周
に有する円板状のプレート６９とが、交互に配設
され、多板クラツチ機構を構成している。なお、
図中７０はプレート６９のストツパである。さら
に、ケース３には縦断面コ字状の枠体７１が固着
され、この枠体７１内に環状の励磁コイル７２が
収納されており、励磁コイル７２がリード線を通
じて制御装置７５に接続されている。したがつ
て、励磁コイル７２の通電に伴ない発生する電磁
力により、プレート６９および６８が励磁コイル
７２側へ吸引されるため、減速装置５０を介して
伝達される電動機３３の回転トルクが多板クラツ
チ機構をおよびロータ６４の突起６４ａを通じて
出力軸７へ伝達される。

次に、上記制御装置７５について第７図に基づ
き説明する。

第７図において、７６はマイクロコンピユータ
であり、このマイクロコンピユータ７６を用いて
第１図に示したクラツチ制御信号発生手段７６
Ａ、車速判別手段７６Ｂ、補正手段７６Ｃを構成
している。

マイクロコンピユータ７６には、操舵トルク検
出手段７７、操舵回転検出手段８２、車速検出手
段８６および異常検出手段１１４からの各検出信
号Ｓ１〜Ｓ６が入力されている。

操舵トルク検出手段７７は、前記操舵トルクセ
ンサ２４と、この操舵トルクセンサ２４の一次コ
イル２９へマイクロコンピユータ７６内部のクロ
ツクパルスT₁を分周して出力するドライブユニ
ツト７８と、可動鉄心２５の変位に対応して二次
コイル３０と３１から得られた各電気信号をそれ
ぞれ整流する整流回路７９Ａ，７９Ｂおよび高周
波分を除去するローパスフイルタ８０Ａ，８０Ｂ
と、このローパスフイルタ８０Ａ，８０Ｂからの
各アナログ電気信号をデイジタル信号に変換し操
舵トルク検出信号S₁，S₂としてマイクロコンピユ
ータ７６に入力するＡ／Ｄコンバータ８１とから
構成されている。操舵回転検出手段８２は、前記
操舵回転センサ２０と、この操舵回転センサ２０
のフオトカプラ２２内で、前記第２軸６の突起２
１に対して位相が約90°異なる２個の発光部に電
源を供給して夫々の発光部に対向する受光部によ
り出力される電気信号を適切なパルス信号に変換
して出力するパルス変換回路８３と、この出力信
号を整形する波形整形回路８４と、波形整形回路
８４から出力されるパルス信号とマイクロコンピ
ユータ７６のクロツクパルスに基づいて、操舵回
転速度に比例する周波数の操舵速度信号を操舵方
向に応じてS₃、又はS₄、例えば第１３図の如く、
右回転においては、操舵回転速度に比例するパル
ス信号がS₃から、このときＳ＝０、逆に左回転す
る場合においては操舵回転速度に比例するパルス
信号からS₄から、このときS₃＝０となる信号を出
力するドライブユニツト８５と、から構成されて
いる。また、車速検出手段８６は、例えば、スピ
ードメータケーブルとともに回転する磁石８７と
この磁石の回転に伴ない断続するリードスイツチ
８８とからなる車速センサ８９と、リードスイツ
チ８８に電源を供給しリードスイツチ８８の断続
をパルス信号として出力するパルス変換回路９０
と、この出力信号を整形して出力する波形整形回
路９１とから構成され、この波形整形回路９１か
らの出力信号S₅は車速に比例する周波数のパルス
信号である。

マイクロコンピユータ７６は、Ｉ／Ｏポート、
メモリ、演算部および制御部により構成されてい
る。また。マイクロコンピユータ７６等を駆動す
る電源回路９２は、車載のバツテリ９３の＋端子
にイグニツシヨンキーのキースイツチ９４、ヒユ
ーズ９５を介して接続されるリレー回路９６と、
リレー回路９６の出力側に接続された定電圧回路
９７とから構成され、リレー回路９６の出力側の
Ａ端子からは後述する電動機駆動手段１００およ
び電磁クラツチ駆動手段１０８に電源が供給さ
れ、定電圧回路９７のＢ端子からはマイクロコン
ピユータ７６やその他の制御ユニツトに電源が供
給される。したがつて、キースイツチ９４が投入
されると、マイクロコンピユータ７６は、入力さ
れる各検出信号S₁〜S₆をメモリに書き込まれたプ
ログラムに従つて処理し、電動機を駆動する制御
信号T₃，T₄，T₅、および電磁クラツチを駆動す
る電流制御信号T₆を、電動機駆動手段１００お
よび電磁クラツチ駆動手段１０８にそれぞれ出力
し、電動機３３および電磁クラツチ６３を駆動制
御する。

電動機駆動手段１００は、ドライブユニツト１
０１とリレー１０２，１０３およびトランジスタ
１０４，１０５からなるブリツジ回路により構成
されている。ブリツジ回路はリレー１０２と１０
３の接続部が電源回路９２のＡ端子に接続され、
トランジスタ１０４と１０５の各エミツタが抵抗
１０６を介してコモン側（アース）に接続されて
いる。各リレー１０２，１０３の励磁コイルおよ
びトランジスタ１０４，１０５のベースはドライ
ブユニツト１０１の出力側に接続され、ブリツジ
回路の出力側である各トランジスタ１０４と１０
５のコレクタ間には前記電動機３３の電機子巻線
４１が接続されている。前記ドライブユニツト１
０１は、マイクロコンピユータ７６からの制御信
号T₃，T₄に基づいてリレー１０２又は１０３を
ON、トランジスタ１０５又は１０４を駆動可能
状態にさせるとともに制御信号T₅によりパルス
幅変換（PWM変調）したパルス信号をトランジ
スタ１０４，１０５のどちらか一方のベースに出
力する。したがつて、電動機駆動手段１００にお
いては、一方のリレー１０２とトランジスタ１０
５への通電、又は他方のリレー１０３とトランジ
スタ１０４への通電により電動機３３の回転方向
を制御するとともに、各トランジスタ１０４，１
０５のベースに印加されるパルス信号によつてト
ランジスタ１０４，１０５のPWM制御が行われ
る。そして、電動機３３には、PWM制御に応じ
たパルス幅の電圧（Ａ端子）が印加され、ステア
リングホイールに加えられる操舵トルクに対応し
た補助トルクを発生するように電動機３３が制御
される。

電磁クラツチ駆動手段１０８は、ドライブユニ
ツト１０９とトランジスタ１１０とからなる。ト
ランジスタ１１０のコレクタと前記電源回路９２
のＡ端子間には電磁クラツチ６３の励磁コイル７
２が接続されている。トランジスタ１１０のエミ
ツタは抵抗１１１を通じてコモン側に接続され、
ベースはドライブユニツト１０９の出力側に接続
されている。また、ドライブユニツト１０９にお
いては制御信号T₄に基づきパルス幅変換したパ
ルス信号をトランジスタ１１０に出力する。した
がつて、電磁クラツチ駆動手段１０８においは、
マイクロコンピユータ７６からの電流制御信号
T₄に基づいてドライブユニツト１０９によりト
ランジスタ１１０のPWM制御が行われ、これに
伴なつて電磁クラツチ６３のトルク結合力が制御
される。

また、本実施例においては、電動機３３および
電磁クラツチ６３の異常を検出する異常検出手段
１１４を備えている。この異常検出手段１１４
は、抵抗１０６の端子電圧を増巾する増巾器１１
５Ａと、抵抗１１１の端子電圧を増巾する増巾器
１１５Ｂと、それぞれ高周波分を除去するローパ
スフイルタ１１６Ａ，１１６Ｂと、これらの検出
電圧をデイジタル信号S₆に変換してマイクロコン
ピユータ７６に入力するＡ／Ｄコンバータ１１７
とより構成されている。この異常検出手段１１４
は、例えば、電動機３３や電磁クラツチ６３の異
常を各抵抗１０６と１１１の端子電圧により検知
し、異常の場合には前記電源回路９２のリレー回
路９６にリレー制御信号T₂を出力し電源回路９
２からの電源の供給を停止させる異常診断等に用
いられる。

次に作用を説明する。

第８図はマイクロコンピユータ７６における車
速に応じた電磁クラツチ制御処理を概略を示すフ
ローチヤートであり、図中のP₁〜P₄₃はフローチ
ヤートの各ステツプを示す。

イグニツシヨンキーのキースイツチ９４がON
に投入されると、マイクロコンピユータ７６や他
の回路に電源が供給され制御が開始される。ま
ず、マイクロコンピユータ７６においては、各レ
ジスタ、RAM（ランダム、アクセス、メモリ）
内のテーターを全て零、即ちクリアする。そして
ステツプP₁においては操舵トルク検出S₁とS₂を
順次読み込み、ステツプP₂では読み込まれた値
が正常か否かを診断し、以上であれば制御信号
T₂により、リレー回路９６をOFFにし全ての作
動を停止しマニユアルステアリングに復帰させ
る。ここで、トルクセンサ２４は作動変圧器より
構成されている為に操舵トルクT_SとS₁，S₂は第
１４図の如く示され、S₁とS₂との和は一定値とな
ることは周知のとおりである。そこで（S₁＋
S₂）／２が所定の幅に入つているかどうかを診断
し所定の幅に入つていない場合をトルクセンサー
の故障と判断する。読み込まれた操舵トルク検出
信号S₁，S₂が正常であればステツプP₃に進み、
ステツプP₃ではS₁−S₂を計算し操舵トルクＴ（＝
T_S）とし記憶する。

次に操舵回転検出手段８２からの検出信号S₃，
S₄を順次読み込みステツプP₅で夫々のt_s3，t_s4を
順次測定し、ステツプP₆では回転方向を判別す
る為にそれらの差ｔを計算する。例えば右回転の
場合、ｔ＝t_S3（t_S4＝０）、左回転の場合ｔ＝−t_S4
（t_S3＝０）となる。

前記操舵トルクＴを上位アドレス、周期ｔを下
位アドレスとするメモリ内には電動機制御信号
T₅が格納されるテーブル１が構成される。ここ
で制御信号T₅は前記電動機駆動１００をPWM駆
動する為のものであるからデユテイ比（１サイク
ル中の“Ｈ”機関の比率が格納される。デユテイ
比（Ｔは多重巻線４１の抵抗をR_M、誘導電圧定
数をＫ、電動機の回転数をＮ、電機子電流をI_M、
電源電圧をV_CCとすると、 T₅＝（DUTY％）＝R_M・I_M／V_CC−KN×100 （ただし、多重巻線のインダクタンスは十分小
さいものとする。）で表わされる。電動パワーステアリング装置の場
合、電機子電流I_Mは操舵トルクに対応させ、電動
機回転数Ｎは操舵回転速度に対応させることが好
ましい。従つて、前記操舵トルクＴと電機子電流
I_Mとを第９図の如く比例関係に設定し、また操舵
回転速度N_Sと電動機回転数Ｎとを第１０図の如
く比例関係に設定すると、 T₅＝（DUTY％）＝K₁・R_M・Ｔ／V_CC−KK₂（１／ｔ）（K₁，K₂は比例定数）で表わされるから、この計算値をテーブル１内に
格納しておくことにより操舵トルクＴと操舵回転
速度N_Sに対応する周知ｔによるアドレス指定に
よりT₅を即座に呼び出すことができる。マイク
ロコンピユータ７６内には前記デユーテイ比の値
が８ビツトの並列信号で格納され、この８ビツト
の並列信号によりプログラマブルにデユデイ比を
可変することが可能な回路を備え、この回路より
テーブル１に格納されたデユテイ比の直列パルス
T₅が出力される。したがつて実際にマイクロコ
ンピユータ７６から出力される鮮魚信号T₅とマ
イクロコンピユータ７６内部で処理されるデユー
デイ比とは異なるが意味は同じであるから、以下
同等の扱いをする。

前記制御信号T₅はステツプP₈で、その値が負
かどうかが判別され正の場合はステツプP₉で
（電動機回転方向）制御信号をT₃＝１，T₄＝０
（右回転）の処理を記憶する。また負の場合はス
テツプP₈に進み、制御信号T₅をプラスに変換し、
（電動機回転方向）制御信号をT₃＝０，T₄＝１
（右回転）に記憶する。

次にステツプP₁₂では、制御信号T₅とするを
し、ステツプP₁₃では、T₅が正かどうかが判別さ
れ、負、又は零の場合はステツプP₁₄へジヤツプ
し、（電動機回転方向）制御信号をT₃＝T₄＝０に
して出力し、リレー１０２，１０３、トランジス
タ１０４，１０５を夫々OFFし、ステツプP₁₅で
制御信号T_5，T₆への出力を停止し電動機３３、
電動クラツチ６３の作動を停止させ、ステツプ
P₁へ戻る。即ちマニユアルステアリングの状態
を保つ。制御信号T₅が正の場合は、ステツプP₁₆
に進み前記制御信号T₃，T₄を出力しT₃＝１，T₄
＝０の場合はリレー１０２をON、トランジスタ
１０５を制御可能状態にし、T₃＝０，T₄＝１の
場合はリレー１０３をONトランジスタ１０４を
制御可能状態にしてステツプP₁₇へ進むステツプ
P₁₇では、第２不感帯を設けるべく、さらに所定
値ｂを減算し、その結果を制御信号T₅とする処
理をし、ステツプP₁₈ではT₅が正かどうかが判別
され、負又は零の場合は、ステツプP₁₅へジヤン
プ（制御信号T₅，T₆を夫々零にし作動を停止さ
せステツプP₁へ戻る。制御信号T₅が正の場合は
ステツプP₁₉へ進む。以上で電動機回転方向の制
御信号T₃，T₄は出力され、電動機パワーの制御
信号T₅は決定され（以下これを決定値とよぶ）、
出力処理を待つのみの状態となつている。ここ
で、制御信号T₅に第１不感帯と第２不感帯を設
けるのは、リレーはトランジスタに比べ大きな作
動遅れがあり、制御信号T₅と同時に作動させる
と制御信号T₅のデユーテイ比が零から出力され
ず、ある値から突然出力される為、に、操舵トル
クが急激に小さくなり、操舵フイーリングを低下
させることを防止する為である。

次に本発明に係る車速制御の作動を説明する。
ステツプP₁₉では、前記車速検出手段８６からの
検出信号S₅を読み込み、ステツプP₂₀では、読み
込まれた信号S₅の周期t_vを測定する。車速信号S₅
は車速に比例する周波数であるから周期t_vも車速
に対応する。次ステツプP₂₁では、周期t_vが所定
値より小さいかどうかが判別される。車速が所定
値より大きい場合は周期t_vは所定値Ｃより小さ
く、車速が所定値より小さい場合は周期t_vは所定
値Ｃより大である。従つて車速が所定値より小さ
い場合は、周期t_vは所定値Ｃより大であるからス
テツプP₂₂へ進む。ここで、前回の制御状態を記
憶する信号Ａ，Ｆ，Ｇをマイクロコンピユータ７
６内部に設ける。そして、Ｆ＝Ｇ＝０のときは低
速安定領域、即ち前記決定値T₅で制御がなされ
る領域で、Ｆ＝Ｇ＝１のときは高速安定領域、即
ち電動機制御信号T₃，T₄，T₅、及び電磁クラツ
チ制御信号T₆が全て零の状態を示し、作動を停
止している。また、Ｆ＝１，Ｇ＝０は低速、又は
高速不安定領域、即ち車速が所定値を越え、制御
信号T₅，T₆を時間と共に減少させる途中であつ
てまだ零まで減少させていない状態、又は車速が
所定値より下がり、制御信号T₅，T₆を時間と共
に増大させる途中であつて、まだ前記決定値まで
の制御状態に達していない状態を示す。そしてＡ
は補正値を示す。ステツプP₂₂では、前回の制御
が高速状態であつたかどうか判別する。最初のデ
ータはスタートのときに全て零にセツトされてい
るからＦ＝０の処理がなされ低速安定領域を示し
た後ステツプP₂₄へ進み、ここでは、前記異常検
出手段１１４からの電動機電機子電流I_Mに対応す
る検出信号S₀を読み込み、ステツプP₂₅では、検
出信号S₆をアドレスとするメモリ内に、 T₆＝（DUTY％）＝G_M・R₁・I_M／V_CC×100 （I_C：クラツチ電流、R_C；電磁クラツチの抵抗、
G_M；増幅器１１５Ａ、R₁；抵抗１０６の抵抗）の計算値が格納されるテーブル２が構成されてい
る。ここで、第１１図の如く電動機の電機子電流
I_Mは操舵トルクＴに対応するから結局T₆、即ち
クラツチ制御信号も操舵トルクＴに対応すること
になる。ここでも、マイクロコンピユータ７６内
には前記デユーテイ比の値が８ビツトの並列信号
で格納され、この８ビツトの並列信号によりプロ
グラマブルにデユーテイを可変することが可能な
回路を備え、この回路よりテーブル１に格納され
たデユーテイ比の直列パルスT₆が出力される。
したがつて実際にマイクロコンピユータ７６から
出力される制御信号T₆とマイクロコンピユータ
７６内部で処理されるデユーテイ比とは異なるが
意味は同じであるから以下同等の扱いとする。ス
テツプP₂₅では検出信号S₆をアドレスとするテー
ブル１から操舵トルク信号に対応する電機子電流
に比例したパルス幅の制御信号T₆をセツトし、
ステツプP₂₆へ進む。ステツプP₂₆では、前記決定
値である制御信号T₅とT₆を出力し電動パワース
テアリング装置をPWM駆動し、ステツプP₂₇で
は前記異常検出手段１１４からの検出信号S₆と制
御信号T₅，T₆との比較がなされ所定の幅に入つ
ていなければ、制御信号T₂により、リレー回路
９６をOFFされ全ての制御を停止させ、マニユ
アルステアリングに復帰させる。所定の幅に入つ
ていれば、ステツプP₁に戻り同様の制御を繰り
返す。

次に車速が所定値を越え検出信号S₅の周期t_vが
所定値Ｃより小さくなつた場合には、ステツプ
P₂₁の判別処理によりステツプP₂₈へ進み、車速が
所定値を越えたことを指示する信号処理Ｆ＝１を
実施し、ステツプP₂₉へ進み、ここでは、前回の
制御が高速安定領域にあつたかどうかを判別し、
いまは前回制御が低速安定領域にあつたことから
Ｇ＝０である。したがつて、ステツプP₂₀へ進み、
ステツプP₃₀では制御信号T₅から補正値Ａを減算
するがいまはＡ＝０であるからT₅、ステツプP₃₁
では、Ａ＝Ａ＋１の加算処理しステツプP₃₀を１
回通過したことを記憶するステツプP₃₂へ進む。
ステツプP₃₂では制御信号T₅が正かどうかが判別
され、正であれば、まだT₅を減少させる必要が
あるのでステツプP₂₄へジヤンプし、ステツプ
P₂₄，P₂₅で制御信号T₆をテーブル１から呼び出
しステツプP₂₆でPWM制御信号T₅，T₆を出力し
ステツプP₂₇で故障診断を受け正常であればステ
ツプP₁へ戻る。そして再びP₃₀へ到達し、T₅＝T₅
−１なる処理がなされ、T₅は前記決定値より１
だけ減少されステツプP₃₀，R₃₁を通る毎にT₅は
時と共に減少され、またT₆もステツプP₂₄，P₂₅
で、電動機の減少された補助トルク、即ち電機子
電流に対応して時間と共に、減少される。そし
て、T₅が零になるとステツプP₃₂で判別されステ
ツプP₃₃へ進み、減少補正値Ａを零にした後高速
安定領域を指示する信号Ｇを１にセツトしステツ
プP₃₄でT₃＝T₄＝T₅＝T₆＝０を出力し、電動パ
ワーステアリング装置の作動を停止させ、マニユ
アルステアリングに復帰させる。そして、ステツ
プP₃₅で故障診断を受け正常であればステツプP₁₉
へジヤンプする。高速安定領域では、ステツプ
P₂₁の判別によりステツプP₂₈，P₂₉，P₃₃，P₃₄，
P₃₅，P₁₉，P₂₀のループを繰り返し、常時マニユ
アルステアリングとしての機能を果す。

次に高速安定領域から車速が所定値まで下がり
ステツプP₂₁で判別され、ステツプP₂₇へ進むと今
度はＦ＝１であるからステツプP₂₃の判別でステ
ツプP₃₆へジヤンプし、ここでは前回の状態が高
速安定領域であつたかどうかの判別がなされ前回
は高速安定領域にいたからＧ＝１であり、ステツ
プP₃₇へ進み、ここでは制御信号T₅の増加補正値
Ａが、前記決定値に達しているかどうかが判別さ
れ、前回は公告安定領域であつたからステツプ
P₃₃によりＡ＝０が処理されている。従つてステ
ツプP₃₇の判別ではＡはT₅より小さいからステツ
プP₃₈へ進みT₅＝０の処理をした後ステツプP₃₈
で、増加補正値Ａを１だけ増加しステツプP₂₄へ
ジヤンプしステツプP₂₄，P₂₅を経て制御信号T₆
をテーブル１から呼び出し、ステツプP₂₆で、
PWM制御信号T₅，T₆を出力し、ステツプP₂₇で
故障診断を受け正常であればステツプP₁へ戻る。
そして再びステツプP₃₈へ到達し、ここでT₅＝１
なるが処理なされ、T₅は前回値より１だけ増加
補正され、ステツプP₃₈，P₃₉を通る毎に時間と共
に増加され、またT₆もステツプP₂₄，P₂₅で電動
機の増大された補助トルク、即ち電機子電流に対
応して、時間と共に増大される。そして制御信号
T₅が前記決定値まで増加補正されると、ステツ
プP₃₇によりＡ＝T₅となりステツプP₂₃へジヤン
プし、低速安定領域にはいる。前記決定値での制
御がなされ電動パワーステアリング装置は通常の
作動をする。

次に、低速又は高速不安定領域の説明をする。
この不安定領域とは車速が所定値近傍で振動的に
変化し、例えば低速から高速に移行の際、車速が
所定値を越え、T₅，T₆の減少補正を開始し、ま
だ終了しないうち再び車速が下がつた場合、又は
高速から低速に移行の際、車速が所定値より下が
りT₅，T₆の増加補正を開始し、また終了しない
うちに再び車速が所定を越えた場合の滑らかな制
御を可能とするものである。

車速が低速の状態、即ちＡ＝Ｆ＝Ｇ＝０の状態
から所定値を越えステツプP₂₇，P₂₈，P₂₉，P₃₀，
P₃₁，P₃₂，P₂₄，P₂₅，P₂₆，P₂₇を経て制御が行な
われ、これを例えば10回繰り返すとＡ＝０となり
T₅は前記決定値に対してT₅−９が出力され、T₆
は電機子電流と共に、対応して減少される。次に
車速が低下して所定値より下がるとステツプP₂₂，
P₂₃，P₃₆を経て、ステツプP₄₀へジヤンプしＡ＝
Ａ−９、即ちＡ＝９が算出されステツプP₄₁を経
て、Ｂ＝T₅−９が算出され前回値と一致する。
そしてステツプP₄₂ではＢ、即ち制御信号が前回
決定値より小さいかどうかを判別し、ここではＢ
はT₅に対して９だけ小さいからステツプP₄₃へ進
みＢをT₅に転送し、ステツプP₂₄へジヤンプし、
ステツプP₂₄，P₂₅で呼び出された電機子電流に対
応する制御信号T₅を決定して、T₅，T₆を順次出
力する。そして車速がそのまま低下すればステツ
プP₂₂，P₃₆，P₄₀，P₄₁，P₄₂，P₄₃，P₂₄，P₂₅，
P₂₆，P₂₇を通過して時間と共にT₅，T₆を増加補
正し、前記決定値に達すればステツプP₄₂よりス
テツプP₂₃へジヤンプし低速安定領域に戻る。従
つて車速が所定値を越え減少補正が終了しないう
ちに車速が所定値以下に下がつた場合においても
減少補正値Ａが記憶され、その状態から増加補正
する。逆に車速が所定値以下になり増加補正制御
に入つた後、この増加補正が終了しないうちの車
速が所定以上になつた場合にも増加補正値Ａが記
憶され、この状態から減少補正させることができ
る。

したがつて、この場合の電機子電流Ia、クラツ
チ電流Icと時間ｔとの関係は第１２図の時間ｔ＝
t₃からｔ＝t₄に示すようなものとなり、車速ｖが
所定値v₂を超えて減少する場合には、増加補正さ
れる電動機３３の補助トルクに対応して電磁クラ
ツチ６３の伝達トルクが次第に増加し決定値まで
至るため、操舵フイーリングおよび操安性が向上
する。また、車速の増加変化の場合と同様消費電
力の節減を図ることができる。

このように本実施例においては、車速の変化に
対応して電磁クラツチの伝達トルクを時間ととも
に制御したので、操舵フイーリングおよび操安性
の向上を図ることができる。また、電磁クラツチ
の伝達トルクを時間とともに制御したことにより
消費電力を低減することができ、さらに本実施例
の如く、車速ｖを比較する所定値にヒステリシス
を設ける必要がなく、常に所定値で安定して作動
させることができる。

（発明の効果）以上の説明で明らかなように本発明によれば、
操舵トルクが付与された状態時に、車速が所定値
を超えて増加したときクラツチ手段の伝達トルク
を時間とともに減少させた後零にする一方、車速
が所定値を超えて減少したときクラツチ手段の伝
達トルクを時間とともに決定値まで増大させるこ
とにより、消費電力を低減できるとともに車速が
低速から高速に移行する際に電動パワーステアリ
ング装置を滑らかに停止させ、マニユアルステア
リングに復帰させ、逆に高速から低速に移動する
際においても、マニユアルステアリングから電動
パワーステアリング装置を作動させるときにも急
激な変化のない滑らかなつながりを示し、かつ車
速が所定値近傍において、振動的に変化する場合
においても連続的に、作動する為に、常に車速が
所定値において、安定して電動パワーステアリン
グ装置の停止、作動を滑らかに制御させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図〜第１４
図は本発明の電動式パワーステアリング装置の一
実施例に係り、第２図はその電磁型倍力装置を
90°切断面で折曲させて示す縦断面図、第３図は
第２図中の−矢視断面図、第４図ａは第２図
の−矢視断面図、第４図ｂ，ｃは可動鉄片の
平面図および側面図、第５図は第２図中の−
矢視断面図、第６図は第２図中の−矢視断面
図、第７図は制御装置の全体構成図、第８図は制
御処理の概略を示すフローチヤート、第９図は操
舵トルクと電機子電流との関係を示す図、第１０
図は操舵回転速度と電動機回転数との関係を示す
図、第１１図は電機子電流とクラツチ電流との関
係を示す図、第１２図はクラツチ電流と時間との
関係を車速の増加時および減少時について示す
図、第１３図は操舵回転速度信号を示すパルス波
形図、第１４図は操舵トルクとその検出信号との
関係を示す図である。図面中、６３……クラツチ手段である電磁クラ
ツチ、７６……クラツチ制御信号発生手段、車速
判別手段および補正手段を構成するマイクロコン
ピユータ、７６Ａ……クラツチ制御信号発生手
段、７６Ｂ……車速判別手段、７６Ｃ……補正手
段、７７……操舵トルク検出手段、８６……車速
検出手段、１０８……クラツチ駆動手段、Ｓ１，
Ｓ２……操舵トルク検出信号、Ｓ３……操舵速度
検出信号、Ｓ４……車速検出信号、Ｔ４……クラ
ツチ制御信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１ステアリング系の操舵トルクに対応した補助
トルクを発生する電動機と、この電動機とステア
リング系を離接するクラツチ手段と、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
からの検出信号に基づいて前記クラツチ手段の伝
達トルクを決定しクラツチ制御信号を出力するク
ラツチ制御信号発生手段と、前記制御信号により
クラツチ手段を駆動するクラツチ駆動手段と、を
備えた電動式パワーステアリング装置において、
車速を検出する車速検出手段と、この車速検出手
段からの検出信号に基づき車速が所定値から増加
又は減少したかを判別する車速判別手段と、この
車速判別手段からの出力信号に基づいて、車速が
所定値を超えて増加したとき前記クラツチ手段の
伝達トルクを時間とともに減少させる一方、車速
が所定値を超えて減少したとき前記クラツチ手段
の伝達トルクを時間とともに前記決定値まで増大
させるよう前記クラツチ制御信号を補正する補正
手段と、を備えたことを特徴とする電動式パワー
ステアリング装置。