JP2859231B2

JP2859231B2 - 電気アシスト・ステアリング・システムにおいて車両方向指示信号を電子的にキャンセルする方法及び装置

Info

Publication number: JP2859231B2
Application number: JP33401996A
Authority: JP
Inventors: スチュアート・パーカー
Original assignee: TEII AARU DABURYUU Inc
Current assignee: TEII AARU DABURYUU Inc
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: EP0779181A3; US5786754A; DE69619482T2; EP0779181A2; DE69619482D1; BR9605996A; EP0779181B1; JPH09175269A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パワー・アシスト
・ステアリング・システムに関し、更に詳しくは、電気
アシスト・ステアリング・システムを有する車両におい
て車両の方向指示信号を電子的にキャンセルする方法及
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用のパワー・アシスト・ステアリ
ング・システムは、多くが知られている。液圧のパワー
を用いてステアリング補助（アシスト）を提供するもの
もあれば、電力を用いるものもある。

【０００３】ラック及びピニオン・ギアの組を用いる電
気アシスト・ステアリング・システムは、電気モータを
用いて（ｉ）ピニオン・ギアに接続されたステアリング
入力シャフトに回転力を加える、又は（ｉｉ）その上に
ラック歯を有するステアリング部材に線形の力を加える
ことによって、パワー・アシストを提供する。

【０００４】このようなシステムの中の電気モータは、
典型的には、（ｉ）車両のステアリング・ホイールに運
転者が加えたトルクと、（ｉｉ）感知された車両速度
と、に応答して、制御される。モータの固定子に対する
モータの回転子の位置は、電気アシスト・ステアリング
・システムの可変リラクタンス・モータの整流を制御す
るのに用いられる。そのようなシステムの１つが、Mill
er他への米国特許第５２５７８２８号に記載されてい
る。要求されるモータ・トルクと固定子磁極の付勢のシ
ーケンス（順序）とは、（ｉ）加えられたステアリング
・トルクと、（ｉｉ）固定子に対する回転子の現在の位
置と、に依存する。

【０００５】車両のターンのインジケータは、典型的に
は、機械的に付勢されそしてキャンセルされる。ターン
・インジケータを電子的にキャンセルするものの中に
は、特定の時間周期の後でキャンセルを行うものがあ
る。また、導電性のストリップと機械的に接触させて、
インジケータ信号をキャンセルするようなターン・イン
ジケータを電子的にキャンセルするものもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電気アシス
ト・ステアリング・システムにおいて、可変リラクタン
ス・モータのモータ位置センサを用い、ターン信号を電
子的にキャンセルするシステムを提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気アシスト
・ステアリング・システムにおいて、可変リラクタンス
・モータのモータ位置センサを用いる、電子的なターン
信号キャンセルを提供する。

【０００８】本発明によると、車両において用いる、方
向指示信号の電子的キャンセル装置が提供される。この
装置は、選択されたターン方向を示す信号を提供するタ
ーン信号選択手段を含む。また、選択されたターン方向
を指示するターン信号指示手段も含まれる。更に、付勢
されるとパワー・アシスト・ステアリングを提供する電
気アシスト・モータと、この電気アシスト・モータの位
置を感知して感知されたモータの位置を示すモータ位置
信号を提供するモータ位置感知手段と、が含まれる。制
御手段は、ターン信号選択手段と、ターン信号指示手段
と、モータ位置感知手段と、に接続されており、感知さ
れたモータ位置とに応答して、ターン信号指示手段を制
御する。

【０００９】本発明の別の特徴によれば、車両のための
方向指示信号をキャンセルする方法が提供される。この
方法は、ターン信号方向を選択するステップと、選択さ
れたターン方向を示す信号を提供するステップと、を含
む。また、付勢されると、パワー・アシスト・ステアリ
ングを提供する電気アシスト・モータを提供するステッ
プを含む。この方法は、更に、感知されたモータの位置
に応答して、ターン信号指示手段を制御することを含
む。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、パワー・アシ
スト・ステアリング・システム１０は、ピニオン・ギア
１４に動作的に接続されたステアリング・ホイール１２
を含む。詳細には、車両のステアリング・ホイール１２
は入力シャフト１６に接続され、ピニオン・ギア１４は
出力シャフト１７に接続されている。入力シャフト１６
は、トーション・バー１８を介して、ピニオン・シャフ
ト１７に動作的に結合される。トーション・バー１８
は、加えられたステアリング・トルクに応答してねじ
れ、それによって、入力シャフト１６とピニオン・シャ
フト１７との間の相対的な回転が可能になる。この技術
分野では広く知られているタイプのストップが、入力シ
ャフトとピニオン・シャフトとの間の相対的な回転量を
制限する。

【００１１】ターン信号選択スイッチ１３が、公知の態
様で、ステアリング・ホイール１２の近くのステアリン
グ・コラムに設置されている。スイッチ・レバー１５
が、ターン信号選択スイッチ１３に動作的に接続されて
いる。ターン信号選択スイッチ１３は、中心方向にバネ
負荷が課されており、瞬間的なスイッチか、又は、端部
位置に移動止め（detent）を有するスイッチかのどちら
かである。選択位置１３は、スイッチ・レバー１５が上
向き（右へのターン）又は下向き（左へのターン）方向
に移動するときに、所望のターン方向を示す信号を提供
する。いったん選択スイッチ信号が付勢されると、所望
のターン方向位置にスイッチを保つ機械的な移動止め
は、不要である。望むのならば、機械的な移動止めの代
わりに、ソレノイド式のアクチュエータを有する電子的
に制御された移動止めを、用いることができる。

【００１２】ターン信号選択スイッチ１３と入力シャフ
ト１６との間の機械的な結合が不要であるので、任意の
数のスイッチのタイプを、スイッチ・レバー１５とター
ン信号選択スイッチ１３との代わりに、用いることがで
きる。例えば、ステアリング・ホイール又はダッシュ・
ボードの上に位置する押しボタン式スイッチを用いても
よい。

【００１３】ターン信号選択スイッチ１３の出力は、コ
ントローラ１４０におけるターン信号制御機能１３０に
接続される。コントローラ１４０は、好ましくは、マイ
クロプロセッサ又はマイクロコンピュータである。ター
ン信号インジケータ１２１は、車内及び車外の両方にラ
イトを含み、ターン方向を、この車両の運転者と他の車
両の運転者とに指示する。

【００１４】ピニオン・ギア１４は、ラックすなわち線
形のステアリング部材２０上の直線状に切られた歯にか
み合って係合した螺旋状の歯を有する。ピニオン・ギア
は、ラック部材上の直線状に切られたギアの歯と組み合
わされて、ラックとピニオン・ギアとの組を形成する。
ラックは、公知の態様で、ステアリング・リンケージを
用いて、車両のステアリング可能な車輪２２、２４に、
ステアリング可能に結合されている。ステアリング・ホ
イール１２が回転される際には、ラックとピニオン・ギ
アとの組は、ステアリング・ホイールの回転運動をラッ
クの線形運動に変換する。ラックが線形に移動するとき
には、ステアリング可能な車輪２２、２４は、関連する
ステアリング軸の周囲をピボット運動し、車両がステア
リングされる。

【００１５】電気アシスト・モータ２６は、ラック２０
に駆動的に接続されている。モータ２６は、付勢される
と、パワー・アシストを提供し、車両運転者による車両
のステアリング・ホイールの回転を補助する。本発明に
よると、この電気アシスト・モータは、可変リラクタン
ス・モータである。可変リラクタンス・モータの使用が
望ましいのは、このモータが、小型で、低摩擦で、トル
ク対慣性比が高いという理由による。

【００１６】図２及び図３を参照すると、ラック２０
は、ピニオン・ギア１４とかみ合って係合した直線上の
ラック歯部分２８を有する。ラック２０はまた、ねじ切
りされた旋回部分３０を有する。可変リラクタンス・モ
ータ２６はラック２０に外接しており、その一部分がモ
ータの固定子を形成しているモータ・ハウジング３２に
設置されている。モータ２６は、複数の固定子巻線３４
を含み（図２）、それぞれが、関連する固定子磁極３６
の周囲に巻かれている（図３）。モータ２６はまた、複
数の回転子磁極４０を有する回転子３８を含む。本発明
の好適実施例では、可変リラクタンス・モータは、８つ
の固定子磁極と６つの回転子磁極とを含む。固定子磁極
は、Ａａ、Ｂｂ、Ｃｃ、Ｄｄで示される対（ペア）で付
勢されるように配置されている。

【００１７】可変リラクタンス・モータの動作とその動
作原理とは、この技術分野では広く知られている。基本
的には、固定子磁極は、対になって付勢される。回転子
は、固定子磁極と回転子磁極との間のリラクタンスを最
小にするように動く。最小のリラクタンスは、回転子磁
極の対が付勢された固定子磁極と整列するときに生じ
る。いったん最小のリラクタンスが達成されると、すな
わち、回転子磁極が付勢された固定子磁極の対と整列す
ると、これらの付勢された固定子のコイルは、消勢され
て、隣接する固定子コイル対が、付勢される。モータの
回転方向は、固定子コイルが付勢されるシーケンス（順
序）によって制御される。モータによって生じるトルク
は、固定子コイルを流れる電流によって制御される。TR
W社に譲渡されているMiller他への米国特許第5,257,828
号は、本明細書でその全体を援用するが、可変リラクタ
ンス・モータの制御構成を開示している。

【００１８】モータ２６は、モータ・ハウジング３２に
設置され、ベアリング４２、４４を介して、ラック２０
を回転可能に支持している。ラックはまた、ピニオン・
ギアとベアリング４５によっても支持されている。モー
タの回転子は、接続管４８を介して、ボール・ナット駆
動構成４６に、駆動的に接続されている。ボール・ナッ
ト駆動構成４６は、ラック２０のねじ切りされた旋回部
分３０に外接しており、ナット部分は、複数のボール４
７を介して、ラックのねじ切りされた旋回部分に動作的
に接続されている。この構成は、現在ではTRW社に譲渡
されている米国再発行特許第32,222号であるDrutchasへ
の米国特許第4,415,054号に、完全に記載されており、
これは、本明細書で、全体を援用する。

【００１９】モータが付勢されると、回転子のターンに
よって、ボール・ナット駆動構成のナット部分が回転す
る。ナットが回転すると、ボールは、線形の力をラック
に移転する。ラックの移動方向は、モータの回転方向に
依存する。ナット４６は、スラスト・ベアリング５０、
５２によってハウジング３２の中で回転可能に支持され
ている。

【００２０】モータ位置センサ５４は、モータ回転子と
モータ固定子との間に動作的に接続される。モータ位置
センサ５４の機能は、固定子に対する回転子の位置を示
す電気信号を提供することである。回転方向と加えられ
るトルクとを含む可変リラクタンス・モータの適切な動
作のためには、固定子に対する回転子の位置を知ること
が必要である。

【００２１】本発明の好適実施例においては、物理的な
回転子位置センサが提供される。回転子の位置が物理的
位置センサではない手段によって決定できることは、こ
の技術分野では知られている。例えば、消勢された固定
子コイルを流れる電流をモニタすることは可能であり、
感知された電流に基づいて、回転子の位置を決定でき
る。別個の位置センサを用いずに回転子の位置を感知す
る特定の構成が米国特許第5,072,166号に開示されてお
り、これは、本明細書でその全体を援用する。

【００２２】図４から図８を参照して、好適な回転子位
置センサ５４の構造と動作とを考察する。回転子位置セ
ンサ５４は、送信リング５６と受信リング５８とを含
む。図４で示されているリングは、明確に示すために、
軸方向にずらしてある。図５に示した組み立てた位置で
は、複数のリングが、軸６０を共有しており、入れ子状
（nested）で同心円状に設置されている。リング５６、
５８は、好ましくは、２００ＫＨｚの周波数の範囲内に
磁束を維持する透磁性材料から作られる。この材料の透
磁率は、好ましくは、この周波数において１０を超え
る。そのような特性を示す透磁性材料は、粉鉄、ソフト
・フェライト、フェライトを充填されたプラスチック、
を含む。この透磁性材料は、送信及び受信リングに付随
する磁気回路に帰路を提供する。更に、この透磁性材料
は、外部のソースから更にはモータ自体の動作からのＥ
ＭＦ干渉のフィルタリングを与える。

【００２３】送信リング５６の外側の直径は、ｄ１であ
る。受信リング５８の内側の直径は、ｄ２である。直径
ｄ１は直径ｄ２よりも小さいので、同心円又は入れ子状
の構成に組み合わされた際には、２つのリングの間に
は、比較的小さなエア・ギャップが存在する。

【００２４】送信リング５６は、回転子３８に同軸的に
固定されている。送信リング５６は、外面６４に切られ
た２つのシヌソイド状（sinusoidal）の溝６２ａ、６２
ｂを有する。このシヌソイド状の溝６２ａ、６２ｂは、
１８０電気角度だけ位相がずれている。溝６２ａ、６２
ｂの向きは、周方向変動型（circumferentially varyin
g）のシヌソイド・パターンと称される。

【００２５】送信コイル６６は、リング５６の円周全体
の周囲の溝６２ａ、６２ｂの中に配置されている。送信
コイル６６は、溝６２ａ、６２ｂそれぞれの中に配置さ
れた２つ導電性の電気トラック６８ａ、６８ｂを含む。
導電性の電気的トラック６８ａ、６８ｂは、相互に、そ
してリング５６から電気的に絶縁されている。好ましく
は、溝６２ａ、６２ｂの深さと導体６８ａ、６８ｂの寸
法とは、いったん組み合わされると、導体６８ａ、６８
ｂは外面６４と平ら（flush）になるように決められ
る。導電性の電気トラック６８ａ、６８ｂは、それぞ
れ、周方向変動型のシヌソイド・パターンに構成されて
おり、２つのパターンの間は相対的に１８０度だけずれ
ている。導電性の電気トラック６８ａ、６８ｂのシヌソ
イド・パターンは、次の方程式で表現され得る。

【００２６】

【数１】Ｃ_68a＝Ｄｓｉｎ（６α）

【数２】Ｃ_68b＝Ｄｓｉｎ（６α＋１８０）ただし、ここで、Ｃは円周の基準軸７０に沿ったパター
ンの軸上の位置に等しく、Ｄは円周の基準軸７０からの
パターンの距離のピーク値に等しく、αは機械的な角度
を度数で表している。６という数は、パターンの空間的
な周波数であり、各パターンは、６０度の機械的角度ご
とに３６０度の位相変化を生じる。パターンは、モータ
２６の回転子磁極４０の数に対応して、６０度の機械的
角度ごとに繰り返される。

【００２７】図７Ａ及び図７Ｂは、リング５６の機械的
角度の尺度とリング５６の電気角度の尺度とをそれぞれ
示している。図７Ｃは、導電性の電気トラック６８ａ、
６８ｂのシヌソイド・パターンを図解している。この２
つの導電性の電気トラック６８ａ、６８ｂは、それぞ
れ、第１の接続端子７２、７４を有する。共通の接続端
子７６は、トラックの他方の接続端子を結合させる。結
果として、導電性の電気トラック６８ａにおける瞬時電
流は、トラック６８ｂにおけるそれと逆向きである。２
つの周方向変動型のシヌソイド・パターンの効果とし
て、２つの導体パターンによって囲まれた領域におけ
る、正負が交代する電位から成る、明確な瞬時磁束パタ
ーンが得られる。

【００２８】位置センサの１つの実施例に従って、送信
リング５６は、粉鉄トロイド（環状体）から作成され
る。２つの溝６２ａ、６２ｂは、トロイドの外面４１に
設けられ、上述したシヌソイド・パターンを形成する。
ワイヤは、それぞれの溝の中に置かれ、導電性の電気ト
ラック６８ａ、６８ｂを形成する。溝６２ａ、６２ｂ
は、内側向きの径方向に僅かにテーパ状になっており、
その内部でワイヤを保持する。更に、ワイヤの位置を固
定するために、接着剤が使用されている。一方の溝の深
さは、２本のワイヤの交点での圧力を回避するために、
他方よりも深くなっている。この実施例では、明瞭な定
義された磁気パターンが送信されるのを保証するため
に、ワイヤを可能な限りリング４０の表面に近い位置に
保つことが望ましい。

【００２９】位置センサの別の実施例によれば、送信リ
ング５６は、径方向に隆起した複数のフットボール型の
ランド（lands）又はボビン（bobbins）を有する成形可
能なソフト・フェライト材料で作られている。径方向に
隆起したボビンは、上述のパターンに類似したシヌソイ
ド・パターンに対する境界を形成する。径方向に隆起し
た各ボビンは、磁極（pole）と称される。絶縁されたワ
イヤ５２が、リングの円周全体の周囲に、正弦（sine）
パターンに従って、第１の方向で磁極の周囲に巻かれて
いる。この絶縁されたワイヤは、次に、当初の開始端子
に対して１８０度シフトされた正弦パターンに従い、逆
の方向に、磁極の周囲に巻かれている。絶縁されたワイ
ヤの巻数は、巻数比を増加させるために、繰り返すこと
ができる。隆起した磁極のリングの外側の直径は、送信
リングと受信リングとの間のエア・ギャップを保証する
ために、受信リングの内側の直径よりも小さくなくては
ならない。

【００３０】磁極を隆起させるというデザインの結果と
して生じる利点がいくつかある。第１に、隆起した磁極
のデザインによって、低コストでの成形技術による製造
が可能になり、大量生産が容易になる。また、隆起した
磁極によって、ワイヤを送信リング上に設置する際に、
従来型の巻線技術を使用することが可能になり、更にコ
スト上の利点が生じる。最後に、隆起した磁極によっ
て、磁気的に合焦した磁界領域が提供され、送信リング
の効率を高める。

【００３１】受信リング５８は、モータ固定子に設置さ
れており、他方で、ハウジング３６にも、送信リング５
６が受信リング５８の内側に入れ子状になるように、送
信リング５６と同軸の関係に設置されている。リング５
６とリング５８とが径方向に近接していることにより、
それらの間に電磁気的な結合が与えられ、回転（ロータ
リ）変圧器７８を形成する。

【００３２】受信リング５８は、内面８２に切り込まれ
た複数の平行な導電性トラック８０を有する。複数の受
信コイル８４が、これらのトラック内で巻かれている。
詳細には、受信コイル８４は、それぞれが、関連するト
ラック８６ａ、８６ｂ、８６ｃ内に巻かれたコイルの３
つの組を有し、各コイルは、相互に、そしてリング５８
から絶縁されている。

【００３３】トラック８６ａ、８６ｂ、８６ｃは、それ
ぞれが、周方向変動型の方形波パターンに配列され、残
りの２つのパターンから１２０電気角度（機械角度では
２０度）だけずれるように３分の１だけそれぞれから分
離している。６０機械角度ごとに、このパターンが反復
される。

【００３４】図７Ｄ、７Ｅ、７Ｆを参照すると、トラッ
ク内のコイル８６ａ、８６ｂ、８６ｃのそれぞれの出力
が示されている。これらのコイルは、方形波パターン８
６ａ、８６ｂ、８６ｃをそれぞれ形成している。トラッ
ク内のコイル８６ａは、接続端子８８を有する。トラッ
ク内のコイル８６ｂ、８６ｃは、それぞれが、接続端子
９０、９２を有する。トラック内のコイル８６ａ、８６
ｂ、８６ｃは、共通の（コモン）接続端子９４を有す
る。

【００３５】溝（スロット）８０は、送信リング５６に
よって送信される磁界の先鋭な輪郭（delineation）が
保証されるように、周方向には狭く、径方向には浅くな
っている。円周上に３６の等間隔の、つまり、１０度ご
とに１つの割合で、スロットがある。好適実施例では、
コイル８６ａ、８６ｂ、８６ｃは、それぞれが、スロッ
ト８０の中に配置されたワイヤによって作られており、
１つのワイヤが３つのスロットに１つの割合で配置され
ている。コイル８６ａに対するワイヤは、１つのスロッ
ト８６ａの中に配置されており、次のスロット８６ａに
達するまでリング５８のエッジに沿って走る。ワイヤ８
６ａは、結果的に、リング５８の円周全体の周囲のスロ
ット５６ａの中の方形波パターンを形成する。関連する
スロットの中の８６ｂ、８６ｃについても、同じことが
いえる。送信機の巻線に対するスロット内のワイヤは、
図７Ｄ〜図７Ｆに示されている。

【００３６】受信信号のより高い強度が所望であれば、
図７Ｇに示されるワイヤのパターンを各トラックに用い
ることができる。点線は、帰路（リターン）ワイヤに対
応しており、ワイヤによって形成されたコイルの巻線比
を効果的に増大させ、それによって、そのコイルが受信
する信号の強度を増大させる。

【００３７】図５を参照すると、受信コイル８６からの
信号は、受信リング５８が固定子に固定されているの
で、静止接点８８、９０、９２を介してアクセス可能で
ある。送信リング５６は回転子３８に固定されているの
で、コイル６８は、（図８において示されるように）回
転変圧器構成９５を介して付勢される。１次コイル９６
は、モータ・ハウジングと固定子３２に固定されてお
り、端子９７、９８を介して電気的に接続されている。
２次コイル９９は、回転子３８に固定されており、端子
７２、７４を介して、送信コイル６８に電気的に接続さ
れる（図６）。１次コイル９６と２次コイル９９とは、
相互に十分に近接し、回転変圧器９５を形成する。

【００３８】図８を参照すると、１次コイル９６は、１
次駆動回路１０１を介して、信号発生器１００に電気的
に接続されている。回転変圧器９５に加えられた駆動信
号は、シヌソイド駆動信号である。受信コイル９９は、
送信コイル９６が送信する電磁界に応答して、シヌソイ
ド信号を出力する。送信リング５６の送信コイル６８
は、２００ＫＨｚのシヌソイド駆動信号を用いて駆動さ
れる。受信コイル８４は、それぞれが、シヌソイド信号
を出力する。受信コイル８４からのシヌソイド信号は、
相互に１２０電気角度だけ、ずれている。受信コイルか
らの出力信号は、次のように表される。

【００３９】

【数３】Ｖ１＝ｖｓｉｎ（ωｔ）ｓｉｎ（Θ_E＋０）

【数４】Ｖ２＝ｖｓｉｎ（ωｔ）ｓｉｎ（Θ_E＋１２０）

【数５】Ｖ３＝ｖｓｉｎ（ωｔ）ｓｉｎ（Θ_E＋２４０）ここで、ωは駆動回路の周波数であり、Θ_Eは任意の６
０機械角度の弓形部分（セグメント）の内部の電気角度
でのシャフト角度であり、ｔは時間である。これらの方
程式は、付随するコイルの両端に存する電圧の値を表
す。電圧Ｖ１は、コイル８６ａの両端の電圧であり、Ｖ
２とＶ３とは、それぞれが、コイル８６ｂ、８６ｃの両
端の電圧である。

【００４０】各受信コイル８６ａ、８６ｂ、８６ｃの出
力は、送信リング５６と受信リング５８との間で、又は
同等に、回転子と固定子との間で、それぞれ３６０機械
的角度の相対的な回転に対して、６サイクル（３６０電
気角度）を経験する。各受信コイルの出力を観察すると
すれば、出力電圧の振幅は、正弦波パターンに従い、固
定子と回転子との間の完全な機械的回転のそれぞれ６分
の１番目にある開始端子の位置で終わる。よって、各受
信コイルの出力における電圧は、回転子と固定子２８間
の各６０度の機械的回転に対して、３６０電気角度が進
行する。

【００４１】Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に対する方程式は、３つ
の未知数を有する３つの方程式を与えている。回転子が
固定子に対して移動する際に生じるように送信リング５
６が受信リング５８に対して回転すると、３つの受信コ
イルから出力される値は変動する。

【００４２】コントローラ１４０は、各受信コイル８４
が出力する値をモニタする駆動制御回路１５０を有す
る。任意の時刻ｔにおいて、駆動制御回路１５０は、受
信コイルの出力に存在する電圧の値を測定し、Θ_Eに関
して方程式を解く。Θ_Eに関する方程式の解は、任意の
６０機械角度の弓形部分（セグメント）の内部の固定子
に対するモータ回転子の回転位置を表す。固定子に対す
る回転子の位置を知ることによって、駆動制御回路１５
０は、モータ２６の整流（commutation）を制御でき
る。モータ位置センサ５４の出力は、コントローラ１４
０における駆動制御回路１５０とターン信号制御機能１
３０とに接続される。

【００４３】図１を参照すると、位置センサ１０３は、
入力シャフト１６とピニオン・シャフト１７とに亘って
動作的に接続され、入力シャフト１６と出力シャフト１
７との間の相対的な回転位置を示す値を有する電気信号
を提供する。位置センサ１０３は、トーション・バー１
８と組み合わされて、トルク・センサ１１０を形成す
る。位置センサの出力は、車両運転者が車両のステアリ
ング・ホイール１２に加えたステアリング・トルクを示
す。トルク・センサ１１０の出力は、所望のトルク値を
トルク・センサ１１０によって測定される加えられたス
テアリング・トルクの関数として提供するトルク・コマ
ンド及び方向回路１１１を含むコントローラ１４０に接
続される。この関数関係は、ステアリングの感覚を改善
させる目的を有する複数の可能性のある関係の中の任意
の１つである。１１１の出力と加えられたステアリング
・トルクの入力との間の関数関係の１つとして、「スマ
イル」曲線がある。それ以外の関係としては、McLaughl
inによって１９９４年５月２０日に出願された継続中の
米国特許出願第246,947号と、McLaughlin他によって１
９９４年５月１１日に出願された継続中の米国特許出願
第212,112号とに記載されているものがある。これら
は、全体を本明細書で援用する。

【００４４】トルク・コマンド回路１１１は、駆動制御
回路１５０に入力信号を与える。モータ位置センサ５４
の出力は、駆動制御回路１５０に接続される。トルク・
コマンド信号とモータの位置とに基づいて、駆動制御回
路１５０は、複数のパワー・スイッチ１１２を介して固
定子コイルに与えられるシーケンス（順序）と電流とに
関して、電気アシスト・モータ２６の付勢を制御するの
に用いられるモータ制御信号を提供する。駆動制御回路
１５０は、好ましくは、マイクロコンピュータである。

【００４５】図９を参照すると、典型的な駆動回路が、
１対の固定子コイルＡａに対して示されている。残りの
モータ位相のそれぞれも、同様の駆動回路を有してい
る。第１の駆動スイッチ１６０は、固定子コイルの一方
側と電気的なグランドとの間に動作的に接続される。第
２の駆動スイッチ１６１は、コイル対Ａａの他方の側
に、電流感知用抵抗１６２を介して接続される。スイッ
チ１６１の他方の側は、ＬＣフィルタ・ネットワーク１
６８を介して、車両バッテリに接続される。第１のフラ
イバック・ダイオード１６３は、モータの一方の端子と
ＬＣフィルタ１６８との間に接続される。第２のフライ
バック・ダイオード１６４は、グランドとスイッチ１６
１との間に接続される。過電圧保護用のツェナー・ダイ
オード１６５が、スイッチ１６０の両端に接続される。
好ましくは、スイッチ１６０、１６１は、電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）などのソリッドステート・スイッチ
である。電流の制御は、制御ライン１６７、１６９上で
スイッチ１６０、１６１をパルス幅変調（ＰＷＭ）する
駆動制御回路１５０によって達成される。

【００４６】図１０を参照すると、本発明によるターン
信号制御機能１３０における車両方向指示信号の電子的
な消去（キャンセル）の制御プロセスが、よりよく理解
できよう。手順は、ステップ２００で開始し、このステ
ップでは、制御プロセスが、コントローラ１４０によっ
て初期化される。ステップ２００では、この技術分野に
おいて広く知られているように、コントローラの内部メ
モリがリセットされ、内部タイマがリセットされる。プ
ロセスは、次に、ステップ２０２に進む。

【００４７】ステップ２０２では、ターン信号選択スイ
ッチ１３が付勢されているかどうかが、判断される。こ
の判断が否定的であり選択スイッチ１３が付勢されてい
ないことを示している場合には、プロセスは、ステップ
２０２に戻る。この判断が肯定的であってターン信号選
択スイッチが付勢されていることが示される場合には、
プロセスは、ステップ２０４に進み、示された方向が設
定される。

【００４８】ステップ２０４では、フラグが、車両運転
者によって選択される方向を示すように設定される。選
択スイッチ１３によって右へのターンが示されている場
合には、フラグ（ＳＧ）は、＋１の値に設定される。左
へのターンが示される場合には、フラグ（ＳＧ）は、−
１の値に設定される。

【００４９】ステップ２０６では、モータ位置カウンタ
が、当初のゼロの値に設定される。モータ位置カウンタ
は、全体のモータの位置（ＭＰ_TOT）とピーク・モータ
位置（ＰＭＰ）とをモニタする。ＭＰ_TOTは、モータ位
置の正味（ネット）の全体の累積された増加分を表す。
ＰＭＰは、ターン方向の反転の前に記憶されていたＭＰ
_TOTの最大の値を表す。プロセスは、次に、ステップ２
０８に進む。

【００５０】モータ位置の処理は、ステップ２０８で行
われる。図１１を参照して、ステップ２０８の制御プロ
セスを更に考察する。ステップ２１０では、処理が開始
する。次に、ステップ２１２において、電気的サイクル
のトータルの値（ＥＣ_TOT）が、ゼロに等しく設定され
る。ＥＣ_TOTは、モータ位置センサ５４を用いてカウン
トした電気的サイクルの転移（transition）の累積的な
正味の全体を表す。ＥＣ_TOTは、感知された回転子位置
の変化が回転子が正又は負の電気的なサイクルの転移を
通過したことを示す条件を満足する度に、更新される。
上述したように、モータ２６のそれぞれの完全な機械的
回転に対しては、６つの電気的サイクルが存在する。

【００５１】ステップ２１４においては、センサ５４の
電気的な角度位置（Θ_E）がサンプリングされる。サン
プリング速度は、サンプルの間のΘ_Eの変化が１電気的
サイクルと比較して小さくなるように決定される。Θ_E
に対する１電気的サイクル内の電気的角度での位置を示
す値は、既に述べた数３、数４、数５の方程式を用いて
決定される。

【００５２】次に、ステップ２１６では、電気的角度位
置の変化（ΔΘ_E）が、次の方程式を用いて決定され
る。

【００５３】

【数６】ΔΘ_E＝ＬΘ_E−Θ_E ここで、Θ_Eは、最も現在に近い時点でサンプリングさ
れた、電気的角度での位置の値であり、ＬΘ_Eは、前の
サンプリング・サイクルの間に決定され記憶された最後
にサンプリングされたΘ_Eの値である。ステップ２０８
の制御プロセスを通じての最初の時点では、ターン選択
スイッチ１３のそれぞれの付勢に対して、ＬΘ_Eの初期
値は、Θ_Eに等しくなるように設定される。プロセス
は、次に、ステップ２１８に進む。

【００５４】ステップ２１８では、負の方向への電気的
サイクルの転移が生じたかどうかを判断する。負の方向
への電気的サイクルの転移は、ΔΘ_Eが−３００電気的
角度よりも小さいときに生じたと考えられる。負の方向
は、反時計方向のハンドホイールの回転、すなわち、左
へのターンに対応する。３００電気的角度はサイクル転
移点を指示するように選択されるが、その理由は、３６
０度（電気的）よりも、計算において、より扱いやすい
からである。ステップ２１８での判断が否定的である、
すなわち、ΔΘ_Eが−３００電気的角度よりも小さくな
い場合には、プロセスは、ステップ２２２に進む。

【００５５】ステップ２２２では、正の方向への電気的
サイクルの転移が生じたかどうかを、判断する。正の方
向への電気的サイクルの転移は、ΔΘ_Eが３００電気的
角度よりも大きいときに生じたと考えられる。正の方向
は、時計方向のハンドホイールの回転、すなわち、右へ
のターンに対応する。ステップ２２２での判断が否定的
である、すなわち、ΔΘ_Eが３００電気的角度よりも大
きくない場合には、プロセスは、ステップ２２６に進
む。

【００５６】ステップ２２６では、回転子の回転の機械
的角度におけるモータの位置が判断され、次の方程式で
表される。

【００５７】

【数７】ＭＰ＝（ＥＣ_TOT・３６０＋Θ_E）／６ここで、ＭＰは、回転の累積的な機械的な角度でのモー
タ位置であり、ＥＣ_TO _Tは、電気的サイクルの転移の累
積的なトータルであり、Θ_Eは、電気的角度での最も現
在に近い時点でサンプリングされた位置の値である。

【００５８】図１２を参照すると、Ａ点は、５番目の電
気的転移のサイクルの右側に位置している。ＥＣ_TOTは
５の値を有し、Ａ点は、６番目の電気的転移サイクルの
ＬΘ_E＝２電気的角度に対応する。数７の方程式を用い
ると、機械的角度でのモータの位置は、次のようにな
る。

【００５９】

【数８】ＭＰ＝（（５・３６０）＋２）／６＝（１８００＋２）／６＝３００．３（機械的角度）ＭＰの値は、図１０に示された制御プロセスにおけるス
テップ２３０に与えられる。そして、図１１のステップ
は、ステップ２２８に進む。

【００６０】次に、ステップ２２８では、最後の電気的
角度の位置（ＬΘ_E）が、現在に最も近い時点でサンプ
リングされた電気的角度位置Θ_Eに等しくなるように、
更新される。プロセスは、ステップ２１４に戻り、繰り
返される。このプロセスは、モータ位置の値を連続的に
提供し、選択スイッチ１３の付勢には依存しないと考え
られる。

【００６１】ステップ２１８における判断が肯定的であ
る、すなわち、ΔΘ_Eが−３００電気的角度よりも小さ
い場合には、プロセスは、ステップ２２０に進み、そこ
で、ＥＣ_TOTが、１だけ減少する。

【００６２】図１２を参照して、ステップ２１８及びス
テップ２２０の更新プロセスを考察する。Ａ点は、５番
目の電気的転移サイクルの右側に位置している。ここ
で、ＥＣ_TOTが５の値を有し、Ａ点が６番目の電気的転
移サイクルにおけるＬΘ_E＝２度（電気的角度）に対応
すると仮定する。車両のハンドホイールの回転方向は、
５番目の転移サイクルでのΘ_E=３５８度（電気的角度）
における５番目の転移サイクルの左側に位置するＢ点に
向かって反時計方向である。上述の数６の方程式を用い
ると、次のようになる。

【００６３】

【数９】ΔΘ_E＝２度−３５８度=−３５６度 −３５６度（電気的）は、−３００度（電気的）よりも
小さいから、ステップ２１８での判断は、肯定的であ
る。プロセスは、ステップ２２０に進み、そこで、ＥＣ
_TOTは、１だけ減少して４になる。次にプロセスは、既
に述べたステップ２２６に進む。

【００６４】ステップ２２２における判断が肯定的であ
る、すなわち、ΔΘ_Eが３００電気的角度よりも大きい
場合には、プロセスは、ステップ２２４に進み、そこ
で、ＥＣ_TOTは、１だけ増加する。図１２を参照して、
ステップ２２２及びステップ２２４の更新プロセスを考
察する。Ｃ点は、２番目の電気的転移サイクルの左側に
位置している。ここで、ＥＣ_TOTが１の値を有し、Ｃ点
が２番目の電気的転移サイクルにおけるＬΘ_E＝３５５
度（電気的角度）に対応すると仮定する。車両のハンド
ホイールの回転方向は、３番目の電気的転移サイクルに
あるΘ_E=４度（電気的角度）における２番目の転移サイ
クルの右側の位置するＤ点に向かって時計方向である。
上述の数６の方程式を用いると、次のようになる。

【００６５】

【数１０】ΔΘ_E＝３５５度−４度=３５１度３５１度（電気的）は、３００度（電気的）よりも大き
いから、ステップ２２２での判断は、肯定的である。プ
ロセスは、ステップ２２４に進み、そこで、ＥＣ
_TOTは、１だけ増加して２になる。次にプロセスは、既
に述べたステップ２２６に進む。

【００６６】図１０を参照すると、ステップ２０８から
の機械的角度でのモータ位置（ＭＰ）は、ステップ２３
０に与えられる。ステップ２３０では、現在に最も近い
時点のモータ位置（ＭＰ）がサンプリングされ、最後の
モータ位置（ＬＭＰ）に対する初期値が設定される。タ
ーン選択スイッチ１３のそれぞれの付勢に対するステッ
プ２３０の制御プロセスを通じての最初の時点で、最後
のモータ位置サンプリングの初期値は、ＭＰ_TOTに等し
くなるように設定される。

【００６７】ステップ２３２において、モータ位置のト
ータル（ＭＰ_TOT）が、次の方程式によって決定され表
現される。

【００６８】

【数１１】ＭＰ_TOT＝ＭＰ_TOT＋（ＭＰ−ＬＭＰ）・ＳＦここで、ＭＰ_TOTは、前の増加するサンプルの累積的な
正味のトータルであり、ＭＰは、ステップ２０８からの
モータ位置の現在から最も近い時点でのサンプルであ
り、ＬＭＰは、前のサンプリング・サイクルの間にサン
プリングされた最後のモータ位置であり、ＳＦは、既に
述べたように設定されるフラグ値である。

【００６９】ターン運動がステップ２０４で設定された
指示された方向と同じである場合には、設定されたフラ
グ値によって、ＭＰ_TOTの値は、正になる。プロセス
は、次に、ステップ２３４に進み、そこで、ＬＭＰの値
は、次のサンプリング・サイクルのために、ＭＰの現在
の値に等しくされる。

【００７０】ステップ２３６では、ピークのモータ位置
（ＰＭＰ）に到達しているかどうかが、判断される。現
在に最も近い時点でのＭＰ_TOTがＰＭＰの現在値よりも
大きい場合には、ＰＭＰの値は、ＭＰ_TOTの現在に最も
近い値と等しくなるように設定される。ＭＰ_TOTの現在
に最も近い時点での値が減少し始めＰＭＰの現在値より
も小さくなると、ＰＭＰの値は、ＭＰ_TOTのピーク値に
留まる。プロセスは、次に、ステップ２３８に進む。

【００７１】ステップ２３８では、モータ位置のトータ
ル（ＭＰ_TOT）が、ピークのモータ位置（ＰＭＰ）から
モータ回転における最大の許容可能な反転（ＭＲ）を引
いた値よりも小さいかどうかが、判断される。最大の許
容可能な反転（reversal）は、ターン・インジケータを
キャンセルするのに必要となるステアリング・システム
の戻る回転の量である。好適実施例においては、最大の
許容可能な反転は、１５度に等しいステアリング・ホイ
ール１２の戻る回転に対応する。ラックとピニオンとの
比率により、１５度のステアリング・ホイールの戻り
は、結果的に、モータの最大の許容可能な回転に対す
る、モータによる約９３度（機械的）の回転を生じさせ
る。最大の許容可能な反転の値と比率とは、車両のプラ
ットフォームに依存し、これらの値は、車両ごとに変動
する。

【００７２】ステップ２３８での判断が肯定的であり、
ＭＰ_TOTが、ＰＭＰからＭＲを引いた値よりも小さいこ
とを示す場合には、プロセスは、ステップ２４０に進
み、そこで、ターン・インジケータがキャンセルされ
る。次に、ステップは、ステップ２０２に戻る。ステッ
プ２３８での判断が否定的であり、ＭＰ_TOTが、ＰＭＰ
からＭＲを引いた値よりも小さくない場合には、プロセ
スは、ステップ２３０に戻る。

【００７３】本発明の好適実施例に関する以上の説明か
ら、当業者であれば、改良、変更及び修正を見いだすこ
とができるであろう。そのような改良、変更及び修正
は、冒頭の特許請求の範囲に含まれるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従い作成されたパワー・アシスト・ス
テアリング・システムを図解する概略的なブロック図で
ある。

【図２】図１のパワー・アシスト・ステアリング・シス
テムの一部分の平面図である。

【図３】図２の線３−３から見た断面図である。

【図４】図１に示されたモータ位置センサの等角的（is
ometric）な展開図である。

【図５】図４のモータ位置センサの一部分の側面方向の
断面図である。

【図６】図４に示されたモータ位置センサの別の実施例
の部分的な等角図である。

【図７】図７のＡ及びＢは、図１のモータに対するモー
タの回転の機械的角度と電気的角度との関係を示す尺度
である。図７のＣ〜Ｇは、図４の位置センサの１回転の
間に存在する電気信号の図解的な表現である。

【図８】図４の回転子位置センサを駆動する構成の回路
図である。

【図９】図１に示されたパワー・スイッチの回路図であ
る。

【図１０】図１の装置が従うプロセスのステップを図解
する流れ図である。

【図１１】図１０に示された制御プロセスの一部分を更
に詳細に図解する流れ図である。

【図１２】図１１に示された制御プロセスに対する転移
（transition）サイクルの図解的な表現である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両において用いる方向指示信号を電子
的にキャンセルするシステムであって、選択されたターン方向を示す信号を提供するターン信号
選択手段と、選択されたターン方向を指示するターン信号指示手段
と、付勢されると、パワー・アシスト・ステアリングを提供
する電気アシスト・モータと、モータの固定子に対する回転子の位置を感知し、それを
示すモータ位置信号を提供するモータ位置感知手段と、前記ターン信号選択手段と、前記ターン信号指示手段
と、前記モータ位置感知手段と、に接続されており、前
記選択手段と前記感知されたモータ位置とに応答して、
前記ターン信号指示手段を制御する制御手段と、から構成される、システム。
【請求項２】前記電気アシスト・モータは、可変リラ
クタンス・モータである、請求項１記載のシステム。
【請求項３】前記モータ位置感知手段は、ロータリ位
置センサである、請求項２記載のシステム。
【請求項４】車両のための方向指示信号をキャンセル
する方法であって、ターン信号方向を選択して前記選択されたターン方向を
示す信号を提供するステップと、付勢されると、パワー・アシスト・ステアリングを提供
する電気アシスト・モータの固定子に対する回転子の位
置を感知してそれを示すモータ位置信号を提供するステ
ップと、前記モータ位置信号に応答して前記ターン信号指示を制
御するステップと、を含む、方法。