JP3567307B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源とし、この作動油圧で操舵補助を行うパワーステアリング装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は、電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源とし、この作動油圧で操舵補助を行うパワーステアリング装置の1例の要部構成を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標回転速度決定回路1が出力する回転速度の目標値に応じた電圧値に従って、モータ駆動回路2が電動モータ4を駆動させ、電動モータ4は油圧ポンプ5を駆動して作動油圧を発生させる。
【0003】
コントロールバルブ6は、舵輪7が操作され、舵輪軸の下端に設けられたピニオンギア6cを含むギア装置(図示せず)が作動することにより、パワーシリンダ(図示せず)へ通じるパイプライン6a,6bへ圧送する作動油の圧力を制御する。これにより、パワーシリンダが作動して、舵輪7の操作方向に操作量に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
モータ駆動回路2及び電動モータ4の間には、油圧ポンプ5の負荷を検出するために、電動モータ4に流れる電流を検出するモータ電流検出回路3が設けられ、そのモータ電流検出信号は目標回転速度決定回路1へ入力される。目標回転速度決定回路1は、このモータ電流検出信号により、回転速度の目標値(目標回転速度)を決定し、その回転速度に応じた、電動モータ4へ印加する電圧を切り換え制御して、電動モータ4の回転速度を制御するようになっている。
【0004】
このような構成の従来のパワーステアリング装置では、目標回転速度決定回路1は、舵輪7が操作されず操舵補助力を必要としないとき(電動モータ4に流れる電流は小さい)は、エネルギー消費量を抑えるため、図5(a)に示すように、モータ駆動の制御モードを待機回転モード(低回転速度)にして、電動モータ4の出力を減少させている。
そして、舵輪7が操作されてコントロールバルブ6が作動し、作動油圧が上昇して負荷が増大し、電動モータ4に流れる電流が増加して、モータ電流検出回路3のモータ電流検出信号が所定の閾値に達すると、目標回転速度決定回路1は、モータ駆動の制御モードをアシスト回転モード(高回転速度)に切り換えて、電動モータ4の出力を増加させるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようなパワーステアリング装置では、舵輪7が操作されてアシスト回転モードになった後、舵取りが終了して操舵による負荷が無くなったとき、電動モータ4は、まだアシスト回転モードであり、高速回転による負荷があるため、電動モータ4に流れる電流値は、図5(b)に示すように、待機回転モード時の電流値に戻らない。そのため、上述の閾値は、本来のアシスト回転モード時の、操舵による負荷が無いときのモータ電流検出信号より大きく設定しておく必要があった。
【0006】
それゆえ、待機回転モード時の、操舵による負荷が無いときのモータ電流検出信号と上述の閾値との差が大きくなり、急操舵時にモータ電流検出信号が上述の閾値に達するまでに時間を要して、操舵補助の応答性が悪くなる一方、緩やかに操舵するときには、閾値を超えた時点で、既に大きくなっている負荷に対応した操舵補助力が加わり、ショックの原因となっていた。
また、アシスト回転モードから待機回転モードへ切り換えて、電動モータ4の回転速度を急激に低下させると、電動モータ4に流れる電流が乱れ、操舵補助のハンチングを起こす問題もあった。
【0007】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、操舵補助の応答性が良く、操舵感覚の優れたパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
また、電動モータの回転速度を高速から低速へ切り換えたときに、電動モータに流れる電流が乱れず、操舵補助のハンチングを起こさないパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1発明に係るパワーステアリング装置は、電動モータが駆動する油圧ポンプの負荷を検出し、その負荷検出信号に基づき、前記電動モータの回転速度を高、低に切り換え制御して、前記油圧ポンプで発生する油圧により操舵補助を行うパワーステアリング装置において、前記負荷検出信号に基づき、前記電動モータの目標回転速度を決定し、その指示信号を出力する目標回転速度決定手段と、前記指示信号に基づき、前記電動モータの目標回転速度を高、低に切り換えるための負荷検出信号の閾値を定める閾値決定手段とを備え、前記目標回転速度決定手段は、該閾値決定手段が定めた閾値に従って前記電動モータの目標回転速度を決定すべくなしてあることを特徴とする。
【0009】
第2発明に係るパワーステアリング装置は、前記目標回転速度決定手段は、前記電動モータの目標回転速度を高速から低速に切り換えるときは、前記電動モータの目標回転速度を漸減させる回転速度漸減手段を備えることを特徴とする。
【0010】
第3発明に係るパワーステアリング装置は、前記閾値決定手段は、前記目標回転速度決定手段が前記電動モータの目標回転速度を高速から低速に切り換えるときは、前記回転速度漸減手段が漸減させる前記電動モータの目標回転速度の指示信号に基づき、前記閾値を漸減させることを特徴とする。
【0011】
【作用】
本発明の第1発明に係るパワーステアリング装置では、目標回転速度決定手段が、負荷検出信号に基づき、電動モータの目標回転速度を高、低に決定し、その指示信号を出力する。閾値決定手段は、この指示信号に基づき、電動モータの目標回転速度を高、低に切り換えるための負荷検出信号の閾値を定め、この閾値と負荷検出信号との差を小さくする。そして、目標回転速度決定手段が、閾値決定手段が定めた閾値に従って電動モータの目標回転速度を決定するので、急操舵時の操舵補助の応答性が良くなる一方、緩やかに操舵するときのショックが小さくなる。
【0012】
第2発明に係るパワーステアリング装置では、目標回転速度決定手段が電動モータの目標回転速度を高速から低速に切り換えるときは、回転速度漸減手段が電動モータの目標回転速度を漸減させる。そのため、電動モータに流れる電流が乱れず、操舵補助のハンチングを起こさない。
【0013】
第3発明に係るパワーステアリング装置では、閾値決定手段は、目標回転速度決定手段が電動モータの目標回転速度を高速から低速に切り換えるときは、回転速度漸減手段が漸減させる電動モータの目標回転速度の指示信号に基づき、電動モータの目標回転速度を高、低に切り換えるための負荷検出信号の閾値を漸減させ、この閾値と負荷検出信号との差を小さくする。そして、目標回転速度決定手段が、閾値決定手段が定めた閾値に従って電動モータの目標回転速度を決定するので、回転速度漸減手段が電動モータの目標回転速度を漸減させているときでも、急操舵時の操舵補助の応答性は良い他、緩やかに操舵するときのショックは小さい。
【0014】
【実施例】
以下に、本発明をその実施例を示す図面を参照しながら説明する。
図1は、第1〜3発明に係るパワーステアリング装置の1実施例の要部構成を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標回転速度決定回路1aが出力する目標回転速度の指示信号に従って、モータ駆動回路2が電動モータ4を回転駆動させ、電動モータ4は油圧ポンプ5を駆動して作動油圧を発生させる。
【0015】
コントロールバルブ6は、舵輪7が操作され、舵輪軸の下端に設けられたピニオンギア6cを含むギア装置(図示せず)が作動することにより、パワーシリンダ(図示せず)へ通じるパイプライン6a,6bへ圧送する作動油の圧力を制御する。これにより、パワーシリンダが作動して、舵輪7の操作方向に操作量に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
【0016】
モータ駆動回路2及び電動モータ4の間には、油圧ポンプ5の負荷を検出するために、電動モータ4に流れる電流を検出するモータ電流検出回路3(負荷検出手段)が設けられ、そのモータ電流検出信号(負荷検出信号)は比較回路26へ入力される。
上述した目標回転速度決定回路1aが指示する目標回転速度は、閾値決定回路18へも入力され、閾値決定回路18は、入力された目標回転速度に基づき、電動モータ4の目標回転速度を高、低に切り換えるための、モータ電流検出信号の閾値を定め、この閾値を比較回路26へ入力する。
比較回路26は、この閾値とモータ電流検出信号とを比較し、その大小に応じた信号を目標回転速度決定回路1aへ与える。
【0017】
以下に、このような構成のパワーステアリング装置の動作を説明する。
目標回転速度決定回路1aは、舵輪7が操作されず操舵補助力を必要としないとき(電動モータ4に流れる電流は小さい)は、エネルギー消費量を抑えるため、図2(a)に示すように、電動モータ4の回転速度を低回転速度(例えば1000rpm)にする指示信号(目標回転速度信号)を出力し、電動モータ4の出力を減少させている(待機回転モード)。
【0018】
このとき、閾値決定回路18は、低回転速度の指示信号と所定値との差を演算するが、低回転速度の指示信号が小さいので、その指示信号に連れて、差は小さい値となる。閾値決定回路18は、この差を、電動モータ4の目標回転速度を高、低に切り換えるための、モータ電流検出信号の閾値として比較回路26へ与える。
閾値決定回路18の所定値は、上述の閾値(差)が、舵輪7が操作されないときのモータ電流検出信号より大きくなるように、また、上述の閾値(差)が、舵輪7が操作されるときのモータ電流検出信号より小さくなるように設定してある。
比較回路26は、この閾値とモータ電流検出信号とを比較し、その差を演算するが、閾値の方が大きいので、正電位を目標回転速度決定回路1aへ与える。
目標回転速度決定回路1aは、この正電位が与えられる間、電動モータ4の回転速度を低回転速度にする指示信号を出力し続ける。
【0019】
舵輪7が操作されると、コントロールバルブ6が作動し、作動油圧が上昇して負荷が増大し、電動モータ4に流れる電流が増加する。モータ電流検出回路3のモータ電流検出信号が大きくなり、上述の閾値(このとき、目標回転速度決定回路1aの低回転速度の指示信号は変化しないので、閾値は変化していない)より大きくなると、比較回路26は、負電位を目標回転速度決定回路1aへ与える。目標回転速度決定回路1aは、この負電位が与えられると、図2(a)に示すように、電動モータ4の回転速度を高回転速度(例えば3000rpm)にする指示信号(目標回転速度信号)を出力し、電動モータ4の出力を増加させる(アシスト回転モード)。
【0020】
このとき、閾値決定回路18は、高回転速度の指示信号と所定値との差を演算するが、高回転速度の指示信号が大きいので、その指示信号に連れて、差は大きい値となる。閾値決定回路18は、この差を、電動モータ4の目標回転速度を高、低に切り換えるための、モータ電流検出信号の閾値として比較回路26へ与える。
比較回路26は、この閾値とモータ電流検出信号とを比較し、その差を演算するが、閾値の方が小さいので、負電位を目標回転速度決定回路1aへ与える。
目標回転速度決定回路1aは、この負電位が与えられる間、電動モータ4の回転速度を高回転速度(アシスト回転モード)にする指示信号を出力し続ける。
【0021】
舵取りが終了すると、コントロールバルブ6が作動し、作動油圧が下降して負荷が減少し、電動モータ4に流れる電流が減少する。モータ電流検出回路3のモータ電流検出信号が小さくなり、上述の閾値(このとき、目標回転速度決定回路1aの高回転速度の指示信号は変化しないので、閾値は変化していない)より小さくなると、比較回路26は、正電位を目標回転速度決定回路1aへ与える。
目標回転速度決定回路1aは、この正電位が与えられると、図2(a)に示すように、電動モータ4の回転速度を高回転速度から漸減させる指示信号(後述する回転速度漸減手段(図3R19,R20,C7)による)を出力し、電動モータ4の出力を漸減させ、待機回転モードへと遷移する。
【0022】
このとき、閾値決定回路18は、高回転速度の指示信号から漸減する指示信号と所定値との差を演算するが、指示信号が漸減するので、その指示信号に連れて、差も漸減する。閾値決定回路18は、この差を、電動モータ4の目標回転速度を高、低に切り換えるための、モータ電流検出信号の閾値として比較回路26へ与える。従って、この閾値は、図2(b)に示すように、目標回転速度決定回路1aの、図2(a)に示す指示信号(目標回転速度信号)に連れて漸減する。
【0023】
比較回路26は、この閾値とモータ電流検出信号とを比較し、その差を演算し、閾値の方が小さくなると、負電位を目標回転速度決定回路1aへ与える。
目標回転速度決定回路1aは、この負電位が与えられる間、電動モータ4の回転速度を高回転速度にする指示信号を出力し続ける(アシスト回転モード)。
一方、比較回路26は、この閾値とモータ電流検出信号とを比較し、その差を演算して、閾値の方が大きいときは、正電位を目標回転速度決定回路1aへ与える。
目標回転速度決定回路1aは、この正電位が与えられる間、電動モータ4の回転速度を低回転速度にする指示信号を出力し続ける(待機回転モード)。
このようなパワーステアリング装置では、閾値決定回路18が、電動モータ4の目標回転速度に基づき、電動モータ4の目標回転速度を高、低に切り換えるためのモータ電流検出信号の閾値を、この閾値とモータ電流検出信号との差が常時小さくなるように定めることができるので、操舵補助の応答性が良くなる。
【0024】
図3は、このようなパワーステアリング装置の回路の一例である(但し、ピークホールド回路a11、ピークホールド回路b12、最小値ホールド回路15、偏差演算回路16、リセット回路17は、図1には示していない)。
ピークホールド回路a11は、非反転入力端子にモータ電流検出信号が入力されたOPアンプ20の出力端子にダイオードD1が順接続され、ダイオードD1のカソードは、OPアンプ20の反転入力端子に接続され負帰還がかけられる。ダイオードD1のカソードには、他方が接地された抵抗R1と他方がOPアンプ21の非反転入力端子に接続された抵抗R2とが接続され、OPアンプ21の非反転入力端子には、他方が接地されたコンデンサC1が接続されている。
【0025】
OPアンプ21は、抵抗R4とコンデンサC2との並列回路により負帰還がかけられ、他方が接地された抵抗R3が反転入力端子に接続された差動増幅器であり、出力端子には他方が接地された抵抗R5が接続されている。
ピークホールド回路a11は、抵抗R1が無ければ、通常のピークホールド回路であるが、抵抗R1が付加されているので、抵抗R1とコンデンサC1とで定まる時定数に従って、保持出力している信号が減衰する。この減衰する信号はOPアンプ21の差動増幅器により増幅され、ピークホールド回路b12へ与えられる。
【0026】
ピークホールド回路b12は、非反転入力端子にOPアンプ21の出力端子が接続されたOPアンプ22の出力端子にダイオードD2が順接続され、ダイオードD2のカソードは、OPアンプ22の反転入力端子に接続され負帰還がかけられる。ダイオードD2のカソードには、他方が接地された抵抗R6と他方が最小値ホールド回路15のOPアンプ23の非反転入力端子に接続された抵抗R7とが接続され、OPアンプ23の非反転入力端子には、他方が接地されたコンデンサC3が接続されている。
ピークホールド回路b12は、抵抗R6が無ければ、通常のピークホールド回路であるが、抵抗R6が付加されているので、抵抗R6とコンデンサC3とで定まる時定数に従って、保持出力している信号が減衰する。この減衰する信号は最小値ホールド回路15のOPアンプ23へ与えられる。
【0027】
最小値ホールド回路15は、OPアンプ23の出力端子にダイオードD3が逆接続され、ダイオードD3のアノードは、OPアンプ23の反転入力端子に接続され負帰還がかけられる。ダイオードD3のアノードには抵抗R8が接続され、抵抗R8の他方には、8V電源が抵抗R9,R10により分圧された所定電圧値Vref が印加されている。
【0028】
ダイオードD3のアノードには、他方がOPアンプ24の非反転入力端子に接続された抵抗R11が接続され、OPアンプ24の非反転入力端子には、他方が接地されたコンデンサC4が接続されている。OPアンプ24は、負帰還がかけられたバッファ回路である。
最小値ホールド回路15は、抵抗R8が無ければ、通常の最小値ホールド回路であるが、抵抗R8が付加されているので、抵抗R8とコンデンサC4とで定まる時定数に従って、保持出力している信号が所定電圧値Vref へ向かって漸増する。漸増する信号は、OPアンプ24のバッファ回路を通じて、偏差演算回路16へ与えられる。
【0029】
偏差演算回路16は、OPアンプ25に抵抗R13とコンデンサC6との並列回路により負帰還をかけた差動増幅器であり、OPアンプ25の出力端子には他方が接地された抵抗R16が接続されている。
OPアンプ25の反転入力端子には、抵抗R12を通じて、最小値ホールド回路15からの保持出力信号が入力され、非反転入力端子には、抵抗R14,R15及びコンデンサC5からなる平滑回路を通じて、ピークホールド回路a11の保持出力信号が入力されている。
偏差演算回路16は、OPアンプ25の差動増幅器により、ピークホールド回路a11の保持出力信号と最小値ホールド回路15の保持出力信号との偏差を演算し、目標回転速度決定回路1aへ与える。
【0030】
目標回転速度決定回路1aは、偏差演算回路16からの偏差をOPアンプ26の反転入力端子に与えられる。OPアンプ26は、比較器であり、非反転入力端子には、後述する閾値決定回路18からの出力が与えられる。OPアンプ26は、偏差演算回路16からの偏差が閾値決定回路18からの出力より大きいとき、出力端子にベースが接続された、エミッタ接地のNPNトランジスタ29をオフし、偏差演算回路16からの偏差が閾値決定回路18からの出力より小さいとき、NPNトランジスタ29をオンする。
【0031】
NPNトランジスタ29のコレクタは、他方が8Vの電源に接続された抵抗R18と、他方が接地された摺動抵抗R17とに接続されている。摺動抵抗R17の摺動端子は、OPアンプ27の非反転入力端子に接続されている。OPアンプ27は、出力端子にダイオードD4が順接続され、ダイオードD4のカソードが反転入力端子と、他方が接地されたコンデンサC7とに接続されたピークホールド回路である。ダイオードD4のカソードは、また、抵抗R20を介して、一方が8Vの電源に接続され他方が接地された摺動抵抗R19の摺動端子に接続されている。
【0032】
NPNトランジスタ29がオフのとき、OPアンプ27の非反転入力端子には、抵抗R18と摺動抵抗R17とにより定まる正電位が印加され、ダイオードD4のカソードは高電位に維持され、電動モータ4(図1)の目標回転速度信号としてモータ駆動回路2(図1)へ出力される(アシスト回転モード)。
NPNトランジスタ29がオンのとき、抵抗R18と摺動抵抗R17との接続点は略0電位になり、OPアンプ27の非反転入力端子には略0電位が印加され、OPアンプ27の出力は略0電位になる。このとき、ダイオードD4のカソードの電位は、摺動抵抗R19(回転速度漸減手段)、抵抗R20及びコンデンサC7とで定まる時定数に従って、摺動抵抗R19及び抵抗R20とにより定まる電位まで降下し、目標回転速度信号としてモータ駆動回路2へ出力される(待機回転モード)。
【0033】
目標回転速度信号は、閾値決定回路18のOPアンプ28の非反転入力端子へも与えられる。閾値決定回路18は、OPアンプ28に抵抗R24とコンデンサC9との並列回路により負帰還をかけた差動増幅器であり、OPアンプ28の出力端子には他方が接地された抵抗R25が接続されている。
OPアンプ28の反転入力端子は、抵抗R23を介して、一方が8Vの電源に接続され他方が接地された摺動抵抗R22の摺動端子に接続されている。
閾値決定回路18は、OPアンプ28の差動増幅器により、目標回転速度信号と摺動抵抗R22及び抵抗R23により定まる電位との差を演算し、目標回転速度決定回路1aのOPアンプ26の非反転入力端子へ与える。
【0034】
リセット回路17は、カソードに12Vの電源が印加されたツェナーダイオードD5のアノードに、エミッタ接地されたNPNトランジスタ30のベースが接続され、NPNトランジスタ30のコレクタは、他方が8Vの電源に接続された抵抗R21と、エミッタ接地されたNPNトランジスタ31のベースとに接続されている。
NPNトランジスタ31のコレクタは、他方が接地されたコンデンサC8と、他方がPNPトランジスタ32のベースに接続された抵抗R32とに接続されている。PNPトランジスタ32のエミッタは8Vの電源に、コレクタは最小値ホールド回路15のOPアンプ24(バッファ回路)の非反転入力端子にそれぞれ接続されている。
【0035】
リセット回路17は、起動時に電源がオンされると、NPNトランジスタ30,31がオンになり、PNPトランジスタ32もオンになって、OPアンプ24の非反転入力端子に略8Vの電位を与える。しかし、抵抗R32により制限されたPNPトランジスタ32のベース電流により、コンデンサC8が充電され、PNPトランジスタ32のベース電位が上昇すると、PNPトランジスタ32はオフになり、OPアンプ24の非反転入力端子の電位は、抵抗R11とコンデンサC4との接続点の電位となる。
【0036】
【発明の効果】
本発明の第1発明に係るパワーステアリング装置によれば、急操舵時の操舵補助の応答性が良くなり、また、緩やかに操舵したときのショックが小さくなって、操舵感覚が良くなる。
【0037】
第2発明に係るパワーステアリング装置によれば、電動モータの回転速度を高速から低速へ切り換えたときに、電動モータに流れる電流が乱れず、操舵補助のハンチングを起こさない。
【0038】
第3発明に係るパワーステアリング装置によれば、電動モータの回転速度を高速から低速へ切り換えたときに、電動モータに流れる電流が乱れず、操舵補助のハンチングを起こさない。
また、電動モータの回転速度を高速から低速へ切り換えた直後でも、急操舵時の操舵補助の応答性が良い他、緩やかに操舵するときのショックが小さい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1〜3発明に係るパワーステアリング装置の1実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示すパワーステアリング装置の動作を説明するための波形図である。
【図3】図1に示すパワーステアリング装置の1回路例を示す回路図である。
【図4】従来のパワーステアリング装置の1例の要部構成を示すブロック図である。
【図5】従来のパワーステアリング装置の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
1a 目標回転速度決定回路
2 モータ駆動回路
3 モータ電流検出回路
4 電動モータ
5 油圧ポンプ
6 コントロールバルブ
7 舵輪
18 閾値決定回路
26 比較回路
Claims (3)
- 電動モータが駆動する油圧ポンプの負荷を検出し、その負荷検出信号に基づき、前記電動モータの回転速度を高、低に切り換え制御して、前記油圧ポンプで発生する油圧により操舵補助を行うパワーステアリング装置において、
前記負荷検出信号に基づき、前記電動モータの目標回転速度を決定し、その指示信号を出力する目標回転速度決定手段と、前記指示信号に基づき、前記電動モータの目標回転速度を高、低に切り換えるための負荷検出信号の閾値を定める閾値決定手段とを備え、前記目標回転速度決定手段は、該閾値決定手段が定めた閾値に従って前記電動モータの目標回転速度を決定すべくなしてあることを特徴とするパワーステアリング装置。 - 前記目標回転速度決定手段は、前記電動モータの目標回転速度を高速から低速に切り換えるときは、前記電動モータの目標回転速度を漸減させる回転速度漸減手段を備える請求項1記載のパワーステアリング装置。
- 前記閾値決定手段は、前記目標回転速度決定手段が前記電動モータの目標回転速度を高速から低速に切り換えるときは、前記回転速度漸減手段が漸減させる前記電動モータの目標回転速度の指示信号に基づき、前記閾値を漸減させる請求項2記載のパワーステアリング装置。
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