JP3935289B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧制御弁の圧油流量をステッピングモータによって駆動される可変絞り弁により調整するパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧式のパワーステアリング装置では、操舵トルクに応じて開度が変化する複数の絞り部を有する油圧制御弁が備えられている。これにより、操舵トルクに応じた油圧が操舵補助力発生用油圧アクチュエータに伝達され、適切な操舵補助力が発生される。
【０００３】
上記アクチュエータに作用する油圧に対する操舵抵抗の関係を車速や操舵角等の運転条件に応じて変化させるために、運転条件に応じて開度が変化する可変絞り弁を油圧制御弁に接続し、この可変絞り弁によって圧油流量を制御するようになっている。これにより、高速になる程に操舵の安定性を向上すると共に低速になる程に操舵の応答性を向上するようにして、運転条件に応じた適切な操舵補助が実現される。
【０００４】
可変絞り弁は、ハウジングと、このハウジングに軸方向移動可能に挿入されたスプールと、このスプールに螺合するネジ部材とを有している。ネジ部材は、ステッピングモータによって回転されるようになっていて、このネジ部材の回転に伴ってスプールが軸方向に移動し、可変絞り弁の開度が変化する構成となっている。
【０００５】
ステッピングモータは、図１０に示すように、自己発熱による温度上昇に伴って発生トルクが減少することが知られている。発生トルクが不足して上記ネジ部材の駆動を良好に行うことができなくなれば、圧油流量の制御が不良になり、操舵フィーリングの悪化を招く。
そこで、従来では、ステッピングモータの作動デューティを、発熱を抑制できる一定値（たとえば、３０％）として、ステッピングモータを駆動している。
【０００６】
また、図１１に示すように、ステッピングモータの発生トルクは、パルスレートが高くなるほど低くなる。そこで、従来では、ステッピングモータに与える駆動パルスのパルスレートを、発熱時であっても十分な発生トルクを確保できる一定値（たとえば、１００PPS(Pulse Per second)）として、ステッピングモータを駆動している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような制御では、車両が急加速または急減速するときの応答精度が悪く、そのために、操舵フィーリングの悪化を招いていた。
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、可変絞り弁駆動用のステッピングモータの発熱を抑制しながら、操舵フィーリングを向上できるパワーステアリング装置を提供することである。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、ステッピングモータの発熱状態に応じたパルスレートを設定することにより、応答精度の向上を図ったパワーステアリング装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、油圧制御弁の圧油流量をステッピングモータによって駆動される可変絞り弁により調整するパワーステアリング装置であって、制御周期毎に直前の所定時間中におけるステッピングモータへの通電時間を繰り返し計測する通電時間計測手段と、この通電時間計測手段により計測された通電時間に応じて、ステッピングモータの制御態様を変更する制御手段とを含み、この制御手段は、上記所定時間中の通電時間が予め定めるしきい値以下の場合には、上記ステッピングモータを高速駆動し、当該通電時間が上記しきい値を超える場合には、上記ステッピングモータを低速駆動するものであることを特徴とするパワーステアリング装置である。
【００１０】
上記の構成によれば、直前の所定時間中におけるステッピングモータへの通電時間に応じて、ステッピングモータの制御態様が変更される。すなわち、直前の所定時間中の通電時間が予め定めるしきい値以下の場合には、ステッピングモータの温度がさほど高くないと考えられるから、ステッピングモータを高速駆動する。また、当該通電時間が当該しきい値を超える場合には、ステッピングモータの温度が高まっているおそれがあるので、ステッピングモータを低速駆動する。これにより、ステッピングモータの発熱を抑制でき、かつ、直前の期間の通電期間が短い限りにおいて、高速な応答性を確保できる。また、ステッピングモータの自己発熱を抑制できるので、減磁や潤滑油の揮発を抑制でき、これにより、ステッピングモータの寿命を長期化できる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記制御手段は、上記通電時間計測手段により計測された通電時間が、予め定めるしきい値以下の場合には、第１の作動デューティで上記ステッピングモータを駆動し、上記通電時間が上記しきい値を超えている場合には、上記第１の作動デューティよりも小さな第２の作動デューティで上記ステッピングモータを駆動するものであることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置である。
【００１２】
この構成によれば、直前の所定時間中の通電時間がしきい値以下の場合には、比較的大きな第１の作動デューティによりステッピングモータが高速に駆動され、通電時間がしきい値を超えている場合には、比較的小さな第２の作動デューティでステッピングモータが駆動される。これにより、ステッピングモータの自己発熱を抑制しながら、操舵フィーリングの向上が図られる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記制御手段は、上記通電時間計測手段により計測された通電時間が、予め定めるしきい値以下の場合には、第１のパルスレートで上記ステッピングモータを駆動し、上記通電時間が上記しきい値を超えている場合には、上記第１のパルスレートよりも小さな第２のパルスレートで上記ステッピングモータを駆動するものであることを特徴とする請求項１または２記載のパワーステアリング装置である。
【００１４】
この構成によれば、直前の所定時間中の通電時間がしきい値以下の場合には、比較的大きな第１のパルスレートによりステッピングモータが高速に駆動され、通電時間がしきい値を超えている場合には、比較的小さな第２のパルスレートでステッピングモータが低速に駆動される。これにより、低温時には、応答精度の高い絞り弁の開度調整が可能になり、ステッピングモータが高温になっているおそれがある時には、絞り弁の駆動のために十分なトルクが確実に発生される。これに加えて、ステッピングモータの自己発熱が抑制されるから、ステッピングモータの長寿命化にも寄与できる。
【００１５】
車両の通常の走行状態では、たとえば、６０秒の期間内に、５秒程度の時間だけ、ステッピングモータへの通電が行われる。このような通常の状態では、ステッピングモータの自己発熱は少ない。したがって、上述のしきい値をたとえば、１５秒程度に設定しておけば、車速に応じて可変絞り弁の開度を変更することとしている場合に、車両が急加速または急減速する際には、ステッピングモータを高速に駆動して、応答精度の高い制御を実現できる。したがって、急加速時または急減速時の操舵フィーリングを向上できる。
【００１６】
一方、急加速／急減速が繰り返されるような状況では、一定時間内におけるステッピングモータへの通電時間が長くなるが、このような場合には、作動デューティおよび／またはパルスレートを小さくすることにより、ステッピングモータの自己発熱が抑制され、可変絞り弁の確実な動作が確保される。
なお、所定時間中の通電時間の計測を、たとえば２０秒ごとの移動平均値として求めることにより、制御精度の向上を図ってもよい。この場合、最初の計測のみ、たとえば６０秒間の計測とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１の構成を示す断面図である。このパワーステアリング装置１は、車両のハンドル（図示省略）に連結される入力軸２と、この入力軸２にトーションバー６を介し連結される出力軸３とを備えている。トーションバー６は、ピン４により入力軸２に連結され、セレーション５により出力軸３に連結されている。入力軸２は、ベアリング８を介しバルブハウジング７により支持され、また、ベアリング１２を介して出力軸３により支持されている。出力軸３はベアリング１０、１１を介してラックハウジング９により支持されている。
【００１８】
出力軸３には、ピニオン１５が形成されており、このピニオン１５に噛み合うラック１６に操舵用車輪（図示省略）が連結されている。これにより、操舵による入力軸２の回転は、トーションバー６を介してピニオン１５に伝達され、このピニオン１５の回転がラック１６の車両幅方向移動に変換されて、操舵用車輪の転舵が達成される。
【００１９】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ２０が設けられている。この油圧シリンダ２０は、ラックハウジング９により構成されるシリンダチューブと、ラック１６に一体化されたピストン２１とを備えている。ピストン２１により仕切られる油室２２、２３に、操舵方向と操舵抵抗とに応じて圧油を供給するために、ロータリー式油圧制御弁３０が設けられている。
【００２０】
この油圧制御弁３０は、バルブハウジング７に相対回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部材３１と、この第１バルブ部材３１に同軸中心に相対回転可能に挿入されている第２バルブ部材３２とを備えている。第１バルブ部材３１は、出力軸３に、同行回転するよう連結されている。また、第２バルブ部材３２は、入力軸２と一体的に成形されている。すなわち、入力軸２の外周部により第２バルブ部材３２が構成され、第２バルブ部材３２は入力軸２と同行回転する。よって、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とは、操舵抵抗に応じて前記トーションバー６がねじれることで、同軸中心に相対回転する。
【００２１】
バルブハウジング７には、ポンプ７０に接続される入口ポート３４と、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続される第１ポート３７と、他方の油室２３に接続される第２ポート３８と、直接にタンク７１に接続される第１出口ポート３６と、後述の可変絞り弁６０を介しタンク７１に接続される第２出口ポート６１とが設けられている。各ポート３４、３６、３７、３８、６１は、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２との内外周間の弁間流路２７を介して互いに接続されている。
【００２２】
すなわち、図２に示すように、第１バルブ部材３１の内周に８ケの凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃが周方向に関し互いに等間隔に形成され、第２バルブ部材３２の外周に８ケの凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃが周方向に関し互いに等間隔に形成されている。そして、第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間に第２バルブ部材３２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃが位置している。
【００２３】
第１バルブ部材３１に形成された凹部は、２ケの右操舵用凹部５０ａと、２ケの左操舵用凹部５０ｂと、４ケの連絡用凹部５０ｃとを構成する。２ケの右操舵用凹部５０ａは、第１バルブ部材３１に形成された流路５３と第１ポート３７とを介して油圧シリンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２に接続され、互いに周方向に１８０°離れて配置されている。また、２ケの左操舵用凹部５０ｂは、第１バルブ部材３１に形成された流路５４と前記第２ポート３８とを介して油圧シリンダ２０の左操舵補助力発生用油室２３に接続され、互いに周方向に１８０°離れて配置されている。
【００２４】
第２バルブ部材３２に形成された凹部は、４ケの圧油供給用凹部５１ａと、２ケの第１圧油排出用凹部５１ｂと、２ケの第２圧油排出用凹部５１ｃとを構成する。４ケの圧油供給用凹部５１ａは、第１バルブ部材３１に形成された圧油供給路５５と入口ポート３４とを介しポンプ７０に接続され、互いに周方向に９０°離れて配置されている。２ケの第１圧油排出用凹部５１ｂは、入力軸２に形成された流路５２ａから入力軸２とトーションバー６との間を通り、入力軸２に形成された流路５２ｂ（図１参照）と第１出口ポート３６とを介してタンク７１に接続され、互いに周方向に１８０°離れて配置されている。２ケの第２圧油排出用凹部５１ｃは、第１バルブ部材３１に形成された流路５９と第２出口ポート６１とを介して可変絞り弁６０に接続され、互いに周方向に１８０°離れて配置されている。
【００２５】
各第１圧油排出用凹部５１ｂは右操舵用凹部５０ａと左操舵用凹部５０ｂとの間に配置され、各第２圧油排出用凹部５１ｃは連絡用凹部５０ｃの間に配置され、右操舵用凹部５０ａと連絡用凹部５０ｃとの間および左操舵用凹部５０ｂと連絡用凹部５０ｃとの間に圧油供給用凹部５１ａが配置されている。
第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向に沿う縁と第２バルブ部材３２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に沿う縁との間が絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′を構成する。このように、各絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′はポンプ７０とタンク７１と油圧シリンダ２０とを接続する弁間流路２７に配置されている。
【００２６】
第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２との間の各絞り部は、複数の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる第１の組と、第１の組に属する各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄよりも閉鎖角度の大きな複数の絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′からなる第２の組とに組分けされる。また、第２の組に属する絞り部は、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′と、この絞り部Ａ′、Ｃ′よりも閉鎖角度の大きな連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の２種類とされる。
【００２７】
入力軸２と出力軸３は、路面から操舵用車輪を介して伝達される抵抗によるトーションバー６のねじれによって相対回転する。この相対回転により第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とが相対回転することで、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積が変化し、油圧シリンダ２０が、操舵方向と操舵抵抗に応じた操舵補助力を発生する。第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′よりも、閉鎖角度が小さいので、その操舵抵抗の変化に対する油圧変化割合は大きくなる。
【００２８】
操舵が行われていない状態では、両バルブ部材３１、３２の間の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′は全て開かれ、入口ポート３４と各出口ポート３６、６１とは弁間流路２７を介して連通する。したがって、ポンプ７０から油圧制御弁３０に流入する油はタンク７１に還流し、操舵補助力は発生しない。この状態から右方へ操舵することによって生じる操舵抵抗により両バルブ部材３１、３２が相対回転すると、図２に示すように、圧油供給用凹部５１ａと右操舵用凹部５０ａとの間の絞り部Ａおよび左操舵用凹部５０ｂに隣接する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′の流路面積が大きくなり、右操舵用凹部５０ａと第１圧油排出用凹部５１ｂとの間の絞り部Ｂおよび左操舵用凹部５０ｂに隣接する圧油供給用凹部５１ａに隣接する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′の流路面積が小さくなり、圧油供給用凹部５１ａと左操舵用凹部５０ｂとの間の絞り部Ｃおよび右操舵用凹部５０ａに隣接する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ｃ′の流路面積が小さくなり、左操舵用凹部５０ｂと第１圧油排出用凹部５１ｂとの間の絞り部Ｄおよび右操舵用凹部５０ａに隣接する圧油供給用凹部５１ａに隣接する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｄ′の流路面積が大きくなる。これにより、図中矢印で示す圧油の流れにより油圧シリンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２に操舵方向と操舵抵抗に応じた圧力の圧油が供給され、また、左操舵補助力発生用油室２３からタンク７１に油が還流し、車両の右方への操舵補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００２９】
左方へ操舵すると、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とは、右方に操舵した場合と逆方向に相対回転し、絞り部Ａ、Ａ′の流路面積が小さくなり、絞り部Ｂ、Ｂ′の流路面積が大きくなり、絞り部Ｃ、Ｃ′の流路面積が大きくなり、絞り部Ｄ、Ｄ′の流路面積が小さくなる。よって、車両の左方への操舵補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００３０】
図３に拡大して示すように、第２出口ポート６１に連通する可変絞り弁６０は、バルブハウジング７に接続された第２バルブハウジング７′と、この第２バルブハウジング７′に形成された挿入孔６６に軸方向（図１および図３において上下方向）に移動可能に挿入されたスプール６２とを有する。
スプール６２には、通孔６２ｄが形成されており、この通孔６２ｄの内周下部に雌ねじ孔６２ｄ′が形成され、この雌ねじ孔６２ｄ′にねじ合わされるネジ部材６４が設けられている。
【００３１】
挿入孔６６の一端は、プラグ６８がシールを介しねじ込まれることで閉鎖されている。挿入孔６６の他端は、第２バルブハウジング７′に形成されたアクチュエータ室７２に、第２支持孔７３を介して連絡している。この第２支持孔７３に、上記ネジ部材６４が挿通されている。
アクチュエータ室７２には、ネジ部材６４を回転駆動するステッピングモータ８０が内蔵されている。このステッピングモータ８０の出力シャフト８０ａにブロック９１が圧入され、そのブロック９１にネジ部材６４の端部が凹部６４ａを介して嵌め合わされている。これにより、ステッピングモータ８０の出力シャフト８０ａの回転がネジ部材６４に伝達されるようになっている。
【００３２】
ステッピングモータ８０を駆動制御するためのコントローラ６３は、車速センサ１０５に接続され、ステッピングモータ８０を車速に応じて制御する。すなわち、高速になるとネジ部材６４は一方向に回転されてスプール６２は図中下方に変位し、低速になるとネジ部材６４は他方向に回転されてスプール６２は図中上方に変位する。
【００３３】
スプール６２の外周には周溝６２ａが形成され、挿入孔６６の内周には周溝６６ａが形成され、両周溝６２ａ、６６ａの間に絞り部６７が形成されている。この絞り部６７の開度は、車速が高速になってスプール６２が図中下方に変位すると大きくなり、車速が低速になってスプール６２が上方に変位すると小さくなる。
【００３４】
第２バルブハウジング７′には、挿入孔６６の内周の周溝６６ａと第２出口ポート６１とを連通する連絡流路５８が形成されている。また、スプール６２の外周の周溝６２ａとスプール６２の通孔６２ｄとを連通する径方向孔６２ｃがスプール６２に形成されていて、通孔６２ｄはスプール６２の上方空間に連絡している。そして、スプール６２の上方空間と第１出口ポート３６とを連通する流路７６が、バルブハウジング７と第２バルブハウジング７′とに亘って形成されている。これにより、ポンプ７０から供給される圧油は、弁間流路２７および第２出口ポート６１から連絡流路５８に導かれ、この連絡流路５８から絞り部６７に至り、この絞り部６７から第１出口ポート３６を介しタンク７１に至る。なお、スプール６２には通孔６２ｄと平行にドレン流路６２ｈが形成されていて、スプール６２の上方空間と下方空間とを接続している。
【００３５】
プラグ６８とスプール６２の一端との間には、圧縮コイルバネ９０が配置され、バネ９０によってスプール６２に軸方向の弾力が付与されている。
このような構成により、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′とタンク７１との間の油路の流路面積が、車速に応じた可変絞り弁６０の作動により変化する。すなわち、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより制御される圧油流量の、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′により制御される圧油流量に対する割合が、可変絞り弁６０の作動により変化する。
【００３６】
低速走行時においては、スプール６２は図１および図３において上方に変位し、これにより可変絞り弁６０の絞り部６７は全閉状態になる。この場合、操舵入力トルクが小さく、両バルブ部材３１、３２の相対回転角が小さくても、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積を小さくし、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合を大きくし、低速走行時における操舵の高応答性を満足させることができる。
【００３７】
高速走行時においては、スプール６２は図１および図３において下方に変位し、これによって可変絞り弁６０の絞り部６７の流路面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最大値以上になる。この場合、操舵入力トルクを大きくし、両バルブ部材３１、３２の相対回転角を大きくしない限り、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積は小さくなることなく大きく保持され、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合は小さいので、高速走行時における操舵の安定性を満足させることができる。
【００３８】
中速走行時においては、スプール６２の変位により可変絞り弁６０の絞り部６７の流路面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最小値よりも大きくその最大値よりも小さくなる。これにより、操舵補助力は、操舵抵抗に応じて制御されることになる。
図４は、コントローラ６３に関連する電気的構成を示すブロック図である。コントローラ６３（制御手段）は、マイクロコンピュータ１０１と、ステッピングモータ８０に駆動パルスを与える駆動回路１０２とを備えている。また、マイクロコンピュータ１０１は、ステッピングモータ８０への通電時間を計測するための計測部１０３（通電時間計測手段）を備えている。
【００３９】
この構成により、コントローラ６３は、車速センサ１０５の出力信号から得られる車速情報に基づいて、可変絞り弁６０の開度を車速に応じて制御すべく、ステッピングモータ８０を制御する。図５には、ステッピングモータ８０の回転位置（ステップ数）と車速との関係の一例を示す。ステッピングモータ８０の回転位置は可変絞り弁６０の開度に１対１に対応するから、このような制御によって、車速に応じた適切な操舵補助力を発生させることができる。
【００４０】
図６は、この実施形態におけるステッピングモータ８０の通電制御処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、マイクロコンピュータ１０１によって一定の制御周期（たとえば、２０秒）毎に繰り返し実行される。
まず、計測部１０３により、直前の所定時間（たとえば６０秒）内におけるステッピングモータ８０への通電時間ＰＴ（通電時間の総和）が計測される（ステップＳ１）。車両がほぼ定速で走行している場合には、ステッピングモータ８０の回転位置はほぼ一定に保持されるから、ステッピングモータ８０への通電時間ＰＴは短くなる。一方、車両が急加速／急減速を繰り返すような場合には、ステッピングモータ８０への通電時間ＰＴが長くなる。
【００４１】
次に、マイクロコンピュータ１０１は、上記計測された通電時間ＰＴが、予め定めるしきい値Ｔｈ（たとえば１５秒）以下かどうかを判断する（ステップＳ２）。マイクロコンピュータ１０１は、通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈ以下であれば、ステッピングモータ８０の自己発熱が少ないものと見なして、ステッピングモータ８０の作動デューティを１００％（第１の作動デューティ）に設定する（ステップＳ３）。一方、通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈを超えていれば、マイクロコンピュータ１０１は、ステッピングモータ８０の自己発熱が多いものと見なして、ステッピングモータ８０の作動デューティを２５％（第２の作動デューティ）に設定する（ステップＳ４）。
【００４２】
このようにして定められた作動デューティにより、次の制御周期での車速感応型制御が行われる（ステップＳ５）。すなわち、マイクロコンピュータ１０１は、当該設定された作動デューティでステッピングモータ８０を駆動し、このステッピングモータ８０の回転位置を車速に応じた位置に制御する。作動デューティは、制御周期（たとえば２０秒）ごとに更新されることになる。
【００４３】
なお、イグニッションスイッチがオンされてコントローラ６３に電源が供給された直後には、マイクロコンピュータ１０１は、作動デューティを１００％に設定する。
図７(a)は、作動デューティを１００％としたときのステッピングモータ８０の動作例を示す図であり、図７(b)は、作動デューティを２５％としたときの動作例を示す図である。いずれも、ステッピングモータ８０の回転位置を「２ステップ」から「５ステップ」へと変化させる場合の動作例を示している。斜線部分は、ステッピングモータ８０への通電状態を表しており、この期間の長さが計測部１０３によって計測される。
【００４４】
たとえば、駆動回路１０２からステッピングモータ８０に与えられる駆動パルスのパルスレートが１００PPS(Pulse Per Second)に設定されているとすると、１０msec毎に駆動パルスが発生され、ステッピングモータ８０の回転位置が変化する。したがって、作動デューティが１００％であれば、４０msecで「２ステップ」から「５ステップ」へとステッピングモータ８０の回転位置が変化する。
【００４５】
これに対して、作動デューティ２５％のときには、マイクロコンピュータ１０１は、２パルス周期分（２０msec）だけ駆動パルスを発生した後に６パルス周期分（６０msec）の休止期間（駆動パルスが出力されない期間）がおかれるように、駆動回路１０２を制御する。これにより、全体で１／４の期間だけステッピングモータ８０に通電されることになり、２５％の作動デューティが達成される。
【００４６】
ステッピングモータ８０を停止状態から再び回転させるときには、最初に、停止直前と同じ励磁パターンの駆動パルスが与えられるので、２パルス周期分の駆動により、ステッピングモータ８０の回転位置は、１ステップだけ変化する。よって、「２ステップ」から「５ステップ」への移行には、１８０msecの時間を要することになる。
【００４７】
以上のようにこの実施形態によれば、所定時間内の通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈ以下であれば作動デューティを１００％として高い応答精度でステッピングモータ８０を駆動制御し、所定時間内の通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈを超える場合には作動デューティを２５％としてステッピングモータ８０の発熱を抑制するようにしている。これにより、ステッピングモータ８０の発熱を抑制しつつ、急加速および急減速時における良好な操舵フィーリングを達成できる。また、ステッピングモータ８０の発熱が抑制されることにより、ステッピングモータ８０の減磁を抑制でき、また、ステッピングモータ８０内外の潤滑油の揮発を抑制できるので、ステッピングモータ８０の寿命を長くすることができるという効果をも奏することができる。
【００４８】
なお、この実施形態では、第１の作動デューティを１００％とし、第２の作動デューティを２５％としているが、これらの値は必要に応じて適当な他の値に定められてもよい。この場合に、第１の作動デューティは、良好な応答精度が得られる値に定めればよい。また、第２の作動デューティは、ステッピングモータ８０の発熱を抑制してステッピングモータ８０の温度をその発生トルクがネジ部材６４の駆動に十分な値を下回ることのない温度に保持できるように定められればよい。
【００４９】
図８は、この発明の第２の実施形態に係るパワーステアリング装置における可変絞り弁駆動用のステッピングモータの通電制御を説明するためのフローチャートである。この実施形態の説明では、上述の図１ないし図５を再び参照することとする。また、図８において、上述の図６に示された各ステップと同様の処理が行われる各ステップには、図６の場合と同じ参照符号を付して示す。
【００５０】
この図８のフローチャートの処理は、一定の制御周期（たとえば、２０秒）ごとに、マイクロコンピュータ１０１によって繰り返し実行される。
この実施形態では、直前の所定時間（たとえば、６０秒）におけるステッピングモータ８０への通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈ（たとえば、１５秒）以下である場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、パルスレートが２００PPS（第１のパルスレート）に設定され（ステップＳ１３）、通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈを超える場合には（ステップＳ２でＮＯ）、パルスレートが１００PPS（第２のパルスレート）に設定される（ステップＳ１４）。
【００５１】
そして、マイクロコンピュータ１０１は、設定されたパルスレートで駆動パルスが発生されるように駆動回路１０２を制御し、ステッピングモータ８０の回転位置を車速に応じた回転位置へと導く（ステップＳ１５）。
図９(a)は、パルスレートを２００PPSとしたときのステッピングモータ８０の動作例を示す図であり、図９(b)は、パルスレートを１００PPSとしたときの動作例を示す図である。いずれも、ステッピングモータ８０の回転位置を「２ステップ」から「５ステップ」へと変化させる場合の動作例を示している。斜線部分は、ステッピングモータ８０への通電状態を表している。
【００５２】
パルスレートが２００PPSの場合には、駆動パルスの発生周期は、５msecとなる。したがって、２０msecで「２ステップ」から「５ステップ」へと回転位置が変化する（図９(a)）。
一方、パルスレートが１００PPSの場合には、駆動パルスの発生周期は、１０msecとなる。したがって、４０msecで「２ステップ」から「５ステップ」へと回転位置が変化する（図９(b)）。
【００５３】
上述の図１１に示すように、ステッピングモータの発生トルクは、駆動パルスのパルスレートが高くなるほど小さくなり、ステッピングモータが自己発熱により高温になっている状態では、発生トルクが所要のトルクを下回るおそれがある。
そこで、この実施形態では、直前の所定時間内の通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈ以下である場合には、ステッピングモータ８０の自己発熱が少ないと見なし、高いパルスレート（２００PPS）でステッピングモータ８０を高速に駆動することとし、通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈを超える場合には、ステッピングモータ８０が自己発熱のために高温になっているおそれがあると見なして、低いパルスレート（１００PPS）でステッピングモータ８０の発生トルクを所要の値以上に維持するようにしている。
【００５４】
これにより、急加速および急減速時における可変絞り弁６０の制御を良好な応答性で行えるので良好な操舵フィーリングを実現できる。また、通電時間ＰＴに応じて適切なパルスレートが設定されるので、ステッピングモータ８０の自己発熱を効果的に抑制することができ、これにより、ステッピングモータ８０の長寿命化を図ることができる。
【００５５】
なお、上述の第１および第２のパルスレートの値は、一例にすぎない。すなわち、第１のパルスレートは、良好な応答性が得られる適切な値に設定されればよく、また、第２のパルスレートはネジ部材６４を駆動するのに十分なトルクが得られる適切な値に定められればよい。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の図６および図８の制御内容を組み合わせて、直前の所定時間内におけるステッピングモータ８０への通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈ以下である場合には、パルスレートを高く（たとえば２００PPS）設定するとともに作動デューティを高く（たとえば１００％）設定することとし、当該通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈを超える場合には、パルスレートを低く（たとえば１００PPS）設定するとともに作動デューティを低く（たとえば２５％）設定するようにしてもよい。
【００５６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】上記油圧パワーステアリング装置の油圧制御弁の横断面構造を示す断面図である。
【図３】上記油圧制御弁に接続された可変絞り弁の構成を拡大して示す縦断面図である。
【図４】コントローラに関連する電気的構成を示すブロック図である。
【図５】ステッピングモータの回転位置（ステップ数）と車速との関係の一例を示す図である。
【図６】ステッピングモータの通電制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】 (a)は、作動デューティを１００％としたときのステッピングモータの動作例を示す図であり、(b)は、作動デューティを２５％としたときの動作例を示す図である。
【図８】この発明の第２の実施形態に係るパワーステアリング装置における可変絞り弁駆動用のステッピングモータの通電制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】 (a)は、パルスレートを２００PPSとしたときのステッピングモータの動作例を示す図であり、(b)は、パルスレートを１００PPSとしたときの動作例を示す図である。
【図１０】ステッピングモータの温度−トルク特性例を示す図である。
【図１１】ステッピングモータのパルスレート−トルク特性例を示す図である。
【符号の説明】
１ パワーステアリング装置
２０ 油圧シリンダ
２１ ピストン
３０ 油圧制御弁
６０ 可変絞り弁
６２ スプール
６３ コントローラ
６４ ネジ部材
８０ ステッピングモータ
１０１ マイクロコンピュータ
１０２ 駆動回路
１０３ 計測部
１０５ 車速センサ

Claims (3)

1. 油圧制御弁の圧油流量をステッピングモータによって駆動される可変絞り弁により調整するパワーステアリング装置であって、
   制御周期毎に直前の所定時間中におけるステッピングモータへの通電時間を繰り返し計測する通電時間計測手段と、
   この通電時間計測手段により計測された通電時間に応じて、ステッピングモータの制御態様を変更する制御手段とを含み、
   この制御手段は、上記所定時間中の通電時間が予め定めるしきい値以下の場合には、上記ステッピングモータを高速駆動し、当該通電時間が上記しきい値を超える場合には、上記ステッピングモータを低速駆動するものであることを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 上記制御手段は、上記通電時間計測手段により計測された通電時間が、予め定めるしきい値以下の場合には、第１の作動デューティで上記ステッピングモータを駆動し、上記通電時間が上記しきい値を超えている場合には、上記第１の作動デューティよりも小さな第２の作動デューティで上記ステッピングモータを駆動するものであることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置。
3. 上記制御手段は、上記通電時間計測手段により計測された通電時間が、予め定めるしきい値以下の場合には、第１のパルスレートで上記ステッピングモータを駆動し、上記通電時間が上記しきい値を超えている場合には、上記第１のパルスレートよりも小さな第２のパルスレートで上記ステッピングモータを駆動するものであることを特徴とする請求項１または２記載のパワーステアリング装置。

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