JPH0360711B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電動機にて操舵補助を行なう電動機
駆動型パワーステアリング装置に関する。

車両のステアリング操舵力を軽減して運転者の
疲労を少なくするためにパワーステアリング装置
が用いられているが、従来よりパワーステアリン
グ装置は油圧式のものが採用されている。

油圧式の装置において、走行速度が高まるにつ
れてステアリングの補助操舵力を減ずる車速感応
式のものが周知であり、車両の走行安定性が図ら
れている。

しかしながら、高速走行路には、操舵補助が一
般に不要となり、またこのとき操舵補助のために
エンジンに発生した動力の一部が使用されるの
で、装置の動作を解除して操舵補助を停止するこ
とが好適である。ところが、パワーステアリング
装置の動作が停止すると、作動油の粘性抵抗、あ
るいは作動油が通流するピストンのシールなどに
おける摩擦抵抗によりハンドル操作が困難となる
ほどステアリング操舵力が増加し、このことから
上記装置では走行中の動作停止が不可能であつ
た。

したがつて、この種の装置には、高速運転時に
おいても操舵補助が行なわれるので、車両の燃料
消費を増加させるという欠点がある。

本発明は上記従来の課題に鑑みて為されたもの
であり、その目的は、高速走行時における操舵補
助を停止して車両の燃料消費を低減することがで
きるパワーステアリング装置を提供することにあ
る。

上記目的を達成するために、本発明は、ステア
リングに加えられる操舵トルクを検出する操舵ト
ルク検出器と、車両の走行速度を検出する車速検
出器と、ステアリングに補助トルクを与える電動
機と、操舵トルク検出信号と車速検出信号とを入
力して電動機を駆動する電動機駆動回路と、を含
み、電動機駆動回路は、電動機を駆動する駆動部
と、操舵トルク検出信号に基づき操舵補助トルク
指令を決定する手段、操舵トルク検出信号に基づ
き操舵方向を検出し判別信号を生成する手段、判
別信号に基づき操舵補助トルク指令を左旋回を表
す操舵補助トルク指令及び右旋回を表す操舵補助
トルク指令のいずれかに変換して駆動部に与え制
御する出力回路、左旋回を表す操舵補助トルク指
令又は右旋回を表す操舵補助トルク指令を電機子
電流を表す値に変換し、これを電流設定値と比較
し電流設定値以下となつた場合に所定値の電流判
定信号を出力する電流比較回路、及び車速検出信
号に基づき車速が所定値以上の場合であつて前記
所定値の電流判定信号が出力されている場合に出
力回路から駆動部への指令出力を停止させる手段
を含む制御部と、を含むことを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。

第１図は本発明に係る実施例装置のブロツク図
である。本発明においては、電動機が操舵補助の
駆動源として用いられており、本実施例では電動
機として直流電動機１０が用いられている。この
直流電動機１０はステアリング系に機械的に連結
されており、ステアリング系に補助操舵トルクを
与えることができる。

本発明においては、電動機１０は慣性モーメン
トの小さなものが好適である。

第１図においてステアリングメインシヤフト系
に加えられる操舵トルクは操舵トルク検出器１２
により検出されている。すなわち、ステアリング
ホイール１４が操舵されると、その操舵トルクに
比例しハンドルの左回転と右回転とで極性が反転
する操舵トルク検出信号１００が操舵トルク検出
器１２から出力される。

また、本発明において車速が車速検出器１６に
より検出されている。すなわち、車速検出器１６
は、車両用スピードメータの駆動ケーブルにより
駆動される永久磁石１８と、永久磁石１８に磁気
結合し永久磁石１８の回転に応じて開閉するリー
ドスイツチ２０から構成されており、したがつ
て、リードスイツチ２０から車速に比例した周波
数の車速検出信号２００が出力される。

これら検出信号１００，２００は電動機駆動回
路１９に供給されており、電動機駆動回路１９は
これら検出信号により、電動機１０を駆動して電
動機１０にステアリングの操舵方向へ操舵トルク
に応じた補助トルクを発生させることができ、か
つ、車速が所定値以上となつたときに電動機１０
の駆動を停止することができる。

本実施例装置の電動機駆動回路１９は、第１図
において、電動機１０を直接駆動する駆動部２
２、そして前記操舵トルク検出信号１００及び車
速検出信号２００を入力して駆動部２２を制御す
る制御部２４から構成されている。

本実施例の電動機駆動回路１９は以下のように
電動機１０にステアリングの操舵方向へ操舵トル
クに応じた補助トルクを発生させることができ
る。

制御部２４は本実施例において、デジタル動作
し、このため、制御部２４には発振タイミング回
路２６が設けられている。発振タイミング回路２
６は、周知の水晶発振回路、分周回路及びタイミ
ングパルス発生回路などから構成され、本実施例
では、水晶発振回路から基準クロツク３００が、
また、基準クロツク３００を分周した分周クロツ
ク３０２，３０４が分周回路から、その分周回路
の出力によりタイミングパルス発生回路からタイ
ミング信号３０６，３０８が出力されている。

前述した操舵補助トルクの大きさ及び方向を定
めるために、トルク検出器１２の操舵トルク検出
信号１００が用いられている。この操舵トルク検
出信号１００は、制御部２４に設けられたパルス
幅変調回路２８に供給され、PWMトルク検出信
号１０２に変換される。さらに、トルク検出信号
１０２は整形分離回路３０によつて波形整形され
るとともにハンドル１４の右回転方向、左回転方
向のトルク値検出信号１０４，１０６に分離され
る。そして、これら検出信号１０４，１０６はオ
ア回路３２の両オア入力に各々入力され、オア回
路３２でトルク値検出信号１０８とされる。また
他方において検出信号１０４，１０６はフリツプ
フロツプなどで構成された左右判別回路３４に供
給されている。左右判別回路３４では操舵トルク
がハンドルの左回転方向であるかあるいは右回転
方向であるかが判別され、右回転方向である場合
には“Ｈ”、左回転方向である場合には“Ｌ”の
判定信号１１０が出力される。

本実施例では以上のトルク値検出信号１０８に
応じた補助トルク電動機１０に発生させ、このと
き、判別信号１１０に応じた回転方向に電動機１
０を回転させる。

トルク値検出信号１０８は、一方のアンド入力
は前記クロツク３０２が供給されているアンド回
路３６の他方のアンド入力に供給されている。し
たがつて、トルク値検出信号１０８はアンド回路
３６によりクロツク３０２に応じてオンオフする
直列パルス信号１１２に変換される。この直列パ
ルス信号１１２はカウンタ３８に供給されてお
り、カウンタ３８は直列パルス信号１１２をタイ
ミング信号３０８により数ビツトの２進信号であ
る並列パルス信号１１４に変換する。

このように並列パルス化された信号１１４は操
舵アシスト回路４０に供給される。操舵アシスト
回路４０にはアシストゲイン設定回路４２からア
シストゲイン設定値１１６が供給されており、操
舵アシスト回路４０は、並列パルス信号１１４が
表わすトルク値にアシストゲイン設定値１１６が
表わすゲインを掛けて操舵補助トルクに相当する
操舵補助トルク指令１１８を得、これを出力す
る。

本実施例におけるアシストゲイン設定回路４
２、操舵アシスト回路４０は次のように構成され
ている。

アシストゲイン設定回路４２には、所定ビツト
数のアシストゲイン設定用のスイツチ群、そして
カウンタ、さらにマルチプレクサが設けられてい
る。上記スイツチ群により設定されたゲイン値、
すなわち各スイツチの出力はマルチプレクサの各
コントロール入力に供給される。上記カウンタに
前述したクロツク３００が供給され、このカウン
タからマルチプレクサの各スイツチに対応する各
チヤンネル入力へクロツク３００に同期したタイ
ミングパルス列が出力される。マルチプレクサは
これらタイミングパルス列及び前記クロツク３０
０により上記スイツチ群から与えられたゲイン値
を直列パルス列から成るアシストゲイン設定値１
１６へ変換し、このアシストゲイン設定値１１６
をそのコモン出力から出力する。

一方、操舵アシスト回路４０にはダウンカウン
タが設けられており、このダウンカウンタは、前
記並列パルス信号１１４を前記タイミング信号３
０８のタイミングにてアシストゲイン設定値１１
６によりダウンカウントして操舵補助トルク指令
１１８を得、これを出力する。

以上のようにして得られた操舵補助トルク指令
１１８、そして前述した左右判別回路３４の判別
信号１１０は、駆動部２２を制御する出力回路４
４に供給される。

第２図には上記第１図の出力回路４４が示され
ている。

図において、上記操舵補助トルク指令１１８
は、アンド回路４６，４８の一方のアンド入力に
供給されており、また、上記判別信号１１０はＤ
−フリツプフロツプ５０のデータ入力に供給され
ている。Ｄ−フリツプフロツプ５０のクロツク入
力には前述したタイミング信号３０６が供給され
ており、Ｄ−フリツプフロツプ５０はタイミング
信号３０６に応じて、そのＱ出力から右トルク指
令１２０を、その出力から左トルク指令１２２
を出力することができる。ここで、判別信号１１
０が“Ｈ”のときには指令１２０が“Ｈ”、判別
信号１１０が“Ｌ”のときには指令１２２が
“Ｈ”になる。

これら指令１２０、指令１２２は前述した各ア
ンド回路４６，４８の他方のアンド入力に供給さ
れる。したがつて、アンド回路４６からは、右方
向回転用の操舵補助トルク指令１２４が、そして
アンド回路４８からは左方向回転用の操舵補助ト
ルク指令１２６が、それぞれ出力される。

ここで、操舵補助トルク指令１２４，１２６は
PWM信号であり、それぞれ各アンド回路５２，
５４を介して各トランジスタ５６，５８に供給さ
れ、各トランジスタ５６，５８はこれらを増幅し
て前述した駆動部２２に出力する。

次にこの駆動部２２の説明を第３図に従つて行
なう。

上述のトルク指令１２４は、直結されたトラン
ジスタ６０，６２を含むドライバに供給され、こ
のドライバは主トランジスタ６４，６６を駆動す
る。また、トルク指令１２６は、同じく直結され
たトランジスタ６８，７０を含むドライバに供給
され、このドライバは主にトランジスタ７２，７
４を駆動する。すなわち、第３図の駆動部２２
は、主スイツチング素子としてトランジスタ６
４，６６，７２，７４を用いたPWMインバータ
であり、主トランジスタ６４，６６，７２，７４
が直流電動機１０を囲んでブリツジ接続され、上
記ドライバにより駆動される主回路が形成されて
いる。この結果、対辺をなす主トランジスタ６
４，６６がオン駆動されると直流電動機１０が一
方向に、そしてまた、対辺をなす主トランジスタ
７２，７４がオン駆動させると直流電動機１０に
は逆方向のPWM駆動電流が流れるので直流電動
機１０が他方向に、それぞれ回転する。

本実施例では、トルク指令１２４により主トラ
ンジスタ６４，６６がオン駆動されるので、電動
機１０には右方向への操舵補助トルクが発生し、
トルク指令１２６により主トランジスタ７２，７
４がオン駆動されるので、電動機１０には左方向
への操舵補助トルクが発生する。

以上のように、本実施例装置は、前述したよう
に、ステアリングの操舵方向へ操舵トルクに応じ
た補助トルクを電動機１０に発生させることがで
きる。

また、第１図装置では、車速が所定値以上とな
つたときに電動機１０の駆動を停止することが可
能であり、前述した車速検出信号２００がこのた
めに用いられている。

車速検出信号２００は第１図の波形整形回路８
０により波形整形された後、速度比較回路８２に
供給される。この速度比較回路８２は速度設定回
路８４から速度設定値２０２を入力し、この速度
設定値２０２と車速検出信号２００とによつて車
速が所定速度以上であるか否かを判別して速度判
別信号２０４を出力する。

次にこの速度比較回路８２、速度設定回路８４
を第４図に従つて説明する。

第４図において、本実施例の速度設定回路８４
は８個の速度設定用スイツチから構成され、した
がつて、2³種の車速値を設定することができる。

一方、速度比較回路８２は、タイミング部及び
比較部から構成されている。第４図のタイミング
部はカウンタ８６、ノア回路８８、オア回路９０
から構成され、また、比較部はカウンタ９２、シ
フトレジスタ９４ａ，９４ｂ、そしてコンパレー
タ９６ａ，９６ｂを有する。

第４図において、クロツク３０２はカウンタ８
６のクロツク入力に、クロツク３０４はノア回路
８８を介してカウンタ８６のリセツト入力に供給
されている。カウンタ８６は、ノア回路８８の出
力が“Ｈ”のとき、クロツク３０２によりタイミ
ング信号２０６，２０８を出力することができ、
タイミング信号２０６はカウンタ９２のリセツト
入力に、タイミング信号２０８はシフトレジスタ
９４ａ，９４ｂの各クロツク入力に供給される。

一方、比較部のカウンタ９２のクロツク入力に
は前記車速検出信号２００が供給されており、カ
ウンタ９２は車速検出信号２００をオア回路９０
の出力により８ビツトの２進信号に変換する。こ
の８ビツト２進信号の車速検出値２１０はシフト
レジスタ９４ａ，９４ｂに供給されて８ビツトの
２進ラツチ値212とされ、前記コンパレータ９６
ａ，９６ｂに供給される。コンパレータ９６ａ，
９６ｂでは、このラツチ値212と前記速度設定回
路８４の速度設定値２０２との比較が行なわれ、
ラツチ値212が速度設定値２０２より大きいとき、
すなわち、車速が所定の値以上であるときに、コ
ンパレータ９６ｂから“Ｈ”の速度判定信号２０
４が出力される。

以上のようにして速度比較回路８２で得られた
速度判定信号２０４は、第１図のナンド回路１５
０を介して、第２図における出力回路４４のアン
ド回路５２，５４の他方のアンド入力に信号２２
９として供給される。したがつて、速度判定信号
２０４が“Ｈ”となると、信号２２９が“Ｌ”と
なつてアンド回路５２，５４のゲートが閉じら
れ、出力回路４４から駆動部２２へのトルク指令
１２４，１２６の供給が停止される。すなわち、
本発明装置は、車速が所定値以上となつたとき、
直流電動機１０の駆動を停止して、ステアリング
の操舵補助を解除することができる。

さらに、本実施例では、上記の電動機１０の駆
動停止は電動機１０の駆動電流すなわち電機子電
流が所定値以下のときにのみ行なわれる。これに
よりステアリング操舵力の急激な変化をなくすこ
とができ、操舵フイーリングを良好なものにする
ことができる。すなわち、本実施例においては、
高速走行中でかつ操舵トルクが所定値以下の直進
に近い状態で電動機１０の駆動が停止され、この
結果、ステアリングをより安定化させることがで
きる。この動作は第１図の電流比較回路１５２、
電流設定回路１５４により行なわれ、以下第５図
に基づいて説明する。

第５図において電流設定回路１５４は12個の常
開型スイツチから成りしたがつて2¹²種の電流値
を設定することができる。

一方、電流比較回路１５２には、クロツク３０
２、タイミング信号３０６，３０８、及び前述し
たトルク指令１２４，１２６が供給されている。
トルク指令１２４，１２６は、電動機１０の電機
子電流に比例し、オア回路１５６を介してアンド
回路１５８の一方のアンド入力に供給されてい
る。このアンド回路１５８の他方のアンド入力に
はクロツク３０２が供給されており、したがつて
トルク指令１２４，１２６はアンド回路１５８で
クロツク３０２と同一周期のパルス列信号２２０
に変換される。そしてパルス列トルク指令２２０
はカウンタ１６０のクロツク入力に供給され、カ
ウンタ１６０はタイミング信号３０８によりトル
ク指令２２０を12ビツトの２進信号２２２に変換
する。さらに、トルク指令２２２はシフトルジス
タ１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃに供給され、シ
フトレジスタ１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃはト
ルク指令２２２をタイミング信号３０６により12
ビツトの２進ラツチ値224とし、これをコンパレ
ータ１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃに与える。コ
ンパレータ１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃには電
流設定が回路１５４から電流設定値２２６が供給
されており、コンパレータ１６４ａ，１６４ｂ，
１６４ｃは両者の比較を行なう。この比較の結
果、電流設定値２２６よりラツチ値２２４の方が
大きいとき、すなわち、電動機１０の電機子電流
が所定値以下のときには、コンパレータ１６４ｃ
から“Ｈ”の電流判定信号２２８が出力される。

このようにして得られた電流判定信号２２８
は、前述した速度判定信号２０４が一方のアンド
入力に供給されているナンド回路１５０の他方の
アンド入力に供給される。したがつて、本実施例
では、車速が所定値以上であつてかつ電動機１０
の電機子電流が所定値以下であるときに、直流電
動機１０の駆動が停止され、操舵補助が解除され
る。

なお、第１図に示されているように、本実施例
にはパワーリセツト回路１７０が設けられてい
る。このパワーリセツト回路１７０は電源投入時
に操舵アシスト回路４０、速度比較回路８２及び
電流比較回路１５２のカウンタ、シフトレジスタ
をリセツトするためのものであり、電源投入時に
抵抗とコンデンサーの時定数で定まる時間だけハ
イレベルになり後はローレベルになるパワーリセ
ツト信号２０３を出力する。

第１図においてパワーリセツト信号２３０は、
操舵アシスト回路４０、速度比較回路８２、電流
比較回路１５２に供給されている。

また、パワーリセツト信号２３０は、第４図の
速度比較回路８２においては、クロツク３０４が
一方のノア入力に供給されているノア回路８８の
他方のノア入力、タイミング信号２０６が一方の
オア入力に供給されているオア回路９０の他方の
オア入力及びシフトレジスタ９４ａ，９４ｂのリ
セツト入力に供給され、一方、第５図の電流比較
回路１５２においては、シフトレジスタ１６２ｃ
のリセツト入力に供給されており、したがつて速
度比較回路８２、電流比較回路１５２にパワーリ
セツト信号２３０が供給されると、各々の計数
値、記録値が初期化される。

以上説明したように、本発明によれば、車速が
所定値以上の高速運転時に、操舵補助を停止する
ことができ、したがつてこのときの動力損失を防
止して車両の燃料消費を低減できる。また、この
操舵補助停止時にハンドル操作が重くなり過ぎる
ということもない。

さらに本発明によれば、電動機駆動電流が少な
いときにのみ操舵補助が停止されるので、ハンド
ル操作上のフイーリング悪化を招くことがない。
このとき、前述の実施例のように指令１２４，１
２６により電動機駆動電流の値を判別すれば、高
速走行時に急なハンドルに操作が行なわれる場合
に操舵補助を直ちに再開することができ、安全で
ある。すなわち、高速走行時において操舵トルク
が上昇した際のステアリングの補助が可能となる
ため、例えば緊急避難を有効に行うことができ
る。

そして、電動機の慣性モーメントを小さくすれ
ば、操舵補助を容易に停止し又は再開することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例のブロツク図、
第２図は第１図出力回路の回路図、第３図は第１
図駆動部の回路図、第４図は第１図速度比較回路
及び速度設定回路の回路図、第５図は第１図電流
比較回路及び電流設定回路の回路図である。 １０……直流電動機、１２……トルク検出器、
１４……ハンドル、１６……車速検出器、２２…
…駆動部、２４……制御部、３４……左右判別回
路、４０……操舵アシスト回路、４４……出力回
路、８２……速度比較回路、１５２……電流比較
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ステアリングに加えられる操舵トルクを検出
   する操舵トルク検出器と、車両の走行速度を検出
   する車速検出器と、ステアリングに補助トルクを
   与える電動機と、操舵トルク検出信号と車速検出
   信号とを入力して電動機を駆動する電動機駆動回
   路と、を含み、電動機駆動回路は、電動機を駆動
   する駆動部と、操舵トルク検出信号に基づき操舵
   補助トルク指令を決定する手段、操舵トルク検出
   信号に基づき操舵方向を検出し判別信号を生成す
   る手段、判別信号に基づき操舵補助トルク指令を
   左旋回を表す操舵補助トルク指令及び右旋回を表
   す操舵補助トルク指令のいずれかに変換して駆動
   部に与え制御する出力回路、左旋回を表す操舵補
   助トルク指令又は右旋回を表す操舵補助トルク指
   令を電機子電流を表す値に変換し、これを電流設
   定値と比較し電流設定値以下となつた場合に所定
   値の電流判定信号を出力する電流比較回路、及び
   車速検出信号に基づき車速が所定値以上の場合で
   あつて前記所定値の電流判定信号が出力されてい
   る場合に出力回路から駆動部への指令出力を停止
   させる手段を含む制御部と、を含むことを特徴と
   する電動機駆動型パワーステアリング装置。