JPH0699836A - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 路面および横風その他の外乱に対する直進走
行安定性を確保すること。 【構成】 ハンドルＨと一体的に回転する入力軸１にト
ーションバーＴＢにより構成される連結部３を介して連
結された出力軸２からの伝達トルクにより操舵輪Ｔを操
舵するステアリングギア部４と、連結部３に減速機構５
を介して連結しておりハンドルの操舵力をアシストする
アシストモータ６と、入力軸１と出力軸２の一部に形成
した歯部１６、２６のオーバラップ量を磁気的に検出し
てトーションバーＴＢに作用しているトルクを検出する
トルクセンサ７２と、上記トルクセンサ７２からの信号
に基づき直進走行状態を判断するとともに、車速より高
速走行状態を判断するコントローラ８と、コントローラ
８からの制御信号によりアシストモータ６をロックする
制御回路９とから成る電気式動力舵取装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、路面から、もしくは横
風その他車体を介してステアリングギアに逆入力される
動きを規制することができる電気式動力舵取装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気式パワステアリング装置（特
開平３−１７６２６９）としては、図７に示すようにハ
ンドル入力軸ＩがステアリングコラムＳＣ内に回転自在
に支持されハンドルＨと一体的に回転し、ステアリング
コラムＳＣ内にはトーションバー（図示せず）が装備さ
れ、ステアリングコラムＳＣの下端にトーションバーの
ねじれ角を検出するトルクセンサＴＳが配設され、トル
クと車速に基づきアシストモータＡＭのアシスト力の大
きさと方向を制御しているものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気式パワステ
アリング装置は、トルクセンサＴＳにより検出された操
舵トルクに応じた駆動電流によりアシストモータを駆動
してパワアシストするものであるため、直進時に路面か
らの外乱および横風による車体側からの外乱により車両
が流れるおそれがあり、特に高速走行時に直進安定性が
十分確保できないという技術的課題があった。

【０００４】そこで本発明者らは、上記従来のステアリ
ングギアＳＧには路面他からの逆入力を規制する機構が
備わっていないことに着眼し、操舵トルクが小さい直進
走行時にはアシストモータをロックすることにより、ス
テアリングギアへの路面その他からの逆入力を規制する
という本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重
ねた結果、直進走行における安定性とりわけ高速直進安
定性を高めるという目的を達成する本発明に到達した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の電気式動力舵取装置は、ハンドル入力軸
に連結部を介して連結された出力軸からの伝達トルクに
より操舵輪を操舵するステアリング部と、連結部に減速
機構を介して連絡しておりハンドルの操舵力をアシスト
する制動付与が可能なアシストモータと、ハンドル入力
軸と出力軸との間に作用している伝達トルクを検出する
トルクセンサと、トルクセンサが検出した伝達トルクに
基づき操舵トルクが小さい時はアシストモータに制動を
付与するための制御信号を出力するコントローラと、コ
ントローラからの制御信号に基づきアシストモータがス
テアリング部に制動を付与するように制御する制御回路
とから成るものである。

【０００６】本発明（請求項２に記載の第２発明）の電
気式動力舵取装置は、第１発明において、前記コントロ
ーラが、トルクセンサからの伝達トルク信号に加え車速
信号も考慮してアシストモータをロックするかどうかの
判断をして制御信号を出力するものである。

【０００７】

【作用】上記構成より成る第１発明の電気式動力舵取装
置は、トルク制御が検出操舵トルクが小さい直進走行時
においては、コントローラがアシストモータに制動を付
与するための制御信号を出力するので、その制御信号に
基づき制御回路がアシストモータに対してステアリング
部に制動を付与するように制御するため、路面からの、
および横風その他に基づく外乱が作用してもステアリン
グ部の動きが規制される。

【０００８】アシストモータが制動状態において、ハン
ドルが操舵されるとトルクセンサが操舵に応じたトルク
を検出するので、それによりハンドルが操舵されたこと
を検出できるので、アシストモータのロック状態を直ち
に解除して検出したトルクに応じたアシストモータによ
るパワアシストを行う。

【０００９】上記構成より成る第２発明の電気式動力舵
取装置は、トルクセンサが検出した操舵トルクが小さく
て、車速信号が大きな高速直進走行時においては、コン
トローラからの制御信号に基づきアシストモータがロッ
クされるので、路面からの、および横風その他に基づく
外乱が作用してもステアリング部の動きが規制される。

【００１０】

【発明の効果】上記作用を奏する第１発明の電気式動力
舵取装置は、路面からの、および横風その他に基づく外
乱がステアリング部に作用しても、アシストモータによ
り制動が付与されるのでステアリング部の動きが規制さ
れ、直進走行安定性が確保されるという効果を奏する。

【００１１】上記作用を奏する第２発明の電気式動力舵
取装置は、高速直進走行時において、路面からの、およ
び横風その他に基づく外乱がステアリング部に作用して
も、アシストモータがステアリングの動きを規制してい
るので、高速直進走行安定性が確保されるという効果を
奏する。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。

【００１３】（第１実施例）第１実施例の電気式動力舵
取装置は、第１および第２発明の実施例であり、図１な
いし図４に示すように、ハンドルＨと一体的に回転する
入力軸１に連結部３を介して連結された出力軸２からの
伝達トルクにより操舵輪Ｔを操舵するステアリングギア
部４と、連結部３に減速機構５を介して連結しており、
ハンドルの操舵力をアシストするブラシレスモータで構
成されるアシストモータ６と、入力軸１と出力軸２との
間に介挿されたトーションバーＴＢに作用しているトル
クを検出するトルクセンサ７２と、トルクセンサ７２か
らの信号および車速に基づきハンドルＨが操舵されてい
ない高速直進走行状態か否かを判断するとともに、アシ
ストモータ６を制御するための制御信号を出力するマイ
クロコンピュータで構成されるコントローラ８と、コン
トローラ８からの制御信号によりアシストモータ６をロ
ック状態に制御する制御回路９とから成る。

【００１４】入力軸１は、図２に示されるように中空軸
１０で構成され、右寄りの部分でハウジングＧに軸支さ
れている。中央の中空部に連結部３を構成するトーショ
ンバーＴＢを介挿し、右端で入力軸１にピンにより一体
に結合されている。

【００１５】出力軸２は、図２に示されるように略Ｔ字
状の部材２０で構成され、小径部２２の左端で軸支され
ており、トーションバーＴＢの他端をスプライン係合し
ている。

【００１６】トルクセンサ７２は、入力軸１の軸方向中
央に配設した環状部材１５に一定のピッチで歯部１６を
形成する。この歯部１６に対向するハウジングＧの内壁
内に温度補償用のコイルとともに並設して巻装されたコ
イルにより構成されるトルクセンサ７２を配設する。上
記出力軸２の歯部２１の先端に固着した軸方向に延在し
た環状部材２５の先端に形成した歯部２６を前記歯部１
６と対向するように配置して、トーションバーＴＢに作
用した回転トルクの変化を、それに応じたねじり変形量
の変化として入力軸上に配設した歯部１６と出力軸２上
に配設した歯部２６とのオーバラップ量の変化に基づき
磁気的に検出するものである。

【００１７】コントローラ８は、車速が一定車速以上の
高速走行中であって、トルクセンサ７２からのトルク信
号ＴＭが一定値以下の直進走行中であると判断される
と、制御回路に制御信号としてロック信号を出力する。

【００１８】制御回路９の制御部９１は、図３に示され
るようにコントローラ８からのモータロック信号が入力
された時のみ出力をラッチし、それ以外の時は後述する
エンコーダ信号をそのまま通過させるラッチ回路９１１
と、２個のＤ／Ａ変換器とモータ位相角に応じた各相の
電流指令値のマップを格納するＲＯＭとから成り正弦波
信号 sin（θ−１２０°）および sin（θ＋１２０°）
を出力する正弦波発生回路９１２と、コントローラ８か
らのＤ／Ａ変換器を介して入力されたトルク指令入力信
号に基づき制御アンプにより制御され乗算信号Ａ・ sin
（θ−１２０°）およびＡ・ sin（θ＋１２０°）を出
力する乗算器９１３と、フィードバック信号により補正
した信号Ａ′・ sinθ、Ａ′・ sin（θ−１２０°）、
およびＡ′・ sin（θ＋１２０°）を出力する電流フィ
ードバック回路９１４と、電流フィードバック回路９１
４の出力信号Ａ′・sin θと基準信号に基づきＵ相、Ｖ
相、Ｗ相のパルス変調用のトリガ出力を出力するトリガ
出力発生回路９１５と、故障検出回路９１６とから成
る。

【００１９】制御回路の動力部９２は、トリガ出力発生
回路に接続された主回路９２１と、主回路９２１とモー
タ６との間に配設されモータ９２３への供給電流を検出
し、電流フィードバック回路９１４にフィードバックす
る２個のホール素子で構成された電流制御９２２と、ア
シスト用のモータ９２３と、モータ６と一体に回転し
て、ラッチ回路９１１に回転位置信号を出力するアブソ
リュート型のエンコーダ９２４とから成る。

【００２０】制御回路９のサーボロックのフローは、図
４に示すように、コントローラ８からサーボロックオン
信号としてモータロック信号が入力されると、エンコー
ダ９２４からの入力信号をラッチ回路９１１によりラッ
チして、電気的な位置を固定して、サーボロックが開始
される。次にトルク指令に応じた、もしくはサーボロッ
クの場合に定められた振幅の正弦波を駆動電流値として
正弦波発生回路９１２のＤ／Ａ変換器よりサーボロック
中は出力して、アシスト用のモータ９２３の回転をロッ
クする。

【００２１】次にコントローラ８からの通常の状態に復
帰したことによるサーボロックオフ信号が入力される
と、正弦波発生回路９１２のＤ／Ａ変換器より振幅零の
駆動電流信号を出力するとともに、エンコーダ９２４か
らの入力信号のラッチをラッチ回路９１１により解除し
て、サーボロックが解除され、通常の状態における処理
となり、ハンドルＨがロック状態となるのを解除する。

【００２２】上記構成より成る第１実施例装置は、一定
車速以上の高速走行中であってトルク制御７２からのト
ルクが一定値以下の直進走行状態にあっては、コントロ
ーラ８が制御信号としてサーボロック信号を出力するの
で、上述のように制御回路９はサーボロックを開始して
ブラシレスモータのアシストモータ６がロックされるの
で、路面の轍その他の凹凸による外乱あるいは横風その
他の突風が車両に作用した場合の車体側からの外乱がス
テアリングギア部４に作用しても、ステアリングギア部
４がアシストモータ６によりロックされているので、動
きが規制される。

【００２３】上記作用を奏する第１実施例装置は、上記
外乱がステアリングギア部４に作用しても、ブラシレス
モータのアシストモータ６によりステアリングギア４が
ロックされ、動きが規制されるので、高速直進安定性が
確保されるという効果を奏する。

【００２４】（第２実施例）第２実施例の電気式動力舵
取装置は、上述の第１実施例がモータの位相角をラッチ
しておき、このラッチした位相角に応じた指令値を与え
ることでアシストモータをロックしていたのに対し、図
５および図６に示すようにアシストモータの１相のみに
通電してロックを行う点のみ相違するものである。

【００２５】コントローラ８は、図５に示すようにトル
クセンサ７２が検出した操舵トルクＴ_M が入力されると
ともに、車速Ｖも入力され、車速が高速走行か否かを判
断して、基準車速Ｖ₀ を越えていない中速以下の速度で
走行している場合とか、操舵トルクＴ_M が直進走行かど
うかを判断して、小さな基準トルクＴ_{M 0} より大きなト
ルクで操舵が成されている場合は、図５に示されている
ように制御回路９により予めマッピングされたＵ相、Ｖ
相、Ｗ相の駆動電流でアシストモータ６を駆動して、操
舵を可能にする。

【００２６】車速が基準車速Ｖ₀ を越えたいわゆる高速
走行中であって、しかも操舵トルクＴ_M が基準トルクＴ
_{M 0} より小さいいわゆる直進走行中においては、図６に
示される制御部９１のトリガ出力発生回路９１５と動力
部９２のゲート回路としての主回路９２１との間に配設
されたスイッチ回路９３により、ロック信号発生器６４
が出力するＩ₀ アンペアをアシストモータ６のＵ相にの
み供給し、他の２相であるＶ相、Ｗ相はオフにして電流
の供給が遮断されるので、アシストモータ６がロックさ
れるため、ステアリングギア４がロックされ、路面その
他から外乱が入力されても高速直進性が確保されるとい
う作用効果を奏する。

【００２７】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００２８】上述の実施例においては、アシストモータ
として簡単にロックすることができるのでブラシレスモ
ータを用いたが、本発明としてはそれに限定するもので
なく、制御により制動を付与し、ロックするという動作
を可能にする他のモータも採用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の全体システムを示すシステム図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例の入力軸と出力軸の連結部
を示す縦断面図である。

【図３】第１実施例の制御回路を示すブロック図であ
る。

【図４】第１実施例の制御回路のサーボロックのフロー
を示すフローチャート図である。

【図５】第２実施例のフローを示すフローチャート図で
ある。

【図６】第２実施例の制御回路を示すブロック図であ
る。

【図７】従来装置の要部を示す斜視図である。

【符号の説明】

Ｈ ハンドル １ 入力軸 ２ 出力軸 ３ 連結部 ４ ステアリングギア部 ５ 減速機構 ６ アシストモータ ７２ トルクセンサ ８ コントローラ ９ 制御回路 ９１ 制御部 ９２ 動力部

フロントページの続き (72)発明者 岩下 成夫 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 森 豊 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドル入力軸に連結部を介して連結さ
   れた出力軸からの伝達トルクにより操舵輪を操舵するス
   テアリング部と、 連結部に減速機構を介して連絡しておりハンドルの操舵
   力をアシストする制動付与が可能なアシストモータと、 ハンドル入力軸と出力軸との間に作用している伝達トル
   クを検出するトルクセンサと、 トルクセンサが検出した伝達トルクに基づき操舵トルク
   が小さい時はアシストモータに制動を付与するための制
   御信号を出力するコントローラと、 コントローラからの制御信号に基づきアシストモータが
   ステアリング部に制動を付与するように制御する制御回
   路とから成ることを特徴とする電気式動力舵取装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記コントローラが、トルクセンサからの伝達トルク信
   号に加え車速信号も考慮してアシストモータをロックす
   るかどうかの判断をして制御信号を出力することを特徴
   とする電気式動力舵取装置。