JPS61207270A - 車両用動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車両用動力舵取装置に係り、特に回転電動機を
駆動源として採用してなる車両用動力舵取装置に関する
。

〔従来技術〕

従来、この種の動力舵取装置においては、操舵助勢機構
を駆動する直流電動機の負荷電流が一定値より小さいと
きこの負荷電流をチョッパ回路により低デユーティ比で
チョッピングし、前記負荷電流が前記一定値以上のとき
チョッパ回路により所定デエーティ比でもってチョッピ
ングするようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような構成においては、上述のごと
く、直流電動機の負荷電流が一定値より小さいか否かに
より、チョッパ回路におけるデユーティ比が不連続に変
化するため、操舵ハンドルの操作に対する操舵助勢機構
の助勢力が不連続に変わり操舵感覚が悪いという不具合
がある。

本発明は、上記問題に対処するため、操舵ハンドルの回
転操作に伴う負荷検出信号値の時間的変化割合を緩和さ
せる緩和手段を設けて、回転電動機に供給される電力量
を除々に変化させるように制御して回転電動機によって
駆動される操舵助勢機構が発生する操舵助勢力の急変を
なくし運転者が必要とする操舵力が除々に変化するよう
にした車両用動力舵取装置を提供しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題を解決するために案出されたもので
あって、車両の操舵ハンドルの操舵操作に応じて操向車
輪を操向する操舵機構と、電力供給源から電力を供給さ
れて回転する回転電動機と、この回転電動機により駆動
されて圧力流体を発生するポンプ手段と、前記操舵ハン
ドルの操舵操作に応じて前記ポンプ手段から前記圧力流
体を受けて前記操舵ハンドルの操舵操作を助勢する助勢
手段と、前記回転電動機又はポンプ手段の負荷量を負荷
量検出信号として検出する負荷量検出手段と、前記操舵
ハンドルの略中立状態に対応する基準負荷量を設定信号
として設定する設定手段と、前記設定信号の値を基準と
する前記負荷量検出信号の値の変化度合の増大（又は減
少）に応じ前記電力供給源から前記回転電動機への供給
電力量を増大（又は減少）させるように制御する供給電
力量制御手段とを備えた動力舵取装置において、前記負
荷量検出信号の値の時間的変化度合を緩和させて緩和信
号として発生する緩和手段を設けて、前記供給電力量制
御手段が前記供給電力量の制御を前記設定信号の値を基
準とする前記緩和信号の値の変化度合に応じて行なうよ
うにしたことを特徴とするものである。

〔作用効果〕

上記のように構成した本発明においては、操舵ハンドル
の回動により助勢手段の負荷が増加（又は減少）して負
荷量検出信号の値が変化した場合、緩和手段が負荷量検
出信号の値の時間的変化割合を緩和した緩和信号を発生
し、この緩和信号に応じて回転電動機に供給される電力
量を制御するようにしたので回転電動機の回転数及び助
勢手段に−る操舵助勢力が急変することはない。これに
より、運転者が操舵ハンドルを回転操作し始めるとき又
は助勢手段が助勢動作を終了するときにも操舵助勢力が
急変しないので運転者に必要とされる操舵力は除々に変
化して操舵感覚は良好となる。

さらに、運転者が操舵ハンドルを急に回転操作するとき
上記のように緩和信号が回転電動機に供給される電力量
を除々に増加させるようにして助勢手段による操舵助勢
力が除々に変化するようにしたので、運転者にとって必
要とされる操舵力は除々に減少することになって運転者
が操舵ハンドルを回転操作し過ぎることもない。

（実施例〕 以下、本発明の実施例を図面により説明すると、第１図
及び第２図は車両用動力舵取装置の全体構成を示してい
る。車両用動力舵取装置は、第２図に示すごとく、操舵
ハンドル１の回動により操向車輪２を操向する操舵機構
Ａと、操舵機構Ａの操　−同操作を助勢する操舵助勢機
構Ｂと、同操舵助勢機構Ｂの電気的制御装置Ｃを備えて
いる。

操舵機構Ａは操舵ハンドル１に連結された操舵軸３の下
端に固定されたピニオン４と、ビニオン４に噛合するラ
ック軸５を備えている。

操舵助勢機構Ｂは直流電動機６によって駆動される油圧
ポンプ７と、操舵軸３に同軸的に組付けられたサーボ弁
８と、操舵機構Ａの動作を助勢するパワーシリンダ９と
を備えている。油圧ポンプ７はその流入口にて導管Ｐ１
を介してリザーバ１０に接続され、その吐出口にて導管
Ｐ２を介してサーボ弁８に接続されている。サーボ弁８
は操舵ハンドル１の略中立状態において、導管Ｐ２及び
パワーシリンダ９の左右両室９ａ、９ｂに各々接続され
た導管Ｐ３．Ｐ４を導管Ｐ５を介してリザ−八ｌＯに接
続して油圧ポンプ７から導管Ｐ２に吐出された圧油を導
管Ｐ５を介してリザーバ１０に戻している。また、サー
ボ弁８は操舵ハンドル１の左（又は右）回転操作状態に
おいて、操舵軸３の左方向（又は右方向）への捩れ量に
応じて油圧ポンプ７から導管Ｐ２に吐出された導管Ｐ５
に供給される圧油を絞り導管Ｐ３（又は導管Ｐ４）を介
して左室９ａ（又は右室９ｂ）に付与してパワーシリン
ダ９内を摺動するピストン１１を図示左方向（又は右方
向）に変位させる。このとき、サーボ弁８はピストン１
１の変位により圧油の付与されない右室９ｂ（又は左室
９ａ）からの油を導管Ｐ４（又はＰ３）、Ｐ５を介しリ
ザーバ１０に戻している。ピストン１１はラック軸５に
固定されておリピニオン４との協働によってラック軸５
を介して操向車輪２を操向している。

電気的制御装置Ｃは、その詳細が第１図に示されるよう
に、操舵助勢機構Ｂの負荷の変化を直流電動ＮＪ１６の
負荷電流値によって検出する負荷検出回路２０と、負荷
検出回路２０の出力を積分する積分回路２１と、積分回
路２１の出力に応じて直流電動機６の流入電流をチョッ
パ制御することにより同電動機６へ供給される電力量を
制御する通電率制御回路２２を備えている。

直流電動機６の一端６ａは電磁リレー２３のリレースイ
ッチ２３ａを介して負極が接地されたバッテリ２４の正
極に接続され、バッテリ２４とリレースイッチ２３ａの
接続点はイグニッションスイッチ２５と電磁リレー２３
のコイル２３ｂを介して接地されている。また、直流電
動機６の両端５ａ、５ｂ間には還流ダイオードＤ１が接
続されている。

負荷検出回路２０は直流電動機６の他端６ｂと接地間に
接続された負荷電流検出用抵抗Ｒ１と同抵抗Ｒ１に発生
する電圧を増幅する演算増幅Ｂ。

Ｐｌとを備える。演算増幅器ＯＰＩの非反転入力端は抵
抗Ｒ２を介して負荷電流検出用抵抗Ｒ１の直流電動機６
例の端子に接続されるとともに抵抗Ｒ３を介して接地さ
れている。また、演算増幅器ＯＰＩの反転入力端は抵抗
Ｒ４を介して接地されるとともに、抵抗Ｒ５を介して演
算増幅器ＯＰＩの出力端に接続され、この出力端は抵抗
Ｒ６を介して接地されている。

積分回路２１は演算増幅器ＯＰＩの出力端と接地間に接
続奎れた抵抗Ｒ７とコンデンサＣ１との直列回路により
構成され、抵抗Ｒ７とコンデンサＣＩとの接続点から積
分信号を出力している。この積分回路２１の時定数は通
電率制御回路２２によって制御される直流電動機６への
供給電力量の変化がもたらす操舵助勢力の変化により運
転者に不安感を感じさせない値に選定されており、直流
電動機６の立上がり時間に比べて大きな値である。

通電率制御回路２２は、周期的に三角波信号を発生する
三角波発振器２６と、三角波発振器２６と積分回路２１
の再出力を比較し積分回路２１の出力信号レベルに応じ
てデユーティ比の異なる矩形波信号を出力する比較器２
７と、この比較器２７の出力に応じて直流電動機６の流
入電流をチョッパ制御するチョッパ制御用トランジスタ
ＴＲＩとを備えている。三角波発振器２６の出力端は比
較器２７の負側端子に接続され、比較器２７の正側端子
はダイオードＤ２を介して積分回路２１の出力端に接続
されている。さらに、比較器２７の正側端子は抵抗Ｒ８
を介して接地されるとともにダイオードＤ３を介して所
定電圧値の電圧源Ｖｃと接地間に接続された抵抗Ｒ９と
抵抗ＲＩＯとで構成される分圧回路２８の抵抗Ｒ７と抵
抗ＲＩＯとの接続点に接続されている。また、比較器２
７の出力端子は抵抗Ｒ１１を介してトランジスタＴＲ２
のベースに接続され、このベースは抵抗Ｒ１２により接
地されている。トランジスタＴＲ２のエミッタは直接接
地され、そのコレクタは抵抗Ｒ１３を介してイグニッシ
ョンスイッチ２５とコイル２３ｂの接続点に接続されて
いる。そしてこのトランジスタＴＲ２はベースに供給さ
れた比較器２７からの信号を反転してその反転信号をコ
レクタから出力している。トランジスタＴＲ２のコレク
タはツェナーダイオードＤ４を介してトランジスタＴＲ
３のベースに接続され、同ベースは抵抗Ｒ１４により接
地されている。トランジスタＴＲ３のエミッタは直接接
地され、そのコレクタは抵抗Ｒ１５を介してイグニッシ
ョンスイッチ２５とコイル２３ｂの接続点に接続されて
いる。そしてこのトランジスタＴＲ３はベースに供給さ
れたトランジスタＴＲ２からの信号を反転してその反転
信号をコレクタから出力している。トランジスタＴＲ３
のコレクタはチョッパ制御用トランジスタＴＲＩのベー
スに接続され、又同トランジスタのエミッタは負荷電流
検出用抵抗Ｒ１の直流電動機６例の端子に接続されコレ
クタは直流電動機６の一端６ｂに接続されている。

上記のように構成された車両用動力舵取装置の動作を説
明する。運転者が車両を始動するためイグニッションス
イッチ２５を閉成すると、バッテリ２４は電気的制御装
置Ｃの各回路素子に電力を供給すると同時にコイル２３
ｂにより閉成されるリレースイッチ２３ａを介して直流
電動機６にも電力を供給する。このとき直流電動機６に
は負荷電流が流れていないので負荷検出回路２０及び積
分回路２１の出力電圧は零であり、比較器２７には分圧
回路２８からダイオードＤ３を介して低電圧信号が供給
されるので比較器２７は低デユーティ比の矩形波信号を
発生する。この低デユーティ比の矩形波信号はトランジ
スタＴＲ２及びトランジスタＴＲ３を介してチョッパ制
御用トランジスタＴＲＩに供給されてチョッパ制御用ト
ランジスタＴＲＩの導通、非導通を制御するので、バッ
テリ２４は直流電動ｔｍ６へ低通電率の電力供給を開始
する。この通電により直流電動機６は回転し始め、同電
動機６に連結された油圧ポンプ７を駆動してサーボ弁８
への吐出油の供給を開始する。このとき、操舵ハンドル
１は回転操作されていないので油圧ポンプ７からの吐出
油は導管Ｐ２、サーボ弁８、導管Ｐ５、リザーバ１０及
び導管ＰＬにより構成された油路を循環している。この
循環に必要な油圧ポンプ７の負荷が直流電動機６の負荷
となり、直流電動機６には負荷電流が流れ始める。

この負荷電流により負荷電流検出用抵抗Ｒ１に発生する
電圧信号は演算増幅器ＯＰＩで増幅されて積分回路２１
を介してダイオードＤ２に付与される。このダイオード
Ｄ２に付与された電圧信号のレベルが分圧回路２８の電
圧レベルより低い場合には上記と同様の低通電率で直流
電動機６は制御されるが、時間の経過によりダイオード
Ｄ２に付与された信号のレベルが上記分圧回路２８の電
圧のレベルより高くなるとダイオードＤ２を介して積分
回路２１からの電圧信号が比較器２７に供給される。比
較器２７は積分回路２１からの電圧信号のレベルに対応
したデユーティ比の矩形波信号を発生し、トランジスタ
ＴＲ２及びトランジスタＴＲ３を介してチョッパ制御用
トランジスタＴＲ１の導通、非導通を制御する。このよ
うに積分回路２１の出力電圧信号のレベルの上昇に応じ
てバッテリ２４から直流電動機６へ供給される電流の通
電率を高くして上記循環に必要な直流電動機６の負荷に
対応する回転数になるまで直流電動Ｉａ６の回転数を上
昇させる。そして、直流電動機６はこの循環に必要な油
圧ポンプ７の駆動力を発生する回転数を維持して回転し
続ける。このとき、直流電動ｔａ６には上記回転に必要
な電力が通電率制御回路２２により制御されてバッテリ
２４から供給されている。

上記のような状態で運転者が車両の運転を開始し操舵ハ
ンドル１を回転操作゛していないとき、油圧ポンプ７か
らの吐出油はパワーシリンダ９には供給されず上記循環
をしているのでパワーシリンダ９は操舵助勢力を発生し
ない。また、上記循環に必要な油圧ポンプ７の負荷は大
きくないので直流電動機６の負荷電流は第３図の３Ａ部
に示されるように大きくな（直流電動機６の回転数及び
同回転電動機６に供給される電力も低く保たれている。

そして、運転者が操舵ハンドル１を左（又は右）回転操
作し始めると、運転者の操舵力は操舵軸３゜ビニオン４
を介してラック軸５に伝達されて、ラック軸５をパワー
シリンダ９の左室９ａ（又は右室９ｂ）から右室９ｂ（
又は左室９ａ）の方向へ移動させようとする。このとき
、操舵軸３は左（又は右）に捩れてサーボ弁８が油圧ポ
ンプ７から導管Ｐ２に吐出され導管Ｐ５に供給される圧
油を絞るので油圧ポンプ７の負荷は増大して直流電動機
６には大きな負荷電流が流れ始める。この負荷電流の増
加は負荷電流検出用抵抗Ｒ１により検出されて演算増幅
器ＯＰＩの出力電圧を急激に上昇させるが、積分回路２
１がこの出力電圧を積分して除々に増加する電圧信号を
比較器２７の正側入力端に供給するのでチョッパ制御用
トランジスタＴＲＩのベースにはトランジスタＴＲ２，
ＴＲ３を介して除々にデユーティ比の増加する矩形波信
号が供給される。この矩形波信号は通電率を除々に高く
し直流電動機６に供給される電力を除々に増加するので
直流電動機６の回転数は除々に上昇して油圧ポンプ７の
吐出量は除々に増加する。一方、サーボ弁８は操舵軸３
の左（又は右）方向の捩れに応じて油圧ポンプ７から導
管Ｐ２に吐出された圧油をパワーシリンダ９の左室９ａ
（又は右室９ｂ）に供給してピストン１１及びラック軸
５を右室９ｂ（又は左室９ａ）方向へ移動する。このラ
ック軸５の移動はピニオン４を介して伝達される運転者
の操舵を助勢し、操向車輪２を左（又は右）方向に操向
する。このように運転者が操舵ハンドル１を回転操作し
始めたときには直流電動ｔａ６の通電率は除々に高くな
るように制御されて直流電動機６の回転数は除々に増加
するので操舵助勢力は急激に増大することなく運転者の
操舵力は除々に減少する。さらに通電率に比例して付与
される直流電動機６の平均端子電圧も除々に高くなるの
で直流電動機６の負荷電流は第３図破線３Ｂに示される
ように除々に大きくなり、実線３ｃに示されるような積
分回路２１を設けない場合の負荷電流に比べ滑らかに変
化する。このように積分回路２１を設けることにより直
流電動機６への突入電流を小さくしてブラシ寿命を長く
するとともに損失エネルギーを減少させることができ、
さらにチョッパ制御用トランジスタＴＲ・１のコレクタ
電流を小さくすることもできる。

さらに、運転者の操舵ハンドル１の回動操作の終了時期
には、操舵軸３の換れは減少してサーボ弁８は油圧ポン
プ７から導管Ｐ２に吐出され導管Ｐ５に供給される圧油
の絞りを解除し始めるので油圧ポンプ７の負荷は減少し
て直流電動機６の負荷電流は減少する。この負荷電流の
減少は負荷電流検出用抵抗Ｒ１により検出されて演算増
幅器ＯＰｉの出力電圧を急激に減少させるが積分回路２
１がこの出力電圧を積分して除々に減少する電圧信号を
比較器２７の正側入力端に供給するのでチョッパ制御用
トランジスタＴＲＩのベースにはトランジスタＴＲ２，
ＴＲ３を介して除々にデユーティ比の減少する矩形波信
号が供給される。この矩形波信号は通電率を除々に低く
し、直流電動機６に供給される電力を除々に減少させる
ので直流電動機６の回転数は除々に減少して油圧ポンプ
７の吐出流量は除々に減少する。これによりパワーシリ
ンダ９の操舵助勢力は除々に減少し、操舵軸３の捩れが
零となってサーボ弁８が油圧ポンプ７から導管Ｐ２に吐
出され導管Ｐ５に供給される圧油の絞りを解除し終える
と、上記圧油は油圧ポンプ７、導管Ｐ２、サーボ弁８、
導管Ｐ５、リザーバ１０及び導管Ｐ１から成る循環油路
を循環することになってパワーシリンダ９には供給され
な（なるので操舵助勢力が零となって操向車輪２の操向
は終了する。このように運転者が操舵ハンドル１を回転
操作し終える時期には、直流電動機６の通電率は除々に
低くなるように制御されて直流電動機６の回転数は除々
に減少するので操舵助勢力は急激に減少することな（運
転者の操舵力は除々に増加する。さらに、通電率に比例
して付与される直流電動機６の平均端子電圧も除々に低
くなるので直流電動機６の負荷電流は第３図破線３Ｄに
示されるように除々に小さくなり実線３Ｅに示されるよ
うな積分回路２１を設けない場合の負荷電流に比べ滑ら
かに変化する。

次に、前記実施例の通電率制御回路２２の一部を変更し
た電気的制御装置Ｃの変形例について図面を用いて説明
すると、第４図はこの変形した電気的制御装置Ｃの具体
回路を示しており、第１図の電気的制御装置Ｃと同一部
分には同一符号が付されている。負荷検出回路２０、積
分回路２１、直流電動機６、電磁リレー２３、バッテリ
２４及びイグニッションスイッチ２５の構成及び動作は
第１図の場合と同じであり、直流電動機６の負荷電流を
検出し、この検出電流に対応した電圧信号が積分回路２
１を介して比較器２７に供給されて比較器２７から出力
される矩形波信号がチョッパ制御用トランジスタＴＲＩ
の導通、非導通を制御することにより直流電動機６の流
入電流をチョッパ制御することも第１図の場合と同じで
ある。

この変形例においては、第１図の分圧回路２８の代わり
に定電圧回路２９が比較器２７の正側端子に接続されか
つ第１図の回路に加えて定電圧回路３０、定電圧回路３
０と負荷検出回路２０の出力を比較する比較器３１及び
比較器３１出力に応じて比較器２７の正側端子に付与さ
さる電圧値を制限する電圧制限回路３２が積分回路２１
の出力に接続されている点が第１図の場合と相違する定
電圧回路２９はアノードの接地されたツェナーダイオー
ドＤ５と、ツェナーダイオードＤ５のカソードをイグニ
ッションスイッチ２５とコイル２３ｂとの接続点に接続
する抵抗Ｒ１６により構成され、抵抗Ｒ１６とツェナー
ダイオードＤ５の接続点はダイオードＤ３を介して比較
器２７の正側端子に接続されている。かかる構成により
、イグニッションスイッチ２５の開成時ツェナーダイオ
ードＤ５に発生するツェナー電圧が比較器２７の正側端
子に付加されて比較器２７は低デユーティ比の矩形波信
号をトランジスタＴＲ２，ＴＲ３を介してチョッパ制御
用トランジスタＴＲＩに供給するので直流電動機６はバ
ッテリ２４からの電力の供給を受けて低回転で始動する
。

また、定電圧回路３０はアノードの接地されたツェナー
ダイオードＤ６とツェナーダイオードＤ６のカソードを
メインスイッチ２５とコイル２３ｂとの接続点に接続す
る抵抗Ｒ１７により構成され、ツェナーダイオードＤ６
のカソード端子は比較器３１の負側端子に接続されてい
る。比較器３１の正側端子は抵抗Ｒ１Ｂを介して負荷検
出回路２０の出力に接続されており、比較器３１の出力
端子は抵抗Ｒ１９を介して電圧制限回路３２のトランジ
スタＴＲ４のベースに接続されている。このトランジス
タＴＲ４のコレクタはツェナーダイオードＤ７を介して
比較器２７の正側端子に接続され、比較器２７の正側端
子と積分回路２１との間には抵抗Ｒ２０が接続されてい
る。さらにトランジスタＴＲ４はエミッタを直接接地す
るとともにベースを抵抗Ｒ２１を介して接地している。

かかる構成によれば、直流電動ｍ６の負荷電流が非常に
高くなったとき比較器３１が正の電圧信号を発生してト
ランジスタＴＲ４を導通させることにより比較器２７の
正側端子に積分回路２１から供給される電圧信号の最大
レベルをツェナーダイオードＤ７のツェナー電圧に維持
している。これにより直流電動機６の通電率が一定値以
下に保たれるので直流電動機６の負荷電流は所定値以内
に制限されることになって直流電動機６の寿命を長くす
る。

上記第１及び第２実施例は比較器２７で比較される信号
を発生する信号源として三角波発振器２６を利用してい
るが、本発明は三角波発振器２６の代わりに鋸歯状発振
器、正弦波発振器、階段波発振器等瞬時値が時間的に連
続的又は階段的に除々に変化する周期信号源を利用する
ことも可能である。

さらに、上記実施例は操舵助勢機構Ｂの負荷の変化を直
流電動機６の負荷電流値を検出する負荷電流検出用抵抗
Ｒ１により検出しているが、油圧ポンプ７から吐出油が
供給される油圧系内例えば油圧ポンプ７とサーボ弁８と
の間の導管Ｐ２内に圧力に応じて制御される油圧検出ス
イッチ等の油圧センサを設けて油圧系内の油圧値の変化
を検出することにより操舵助勢機構Ｂの負荷の変化を検
出することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気的制御装置の実施例を示す図
、第２図は本発明の通用対象である車両用動力舵取装置
の一例を示す図、第３図は電動機の負荷電流の変化を示
す図、第４図は本発明に係る電気的制御装置の他の実施
例を示す図である。 符号の説明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両の操舵ハンドルの操舵操作に応じて操向車輪を操向
   する操舵機構と、電力供給源から電力を供給されて回転
   する回転電動機と、この回転電動機により駆動されて圧
   力流体を発生するポンプ手段と、前記操舵ハンドルの操
   舵操作に応じて前記ポンプ手段から前記圧力流体を受け
   て前記操舵ハンドルの操舵操作を助勢する助勢手段と、
   前記回転電動機又はポンプ手段の負荷量を負荷量検出信
   号として検出する負荷量検出手段と、前記操舵ハンドル
   の略中立状態に対応する基準負荷量を設定信号として設
   定する設定手段と、前記設定信号の値を基準とする前記
   負荷量検出信号の値の変化度合の増大（又は減少）に応
   じ前記電力供給源から前記回転電動機への供給電力量を
   増大（又は減少）させるように制御する供給電力量制御
   手段とを備えた動力舵取装置において、前記負荷量検出
   信号の値の時間的変化度合を緩和させて緩和信号として
   発生する緩和手段を設けて、前記供給電力量制御手段が
   前記供給電力量の制御を前記設定信号の値を基準とする
   前記緩和信号の値の変化度合に応じて行なうようにした
   ことを特徴とする車両用動力舵取装置。