JPS6150873A - 電動式動力舵取装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明岐、モータを介して動力操舵を行なう動力舵取
装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、小さな操舵力で操舵を行なうために、油圧式の動
力舵取装置が用いられているが、油漏れの対策を厳重代
行なわねばならず、小形化するには限度があるのみでな
く、油圧ポンプ、配管などのコストアンプ要因が多い。

このため、油圧に変えてモータの回転力を直接補助動力
に利用することが考えられる。

しかしながら、モータの回転力を用いた装置は旋回から
直進に復帰する時、旋回時に回転した景だけモータのロ
ータを逆転させる必要があり、逆転させるための回転力
社タイヤの反力から生ずるセルファライニングトルク（
走行中に直進状態になるように作用する力）によって得
ることになるが、モータにはブラシなどの摩擦があり、
これがロータの回転に抗するように作用するので、セル
ファライニングトルクだけではロータを逆転させる力が
不足し、マグネットモータを用いた時はこの現象が更に
顕著に表われ、その不足分はノ・ンドルにトルクを与え
て補なわねばならないので、通常の運転感覚と異なり、
異和感がらった。

〔発明の目的および構成〕

したがってこの発明の目的は、異和感を与えることがな
い動力舵取装置を提供することにある。

このよう汝目的を達成するためにこの発明は、旋回状態
から直進状態に復旧する時、旋回時にモ−タに供給した
方向と逆方向で、モータが呈する抵抗を打消す大きさの
電流を、七−夕に供給するようＫしたものである。以下
、実施例を示す図１面を用いてこの発明の詳細な説明す
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

同図において、１は例えば車軸と一体に回転する磁石円
板１ａとリードスイッチ１ｂとからなる車速センサ、２
は操舵トルクを検出する操舵力センサ、３は車輪の操向
量を検出する手段でちるタイヤ偏角センサ、４ａ〜４ｄ
および５ａ〜５ｄはトランジスタ、６ａ〜６ｄは抵抗、
γはモータ、８ａ〜８ｄはダイオード、１０は車速、操
舵力、操向量をもとにモータ７に供給する電流を制御す
る制御装置である。

制御装置１０は波形整形回路１１、基準電圧発生回路１
２ａ　、　１２ｂ、コンパレータ１３ａ　〜１３ｃ　Ｘ
ｍ圧変換器１４、絶対値変換器１５、〜生変換器１６、
制御回路２０かも構成されている。制御回路２０は平均
車速演算回路２１、クロック信号発生器２２、デコーダ
２３ａ　ｒ　２３ｂ　、パターンメモリ２４ａ　〜２４
ｄ。

タイマ２５ａ　〜２５ｄ　、遅延回路２６ａ　、　２６
ｂ　、アンド回路２７ａ〜２７ｔ１オア回路２８ａ〜２
８ｅ１　インノく一タ２９から構成されている。

操舵力センサ２は第２図に示すようにノ１ンドル５０と
一体に回転するギャップセンサ５１と、コラムシャフト
と一体に回転する磁性体からなる鉄片５２とから構成さ
れている。そして、ギャップセンサ５１は第３図に示す
ように、鉄心５１ａにコイル５１ｂが巻かれており、ノ
飄ンドル５０を回転させることくよってこの鉄心５１ａ
が、コラムシャフトに取付けられている鉄片５２に近づ
くか、離れるかによって磁気抵抗が変ることを利用して
鉄片５２と鉄心５１ａとの間のギャップ量を検出するよ
うになっている。

タイヤ偏角センサ３は第４図に示すように、基板３ａに
印刷配線された電極３ｂと、この電極３ｂ上を移動する
７個の摺動子３Ｃとから構成され、摺動子３Ｃは７個と
も連動して電ｆｆ１ａｂ上を図の左右方向に摺動するよ
うに構成されている。電極３ｂは端子Ｂに接続された摺
動子が摺動する部分に設けられたスリン）３ｄ　と、端
子Ｃ〜Ｇに接続された摺動子が接触する部分に設けられ
た空白部３ｅとが設けられている。そして、基板３ａは
車体に固定し、摺動子３Ｃは操向方向の制御を行なうタ
イロッドと一体に移動するようにしておけば、タイロッ
ドの動きに応じて端子Ａと端子Ｂ−Ｇとの導通状態は第
５図に示すように変化する。

このため、これらの端子より得られる出力信号からタイ
ロッドの位置、すなわちタイヤの偏角が検出できるよう
になっている。

電圧変換器１４は操舵力センサ２に用いているギャップ
センサ５１の磁気抵抗の変化を、第６図に示すよう々電
圧変化に変換するもので、Ｘ＝８の点が直、適位置、Ｘ
＝Ｏがノ１ンドルを左方向最大トルクで操作した位置、
ｘ＝ｂがノ・ンドルを右方向最大ＶＣ操作した位置でお
る。絶対値変換器１５は電圧変換器１４の出力信号を第
７図に示すように、直進位置を中心に折返した信号を送
出するようになっており、正の変位は右方向の操舵トル
クを表わし、負の変位は左方向の操舵トルクを表わして
いる。コンパレータ１３Ｃは絶対値変換器１５から供給
される信号の大きさが、基準電圧発生回路１２ｂから供
給される信号の大きさよりも小さい時、非操舵状態を表
わす「１」レベルの信号を送出するようになっており、
この部分は非操舵状７１！１を検出する手段を構成して
いる。

パターンメモリ２４ａ〜２４ｄはモータγに供給する電
流のデユーティ比を操舵トルクに対応させて記憶してい
るメモリであり、第８図に示すように、４種類の特性が
記憶されている。同図において、横軸は操舵トルク、縦
軸はモータＩに供給する電流のデユーティ比を決めるデ
ータであり、第８図（ａ）は低速走行時の特性であり、
デユーティ比を大きくして、モータＩから出力するトル
クが大きくなるようにしており、車速が大きくｋるにし
たがって順次第８図（ｂ）〜（ｄ）に示すようにデユー
ティ比を小さくして、モータ７から出力するトルクが小
さくなるようにしている。

タイマ２５ａ〜２Ｓｄはデコーダ２３＆によって選ばれ
たものだけに、クロック信号ＣＬ２が供給されることに
よって、その時点から所定時間にわたってｒｘ−１ｔｚ
ベルの信号を送出するよう（（なってかり、パターンメ
モ！ｊ　２４ａ〜２４ｄから読出された信号で決聾る時
間が経過するとリセットされ、出力レベルを「０−ルベ
ルとするようになっている。デコーダ２３ｂは端子ａ　
”　６に供給される信号のデコードを行ない、デコード
結果を端子ｆ−ｉのいずれか１つの端子から送出するが
、端子ｊがｒＯＪレベルになった時は端子＆　−６に供
給される信号にかがわらず、今壕で出力していたデコー
ド結果をそのま１記憶して出力し、端子ｊが［１−ルベ
ルに変った時点で再び端子ａ−〇に供給されている信号
をデコードするよう釦なっている。クロック信号発生器
２２は第９図Ｇで示すクロック信号を送出するようにな
っている。

このように構成された装置において、先ず右操舵時の動
作を説明する。自動車の走行にともない車速センサ１か
ら車速信号が発生し、この信号が波形整形回路１１で整
形され、平均車速信号γ回路２１によって平均車速信号
に変換される。平均車速信号はデコーダ２３ａ　Ｋよっ
てデコードされ、低速から高速までの範囲を４種類の区
分にデコードし、その区分に対応して、デコーダ２３ａ
の出力端子のいずれか１つの端子から「１」レベルの信
号が出力される。

この時、操舵が行なわれているので、操舵力センサ２で
検出された操舵トルクは電圧変換器１４で電圧に変換さ
れ、絶対値変換器１５を介してＡ／Ｄ変換器１６に供給
され、そこで操舵トルクに対応したディジタル信号に変
換される。このディジタル信号はアンド回路２７ｃ〜２
７ｆに供給されるが、これらのアンド回路のうち、どれ
か１つにだけデコーダ２３ａから「１」レベルの信号が
供給されている。このためＡ／Ｄ変換器１６から出力さ
れた信号はデコーダ２３ａ　Ｉｃよって選択されている
アンド回路を介してパターンメモリ２４ａ〜２４ｄのい
ずれか１つに供給される。この時、車速が最低速区分に
あるときは第８図（ａ）　Ｋ示す特性の書込まれている
パターンメモ！Ｊ　２４ａが選択され、最高速区分にあ
る時は第８図（ｄ）に示す特性の書込１れているバター
、・メモリ２４ｄが選択されるようになっている。

いずれかのパターンメモリが選択されると、そのパター
ンメモリから操舵トルクに対応する信号がＩ’ｌｉ”と
出され、読出された４１号がタイマに供給される。この
ため、タイマ２５ａ〜２５ｄのうちデコーダ２３ａによ
って選択されたタイマはクロック信号ＣＩ、２が供給さ
れることによって出力信号を送出し、パターンメモリか
ら供給される信号で決まる時間経過後出力信号を停止す
る。そして、この動作が繰返されるので、タイマからは
車速および操舵トルクに対応した信号が得られる。

一方、電圧変換器１４の出力はコンパレータ？３ａ　、
　１３ｂに供給され、Ｍ準電圧発生回路１２ａがも供給
される信号と比較されている。ここで、基準電圧発生回
路１２ａの出力レベルを第６図のＸ＝ｎの変位に対応す
るものとしておけば、右操舵時はコンパレータ１３ａか
ら「１〜ルベルの信号が出力される。そして、操舵時は
コンパレータ１３ｃからｒＯＪレベルの信号が送出され
ているので、この信号はインバータ２９を介して「１」
レベルの信号に変換され、アンド回路２７ａ　、　２７
ｂに供給される。

このため、右操舵時はアンド回路２７ａから「１」レベ
ルの信号が送出され、この信号はオア回路２８ｂを介し
て出力され、トランジスタ４ａ、５ａをオンさせるとと
もに、遅延回路２６ａで所定時間遅延され、アンド回路
２７ａに供給される。また、アンド回路２７ａの出力は
アンド回路２７ｇに供給されているので、オア回路２８
ａから出力された信号はアンド回路２７ｇ、オア回路２
８ｄを介してアンド回路２７ａに供給される。このため
、トランジスタ４ｂ。

５ｄがオンになり、モータＴは図の左方向から右方向に
電流が流れ、この時のトルクによって操向が行なわれる
。この時、パターンメモリ２４ａ〜２ｎｄより読出され
る信号によって決まるデユーティ比は、操舵トルクに比
例するようになっているので、モータＴに供給される電
流は操舵トルクが大きくなるほど平均値が大きくなり、
モータ７のトルクが大きくなる。

右方向への旋回が終了し、ハンドルに加えられていたト
ルクがなくなると、コンパレータ１３ｃは「１−ルベル
の信号を送出するので、この信号はインバータ２９で反
転されアンド回路２７ａに供給される。このため、アン
ド回路２７ａは出力信号が［１ルベルかうｒＯｊレベル
に転以オア回路２８ｂおよびアンド回路２７ｓから送出
していた「ｌ」レベルの信号も「１」レベルから「Ｏコ
レベルに転する。

したがって、モータ７に電流が供給されなくなる。

この状態になると、セルファ２イニングトルクの作用に
よって、通常の自動車であれば操向状態は直進状態にな
り、これにともないハンドルは元の状態、すなわち操舵
トルクを加える前の位置に戻る。しかし、モータの回転
力を利用して操向を行なっている゛ものでは前述した理
由によって直進状態への戻り方が不十分となるので、次
のようにしてこの問題を解決している。

旋回を行なっている時、タイヤ偏角センサ３は端子１３
−Ｇよりタイヤ偏角に対応した信号を送出している。こ
の信号はデコーダ２３ｂでデコードされるが、右操舵時
は端子ｆまたはｇがら「ＩＪコレベル信号を出力し、左
操舵時は端子りまたは１から［１，ルベルの信号を送出
するようにしておく。

また、タイヤ偏角を大偏角区分と、小偏角区分に分け、
大偏角区分では端子ｆまたは端子ｉがら出力信号を送出
し、小偏角区分では端子ｇまたはｈから出力信号を送出
するように構成しておく。

一般に、通常走行時に操舵を行なった場合、タイヤ偏角
は小偏角区分にある。今、右操舵状態から非操舵状態に
変り、タイヤ偏角が小偏角区分にあると、デコーダ２３
ｂは端子ｇがら［ＩＪコレベル信号を送出している。非
操舵状態であるから、コンパレータ１３ｃは「１」レベ
ルの信号を送出しているので、デコーダ２３ｂから出力
された信号はアンド回路２１ｋを介して出力される。こ
の信号はオア回路２８ｃを介して出力され、トランジス
タ４ｃ。

５ｃをオンにするとともに遅延回路２６ｂによって所定
時間遅延されてアンド回路２γｔに供給される。

そして、アンド回路２７ｂから出力された信号は、アン
ド回路２γｐにも供給されているので、クロック信号Ｃ
Ｌ３がアンド回路２７ｐ　、オア回路２８ｅを介してア
ンド回路２７ｔに供給される。アンド回路２７ｔは遅延
回路２６ｂを介して信号が供給されているので、オア回
路２８ｅから供給された信号をトランジスタ６ｄＫ供給
し、トランジスタ６ｄ、５ｂがオンになる。このため、
モータ７は右操向時と反対に、図の右方向から左方向へ
の電流が流れ、モータ７は右操向時の回転方向と逆方向
に回転する。

この時、モータ７から出力されるトルクの大きさは、セ
ルファライニングトルクに抗する力を打消せば良いので
、旋回時よりも十分小さなもので良い。このため、モー
タ７に供給される電流の平均値も小さくて良く、この時
のクロック信号ＣＬ３のデユーティ比は旋回時よりも十
分小さく設定されている。

モータγに旋回時と逆方向の電流が供給されることによ
って、モータを用いたことに起因するセルファライニン
グトルクに抗する力が打消されるので、旋回状態から直
進状態への復帰はセルファライニングトルクによって円
滑に行なわれ、運転者は異和感を感じることがない。

タイヤ偏角センサ３は第４図に示すように、端子Ｃ−Ｇ
の１つと端子Ａとの間の接触状態が２進法にしたがって
変化するようになっているものであるから、摺動子３ｃ
が接触状態の変化する境界にちる時、得られる出力信号
はその境界の前後で不確定になり、このため振動などが
あると出力信号が変動し、得られる結果が不安定になる
。このため端子ＢＫ接続された摺動子がスリン）３ｄの
位ｒｊｇ、に達し、そこから出力信号か得られなくなっ
たとき、デコーダ２３ｂはその直前の状態を保持し、端
子ＢＫ接続された摺動子から信号が得られるようＫなっ
た時、その時点の入力データをデコードするようにして
いる。このため、低抗値の変化する境界でも安定した出
力が得られる。

セルファライニングトルクが作用して直進状態に戻ると
、デコーダ２３ｂは端子ｆ−４のいずれからも信号を送
出しなくなる。このためアンド回路２７ｉ　〜２７ｍ　
、　２７ｎ　〜２７ｒ　、オア回路２８ｄ　、　２８ｅ
　。

アンド回路２７ｓ　、　２７ｔの出力レベルはいずれも
ｒ０ルベルとなるので、モータγに供給されていた電流
が遮断される。

以上は右方向への操向が行なわれている時の動作である
が、左方向への操向が行なわれている時の動作も同様に
して行なわれ、この時はモータ７に供給されるτ［Ｌ流
の方向が前述の説明と逆になる０一方、タイヤ偏角が大
偏角区分になる時、すなわち旋回鼠が大きい時の車速は
一般に小さくなっている。このため、セルファライニン
グトルクも小さいので、モータＴから出力するトルクを
大きくして、セルファライニングトルクの不足量を補な
う必要がある。このことを実現するため、デコーダ２３
ｂで大偏角区分であることを検出した時は端子でまたは
ｉから出力される信号にもとづいてアンド回路２７ｉま
たは２７ｍから１１」レベルの信号を送出し、アンド回
路２７ｎまたは２７ｒからクロック１を号ＣＬｄを送出
するようになっている。この時のクロック１６号ＣＬ４
は先のクロック信号ＣＬ３よりもデユーティ比を大きく
して、モータ７から出力されるトルクが大きくなるよう
にしている。

第１０図は以上の動作をマイクロプロセッサで行なわせ
る時のフローチャートであり、次表は第１０図の各ステ
ップと第１図の装置の主要対応部分との関係を示すもの
である。なお、第１０図において、Ｒは右、しけ左、Ｃ
は中央を表わしている。

タイヤ偏角センサ３は第４図に示す接触式の他、第１１
図に示す差動変圧器を用いる非接触式も考えられる。こ
の差動変圧器はコイルを車体に取付け、可動ファーをタ
イロツドに取付けることによって可動コアーの変位から
第１２図に示す特性が得られる。第１３図は非接触式の
他の例であり、コラムシャフト６００回転を歯車６１，
６２を介して磁性体６３の上下方向変化に変換し、その
磁性体６３の位置変化をギャップセンサ６４で検出して
いる。第１４図は第１３図のＸＩＹ−Ｘｆｆ断面であり
、磁性体６３がボス６５によってガイドされている状態
を示している。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、旋回状態から直進状態
罠復帰する時、旋回時にモータに供給した方向と逆方向
で、モータが呈する抵抗を打消す大きさの電流をモータ
に供給するようにしたので、旋回状態から直進状態に戻
る時、運転者に異和感を与えることがないという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２０
は操舵力センナの取付状態を示す概略構成図、第３図は
ギャップセンサの動作原理を示す概略構成図、第４図は
タイヤ偏角センナの一例を示す平面図、第５図は第４図
に示すタイヤ偏角センサから得られる出力信号の波形図
、第６因は第１図に示す電圧変換器の入出力特性を示す
グラフ、第７図は絶対値変換器の入出力特性を示すグラ
フ、第８図はパターンメモリの入出力特性を示すグラフ
、第９図はクロック信号発生器の出力信号波形を示す波
形図、第１０図は第１商の装置をマイクロプロセッサで
構成する時の動作を示すフローチャート、第１１図は差
動変圧器の構成を示す図、ｆｆ０２図は差動変圧器をタ
イヤ偏角センサに用いた時の特性を示すグラフ、第１３
図はギャップセンサをタイヤ偏角センサとして用いるた
め、コラムシャフトに取付けた状態を示す断面図、第１
４図は第１３図のＸｆｆ−ＸＩＹ断面図である。 １・・・Φ車速センサ、２・・・・操舵力センナ、３・
・・・タイヤ偏角センサ、４ａ〜４ｄ、５ａ〜５ｄ　・
・・・トランジスタ、７＠・・・モータ、１０・・・・
制御装置、１１・・・・波形整形回路、１２ａ、１２ｂ
−φ−・基準電圧発生回路、１３ａ〜１３ｃ・・・・コ
ンパレータ、１４−・・・電圧変換器、１５・・・−絶
対値変換器、１Ｇ・・・−Ａ／Ｄ変換器、２Ｑｅ＠＠＠
制御回路、２３ａ　、２３ｂｅ・Ｏ−デコーダ、２４ａ
〜２４ｄ脅・・やパターンメモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも操舵力に応じてモータの回転トルクを制御す
   る電動式動力舵取装置において、車輪の操向量を検出す
   る手段と、非操舵状態を検出する手段と、非操舵状態時
   に車輛の操向量に応じた値でかつ操向量を減少させる方
   向の電流をモータに供給する制御回路とを備えた電動式
   動力舵取装置。