JPS62198566A - ステアリング装置の中位位置復帰装置 - 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】 ｆネ幸１−　Ｍ　ｉｌｌ田か１ 本発明はステアリング系を中位位置に戻したい際に、電
動機の動力を利用してステアリング系を自動的に中位位
置に復帰させるステアリング装置の中位位置復帰装置に
関する。

（従来の技術） ステアリング装置は、ステアリングホイールの回転を車
輪の揺動運動に変換して、車両の操舵を可能にするもの
であり、車両の走行中においては、ステアリングホイー
ルの回転により車両が操縦されると共に、キャスタトレ
ール等により装置自身が中位位置に復帰しようとする特
性を有している。従って、一般的にはステアリングホイ
ールを放すか、操舵力を弱めると、ステアリングホイー
ル（ステアリング系）は中位位置まで戻される。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来のステアリング装置において、車両
の停車時にはステアリングの中位位置に復帰させる作用
力がなくなるため、狭い路での駐車や、車庫環境の悪い
状態でも車庫入れ等が難しくなる場合があり、特に車両
を真っすぐに停車できるまでには、かなりの運転経験を
要する。また、ステアリングが中位位置に復帰していな
い状態から発進する場合にも、狭い路や車庫環境の悪い
状態では、スムースに発進し難くなる場合があった。

（発明の目的） そこで本発明は、ステアリング装置を中位位置に復帰さ
せたいと息に自動的に復帰させることにより狭い路や車
庫環境の悪い車庫等でも停車および発進をスムースにで
きるステアリング装置の中位位置復帰装置を提供するこ
とを目的とするものである。

（問題点の解決手段およびその作用） 本発明の中位位置復帰装置は、ステアリング系の操舵位
置を検出する位置検出手段、電動機の電機子電流を検出
する電流検出手段、スイッチ手段、電動機を駆動制御す
る電動機制御手段とからなり、電動機制御手段において
は、スイッチ手段の投入時に位置検出手段および電流検
出手段からの検出信号に基づいて電動機を駆動制御して
ステアリング系を中位位置に復帰させる。したがって、
電機子電流が路面負荷に対応するので、路面負荷の大き
さにかかわらず、設定された任意の復帰速度でステアリ
ング径を中位位置に復帰することを可能とすることがで
きる。

（実施例） 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて説明
する。

第１図は本実施例の中位位置復帰装置を備えたステアリ
ング装置の概略縦断面図、第２図はその制御装置、第３
図はその制御処理を示す。

第１図において（１）はステアリング軸であり、このス
テアリング軸（１）の図中右端には図示されないステア
リングホイールが一体的に固設され、図中左端には図示
されない自在継手、第２軸、自在継手、ラック・ビニオ
ン、及びタイロー、ド、ナックルが連結され、ステアリ
ング軸（１）の回転を車輪の揺動連動に変換して車両の
操舵を回部とする。また、ステアリング軸（１）は、軸
受（２）。

（３）によりケース（４）に回転自在に支承されている
。ステアリング軸（１）の外周には小径の歯付きプーリ
（５）が一体内に設けられ、ステアリング軸（１）と略
平衡にケース（４）にポテンショメータ（６）が一体内
に固着されており、このポテンショメータ（８）の回転
軸に軸着された大径の歯付きプーリ（８ａ）と、前記小
径のプーリ（５）との間にタイミングベルト（７）が巻
き回されている。したがって、ステアリング軸（１）の
回転は減速されてボンテショメータ（６）に伝達され、
ポテンショメータ（６）の抵抗値の変化に変換され、電
気信号として制御装置（１０）に出力される。

又、ステアリング軸（１）と略平行に電動機（８）がケ
ース（４）に一体内に固着され、この電！！１４１（９
）の回転軸には小径の歯付きプーリ（９ａ）が一体内に
軸着され、ステアリング軸（１）に軸受（１１）を介し
て回転自在に支承される大径の歯付きプーリ（１２）と
の間にタイミングベル）（１３）が巻き回されている。

従って、電動機（９）の回転はプーリ（９ａ）　、　（
１２）のプーリ比により減速されて大径プーリ（１２）
に伝達される。大径プーリ（１２）の図中左端にはサン
ギア（１４Ａ）が一体内に形成され、このサンギア（１
４Ａ）には複数個のビニオンギア（１４Ｂ）が外接的に
噛合し、これらのビニオンギア（１４Ｂ）がキャリヤ（
１４Ｇ）に回転自在に支承されている。

ケース（０にはビニオンギア（１４Ｂ）に内接的に噛合
するリングギヤ（１４０）が固着されており、これらに
より遊星歯車機構（１４）が構成されている。この遊星
歯車機構（１０により大径プーリ（１２）の回転は、さ
らに減速されて、キャリヤ（１４Ｇ）に伝達される。キ
ャリヤ（１４Ｇ）は、図中左端に一体的に設けられる中
空軸（１５）を有し、この中空軸（１５）は図中左端外
周にテーバネジが設けられると共にスプラインが設けら
れ、ステアリング軸（１）の左端に設けられたスプライ
ン及びナツトによりステアリング軸（１）に一体内に固
着されている。

第２図において、中位位置検出手段（位置検出手段’）
　（１Ｂ）は、ポテンショメータ（６）、ローパスフィ
ルタ（２３）、オペアンプ（２５）によりなる、ポテン
ショメータ（８）は抵抗体（１７）と接触片（１８）と
からなり、抵抗（！７）の一端は抵抗（２りを介して後
述する定電圧回路（４２）の定電圧電源Ａに、その他端
は抵抗（２２）を介してコモン側（アース）に接続され
る。接触片（１８）はローパスフィルタ（２３）に入力
され、この回路（２３）により接触片（１８）と抵抗（
１７）の接触部の移動によるノイズが除去される。ロー
パスフィルタ（２３）の出力は抵抗（２０を介してオペ
アンプ（２５）の反転端子へ接続されている。オペアン
プ（２５）の非反転端子には電源Ａの電圧を抵抗（２Ｇ
）と（２７）により鍔に分圧し抵抗（２８）を通じて入
力されており、また分圧された電圧はそのままＡ／Ｄコ
ンバータ（２９）に入力されて基準電圧Ｓ３となる。オ
ペアンプ（２５）の反転端子°とオペアンプ（２５）の
出力端子との間に接続される抵抗（３０）により負帰還
回路が形成され、オペアンプ（２５）の出力がＡ／Ｄコ
ンバータ（２９）の入力端に接続され、中位位置検出信
号Ｓ２が出力される。　Ａ／Ｄコン八−へ（２９）の出
力はマイクロコンピュータユニット（３２）のＩ１０ボ
ートに接続され１位置の検出信号は後述する制御に基づ
いて読み込まれる。

スイッチ手段（１９）はステアリングホイール近傍に設
置されたスイッチ（２０）、ローパスフィルタ（３４）
および波形整形回路（３５）により構成されている。ス
イッチ（２０）の一端はコモン側（アース）に接続され
、その他端は抵抗（３３）を介して定電圧電源Ａに接続
されるとともに、ローパスフィルタ（３４）に入力され
ている。ローパスフィルタ（３０では、スイッチ（２０
）の開閉に伴うノイズを除去し。

ローパスフィルタ（３４）の出力は波形整形回路（３５
）を介してマイクロコンピュータユニット（３２）（７
）Ｉ１０ボートに接続され、波形整形回路（３５）にお
いて矩形波に整形してスイッチ投入時の出力信号Ｓ１が
出力され、スイッチ（２０）の投入時の信号Ｓ、は後述
する制御に基づいて読み込まれる。

マイクロコンピュータユニ？　ト（３２）はＣＰＵ　、
基準クロック、クロックジェネレータ、　ＲＯＭ、　Ｒ
ＡＭ。

Ｉ１０ボート等から構成され、１に述する制御ソフトが
書き込まれたＲＯＭに従って作動する。

マイクロコンピュータユニット（３２）の出力側は電動
機駆動手段（３７）に接続されている。この電動機駆動
手段（３７）はドライブユニ＝ｔ　ト（３Ｂ）とＦＥＴ
（Ｑ＋〜Ｑ４）のブリッジ回路とにより構成されている
。ドライブユニット（３８）は、ＦＥ丁Ｑ＋＋Ｑ４をド
ライブするための昇圧回路およびマイクロコンピュータ
ユニツ）　（３２）からの制ｇｌ＠号によりＦＥＴ　Ｑ
＋　　＊　Ｑ３又はＦＥＴ　Ｑ２　　、　Ｑ牟を切り換
える切換えて作動可能とする回路等、マイクロコンピュ
ータユニット（１２）からの制御信号Ｔ３゜Ｔ４をＰ冒
Ｍ信号に変換し、ＦＥＴＱ２又はＱ３をＰＷＭ駆動する
プログラマブルなタイマー回路等からなる。ドライブユ
ニット（３ｆ１）の出力は、　ＦＥＴＱｌ、Ｑ４の夫々
のゲート端子に接続され、ＦＥＴＱｌ、Ｑ４の夫々のド
レイン端子は接続されてバッテリ（４１）のプラス側に
接続されている。　ＦＥＴＱｌ、Ｑ４のソース端子と、
ＦＥＴ　Ｑ　２　＋　Ｑ　３のドレイン端子は夫々接続
されＦＥＴＱ４のソース端子とＦＥＴＱ３のドレイン端
子の接続部と、ＦＥＴＱｌのソース端子とＦＥＴＱ２の
ドレイン端子の接続部は電動機（９）に接続されている
。　ＦＥＴ　Ｑ２　　、　Ｑ’３の去々のトレイン端子
は接続さ、れ、抵抗Ｒを介してコモン側に設置される。

電流検出手段（４０）は、上記抵抗Ｒと、この抵抗Ｒの
両端のＰＩｌｉＭ電圧を直流電圧に変換するローパスフ
ィルタ（３８）と、この出力を増幅する直流増幅回路（
３８）からなり、この直流増幅回路（３９）から出力さ
れる電流検出信号Ｓ４がＡ／Ｄコンバータ（２９）を介
してマイクロコンピュータユニット（３２）に入力され
る。

また、バッテリ（４１）のプラス端子には定電圧回路（
４２）が接続されている。この定電圧回路（４２）の出
力Ａはバッテリ電圧（４１）より低い一定電圧であり、
ローパスフィルタ（２３）、（３４）　、波形整形回路
（３５）、オペアンプ（２５）、マイクロコンピュータ
ユニツ）　（３２）等の制御回路に供給される。そして
電動機制御信号発生手段（５０）および電動機駆動手段
（３７）により電動機制御子役を構成している。

このような装置では第３図に示すフローチャートに従っ
て制御処理される。尚第３図のＰ１〜Ｐ２３は各ステッ
プを示す。

まず、電源が投入されると、制御が開始され。

ステップＰ１ではＣＰｕ内のレジスタ、及びＲＡＭ内の
データがクリアされ、ステップＰ２へ進む、ステップＰ
２ではスイッチ（２０）の出力信号Ｓ！を読み込む、こ
こで、スイッチ（２０）がＯＮに投入された状態であれ
ばＳｌはローレベル、即ちＯとなり、スイッチ（２０）
がＯＦＦのときＳＩはハイレベル、即ち定電圧回路（４
２）の出力電圧Ａにほぼ等しくなって「１」となる、ス
テップＰ３ではスイッチ（２０）の出力信号Ｓ１が「０
」かどうか即ちＯＮかどちらかを判断する。　ＯＦＦで
あれば５１＝１であるからステップＰ２ヘジャンブして
スイッチ（２０）からの出力信号の入力を待つ。

スイー２千（２０）がＯＮであればＳ、＝ｏであるから
ステップＰ４へ進み、中位位置検出手段（１Ｂ）の検出
信号Ｓ２を読込み、次にステップＰ、で基準電圧Ｓ３を
入力する。このとき検出信号Ｓ２と基準電圧Ｓ３は第４
図に示す如く表される０次にステップＰ６で３２と５３
の差をＳとする処理をし、ステアリング装置の中位位置
からのズレ量と方向を計算してＳレジスタに格納してス
テップＰ７へ進む、ステップＰ７では、Ｓレジスタの値
が０かどうかを判別しＯであればステップＰ８へ進み、
Ｒ＝Ｌ＝０からなる方向制御信号Ｔ３を電動機駆動手段
（３７）に出力する。このとき、電動機駆動手段（３７
）のＦＥＴ　　（Ｑ＋　−９４）を全てＯＦＦする。そ
してステップＰ９で、ｐｗに信号Ｔ今であるデユーティ
Ｄの値をＯとして電動機駆動手段（３７）に出力する。

そしてステップＰ２にジャンプし。

スイッチ入力を待つ。

Ｓレジスタの値が正、又は負の値であれば、ステップＰ
、ｏ　へ進み、ステップＰ＋５　ではその符号が判別さ
れる。Ｓレジスタ内の値が負であれば、ステップＰ１２
へ進み、符号フラグＦを１とした後。

ステップＰＩ３へ進み、Ｓレジスタ内の値を符号変換Ｓ
←−３として、ステップＰ１４　へ進む、Ｓレジスタ内
の値が正であればステップＰ１１　　で符号フラグＦの
値Ｏとし、ステップＰ、４へ進む、ステップＰ１ヰでは
Ｓレジスタ内の値に不感帯を設けるべく、所定値Ａを算
出し、その後の値をＳＩ　レジスタ内へ格納する。そし
てステップＰ１ｇでは、Ｓ。

レジスタの値Ｓ、の符号を判別する。負であれば、不感
帯内であるから中位位置にあると判断し、ステップＰ８
ヘジャンプし電動機駆動手段（３７）の作動を停止する
。

これに対しＳｔの値が正であれば、不感帯の値より大で
あるから中位位置に復帰させる必要がある。そこで、ス
テップＰｌｅｌへ進み、ＳｌレジスタのＳをアドレスと
するデータが読出される。即ち、ＲＯＭには第５図に示
すデータが格納されたテーブルが構成されている。テー
ブルは、検出信号Ｓ、−ｓ、の絶対値をアドレスとする
ＲＯＭ内に、電動機（９）の回転速度を決めるデータ、
即ち電動機の誘導起電圧定数にと回転数Ｎとの積をバッ
テリ電圧Ｖで割った値を二進化した、ＤＵＴＹ値に対応
する゛心機予電圧■が格納される。したがって、このＤ
ＵＴＹ値は電動機の回転機の回転速度を決定するもので
ある。ステップｐＨｍではＳレジスタ内のデータをアド
レスとするＲＯＭ内のデータ、即ち速度ＤＵＴＹが呼び
出され、ステップＰＩ７へ進む。

ステップＰ　１７では、電流検出手段（４０）からの検
出電流信号Ｓ４が読み込まれる。この検出電流信号Ｓ４
は、電動機（８）に流れる電流■と、電動機駆動手段（
３７）でｐｗに駆動されるときのＰＷＭ信号のＤＩＪＴ
Ｙ値との積、Ｉ　Ｘ　（［１ＩＪＴＹ）であるから、ス
テップＰ　ＨＢにおいて検出信号Ｓ４をステップＰ＋ｅ
で呼び出したＤｔｌＴＹ値に対応した電機子電圧Ｖで除
した値を５４レジスタ内に格納する。このときＳ４レジ
スタ内のデータＳ４は、検出電流Ｓ４が電動機（９）の
電流工の値に比例し、この電流Ｉが路面負荷に比例する
ことから路面負荷に対応したものとなる０次にステップ
ｐｕｓではＳ４レジスタ内のデータＳ４と、ステップＰ
ｉ１１で呼び出したＤＵＴＹ値とを加算した値りをＤレ
ジスタ内に格納する。したがってＤレジスタ内の値は、
電動機（θ）の回転速度と、負荷電流、即ち電力を決め
るものである。

次にステップＰ　２０へ進み前記中位位置検出手段（１
６）からの検出信号Ｓ、−Ｓ３の符号を判別する為に符
号フラグＦを判別する。Ｆ＝０であれば。

正であるから電動機駆動手段（３７）にＲ＝１．Ｌ＝０
からなる方向制御信号Ｔ３を出力し、ＦＥＴＱ＋をオン
駆動、Ｑ３を制御可能状態にしてステップＰ２ｊＪへ進
み、Ｄレジスタ内の値りによりなる電動機制御信号Ｔ◆
を出力し、ＦＥＴＱ３をＰＷＭ駆動する。また、Ｆ＝１
であれば、負であるからステップＰ２２へ進み、電動機
駆動手段（３７）にＲ＝Ｏ，Ｌ＝１からなる制御信号Ｔ
３を出力し、ＦＥＴＱ４をオン駆動すると共に、ＦＥＴ
Ｑ２を駆動可能状態にし、ステップｐ２３でＤレジスタ
内のデータＤよりなる制御信号Ｔ４を出力して、　ｐｗ
ｘ駆動し、ステップＰ４に戻る。そして、前記中位位置
検出手段（１６）からの検出信号５＝ｓ２−３３が不感
帯Ａ内に入るまで、この処理がくり返される。

したがうて１本実施例においては、第５図の一テーブル
の如く一定速度から中位位置近傍において復帰速度を減
少するように予め設定しておけば、所定の範囲では定速
度で復帰し中位位置近傍では復帰速度を減少させること
ができ１円滑な作動が期待できる。また、路面負荷に対
応した検出信号を用いて中位位置の復帰させるので、路
面負荷の大小にかかわらずステアリング系を設定した速
度により復帰させることができる。

次に本発明の他の実施例に係る制御処理について先の実
施例と異なるステップＰ　Ｐ　１４〜Ｐ４１を説明する
。

本実施例では、ステアリング系を中位位置に復帰させる
電動機（９）の制御を第７図に示す如くしたものであり
、Ｃの範囲ではステアリング系の復帰速度を零から増大
し、ｂの範囲では一定速度で、中位位置近傍となるａの
範囲では次第に減少するように制御したものである。

第６図においてステップＰ　１１では５−（ａ＋Ｃ）な
る計算をしこれをｂとする。ａ、Ｃは初期設定により任
意に設定された整数からなる定数である０次にステップ
ＦＩＢではｂがｂ＞ｏであるかの判別を行ない、ｂ＞ｏ
でない場合には中位位置からの変位が不感帯Ａ内にある
として、ステップＰ８へ進み、電動４１　Ｃ９’）の駆
動が行なわれない。

ｂ＞ｏの場合にはステップＰｉ８へ進み、Ｃ＝Ｏかの判
断が行なわれ、ｃ＝０でない場合ステップＰ　１７〜Ｐ
２ムの処理を行なう、ステップＰ　１７ではＣを１つず
つデクリメントし、ステップＰ　１Ｂで電流検出信号Ｓ
４を読込み、ステップＰ　１９で３４／ＤＩなる計算に
よりＳ４のデユーティ成分を計算しこれをＤｌとする処
理を行なう０次にステップＰ２０では、Ｄ＋Ｄ、なる加
算を行ないこれをＤｌとする処理を行なう、Ｄは零から
最大値まで予め設定され、初期設定でＤ＝Ｏと設定され
る。ステップＰ２１でＲ，Ｌからなる方向制御信号Ｔ３
を出力し、ステップＰ２２で制御デユーティＤ、からな
るトルク制御信号Ｔ４を出力し、ステップＰ２ＧでＤを
１つずつインクリメントし、ステップＰ　２４で設定さ
れた繰返し周期でｃ＝０となるまでこの処理を繰返す、
したがって、第７図に示すようにＣの範囲では、電動機
（９）のトルクが増大し、ステアリング系の復帰速度が
増大される。

次にステップＰ＋ｅでＣが零である場合には、ステップ
Ｐ２Ｓに進み、ｂ＝ｏかどうかの判別が行なわれる。ｂ
−〇でない場合にはステップｐ−〜Ｐ３２の処理を行な
う。ステップＰ１７ではｂを１つずつデクリメントし、
先のステップＰ１８〜Ｐ　２４と同様の処理をステップ
Ｐ　２７〜ｐ３２において行ない、ｂ＝ｏになるまでこ
れを繰返す、ただし、このときはステップＰａｌに相当
するステップがないので、ｂの範囲では第７図に示す如
く復帰速度が一定となる。

また、ステップＰ２Ｓでｂが零である場合にはステプＰ
３ｇに進み、ａ＝０かどうかが判別される。

ａ＝０でない場合にはステップＰ舛〜Ｐ４１の処理を行
なう。ステップＰ輯ではａを１つずつデクリメントし、
先のステップｐＨｌ〜Ｐ２２と同様の処理をステプ７’
　Ｐ、、〜Ｐ、＋１において行ない、ステップＰψでＤ
を１つずつデクリメントしてステップＰ４−１で設定さ
れた周期でａ＝０となるまでこの処理を繰返す、したが
って、ａの範囲では第７図に示すようにステアリング系
の中位位置近傍では復帰速度が次第に減少し、中位位置
では零となる。

ステップＰ３％でａ＝ＯとなるとステップＰ２に戻る。

したがって２本実施例では上記実施例の効果に加え、各
検出信号を謄返り処理毎に読込まなくてよいため、制御
速度が早くなり、また復帰時の位置検出を行なわなくて
すむ利点を有する。

尚、上記２つの実施例ではスイッチ手段としては運転者
の意志により投入される手動スイッチの場合を例に採っ
て説明したが、これに限定されることはなく、スイッチ
手段をイグニッションギーと連動するようにし、エンジ
ン始動時に自動的にステアリングを中位位置に戻すよう
に構成してもよい、また上記電動機はステアリング系の
操舵力の軽減を図る電動パワーステアリング用の電動機
を兼用しているのでコスト、スペース上有利である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、路面負荷に対応す
る検出信号を用いて電動機を復帰駆動する構成であるの
で、路面負荷の大小にかかわらず、ステアリング系を設
定した復帰速度で中位位置に復帰させることができる。

また中位位置近傍においては復帰速度を次第に減少させ
ることが可能となり、ステアリング系の復帰動作を円滑
に作動させることができ、商品性を高めることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明に係る中位位置復帰装置の一実
施例を示し、第１図はステアリング系を示す縦断面図、
第２図は中位位置復帰装置を示す概略構成図、第３図は
その制御処理の概略を示すフロ−チャート３第４図は変
位と検出信号Ｓ２　。 Ｓ３との関係を示す図、第５図は変位と復帰速度との関
係を示す図、第６図および第７図は本発明の他の実施例
を示し、第６図はその制御処理の概略を示すフローチャ
ート、第７図はその変位と復帰速度との関係を示す図で
ある。 図面中。 （９）・・・電動機 （１０）・・・電動機制御手段（制御装置）（！８）・
・・位置検出手段 （１９）・・・スイッチ手段 （４０）・・・電流検出手段 である。 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ステアリング系の操舵位置を検出する位置検出手段
   と、電動機の電機子電流を検出する電流検出手段と、ス
   イッチ手段と、このスイッチ手段の投入時に前記位置検
   出手段および電流検出手段からの出力信号に基づいて前
   記電動機を駆動制御して前記ステアリング系を中位位置
   に復帰させる電動機制御手段とを備えたことを特徴とす
   るステアリング装置の中位位置復帰装置。 ２）前記スイッチ手段が、運転席近傍の車室内に設けら
   れた手動スイッチにより構成された特許請求の範囲第１
   項記載のステアリング装置の中位位置復帰装置。