JPS6285763A - 電動式パワ−ステアリング装置 - 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） この発明は、電動機を用いた操舵力倍力装置により補助
トルクを発生する電動式パワーステアリング装置に係り
、特に電動機駆動回路の特性に起因するステアリング系
の戻り特性の改善に関する。

（従来の技術） −ｍに、電動式パワーステアリング装置としては、電動
機を補助トルク発生源とする操舵力倍力装置並びにマイ
クロコンピュータなどの演算制御装置により制御系統を
構成している。すなわち、ステアリング系に付与される
操舵トルク及び操舵回転数を検出し、これらの検出信号
に基づいて電動機の駆動制御信号を演算制御装置で決定
出力するようにし、これにより電動機の応答性能を高め
、操舵フィーリングの向上を図っている。この種の従来
技術は１例えば、本出願人による特願昭ＧＯ−９５４５
並びに特願昭［１Ｏ−９５４［１号などがある。

従来、このような電動機の駆動制御は一定周波数のＰＷ
Ｍ制御（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）により行なわれており、第１５図のような駆動回路
によっていた。

図において、（１）は電動機駆動回路を構成するブリッ
ジ回路、（２）、（３）、（４）、（５）はブリッジ（
１）の各アームを構成するＮＰＮ型のスイッチングトラ
ンジスタ、（８）、（７）、（８）、（９）はそれぞれ
トランジスタ（２）　、　（＋）　、　（５）　、　（
４）に逆並列に接続したダイオード、（１０）はブリッ
ジ回路（１）の出力端子に接続した制御対象である電動
機、（１１）はブリッジ回路（１）の入力端子に接続し
たバッテリ電源、（１２）はマイクロコンピュータなど
の演算制御信号（１３）をその出力ボートを介して各ト
ランジスタ（２）〜（５）に配分するドライブユニット
である。演算制御信号（１３）は、電動機を正転させる
場合には、トランジスタ（２）、（５）の一組を駆動す
るようにドライブユニット（１２）を作動させ、また電
動機を逆転させる場合には、トランジスタ（３）、（４
）の一組を駆動するようにドライブユニット（１２）を
作動させる。ドライブユニッ）　（１２）は、演算制御
信号（１３）に従って、例えばトランジスタ（２）、（
５）のペアで説明すれば、トランジスタ（２）を正転駆
動の間オン状態とし、他方のトランジスタ（５）は制御
パラメータである操舵トルク並びに操舵回転数に対応す
るデユーティ比でＰＷＭ制御する。これから分かるよう
に、ブリッジ回路（１）は、電動機（１０）の回転方向
とその駆動電力とを制御する機能を有する。

このようなブリッジ回路（１）を有する電動機駆動回路
は第１６図で示すように動作する。電動機（１０）を正
転させるため、トランジスタ（２）、（５）を駆動する
場合を考える。トランジスタ（２）をオン状態で持続さ
せ、トランジスタ（５）でＰＷＭ制御する場合に、トラ
ンジスタ（５）がオン状態にある瞬間は第１６図（ａ）
に示すようであり、電源（１１）、トランジスタ（２）
、電動機（１０）、トランジスタ（５）の閉回路によっ
て電動機に駆動電流（ｉ）を供給する。トランジスタ（
５）がオフ状態である瞬間は、第１６図（ｂ）に示すよ
うであり、電動機のインダクタンスにより電流の停止を
阻止しようとして阻＋）−電流（ｉ）がトランジスタ（
２）、電動機（ｌＯ）、ダイオード（９）から成る閉回
路に流れる。このような阻止電流（ｉ）は後述するよう
に、操舵特性を損ね有害である。

（発明が解決しようとする問題点） この場合、操舵輪（タイヤ）からの反力に逆ってステア
リングホイールを切るとき（いわゆるステアリング系の
行き操作状８）は電動機（１０）に加わる負荷トルクに
より、オフ時の阻止電流ＣＩ）１オトランジスタ（５）
のデユーティ比を減少させることで減少させることがで
きる。しかし、操舵輪からの反力によりステアリングホ
イールが戻されるとき（いわゆるステアリング系の戻り
操作状態）は、阻止電流（ｉ）を減少させることはでき
ない。

これは、電動機（１０）に作用する負荷トルクが減少す
ると共に、操舵回転の方向が電動機の回転方向と逆方向
となるため、第１６図（ｂ）で示す閉回路における電動
機の逆起電力により電機子電流が増大し、電動機（１０
）の回転を減少させる方向に作用する。このため、電動
機（１０）はトランジスタ（５）のデユーティ比を制御
しても、オフ電流は制御できなくなる。第１７図により
更にこれを説明する。

第１７図は、電動機（１０）の電機子電流（ｉ）とデユ
ーティ比との関係を示したものであり、必要なトルクを
得るための電機子電流（ｉ）及び電動機回転数（ｎ）か
ら、第１５図の駆動回路で形成すべきデユーティ比（Ｄ
）を得るためのものである６図において、横軸はデユー
ティ比（Ｄ）、縦軸は電機子電流（１）としである。ま
た、電動機（１，０）の回転ｇ＆（ｎ）はパラメータで
あり、回転数（ｎ）が正のときは電動機の回転方向とト
ルクの作用方向とが一致していることを示し、負のとき
は電動機の回転方向とトルクの作用方向とが一致してい
ない（戻り操作状態）ことを示している。ここで、例え
ば電動機トルクに対応する電機子電流（ｉ）を（１１）
とする場合のデユーティ比を図から判断する。第１に、
電動機回転数が零のとき（ｎ＝ｏ）　、電動機はデユー
ティ比（Ｄｉ）で駆動すればよいことが分かる。第２に
、電動機の回転方向とトルクの作用方向とが一致してい
る場合には、回転数（ｒ＋）は正であり、また電動機の
逆起電力は電動機回転数（ｎ）に比例して電機子電流（
１）を減少させる。このためその減少分（［１２）　−
（ＤＩ）を加算したデユーティ比（０２）でトランジス
タ（５）を駆動すればよい。しかし、第３に、電動機の
回転方向とトルクの作用方向とが一致していない場合に
は１回転ａ　（ｎ）は負であり、また電動機の逆起電力
は電動機回転数（ｎ）に比例して電機子電流（ｉ）を増
大させる。この場合、その増大分（ＤＩ）　−（ＤＯ）
を減算したデユーティ比（Ｄｏ）でトランジスタ（５）
を駆動すればよいこととなるが、実際には負の回転数が
増大するに従って負荷トルクが減少するために電動機ト
ルク従って電機子電流（ｉ）を減少させなければならな
い。しかし、デユーティ比（Ｄ）を負にすることはでき
ないため、この場合に電機子電流（ｉ）を減少させるに
は限度がある。このためステアリングの戻り操作状態に
おいては、電機子電流（１）を成る値以下にできない制
御不能の状態が生ずる。

この制御不能状態が生じた場合には、電動機の動作がス
テアリング操作に追従できなくなり、戻り動作の不良乃
至は戻りハンチングなどを引き起こし、操舵フィーリン
グを劣化させていた。

従って、この発明は以上の従来技術の欠点を除去しよう
として成されたものであり、電動機駆動回路の特性に関
係無く、ステアリング系の戻り動作特性が良好であり、
操舵フィーリングを害することのない電動式パワーステ
アリング装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段及び作用）この目的を達
成するため、この発明によれば、ステアリング系が戻り
操作状態にあることを検出し、この場合には増大する電
機子電流を電動機駆動回路へ供給する信号によって予じ
め補正するようにする。このため、この発明によれば、
デユーティ比を制御する複数のスイッチング素子をそれ
ぞれ別々の制御パラメータで決定するようにする。この
ような方法により、ステアリング系の戻り操作状態に電
動機駆動回路で生ずる動作不能状態を補償することがで
きる。

すなわち、この発明の電動式パワーステアリング装置に
よれば、ステアリング系の操作に対応して補助トルクを
発生する電動機（４９）と、前記ステアリング系の操舵
トルクを検出する操舵トルク検出手段（７２）と、前記
ステアリング系の操舵回転数を検出する操舵回転検出手
段（７６）と、これら操舵トルク検出手段（７２）及び
操舵回転検出手段（７６）の前記各検出信号に対応する
前記操舵ｌ・ルク及び前記操舵回転数を制御パラメータ
として前記電動機（４９）に所定の補助トルクを発生さ
せるべく電動機制御信号を形成する電動機制御信号発生
手段（７ｏ）と、この電動機制御信号発生手段の前記電
動機制御信号により作動し１１１■記電動機（４８）に
所定のデユーティ比のオンオフ電圧を供給してＰＷＭ制
σρし＋ｉｉｆ記オンオフ電圧のオフ時に前記電動機（
４９）のインダクタンスによる阻止電流が流れる閉回路
を有する電動機駆動回路（８２）とを備え、前記電動機
制御信号発生手段（７０）は、前記ステアリング系の行
き操作状態と戻り操作状態とで前記ＰＷＭ制イ１■を実
行する前記制御パラメータを変更するようにする。

また、前記電動機駆動回路（８２）は、互いに直列に接
続した少なくとも２つのスイッチング素子を含む直列回
路を２つ並列に接続したブリッジ回路（＋）を備え、前
記２つの直列回路を接続する節点に特定の極性の電源電
圧を供給し、また前記各直列回路の少なくとも２つのス
イッチング素子を互いに接続する節点をそれぞれ出力端
子として前記電動機（４９）に接続し、前記ブリッジ回
路（１）の前記直列回路相可に関し１ノーいに逆位置に
ある前記スイッチング素子；子を−Ｍ１としてＰＷＭ制
御するようにする。

更に、前記ステアリンη゛系の行き操作状態では、前記
電動機駆動回路（８２）の前記一組のス・イツチング、
に子の一方（２）をオン状態とし且つボ１記スインチン
グ素子の他方（５）を前記制御パラメータの双方に基づ
いて決定］またデユーティ比で駆動し、また前記ステア
リング系の戻り操作状態では、前記電動機駆動回路（８
２）の前記一組のスイッチング素子の一方（２）を前記
操舵回転数に対応するデユーティ比で駆動し、且つ前記
スイッチング素子の他方（５）を前記操舵トルクに対応
するデユーティ比で駆動するように前記電動機制御信号
発生手段（７０）の前記電動機制御信号を形成するよう
にする。

（発明の実施例） 以下、添付図面に従ってこの発明の詳細な説明する。な
お、各図において同一の符号は同様の対象を示すものと
する。

第１図、第２図はこの発明の実施例に係る電動式パワー
ステアリング装置を示すものであり、主に機械的構成を
示している。電気系統については、第３図及び第４図な
どによって後に説明する。

第１図の実施例によれば、パワーステアリングを構成す
る″Ｖ磁型倍力装置（２ｏ）は、ラック（２１）側の検
出手段（３５）、（４０）及びビニオン（２２）、電動
機（４９）に分割して構成されている。すなわち、ラッ
ク（２１）と、このラック（２１）の図面右方背面でラ
ック（２１）と噛み合うピニオンギヤ（２２）とにより
構成されるう・ンクアンドビニオン機構に電磁型倍力装
置が組まれている。

ピニオンギヤ（２２）は、その両端をアンギュラφコ／
タクト軸受（２３）、（２４）により、回動自在に支持
されており、また軸受（２４）の下部に環装した皿バネ
Ｃ２５）により人力軸（２８）方向に押圧されている。

人力軸（２６）はトーション八−（２７）を介してこの
ピニオンギヤ（２２）の一端のピニオン軸（２２ａ）に
連結さねている。入力軸（２６）の一端とピニオン軸（
２２ａ）の間には軸受（２８）がＩ！ｌ！設され、また
入力軸（２６）の他端は軸受（３４）並びに断面がほぼ
コ字状のフランジ（４１）が配設され、入力軸（２６）
を同一の回転軸で支持する。ピニオン軸（２２ａ）の内
側には、断面がほぼ扇状の２つの突起（２２ｂ）を内周
部のほぼ１８０度隔９た位置に一体的に形成しである。

入力＋ｈ　（２Ｂ）には、この突起（２２ｂ）に対応す
る位置に突起（２２ｂ）の断面形状と相補的な用型断面
形状を有する溝（２８ａ）が穿設されている。従って、
入力軸（２６）とピニオン軸（２２ａ）とは、一定程度
相対的に回転することができるが、それ以上は一体的に
回転するようになっている。

ピニオン軸（２２ａ）の突起（２２ｂ）を形成した付近
の外周には操舵トルク検出センサ（３５）を設ける。

操舵トルク検出センサ（３５）は、入力軸（２６）及び
ピニオン軸（２２ａ）の相対回転に伴って軸方向に移動
するスライダ（２９）の変位を電気的に取出すようにし
ている。スライダ（２９）はほぼ円筒状であり、その側
面の１８０度隔９た対称位置に軸方向に平行なスロｙ　
ト（２９ａ）〜（２９ａ）が穿孔しである。また。

このスロフト（２９ａ）−（２９ａ）からそれぞれ９０
度回転したスライダ側面には、軸方向に対し一定の角度
を有する斜めのスロッ）　（２９ｂ）−（２９ｂ）を穿
孔しである。このスライダ（２９）は入力軸（２Ｇ）及
びピニオン軸（２２ａ）に嵌合させる。このとき、平行
スロット（２９ａ）−（２９ａ）がピニオン軸（２２ａ
）の突起（２２ｂ）に設けたビン（２２ｃ）に係合し、
また斜めスロット（２９ｂ）−（２Ｅｌｂ）が入力軸（
２６）の溝（２８ａ、）−（２６ａ）の突出部分（２θ
ｂ）−（２Ｇｂ）に設けたビン（３０）−（３０）と係
合するようにする。このような構成によれば、トーショ
ンバー（２７）が操舵トルクに比例して入力軸（２Ｂ）
及びピニオン軸（２２ａ）を相対的に回転させ、この操
舵トルクに比例した相対回転をスライダ（２θ）によっ
て軸方向変位に変換する。

このようなスライダ（２８）の変位を、スライダ（２９
）の外周に適当な間隙を保って設けた差動トランス（３
１）で電気信号に変換し操舵トルク検出信号を得る。差
動トランス（３１）は、１次巻！！（３１ａ）と、２次
巻線（３１ｂ）　、　（３１ｃ）とから成り、いずれも
ビニオンケース（３３）に固定されている。１次巻線（
３１ａ）には、主制御装置（３２）より交流パルス信号
を印加し、２次コイル（３ｌｂ）　、　（３１０）から
アナログパルス電気信号を差動的に取出す。すなわち１
ｍｊ述の相対回転が無い場合、スライダ（２９）は初期
位置にあり、２次コイル（３ｌｂ）　、　（３１ｃ）の
出力信号は零であり、スライダ（２８）の移動方向及び
移動量に伴って、２次コイル（３ｌｂ）　、　（３１ｃ
）の出力信号が変化するようになっていた。従って、差
動トランス（３Ｉ）の出力信号は、入力軸（２６）及び
ピニオン軸（２２ａ）の相対的回転、すなわち操舵トル
クに比例したものとなる。

入力軸（２Ｇ）を支承する軸受（３４）の付近には、操
舵回転検出センサ（４０）を配備する。操舵回転検出セ
ンサ（４０）は、：５２図にも示すように、入力軸操舵
回転検出センサ（２８）に同軸状に環装した有歯プーリ
（３６）と、直流発？ｌｉ機（３７）と、直流発電機（
３７）の回転軸に固定した小径有歯プーリ（３８）と。

有歯プーリ（３６）の回転を小径有歯プーリ（３８）を
介して直流発電機（３７）に伝達するためのタイミング
ベルト（３９）とを備えている。従って、入力＠（２１
３）の回転方向と回転速度とを直流発電機（３７）の出
力信号から検出することができる。

なお、ケース（３３）及びフランジ（４１）は、以上で
説明したようなピニオン軸の各構成要素を飛石。

塵埃、水などから保護するためのものである。

補助トルクを発生させる電動機（４９）は、ラック（２
１）の図面左側に配置しである。電動機（４９）は、ス
テータ（５８）、永久磁石（５９）、電機子鉄心（ＢＯ
）、′電機子巻線（６１）、整流子（８２）およびブラ
シ（ｅ３）からなり、各検出手段（３５）、（４０）の
検出信号に基づいて、制御装置（３２）が必要な補助ト
ルクと回転数を決定して送出する駆動信号で制御される
。電動機（４９）のロータ回転軸（５０）は軸受（５５
）、（５６）で回転可能に支持されており、更に軸受（
５６）は後方から血バネ（５７）によって出力端方向に
押圧されている。電動機（４９）の回転トルクは、ロー
タ回転軸（５０）の先端に設けたキー（５１）にナツト
（５２）によって固定した第２図と同様の有歯プーリ（
５３）と、このプーリ（５３）に巻回したタイミングベ
ル）　（５４）とによって、出力軸であるランク（２１
）側のポールネジ機構に伝達される。ポールネジ機構は
、ランク（２１）の左端に一体的に形成したポールネジ
（４２）と、このネジ（４２）と噛合する軸方向に分離
した２つのポールナツト（４３）　、（４４）と、ポー
ルネジ（４２）及びポールナツト（４３）、（４４）の
間に介在させるポール（４５）とにより成る。ポールナ
ンド（４３）の一端にはオイルシール（４３ａ）を設け
、他端にはフランジ（４３ｄ）と一体重に設けられるり
ｂ性部材（４３Ｇ）が一体重に設けられ、またその外周
にはプーリ（５３）と同様の有歯プーリ（４３ｂ）を一
体重に形成する。このボールナツト（４３）に一体重に
形成した有歯プーリ（４３ｂ）の直径は、プーリ（５３
）の直径よりも大きく、電動機（４８）の回転は減速し
て出力軸に伝達される。また、ボールナン）　（４３）
はアンギュラ・コンタクト軸受（ａｅ）、（４７）によ
ってケース（３３）内で回動自在に支持されており、ま
た皿バネ（４８）によって＋１１端方向に押圧されてお
り、軸受の隙間をほぼ零にしている。ポールナツト（４
４）の一端には、オイルシール（４４ａ）を設けてあり
、他端ニハ折曲部分（４３ｅ）を有するフランジ（４３
ｄ）が冠装しである。ボールナツト（４３）とフランジ
（４３ｄ）に折曲されて固定されるボールナラ）　（４
４）とは、ゴムなどの弾性部材（４３ｃ）を圧縮させて
相互に連結しである。この弾性部材（４３ｃ）には、ポ
ールナラ）　（４４）がフランジ（４３ｄ）を押圧する
方向に回転させて、初期荷重を与えた後、フランジ（４
３ｄ）を折曲させて折曲部分（４３ｅ）をボールナツト
（４４）に固定しである。すなわち、ポールナラ）　（
４４）は、ボールナツト（４３）、ポール（４５）、並
びにポールネジ（４２）の相互間の間隙を零にするため
に初期荷重を午えるためのものである。

このようなパワーステアリング機構を制御する制御装置
（３２）は、例えば第３図に示すように構成する。

図において、（７０）はマイクロコンピュータユニット
であり、操舵トルク検出手段（７２）及び操舵回転検出
手段（７６）の出力する各検出信号（Ｓｌ）〜（Ｓ４）
がＡ／Ｄコンバータ（７１）を介して、マイクロコンピ
ュータユニット自身の決定するタイミングで入力される
。マイクロコンピュータユニー／　ト（７０）は、これ
らの検出信号（Ｓｌ）〜（Ｓ４）を演算しドライブユニ
７　ト（８１）及び電動機駆動回路（８２）を介してｉ
ａ当な補助トルクを発生するように電動機（４９）を駆
動する。なお、図において、　（ａＯ）は八ツテリ電源
、（９１）はイングニッションスイッチ、（９２）はヒ
ユーズ、　（９３）はリレー回路、（９４）は定電圧回
路である。

操舵トルク検出手段（７２）は、前述の操舵トルク検出
センサ（３５）、センサ（３５）の１次コイル（３１ａ
）に接続したドライブユニット（７３）、センサ（３５
）の２次コイル（３ｌｂ）　、　（３１ｃ）にそれぞれ
接続した整流回路（７４Ａ）、（７４Ｂ）　、及びこれ
らの整流回路（７４Ａ）。

（７４Ｂ）にそれぞれ接続したローパスフィルタ（７５
Ａ）　、　（７５Ｂ）を備えている。ドライブユニット
（７３）は、マイクロコンピュータ（７０）の内部クロ
ック（Ｔ１）を適九に分周して矩形波又は正弦波を得、
これを電流増幅して１次コイル（３１ａ）に供給する。

２次コイル（３１ｂ）、（３１ｃ）で得られる電気信号
は、スライダ（２９）の変位によって変化し、それぞれ
の電気信号はそれぞれ整流回路で整流され、更に安定し
た直流電圧を得るため、ローパスフィルタ（７５Ａ）　
、　（７５Ｂ）で高周波分を除去する。

操舵回転検出手段（７６）は、前述の操舵回転検出セン
サ（４０）の直流発′ｒｒＬ機（３７）、及びこの発電
機（３７）の出力で作動し、操舵回転の方向及び大きさ
を検出する２つの減算回路（７７Ａ）　、　（７７Ｂ）
を備えている。

これらの検出手段（７２）　、（７６）の出力信号（ｓ
ｌ）〜（Ｓ４）はそれぞれ第４図及び第５図に示すよう
であり１　マイクロコンピュータユニット（７ｏ）は、
これらの信号（Ｓｌ）〜（Ｓ４）に基づいて、所定のタ
イミングでそれぞれの差信号（Ｔ）（＝３１−３２）　
、（Ｎ）（−３３−Ｓ４）を演算する。これらの検出信
号（ｓｌ）〜（ｓ４）及び演算信号（Ｔ）、（Ｎ）は逐
次マイクロコンピュータユニット（７０）のメモリ（図
示せず）に蓄積される。

この発明の実施例に関連したマイクロコンピュータユニ
ッ）　（７０）の主要部分の構成は第６図に示すようで
ある。

マイクロコンピュータユニット（７ｏ）は、戻り検出手
段（７０Ｂ）と、各種の補正信号を与える補正テーブル
（７０Ｇ）、　（７００）　、　（７０Ｅ）　、　（７
０Ｆ）と、選択手段（７０Ｇ）と、演算手段（７０Ｈ）
とを備えている。

戻り検出手段（７０Ｂ）は、操舵トルク検出手段（７２
）及び操舵回転検出手段（７６）の検出信号を基に、ス
テアリング操作が戻り動作すなわち操舵トルクの方向と
電動機トルクの方向とが一致しているかどうかを検出す
る。テーブル（７０Ｃ）は、操舵トルク検出信号Ｔ＝５
１−Ｓ２に基づいて、各ギヤなどの摩擦に応じて消費さ
れる電動機の電機子電流に対応する電動機の駆動電圧の
デユーティ比を決定するものであり、第７図で示すよう
な変換特性ＤＦを記憶している。テーブル（７００）は
、操舵トルク検出信号Ｔ−３ｌ−Ｓ２に基づいて、負荷
トルクに応じて消費される電動機の電気子電流に対応す
る電動機の駆動電圧のデユーティ比を決定するものであ
り、第８図で示すような変換特性ＤＴを記憶している。

テーブル（７０Ｅ）は、操舵トルク検出信号Ｔ＝Ｓｌ−
９２に基づいて、ステアリング系の戻り動作時のトルク
に応じて消費される電動機の電機子電流を補正する電動
機の駆動電圧のデユーティ比を決定するものであり、第
９図で示すような変換特性ＤＲを記憶している。テーブ
ル（７０Ｆ）は、操舵回転検出信号Ｎ−３３−５４に基
づいて、ステアリング系の回転数に応じて要求される電
動機の訝導起電圧に対応する電動機の駆動電圧のデユー
ティ比を決定するものであり、第１０図で示すような変
換特性ＤＮを記憶している。

選択手段（７０Ｇ）は、ステアリング操作が「行さ」か
「戻り」かに応じて、テーブル（７０Ｇ）。

（７００）　、　（７０Ｅ）のいずれを選択するかを決
定するものであり、「行き」の場合はテーブル（７０Ｇ
）　。

（７００）を選択し、「戻り」の場合は全部のテーブル
（７０Ｃ：）、（７００）、（７０Ｅ）を選択する。こ
の結果、演算手段（３０）１）の出力、従ってマイクロ
コンピュータユニッ）　（７０）が電動機駆動回路（８
２）に供給する信号のうち操舵トルクに関するものは、
第１１図で示すようになる。

電動機駆動回路（８２）は、第１５図で説明したと同様
であり、互いに直列に接続した少なくとも２つのスイッ
チング素子（２）、（３）並びに（４）、（５）を含む
直列回路を２つ並列に接続した４つのアームを有するブ
リッジ回路（１）を備え、前記２つの直列回路を接続す
る節点に特定の極性の電源電圧を供給し、また前記各直
列回路の少なくとも２つのスイッチング素子を互いに接
続する節点をそれぞれ出力端子として電動機（４９）に
接続し、前記ブリッジ回路（１）の前記直列回路相互に
関し互いに逆位置にある前記スイッチング素子（２）と
（５）又は（３）と（４）を一組としてオンオフ制御す
る。この場合、この発明の実施例によれば、ステアリン
グ操作によるステアリング系の回転方向と操舵トルクの
方向とが一致する場合（行き操作状態）は、電動機駆動
回路（８２）の前記一組のスイッチング素子の一方（２
）をオン状態とし且つ前記スイッチング素子の他方（５
）を前記制御パラメータの双方に基づいて決定したデユ
ーティ比（ＯＦ＋ＤＴ＋ＯＮ）で駆動し、また前記ステ
アリング操作によるステアリング系の回転方向と操舵ト
ルクの方向とが一致しない場合（戻り操作状態）は、電
動機駆動回路（８２）の前記一組のスイッチング素子の
一方（２）を前記操舵回転数に対応するデユーティ比（
ｉ［ｌｎ）で駆動し且つ前記スイッチング素子の他方（
５）を−前記操舵トルクに対応するデユーティ比（ＤＦ
、ＤＴ−ＤＲ）で駆動するようにマイクロコンピュータ
（７ｏ）を作動させる。この「戻り操作状態」の場合の
動作を第１２図に示す、同図（ａ）は双方の素子（２）
。

（５）がＰＷＭ制御でオンである場合、同図（ｂ）は一
方（２）がオン他方（５）がオフである場合、同図（Ｃ
）は双方がオフである場合を示している。

このように構成することにより、戻り操作状態には、第
１２図（Ｃ）からも分かるように、電動機（４９）、ダ
イオード（８）、電源（８ｏ）、タイオード（７）によ
る二重の閉回路を形成し、電動機（４９）の電機子電流
（ｉ）を電動機回転数（ｎ）に応じて減少させることが
できる。この現象をグラフで示すと第１３図のようであ
る。第１３図は横軸を負の電動機回転数（−ｎ）とし、
縦軸とトランジスタ（２）のデユーティ比（Ｄｕ）とし
、またトランジスタ（５）のデユーティ比を（Ｄｏ）を
パラメータとしである。

ここで、曲線（＋３０）は、電動機回転数（１）が零の
ときにトランジスタ（５）に任意のデユーティ比を与え
た場合に、電動機に流れる’Ｔｉ機子Ｎ、流（ｉ）と、
電動機回転数が負の成る値であるときに流れる電機子電
流とが一致するときのトランジスタ（２）のデユーティ
比を示す。

この曲線（１３０）から、トランジスタ（５）のデユー
ティ比に関係無く、電動機の負の回転数に対応してトラ
ンジスタ（２）のデユーティ比を減少させることにより
、電動機の電機子電流はトランジスタ（５）のデユーテ
ィ比で与えられることが分かる。

次に、以上の実施例の動作を第１４図のフローチャート
を参照しつつ説明する。以下の説明において、符号（Ｐ
ｏ）〜（Ｐ３７）はフローチャートの各ステップの番号
に対応する。また（Ｐｓ−Ｙ）又は（Ｐｓ−Ｎ）などの
符号は判断（Ｐｓ）がそれぞれ肯定的である場合及び否
定的である場合を示す。

イグニッションキーのキースイッチ（９１）がオンに投
入されると、マイクロコンピュータユニット（７０）や
他の回路に電源が供給され制御が開始される（ＰＯ）。

まず、マイクロコンピュータユニ、ト（７０）において
は、各レジスタ、ＲＡＭ内のデータがクリアされ初期状
態となる（Ｐ＋）。

次に操舵トルク検出信号（Ｓ＋）と（Ｓ２）を順次読み
込む（Ｐ２）。ここで、操舵トルクセンサ（３５）が差
動トランスにより構成されているために、操舵トルク検
出信号（Ｓ＋）　、　（Ｓ２）との関係は前述の第４図
のようである。この後、読み込んだ操舵トルク検出信号
（Ｓ＋）　、　（Ｓ２）が正常であるかを診断しくＰ３
）、正常であればステップ（Ｐ４）に進む、ステップ（
Ｐ４）では、Ｓ＋−５２を演算し、これを操舵トルク（
Ｔ）とする。なお、操舵トルク（Ｔ）は第４図のようで
ある。

この操舵トルク（Ｔ）に基づいて、ステアリング系の回
転方向を判別する（Ｐｓ）、操舵トルク（Ｔ）が負であ
る場合（Ｐｓ−Ｙ）には、このトルクの絶対値を変換し
くＰ７）、レジスタフラグを右回転を表すＦ＝１　とす
る（Ｐｓ）、またトルク（Ｔ）が負でない場合（Ｐ５　
　Ｎ）には、レジスタフラグを左回転を表すＦ＝０　と
する（ＰＯ）。このフラグ設定（ＰＯ）　、　（Ｐｇ）
の後、ステップ（Ｐ９）　、　（Ｐｒｏ）へ移行する。

ステ・ンプ（Ｐ９）では、第７図で説明したテーブル（
１）を操舵トルクの絶対値（Ｔ）をアドレスとしてアク
セスし、摩擦トルク分に対応するデユーティ比（ＤＦ）
を表す電動機トルク制御信号を呼出す。ステップ（Ｐｒ
ｏ）では、第８図で説明したテーブル（２）を操舵トル
クの絶対値（Ｔ）をアドレスとしてアクセスし、負荷ト
ルク分に対応するデユーティ比（ＤＴ）を表す電動機ト
ルク制御信号を呼出す。

次に、操舵トルクの変化分Ａ＝Ｔ−Ｔｏを演算しくＰｏ
　）　、現在のトルク値を次回の基準値（Ｔｏ）に置換
える（Ｐ＋２）。引続いて、この変化分（Ａ）の正負を
判断しくＰ＋３）、操舵トルクが減少状態にあるかどう
かを判断する。変化分（Ａ）が正である場合（Ｐ＋３−
Ｎ）には、戻り操作状態でないと判断しそのデユーティ
比（ＯＲ）を零にする（Ｐｕｓ）。変化分（Ａ）が負で
ある場合（Ｐ＋３−Ｙ）には、戻り操作状態であると判
断し、第９図で説明したテーブル（３）を操舵トルクの
絶対値（Ｔ）のアドレスとしてアクセスし、戻りトルク
分を補正するデユーティ比（ＤＲ）を表す電動機トルク
制御信号を呼出す（Ｐ＋４　）。この後、マイクロコン
ピュータユニツ）　（７０）の演算手段（７０Ｈ）で叶
十〇Ｔ−ＤＲ（−Ｄｉ）を演算（Ｐｕｓ　）する。

次に、操舵回転検出手段（７６）からの操舵回転数の検
出信号（Ｓ３）と（Ｓ４）を順次読み込む（Ｐ＋７　）
。ここで、操舵回転検出手段（７６）からの検出信号（
Ｓ３）と（Ｓ４）は、前述第５図の様である。これを操
舵回転数（Ｎ）として（Ｐｌｇ）、操舵回転数（Ｎ）の
方向を判別する為にステップ（Ｐｌｓ）に移行する。ス
テップ（Ｐ＋９　）で回転（Ｎ）が正であれば（Ｐ＋９
＝Ｎ）、操舵回転方向が左であることを示すため操舵回
転方向レジスタフラグＧ＝Ｏとする。操舵回転（Ｎ）が
負の場合には（Ｐｕｓ　　Ｙ）、ステップ（Ｐ２＋）で
Ｎ＝−Ｎとして絶対値変換を行い、操舵回転方向が右で
あることを示すためにレジスタフラグをＧ＝１　とする
（Ｐ２２）。この後操舵回転数の絶対値（Ｎ）をアドレ
スとするテーブル（４）の内容が呼び出される。

テーブル（４）は、第１Ｏ図で説明したように操舵回転
数の絶対値（Ｎ）に対応する電動機（４９）の回転数Ｎ
Ｍを決定すべく、電動機（４８）の誘導起電定数にと回
転数ＮＭの積、即ち電動機回転制御信号となるデユーテ
ィ変換値Ｄｎが格納されている。

従って、操舵回転数の絶対値（Ｎ）によるアドレスに対
応するメモリ内容、即ち電動機回転制御信号Ｄｎが呼び
出され、ステップ（Ｐ２４）へ進む。

ステップ（Ｐ２４）では、操舵回転方向の符号（Ｆ）と
操舵トルクの作用方向の符号（Ｇ）との判別が行なわれ
る。Ｆ−Ｇであれば（Ｐ２４）　、　（Ｆ）と（Ｇ）が
ともに方向が等しいので、行き操作状態、即ち、操舵輪
からの反力に逆ってステアリングホイールを切っている
状態であると判別して、ステップ（Ｐ２？　）　、　（
Ｐ２１＋　）へ進む、これに対し、Ｆ擲Ｇであれば（Ｐ
２４　）　、　（Ｆ）と（Ｇ）との方向が一致しないの
で、戻り操作状ｙ３、即ち、操舵輪からの反力によりス
テアリングホイールが戻されている状態であると判別し
て、ステップ（Ｐ２Ｓ　）、　（Ｐ２ｇ　）に進む。

ここで、ステップ（Ｐ２５　）　、　（Ｐ２？　）は、
共に電動機駆動回路（８２）のスインチング素子（５）
のデユーティ比（ＤＯ）の内容を決定し、またステップ
（Ｐ２６）。

（Ｐ２Ｏ）は、共に電動機駆動回路（８２）のスイッチ
ング素子（２）のデユーティ比（ＤＵ）の内容を決定す
るものである。具体的には、戻り操作状態の場合には、
スイッチング素子（５）のデユーティ比（ＯＤ）を（Ｄ
Ｉ）とし、スイッチング素子（２）のデユーティ比（Ｄ
Ｏ）を（１−ＤＮ）とする。また行き操作状態の場合は
、スイッチング素子（２）のデユーティ比（００）を旧
十〇Ｎとし、スイッチング素子（５）のデユーティ比（
ＯＵ）を１　（すなわち、オン持続）とする。

以上のようなデユーティ比決定プロセスの後、デユーテ
ィ比（ＤＤ）が零かどうか（Ｐ２９）、また前述のフラ
グＣＦ）が１かどうか（Ｐ２Ｏ）を順次チェックし、操
舵方向が右（Ｒ）又は左（Ｌ）のいずれであるかを決定
する（ＰＯ２）　、　（ＰＯ２）　、　（Ｐ３３　）　
、フラグ（Ｒ）。

（Ｌ）のいずれか１である方向が操舵方向である。

この操舵方向決定の後、その決定に従いレジスタフラグ
（Ｒ）、（Ｌ）の内容を出力しくＰ３４）、また前述の
デユーティ比（ＤＤ）　、（ＤＵ）に対応する電動機ト
ルク制御信号を出力する（Ｐ３５）１１この制御の結果
は、駆動回路（８２）からのフィードバック信号（Ｓ５
）としてマイクロコンピュータ（７０）に人力され（Ｐ
２Ｏ）、電動機（４９）が正常に作動したがどうかを診
断する（Ｐ３７）。診断結果が正常であれば、制御プロ
セスは最初に戻る。

上記説明では、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用
いたが、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタでも同様で
あることや、Ｎチャネルエンハンスメント型ＭＯＳ電界
効果トランジスタを用いれば内部逆方向ダイオードが存
在する為にダイオードを逆方向に夫々並列に接続する必
要がないことは、当業者なら容易に推察することができ
る。さらにこの発明は、以上の実施例及び変形例に限定
されるものでなく、この発明の技術的範囲内において、
各種の他の実施態様及び変形態様が可能であり、また同
等の構成要素の変換が可能であることは、当業者にとっ
て明らかである。

（発明の効果） この発明によれば、以上のようにステアリング操作が戻
り操作状態にある場合に、増大する補助トルク発生用電
動機の電機子電流を減少させるため、電動機駆動制御パ
ラメータのうち操舵回転に対応するデユーティ比で駆動
するように補正することにより、ステアリング系の戻り
特性が良好であり、操舵フィーリングを害することのな
い電動式パワーステアリング装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る電動式パワーステアリ
ング装置の縦断面図、第２図は直流発電機を示す第１図
中のＩＩ　−ＩＩ矢視断面図、第３図はこの発明の実施
例に係る電動式パワーステアリング装置のブロック構成
図、第４図及び第５図はこの発明の実施例に係る検出手
段の出力信号の特性図、第６図は第３図の電動式パワー
ステアリング装置で用いるマイクロコンピュータユニッ
トノ要部構成図、第７図乃至第１１図は第６図のマイク
ロコンピュータユニットの構成並びに動作を説明するた
めの特性図、第１２図はこの発明の実施例に係る電動式
パワーステアリング装置の動作を説明するための回路図
、第１３図はこの発明の実施例に係る電動式パワーステ
アリング装置の動作を説明するための特性図、第１４図
はこの発明の実施例に係る電動式パワーステアリング装
置の動作を説明するためのフローチャート、第１５図乃
至第１７図は従来例の説明図である。 図面中、（１）はブリッジ回路、（２）、（３）、（４
）　。 （５）はスイッチング手段、（４９）は電動機、（７０
）は電動機制御信号発生手段、（７２）は操舵トルク検
出手段、（７Ｇ）は操舵回転検出手段、（８２）は電動
機駆動回路、である。 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代理人　
　弁理士　　　下　　１）　容一部間　　　　　弁理士
　　　　大　　　橋　　　邦　　部同　　　　　弁理士
　　　　小　　　山　　　　　　右同　　　弁理士　　
　野　　１）　　　茂第４図 第７図 第９図 ０　　　！ＥトＦ７ｎｆｆ：ｅｆｉｉ；ＭＩＴＩ−１ｓ
ｒｓ＞１第８図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリング系の操作に対して補助トルクを発生
   する電動機と、前記ステアリング系の操舵トルクを検出
   する操舵トルク検出手段と、前記ステアリング系の操舵
   回転数を検出する操舵回転検出手段と、これら操舵トル
   ク検出手段及び操舵回転検出手段からの各検出信号に基
   づいて前記操舵トルク及び前記操舵回転数を制御パラメ
   ータとして前記電動機に所定の補助トルクを発生させる
   べく電動機制御信号を形成する電動機制御信号発生手段
   と、この電動機制御信号発生手段の前記電動機制御信号
   により作動し前記電動機に所定のデューティ比のオンオ
   フ電圧を供給してＰＷＭ制御し前記オンオフ電圧のオフ
   時に前記電動機のインダクタンスによる阻止電流が流れ
   る閉回路を有する電動機駆動回路とを備えた電動式パワ
   ーステアリング装置において、 前記電動機制御信号発生手段を、前記ステアリング系の
   行き操作状態と戻り操作状態とで前記ＰＷＭ制御を実行
   する前記制御パラメータを変更するようにしたことを特
   徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   電動機駆動回路は、互いに直列に接続した少なくとも２
   つのスイッチング素子を含む直列回路を２つ並列に接続
   したブリッジ回路を備え、前記２つの直列回路を接続す
   る節点に特定の極性の電源電圧を供給し、また前記各直
   列回路の少なくとも２つのスイッチング素子を互いに接
   続する節点をそれぞれ出力端子として前記電動機に接続
   し、前記ブリッジ回路の前記直列回路相互に関し互いに
   逆位置にある前記スイッチング素子を一組としてＰＷＭ
   制御するようにしたことを特徴とする電動式パワーステ
   アリング装置。
3. （３）特許請求の範囲第２項記載の装置において、前記
   ステアリング系の行き操作状態の場合は、前記電動機駆
   動回路の前記一組のスイッチング素子の一方をオン状態
   とし且つ前記スイッチング素子の他方を前記制御パラメ
   ータの双方に基づいて決定したデューティ比で駆動し、
   また前記ステアリング系の戻り操作の場合は、前記電動
   機駆動回路の前記一組のスイッチング素子の一方を前記
   操舵トルクに対応するデューティ比で駆動し且つ前記ス
   イッチング素子の他方を前記操舵回転数に対応するデュ
   ーティ比で駆動するように前記電動機制御信号発生手段
   の前記電動機制御信号を形成することを特徴とする電動
   式パワーステアリング装置。