JPS63232073A - 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】 りに応じて操舵補助トルクを発生する電動機を有する電
動式動力舵取装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来の電動式動力舵取装置としては、例えば特開昭５９
−７７９６６号公報に記載されているものがある。

この従来例は、ステアリングホイールに加えられる操舵
トルクに応じて操舵補助１−ルクを発生させる電動機の
温度上昇をその負荷電流の二乗に比例するので、この負
荷電流をモータ電流検出手段で検出して電動機の電流値
が所定値を越えないように制御することにより、電動機
の温度上界を抑制するようにした構成を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の電動式動力舵取装置゛にあっ
ては、操舵補助トルクを発生させる電動機の負荷電流を
検出して過負荷状態による電動機の温度上昇を抑制する
ようにしていたため、−１１ｕにステアリングホイール
に加えられる操舵トルクと操舵トルク検出器の出力電圧
との関係は、第４図に示す如く、正常状態であるときに
は、実線図示のように操舵トルクが零のときに、操舵ト
ルク検出器の出力も零となり、電動機の駆動電流が零と
なって駆動停止状態となり問題はないが、ステアリング
ホイールに連結されたステアリング系及び／又は操舵ト
ルク検出器内部の摩擦等の影響で、操舵トルクが零のと
きに、操舵トルク検出器の出力電圧が第４図で鎖線図示
の如く、零とならないでヒステリシス特性となって異常
状態となる場合があり、このヒステリシス特性による残
留電圧が、操舵トルク検出器の出力電圧と電動機駆動電
流との関係を表す第５図に示す如く、操舵トルクが零近
傍に予め設定された不感帯幅以上となると、ステアリン
グホイールを操舵していないのに、電動機に駆動電流が
供給されることになり、この状態を放置すると電動機及
び電動機制御回路の過熱。

焼ｊＨに至る可能性があるが、このときの電動機の負荷
電流は比較的小さい値であり過負荷状態ではないので、
負荷電流検出手段では検出することができず、電動機及
び電動機制御回路の過熱、焼損を防止することができな
いという問題点があった。

そこで、この発明は、上記従来例の問題点に鑑みなされ
たものであって、車両の通常の走行状態では、直進走行
と旋回走行が繰り返されることから、操舵トルク検出器
かのトルク検出値が零とならない状態が所定時間継続し
たときに、電動機駆動電流を減少させて、電動機及び電
動機駆動制御回路の過熱、焼損を未然に防止することが
可能な電動式動力舵取装置を提供することを目的として
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記目的を達成するために、この発明は、ステアリング
ホイールの操舵トルクに応じて操舵補助トルクを発生す
る電動機を有する電動式動力舵取装置において、前記ス
テアリングホイールの湿舵トルクを検出する操舵トルク
検出器と、該操舵トルク検出器の検出値に基づき前記電
動機を駆動制御する電動機制御回路と、前記操舵トルク
検出器の検出値が中立状態であるか否かを判定する中立
状態判別回路と、該中立状態判別回路で非中立状態と判
別された状態が所定時間以上継続したときに前記電動機
制御回路の出力電流値を減少させる電動機保護回路とを
備えたことを特徴としている。

〔作用〕

この発明においては、中立状態判別回路で操舵トルク検
出器の検出値が例えば零又はその近傍となる中立状態で
あるか否かを判別し、電動機保護回路で中立状態判別回
路の判別結果が非中立状態が所定時間以上継続したとき
に、電動機制御回路の出力電流を減少させる。これによ
って、操舵トルク検出器が異常状態となって、ステアリ
ングホイールに加えられる操舵トルクが零であるときに
、操舵トルク検出器から不感帯幅以上の検出値が出力さ
れた場合であっても、電動機を駆動する駆動電流を減少
させることにより、電動機及び電動機制御回路の過熱、
焼損を防止することができる。

一方、電動機保護回路で設定される所定時間未満に中立
状態判別回路で中立状態が判別されたときには、電動機
保護回路で電動機制御回路の出力電流を減少させること
はなく、通常の操舵トルク検出値に応じて電動機から操
舵補助トルクを発生させる。

〔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。

図中、１はステアリングホイール（図示せず）に加えら
れる操舵トルクを検出する操舵トルク検用層であり、第
４図に示すように、操舵トルクの方向及び大きさに応し
た出力電圧が出力される。

操舵トルク検出器１の出力電圧は、動力舵取制御装置２
に供給される。この動力舵取制御装置２は、バッテリー
Ｂからの電力がキースイ・ノチ３を介して安定化電源回
路４に供給され、この安定化電源回路４から動力舵取制
御回路２の内部回路に電源が供給されると共に、トルク
検出器１の出力電圧が入力される電動機制御回路５及び
中立状態判別回路６を備えている。

電動機制御回路５は、操舵トルク検出器ｌの操舵トルク
検出電圧がそれぞれ入力される増幅器５ａと、この増幅
器５ａの増幅出力を後述する電動機保護回路７からの出
力電圧によって補正する補正回路５ｂと、この補正回路
５ｂの出力電圧を鋸歯状波と比較することによりパルス
幅変調を行い、出力電圧に対応するパルス出力ｐａとそ
の反転ノマルス出力Ｐｂとを出力するパルス幅変調回路
５Ｃと、電源電圧等の異常を検出する異常検出回路５ｄ
と、パルス幅変調回路５ｃ、異常検出回路５ｄ及び中立
状態判別回路６からの出力が入力されるＡＮＤ回路５ｅ
、５ｆと、このＡＮＤ回路５ｅ。

５ｆの出力が供給され、例えばラックアンドビニオン式
のステアリングギヤに接続された電動ａ５ｇを駆動制御
する電動機駆動回路５ｈとを備えている。ここで、補正
回路５ｂは、第２図に示すように、フォトトランジスタ
ＰＴ及び発光ダイオードＬＥＤを組み合わせたフォトカ
プラＰＣを有し、フォトトランジスタＰＴが増幅器５ａ
の出力側と接地との間に接続され、発光ダイオードＬＥ
Ｄのアノードが正の電源に、カソードがトランジスタ等
を含んで構成される電流制御回路ＣＣを介して接地に接
続されている。電流制御回路ＣＣは、後述電動機出力減
少回路７ｂの補正用電圧■４が入力され、この補正用電
圧■、の値に比例して電流量が増加するように構成され
ている。

また、パルス幅変調回路５Ｃは、そのパルス基本周波数
が可聴範囲以下となる約１５〜２０ｋｌｌｚに選定され
、且つ補正回路５ｂの出力電圧が０（Ｖ）であるときに
、デユーティ比が５０：５０となり、正の電圧であると
きにその電圧値に応してデユーティ比が５０：５０から
１００：０まで連続的に変化し、負の電圧であるときに
その電圧値に応じてデユーティ比が５０：５０から０：
１００まで連続的に変化するパルス出力Ｐａと、その反
転パルス出力ｐｂとが出力される。

さらに、電動機駆動回路５ｈは、第３図に示すように、
トランジスタブリフジ回路５１を備えている。このトラ
ンジスタブリフジ回路５ｉは、４つのトランジスタＴ　
ｒ　Ｉ−Ｔ　ｒ　４を有し、そのトランジスタＴｒ、及
びＴｒｚが直列に接続されていると共に、トランジスタ
Ｔｒ３及びＴｒ４が直列に接続され、これらの直列回路
が並列に接続されてバッテリＢに外部リレー８のリレー
接点８ａを介して接続されている。そして、トランジス
タ］゛ｒ１及びＴｒ２の接続点とトランジスタＴ　ｒ　
３及びＴｒ４の接続点との間に前記電動機５ｇが接続さ
れ、且つトランジスタＴｒ、及びＴｒ、のベースにＡＮ
Ｄ回路５ｅの出力が、トランジスタＴｒｚ及びＴｒ３の
ベースにＡＮＤ回路５ｆの出力がそれぞれ供給されてい
る。

中立状態判別回路６は、例えばウィンドコンパレータを
含んで構成され、操舵トルク検出器１の出力電圧が零近
傍の不感帯幅内であるときに論理値“１°′、それ以外
であるときに論理値゛０′′の中立状態判別出力Ｎａと
、その反転出力となる中立状態判別出力Ｎｂとを出力し
、両判別出力が電動機保護回路７に供給されると共に、
判別出力Ｎｂが電動機制御回路５のＡＮＤ回路５ｅ、５
ｆに供給される。

電動機保護回路７は、中立状態判別回路６の中立状態判
別出力Ｎａがセット端子ｓａに、中立状態判別出力Ｎｂ
がリセット端子ｒａにそれぞれ入力されるタイマ７ａと
、このタイマ７ａのタイムアツプ信号がセント端子ｓｂ
に、中立状態判別回路６の中立状態判別出力Ｎｂがリセ
ット端子ｒｂにそれぞれ入力される電動機出力減少回路
７ｂとを備えている。ここで、タイマ７ａは、そのタイ
ムアンプ設定時間が車両の通常の走行状態では、タイム
アツプしない程度に十分長く選定されている。また、電
動機出力減少回路７ｂは、例えば充放電用コンデンサを
有し、このコンデンサがタイマ７ａのタイムアツプ信号
によって充電を開始すると共に・中立状態判別回路６の
中立状態判別出力Ｎｂが論理値“ｌ”であるときに急速
放電され・このコンデンサの端子間電圧が電動機制御回
路５の補正回路５ｂに補正用電圧ＶＡとして供給される
。

常検出回路５ｄの出力が論理値“１”′のときに、外部
リレー８のリレーコイル８ｂに通電してこれを付勢し、
リレー接点８ａを閉じ、異常検出回路５ｄの出力が論理
値“０”のとなったときにリレーコイル８ｂへの通電を
遮断してリレー接点８ａを開き、電、動機５ｇへの電力
供給を遮断する。

次に、上記実施例の動作を説明する。今、操舵トルク検
出器１が正常状態であり、第４図で実線図示の如くステ
アリングホイールの右操舵に応じて正の出力電圧を、左
操舵に応じて負の出力電圧を、非操舵時に零の出力電圧
をそれぞれ出力するものとする。この正常状態において
は、ステアリングホイールを操舵していない非操舵状態
であるときに、操舵トルク検出２Ｓ１の出力電圧が零で
あるので、中立状態判別回路６の中立状態判別出力Ｎａ
が論理値°“Ｏパ、中立状態判別出力Ｎｂが論理値“１
°°であるので、電動機保護回路７のタイマ７ａ及び電
動機出力減少回路７ｂはリセット状態にあり、電動機出
力減少回路７ｂの出力電圧は一′状態を維持し、フォト
カプラＰＣの発光ダイオードＬＥＤは消灯状態となって
、フォトトランジスタＰＴがオフ状態となっており、増
幅器５ａの出力電圧をそのままパルス幅変調回路５Ｃに
出力する。このとき、電動機制御回路５の増幅器５ａの
増幅出力も零であり、減算回路５Ｃの減算出力も零を維
持するので、パルス幅変調回路５Ｃのパルス出力Ｐａは
そのデユーティ比が５０　：　５０となり、反転パルス
出力ｐｂのデユーティ比も５０：５０となる。

一方、中立状態判別回路６の中立状態判別出力Ｎａが論
理値“Ｏ”であるので、ＡＮＤ回路５　ｅ　ｒ５ｆから
は共にパルス出力が得られず、電動機駆動回路５ｈの各
トランジスタＴｒ＋〜Ｔｒ、がオフ状態となっており、
電動機５ｇは回転停止状態を維持しており、操舵補助ト
ルクを発生することはない。

この状態から、ステアリングホイールを右切り（又は左
切り）すると、これに応じて操舵トルク検出器ｌから操
舵トルクに応じた出力電圧が出力される。この出力電圧
が中立状態判別回路６の不出器ｌの出力電圧に比例した
パルス出力Ｐａ、Ｐｂが得られたとしても、ＡＮＤ回路
５ｅ、５ｆからはパルス出力は得られず、電動機５ｇは
回転停止状態を維持する。

その後、操舵トルク検出器１の出力電圧が中立判別回路
６の設定値を越えると、その判別出力Ｎａが論理値“１
”に、判別出力が論理値“０”にそれぞれ反転するので
、ＡＮＤ回路５ｅ、５ｆからパルス幅変調回路５Ｃのパ
ルス出力Ｐａ、Ｐｂが出力され、これが電動機駆動回路
５ｈに供給されるので、この電動機駆動回路５ｈによっ
て電動機５ｈが正転駆動され、操舵トルクに応じた所定
の操舵補助トルクを発生させる。

このとき、中立状態判別回路６の判別出力Ｎａが論理値
“１”に反転したときに、電動機保護回路７のタイマ７
ａがセットされて計時を開始するが、車両の通常の走行
状態では、直進走行状態即ち操舵トルクが零近傍の状態
が比較的短時間の間に繰り返し到来するので、この状態
となると中立判別回路６０判別出力Ｎｂが論理値“°１
゛となることにより、タイマ７ａがリセットされるため
、タイムアツプ出力は出力されず、電動機出力減少回路
７ｂの出力は零を維持する。

しかしながら、操舵トルク検出器１の出力電圧が、ステ
アリング系の摩擦或いは操舵トルク検出器１の内部の摩
擦によって、第４図゛で１￥線図示の如く、ヒステリシ
ス特性を有し、操舵トルクが雰であるときの残留電圧が
中立状態判別回路６の設定電圧を越える場合には、中立
状態判別回路６の中立状態判別出力Ｎａが論理値“１′
°となり、ＡＮＤ回路５ｅ、５ｆからステアリングホイ
ールを操舵していないにもかかわらず、パルス出力が得
られ、これが電動機駆動回路５ｈに入力される。

このため、操舵トルク出力電圧に比例する駆動電流が電
動機５ｇに供給されることになるので、この状態を放置
すると電動機５ｇ及び電動機制御回路５の過熱、焼損を
招くことになる。

しかしながら、この発明においては、中立状態判別回路
６の判別出力Ｎａが論理値“１°゛に反転した状態で電
動機保護回路７のタイマ７ａがセットされて計時を開始
し、判別出力Ｎａが論理値“１′°の状態を継続してこ
のタイセフａがタイムアツプすると、そのタイムアツプ
信号が論理値″１”となり、これが電動機出力減少回路
７ｂに入力されるので、この電動機出力減少回路７ｂか
ら時間の経過と共に上昇する補正出力電圧が得られ、こ
れが電動機制御回路５の補正回路５ｂに供給される。し
たがって、この補正回路５ｂで、その電流制御回路ＣＣ
がオン状態となり、発光ダイオードＬＥＤが補正用電圧
■、に比例した電流による光度で発光する。このため、
フォトトランジスタＰＴがオン状態となって、増幅器５
ａの出力電圧を時間の経過と共に零に近づける補正を行
う。

′に５０　：　５０に近づき、電動機５ｈに供給される
駆動電流の実効値が小さくなって、電動機５ｈで発生す
る操舵補助トルクが徐々に減少される。

そして、電動機５ｇの出力は連続して出力しても過熱し
ない程度にまで減少する。

このように、操舵トルク検出器１の出力電圧にヒステリ
シス特性が生じて、中立状態判別回路６の判別出力Ｎａ
が論理値“１”の状態がタイマ７ａに設定された所定時
間以上継続する状態となると、゛自動的に電動機駆動電
流が減少されるので、電動機５ｇ及びその制御回路が過
熱、焼損することを未然に防止することができ、またバ
ッテリーを動力源とするフォークリフト等の車両にあっ
ては、消費電力の節約となり、稼働時間を延長させるこ
とができる。

また、この電動機停止状態から車両の走行を開始させて
、ステアリングホイールを操舵することにより、操舵ト
ルク検出器１の出力電圧が零又はその近傍の不感帯幅内
となったときに、中立状態判別回路６の判別出力Ｎａが
論理値“Ｏｏ”、判別圧が零に復帰する。したがって、
爾後補正回路５ｂから操舵トルク検出器１の出力電圧を
増幅した増幅器５ａの出力電圧がそのまま出力されるこ
とになり、パルス幅変調回路５Ｃから操舵トルク検出器
１の出力電圧に対応したデユーティ比のパルス出力が出
力されて電動機５ｇで操舵トルクに略応じた操舵補助ト
ルクを発生させることができる。

なお、上記実施例においては、電動機保護回路の電動機
出力減少回路７ｂで時間の経過と共に上昇する補正電圧
を発生させて、電動機の駆動電流を徐々に減少させる場
合について説明したが、これに限定されるものではな（
、補正回路５ｂ及び電動機出力減少回路７ｂを省略し、
これに代えてタイマ７ａのタイムアツプ信号をインバー
タで反転させて直接ＡＮＤ回路５ｅ、５ｆに入力するよ
一゛うにし、タイマ７ａがタイムアツプしたときに、／
＜ＮＤ回路５ｅ、５ｆのパルス出力を停止させて、電動
機５ｇを停止させるようにしてもよく、また電動機出力
減少回路７ｂを省略すると共に、補正回Ｆｔ？ｒ５ｂを
、増幅器５ａの出力電圧と電動機５ｇの過熱、焼損に影
響のない微小電流を供給するための所定設定電圧を発生
する電圧発生回路とを選択する選択回路に置換し、この
選択回路をタイマ７ａのタイムアツプ時に電圧発生回路
側に切換えるようにしてもよい。

さらに、上記実施例においては、電動機制御回路５のパ
ルス幅変調回路５ｃで正及び負の入力電圧に応じたデユ
ーティ比の２つのパルス出力Ｐａ。

ｐｂを出力する場合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、増幅器５ａの出力側に操舵方向を判
定する操舵方向判定回路及び絶対値回路を設け、その絶
対値回路の絶対値出力を、電動機出力減少回路７ｂの出
力が減算入力側に供給される減算回路に供給し、この減
算回路の減算出力をパルス幅変調回路でパルス出力に変
換し、このパルス出力をＡＮＤ回路を介して電動機駆動
回路５ｈに供給し、この電動機駆動回路５ｈで前記操舵
方向判定回路の判定結果に基づき電動機５ｇの駆動方向
を制御するようにしてもよい。

否かを判別する中立状態判別回路の判別結果が非中立状
態を所定時間継続したときに、電動機保護回路によって
操舵トルク検出値に基づく電動機駆動電流を減少させる
ように構成されているので、操舵トルク検出器のトルク
検出値がヒステリシス特性を有する場合でも、電動機及
びその制御回路の過熱、焼１貝を確実に防止することが
でき、安全性の高い電動式動力舵取装置を提供すること
ができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る電動式動力舵取装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は第１図の補正回路の具体的
構成を示す回路図、第３図は第１図の電動機駆動回路の
具体的構成を示すブロック図、第４図は操舵トルクと操
舵トルク検出器の出力電圧との関係を示す特性線図、第
５図は操舵トルク検出器の出力電圧と電動機出力との関
係を示す特性線図である。 図中、１は操舵トルク検出器、２は動力舵取制御装置、
５は電動機制御回路、５ｂは補正回路、５ｃはパルス幅
変調回路、５ｅ、５ｆはＡＮＤ回路、５ｇは電動機、５
ｈは電動機駆動回路、６は中立状態判別回路、７は電動
機保護回路、７ａはタイマ、７ｂは電動機出力減少回路
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングホィールの操舵トルクに応じて操舵
   補助トルクを発生する電動機を有する電動式動力舵取装
   置において、前記ステアリングホィールの操舵トルクを
   検出する操舵トルク検出器と、該操舵トルク検出器の検
   出値に基づき前記電動機を駆動制御する電動機制御回路
   と、前記操舵トルク検出器の検出値が中立状態であるか
   否かを判定する中立状態判別回路と、該中立状態判別回
   路で非中立状態と判別された状態が所定時間以上継続し
   たときに前記電動機制御回路の出力電流値を減少させる
   電動機保護回路とを備えたことを特徴とする電動式動力
   舵取装置。
2. （２）前記電動機保護回路は、中立状態判別回路で非中
   立状態と判別されたときにセットされ、中立状態と判別
   されたときにリセットされるタイマと、該タイマのタイ
   ムアップ時に時間の経過と共に増加する補正出力を前記
   電動機制御回路に出力するように構成され、前記電動機
   制御回路は、操舵トルク検出器の検出値に応じた制御出
   力から前記補正出力を減算するように構成されている特
   許請求の範囲第１項記載の電動式動力舵取装置。
3. （３）前記電動機制御回路は、操舵トルク検出器の検出
   値に応じた制御出力から補正出力を減算した減算出力が
   零又は負となったときに出力電力値を零とするように構
   成されている特許請求の範囲第２項記載の電動式動力舵
   取装置。