JP2000302052A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可変絞り弁駆動用のステッピングモータの発熱
を抑制しながら、操舵フィーリングを向上する。 【解決手段】直前の所定期間（たとえば６０秒）におけ
る通電時間ＰＴが計測され（Ｓ１）、この計測結果に基
づいてステッピングモータの作動デューティが設定され
る。すなわち、通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈ（たとえば
１５秒）以下であれば（Ｓ２のＹＥＳ）、１００％の作
動デューティが設定され（Ｓ３）、通電時間ＰＴがしき
い値Ｔｈを超える場合には（Ｓ２のＮＯ）、２５％の作
動デューティが設定される（Ｓ４）。この設定された作
動デューティで、ステッピングモータの回転位置が、車
速に応じて制御される（Ｓ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、油圧制御弁の圧
油流量をステッピングモータによって駆動される可変絞
り弁により調整するパワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧式のパワーステアリング装置では、
操舵トルクに応じて開度が変化する複数の絞り部を有す
る油圧制御弁が備えられている。これにより、操舵トル
クに応じた油圧が操舵補助力発生用油圧アクチュエータ
に伝達され、適切な操舵補助力が発生される。

【０００３】上記アクチュエータに作用する油圧に対す
る操舵抵抗の関係を車速や操舵角等の運転条件に応じて
変化させるために、運転条件に応じて開度が変化する可
変絞り弁を油圧制御弁に接続し、この可変絞り弁によっ
て圧油流量を制御するようになっている。これにより、
高速になる程に操舵の安定性を向上すると共に低速にな
る程に操舵の応答性を向上するようにして、運転条件に
応じた適切な操舵補助が実現される。

【０００４】可変絞り弁は、ハウジングと、このハウジ
ングに軸方向移動可能に挿入されたスプールと、このス
プールに螺合するネジ部材とを有している。ネジ部材
は、ステッピングモータによって回転されるようになっ
ていて、このネジ部材の回転に伴ってスプールが軸方向
に移動し、可変絞り弁の開度が変化する構成となってい
る。

【０００５】ステッピングモータは、図１０に示すよう
に、自己発熱による温度上昇に伴って発生トルクが減少
することが知られている。発生トルクが不足して上記ネ
ジ部材の駆動を良好に行うことができなくなれば、圧油
流量の制御が不良になり、操舵フィーリングの悪化を招
く。そこで、従来では、ステッピングモータの作動デュ
ーティを、発熱を抑制できる一定値（たとえば、３０
％）として、ステッピングモータを駆動している。

【０００６】また、図１１に示すように、ステッピング
モータの発生トルクは、パルスレートが高くなるほど低
くなる。そこで、従来では、ステッピングモータに与え
る駆動パルスのパルスレートを、発熱時であっても十分
な発生トルクを確保できる一定値（たとえば、１００PP
S(Pulse Per second)）として、ステッピングモータを
駆動している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
制御では、車両が急加速または急減速するときの応答精
度が悪く、そのために、操舵フィーリングの悪化を招い
ていた。そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題
を解決し、可変絞り弁駆動用のステッピングモータの発
熱を抑制しながら、操舵フィーリングを向上できるパワ
ーステアリング装置を提供することである。

【０００８】また、この発明の他の目的は、ステッピン
グモータの発熱状態に応じたパルスレートを設定するこ
とにより、応答精度の向上を図ったパワーステアリング
装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、油圧制御
弁の圧油流量をステッピングモータによって駆動される
可変絞り弁により調整するパワーステアリング装置であ
って、所定時間中におけるステッピングモータへの通電
時間を計測する通電時間計測手段と、この通電時間計測
手段により計測された通電時間に応じて、ステッピング
モータの制御態様を変更する制御手段とを含むことを特
徴とするパワーステアリング装置である。

【００１０】上記の構成によれば、所定時間中における
ステッピングモータへの通電時間に応じて、ステッピン
グモータの制御態様が変更される。したがって、たとえ
ば、所定時間中の通電時間が予め定めるしきい値以下の
場合には、ステッピングモータの温度がさほど高くない
と考えられるから、ステッピングモータを高速駆動すれ
ばよい。また、当該通電時間が当該しきい値を超える場
合には、ステッピングモータの温度が高まっているおそ
れがあるので、ステッピングモータを低速駆動すること
とすればよい。これにより、ステッピングモータの発熱
を抑制でき、かつ、直前の期間の通電期間が短い限りに
おいて、高速な応答性を確保できる。また、ステッピン
グモータの自己発熱を抑制できるので、減磁や潤滑油の
揮発を抑制でき、これにより、ステッピングモータの寿
命を長期化できる。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記制御手段は、
上記通電時間計測手段により計測された通電時間が、予
め定めるしきい値以下の場合には、第１の作動デューテ
ィで上記ステッピングモータを駆動し、上記通電時間が
上記しきい値を超えている場合には、上記第１の作動デ
ューティよりも小さな第２の作動デューティで上記ステ
ッピングモータを駆動するものであることを特徴とする
請求項１記載のパワーステアリング装置である。

【００１２】この構成によれば、所定時間中の通電時間
がしきい値以下の場合には、比較的大きな第１の作動デ
ューティによりステッピングモータが高速に駆動され、
通電時間がしきい値を超えている場合には、比較的小さ
な第２の作動デューティでステッピングモータが駆動さ
れる。これにより、ステッピングモータの自己発熱を抑
制しながら、操舵フィーリングの向上が図られる。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記制御手段は、
上記通電時間計測手段により計測された通電時間が、予
め定めるしきい値以下の場合には、第１のパルスレート
で上記ステッピングモータを駆動し、上記通電時間が上
記しきい値を超えている場合には、上記第１のパルスレ
ートよりも小さな第２のパルスレートで上記ステッピン
グモータを駆動するものであることを特徴とする請求項
１または２記載のパワーステアリング装置である。

【００１４】この構成によれば、所定時間中の通電時間
がしきい値以下の場合には、比較的大きな第１のパルス
レートによりステッピングモータが高速に駆動され、通
電時間がしきい値を超えている場合には、比較的小さな
第２のパルスレートでステッピングモータが低速に駆動
される。これにより、低温時には、応答精度の高い絞り
弁の開度調整が可能になり、ステッピングモータが高温
になっているおそれがある時には、絞り弁の駆動のため
に十分なトルクが確実に発生される。これに加えて、ス
テッピングモータの自己発熱が抑制されるから、ステッ
ピングモータの長寿命化にも寄与できる。

【００１５】車両の通常の走行状態では、たとえば、６
０秒の期間内に、５秒程度の時間だけ、ステッピングモ
ータへの通電が行われる。このような通常の状態では、
ステッピングモータの自己発熱は少ない。したがって、
上述のしきい値をたとえば、１５秒程度に設定しておけ
ば、車速に応じて可変絞り弁の開度を変更することとし
ている場合に、車両が急加速または急減速する際には、
ステッピングモータを高速に駆動して、応答精度の高い
制御を実現できる。したがって、急加速時または急減速
時の操舵フィーリングを向上できる。

【００１６】一方、急加速／急減速が繰り返されるよう
な状況では、一定時間内におけるステッピングモータへ
の通電時間が長くなるが、このような場合には、作動デ
ューティおよび／またはパルスレートを小さくすること
により、ステッピングモータの自己発熱が抑制され、可
変絞り弁の確実な動作が確保される。なお、所定時間中
の通電時間の計測を、たとえば２０秒ごとの移動平均値
として求めることにより、制御精度の向上を図ってもよ
い。この場合、最初の計測のみ、たとえば６０秒間の計
測とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係るラックピニオン式油圧パワース
テアリング装置１の構成を示す断面図である。このパワ
ーステアリング装置１は、車両のハンドル（図示省略）
に連結される入力軸２と、この入力軸２にトーションバ
ー６を介し連結される出力軸３とを備えている。トーシ
ョンバー６は、ピン４により入力軸２に連結され、セレ
ーション５により出力軸３に連結されている。入力軸２
は、ベアリング８を介しバルブハウジング７により支持
され、また、ベアリング１２を介して出力軸３により支
持されている。出力軸３はベアリング１０、１１を介し
てラックハウジング９により支持されている。

【００１８】出力軸３には、ピニオン１５が形成されて
おり、このピニオン１５に噛み合うラック１６に操舵用
車輪（図示省略）が連結されている。これにより、操舵
による入力軸２の回転は、トーションバー６を介してピ
ニオン１５に伝達され、このピニオン１５の回転がラッ
ク１６の車両幅方向移動に変換されて、操舵用車輪の転
舵が達成される。

【００１９】操舵補助力発生用油圧アクチュエータとし
て油圧シリンダ２０が設けられている。この油圧シリン
ダ２０は、ラックハウジング９により構成されるシリン
ダチューブと、ラック１６に一体化されたピストン２１
とを備えている。ピストン２１により仕切られる油室２
２、２３に、操舵方向と操舵抵抗とに応じて圧油を供給
するために、ロータリー式油圧制御弁３０が設けられて
いる。

【００２０】この油圧制御弁３０は、バルブハウジング
７に相対回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部
材３１と、この第１バルブ部材３１に同軸中心に相対回
転可能に挿入されている第２バルブ部材３２とを備えて
いる。第１バルブ部材３１は、出力軸３に、同行回転す
るよう連結されている。また、第２バルブ部材３２は、
入力軸２と一体的に成形されている。すなわち、入力軸
２の外周部により第２バルブ部材３２が構成され、第２
バルブ部材３２は入力軸２と同行回転する。よって、第
１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とは、操舵抵抗
に応じて前記トーションバー６がねじれることで、同軸
中心に相対回転する。

【００２１】バルブハウジング７には、ポンプ７０に接
続される入口ポート３４と、油圧シリンダ２０の一方の
油室２２に接続される第１ポート３７と、他方の油室２
３に接続される第２ポート３８と、直接にタンク７１に
接続される第１出口ポート３６と、後述の可変絞り弁６
０を介しタンク７１に接続される第２出口ポート６１と
が設けられている。各ポート３４、３６、３７、３８、
６１は、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２との
内外周間の弁間流路２７を介して互いに接続されてい
る。

【００２２】すなわち、図２に示すように、第１バルブ
部材３１の内周に８ケの凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃが
周方向に関し互いに等間隔に形成され、第２バルブ部材
３２の外周に８ケの凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃが周方
向に関し互いに等間隔に形成されている。そして、第１
バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０
ｃの間に第２バルブ部材３２に形成された凹部５１ａ、
５１ｂ、５１ｃが位置している。

【００２３】第１バルブ部材３１に形成された凹部は、
２ケの右操舵用凹部５０ａと、２ケの左操舵用凹部５０
ｂと、４ケの連絡用凹部５０ｃとを構成する。２ケの右
操舵用凹部５０ａは、第１バルブ部材３１に形成された
流路５３と第１ポート３７とを介して油圧シリンダ２０
の右操舵補助力発生用油室２２に接続され、互いに周方
向に１８０°離れて配置されている。また、２ケの左操
舵用凹部５０ｂは、第１バルブ部材３１に形成された流
路５４と前記第２ポート３８とを介して油圧シリンダ２
０の左操舵補助力発生用油室２３に接続され、互いに周
方向に１８０°離れて配置されている。

【００２４】第２バルブ部材３２に形成された凹部は、
４ケの圧油供給用凹部５１ａと、２ケの第１圧油排出用
凹部５１ｂと、２ケの第２圧油排出用凹部５１ｃとを構
成する。４ケの圧油供給用凹部５１ａは、第１バルブ部
材３１に形成された圧油供給路５５と入口ポート３４と
を介しポンプ７０に接続され、互いに周方向に９０°離
れて配置されている。２ケの第１圧油排出用凹部５１ｂ
は、入力軸２に形成された流路５２ａから入力軸２とト
ーションバー６との間を通り、入力軸２に形成された流
路５２ｂ（図１参照）と第１出口ポート３６とを介して
タンク７１に接続され、互いに周方向に１８０°離れて
配置されている。２ケの第２圧油排出用凹部５１ｃは、
第１バルブ部材３１に形成された流路５９と第２出口ポ
ート６１とを介して可変絞り弁６０に接続され、互いに
周方向に１８０°離れて配置されている。

【００２５】各第１圧油排出用凹部５１ｂは右操舵用凹
部５０ａと左操舵用凹部５０ｂとの間に配置され、各第
２圧油排出用凹部５１ｃは連絡用凹部５０ｃの間に配置
され、右操舵用凹部５０ａと連絡用凹部５０ｃとの間お
よび左操舵用凹部５０ｂと連絡用凹部５０ｃとの間に圧
油供給用凹部５１ａが配置されている。第１バルブ部材
３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向
に沿う縁と第２バルブ部材３２に形成された凹部５１
ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に沿う縁との間が絞り部
Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′を構成する。
このように、各絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、
Ｄ、Ｄ′はポンプ７０とタンク７１と油圧シリンダ２０
とを接続する弁間流路２７に配置されている。

【００２６】第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２
との間の各絞り部は、複数の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから
なる第１の組と、第１の組に属する各絞り部Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄよりも閉鎖角度の大きな複数の絞り部Ａ′、
Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′からなる第２の組とに組分けされる。
また、第２の組に属する絞り部は、圧油供給用凹部５１
ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′と、こ
の絞り部Ａ′、Ｃ′よりも閉鎖角度の大きな連絡用凹部
５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部
Ｂ′、Ｄ′の２種類とされる。

【００２７】入力軸２と出力軸３は、路面から操舵用車
輪を介して伝達される抵抗によるトーションバー６のね
じれによって相対回転する。この相対回転により第１バ
ルブ部材３１と第２バルブ部材３２とが相対回転するこ
とで、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、
Ｄ′の流路面積が変化し、油圧シリンダ２０が、操舵方
向と操舵抵抗に応じた操舵補助力を発生する。第１の組
に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは第２の組に属する絞り
部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′よりも、閉鎖角度が小さいの
で、その操舵抵抗の変化に対する油圧変化割合は大きく
なる。

【００２８】操舵が行われていない状態では、両バルブ
部材３１、３２の間の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、
Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′は全て開かれ、入口ポート３４と各出
口ポート３６、６１とは弁間流路２７を介して連通す
る。したがって、ポンプ７０から油圧制御弁３０に流入
する油はタンク７１に還流し、操舵補助力は発生しな
い。この状態から右方へ操舵することによって生じる操
舵抵抗により両バルブ部材３１、３２が相対回転する
と、図２に示すように、圧油供給用凹部５１ａと右操舵
用凹部５０ａとの間の絞り部Ａおよび左操舵用凹部５０
ｂに隣接する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃ
との間の絞り部Ａ′の流路面積が大きくなり、右操舵用
凹部５０ａと第１圧油排出用凹部５１ｂとの間の絞り部
Ｂおよび左操舵用凹部５０ｂに隣接する圧油供給用凹部
５１ａに隣接する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹
部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′の流路面積が小さくなり、
圧油供給用凹部５１ａと左操舵用凹部５０ｂとの間の絞
り部Ｃおよび右操舵用凹部５０ａに隣接する圧油供給用
凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ｃ′の流
路面積が小さくなり、左操舵用凹部５０ｂと第１圧油排
出用凹部５１ｂとの間の絞り部Ｄおよび右操舵用凹部５
０ａに隣接する圧油供給用凹部５１ａに隣接する連絡用
凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部
Ｄ′の流路面積が大きくなる。これにより、図中矢印で
示す圧油の流れにより油圧シリンダ２０の右操舵補助力
発生用油室２２に操舵方向と操舵抵抗に応じた圧力の圧
油が供給され、また、左操舵補助力発生用油室２３から
タンク７１に油が還流し、車両の右方への操舵補助力が
油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。

【００２９】左方へ操舵すると、第１バルブ部材３１と
第２バルブ部材３２とは、右方に操舵した場合と逆方向
に相対回転し、絞り部Ａ、Ａ′の流路面積が小さくな
り、絞り部Ｂ、Ｂ′の流路面積が大きくなり、絞り部
Ｃ、Ｃ′の流路面積が大きくなり、絞り部Ｄ、Ｄ′の流
路面積が小さくなる。よって、車両の左方への操舵補助
力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。

【００３０】図３に拡大して示すように、第２出口ポー
ト６１に連通する可変絞り弁６０は、バルブハウジング
７に接続された第２バルブハウジング７′と、この第２
バルブハウジング７′に形成された挿入孔６６に軸方向
（図１および図３において上下方向）に移動可能に挿入
されたスプール６２とを有する。スプール６２には、通
孔６２ｄが形成されており、この通孔６２ｄの内周下部
に雌ねじ孔６２ｄ′が形成され、この雌ねじ孔６２ｄ′
にねじ合わされるネジ部材６４が設けられている。

【００３１】挿入孔６６の一端は、プラグ６８がシール
を介しねじ込まれることで閉鎖されている。挿入孔６６
の他端は、第２バルブハウジング７′に形成されたアク
チュエータ室７２に、第２支持孔７３を介して連絡して
いる。この第２支持孔７３に、上記ネジ部材６４が挿通
されている。アクチュエータ室７２には、ネジ部材６４
を回転駆動するステッピングモータ８０が内蔵されてい
る。このステッピングモータ８０の出力シャフト８０ａ
にブロック９１が圧入され、そのブロック９１にネジ部
材６４の端部が凹部６４ａを介して嵌め合わされてい
る。これにより、ステッピングモータ８０の出力シャフ
ト８０ａの回転がネジ部材６４に伝達されるようになっ
ている。

【００３２】ステッピングモータ８０を駆動制御するた
めのコントローラ６３は、車速センサ１０５に接続さ
れ、ステッピングモータ８０を車速に応じて制御する。
すなわち、高速になるとネジ部材６４は一方向に回転さ
れてスプール６２は図中下方に変位し、低速になるとネ
ジ部材６４は他方向に回転されてスプール６２は図中上
方に変位する。

【００３３】スプール６２の外周には周溝６２ａが形成
され、挿入孔６６の内周には周溝６６ａが形成され、両
周溝６２ａ、６６ａの間に絞り部６７が形成されてい
る。この絞り部６７の開度は、車速が高速になってスプ
ール６２が図中下方に変位すると大きくなり、車速が低
速になってスプール６２が上方に変位すると小さくな
る。

【００３４】第２バルブハウジング７′には、挿入孔６
６の内周の周溝６６ａと第２出口ポート６１とを連通す
る連絡流路５８が形成されている。また、スプール６２
の外周の周溝６２ａとスプール６２の通孔６２ｄとを連
通する径方向孔６２ｃがスプール６２に形成されてい
て、通孔６２ｄはスプール６２の上方空間に連絡してい
る。そして、スプール６２の上方空間と第１出口ポート
３６とを連通する流路７６が、バルブハウジング７と第
２バルブハウジング７′とに亘って形成されている。こ
れにより、ポンプ７０から供給される圧油は、弁間流路
２７および第２出口ポート６１から連絡流路５８に導か
れ、この連絡流路５８から絞り部６７に至り、この絞り
部６７から第１出口ポート３６を介しタンク７１に至
る。なお、スプール６２には通孔６２ｄと平行にドレン
流路６２ｈが形成されていて、スプール６２の上方空間
と下方空間とを接続している。

【００３５】プラグ６８とスプール６２の一端との間に
は、圧縮コイルバネ９０が配置され、バネ９０によって
スプール６２に軸方向の弾力が付与されている。このよ
うな構成により、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、
Ｃ′、Ｄ′とタンク７１との間の油路の流路面積が、車
速に応じた可変絞り弁６０の作動により変化する。すな
わち、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより制
御される圧油流量の、第２の組に属する絞り部Ａ′、
Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′により制御される圧油流量に対する割
合が、可変絞り弁６０の作動により変化する。

【００３６】低速走行時においては、スプール６２は図
１および図３において上方に変位し、これにより可変絞
り弁６０の絞り部６７は全閉状態になる。この場合、操
舵入力トルクが小さく、両バルブ部材３１、３２の相対
回転角が小さくても、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄの流路面積を小さくし、操舵補助力を発生させる
油圧の増加割合を大きくし、低速走行時における操舵の
高応答性を満足させることができる。

【００３７】高速走行時においては、スプール６２は図
１および図３において下方に変位し、これによって可変
絞り弁６０の絞り部６７の流路面積は、第２の組に属す
る絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最大値
以上になる。この場合、操舵入力トルクを大きくし、両
バルブ部材３１、３２の相対回転角を大きくしない限
り、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の
流路面積は小さくなることなく大きく保持され、操舵補
助力を発生させる油圧の増加割合は小さいので、高速走
行時における操舵の安定性を満足させることができる。

【００３８】中速走行時においては、スプール６２の変
位により可変絞り弁６０の絞り部６７の流路面積は、第
２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路
面積の最小値よりも大きくその最大値よりも小さくな
る。これにより、操舵補助力は、操舵抵抗に応じて制御
されることになる。図４は、コントローラ６３に関連す
る電気的構成を示すブロック図である。コントローラ６
３（制御手段）は、マイクロコンピュータ１０１と、ス
テッピングモータ８０に駆動パルスを与える駆動回路１
０２とを備えている。また、マイクロコンピュータ１０
１は、ステッピングモータ８０への通電時間を計測する
ための計測部１０３（通電時間計測手段）を備えてい
る。

【００３９】この構成により、コントローラ６３は、車
速センサ１０５の出力信号から得られる車速情報に基づ
いて、可変絞り弁６０の開度を車速に応じて制御すべ
く、ステッピングモータ８０を制御する。図５には、ス
テッピングモータ８０の回転位置（ステップ数）と車速
との関係の一例を示す。ステッピングモータ８０の回転
位置は可変絞り弁６０の開度に１対１に対応するから、
このような制御によって、車速に応じた適切な操舵補助
力を発生させることができる。

【００４０】図６は、この実施形態におけるステッピン
グモータ８０の通電制御処理を説明するためのフローチ
ャートである。この処理は、マイクロコンピュータ１０
１によって一定の制御周期（たとえば、２０秒）毎に繰
り返し実行される。まず、計測部１０３により、直前の
所定時間（たとえば６０秒）内におけるステッピングモ
ータ８０への通電時間ＰＴ（通電時間の総和）が計測さ
れる（ステップＳ１）。車両がほぼ定速で走行している
場合には、ステッピングモータ８０の回転位置はほぼ一
定に保持されるから、ステッピングモータ８０への通電
時間ＰＴは短くなる。一方、車両が急加速／急減速を繰
り返すような場合には、ステッピングモータ８０への通
電時間ＰＴが長くなる。

【００４１】次に、マイクロコンピュータ１０１は、上
記計測された通電時間ＰＴが、予め定めるしきい値Ｔｈ
（たとえば１５秒）以下かどうかを判断する（ステップ
Ｓ２）。マイクロコンピュータ１０１は、通電時間ＰＴ
がしきい値Ｔｈ以下であれば、ステッピングモータ８０
の自己発熱が少ないものと見なして、ステッピングモー
タ８０の作動デューティを１００％（第１の作動デュー
ティ）に設定する（ステップＳ３）。一方、通電時間Ｐ
Ｔがしきい値Ｔｈを超えていれば、マイクロコンピュー
タ１０１は、ステッピングモータ８０の自己発熱が多い
ものと見なして、ステッピングモータ８０の作動デュー
ティを２５％（第２の作動デューティ）に設定する（ス
テップＳ４）。

【００４２】このようにして定められた作動デューティ
により、次の制御周期での車速感応型制御が行われる
（ステップＳ５）。すなわち、マイクロコンピュータ１
０１は、当該設定された作動デューティでステッピング
モータ８０を駆動し、このステッピングモータ８０の回
転位置を車速に応じた位置に制御する。作動デューティ
は、制御周期（たとえば２０秒）ごとに更新されること
になる。

【００４３】なお、イグニッションスイッチがオンされ
てコントローラ６３に電源が供給された直後には、マイ
クロコンピュータ１０１は、作動デューティを１００％
に設定する。図７(a)は、作動デューティを１００％と
したときのステッピングモータ８０の動作例を示す図で
あり、図７(b)は、作動デューティを２５％としたとき
の動作例を示す図である。いずれも、ステッピングモー
タ８０の回転位置を「２ステップ」から「５ステップ」
へと変化させる場合の動作例を示している。斜線部分
は、ステッピングモータ８０への通電状態を表してお
り、この期間の長さが計測部１０３によって計測され
る。

【００４４】たとえば、駆動回路１０２からステッピン
グモータ８０に与えられる駆動パルスのパルスレートが
１００PPS(Pulse Per Second)に設定されているとする
と、１０msec毎に駆動パルスが発生され、ステッピング
モータ８０の回転位置が変化する。したがって、作動デ
ューティが１００％であれば、４０msecで「２ステッ
プ」から「５ステップ」へとステッピングモータ８０の
回転位置が変化する。

【００４５】これに対して、作動デューティ２５％のと
きには、マイクロコンピュータ１０１は、２パルス周期
分（２０msec）だけ駆動パルスを発生した後に６パルス
周期分（６０msec）の休止期間（駆動パルスが出力され
ない期間）がおかれるように、駆動回路１０２を制御す
る。これにより、全体で１／４の期間だけステッピング
モータ８０に通電されることになり、２５％の作動デュ
ーティが達成される。

【００４６】ステッピングモータ８０を停止状態から再
び回転させるときには、最初に、停止直前と同じ励磁パ
ターンの駆動パルスが与えられるので、２パルス周期分
の駆動により、ステッピングモータ８０の回転位置は、
１ステップだけ変化する。よって、「２ステップ」から
「５ステップ」への移行には、１８０msecの時間を要す
ることになる。

【００４７】以上のようにこの実施形態によれば、所定
時間内の通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈ以上であれば作動
デューティを１００％として高い応答精度でステッピン
グモータ８０を駆動制御し、所定時間内の通電時間ＰＴ
がしきい値Ｔｈを超える場合には作動デューティを２５
％としてステッピングモータ８０の発熱を抑制するよう
にしている。これにより、ステッピングモータ８０の発
熱を抑制しつつ、急加速および急減速時における良好な
操舵フィーリングを達成できる。また、ステッピングモ
ータ８０の発熱が抑制されることにより、ステッピング
モータ８０の減磁を抑制でき、また、ステッピングモー
タ８０内外の潤滑油の揮発を抑制できるので、ステッピ
ングモータ８０の寿命を長くすることができるという効
果をも奏することができる。

【００４８】なお、この実施形態では、第１の作動デュ
ーティを１００％とし、第２の作動デューティを２５％
としているが、これらの値は必要に応じて適当な他の値
に定められてもよい。この場合に、第１の作動デューテ
ィは、良好な応答精度が得られる値に定めればよい。ま
た、第２の作動デューティは、ステッピングモータ８０
の発熱を抑制してステッピングモータ８０の温度をその
発生トルクがネジ部材６４の駆動に十分な値を下回るこ
とのない温度に保持できるように定められればよい。

【００４９】図８は、この発明の第２の実施形態に係る
パワーステアリング装置における可変絞り弁駆動用のス
テッピングモータの通電制御を説明するためのフローチ
ャートである。この実施形態の説明では、上述の図１な
いし図５を再び参照することとする。また、図８におい
て、上述の図６に示された各ステップと同様の処理が行
われる各ステップには、図６の場合と同じ参照符号を付
して示す。

【００５０】この図８のフローチャートの処理は、一定
の制御周期（たとえば、２０秒）ごとに、マイクロコン
ピュータ１０１によって繰り返し実行される。この実施
形態では、直前の所定時間（たとえば、６０秒）におけ
るステッピングモータ８０への通電時間ＰＴがしきい値
Ｔｈ（たとえば、１５秒）以下である場合には（ステッ
プＳ２でＹＥＳ）、パルスレートが２００PPS（第１の
パルスレート）に設定され（ステップＳ１３）、通電時
間ＰＴがしきい値Ｔｈを超える場合には（ステップＳ２
でＮＯ）、パルスレートが１００PPS（第２のパルスレ
ート）に設定される（ステップＳ１４）。

【００５１】そして、マイクロコンピュータ１０１は、
設定されたパルスレートで駆動パルスが発生されるよう
に駆動回路１０２を制御し、ステッピングモータ８０の
回転位置を車速に応じた回転位置へと導く（ステップＳ
１５）。図９(a)は、パルスレートを２００PPSとしたと
きのステッピングモータ８０の動作例を示す図であり、
図９(b)は、パルスレートを１００PPSとしたときの動作
例を示す図である。いずれも、ステッピングモータ８０
の回転位置を「２ステップ」から「５ステップ」へと変
化させる場合の動作例を示している。斜線部分は、ステ
ッピングモータ８０への通電状態を表している。

【００５２】パルスレートが２００PPSの場合には、駆
動パルスの発生周期は、５msecとなる。したがって、２
０msecで「２ステップ」から「５ステップ」へと回転位
置が変化する（図９(a)）。一方、パルスレートが１０
０PPSの場合には、駆動パルスの発生周期は、１０msec
となる。したがって、４０msecで「２ステップ」から
「５ステップ」へと回転位置が変化する（図９(b)）。

【００５３】上述の図１１に示すように、ステッピング
モータの発生トルクは、駆動パルスのパルスレートが高
くなるほど小さくなり、ステッピングモータが自己発熱
により高温になっている状態では、発生トルクが所要の
トルクを下回るおそれがある。そこで、この実施形態で
は、直前の所定時間内の通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈ以
下である場合には、ステッピングモータ８０の自己発熱
が少ないと見なし、高いパルスレート（２００PPS）で
ステッピングモータ８０を高速に駆動することとし、通
電時間ＰＴがしきい値Ｔｈを超える場合には、ステッピ
ングモータ８０が自己発熱のために高温になっているお
それがあると見なして、低いパルスレート（１００PP
S）でステッピングモータ８０の発生トルクを所要の値
以上に維持するようにしている。

【００５４】これにより、急加速および急減速時におけ
る可変絞り弁６０の制御を良好な応答性で行えるので良
好な操舵フィーリングを実現できる。また、通電時間Ｐ
Ｔに応じて適切なパルスレートが設定されるので、ステ
ッピングモータ８０の自己発熱を効果的に抑制すること
ができ、これにより、ステッピングモータ８０の長寿命
化を図ることができる。

【００５５】なお、上述の第１および第２のパルスレー
トの値は、一例にすぎない。すなわち、第１のパルスレ
ートは、良好な応答性が得られる適切な値に設定されれ
ばよく、また、第２のパルスレートはネジ部材６４を駆
動するのに十分なトルクが得られる適切な値に定められ
ればよい。以上、この発明の２つの実施形態について説
明したが、この発明は他の形態で実施することもでき
る。たとえば、上述の図６および図８の制御内容を組み
合わせて、直前の所定時間内におけるステッピングモー
タ８０への通電時間ＰＴがしきい値Ｔｈ以上である場合
には、パルスレートを高く（たとえば２００PPS）設定
するとともに作動デューティを高く（たとえば１００
％）設定することとし、当該通電時間ＰＴがしきい値Ｔ
ｈを超える場合には、パルスレートを低く（たとえば１
００PPS）設定するとともに作動デューティを低く（た
とえば２５％）設定するようにしてもよい。

【００５６】その他、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る油圧パワーステアリ
ング装置の縦断面図である。

【図２】上記油圧パワーステアリング装置の油圧制御弁
の横断面構造を示す断面図である。

【図３】上記油圧制御弁に接続された可変絞り弁の構成
を拡大して示す縦断面図である。

【図４】コントローラに関連する電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図５】ステッピングモータの回転位置（ステップ数）
と車速との関係の一例を示す図である。

【図６】ステッピングモータの通電制御処理を説明する
ためのフローチャートである。

【図７】(a)は、作動デューティを１００％としたとき
のステッピングモータの動作例を示す図であり、(b)
は、作動デューティを２５％としたときの動作例を示す
図である。

【図８】この発明の第２の実施形態に係るパワーステア
リング装置における可変絞り弁駆動用のステッピングモ
ータの通電制御を説明するためのフローチャートであ
る。

【図９】(a)は、パルスレートを２００PPSとしたときの
ステッピングモータの動作例を示す図であり、(b)は、
パルスレートを１００PPSとしたときの動作例を示す図
である。

【図１０】ステッピングモータの温度−トルク特性例を
示す図である。

【図１１】ステッピングモータのパルスレート−トルク
特性例を示す図である。

【符号の説明】

１ パワーステアリング装置 ２０ 油圧シリンダ ２１ ピストン ３０ 油圧制御弁 ６０ 可変絞り弁 ６２ スプール ６３ コントローラ ６４ ネジ部材 ８０ ステッピングモータ １０１ マイクロコンピュータ １０２ 駆動回路 １０３ 計測部 １０５ 車速センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧制御弁の圧油流量をステッピングモー
   タによって駆動される可変絞り弁により調整するパワー
   ステアリング装置であって、 所定時間中におけるステッピングモータへの通電時間を
   計測する通電時間計測手段と、 この通電時間計測手段により計測された通電時間に応じ
   て、ステッピングモータの制御態様を変更する制御手段
   とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】上記制御手段は、上記通電時間計測手段に
   より計測された通電時間が、予め定めるしきい値以下の
   場合には、第１の作動デューティで上記ステッピングモ
   ータを駆動し、上記通電時間が上記しきい値を超えてい
   る場合には、上記第１の作動デューティよりも小さな第
   ２の作動デューティで上記ステッピングモータを駆動す
   るものであることを特徴とする請求項１記載のパワース
   テアリング装置。
3. 【請求項３】上記制御手段は、上記通電時間計測手段に
   より計測された通電時間が、予め定めるしきい値以下の
   場合には、第１のパルスレートで上記ステッピングモー
   タを駆動し、上記通電時間が上記しきい値を超えている
   場合には、上記第１のパルスレートよりも小さな第２の
   パルスレートで上記ステッピングモータを駆動するもの
   であることを特徴とする請求項１または２記載のパワー
   ステアリング装置。