JPH0445388B2

JPH0445388B2 -

Info

Publication number: JPH0445388B2
Application number: JP4334286A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimizu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-02-27
Filing date: 1986-02-27
Publication date: 1992-07-24
Also published as: JPS62199566A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）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、キヤ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許を有して
いる。従つて、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、特に車両を真つすぐに停車で
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、狭い路ら車庫環境の悪
い状態では、スムースに発進し難くなる場合があ
つた。

（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
に復帰させたいとき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、また路面負荷の大きさ
によつても滑らかに復帰動作が期待できるステア
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。

（問題点を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、電動機の回
転速度を検出する回転検出手段、スイツチ手段、
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、スイツチ手段の
投入時に位置検出手段からの出力信号に基づいて
電動機を駆動制御する電動機制御信号が決定して
出力される。これとともに、電動機制御信号と回
転検出手段からの出力信号との偏差により電動機
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。したがつて、路面の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
グ系を中位位置に復帰させることを可能とするこ
とができ、これにより復帰動作が滑らかになる。

（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ａ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１図ｂは
ポテンシヨメータの平面図、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ａ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の図中上方には、図示され
ない第１自在継手、第１軸、第２自在継手および
第２軸を介してステアリングホイールが固着され
る。ステアリング軸１は、ケース２のキヤツプ２
ａに皿ばね３を介して押圧されるアンギユラコン
タクト軸受４Ａ，４Ｂに、軸方向のガタを除去し
た状態で回転自在に支承されている。また、ステ
アリング軸１のケース２の開口部はシール部材５
Ａ及びダストシール５Ｂが設けられている。さら
に、ステアリング軸１には、ピニオンギヤ１ａが
一体的に設けられ、このピニオンギヤ１ａにはラ
ツク軸（軸状部材）６のラツク６ａが噛合してお
り、ステアリング軸１の回転をラツク軸６の直線
運動に変換する。また、ラツク軸６の両端側には
各々図示しないタイロツドおよびナツクルが連結
され、車輪の揺動運動に変換して車両の操舵を可
能としている。

また、ステアリング軸１の他端側には、小径の
歯付きプーリ１ｂが軸着されている。これに対応
してケース２にはステアリング軸１に略平行にポ
テンシヨメータ７が固着され、このポテンシヨメ
ータ７の接触片１８を回転する軸の端部には第１
図ｂに示すように大径の歯付きプーリ７ａが軸着
されており、この大径プーリ７ａと上記小径プー
リ１ｂとの間にはタイミングベルト７ｂが巻き回
されている。したがつて、ステアリング軸１の回
転が減速してポテンシヨメータ７に回転伝達さ
れ、ステアリング軸１の回転角がポテンシヨメー
タ７の抵抗値に変換して得られる。このポテンシ
ヨメータ７により中位位置センサを構成してい
る。

ラツク軸６の第１図ａ中の左端には、ボールね
じ８が設けられている。このボールねじ８は、ラ
ツク軸６の外周面に形成された螺旋溝６ｂと、内
周面に螺旋溝８ｂを有し上記螺旋溝６ｂの外周に
螺旋されたナツト部８ａと、螺旋溝６ｂと８ｂに
環装される複数のボール８ｃとからなる。また、
ナツト部８ａは皿ばねを介して押圧されるアンギ
ユラコンタクト軸受９Ａ，９Ｂにより軸方向のガ
タを除去してケース２に回転自在に支承され、外
周に大径の歯付きプーリ８ｄを一体に備えてい
る。この大径プーリ８ｄに対応してケース２には
電動機９がラツク軸６に略平行に固着され、電動
機９の回転軸には小径の歯付きプーリ９ａが軸着
され、これらの小径プーリ９ａと大径プーリ８ｄ
との間にはタイミングベルト１１が巻き回されて
いる。したがつて、電動機９の回転はタイミング
ベルト１１を介してボルトねじ８のナツト部材８
ａに回転伝達され、このボールねじ８によりラツ
ク軸６の直線運動に変換される。尚、図中１２，
１２はシール部材である。

さらに、電動機９の回転軸には直流発電機（タ
コジエネレータ）１３が連絡されている。また、
ステアリングホイール近傍には手動のスイツチ２
０が設けられている。そして、これらのポテンシ
ヨメータ７、電動機９、スイツチ２０および運動
機１３は制御装置１０に電気的に接続されてい
る。

次に制御装置１０について説明する。

第２図において、中位位置検出手段（位置検出
手段）１６は、ポテンシヨメータ７、ローパスフ
イルタ２３、オペアンプ２５によりなる。ポテン
シヨメータ７は抵抗体１７と接触片１８とからな
り、抵抗１７の一端は抵抗２１を介して後述する
定電圧回路４６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はローパスフイルタ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
スフイルタ２３の出力は抵抗２４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２６
と２７により1/2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の入力側に接続され、中位
位置検出信号S₂が出力される。Ａ／Ｄコンバータ
２９の出力はマイクロコンピユータユニツト３２
のＩ／Ｏポートに接続され、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。

スイツチ手段１９はステアリングホイール近傍
に設置された手動のスイツチ２０、ローパスフイ
ルタ３４および波形整形回路３５により構成され
ている。スイツチ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、ローパスフイ
ルタ３４に入力されている。ローパスフイルタ３
４では、スイツチ２０の開閉に伴うノイズを除去
し、ローパスフイルタ３４の出力は波形整形回路
３５を介してマイクロコンピユータユニツト３２
のＩ／Ｏポートに接続され、波形整形回路３５に
おいて矩形波に整形してスイツチ投入時の出力信
号S₁が出力され、スイツチ２０の投入時の信号S₁
は後述する制御に基づいて読み込まれる。

マイクロコンピユータユニツト３２はCPU、
基準クロツク、クロツクジエネレータ、ROM、
RAM、Ｉ／Ｏポート等から構成され、後述する
制御ソフトが書き込まれたROMに従つて作動す
る。このマイクロコンピユータユニツト３２の出
力側にはＤ／Ａコンバータ３６を介して後述する
電動機駆動手段４４が接続されている。そしてマ
イクロコンピユータユニツト３２においては検出
信号S₁〜S₂により電動機制御信号T₃、T₄（T₃：
方向制御信号、T₄：回転速度制御信号）が決定
して出力される。制御信号のうちT₃は電動機駆
動手段４４のドライブユニツト４３へ、T₄は上
記Ｄ／Ａコンバータ３６を通じて差動増幅回路４
０の（＋）入力端子に出力される。尚マイクロコ
ンピユータユニツト３２、Ａ／Ｄコンバータ２９
およびＤ／Ａコンバータ３６により電動機制御信
号発生手段３７を構成している。

第２図において３８は回転検出手段であり、こ
の回転検出手段３８は、上記発電機１３と、この
出力電圧の絶対値を増幅する絶対値増幅回路３９
とからなり、したがつて絶対値増幅回路３９から
は電動機９の回転速度に対応した検出信号S₄が得
られ、後述する差動増幅回路４０の（−）入力端
子に入力される。

電動機駆動手段４４は、作動増幅回路４０、三
角波発生回路４１、比較回路４２、ドライブユニ
ツト４３およびFETQ₁〜Q₄からなるブリツジ回
路とにより構成されている。

差動増幅回路４０は、回転速度制御信号T₄と
電動機９の回転速度の検出信号S₄との偏差ΔCを
算出して出力する。したがつて、差動増幅回路４
０においては、電動機制御信号T₄と現在電動機
９の回転速度との偏差ΔCとして出力される。こ
の差動増幅回路４０の出力ΔCは比較回路４２の
（＋）入力端子に入力され、この比較回路４２の
（−）入力端子には三角波発生回路４１が接続さ
れている。したがつて、比較回路４２において
は、差動増幅回路４０からの偏差出力ΔCの三角
波に対するレベルが比較され、偏差出力ΔCに対
応したデユーテイ比のPWM信号Ｃとしてドライ
ブユニツト４３に出力される。

ドライブユニツト４３は、FETQ₁、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ユ
ータユニツト３２からの制御信号T₃によりFET
Q₁、Q₃又はFETQ₂、Q₄を切換えて作動可能とす
る回路等からなる。ドライブユニツト３６の出力
は、FETQ₁、Q₄の夫々のゲート端子に接続され、
FETQ₁、Q₄の夫々のドレイン端子は接続されて
バツテリ４５のプラス側に接続されている。
FETQ₁、Q₄のソース端子と、FETQ₂、Q₃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、FETQ₁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。FETQ₂、Q₃の夫々の
ドレイン端子は接続されてコモン側に接続され
る。

また、バツテリ４５のプラス端子には定電圧回
路４６が接続されている。この定電圧回路４６の
出力Ａはバツテリ電圧４５より低い一定電圧であ
り、ローパスフイルタ２３，３４、波形整形回路
３５、オペアンプ２５、マイクロコンピユータユ
ニツト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３７および電動機駆動手段
４４により電動機制御手段を構成している。

本実施例では第３図に示すフローチヤートに従
つてマイクロコンピユータユニツトの制御処理が
行なわれる。尚第３図のP₁〜P₂₃は各ステツプを
示す。

まず、電源が投入されると、制御が開始され、
ステツプP₁ではCPU内のレジスタ、及びRAM内
のデータがクリアされる。ステツプP₂ではスイ
ツチ２０の出力信号S₁を読み込む。ここで、スイ
ツチ２０がONに投入された状態であればS₁は０
となり、スイツチ２０がOFFのときS₁は定電圧
回路４５の出力電圧Ａにほぼ等しくなつて「１」
となる。ステツプP₃ではスイツチ２０の出力信
号S₁が「０」かどうか即ちONかどちらかを判断
し、OFFであればS₁＝１であるからステツプP₂
へジヤンプしてスイツチ２０からの出力信号の入
力を待つ。

スイツチ２０がONであればS₁＝０であるから
ステツプP₄へ進み、中位位置検出手段１６の検
出信号S₂を読込み、次にステツプP₅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。ステツプP₆でS₂
とS₃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
スタに格納する。ステツプP₇では、Ｓレジスタ
の値が０かどうかを判別し０であればステツプ
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４４に出力し、電動機駆動手段
４４のFET（Q₁〜Q₄）を全てOFFする。そして、
ステツプP₉では回転速度制御信号T₄であるデユ
ーテイＤの値を０としてＤ／Ａコンバータ３６を
通じて電動機駆動手段４４に出力する。そしてス
テツプP₂にジヤンプし、スイツチ入力を待つ。

Ｓレジスタの値が正、又は負の値であれば、ス
テツプP₁₀でその符号が判別される。Ｓレジスタ
内の値が負であれば、ステツプP₁₂で、Ｒを０に、
Ｌを１にした後、ステツプP₁₃で、Ｓレジスタ内
の値を符号変換Ｓ←−Ｓとして、ステツプP₁₄へ
進む。Ｓレジスタ内の値が正であればステツプ
P₁₁でＲを１に、Ｌを０にする。ステツプP₁₄では
Ｓレジスタ内の値に不感帯Ａを設けるべく、Ｓ−
Ａなる演算を行ない、その後の値をＳとしてＳレ
ジスタ内へ格納する。そして、ステツプP₁₅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Ａ内であるから中位位置にあると判断
し、ステツプP₈へジヤンプして電動機駆動手段
４４の作動を停止する。

これに対しＳの値が正であれば、不感帯Ａ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、ステツプP₁₆へ進み、Ｓレジスタの
ＳをアドレスとするデータＫ・Ｎ値が読出され
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おり、このテーブル
は、検出信号S₂−S₃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ｋと回転数Ｎと
の積をバツテリ電圧Ｖで割つた値を二進化したデ
ユーテイ値に対応する電機子電圧Ｖが格納されて
いる。したがつて、このデユーテイ値は電動機の
回転機の回転速度を決定するものである。ステツ
プP₁₆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、即ち速度デユーテイ即ち
Ｋ・Ｎ値が呼び出され、この読み出したＫ・Ｎ値
をステツプP₁₇では、制御デユーテイの値Ｄとし
てＤレジスタ内に格納する。そして、ステツプ
P₁₈で、Ｒ、Ｌよりなる方向制御信号T₃を電動機
駆動機４４のドライブユニツト４３に出力し、ス
テツプP₁₉で、Ｄレジスタ内の制御デユーテイ値
Ｄよりなる回転速度制御信号T₄をＤ／Ａコンバ
ータ３６に出力し、Ｄ／Ａコンバータ３６からは
T₄がアナログ信号として差動増幅機４０に出力
される。そして、マイクロコンピユータユニツト
３２においては、中位位置検出手段１６からの検
出信号Ｓ＝S₂−S₃が不感体Ａ内に入るまで、この
処理がくり返される。

さらに、電動機駆動手段４４の差動増幅回路４
０においては、Ｄ／Ａコンバータ３６によりアナ
ログ信号に変換されたトルク信号T₄と、回転検
出手段３８により検出された検出信号S₄との偏差
ΔCが出力される。この偏差出力はΔCは、電動機
９に要求した設定された回転速度と実際の電動機
の回転速度との偏差となる。そして、この偏差出
力ΔCは比較回路４２においてPWM信号Ｃとし
てドライブユニツト４３に出力される。ドライブ
ユニツト４３においては、上述した方向制御信号
T₃と偏差出力ΔCのPWM信号ＣによりFETQ₁〜
Q₄を駆動制御して電動機９の駆動が行なわれ、
これによりステアリング系が設定された回転速度
で中位位置へ復帰される。

したがつて、本実施例では、第５図に示すよう
に中位位置近傍までは一定の復帰速度に、または
中位位置近傍から中位位置までは次第に減少する
復帰速度に任意に設定しておけば、電動機９を駆
動制御するPWM信号Ｃが電動機９の回転速度と
の偏差ΔCにより形成されるため、路面負荷の大
きさにかかわらず、ステアリング系を設定した任
意の速度で復帰させることができ、円滑な差動が
期待できる。また、電動機９を駆動制御する
PWM信号を電動機９の回転速度との偏差により
得ているので、応答性が高くなる利点を有する。

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ツプP₁₄〜P₃₂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図においてステツプP₁₅ではＳ−（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。次にステツプP₁₅ではｂがｂ＞０であるかの
判別を行ない、ｂ＞０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、ステツプ
P₈へ進み、電動機９の駆動が行なわれない。ｂ
＞０の場合にはステツプP₁₆へ進み、ｃ＝０かの
判断が行なわれ、ｃ＝０でない場合ステツプP₁₇
〜P₂₁の処理を行なう。ステツプP₁₇ではｃを１つ
ずつデクリメントし、ステツプP₁₈でＲ、Ｌから
なる方向制御信号T₃を出力し、ステツプP₁₉で制
御デユーテイＤからなる回転速度制御信号T₄を
出力し、ステツプP₂₀でＤを１つずつインクリメ
ントし、ステツプP₂₁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。したがつ
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。

次にステツプP₁₆でｃが零である場合には、ス
テツプP₂₂に進み、ｂ＝０かどうかの判別が行な
われる。ｂ＝０でない場合にはステツプP₂₃〜P₂₆
の処理を行なう。ステツプP₂₃ではｂを１つずつ
デクリメントし、先のステツプP₁₆、P₁₉、P₂₁と
同様の処理をステツプP₂₄〜P₂₆において行ない、
ｂ＝０になるまでこれを繰返す。したがつて、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、ステツプP₂₂でｂが零である場合にはス
テツプP₂₇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ツプP₂₈〜P₃₂の処理を
行なう。ステツプP₂₈ではａを１つずつデクリメ
ントし、先のステツプP₁₈〜P₁₉と同様の処理をス
テツプP₂₉〜P₃₀において行ない、ステツプP₃₁で
Ｄを１つずつデクリメントしてステツプP₃₂で設
定された周期でａ＝０となるまでこの処理を繰返
す。したがつて、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。ステツプ
P₂₇でａ＝０となるステツプP₂に戻る。したがつ
て、本実施例では上記実施例の効果に加え、各検
出信号を繰返し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ツチ手段として
は運転車の意志により投入される手動スイツチの
場合を例に採つて説明したが、これに限定される
ことはなくスイツチ手段をイグニツシヨンキーと
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
軽減を図る電動式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上やスペース上有利と
なる。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、電動機回
転数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、中位位置近傍でのハンチングの発生
を防止し、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ａ〜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ａはステアリング
系を示す縦断面図、第１図ｂはポテンシヨメータ
を示す平面図、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
フローチヤート、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
示すフローチヤート、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）、１６……位置検出手段、１９…
…スイツチ手段、３８……回転検出手段、ΔC…
…偏差である。

Claims

【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、電動機の回転速度を検出する回転検出
手段と、スイツチ手段と、このスイツチ手段の投
入時に前記位置検出手段からの出力信号に基づい
て電動機制御信号を決定して出力するとともにこ
の電動機制御信号と前記回転検出手段からの出力
信号との偏差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前記スイツチ手段が、運転席近傍の車室内に
設けられた手動スイツ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。