JPH07113526B2

JPH07113526B2 - 自動車用負荷の制御装置

Info

Publication number: JPH07113526B2
Application number: JP7695687A
Authority: JP
Inventors: 一久久保田; 浩三西村; 仁志岩田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1995-12-06
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPS63241403A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、自動車用負荷をステアリングホイールの回転
状態に応じて制御するための装置、特には上記ステアリ
ングホイールの回転状態を示す信号をアブソリュート形
エンコーダにより検出するようにした自動車用負荷の制
御装置に関する。

（従来の技術）近年、自動車においては、より良好な操縦安定性或は快
適な乗り心地を得るために、ステアリングホイールの回
転角度（操舵角度）及び走行速度に応じて、サスペンシ
ョンの減衰力制御，オートマチックトランスミッション
のシフトポジション制御を行なったり、後輪の操舵制御
（所謂四輪操舵システムの制御）等を行なったりするこ
とが考えられている。

上記のような制御のためには、ステアリングホイールの
回転角度（及び必要に応じて回転方向）を検出するため
の回転検出装置が必要になる。このような回転検出装置
として、従来より、ステアリングホイールの特定位置
（例えばニュートラル位置）からの絶対的な回転量を示
す位置信号を発生するアブソリュート形エンコーダを利
用することが考えられている。即ち、この種のエンコー
ダとしては、例えば、ステアリングホイールの回転に追
従する回転部材にブラシを設けると共に、このブラシの
摺接位置に応じた抵抗値出力を発生する抵抗体を設けた
ものが供されており、このものにあっては、ステアリン
グホイールがニュートラル位置にある状態で所定の抵抗
値出力（アブソリュート形エンコーダの原点を示す出
力）が得られるように、予めブラシの位置を調節するよ
うになっている。

（発明が解決しようとする問題点）最近においては、自動車市場の成熟化に伴い自動車用負
荷の制御を高精度で行なうことが要求されつつあり、こ
のためには上記のようなアブソリュート形エンコーダの
出力によって自動車用負荷の制御を行なう場合に、その
原点を示す出力とステアリングホイールのニュートラル
位置とを厳密に一致させる必要がある。ところが、アブ
ソリュート形エンコーダを実装した場合には、その部品
の寸法誤差，組立誤差及びステアリングホイール側への
組付け精度のばらつきに伴う誤差が重畳されて、ステア
リングホイールの実際のニュートラル位置とアブソリュ
ート形エンコーダの原点出力により示されるニュートラ
ル位置とがずれる虞がある。従って、このような場合に
は、アブソリュート形エンコーダからの位置信号の誤差
が大きくなって、自動車用負荷の制御精度が悪化するこ
とになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、自動車用負荷の制御に供されるアブソリュート形
エンコーダからの位置信号、即ちステアリングホイール
の特定位置からの回転量を示す位置信号の誤差を、簡単
且つ確実に解消することができ、以て自動車用負荷の制
御を高精度にて行なうことが可能になる等の効果を奏す
る自動車用負荷の制御装置を提供するにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明による自動車用負荷の制御装置は、ステアリング
ホイールの特定位置からの回転量を示す位置信号を発生
するように組付けられるアブソリュート形エンコーダ、
前記ステアリングホイールが前記特定位置にある状態で
記憶指令信号を出力するセット手段、並びに上記記憶指
令信号が出力された時点での前記アブソリュート形エン
コーダからの位置信号に対応した誤差補正用信号を記憶
する記憶手段を夫々設けると共に、前記アブソリュート
形エンコーダからの位置信号を前記誤差補正用信号によ
り補正した信号に基づいて自動車用負荷の制御を行なう
制御手段を設ける構成としたものである。

（作用）アブソリュート形エンコーダから出力される位置信号
は、ステアリングホイールの特定位置からの回転量を示
すものであるが、実際には部品の寸法誤差，組立誤差及
び組付け精度のばらつき等によって、ステアリングホイ
ールの実際の回転量とずれることがある。これに対し
て、セット手段から記憶指令信号が出力された時点での
位置信号は、ステアリングホイールが特定位置にある状
態を正確に示すようになる。従って、記憶手段の記憶内
容、即ち上記時点での位置信号に対応した誤差補正用信
号によって、ステアリングホイールの回転に応じてアブ
ソリュート形エンコーダから出力される位置信号を補正
した信号は、ステアリングホイールの実際の回転量に正
確に対応するものであり、斯様な補正後の信号に基づい
て自動車用負荷の制御を精度良く行ない得る。

（実施例）以下、本発明の第１の実施例について第１図乃至第７図
を参照しながら説明する。

第３図において、１は図示しないステアリングシャフト
に連結されたステアリングホイール、２はステアリング
シャフトを囲繞した状態で適宜の静止部位（例えばステ
アリングコラム）に固定されたプラスチック製の環状ベ
ースで、これは外周側壁2a及び内周側壁2bを有した二重
筒状に形成されている。３はステアリングシャフトの周
囲とベース２の内周間に回転可能に配置された例えばプ
ラスチック製の円筒形連結体で、これは、その上面に突
設された突起3aが前記ステアリングホイール１側の凹部
に係合されることにより、そのステアリングホイール１
と一体的に回転するように設けられる。

４はベース２の下面側に連結体３を囲繞した状態で回転
可能に配置された円筒状のロータで、その内周面の係合
溝4aが連結体３の外周面に突設された係合突起3bに係合
されており、これによりロータ４は、連結体３ひいては
ステアリングホイール１と一体回転するように構成され
ている。また、斯かるロータ４の外周面には遊星歯車機
構より成るギア機構５の一部をなす太陽歯車６が設けら
れている。

上記ギア機構５は、太陽歯車６の他に、ベース２におけ
る外周側壁2aの内周に形成された内歯車７と、太陽歯車
６及び内歯車７間に介在された二段歯車より成る遊星歯
車８を有する。また、９はギア機構５による駆動対象で
ある減速回転体で、これは環状板より成り、ベース２の
外周側壁2a内にロータ４の回りで回転するように配置さ
れている。そして、この減速回転体９に一体に立設され
た支軸9aに対して前記遊星歯車８が回転可能に支持され
ている。ここで、遊星歯車８の上段に位置した小径のピ
ニオン8aは、内歯車７に噛合され、また下段に位置した
大径のピニオン8bは太陽歯車６に噛合されており、この
ように構成されたギア機構５にあっては、ステアリング
ホイール１の回転を遊星歯車８の公転力に変換し、その
公転力を減速回転体９に伝えるようになる。そして、こ
のときの減速比は1/4程度に設定されている。この場
合、一般的な自動車においては、ステアリングホイール
１の可動範囲（所謂ロック・ツー・ロック範囲）が3.5
回転分程度に設定されており、従って、減速回転体９の
回転範囲は１回転分未満に抑制されることになる。

10はベース２の下面に固定されたコンポジット基板で、
これの下面には、第４図に示すように、同心状に配置さ
れた無端環状の電極パターン11及び12が印刷により形成
されていると共に、電極パターン11の内側に位置された
第１の抵抗体たる有端環状の第１の抵抗パターン13及び
電極パターン12の外側に位置された第２の抵抗体たる有
端環状の第２の抵抗パターン14が夫々印刷により形成さ
れている（尚、第４図では各パターン11〜14に斜線帯を
付した）。また、コンポジット基板10には、電極パター
ン11,12に夫々接続されたターミナル11a,12aが設けられ
ていると共に、第１の抵抗パターン13の両端に接続され
たターミナル13a,13b並びに第２の抵抗パターン14の両
端に接続されたターミナル14a,14bが夫々設けられてい
る。尚、第４図中、二点鎖線で示した部分には絶縁コー
ティング15が施されている。

さて、前記ロータ４にはアーム4bが設けられており、こ
のアーム4bには上記電極パターン11及び第１の抵抗パタ
ーン13間を橋絡する第１のブラシ16が設けられている。
そして、このブラシ16,電極パターン11,第１の抵抗パタ
ーン13及びロータ４によって第１のアブソリュート形エ
ンコーダ17が構成される。このとき、上記第１のブラシ
16は、ロータ４の周方向へ移動調節可能に設けられてお
り、ステアリングホイール１が特定位置たるニュートラ
ル位置にある状態で、第１の抵抗パターン13の中間点
（第４図中C₁点）と電極パターン11との間を橋絡するよ
うに調節される。

従って、ステアリングホイール１がニュートラル位置に
ある状態では、ターミナル11a,13a間の抵抗値及びター
ミナル11a,13b間の抵抗値が等しくなるが、ステアリン
グホイール１が右或は左回転されるのに応じて上記各抵
抗値が変化するものである。特に、ターミナル11a,13b
間の抵抗値に着目した場合には、その抵抗値はステアリ
ングホイール１が右回転（第４図では矢印Ａ方向の回
転）されるのに応じて直線的に増加し且つ左回転に応じ
て直線的に減少するようになる。そして、この場合に
は、ターミナル13a,13b間には一定の電圧Vc（ターミナ
ル13bはグランド電位）が印加されるものであり、従っ
てターミナル11a,13b間からは、ステアリングホイール
１の回転に応じて第５図に実線で示すように変化する位
置信号たる第１の電圧信号V₁が出力される。つまり、第
１の電圧信号V₁は、ステアリングホイール１が略１回転
される毎に零からVcまで変化するものであり、これによ
ってステアリングホイール１の回転角度及び回転方向を
検出できるものである。

一方、前記減速回転体９には前記電極パターン12及び第
２の抵抗パターン14間を橋絡する第２のブラシ18が設け
られており、このブラシ18,電極パターン12,第２の抵抗
パターン14及び減速回転体９によって第２のアブソリュ
ート形エンコーダ19が構成される。このとき、上記第２
のブラシ18は、減速回転体９の周方向へ移動調節可能に
設けられており、ステアリングホイール１がニュートラ
ル位置にある状態で、第２の抵抗パターン14の中間点
（第４図中C₂点）と電極パターン12との間を橋絡するよ
うに調節される。

従って、ステアリングホイール１がニュートラル位置に
ある状態では、ターミナル12a,14a間の抵抗値及びター
ミナル12a,14b間の抵抗値が等しくなるが、ステアリン
グホイール１が右或は左回転されるのに応じて上記各抵
抗値が変化するものである。特に、ターミナル12a,14b
間の抵抗値に着目した場合には、その抵抗値はステアリ
ングホイール１が右回転されるのに応じて直線的に増加
し且つ左回転に応じて直線的に減少するようになる。そ
して、この場合にも、ターミナル14a,14b間には一定の
電圧Vc（ターミナル14bはグランド電位）が印加される
ものであり、従ってターミナル12a,14b間からは、ステ
アリングホイール１の回転に応じて第５図に二点鎖線で
示すように変化する位置信号たる第２の電圧信号V₂が出
力される。つまり、第２の電圧信号V₂は、ステアリング
ホイール１が略3.5回転されるのに応じて零からVcまで
変化するものであり、これによってステアリングホイー
ル１のニュートラル位置からの回転角度及び回転方向を
検出できるものである。

第６図には上記第１及び第２の電圧信号V₁及びV₂を合成
するための信号処理回路20の構成が概略的に示されてい
る。この第６図において、21,22はゲート端子にハイレ
ベル信号を受けたときのみ導通状態となるアナログスイ
ッチで、一方のアナログスイッチ21は第１のアブソリュ
ート形エンコーダ17と出力端子23との間に介在され、他
方のアナログスイッチ22は第２のアブソリュート形エン
コーダ19と上記出力端子23との間に介在されている。24
は第２のアブソリュート形エンコーダ19からの第２の電
圧信号V₂を受ける判別回路で、これは上記電圧信号V₂に
より示されるステアリングホイール１のニュートラル位
置からの回転角度が±45゜の範囲内にあるときのみ判別
信号Sd（ハイレベル信号）を出力するように構成されて
いる。そして、上記判別信号Sdは、アナログスイッチ21
のゲート端子に直接的に与えられる共に、アナログスイ
ッチ22のゲート端子にインバータ25を介して与えられる
ようになっており、また、補助出力端子26を通じて外部
回路に与えられるようになっている。

このように構成された結果、ステアリングホイール１の
ニュートラル位置からの回転角度が±45゜以内の範囲で
は、アナログスイッチ21が導通して第１のアブソリュー
ト形エンコーダ17からの第１の電圧信号V₁が出力端子23
を通じて出力される。また、このときには、補助出力端
子26から判別信号Sdが出力される。そして、ステアリン
グホイール１のニュートラル位置からの回転角度が±45
゜を越えた範囲では、アナログスイッチ22が導通して第
２のアブソリュート形エンコーダ19からの第２の電圧信
号V₁が出力端子23を通じて出力される。つまり、ステア
リングホイール１が回転されるのに応じて、出力端子23
からは、第７図（ａ）に示すように第１及び第２の電圧
信号V₁及びV₂を合成した位置信号たる合成電圧信号Vnが
出力され、補助出力端子26からは同図（ｂ）に示すよう
な判別信号Sdが出力される。尚、出力端子23からの合成
電圧信号Vnは、後述のような自動車負荷の制御（サスペ
ンション制御，オートマチックトランスミッション制御
等）に用いられるものであるが、補助出力端子26からの
判別信号Sdは、その制御時において合成電圧信号Vnが、
第１及び第２の電圧信号V₁及びV₂の何れに対応したもの
かを判断するために用いられる。

さて、第１図には合成電圧信号Vn及び判別信号Sdを利用
した自動車用負荷の制御システムの概略が示されてい
る。この第１図において、27は記憶手段たるEPROM、28
はスイッチ要素たる例えばワイヤカットスイッチを含ん
で成るセット手段で、これはワイヤカットスイッチ内の
信号ワイヤが工具等により切断されたときに記憶指令信
号Saを出力するように構成されている。このとき、上記
のような信号ワイヤの切断は、例えば自動車の製造ライ
ンにて、そのステアリングホイール１がニュートラル位
置（直進位置）にあるときに行なわれるものである。29
は自動車用負荷で、これの例としては、サスペンション
の減衰力を変えるための電磁ソレノイド或はオートマチ
ックトランスミッションのシフトポジションを変えるた
めの電磁ソレノイド等がある。30は制御手段たるコント
ロール回路で、これはマイクロコンピュータを利用して
構成され、信号処理回路20からの合成電圧信号Vn,判別
信号Sd,EPROM27の記憶内容，セット手段28からの記憶指
令信号Sa及び予め記憶した制御プログラムに基づいて自
動車負荷29の制御を行なう。

しかして、以下においては、上記コントロール回路30の
制御プログラムのうち、本発明の要旨に関係した部分の
内容について第２図を参照して説明する。

即ち、コントロール回路30は、最初に記憶指令信号Saが
入力されたとき、換言すればステアリングホイール１が
ニュートラル位置にあるときに、その時点で入力されて
いる合成電圧信号Vnを読み込んで一時的に記憶する（ス
テップa,b）。次いで、ΔＶ＝Vn−Vc/2の演算を行な
い、その演算結果ΔＶを誤差補正用信号としてEPROM27
に記憶する（ステップc,d）。

ここで、Vc/2は、第５図及び第７図から理解できるよう
に、合成電圧信号Vnにより示されるステアリングホイー
ル１のニュートラル位置に対応するものであるから、上
記誤差補正用信号ΔＶは、ステアリングホイール１の実
際のニュートラル位置と、第１及び第２のアブソリュー
ト形エンコーダ17及び19により検出されたニュートラル
位置との間の偏差を示すものとなる。つまり、合成電圧
信号Vnは、ステアリングホイールのニュートラル位置か
らの回転量を示すものであるが、実際には第１及び第２
のアブソリュート形エンコーダ17及び19における部品の
寸法誤差，組立誤差及びその組付け精度のばらつき等に
よって、第７図に破線で示すように本来必要となる特性
曲線からずれることがあり、この第７図中にΔＶで示す
電圧値が誤差となって現われる。

コントロール回路30は、上記のようにEPROM27に対して
誤差補正用信号ΔＶを記憶した後には、合成電圧信号Vn
を読み込むと共に、その合成電圧信号Vnから誤差補正用
信号ΔＶを減算した補正信号Ｖ′ｎを得（ステップe,
f）、その補正信号Ｖ′ｎに基づいて自動車負荷29の制
御ルーチンを実行する。そして、この後には上記ステッ
プe,f及び制御ルーチンｇを順次実行するループが形成
される。

上記した本実施例の構成において、EPROM27に記憶され
た誤差補正用信号ΔＶは、ステアリングホイール１の実
際のニュートラル位置と、逐次入力される合成電圧信号
Vnにより示されるニュートラル位置との間の偏差つまり
誤差に対応したものであるから、この誤差補正用信号Δ
Ｖを合成電圧信号Vnから減算して得られる補正信号Ｖ′
ｎは、上記誤差が解消されたものとなってステアリング
ホイール１の実際の回転量に正確に対応したものとな
る。従って、コントロール回路30による自動車用負荷29
の制御精度がきわめて高くなる。また、第２のアブソリ
ュート形エンコーダ19からの第２の電圧信号V₂は、ステ
アリングホイール１が複数回転された場合でも直線的に
変化するものであり、従って、斯かる第２の電圧信号V₂
に基づいて、ステアリングホイール１のニュートラル位
置からの回転角度及び回転方向を広い範囲に渡ってリア
ルタイムにて検出することができる。しかし、斯かる第
２の電圧信号V₂は、ステアリングホイール１の回転を減
速して得たものであるから、その分解能つまり精度が低
いという弱点がある。これに対して、第１のアブソリュ
ート形エンコーダ17から出力される第１の電圧信号V
₁は、ステアリングホイール１と一体回転するロータ４
により得られるものであるから、ステアリングホイール
１のニュートラル位置を特定できないという弱点がある
ものの、これに基づいて得られるステアリングホイール
１の回転角度及び回転方向の情報は、その精度が高いも
のとなる。従って、第１及び第２の電圧信号V₁,V₂を、
信号処理回路20によって互に補完するように合成した合
成電圧信号Vnは、ステアリングホイール１のニュートラ
ル位置からの回転角度及び回転方向を、広い範囲に渡っ
て精度良く且つリアルタイムにて示すものとなる。この
場合、本実施例では、特に高精度が要求されるステアリ
ングホイール１の回転範囲（ニュートラル位置から±45
゜の範囲）において第１の電圧信号V₁を利用する構成と
したから、自動車のサスペンション制御，オートマチッ
クトランスミッション制御等をきめ細かく行なうことが
できる。

尚、上記実施例では、誤差補正用信号としてΔＶ（＝Vn
−Vc/2）をEPROM27に記憶させる構成としたが、記憶指
令信号Saが出力された時点での合成電圧信号Vnをそのま
ま誤差補正用信号としてEPROM27に記憶しても良く、こ
の場合にはコントロール回路30において、合成電圧信号
Vnを読み込む毎に上記記憶内容に基づいた誤差の演算を
行なえば良い。また、上記実施例では、記憶手段として
EPROM27を利用したが、これに代えてバックアップ電源
付きRAM等の他の記憶手段を利用しても良い。

第８図は本発明の第２の実施例を示すものであり、以
下、これについて前記第１の実施例と異なる部分のみ説
明する。即ち、31はセット手段で、これは自動車の走行
距離を検出する機能を有し、その走行距離が一定値に達
したときに記憶指令信号Ｓ′ａを出力するように構成さ
れている。32は平均値演算回路で、これは合成電圧信号
Vnの平均値をリアルタイムにて演算すると共に、その演
算結果を平均位置信号Vnaとして出力するように構成さ
れている。そして、コントロール回路30にあっては、上
記記憶指令信号Ｓ′ａが与えられたときに平均位置信号
VnaをEPROM27に記憶させる機能を有する。このとき、自
動車が一定距離走行したときの平均位置信号Vnaは、ス
テアリングホイール１がニュートラル位置にあるときの
合成電圧信号Vnに近似したものとなるから、斯かる平均
位置信号Vnaを合成電圧信号Vnの誤差補正に利用でき
る。従って、本実施例においても、前記第１の実施例と
同様の効果を奏することができる。

尚、この第２の実施例において、平均値演算回路32の機
能を、コントロール回路30の制御プログラムにより得る
ようにしても良い。

その他、本発明は上記し且つ図面に示した各実施例に限
定されるものではなく、例えばアブソリュート形エンコ
ーダは必ずしも２種類設ける必要がない等、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

［発明の効果］本発明によれば以上の説明によって明らかなように、ス
テアリングホイールの回転位置を示す位置信号をアブソ
リュート形エンコーダにより得ると共に、その位置信号
によって自動車用負荷の制御を行なうようにした装置に
おいて、上記位置信号の誤差を簡単且つ確実に解消する
ことができて、自動車用負荷の制御を高精度にて行ない
得るという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の第１の実施例を示すもので
あり、第１図は電気的構成の概略を示すブロック図、第
２図は制御手段による制御内容の要部を示すフローチャ
ート、第３図はアブソリュート形エンコーダ及びこれに
関連した部分の縦断面図、第４図は第３図中の要部を示
す正面図、第５図はアブソリュート形エンコーダの出力
特性図、第６図は信号処理回路の概略を示す電気的構成
図、第７図は上記信号処理回路の出力特性図である。ま
た、第８図は本発明の第２の実施例の第１図相当図であ
る。図中、１はステアリングホイール、２はベース、４はロ
ータ、５はギア機構、６は太陽歯車、７は内歯車、８は
遊星歯車、９は減速回転体、10はコンポジット基板、1
1,12は電極パターン、13は第１の抵抗パターン、14は第
２の抵抗パターン、16は第１のブラシ、17は第１のアブ
ソリュート形エンコーダ、18は第２のブラシ、19は第２
のアブソリュート形エンコーダ、20は信号処理回路、27
はEPROM（記憶手段）、28はセット手段、29は自動車用
負荷、30はコントロール回路（制御手段）、31はセット
手段、32は平均値演算回路を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールの回転状態に応じて
自動車用負荷の制御を行なうようにした装置において、
前記ステアリングホイールの回転に応じて特定位置から
の回転量を示す位置信号を発生するように組付けられる
アブソリュート形エンコーダと、前記ステアリングホイ
ールが前記特定位置にある状態で記憶指令信号を出力す
るセット手段と、前記記憶指令信号が出力された時点で
の前記アブソリュート形エンコーダからの位置信号に対
応した誤差補正用信号を記憶する記憶手段と、前記アブ
ソリュート形エンコーダからの位置信号を前記誤差補正
用信号により補正した信号に基づいて前記自動車用負荷
の制御を行なう制御手段とを備えたことを特徴とする自
動車用負荷の制御装置。
【請求項２】アブソリュート形エンコーダに対応した特
定位置は、ステアリングホイールのニュートラル位置で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自
動車用負荷の制御装置。
【請求項３】セット手段は、手動操作に応じて記憶指令
信号を発生するスイッチ要素を含んで構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自動車用
負荷の制御装置。
【請求項４】セット手段は、自動車が一定距離以上走行
したときに記憶指令信号を発生するように構成され、記
憶手段は、アブソリュート形エンコーダからの位置信号
の平均値を記憶するように構成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の自動車用負荷の制御
装置。