JPS592968A

JPS592968A - 動力舵取装置

Info

Publication number: JPS592968A
Application number: JP11112382A
Authority: JP
Inventors: Sadao Takeshima; 竹島　貞郎; Takeshi Oe; 武大江
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1982-06-28
Filing date: 1982-06-28
Publication date: 1984-01-09

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】この発明は、各穐自動車に搭載され、運転者の舵取操作
力を軽減するために用いられる動力舵取装置に関するも
のである。

近年、軽快な操舵を行なうだめに動力舵取装置が広く用
いられている。これは、モータによってオイルポンプを
駆動し、オイルポンプから送出されるオイルを動力操舵
部に供給することによって小さな力で操舵を行なえるよ
うにしたものである。

また、最近は運転条件によってモータを制御して動力操
舵に使用するエネルギの節減を図っている。

しかしながら、このような従来の装置は操舵中にポンプ
が起動または停止状態になると操舵力が急変して円滑な
操舵ができなくなり、またモータの起動時に大きな起動
電流が流れるので、起動電流が流れる回路に使用する部
品はこの電流に耐える容量の太き外ものを使用しなけれ
ばならないので、経済性が悪くなる欠点を有していた。

したがってこの発明の目的は、オイルポンプの起動、停
止時に操舵力が急変せず、しかも経済性の良い動力舵取
装置を提供することにある。

このような目的を達成するためにとの発明は、モータ起
動、停止時にモータに流れる電流を徐々に変化するよう
にしたものである。以下、実施例を示す図面を用いてこ
の発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はその回路図である。図において１は走行条件を検出す
るセンサであって、走行速度に比例したパルス数の車速
信号を発生する車速センサ１００、操舵角に応じたパル
ス数の操舵信号を発生する操舵角センサ１０１、パルス
数に比例した直流電圧を発生する周波数Ｏ電圧変換器（
以下、Ｆ　−■変換器と称する）　１１０　、１２０、
コンパレータ回路１３０　、１４０　、１５０から構成
されている。２は制御回路であつ・て、スイッチ回路２
００、信号発生器２１０、電圧調整器２３０、車速感応
回路２５０、過電流保護回路２６０から構成されている
。また、３はモータ回路である。

そして、これらの回路を具体的に示すと第２図のように
なる。操舵角センサ１０１は発光ダイオード１０２、抵
抗１０３　、１０４、フォトトランジスタ１０５から構
成されている。そして、スリットが刻まれた図示しない
スリット板が操舵角に応じて回転し、このスリット板が
発光ダイオード１０２の発光面を通過することによって
発光ダイオード１０２から発する光が通過するスリット
の数だけ断続し、この断続がフォトトランジスタ１０５
で検出されてている。Ｆ−Ｖ変換器１１０は抵抗１１１
　、１１２、トランジスタ１１３、コンデンサ１１４　
、１１５、ダイオード１１６　、１１１から構成され、
車速センサ１００から供給された信号のパルス数に比例
した値の直流電圧を発生する。また、Ｆ−Ｖ変換器１２
０は抵抗１２１　、１２２、トランジスタ１２３、コン
デンサ１２４゜１２５、ダイオード１２６　、１２７か
ら構成され、Ｆ−Ｖ変換器１１０と同様の動作を行なう
。コンパレータ回路１３０は抵抗１３１　、１３２　、
１３３、コンパレータ１３４から構成され、車速が第１
の速度以上である時にＦ−Ｖ変換器１１０から供給され
る信号によってコンパレータ１３４から出力信号を送出
するように定数が設定されている。ここで、この時の出
力信号をモータ駆動信号と定義し、また第１の速度未満
の車速領域を極低速域と定義する。コンパレータ回路１
４０は抵抗１４１　、１４２　、１４３、コンパレータ
１４４から構成され、車速か第１の速度よりも大きい第
２の速度以上である時にＦ−Ｖ変換器１１０から供給さ
れる信号によってコンパレータ１４４から出力信号を送
出するように定数が設定されている。ここで、この時の
出力信号をモータ切断信号と定義し、また第１の速度以
上であって第２の速度未満の車速領域を低速域と定義し
、第２の速度以上の車速領域を高速域と定義する。コン
パレータ回路１５０は抵抗１５１　、１５２　、１５３
、コンパレータ１５４から構成され、所定量以上の操舵
が行なわれた時、コンパレータ１５４は出力信号を送出
するように定数が設定されており、この時の出力信号を
モータ駆動信号と定義する。スイッチ回路２００は、ト
ランジスタ２０１　、２０２　、２０３　、２０４、抵
抗２０５　、２０６　、２０７で構成されている。信号
発生器２１０は抵抗２１１　、２１２　、２１３　、２
１４　、２１５、コンデンサ２１６　、２）７　、演算
増幅器（以下、ＯＰアンプと称する）２１９から構成さ
れ、立・上りおよび立下り波形の急峻な信号が供給され
た時、立上りおよび立下シが緩慢な出力信号を発生する
。まだその出力信号の大きさはｏｐアンプ２１９０反転
入力端子に供給される信号の大きさに比例する。

電圧調整器２３０は抵抗２３１　、２３２　、２３３　
、２３４　。

２３５　、２３６　、２３７、コンデ／す２３８、ＯＰ
’７７プ２３９、コンパレータ２４０、トランジスタ２
４１．２４２、で構成されている。そして、ＯＰアンプ
２３９は三角波を発生し、コンパレータ２４０は非反転
入力端子に供給される信号で反転入力端子に供給されて
いる信第をスライスすることによって出力する信号のデ
ユーティ比を変えている。そして、この信号テトランジ
スタ２４１　、２４２が制御されることによって、供給
される信号のデユーティ比に比例した値の電圧をモータ
回路３に供給するようになっている。重速感応回路２５
０はＯＰアンプ２５１、トランジスタ２５３、抵抗２５
４　、２５５で構成され、車速が増加するに従ってトラ
ンジスタ２５３に流れる電流が大きくなるようになって
いる。過電流保護回路２６０は抵抗２６１　、２６２　
、２６３　、２６４、トランジスタ２６５、コンパレー
タ２６６、リレー２６Ｔ１　　リレー接点２６８から構
成され、モータ回路３に過電流が流れた時、トランジス
タ２４２を保護する。モータ回路３は、モータ３１、抵
抗３２、ダイオード３３で構成されている。

このように構成されたこの発明に係る装置の動作は次の
通りである。先ず、停車時であって操舵を行なっていな
い状態では、操舵角センサ１０１は信号を発生していな
いだめ、Ｆ−Ｖ変換器１２０も出力電圧を発生していな
い。このため、コン２くレータ回路１５０はモータ駆動
信号を発生しないので、トランジスタ２０１はオフとな
っている。また、走行していないので、車速センサ１０
０は信号を発生せず、このためＦ−Ｖ変換器１１０は出
力を発生していないので、コンパレータ回路１３０の出
力はｒｌＪレベル、コンパレータ回路１４０の出力［ｏ
」レベルと森っており、これＫよってトランジスタ２０
２はオフ、トランジスタ２０３はオンとなっている。こ
の結果、トランジスタ２０４のペース電圧は抵抗２１１
を介して供給される電流だけとなってトランジスタ２０
４はオンとなっている。

トランジスタ２０４がオンであると、抵抗２１１と２１
２の接続点の電圧は略「０」レベルとなり、信号発生器
２１．０は「１」レベルの出力信号を電圧調整器２３０
のコンパレータ２４０の非反転入力端子に供給する。Ｏ
Ｐアンプ２４０の反転入力端子には第３図Ａに示す信号
氷供給されているが、非反転入力端子に供給されている
信号が「１」レベルであるために出力信号は「１」レベ
ルの′！！マとなっている。このため、トランジスタ２
４１　、２４２はオフとなっているので、モータ３１は
動作しない。なお、信号発生器２１０には車速感応回路
２５０が接続されているが、停車時であるため車速セン
サ１００は信号を発生していないのでＦ−Ｖ変換器１１
０も信号を発生していない。このため、トランジスタ２
５３はオフとなっており、信号発生器２１０の動作に影
響を与えない。

次に、停車中に操舵を行なうと、操舵角センサ１０１か
も信号が発生し、この信号がＦ−Ｖ変換器１２０で直流
電圧に変換され、コン２くレータ回路１５０と信号発生
器２１０に供給される。この時、コンパレータ回路１５
０に供給された信号の大きさが抵抗１５１　、１５２で
決まる値より小さい時、コン２くレータ回路１５０は出
力信号を発生しないので、トランジスタ２０１はオフと
なっている。停車時は前述したようにトランジスタ２０
２もオフとなっているので、トランジスタ２０４は前述
したように、信号発生器２１０の抵抗２１１を介して供
給されるベース電流によってオンとなっている。とのた
め、Ｆ−■変換器１２０から送出される信号はトランジ
スタ２０４によってアースに短絡され信号発生器２１０
に供給されない。しかし、コンパレータ回路１５０で決
まる所定量以上の操舵が行なわれると、コンパレータ回
路１５０はモータ駆動信号−を発生してトランジスタ２
０１がオンとなる。トランジスタ２０３は前述したよう
に停車時はオンとなっているのでトランジスタ２０１が
オンになると抵抗２０７に流れる電流が大きくなってト
ランジスタ２０４はオフとなる。この結果、信号発生器
２１０のＯＰアンプ２１９の反転入力端子には抵抗２１
１　、２１２で決まる電圧と、Ｆ−ｖｉｇ器１２０から
供給される信号によって発生する電圧とが加算されて供
給される。

信号発生器２１０は供給された電圧によって積分動作が
行なわれ、出力電圧は第３図ＢＫ示すように緩慢に低下
をする。なお、車速感応回路２５０は前述したように停
車時には信号発生器２１０の動作に影響を与え汝いので
、この動作は考慮する必要がない。そして、電圧調整器
２３０のコンパレータ２４０は反転入力端子に第３図Ａ
に示す信号が供給されているので、コンパレータ２４０
は反転入力端子に供給される信号レベルの方が非反転入
力端子に供給される電圧より大きくなる期間だけ出方を
発生する。このため、コンパレータ２４０からは第３図
ＣＫ示すように時間と共にパルス幅が小さくなる信号を
トランジスタ２４１　Ｋ供給する。この結果、トランジ
スタ２４１　、２４２　Ｋは第３図Ｃの信号によって制
御され反転した電圧がモータ３１に供給されるので、モ
ータ３１の回転数は徐々に増加する。そして、モータ３
１は図示しない動力操舵部のポンプを駆動するので、油
送量が徐々に増加し、ハンドル操作に必要な操舵力は徐
々に小さくなる。このように動力操舵による操舵力は徐
々に変化するものであるため、安定な操舵を行なうこと
ができる。

Ｆ−Ｖ変換器１２０から送出される信号は操舵が急速に
行なわれるほど大きいので、信号発生器２１０から送出
される信号は急操舵の時は第３図Ｂの点線で示すように
、緩操舵の時は第３図Ｂの一点鎖線で示すようＫそれぞ
れ変化する。そして、モータ３１１Ｃ供給される電流の
増え方は信号発生器２１０の出力信号変化に対応するの
で、モータ回転数は第４図に示すような変化をする。第
４図において点線は急操舵を行なった時のモータ３１の
回転数変化、一点鎖線は緩操舵を行なった時のモータ回
転数変化、二点鎖線は信号発生器２１０を備えていない
時、即ち従来の装置のモータ回転数変化を示している。

この上うに操舵速度によっても操舵力は変化するように
しである。

従って、停車時で非操舵状態（操舵量が所定量未満の状
態も含む）の場合はモータ３１が動作しないので、動力
操舵が行なわれないが、所定量以上の操舵が行なわれた
時はモータ回転数が徐々に増加し、しかも回転数増加の
度合は操舵速度に比例するので、操舵の追従性が良く、
また円滑な操舵感が得られる。更に１モータ３の起動電
流の値起動する時点におけるトランジスタ２４２の電力
損失も小さくなシ、定格の小さなものを使用できる。

次に、極低速域で走行する時の状態を説明する。

操舵をしないで極低速域を走行する時は、操舵センサ１
０１は信号を発生していないので、Ｆ−Ｖ変換器１２０
も信号を発生していない、また、極低速域であるために
コンパレータ回路１３０　、１４０も出力信号を発生し
ていないので、トランジスタ２０２はオフ、トランジス
タ２０３はオンとなっている。

このだめ前述したようにトランジスタ２０４がオンとな
り、信号発生器２１０は「１」レベルの信号を送出し、
このため電圧調整器２３０のコンパレータ２４０４　ｒ
ｌＪレベルの信号を送出しているので、トランジスタ２
４１　、２４２はオフの状態のままであり、モータ３１
は動作していない。ここで、不整地走行時は路面の凹凸
によシ発生する車体め振動によって操舵者の手が振動し
、操舵者の意志に反してハンドルを微操作してしまうこ
とがあるが、この時は操舵量が小さいのでコンパレーク
回路１５０はモータ駆動信号を発生しない。このため非
操舵状態と同じになシ、モータ３１は動作せず動力操舵
が行表われることはない。しかし、走行進路変更等のた
めに所定量以上の操舵が行なわれると、コンパレータ回
路１５０はモータ駆動信号を発生するので、トランジス
タ２０１はオンとなる。一方、車速センサ１０Ｇは走行
時であるから信号を発生し、この信号がＦ−Ｖ変換器１
１０で直流電圧に変換されてコンパレータ回路１３０　
、１４０に供給されるが、極低速域であるためＫこれら
のコンパレータ回路は出力信号を発生しない。このため
トランジスタ２０２はオフ、トランジスタ２０３はオン
となっている。この結果、トランジスタ２０１　、２０
３を流れる電流は抵抗２０７　Ｋ電圧を発生させ、この
電圧によってトランジスタ２０４はオフとなる。

トランジスタ２０４がオフになれば、信号発生器２１０
のｏｐアンプ２１９の反転入力端子には抵抗２１１と２
１２で決まる電圧とＦ−Ｖ変換器１２０から供給される
信号による電圧とが加算されて供給される。このため、
信号発生器２１０、電圧調整器２３０は、前述の停止状
態であって操舵が行なわれている時と同一の動作を行な
う。この結果、モータ３１の回転数は徐々に増加し、こ
の増加の度合は操舵速度によって変化する。

従って、極低速域を走行中も停車時と同様に、非操舵状
態または非操舵状態とみなすことができる操舵量の小さ
い範囲では、モータ３１が動作しないのでこの時は動力
操舵が行なわれないが、所定量以上の操舵が行なわれた
時はモータ回転数が徐々に増加し、しかも回転鶴増加の
度合は操舵速度に比例するので、操舵の追従性が良く、
また円滑な操舵感が得られる＾この時、操舵を始めてか
らモータ３１が動作するので、動力操舵に応答遅れが発
生するが、極低速域であるから走行速度は極めて小さい
ため、応答遅れによって運転上の危険に結びつくことは
ない。

次に、低速域の動作について説明する、操舵をしないで
車速を増加させ、この車速が第１の速度に達すると、コ
ンパレータ回路１３０のコンパレータ１３４の反転入力
端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも犬きくなるの
で、コンパレータ１３４ハモータ駆動信号を発生し、ト
ランジスタ２０２がオンとなる。トランジスタ２０３は
車速が高速域以外にある時はオンとなっているものであ
るから、トランジスタ２０２　、２０３を介して流れる
電流によって抵抗２０７に発生する電圧によってトラン
ジス！２０４はオフとなる。

トランジスタ２０４がオフになると、信号発生器２１０
のｏｐアンプ２１９の反転入力端子には抵抗２１１　、
２１２で決まる電圧が供給される。この結果、ＯＰアン
プ２１９の出力端子からは第３図Ｂに示すような信号が
送出され、この信号の変化にともなってモータ３１には
第３図Ｃに示す信号の反転した、時間の経過に従い継続
時間の長くなる電圧が供給されるのでモータ３１の回転
数は徐・々に大きくなる。この時、操舵を行なうと操舵
角センサ１０１から発生した信号がＦ−Ｖ変換器１２０
で操舵量に比例した直流電圧に変換きれ、信号発生器２
１０に供給される。このだめ、ＯＰアンプ２１９０反転
入力端子に供給される電圧は抵抗２１１　、２１２によ
って決まる電圧とＦ−Ｖ変換器１２０から供給される信
号によって発生する電圧とが加算され、ＯＰアンプ２１
９の出力信号は急操舵を行なった時は第３図Ｂの点線で
示すように変化し、緩操舵を行なった時は一点鎖線で示
すように変化する。この結果、モータ３１の回転数は急
操舵を行なった時は第４図の点線に示すように、緩操舵
を行なった時は一点鎖線に示すような特性で増加して所
定の回転数に達する。なお、車速が第１の速度に達して
モータ３１が動作を始め、この時に操舵が行なわれてい
なければモータ３１は１秒程度の時間で所定の回転数に
達する。

モータ回転数が所定値に達した後、更に車速を増加させ
ると、Ｆ−Ｖ変換器１１０の出力電圧も車速に比例して
上昇する。この信号は車速感応回路２５０のＯＰアンプ
２５１の非反転入力端子に供給されているので、ＯＰア
ンプ２５１の出力電圧は車速か増加するに従って増加す
る。このＯＰアンプ２５１の出力はトランジスタ２５３
のベースに供給されているので、トランジスタ２５３の
コーレクタ電流が車速の増加に比例して増加する。この
結果、信号発生器２１０の抵抗２１３に流れる電流も車
速の増加に比例して増加するので、ＯＰアンプ２１９の
反転入力端子の電圧は減少し、ＯＰアンプ２１９からは
車速が増加するにしたがい出力電圧が増加する信号がコ
ンパレータ２４０に供給される。コンパレータ２４０は
前述したように、第３図Ｃに示すように入力端子が減少
するほど継続時間が短かいパルスを出力するものである
が、との場合は入力電圧が増加するのであるから、パル
ス継続時間が長くなる。この結果、コンパレータ２４０
の出力信号で制御されるトランジスタ２４１　、２４２
によってモータ３１に供給される電圧が減少し、モータ
３１の回転数は車速の増加に従って減少する。

更に、車速が増加し、車速か第２の速度に達すると、コ
ンパレータ回路１４０のコンパレータ１４４の非反転入
力端子に供給される電圧が反転入力端子に供給されてい
る電圧よりも大きくなり、コンパレータ１４４はモータ
切断信号を発生する。このため、トランジスタ２０３は
オフとなるので、トランジスタ２０３からの電流が抵抗
２０７　Ｋ供給されなくなり、トランジスタ２０４がオ
ンとなる。トランジスタ２０４がオンとなると抵抗２１
１と２１２の接続点の電圧はアースに短絡されるが、ｏ
Ｐアンプ２１９の反転入力端子にはコンデンサ２１７の
電圧が供給されているために１すぐＫはアースと同電位
にはならず、徐々に低下していく。そして、ｏｐアンプ
２１９の出力電圧は反転入力端子に供給される電圧変化
の位相と逆位相で変化するため、徐々に増加する電圧を
コンパレータ２４０の非反転入力端子に供給する。コン
パレータ２４０は前述したように、非反転入力端子に供
給される電圧が増加すると出力信号の継続時間が長くな
るように動作するものである。このため、コンパレータ
２４０の出方信号の継続時間は徐々に短くなり、これに
ともなってトランジスタ２４１　、２４２を介してモー
タ３１に供給される電圧が低下し、モータ３１の回転数
は徐々に減少する。

従って、低速域では車速が第１の速度に達した時点でモ
ータ３１が動作を始め、その回転数は徐々に増加し、所
定回転数に達した後は車速の増加にともないその回転数
が減少する。そして、車速が第２の速度に達した時点で
モータ３１は信号発生器２１０の出力信号で決まる特性
に従かい回転数が徐々に低下して動作を停止する。この
ように１モ一タ始動時および停止時の回転数変化がゆる
やかであるため、動力操舵の効果もゆるやかに変化し、
操舵時にモータ３１が起動または停止する状態になって
も、操舵力が急変することがないので、円滑な操舵感が
得られる、そして、操舵力は本来、車速の増加と共に小
さくなるものであるから、第５図に示すように車速か第
１の速度ｖ１から飢２の速度ｖ２までの低速域は車速の
増加と共にモータ回転数を減少させることによって、低
速域での操舵力を一定に保つことができる。このように
低速域では常時モータ３を動作させておくととＫよって
操舵に応答遅れがないので、操舵の追従性が良い。なお
、第５図は時間要素を含まない図であるから車速ｖ１お
よびｖ２でモータ回転数が急変している。が、実際のモ
ータ回転数は前述したように１秒間程度の期間で徐々に
所定値になるものである、車速か高速域にある時はモータ３１が動作せず動力操舵
がなされていないが、もともと車速が大きい時は操舵力
は小さくて良いため、動力操舵がなされなくても支障は
ない８また、何等かの原因によってモータ３１に過大電流が流
れると、過電流保護回路２６０のリレー２６７が動作し
、リレー接点２６８がオンとなるので、トランジスタ２
４２が過大電流から保護される。この時はトランジスタ
２４２によってモータ電流が制御されないので、低速域
にある車速か第２の速度になっても、モータ３１に電圧
が供給され続け、モータ電流が所定値以下になって初め
てモータ３１に■、圧が供給されなくなる。

なお、実施例においては信号発生器２１０および電圧調
整器２３０は連続的な信号を発生するものを使用したが
、例えば抵抗とリレーを組合わせることによって実用上
支障の無い範囲で信号発生器２１０の出力信号を段階的
に変化させても良い。まだ、コンパレータ唄、路１３０
を削除し、トランジスタ２０２のエミッタ・コレクタ間
の回路を短絡すれば、停車時で操舵を行なっている時は
モータ３１が動作し、極低速域および低速域では操舵に
関係々くモータ３１が動作し、高速域では操舵に関係な
くモータ３１を停止させることができる。更に、操舵角
センサ１０１はステアリング軸の操舵トルクを検出して
も良く、また、Ｆ７Ｖ変換回路とこれに続くコンパレー
タ回路の組合わせ回路はタイマに代えても良い。

以上説明したようにこの発明に係る動力舵取装置はモー
タを動作させる時はモータの回転数を徐々に増加させ、
動作していたモータを停止させる時はモータの回転数を
徐々に低下させるようＫしたものであるから、操舵中に
モータが咄動または゛停止状態になっても操舵力が急変
することがなく、安定に操舵を行なえ、またモータの起
動は継続時間が徐々に長くなる断続信号によって行なっ
ているのでモータ起動電流が小さくなり、起動電流が流
れる回路に使用する部品の定格を小さくすることができ
るので、経済性が良くなるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はその回路図、第３図は各部波形図、第４図はモータ回
転数の増加特性を示すグラフ、第５図はモータ回転数の
変化特性を示すグラフである。１・００．センサ、２１１１１１１１１制御回路、３゜
＠＊＠モータ回路、３１−−−ｍモータ、１００−・・
・車速センサ、１０１・・・・操舵角センサ、１１０　
、１２０・・・・周波数・電圧変換器（Ｆ−Ｖ変換器）
、１３０　、１４０　、１５０−・・・コンパレータ回
路、２００・−・・スイッチ回路、２１０・・Ｑ・信号
発生器、２３０・・・・電圧調整器、２５０・・・・車
速感応回路、２６０・・φ・過電流保護回路、特許出願人　自動車機器株式会社代　理　人　　山川−政樹（ほか１名）第３図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

走行状態を検出するセンサの出力によってモータを制御
し、そのモータによってオイルポンプを駆動する動力舵
取装置において、前記センサから出力される信号が前記
モータを動作させる信号であった時は前記モータの回転
数を徐々に増加させ、前記センサから出力される信号が
モータを停止させるものであった時は前記モータの回転
数を徐々に減少させる制御回路を備えたことを特徴とす
る動力舵取装置。