JPS63263167A - 電動機式動力舵取装置 - Google Patents

電動機式動力舵取装置

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JPS63263167A
JPS63263167A JP62098257A JP9825787A JPS63263167A JP S63263167 A JPS63263167 A JP S63263167A JP 62098257 A JP62098257 A JP 62098257A JP 9825787 A JP9825787 A JP 9825787A JP S63263167 A JPS63263167 A JP S63263167A
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    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
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    • B62D5/046Controlling the motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
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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】 (産業上の利用分野) この発明は、操舵力の伝達系に電動機動力を作用させて
操舵を助勢する電動機式動力舵取装置に係り、詳しくは
、電動機へ通電される電流の最大値を電動機へ通電され
る電流の平均値に応じ制限し、電動機等の発熱機器の発
熱を抑制する電動機式動力舵取装置に関する。
(従来の技術) 操舵力の伝達系に操舵補助力を発生する電動機を備えた
電動機式動力舵取装置にあっては、一般に、操向ハンド
ルの操舵速度、操舵角度、操舵力あるいは車両の車速等
の操舵情報に応じて電動機へ通電する電流を制御し、こ
の電動機が発生する操舵補助力を操向ハンドルへ加えら
れる手動操舵力とともに伝達系から操向車輪へ付与して
運転者の負担を軽減する。
ところが、このような電動機式動力舵取装置にあっては
、電動機に比較的大ぎな電流が通電されるため、この電
動機および電動機へ電流を通電する駆動回路等の発熱量
が大きく、これら電動機等の周囲が高温になることを避
けられなかった。
そこで、従来、このような高温度環境下における機器の
保護を目的とする電動機式動力舵取装置が実開昭61−
91465号公報等において提案されている。この実開
昭61−91465号公報における電動機式動力舵取装
置は、電動機の温度が所定温度を超えている時に電動機
へ通電する電流を制限し、電動機へ通電する電流を制限
する。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述の実開昭61−91465号公報に
記載された電動機式動力舵取装置にあっては、比較的熱
容量が大ぎい電動機の温度の基づいて電動機へ通電する
電流を制限するため、電動機等の機器の熱的状態を正確
に反映した制御とは言えず、電動機の温度が降下を開始
して電動機へ通電する電流を制限する必要が無い場合で
も電動機が所定温度以上であればその電流が制限される
。この結果、電動機へ通電される電流が長時間にわたっ
て制限され、操舵フィーリングを低下させる原因となっ
ていた。
この発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、電!
j、!J機への通電電流の平均値に基づき電動機への通
電電流の最大値を制限する電動機式動力舵取装置を提供
し、操舵フィーリングを悪化させること無く機器を保護
することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) この発明は、第1図に示すように、操舵力の伝達系に通
電される電流値に応じた操舵補助力を発生する電動機を
備え、該電動機へ通電する電流を操舵状態に応じ制御す
る電動機式動力舵取装置において、 前記電動機へ通電される電流値を検出する電流検出手段
と、 該電流検出手段の出力信号に基づいて前記電動機への通
電される電流の所定時間における平均値を算出する平均
電流値算出手段と、 該平均電流値算出手段の出力信号に基づき前記平均値に
応じて前記電動機へ通電される電流の最大値を制限する
最大電流値制限手段と、を備える。
(作用) この発明にかかる電動機式動力舵取装置によれば、電動
機および駆動回路等の発熱機器の発熱状態を表す電動機
への通電電流に基づいて該電流の最大値を制限する。こ
のため、発熱機器の熱的状態すなわち発熱状態に応じて
発熱を抑制でき、また、電動機の熱容量等の影響を受け
て電流を長時間にわたって制限することも無くなり、操
舵フィーリングの悪化が防止できる。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第2図から第4図はこの発明の一実施例にかかる電動機
式動力舵取装置を表し、第2図が機構部分の断面図、第
3図がブロック図、第4図がフローチャートである。
第2図において、11は図示しない車体に支持されたギ
アケースであり、このギアケース11は複数の部材を接
合して構成されている。このギアケース11には、図中
右方に図外の操向ハンドルと連結したピニオン軸12が
軸受13,14゜15によフて回転自在に支持され、ま
た、タイロッド等のステアリングリンケージを介して図
外の操向車輪と連結したラック軸16が軸方向摺動自在
に支持されている。ピニオン軸12は、上軸12aと下
軸12bとを図示しないトーションバーにより相対回動
変位可能に結合して成り、下軸12bにラック軸16の
ラック歯(図中背面側で図示されず)と噛合するビニオ
ンギア17が固設されている。
ギアケース11内には、ピニオン軸12の周囲に操舵ト
ルクセンサ18が、ピニオン軸12の下方に駆動ユニッ
ト19と制御ユニット20とが配設され、また、ギアケ
ース11の上部外壁に操舵トルクセンサ18と近接して
インターフェイス回路21が設けられている。操舵トル
クセンサ18は、ピニオン軸12を軸12a、12bの
結合部付近で軸方向の変位可能に外挿した略円筒状の可
動鉄芯22と、この可動鉄芯22の軸方向変位を検出す
る差動トランス23と、を備えている。可動鉄芯22は
、カム?11122 aが形成され、このカム溝22a
にピニオン軸12の軸12a、12bに固設されたビン
22bが摺動自在に挿通して軸12a、12bのトーシ
ョンバーによる相対回動変位すなわち操舵トルクに応じ
軸方向に変位する。差動トランス23は、インターフェ
イス回路21に接続され、このインターフェイス回路2
1から交流パルス信号が人力して操舵トルクの作用方向
と大きさを表す操舵トルク検知信号を制御ユニット20
に出力する。また、後に詳述するように、制御ユニット
2oはインターフェイス回路21を経て人力する操舵ト
ルク検知信号等を演算処理し、駆動ユニット19は制御
ユニット20の出力信号に基づいて電動機を通電する。
また、ギアケース11内には、中央部に操舵補助力を発
生する電動機24がラック軸16と同軸状に設けられ、
この電動機24の図中左方に減速機構25とポールスク
リュ機構26とが配設されている。電動機24は、ギア
ケース11の内壁に固着された界磁石27と、この界磁
石27とラック軸16との間に回転自在に配置されたロ
ータ28と、を備えている。ロータ28は、一対の軸受
29,30により回転自在に支持された筒状の出力軸3
1を備え、この出力軸31の外周にスキュー溝を有する
積層鉄芯32および多重巻きされた電機子巻線33が同
軸かつ一体的に固定されている。電機子巻線33は、出
力軸31に固設された整流子34および整流子34に断
接するブラシ35を介し配線36によって前述の駆動ユ
ニット19に接続されている。
減速機構25は、電動機24の出力軸31の左端外周に
形成された小歯車37と、ポールスクリュ機構26の後
述するスクリュシャフト39に固設されて小歯車37と
噛合した大歯車38と、を備えている。この減速機構2
5は、電動機24とポールスクリュ機構26とを連結し
、電動機24の出力を減速してポールスクリュ機構26
へ伝達する。
ポールスクリュ機構26は、螺旋溝39aが形成された
スクリュシャフト39と、このスクリュシャフト39の
螺旋溝39aに軸方向相対変位可能に螺合したポールナ
ツト40と、スクリュシャフト39の螺旋溝39aとポ
ールナツト40の螺旋溝との間に転勤可能に介設された
多数のポール(図示せず)と、を備えている。スクリュ
シャフト39は、ギアケース11にラック軸16と平行
に軸受41,42を介して回転自在に支持され、前述の
減速機構25の第2の歯車38が固設されている。ポー
ルナツト40は、ポール循環用のチューブ40aが設け
られ、ラック軸16にブツシュ43を介しボルトにより
一体的に締結されてラック軸16と一体に軸方向穆動す
る。ブツシュ43は、ゴム様弾性材料から成り、ラック
軸16の延在方向と直角方向の両側にそれぞれ空孔43
aが形成され、ラック軸16と直角方向に小さなばね定
数を有している。このポールスクリュ機構26は、回転
運動(動力)と直線運動(動力)とを変換し、ラック軸
16と電動機24との間で動力を伝達する。
前記操舵トルクセンサ18と接続されたインターフェイ
ス回路21は、第3図に示すように、制御ユニット20
に接続されている。このインターフェイス回路21は、
発振回路、交流出力回路、整流回路およびローパスフィ
ルタ回路等を備え、前述のように操舵トルクセンサ18
の差動トランス23に交流パルス信号を出力し、また、
差訪トランス23の出力信号を操舵トルクの作用方向と
大きさを表すアナログ信号Sl、S2に変換して制御ユ
ニット20に出力する。このインターフェイス回路21
が出力するアナログ信号Sl。
S2は、第5図に示すように、操舵トルクの作用方向に
対し逆特性を有する。
制御ユニット20は、駆動ユニット19に接続され、ま
た、駆動ユニット19内に組み込まれた電流検知器44
が接続されている。この制御ユニット20は、CPU、
ROM、RAMおよびA/Dコンバータ等を備え、RO
Mに記憶されたプログラムに従−い電流検知器44の出
力信号S3および前述の操舵トルクを表す信号Sl、S
2を処理して駆動ユニット19のドライブ回路45に駆
動信号を出力する。この実施例では電動機24をチョッ
パ制御し、制御ユニット20が出力する駆動信号はデユ
ーナイフ1クタと通電方向を表す。なお、47は運転席
の近傍に配置された警報ランプであり、この警報ランプ
47は制御ユニット20に接続されて故障時等に点灯さ
れる。
駆動ユニット19は、前述のドライブ回路45、電流検
知器44およびブリッジ回路46を有する。ドライブ回
路45は、制御ユニット20から入力する駆動信号に応
じて4つのパルス幅変調信号(PWM信号)h、i、j
、kをブリッジ回路46に出力し、また、電流検知回路
44と接続され該電流検知器44の出力信号S3に基づ
き電動機24に通電される電流を駆動信号によって指令
される値に帰還制御する。ブリッジ回路46は、電源(
+V)と接地との間に4つの電界効果型トランジスタ(
FET)Ql、Q2.Q3゜Q4を結線して成り、これ
らFETQI、Q2間とFETQ3.Q4間とが電動機
24に前述の配線36を介し接続されている。このブリ
ッジ回路46は、FETQl、Q2.Q3.Q4のゲー
トにそれぞれドライブ回路45が出力するPWM信号り
、i、j、kが入力し、FETQI、Q3またはFET
Q2.Q4が一体かつ選択的にON駆勅されて電動機2
4に電流を通電する。電流検知器44は、電動機24と
ブリッジ回路46との間に介設され、電動機24へ通電
される電流を検知して該電流を表す検知信号S3を制御
ユニット20およびドライブ回路45へ出力する。この
電流検知器44の出力信号S3は、電動機24の出力ト
ルクの作用方向に対して第6図に示すような特性を有す
る。なお、第6図における出力トルクの作用方向は、電
動機24の回転方向を表す。
次に、この実施例の作用を第4図のフローチャートを参
照して説明する。
この電動機式動力舵取装置は、イグニッションキーが操
作されてキースイッチがON位置に投入されると、制御
ユニット20のCPUが第4図に示す一連の処理を実行
して電動機24の駆動制御を行う。
まず、ステップP1において、制御ユニット20のCP
Uの初期化を行い、内部レジスタの記憶データの消去、
アドレス指定等を行う。次に、ステップP2においては
、他に定義されているサブルーチンに従い初期故障診断
が行なわれ、全てが正常に機能している場合にのみステ
ップP3の処理を行う。ステップP3では、操舵トルク
センサ18からの出力信号Sl、S2を読み込み、続く
ステップP4で他に定義されているサブルーチンに従い
操舵トルクセンサ18の故障診断を行う。そして、この
ステップP4で操舵トルクセンサ18が正常に機能して
いると判断された場合にの、み以下の処理を実行する。
次に、ステップP5において、信号S1から信号S2を
減算して操舵トルクを表す信号T(以下、操舵トルクT
と称する)を生成する。この操舵トルクTは、345図
に示すように、正負で操舵方向を、大きさで操舵トルク
を表す。続くステップP6においては操舵トルクTの値
を判別し、操舵トルクTがOであればステップP7でフ
ラグZに0を設定し、また、操舵トルクTが正であれば
ステップP8でフラグFに0を、フラグZに1を設定し
、さらに、操舵トルクTが負であればステップP9でフ
ラグFに1を、フラグZに1を設定するとともに、ステ
ップPIOで操舵トルクTの正値化すなわち絶対値化を
行う。
次に、ステップpHにおいて、第7図に示すデータテー
ブル1から操舵トルクTをアドレスとして内部信号DI
(以下、第1の操舵補助トルクD1と称する)を生成し
、同様に、ステップP12において、第8図に示すデー
タテーブル2から操舵トルクTをアドレスとして内部信
号D2(以下、第2の操舵補助トルクD2と称する)を
生成する。上記第1の操舵補助トルクD1および第2の
操舵補助トルクD2は、電動機24に通電する電流のデ
ユーティファクタを表し、電動機24が出力する操舵補
助力(補助トルク)に対応する。続いて、ステップP1
3においては、操舵トルクTから比較データT1を減算
して偏差へTを算出し、次に、ステ9ブP14で比較デ
ータT1として操舵トルクT1を設定する、上記比較デ
ータT1は、最初のルーチン実行時に前述のステップP
1でOに設定されて以後のルーチン実行時にステップP
14で検出された操舵トルクTに置換され、そして、上
記ステップP13における偏差ATが、操舵トルクTの
変化に対応し、一連のルーチンが所定周期で実行される
ため操舵トルクTの変化速度を表す。以下、偏差ΔTを
操舵トルク変化速度Δ丁と記す。
続いて、ステップP15においては操舵トルク変化速度
ΔTの正負を判別し、操舵トルク変化速度ΔTが負であ
ればステップP16で出力データDに前述の第2の操舵
補助トルクD2を設定し、また、操舵トルク変化速度Δ
丁が0あるいは正であればステップP17の処理を行う
。ステップP17では、第1の操舵補助トルクD1と第
2の操舵補助トルクD2との大小を比較し、第1の操舵
補助トルクD!が第2の操舵補助力D2より大きければ
ステップP18で出力データDに第1の操舵補助トルク
D1を設定し、また、第1の操舵補助トルクD1が第2
の操舵補助力D2以下であればステップP19で出力デ
ータDに第2の操舵補助トルクD2を設定する。前述の
ように、この出力データDは、制御ユニット20^イド
ライブ回路45へ出力する駆動信号によって表示される
デユーティファクタ、すなわち電動機24に通電する電
流のデユーティファクタを表し、電動機24が出力する
操舵補助力に対応する。したがって、上述のステップP
15.P16.P17゜PI3.PI3の処理を行うこ
とで後述する出力処理により、操舵トルクTが増大して
いる時には電動機24が大きな操舵補助力を発生し、ま
た、操舵トルクTが減少している時には電動機24が小
さな操舵補助力を発生し、良好な操舵フィーリングが得
られる。なお、出力データDは、以下、操舵補助力りと
記す。
次に、ステップP20においては、操舵補助力りを比較
データD1,8と比較し、操舵補助力りが比較データD
、□より大きければステップP21で操舵補助力りを比
較データD□8に置換してステップP22へ進む。上記
比較データD waxは、後述するように、電動機24
に通電される電流の平均値によって定められる上限値と
してのデユーティファクタを示し、最初のルーチン実行
時に前述のステップP1で電動機24に許容された最大
値に設定される。したがって、操舵補助力りすなわち電
動機24へ通電される電流のデユーティファクタは、上
述のステップP20.P21の処理により比較データD
□8以下に規制され、電動機24あるいは駆動ユニット
19のFETQI。
Q2.Q3.Q4等の発熱が抑制される。
ステップP22においてはフラグZの値を判別し、フラ
グZが1であればステップP23でフラグFの値を判別
し、また、フラグ2が0であればステップP24でブリ
ッジ回路46のFETQl、Q2.、=シQ3.Q4を
全てOFFとする。そして、ステップP23では、フラ
グFが0であればステップP25で電動機24を一方向
(例えば右方向)に回転させる駆動信号を特定し、また
、フラグFが1であればステップP26で電動機24を
他方向(左方向)に回転させる駆動信号を特定し、この
後、ステップP27において、上記駆動信号をドライブ
回路45に出力して電動機24にデユーティファクタD
の電流をブリッジ回路46によって回転方向に応じ通電
する。したがって、電動機24は操舵補助力を発生し、
この操舵補助力が減速機構25、ポルスクリュ機構26
およびブツシュ43を経てラック軸16に伝達され、運
転者の操舵負担が軽減される。この時、ブツシュ43は
、ラック軸16の延在方向に大きく、また、この延在方
向と直角方向に小さなばね定数を有するため、応答性を
低下させること無く振動の伝達を防止でき、良好な操舵
フィーリングが得られる。
次に、ステップP213においては、電流検知器44か
らの検知信号S3を読み込み、続くステップP29で他
に定義されているサブルーチンに従い電流検知器44の
故障診断を行う。そして、このステップP29で電流検
知器44が正常に機能していると判断された場合にのみ
以下のステップP30 (1) 〜P30 (n)(以
下、ステップP2Oで代表する)の処理を行う。これら
ステップP30においては、今回のルーチンを含む過去
n回のルーチン実行時に読み込まれた電流を順次レジス
タ等に記憶し、そして、ステップP31において、n個
の検知電流の平均電流IAを算出する。続いて、ステッ
プP32で、第9図に示すデータテーブル3から上記平
均電流IAをアドレスとして前述の最大電流Dカ、Xを
検索する。したがって、次回のルーチン実行時において
は、前述のステップP20.P21の処理によって電動
機24に通電される電流が上記最大電流を超えることは
無く、電動機24等の発熱が抑制され、電動機24ある
いは駆動ユニット19の周囲が高温になることを防止で
きる。
このように、この実施例の電動機式動力舵取装置によれ
ば、電動機24へ通電された電流の所定時間における平
均値に基づき電動機24へ通電する電流の最大値を規制
するため、電動機24等の熱容量の影響を受けること無
く電動機24等の発熱状態に応じて発熱を抑制すること
ができる。したがって、電動機24に通電する電流が減
少して電動機24等の発熱量も低下した場合には、直ち
に操舵トルクに対応した電流を電動機24に通電するこ
とができ、操舵フィーリングの低下が防止できる。
(発明の効果) 以上説明したように、この発明にかかる電動機式動力舵
取装置によれば、電動機に通電された平均電流に基づい
て電動機に通電する電流の最大値を制限するため、操舵
フィーリングを低下させること無く電動機等の機器を熱
から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる電動機式動力舵取装置の構成
図である。第2図から第9図はこの発明の一実施例にか
かる電動機式動力舵取装置を示し、第2図が機構部分の
断面図、第3図がブロック図、第4図がフローチャート
、第5図および第6図が検出信号の特性図、第7図、第
8図および第9図が制御処理に用いるデータテーブルで
ある。 11・・・ギアケース 12・・・ビニオン軸 12a・・・上軸 12b・・
・下軸13・・・軸受 14・・・〃 15・・・〃 16・・・ラック軸 17・・・ピニオンギア 18・・・操舵トルクセンサ 19・・・駆動ユニット 20・・・制御ユニット 21・・・インターフェイス回路 22・・・可動鉄芯 22a・・・カム溝 22b・・
・ビン23・・・差動トランス 24・・・電動機 25・・・減速機構 26・・・ポールスクリュ機構 27・・・界磁石 28・・・ロータ 29・・・軸受 30 ・・・〃 31・・・出力軸 32・・・積層鉄芯 33・・・電機子巻線 34・・・整流子 35・・・ブラシ 36・・・配線 37・・・第1の歯車 38・・・第2の歯車 39・・・スクリュシャフト 40・・・ポールナツト 40a・・・チューブ41・
・・軸受 42・・・〃 43・・・ブツシュ 43a・・・空孔44・・・電流
検知器 45・・・ドライブ回路 46・・・ブリッジ回路 47・・・警報ランプ 第5図 V 第7図       第8図 An八− 第6図 第9図 04−均を流TA

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 操舵力の伝達系に通電される電流値に応じた操舵補助力
    を発生する電動機を備え、該電動機へ通電する電流を操
    舵状態に応じ制御する電動機式動力舵取装置において、 前記電動機へ通電される電流値を検出する電流検出手段
    と、 該電流検出手段の出力信号に基づいて前記電動機への通
    電される電流の所定時間における平均値を算出する平均
    電流値算出手段と、 該平均電流値算出手段の出力信号に基づき前記平均値に
    応じて前記電動機へ通電される電流の最大値を制限する
    最大電流値制限手段と、 を備えることを特徴とする電動機式動力舵取装置。
JP9825787A 1987-04-20 1987-04-20 電動機式動力舵取装置 Expired - Fee Related JP2528119B2 (ja)

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