JP2925356B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

電動式パワーステアリング装置

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JP2925356B2
JP2925356B2 JP13359791A JP13359791A JP2925356B2 JP 2925356 B2 JP2925356 B2 JP 2925356B2 JP 13359791 A JP13359791 A JP 13359791A JP 13359791 A JP13359791 A JP 13359791A JP 2925356 B2 JP2925356 B2 JP 2925356B2
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電動式のパワーステアリ
ング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車両のパワーステアリング装置と
して、モータを動力源とする電動式のパワーステアリン
グ装置が知られている。
【0003】ハンドルの操舵方向と操舵力とを検出しな
がらモータに電流を流し、ハンドル操舵に対応してモー
タを作動させ、車輪の転向操作をパワーアシストする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような電
動式のパワーステアリング装置において、車両の停止時
などキースイッチを切ると、モータに対する電流の供給
も遮断され、パワーアシストも停止されるが、転向輪
(前輪)を保舵中のまま停止させたときは、タイヤの復
元力によりハンドルショックが発生することがあった。
【0005】タイヤの向きが直進位置から左右いずれか
に少しでも切れていると、直進方向への復元力が働き、
タイヤは中立位置に向けて戻ろうとする。ハンドルにト
ルクを与えているが回転はさせない保舵状態でモータに
対する電流を遮断し、ハンドルを緩めると、タイヤの復
元力でモータのロータが強制的に回転(逆転)させら
れ、ハンドルの遊び分を過ぎた後に急停止するが、この
ときの衝撃に応じてハンドルショックが生じるのであ
る。
【0006】もちろんパワーアシストの無いマニアルス
テアリングにおいても、タイヤの復元力によりハンドル
を中立位置に戻そうとする力は発生するが、電動式パワ
ーステアリング装置のようにモータのロータ回転慣性力
が無い分だけ、ハンドルショックは小さい。
【0007】ところで、モータは発電機としても機能さ
せることができ、ロータを外部エネルギで強制的に回転
させると、誘導起電力が発生する。この発電機を回転さ
せるのに必要な駆動トルク(負荷)は発生電力に比例す
る。したがって、モータを発電機として機能させ、タイ
ヤの復元力によりロータを駆動するならば、この駆動負
荷がハンドルシャフトの回転に制動力として働き、ハン
ドルショックを軽減できる。
【0008】しかし、従来はエンジンキースイッチを切
ると同時にモータの駆動回路を遮断しているため、タイ
ヤの復元力によりモータが駆動されても回生電流が流れ
ず、発電機としては機能することができない。このた
め、ロータはタイヤ復元力に基づいて自由に回転してし
まい、この慣性回転力によりハンドルショックを助長し
ていた。
【0009】そこで本発明は、エンジンキースイッチを
切ったときに、モータに回生電流が流れるようにして発
電機として機能させ、この駆動負荷にもとづいてタイヤ
の復元力を吸収することにより、ハンドルショックを軽
減することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、図1に
示すように、ハンドル操作をパワーアシストするモータ
50と、ハンドルの操作状態を検出する検出手段51
と、モータ50の制御電流及び通電方向を制御するブリ
ッジ回路からなるモータ駆動回路52と、モータ駆動回
路52を前記ハンドル操作状態に応じて制御するコント
ローラ53とを備えた電動式パワーステアリング装置に
おいて、エンジンキースイッチがオフになってから所定
時間だけ作動するオフタイマ回路54と、オフタイマ回
路54が作動している間前記モータ駆動回路52を短絡
してモータに回生電流を流しうるように切り換える方向
切換回路55と、エンジンキースイッチがオフになった
ときのハンドル操作検出器の出力から保舵中であること
を判定する手段56とを備え、この保舵時にのみ前記方
向切換回路を切り換えるようにした。
【0011】
【0012】さらに、車速に基づいて車両の停車状態を
判定する手段57を備え、車両の停車状態の保舵時にの
み前記方向切換回路55を切換えるようにする。
【0013】
【作用】エンジンキースイッチを切ると、モータに回生
電流が流れるように回路接続され、タイヤの復元力によ
りロータを回転させると起電力が発生する。モータを回
転させる駆動力は発生起電力に相当する分が消費され、
これがロータの制動力として働く。
【0014】したがって、ハンドルを保舵したまま車両
を停止させると、タイヤの復元力によりハンドルが中立
点に向けて戻されようとするが、モータによる制動力が
復元力を吸収し、ハンドルショックを軽減する。
【0015】モータに回生電流を流しての制動動作は、
タイヤの復元力が働く保舵時にのみ行うことにより、無
駄の無い適切な制御が行える。さらに、停車時以外はエ
ンジンキースイッチが切れてもモータによる制動動作を
中止することにより、ハンドル操作に対する違和感の発
生を防ぐことがてきる。
【0016】
【実施例】図2は本発明の第1の実施例を示すもので、
電動式パワーステアリング装置のモータ制御回路であ
る。
【0017】コントローラ(CPU)1は、ハンドル操
作に応じてモータ2を可逆的に回転駆動させるもので、
エンジンキースイッチ(IG)3からの信号に加えて、
ハンドルトルク検出器4、車速検出器5からの信号が入
力する。なお、ハンドルトルク検出器4はハンドルの回
転(操作)方向に応じた信号(例えば回転方向によって
正負が異なる)と、回転トルクに応じた信号を出力す
る。
【0018】コントローラ1はモータ2の駆動回路10
の電源リレースイッチ11のリレーコイル11Aの通電
を制御すると共に、ハンドルの回転(操作)トルクに応
じてモータ駆動電流の大きさを制御するパルス幅変調
(PWM)回路12と、ハンドルの回転操作方向に応じ
てモータ2に流す駆動電流の方向を制御する方向切換回
路13との出力を制御する。
【0019】モータ駆動回路10はモータ2に対する駆
動電流を可逆的に制御するため、前記PWM回路12か
らのパルス信号に応じてオンオフして電流値を調整する
電流制御スイッチ(電流制御FETスイッチ)A1とB
1、並びに前記方向切換回路13からの出力に応じてオ
ンオフする方向制御スイッチ(FETスイッチ)B2と
A2よりなるブリッジ回路で構成される。
【0020】なお、前記PWM回路12にはハンドル操
作トルクに対応して電流を増減するためのPWM信号に
加えて、ハンドル回転操作方向に応じてA1またはB1
のスイッチを選択するために、前記方向切換回路13と
共に、コントローラ1からハンドル方向信号(A,B信
号)が入力する。
【0021】したがってスイッチA1とA2がオンにな
るとモータ2は一(A)方向に回転し、スイッチB1と
B2がオンになると、これとは逆(B)方向に回転す
る。
【0022】前記PWM回路12の供給電圧は、キース
イッチ3を介して電源(バッテリ)6からの電圧を増幅
する昇圧回路15によって昇圧される。方向切換回路1
3の電源電圧としては、キースイッチ3を介してオフタ
イマ回路16からの電圧が供給される。オフタイマ回路
16はキースイッチ3をオフにしてから、所定の短い時
間(T秒間)だけ方向切換回路13の電源電圧を保持す
るもので、抵抗とコンデンサから構成される。また、方
向切換回路13にはコントローラ1からのリレー信号が
入力し、リレー信号オフのときに両方向信号がオンとな
り、スイッチB2とA2を共にオンとする。
【0023】これにより方向切換回路13はキースイッ
チ3をオフにしてから所定時間だけ、スイッチB2とA
2とを導通し、ブリッジ回路を短絡してモータ2に回生
電流が流れうるようにする。
【0024】エンジンキースイッチ3をオンにして車両
を運転するときは、コントローラ1からのリレー信号に
より、リレースイッチ11が作動してモータ2の駆動回
路(ブリッジ回路)10の電源がオンとなる。この状態
でハンドルトルク検出器4がハンドル操作を検出する
と、その回転操作方向と操作トルクに応じて、コントロ
ーラ1からPWM回路12と方向切換回路13に信号が
出力され、例えばA方向にハンドルが操作されたとき
は、スイッチA1とA2がオンになり、かつスイッチA
1の抵抗値が操作トルクに応じて増減し、モータ2に対
する駆動電流値と、その通電方向が制御され、モータ2
はハンドルの回転操作方向(A方向)にパワーアシスト
を行うべく回転する。
【0025】ハンドルの回転操作方向が逆(B方向)に
なると、これに対応してスイッチB1とB2がオンにな
り、モータ2は反対方向にハンドル操作トルクに対応し
た駆動トルクで回転する。
【0026】なお、モータ2の発生駆動トルクは制御電
流値に比例するが、車両が高速で走行するときは、操舵
抵抗も小さく、パワーアシストによりハンドルが軽くな
り過ぎるのを防ぐために、車速検出器5の検出車速に応
じて電流値を相対的に小さくなるように制御する。
【0027】一方、エンジンキースイッチ3がオフにな
ると、図3のフローチャートにもあるように、コントロ
ーラ1は即座にリレー信号、PWM信号、方向信号を共
にオフにする(ステップ1〜3)。リレースイッチ11
がオフになり、さらにスイッチA1とB1並びに、スイ
ッチA2とB2がオフになり、モータ2への通電が遮断
される。
【0028】しかし、方向切換回路13の電源はオフタ
イマ回路16によりキースイッチ3のオフ後所定の時間
は通電され、同時にリレー信号のオフにより方向切換回
路13は両方の方向出力を共にオンにしてスイッチB2
とA2とを導通し(ステップ9)、モータ2のブリッジ
回路を短絡して、所定の時間だけ回生電流が流れうるよ
うにする。
【0029】このため、ハンドルの保舵中にキースイッ
チ3をオフにしたときのように、タイヤの復元力が働く
と、モータ2を逆転させつつハンドルが中立位置に復帰
させられるが、このときモータ2のロータの回転に伴い
誘導起電力が発生し、モータ2からスイッチB2、A2
を経由して回生電流が流れ、ロータの回転に制動力が働
く。つまり、モータ2が発電機として機能するため、ロ
ータを回転させるのに回生電流に応じた駆動トルクが必
要となり、これがタイヤの復元力に対するブレーキとし
て働き、この結果ハンドルの戻りが抑制され、ロータの
慣性回転によるハンドルショックが大幅に軽減されるの
である。
【0030】モータ2に対する回生電流は、所定の時間
(T秒間)を経過してオフタイマ回路16により方向切
換回路13の電源がオフになると、スイッチB2とA2
がオフになって遮断される(ステップ10,11)。
【0031】ところで、タイヤの復元力は保舵中にエン
ジンキースイッチ3をオフにした場合に働き、タイヤが
中立位置にあるときは復元力は発生せず、ハンドルショ
ックも無い。このため、キースイッチ3をオフにしたと
きに保舵中かどうかを、ハンドルトルク検出器4の出力
から判定し(ステップ6)、保舵中のときのみ、前記し
たモータ2による制動動作を実行させるようにした。
【0032】キースイッチ3のオフ時にトルク検出器4
の出力がなく、保舵中でないと判断されたときは、ステ
ップ11に進み、そのまま方向切換回路13の全部の方
向出力をオフにして、コントローラ1はスリープモード
に切換る。
【0033】方向切換回路13はコントローラ1からの
信号でキースイッチ3を切ったときに方向出力が共にオ
ンとなるようにしてあり、オフタイマ回路16からの出
力がある間は、コントローラ1はスリープモードに移行
しないようにしてある。
【0034】したがって、タイヤの復元力が発生しな
い、モータ2による制動動作が不要のときは無駄な操作
を省くことができる。なお、オフタイマ回路16の出力
をコントローラ1に入力しているため、オフタイマ回路
16の異常をコントローラ1で監視することができる。
【0035】また、この場合、スイッチB2とA2を周
期的にオンオフさせ、しかもそのパルス幅を時間と共に
変化させることにより、モータ2による制動力を徐々に
弱めていくようにすることもできる。
【0036】図4の実施例は、車両の停車時以外の走行
中にキースイッチ3がオフになったときは、保舵中であ
っても、やはりモータ2による制動動作を中止し、ハン
ドル操作の違和感を発生させないようにしたものであ
る。
【0037】ステップ6において、車両の停車時を車速
検出器5の出力から判断し、車速が所定値以下の極低速
時には停車と認定し、このときは、前記と同じようにモ
ータ2に回生電流を流しての制動動作に入るが、それ以
外のときはそのままステップ11に移行してスイッチB
2、A2をオフにする。
【0038】通常の運転操作では走行中にキースイッチ
3を切ることはないが、万一このような事態が発生した
ときには、モータ2による制動がかからず、ハンドル操
作力が極端に重くなるのを防げる。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、エンジン
キースイッチを切ったときに、モータに回生電流が流れ
るようにして発電機として機能させ、この駆動負荷によ
りタイヤの復元力を吸収するので、停止時のハンドルシ
ョックを効果的に軽減することができる。そして、モー
タに回生電流を流しての制動は、タイヤの復元力が働く
保舵時のみ行うことにより、無駄の無い適切な制御が行
える。
【0040】
【0041】さらに、停車時以外はエンジンキースイッ
チが切れてもモータによる制動を中止することにより、
ハンドル操作に対する違和感の発生を防ぐことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示す構成図である。
【図2】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図3】同じくその制御動作を示すフローチャートであ
る。
【図4】第2の実施例の制御動作を示すフローチャート
である。
【符号の説明】
1 コントローラ 2 モータ 3 キースイッチ 4 ハンドルトルク検出器 5 車速検出器 10 駆動回路 12 PWM回路 13 方向切換回路 16 オフタイマ回路 A1 スイッチ B1 スイッチ A2 スイッチ B2 スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−147468(JP,A) 特開 平2−290779(JP,A) 特開 昭62−244761(JP,A) 特開 昭63−41277(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 6/00 - 6/02 B62D 5/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハンドル操作をパワーアシストするモー
    タと、ハンドルの操作状態を検出する検出手段と、モー
    タの制御電流及び通電方向を制御するブリッジ回路から
    なるモータ駆動回路と、モータ駆動回路を前記ハンドル
    操作状態に応じて制御するコントローラとを備えた電動
    式パワーステアリング装置において、エンジンキースイ
    ッチがオフになってから所定時間だけ作動するオフタイ
    マ回路と、オフタイマ回路が作動している間前記モータ
    駆動回路を短絡してモータに回生電流を流しうるように
    切り換える方向切換回路と、エンジンキースイッチがオ
    フになったときのハンドル操作検出器の出力から保舵中
    であることを判定する手段とを備え、この保舵時にのみ
    前記方向切換回路を切り換えることを特徴とする電動式
    パワーステアリング装置。
  2. 【請求項2】 車速に基づいて車両の停車状態を判定す
    る手段を備え、車両の停車状態の保舵時にのみ前記方向
    切換回路を切り換えることを特徴とする請求項1に記載
    の電動式パワーステアリング装置。
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JP2007022413A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Toyota Motor Corp 電動パワーステアリング装置
US20090120714A1 (en) * 2006-03-17 2009-05-14 Nsk Ltd. Electric Power Steering Apparatus
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