JP3648619B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵輪に加わる操舵力を検出し、検出した操舵力が所定値より大きいときに、電動モータを駆動し、電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、操舵補助を行うパワーステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電動モータが駆動する油圧ポンプを作動油圧の発生源として、操舵補助を行うパワーステアリング装置では、舵輪が操作されておらず、車両が直進するようなときは、電動モータを停止させて、電力消費を削減させることが考えられている。図3は、このようなパワーステアリング装置の一例の構成を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、目標決定部1cが指示する印加電圧(駆動電圧)の目標値に従って、モータ駆動回路2が電動モータ4に電圧を印加して回転駆動させる。電動モータ4は、油圧ポンプ5を駆動して、コントロールバルブ6へ作動油を吐出させ作動油圧を発生させる。
【0003】
コントロールバルブ6は、舵輪7が操作され、舵輪軸の下端に設けられたピニオンギア6cを含むギア装置(図示せず)が作動することにより、油圧シリンダ(図示せず)へ通じるパイプライン6a,6bへ圧送する作動油の圧力を制御する。これにより、油圧シリンダが作動して、舵輪7の操作方向に操作量に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
作動油は、油圧ポンプ5、コントロールバルブ6、油圧シリンダ及び給油タンク5a等で構成される油圧回路を循環する。
【0004】
電動モータ4には、その回転速度を検出する回転速度検出器4bが付加され、回転速度検出器4bが出力した回転速度検出信号は、回転速度検出回路4aに与えられ回転速度信号に変換されて、演算回路1bに与えられる。
演算回路1bは、指示回転速度決定部3が出力した回転速度指示信号から、回転速度検出回路4aが出力した回転速度信号を差し引いて、目標決定部1cへ入力する。指示回転速度決定部3は、油圧ポンプ5が操舵補助に必要とされる作動油圧力を発生させることができるような、電動モータ4の回転速度が設定されている。
目標決定部1cは、指示回転速度決定部3が出力した回転速度指示信号と回転速度検出回路4aが出力した回転速度信号との差に基づいて、フィードバック制御(PI制御)により、印加電圧をモータ駆動回路2に指示する。
【0005】
一方、舵輪7の舵輪軸には、舵輪7に加えられた操舵力を検出する為の、トルクセンサ等からなる操舵力検出器7aが設けられ、操舵力検出器7aが出力する操舵力信号は、操舵力検出回路7bに与えられる。操舵力検出回路7bは、与えられた操舵力信号が所定の操舵力より大きい操舵力を示すようになったとき、モータ駆動回路2の電源をオンにする。電源がオンされたモータ駆動回路2は、そのときの目標決定部1cから指示された印加電圧により、電動モータ4を回転起動させる。
【0006】
また、逆に、操舵力検出回路7bは、与えられた操舵力信号が所定の操舵力より小さい操舵力を示すようになったとき、モータ駆動回路2の電源をオフにする。
尚、上述したパワーステアリング装置と類似の技術が、特開昭58−156457号公報に開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したパワーステアリング装置では、モータ駆動回路2が、電源がオンされ、そのときの目標決定部1cから指示された印加電圧により、電動モータ4を回転起動させると、図4に示すように、電動モータ4の回転速度がオーバーシュートし、これに伴い不要な大きな突入電流が発生し、不要な電力エネルギーが消費される。また、場合によっては、回転速度がただちに安定しないことがある。
【0008】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、電動モータに無駄な突入電流が発生せず、不要な電力エネルギーが節減でき、また、電動モータに回転速度のオーバーシュートが発生せず、即座に目標(必要)回転速度で安定した電動モータの回転制御が行えるパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係るパワーステアリング装置は、電動モータにより駆動される油圧ポンプを作動油圧の発生源として操舵補助を行うパワーステアリング装置において、前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記電動モータを起動するに当たり、回転速度を第1の回転速度とすべき駆動電気量を決定する第1駆動電気量決定手段と、第1駆動電気量決定手段が決定した駆動電気量により前記電動モータが起動してから、前記回転速度検出手段が検出した回転速度が第2の回転速度に達するまでは、漸増する駆動電気量を決定する第2駆動電気量決定手段とを備え、第1及び第2駆動電気量決定手段が決定した駆動電気量により前記電動モータを駆動すべくなしたことを特徴とする。
【0010】
このパワーステアリング装置では、電動モータにより駆動される油圧ポンプを作動油圧の発生源として操舵補助を行い、回転速度検出手段が電動モータの回転速度を検出する。第1駆動電気量決定手段は、電動モータを起動するに当たり、回転速度を第1の回転速度とすべき駆動電気量を決定し、第2駆動電気量決定手段は、第1駆動電気量決定手段が決定した駆動電気量により電動モータが起動してから、回転速度検出手段が検出した回転速度が第2の回転速度に達するまで、漸増する駆動電気量を決定し、それぞれ決定した駆動電気量により電動モータを駆動する。
【0011】
これにより、電動モータに無駄な突入電流が発生せず、不要な電力エネルギーが節減でき、また、電動モータに回転速度のオーバーシュートが発生せず、即座に目標(必要)回転速度で安定した電動モータの回転制御が行えるパワーステアリング装置を実現することができる。
また、電動モータの回転速度検出手段の分解能が低い場合、回転速度の検出周期が長くなり、フィードバック制御で電動モータを起動すると、電動モータの回転速度にオーバーシュートが発生するが、このパワーステアリング装置の場合、オーバーシュートが発生しないので、回転速度検出手段の分解能を上げることなく、スムーズなモータ起動が実現できる。
【0012】
第2発明に係るパワーステアリング装置は、第2の回転速度に達してからは、前記電動モータの回転速度をフィードバック制御することを特徴する。
【0013】
このパワーステアリング装置では、電動モータにより駆動される油圧ポンプを作動油圧の発生源として操舵補助を行い、回転速度検出手段が電動モータの回転速度を検出する。第1駆動電気量決定手段は、電動モータを起動するに当たり、回転速度を第1の回転速度とすべき駆動電気量を決定し、第2駆動電気量決定手段は、第1駆動電気量決定手段が決定した駆動電気量により電動モータが起動してから第2の回転速度に達するまで、漸増する駆動電気量を決定し、それぞれ決定した駆動電気量により電動モータを駆動する。第2の回転速度に達してからは、電動モータの回転速度をフィードバック制御する。
【0014】
これにより、電動モータに無駄な突入電流が発生せず、不要な電力エネルギーが節減でき、また、電動モータに回転速度のオーバーシュートが発生せず、即座に目標(必要)回転速度で安定した電動モータの回転制御が行えるパワーステアリング装置を実現することができる。
また、電動モータの回転速度検出手段の分解能が低い場合、回転速度の検出周期が長くなり、フィードバック制御で電動モータを起動すると、電動モータの回転速度にオーバーシュートが発生するが、このパワーステアリング装置の場合、オーバーシュートが発生しないので、回転速度検出手段の分解能を上げることなく、スムーズなモータ起動が実現できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態を、それを示す図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。このパワーステアリング装置は、駆動電圧決定部1a(第1及び第2駆動電気量決定手段)が指示する駆動電圧に従って、モータ駆動回路2aが電動モータ4に電圧を印加して回転駆動させる。電動モータ4は、油圧ポンプ5を駆動して、コントロールバルブ6へ作動油を吐出させ作動油圧を発生させる。
【0016】
コントロールバルブ6は、舵輪7が操作され、舵輪軸の下端に設けられたピニオンギア6cを含むギア装置(図示せず)が作動することにより、油圧シリンダ(図示せず)へ通じるパイプライン6a,6bへ圧送する作動油の圧力を制御する。これにより、油圧シリンダが作動して、舵輪7の操作方向に操作量に応じた操舵補助力を発生するようになっている。
作動油は、油圧ポンプ5、コントロールバルブ6、油圧シリンダ及び給油タンク5a等で構成される油圧回路を循環する。
【0017】
電動モータ4には、その回転速度を検出する回転速度検出器4b(回転速度検出手段)が付加され、回転速度検出器4bが出力した回転速度検出信号は、回転速度検出回路4a(回転速度検出手段)に与えられ回転速度信号に変換されて、演算回路1bに与えられる。
演算回路1bは、指示回転速度決定部3が出力した回転速度指示信号から、回転速度検出回路4aが出力した回転速度信号を差し引いて、駆動電圧決定部1aへ入力する。指示回転速度決定部3には、油圧ポンプ5が操舵補助に必要とされる作動油圧力を発生させることができるような、電動モータ4の目標回転速度(第2の回転速度)が設定されている。
【0018】
一方、舵輪7の舵輪軸には、舵輪7に加えられた操舵力を検出する為の、トルクセンサ等からなる操舵力検出器7aが設けられ、操舵力検出器7aが出力する操舵力信号は、操舵力検出回路7bに与えられる。操舵力検出回路7bは、与えられた操舵力信号が所定の操舵力より大きい操舵力を示すようになったとき、駆動電圧決定部1aに電動モータ4を起動させる為の信号を与える。また、逆に、操舵力検出回路7bは、与えられた操舵力信号が所定の操舵力より小さい操舵力を示すようになったとき、駆動電圧決定部1aに電動モータ4を停止させる為の信号を与える。
【0019】
駆動電圧決定部1aは、操舵力検出回路7bから電動モータ4を起動させる為の信号を与えられ、電動モータ4を起動させるに際して、回転速度がオーバーシュートして、指示回転速度決定部3が指示した目標回転速度を確実に超えないような回転速度(第1の回転速度)に対応する駆動電圧を決定し、モータ駆動回路2aに与える。
【0020】
また、駆動電圧決定部1aは、目標回転速度を確実に超えないような回転速度(第1の回転速度)に対応する駆動電圧により電動モータ4が起動してから、指示回転速度決定部3が指示した目標回転速度に達するまでは、漸増する駆動電圧を決定し、モータ駆動回路2aに与える。
駆動電圧決定部1aは、回転速度検出器4bが検出した回転速度が、指示回転速度決定部3が指示した目標回転速度に達した以降は、指示回転速度決定部3が出力した回転速度指示信号と回転速度検出回路4aが出力した回転速度信号との差に基づいて、フィードバック制御(PI制御)により、駆動電圧をモータ駆動回路2aに指示する。
【0021】
以下に、このような構成のパワーステアリング装置の動作を、それを示す図2のタイミングチャートを参照しながら説明する。
このパワーステアリング装置では、駆動電圧決定部1aは、舵輪7が操作されず、操舵力検出器7aが出力する操舵力信号が、所定値より小さく、操舵補助力を必要としないときは、エネルギー消費量を抑えるため、電動モータ4を停止させる。
【0022】
一方、舵輪7が操作されて、操舵力検出器7aが出力する操舵力信号が、所定値より大きくなると、操舵力検出回路7bは、駆動電圧決定部1aに電動モータ4を起動させる為の信号を与える。
このとき、駆動電圧決定部1aは、回転速度がオーバーシュートして、指示回転速度決定部3が指示した目標回転速度(図2)を確実に超えないような回転速度(図2▲1▼)に対応する駆動電圧(PWMデューティ比)を決定し、その指示信号をモータ駆動回路2aに与える開ループ制御を行う。モータ駆動回路2aは、与えられた指示信号に対応する駆動電圧を電動モータ4に印加し回転起動させる(図2▲1▼)。
【0023】
駆動電圧決定部1aは、電動モータ4が回転起動してから、指示回転速度決定部3が指示した目標回転速度に達するまでは、漸増する駆動電圧(図2▲2▼)を決定し、その指示信号をモータ駆動回路2aに与える開ループ制御を行う。モータ駆動回路2aは、与えられた指示信号に対応する漸増する駆動電圧を電動モータ4に印加し徐々に回転速度を上昇させる。
【0024】
駆動電圧決定部1aは、電動モータ4の回転速度が上昇し、回転速度検出器4bが検出した回転速度が、指示回転速度決定部3が指示した目標回転速度に達した(図2▲3▼)以降は、指示回転速度決定部3が出力した回転速度指示信号と回転速度検出回路4aが出力した回転速度信号との差に基づいて、フィードバック制御(PI制御)により、駆動電圧を決定し、その指示信号をモータ駆動回路2aに与える。
【0025】
また、駆動電圧決定部1aは、回転速度検出器4bが検出した回転速度が、指示回転速度決定部3が指示した目標回転速度に達した(図2▲3▼)以降は、フィードバック制御により、必要に応じて、駆動電圧を上昇/下降させてモータ駆動回路2aにその指示信号を与える。モータ駆動回路2aは、与えられた指示信号に対応する駆動電圧を電動モータ4に印加し、必要な回転速度に上昇/下降させる(図2▲4▼)。
【0026】
【発明の効果】
本発明に係るパワーステアリング装置によれば、電動モータに無駄な突入電流が発生せず、不要な電力エネルギーが節減でき、また、電動モータに回転速度のオーバーシュートが発生せず、即座に目標(必要)回転速度で安定した電動モータの回転制御が行える。
また、電動モータの回転速度検出手段の分解能が低い場合、回転速度の検出周期が長くなり、フィードバック制御で電動モータを起動すると、電動モータの回転速度にオーバーシュートが発生するが、本発明に係るパワーステアリング装置によれば、オーバーシュートが発生しないので、回転速度検出手段の分解能を上げることなく、スムーズなモータ起動が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るパワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図2】本発明に係るパワーステアリング装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図3】従来のパワーステアリング装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図4】従来のパワーステアリング装置の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1a 駆動電圧決定部(第1,2駆動電気量決定手段)
1b 演算回路
2a モータ駆動回路
3 指示回転速度決定部
4 電動モータ
4a 回転速度検出回路(回転速度検出手段)
4b 回転速度検出器(回転速度検出手段)
5 油圧ポンプ
6 コントロールバルブ
7 舵輪
7a 操舵力検出器
7b 操舵力検出回路
Claims (2)
- 電動モータにより駆動される油圧ポンプを作動油圧の発生源として操舵補助を行うパワーステアリング装置において、
前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記電動モータを起動するに当たり、回転速度を第1の回転速度とすべき駆動電気量を決定する第1駆動電気量決定手段と、第1駆動電気量決定手段が決定した駆動電気量により前記電動モータが起動してから、前記回転速度検出手段が検出した回転速度が第2の回転速度に達するまでは、漸増する駆動電気量を決定する第2駆動電気量決定手段とを備え、第1及び第2駆動電気量決定手段が決定した駆動電気量により前記電動モータを駆動すべくなしたことを特徴とするパワーステアリング装置。 - 第2の回転速度に達してからは、前記電動モータの回転速度をフィードバック制御する請求項1記載のパワーステアリング装置。
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