JP4415642B2 - Variable transmission ratio steering device - Google Patents

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Description

本発明は、車両のステアリングホイールからのステアリング角の伝達比を可変させる伝達比可変操舵装置に関する。   The present invention relates to a transmission ratio variable steering apparatus that varies a transmission ratio of a steering angle from a steering wheel of a vehicle.

従来より、伝達比可変操舵装置は、ステアリングと接続される入力軸と、転舵輪側と接続される出力軸と、入力軸の回転角に対して出力軸の回転角を可変させる電動モータと、入力軸と出力軸とを連結させる連結ピンと、入力軸と出力軸との連結を断つために連結ピンを作動させる励磁コイルと、電動モータ及び励磁コイルに流れる電流をディーティー制御するために、スイッチングトランジスタを駆動するＰＷＭ駆動信号を生成する制御部とから構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２７８０８７号公報（第３頁右欄第４７行〜第６頁右欄第２２行、第１図〜第５図） Conventionally, a transmission ratio variable steering device includes an input shaft connected to the steering, an output shaft connected to the steered wheel side, an electric motor that varies the rotation angle of the output shaft with respect to the rotation angle of the input shaft, A switching pin for connecting the input shaft and the output shaft, an excitation coil for operating the connection pin to disconnect the input shaft and the output shaft, and duty control for the current flowing through the electric motor and the excitation coil. It is comprised from the control part which produces | generates the PWM drive signal which drives a transistor (for example, refer patent document 1).
JP 2001-278087 A (page 3, right column, line 47 to page 6, right column, line 22, lines 1 to 5)

ところが、上述の伝達比可変操舵装置では、励磁コイルに流れる電流を制御するために、スイッチングトランジスタをデューティー制御しており、スイッチングトランジスタを駆動するＰＷＭ駆動信号の周波数が可聴周波数領域内の周波数（例えば１ｋＨｚ）であるために、スイッチングトランジスタから発生するスイッチング音が可聴周波数領域内となり、乗員に不快感を与えてしまうという問題がある。   However, in the above transmission ratio variable steering device, the duty of the switching transistor is controlled in order to control the current flowing through the exciting coil, and the frequency of the PWM drive signal for driving the switching transistor is a frequency within the audible frequency region (for example, 1 kHz), the switching sound generated from the switching transistor is in the audible frequency range, which causes a problem of discomfort to the passenger.

そこで、制御部がスイッチングトランジスタを駆動するＰＷＭ駆動信号の周波数を可聴周波数領域外（約２０ｋＨｚ以上）とすることで、スイッチングトランジスタから可聴周波数領域内のスイッチング音が発生することを防止できる。しかし、スイッチングトランジスタを駆動するＰＷＭ駆動信号の周波数を可聴周波数領域外（高周波数）にしたとしても、スイッチングトランジスタからは高周波数成分を含むスイッチング音が発生しており、その高周波数成分を含むスイッチング音によって車両内の他の外部機器に悪影響（例えばラジオノイズ）を与えてしまうという問題がある。   Therefore, by setting the frequency of the PWM drive signal for driving the switching transistor by the control unit to be outside the audible frequency region (about 20 kHz or more), it is possible to prevent the switching transistor from generating switching sound within the audible frequency region. However, even if the frequency of the PWM drive signal for driving the switching transistor is outside the audible frequency range (high frequency), the switching transistor generates a switching sound including a high frequency component, and the switching including the high frequency component is generated. There is a problem that sound may adversely affect other external devices in the vehicle (for example, radio noise).

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、スイッチング音によって乗員に不快感を与えず、さらに他の外部機器に悪影響を与えることも防止できる伝達比可変操舵装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a transmission ratio variable steering device that does not cause discomfort to the occupant due to switching noise and can also prevent other external devices from being adversely affected. To do.

上記課題を解決するために、請求項１では、ステアリングに接続される入力軸と、転舵輪側に接続される出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを連結する連結手段と、前記入力軸と前記出力軸との連結を断つために前記連結手段を作動させるための励磁コイルと、前記励磁コイルに印加させる電圧を制御する電圧制御回路と、前記励磁コイルに印加させる電圧を制御するための制御信号を生成する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記励磁コイルに流れる実電流をデューティー制御するものとしてＰＷＭ駆動信号を生成するＰＷＭドライバを備えたマイコンであって、前記ＰＷＭ駆動信号をアナログの電気信号に変換して前記制御信号とするための信号変換手段
を有し、前記電圧制御回路は、前記信号変換手段で変換した前記電気信号が入力され、且つ入力された前記電気信号に応じた電圧を前記励磁コイルに印加させるオペアンプを有していることを特徴とする伝達比可変操舵装置である。 In order to solve the above-mentioned problem, in claim 1, an input shaft connected to a steering wheel, an output shaft connected to a steered wheel side, a connecting means for connecting the input shaft and the output shaft, and the input An excitation coil for operating the coupling means to disconnect the shaft from the output shaft, a voltage control circuit for controlling a voltage applied to the excitation coil, and a voltage applied to the excitation coil And a control means for generating a control signal, wherein the control means is a microcomputer provided with a PWM driver for generating a PWM drive signal for duty-controlling the actual current flowing through the exciting coil, the PWM drive signal a has a signal conversion means for said control signal to an analog electrical signal, the voltage control circuit, the electrical signal converted by the signal conversion means It is a force, a transmission ratio variable steering apparatus characterized by and a voltage corresponding to the inputted electric signal has an operational amplifier to be applied to the exciting coil.

この構成により、制御手段で生成された制御信号によって電圧制御回路が励磁コイルに印加させる電圧を制御することで、励磁コイルに電流を流すことができる。このことから、本発明では、従来の如く、励磁コイルに流れる電流をデューティー制御していないため、スイッチング素子が不要となり、励磁コイルに電流を流す際に、スイッチング音自体が発生しないため、スイッチング音によって乗員に不快感を与えず、さらに他の外部機器に悪影響を与えることも防止できる。
さらに、マイコンは、従来の如く、ＰＷＭ駆動信号を生成するＰＷＭドライバを備え、信号変換手段がマイコンのＰＷＭドライバで生成されたＰＷＭ駆動信号をアナログの電気信号に変換してオペアンプに入力することで、入力されたアナログの電気信号に応じた電圧を励磁コイルに印加させることができるため、励磁コイルに流れる電流を制御することができる。これにより、励磁コイルに印加させる電圧を制御するために、新たなマイコンを用いることなく、従来のＰＷＭドライバを備えたマイコンによって、励磁コイルに印加させる電圧を制御することができる。 With this configuration, a current can be passed through the exciting coil by controlling the voltage applied to the exciting coil by the voltage control circuit according to the control signal generated by the control means. Therefore, according to the present invention, since the current flowing through the exciting coil is not duty-controlled as in the prior art, a switching element is not required, and when a current is passed through the exciting coil, the switching sound itself is not generated. Therefore, it is possible to prevent the passenger from feeling uncomfortable and prevent other external devices from being adversely affected.
Further, the microcomputer is provided with a PWM driver that generates a PWM drive signal as in the prior art, and the signal conversion means converts the PWM drive signal generated by the PWM driver of the microcomputer into an analog electric signal and inputs it to the operational amplifier. Since the voltage according to the input analog electric signal can be applied to the excitation coil, the current flowing through the excitation coil can be controlled. Thereby, in order to control the voltage to be applied to the excitation coil, the voltage to be applied to the excitation coil can be controlled by a microcomputer having a conventional PWM driver without using a new microcomputer.

また、請求項２では、電気信号に応じた電圧とは、オペアンプで増幅した電圧であることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention , the voltage corresponding to the electric signal is a voltage amplified by an operational amplifier.

この構成により、オペアンプに入力可能なアナログの電気信号の最大値よりも大きい電圧を励磁コイルに印加したい場合に、オペアンプが入力された電気信号を増幅することで、入力された電気信号よりも大きい電圧を励磁コイルに印加させることができる。   With this configuration, when a voltage larger than the maximum value of the analog electrical signal that can be input to the operational amplifier is applied to the excitation coil, the operational signal is amplified by amplifying the electrical signal that is input to the operational amplifier. A voltage can be applied to the excitation coil.

また、請求項３では、オペアンプは、電源が供給される電源ライン、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を有し、電源ラインの一端が励磁コイルに電流を供給するためのバッテリと電気的に接続されると共に、電源ラインの他端がグランドに接続されており、非反転入力端子に電気信号が入力され、出力端子が反転入力端子及び励磁コイルに電気的に接続されていることを特徴としている。
この構成により、オペアンプには、バッテリから電源が供給されていることから、オペアンプの出力端子には、非反転入力端子に入力されたアナログの電気信号に応じた電圧が出力されるため、この出力電圧を励磁コイルに印加させることができる。 According to a third aspect of the present invention , the operational amplifier has a power supply line to which power is supplied, a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal, and one end of the power supply line supplies a current to the exciting coil and a battery. That the other end of the power supply line is connected to the ground, an electric signal is input to the non-inverting input terminal, and the output terminal is electrically connected to the inverting input terminal and the exciting coil. It is a feature.
With this configuration, power is supplied to the operational amplifier from the battery, so a voltage corresponding to the analog electrical signal input to the non-inverting input terminal is output to the output terminal of the operational amplifier. A voltage can be applied to the excitation coil.

図１は、車両の操舵機構の構成図である。図２は、伝達比可変操舵装置１の伝達比可変ユニット１２の軸方向断面図である。図３は、伝達比可変操舵装置１全体の回路構成を示したブロック図である。図４は、ＥＣＵ３の一部分の回路構成を示したブロック図である。図５は、ソレノイド駆動回路３２の回路構成を示した図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle steering mechanism. FIG. 2 is an axial sectional view of the transmission ratio variable unit 12 of the variable transmission ratio steering apparatus 1. FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of the entire transmission ratio variable steering apparatus 1. FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a part of the ECU 3. FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of the solenoid drive circuit 32.

先ず、図１及び図２に基づいて、車両の車速によって転舵輪の転舵角を可変させる伝達比可変操舵装置１が搭載された車両の操舵機構の全体構成について説明する。図１に示すように、車両のステアリング１０が入力軸１１の上端に接続されている。また、入力軸１１の下端と出力軸１３の上端とが伝達比可変ユニット１２を介して接続されている。また、出力軸１３の下端には、図示しないピニオンが設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス１５内でラック１６に噛合されている。ラック１６の両端には、それぞれ図示しないタイロッド及びアームを介して転舵輪１７が接続されている。   First, based on FIG.1 and FIG.2, the whole structure of the steering mechanism of the vehicle by which the transmission ratio variable steering apparatus 1 which varies the turning angle of a steered wheel with the vehicle speed of a vehicle is mounted is demonstrated. As shown in FIG. 1, a vehicle steering 10 is connected to the upper end of an input shaft 11. Further, the lower end of the input shaft 11 and the upper end of the output shaft 13 are connected via the transmission ratio variable unit 12. A pinion (not shown) is provided at the lower end of the output shaft 13, and this pinion is meshed with the rack 16 in the steering gear box 15. Steered wheels 17 are connected to both ends of the rack 16 via tie rods and arms (not shown).

入力軸１１には、ステアリング１０の操舵角を検出する舵角センサ６が設けられ、一方、出力軸１３には、転舵輪１７の転舵角を検出する出力角センサ１４が設けられている。これら舵角センサ６及び出力角センサ１４により検出されたステアリング１０の操舵角及び転舵輪１７の転舵角は、ＥＣＵ３に入力される。さらに、ＥＣＵ３には、車載ＬＡＮ７からの車速信号ＳＨ及びエンジン回転数信号ＥＧが入力される。そして、ＥＣＵ３は、この伝達比可変ユニット１２を制御するための信号を出力する。   The input shaft 11 is provided with a steering angle sensor 6 that detects the steering angle of the steering 10, while the output shaft 13 is provided with an output angle sensor 14 that detects the turning angle of the steered wheels 17. The steering angle of the steering 10 and the turning angle of the steered wheels 17 detected by the steering angle sensor 6 and the output angle sensor 14 are input to the ECU 3. Further, the vehicle speed signal SH and the engine speed signal EG from the in-vehicle LAN 7 are input to the ECU 3. The ECU 3 outputs a signal for controlling the transmission ratio variable unit 12.

伝達比可変ユニット１２は、図２に示すように、周知のブラシレスモータである電動モータ４及び減速機構５を備えて構成され、舵角センサ６及び車載ＬＡＮ７からの信号に基づいて、電動モータ４を回転させて出力軸１３の回転角を可変させるものである。また、電動モータ４は、モータハウジング４４内に設けられたステータ４３とロータ４２とを備えて構成されている。また、モータハウジング４４のステアリング１０側の内周には、連結手段を成す連結ピン２１を回転軸４１の軸方向と平行な方向に前進させるためのソレノイドコイル２が設けられている。このソレノイドコイル２は、ＥＣＵ３からの指令により連結ピン２１を回転軸４１の軸方向と平行な方向に前進させる。また、ロータ４２の端面には、連結ピン２１が係合される係合部４２ａが設けられている。   As shown in FIG. 2, the transmission ratio variable unit 12 includes an electric motor 4 that is a well-known brushless motor and a speed reduction mechanism 5, and the electric motor 4 is based on signals from the steering angle sensor 6 and the in-vehicle LAN 7. Is rotated to vary the rotation angle of the output shaft 13. The electric motor 4 includes a stator 43 and a rotor 42 provided in the motor housing 44. A solenoid coil 2 is provided on the inner periphery of the motor housing 44 on the steering 10 side for advancing the connecting pin 21 constituting connecting means in a direction parallel to the axial direction of the rotary shaft 41. The solenoid coil 2 advances the connecting pin 21 in a direction parallel to the axial direction of the rotary shaft 41 in accordance with a command from the ECU 3. In addition, an engaging portion 42 a to which the connecting pin 21 is engaged is provided on the end surface of the rotor 42.

以上説明した操舵機構では、先ず、車載ＬＡＮ７からの車速信号ＳＨ及びエンジン回転数信号ＥＧと舵角センサ６により検出された操舵角とがＥＣＵ３に入力されると、ＥＣＵ３は、これらの情報に基づき、目標舵角の演算を行う。この目標舵角に基づくモータ制御指令がＥＣＵ３より伝達比可変ユニット１２に出力される。このモータ制御指令により伝達比可変ユニット１２の電動モータ４が駆動され、転舵輪１７に対して目標舵角に対応した転舵角を与える。そして、ＥＣＵ３は、出力角センサ１４より転舵輪１７の実際の転舵角を検出して、確実に目標舵角に対応した転舵角を転舵輪１７に与えることができるようにフィードバックされる。この際、ソレノイドコイル２は、オン状態であり、連結ピン２１を回転軸４１の軸方向と平行な方向に後退させている。つまり、モータハウジング４４とロータ４２との連結は解除されている。   In the steering mechanism described above, first, when the vehicle speed signal SH and the engine speed signal EG from the in-vehicle LAN 7 and the steering angle detected by the steering angle sensor 6 are input to the ECU 3, the ECU 3 is based on these information. The target rudder angle is calculated. A motor control command based on the target steering angle is output from the ECU 3 to the transmission ratio variable unit 12. The electric motor 4 of the variable transmission ratio unit 12 is driven by this motor control command, and gives a steered angle corresponding to the target rudder angle to the steered wheels 17. Then, the ECU 3 detects the actual turning angle of the steered wheel 17 from the output angle sensor 14 and feeds back the steered wheel 17 with a steered angle corresponding to the target steered angle. At this time, the solenoid coil 2 is in an ON state, and the connecting pin 21 is retracted in a direction parallel to the axial direction of the rotating shaft 41. That is, the connection between the motor housing 44 and the rotor 42 is released.

次に、図３に基づいて、伝達比可変操舵装置１の構成について説明する。   Next, the configuration of the transmission ratio variable steering apparatus 1 will be described with reference to FIG.

伝達比可変操舵装置１は、ソレノイドコイル２、ＥＣＵ３、電動モータ４及び減速機構５から構成されている。   The transmission ratio variable steering device 1 includes a solenoid coil 2, an ECU 3, an electric motor 4, and a speed reduction mechanism 5.

ソレノイドコイル２は、励磁コイルを成し、後述するＥＣＵ３のソレノイド駆動回路３２に接続されており、ソレノイド駆動回路３２を介してバッテリ８からソレノイドコイル２に電流が流れ、上述の連結ピン２１を作動させる。   The solenoid coil 2 forms an exciting coil and is connected to a solenoid drive circuit 32 of the ECU 3 to be described later. A current flows from the battery 8 to the solenoid coil 2 via the solenoid drive circuit 32 to operate the connecting pin 21 described above. Let

ＥＣＵ３は、上述の舵角センサ６及び車載ＬＡＮ７からの情報に基づいて、ソレノイドコイル２及び電動モータ４に流れる電流を制御するものであって、マイコン３１、ソレノイド駆動回路３２、リレー３３、駆動回路３４、電源回路３５、電圧検出回路３６、電流検出回路３７、通信Ｉ／Ｆ３８、舵角検出回路３９、モータ駆動回路５０、電流検出回路５１、モータ端子電圧検出回路５２及び電気角検出回路５３から構成されている。   The ECU 3 controls the current flowing through the solenoid coil 2 and the electric motor 4 based on the information from the steering angle sensor 6 and the in-vehicle LAN 7, and includes a microcomputer 31, a solenoid drive circuit 32, a relay 33, and a drive circuit. 34, power supply circuit 35, voltage detection circuit 36, current detection circuit 37, communication I / F 38, rudder angle detection circuit 39, motor drive circuit 50, current detection circuit 51, motor terminal voltage detection circuit 52, and electrical angle detection circuit 53. It is configured.

マイコン３１は、制御手段を成し、舵角センサ６及び車載ＬＡＮ７からの情報に基づいて、電動モータ４に流れる電流をディーティー制御するためのＰＷＭ駆動信号を生成する。さらに、マイコン３１は、舵角センサ６及び車載ＬＡＮ７からの情報に基づいて、ソレノイドコイル２に印加させる電圧を決定し、決定した電圧をソレノイドコイル２に印加することが可能なアナログの電気信号Ｖｉｎを生成し、ソレノイド駆動回路３２に出力するＤ／Ａ変換器３１１を備えている（図４参照。）。なお、マイコン３１は、後述する電源回路３５を介してバッテリ８に電気的に接続され、バッテリ８から５Ｖの電源が供給されている。そのため、上述したマイコン３１で生成した電気信号Ｖｉｎは、０〜５Ｖの範囲のアナログ電圧値となる。   The microcomputer 31 serves as a control means, and generates a PWM drive signal for duty control of the current flowing through the electric motor 4 based on information from the steering angle sensor 6 and the in-vehicle LAN 7. Further, the microcomputer 31 determines a voltage to be applied to the solenoid coil 2 based on information from the steering angle sensor 6 and the in-vehicle LAN 7, and an analog electric signal Vin that can be applied to the solenoid coil 2. And a D / A converter 311 for outputting to the solenoid drive circuit 32 (see FIG. 4). The microcomputer 31 is electrically connected to the battery 8 via a power supply circuit 35 described later, and 5V power is supplied from the battery 8. Therefore, the electric signal Vin generated by the microcomputer 31 described above has an analog voltage value in the range of 0 to 5V.

ソレノイド駆動回路３２は、電圧制御回路を成し、マイコン３１からのアナログの電気信号Ｖｉｎが入力され、入力された電気信号Ｖｉｎに応じた出力電圧をソレノイドコイル２に印加させ、連結手段２１を作動させるためのものであって、リレー３３を介してバッテリ８と接続されている。   The solenoid drive circuit 32 forms a voltage control circuit, receives an analog electric signal Vin from the microcomputer 31, applies an output voltage corresponding to the input electric signal Vin to the solenoid coil 2, and operates the connecting means 21. And is connected to the battery 8 via the relay 33.

リレー３３は、バッテリ８とソレノイド駆動回路３２との間に設けられ、オンすることで、バッテリ８とソレノイド駆動回路３２とを接続させ、オフすることで、バッテリ８とソレノイド駆動回路３２との接続を遮断させる。   The relay 33 is provided between the battery 8 and the solenoid drive circuit 32. When the relay 33 is turned on, the battery 8 and the solenoid drive circuit 32 are connected. When the relay 33 is turned off, the connection between the battery 8 and the solenoid drive circuit 32 is established. Shut off.

駆動回路３４は、マイコン３１からの信号によって、リレー３３をオンもしくはオフさせるためのものである。   The drive circuit 34 is for turning on or off the relay 33 in accordance with a signal from the microcomputer 31.

電源回路３５は、ＩＧスイッチ９を介してバッテリ８と接続され、バッテリ８からの電流をマイコン３１に供給させるためのものである。   The power supply circuit 35 is connected to the battery 8 via the IG switch 9 and is used to supply the microcomputer 31 with a current from the battery 8.

電圧検出回路３６は、バッテリ８の電圧値を検出し、検出した検出値をマイコン３１に入力している。   The voltage detection circuit 36 detects the voltage value of the battery 8 and inputs the detected value to the microcomputer 31.

電流検出回路３７は、バッテリ８からモータ駆動回路５０に電流を供給すると共に、その電流値を検出し、検出した電流値をマイコン３１に入力している。   The current detection circuit 37 supplies a current from the battery 8 to the motor drive circuit 50, detects the current value, and inputs the detected current value to the microcomputer 31.

通信Ｉ／Ｆ３８は、車載ＬＡＮ７からの車速信号ＳＨ及びエンジン回転数信号ＥＧをマイコン３１が認識できるように変換し、この変換した車速信号ＳＨ及びエンジン回転数信号ＥＧをマイコン３１に入力している。   The communication I / F 38 converts the vehicle speed signal SH and the engine speed signal EG from the in-vehicle LAN 7 so that the microcomputer 31 can recognize them, and inputs the converted vehicle speed signal SH and engine speed signal EG to the microcomputer 31. .

舵角検出回路３９は、舵角センサ６からの信号をマイコン３１が認識できるように変換し、この変換した舵角信号をマイコン３１に入力している。   The steering angle detection circuit 39 converts the signal from the steering angle sensor 6 so that the microcomputer 31 can recognize it, and inputs the converted steering angle signal to the microcomputer 31.

モータ駆動回路５０は、三相ブリッジ回路を構成する６つのスイッチングトランジスタを有し、マイコン３１からのＰＷＭ駆動信号に基づいて、６つのスイッチングトランジスタをデューティー制御して電動モータ４を駆動させるものである。   The motor drive circuit 50 has six switching transistors constituting a three-phase bridge circuit, and drives the electric motor 4 by duty-controlling the six switching transistors based on the PWM drive signal from the microcomputer 31. .

電流検出回路５１は、モータ駆動回路５０の６つのスイッチングトランジスタに流れる電流を検出し、検出した電流値をマイコン３１に入力している。   The current detection circuit 51 detects the current flowing through the six switching transistors of the motor drive circuit 50 and inputs the detected current value to the microcomputer 31.

モータ端子電圧検出回路５２は、モータ駆動回路５０の６つのスイッチングトランジスタの電圧を検出し、検出した電圧値をマイコン３１に入力している。   The motor terminal voltage detection circuit 52 detects the voltages of the six switching transistors of the motor drive circuit 50 and inputs the detected voltage values to the microcomputer 31.

電気角検出回路５３は、出力角センサ１４で検出した転舵角をマイコン３１が認識できるように変換し、この変換した転舵角信号をマイコン３１に入力している。   The electrical angle detection circuit 53 converts the turning angle detected by the output angle sensor 14 so that the microcomputer 31 can recognize it, and inputs the converted turning angle signal to the microcomputer 31.

伝達比可変操舵装置１の作動としては、ＩＧスイッチ９がオンされると、マイコン３１がソレノイド駆動回路３２にアナログの電気信号Ｖｉｎを出力し、ソレノイド駆動回路３２が入力された電気信号Ｖｉｎに応じた出力電圧をソレノイドコイル２に印加させる。これにより、ソレノイドコイル２に電流が流れ、連結ピン２１が作動され、入力軸１１と出力軸１３との連結が断たれる。そして、マイコン３１が舵角センサ６及び車載ＬＡＮ７からの信号に基づいて電動モータ４を回転させることで、電動モータ４の回転力が減速機構５を介して出力軸１３に伝達され、転舵輪の転舵角を可変させる。   As an operation of the transmission ratio variable steering device 1, when the IG switch 9 is turned on, the microcomputer 31 outputs an analog electric signal Vin to the solenoid drive circuit 32, and the solenoid drive circuit 32 responds to the input electric signal Vin. The output voltage is applied to the solenoid coil 2. As a result, a current flows through the solenoid coil 2, the connecting pin 21 is actuated, and the connection between the input shaft 11 and the output shaft 13 is broken. Then, the microcomputer 31 rotates the electric motor 4 based on signals from the steering angle sensor 6 and the in-vehicle LAN 7, so that the rotational force of the electric motor 4 is transmitted to the output shaft 13 via the speed reduction mechanism 5, and Change the turning angle.

次に、本発明の特徴部分であるソレノイド駆動回路３２の回路構成について図５に基づいて説明する。   Next, the circuit configuration of the solenoid drive circuit 32 which is a characteristic part of the present invention will be described with reference to FIG.

ソレノイド駆動回路３２は、オペアンプ３２１及びダイオード３２３から構成されている。   The solenoid drive circuit 32 includes an operational amplifier 321 and a diode 323.

オペアンプ３２１は、電源が供給される電源ライン３２２、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を備えており、電源ライン３２２の一端がリレー３３を介してバッテリ８に電気的に接続され、電源ライン３２２の他端がグランドに電気的に接続されている。なお、オペアンプ３２１には、バッテリ８から１２Ｖの電源が供給されている。また、非反転入力端子は、マイコン３１のＤ／Ａ変換器３１１と電気的に接続され、０〜５Ｖのアナログの電気信号Ｖｉｎが入力される。さらに、出力端子は、反転入力端子及びソレノイドコイル２の一端と接続されている。   The operational amplifier 321 includes a power supply line 322 to which power is supplied, a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal. One end of the power supply line 322 is electrically connected to the battery 8 via the relay 33 to supply power. The other end of the line 322 is electrically connected to the ground. The operational amplifier 321 is supplied with 12V power from the battery 8. The non-inverting input terminal is electrically connected to the D / A converter 311 of the microcomputer 31 and receives an analog electric signal Vin of 0 to 5V. Further, the output terminal is connected to the inverting input terminal and one end of the solenoid coil 2.

ダイオード３２３は、ソレノイドコイル２の両端に電気的に接続されている。   The diode 323 is electrically connected to both ends of the solenoid coil 2.

また、オペアンプ３２１は、入力された電気信号Ｖｉｎを増幅し、ソレノイドコイル２に増幅した電圧を出力する。なお、本実施例のオペアンプ３２１の増幅率は、２．４であって、例えばアナログの電気信号Ｖｉｎが５Ｖである場合、ソレノイドコイル２に印加される電圧は、５Ｖ×２．４＝１２Ｖとなる。   The operational amplifier 321 amplifies the input electric signal Vin and outputs the amplified voltage to the solenoid coil 2. The amplification factor of the operational amplifier 321 of this embodiment is 2.4. For example, when the analog electric signal Vin is 5V, the voltage applied to the solenoid coil 2 is 5V × 2.4 = 12V. Become.

［実施例１の効果］
以上説明した伝達比可変操舵装置１のソレノイド駆動回路３２は、マイコン３１で生成されたアナログの電気信号Ｖｉｎに基づいて、ソレノイドコイル２に印加させる電圧を制御していることから、ソレノイドコイル２に流れる電流を制御することができる。これにより、従来の如く、ソレノイドコイル２に流れる電流をデューティー制御していないため、スイッチングトランジスタを用いられることなく、ソレノイドコイル２に電流を流す際に、スイッチング音が発生しないため、スイッチング音によって乗員に不快感を与えず、さらに他の外部機器に悪影響を与えることを防止できる。 [Effect of Example 1]
Since the solenoid drive circuit 32 of the variable transmission ratio steering apparatus 1 described above controls the voltage applied to the solenoid coil 2 based on the analog electrical signal Vin generated by the microcomputer 31, The flowing current can be controlled. As a result, since the current flowing through the solenoid coil 2 is not duty-controlled as in the prior art, a switching sound is not generated when a current is passed through the solenoid coil 2 without using a switching transistor. Can be prevented from adversely affecting other external devices.

また、ソレノイド駆動回路３２は、マイコン３１からアナログの電気信号Ｖｉｎが入力され、且つ入力された電気信号Ｖｉｎに応じた電圧をソレノイドコイル２に印加させるオペアンプ３２１を備えていることから、デューティー制御することでソレノイドコイル２に電流を流すことなく、電圧制御することでソレノイドコイル２に電流を流すことができる。   Further, the solenoid drive circuit 32 includes an operational amplifier 321 that receives the analog electrical signal Vin from the microcomputer 31 and applies a voltage corresponding to the input electrical signal Vin to the solenoid coil 2. Thus, it is possible to flow current through the solenoid coil 2 by controlling the voltage without flowing current through the solenoid coil 2.

さらに、オペアンプ３２１は、入力された０〜５Ｖの範囲の電気信号Ｖｉｎを増幅して０〜１２Ｖの範囲の電圧をソレノイドコイル２に印加することから、入力される電気信号Ｖｉｎの値がバッテリ８の電圧よりも小さくても、バッテリ８の最大電圧（１２Ｖ）をソレノイドコイル２に印加させることができる。   Further, since the operational amplifier 321 amplifies the input electric signal Vin in the range of 0 to 5 V and applies a voltage in the range of 0 to 12 V to the solenoid coil 2, the value of the input electric signal Vin is the battery 8. The maximum voltage (12 V) of the battery 8 can be applied to the solenoid coil 2 even if it is smaller than the voltage of.

図６は、本実施例でのＥＣＵ３の一部分の回路構成を示したブロック図である。   FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of a part of the ECU 3 in the present embodiment.

本施例でのＥＣＵ３は、マイコン３１のＰＷＭドライバ３１２で生成されたＰＷＭ駆動信号をアナログの電気信号Ｖｉｎに変換するための信号変換手段を成すＦ−Ｖコンバータ３０を有している。   The ECU 3 in this embodiment has an FV converter 30 that constitutes a signal conversion means for converting a PWM drive signal generated by the PWM driver 312 of the microcomputer 31 into an analog electric signal Vin.

また、マイコン３１は、従来の如く、舵角センサ６及び車載ＬＡＮ７からの情報に基づいて、ソレノイドコイル２に流す指令電流値を決定し、ソレノイドコイル２に指令電流値が流れるように、バッテリ８の電圧値に基づいてソレノイドコイル２に流れる実電流をデューティー制御するためのＰＷＭ駆動信号を生成するＰＷＭドライバ３１２を有している。   Further, the microcomputer 31 determines the command current value to be passed through the solenoid coil 2 based on the information from the steering angle sensor 6 and the in-vehicle LAN 7 as in the prior art, and the battery 8 so that the command current value flows through the solenoid coil 2. A PWM driver 312 that generates a PWM drive signal for duty-controlling the actual current flowing through the solenoid coil 2 based on the voltage value of

そして、Ｆ−Ｖコンバータ３０は、ＰＷＭドライバ３１２で生成されたＰＷＭ駆動信号から０〜５Ｖの範囲の電気信号Ｖｉｎに変換し、ソレノイド駆動回路３２のオペアンプ３２１に出力する。なお、Ｆ−Ｖコンバータ３０は、ＰＷＭドライバ３１２で生成されたＰＷＭ駆動信号から５Ｖ以上の電気信号Ｖｉｎに変換するように構成してもよい。また、ソレノイド駆動回路３２の構成及び作動については、実施例１と同様であるため、説明は省略する。   The F-V converter 30 converts the PWM drive signal generated by the PWM driver 312 into an electric signal Vin in the range of 0 to 5 V, and outputs it to the operational amplifier 321 of the solenoid drive circuit 32. Note that the FV converter 30 may be configured to convert the PWM drive signal generated by the PWM driver 312 into an electric signal Vin of 5 V or more. Further, the configuration and operation of the solenoid drive circuit 32 are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

本実施例のマイコン３１は、従来の如く、ＰＷＭ駆動信号を生成するＰＷＭドライバ３１２を備え、Ｆ−Ｖコンバータ３０がＰＷＭ駆動信号をアナログの電気信号Ｖｉｎに変換してオペアンプ３２１に入力することから、実施例１と同様に、Ｆ−Ｖコンバータ３０で変換されたアナログの電気信号Ｖｉｎに基づいて、ソレノイドコイル２に印加させる電圧を制御することで、ソレノイドコイル２に流れる電流を制御することができる。これにより、励磁コイルに印加させる電圧を制御するために、Ｄ／Ａ変換器３１１を備えた新たなマイコンを用いることなく、従来のＰＷＭドライバを備えたマイコンによって、励磁コイルに印加させる電圧を制御することができる。   Since the microcomputer 31 of this embodiment includes a PWM driver 312 that generates a PWM drive signal as in the prior art, the F-V converter 30 converts the PWM drive signal into an analog electric signal Vin and inputs it to the operational amplifier 321. As in the first embodiment, the current applied to the solenoid coil 2 can be controlled by controlling the voltage applied to the solenoid coil 2 based on the analog electric signal Vin converted by the FV converter 30. it can. Thus, in order to control the voltage to be applied to the excitation coil, the voltage to be applied to the excitation coil is controlled by the microcomputer having the conventional PWM driver without using a new microcomputer having the D / A converter 311. can do.

なお、実施例１及び２でのオペアンプの増幅率は、入力される電気信号Ｖｉｎの最大値もしくはバッテリ８の最大電圧値に応じて変更してもよい。例えば、電気信号Ｖｉｎの最大電圧が５Ｖよりも小さく、バッテリ８の電圧値が１２Ｖであるときには、オペアンプ３２１の増幅率を２．４よりも大きくすることで、ソレノイドコイル２にバッテリ８の最大電圧値まで印加させることができる。   Note that the amplification factor of the operational amplifier in the first and second embodiments may be changed according to the maximum value of the input electric signal Vin or the maximum voltage value of the battery 8. For example, when the maximum voltage of the electric signal Vin is smaller than 5V and the voltage value of the battery 8 is 12V, the amplification voltage of the operational amplifier 321 is made larger than 2.4 so that the solenoid coil 2 has the maximum voltage of the battery 8. Up to the value.

なお、マイコン３１が連結ピン２１を作動させる際に、ソレノイドコイル２に印加させる電圧が最大値となるアナログの電気信号Ｖｉｎを生成し、連結ピン２１を作動させた後、即ち連結ピン２１を作動させた後の状態を保持する際に、最低限連結ピン２１を保持することが可能な電圧をソレノイドコイル２に印加させてもよい。これにより、連結ピン２１を素早く、さらに力強く作動させることができ、連結ピン２１を作動させた後に、消費電力を抑制することができる。   When the microcomputer 31 operates the connection pin 21, an analog electric signal Vin having a maximum voltage applied to the solenoid coil 2 is generated and the connection pin 21 is operated, that is, the connection pin 21 is operated. When holding the state after being made, a voltage that can hold the connecting pin 21 at a minimum may be applied to the solenoid coil 2. Thereby, the connection pin 21 can be operated quickly and more strongly, and power consumption can be suppressed after operating the connection pin 21.

また、マイコン３１がソレノイドコイル２に常に一定の電流を流すことが可能な電気信号Ｖｉｎを生成するようにしてもよい。   Further, the microcomputer 31 may generate the electric signal Vin that can always flow a constant current through the solenoid coil 2.

車両の操舵機構の構成図である。It is a block diagram of the steering mechanism of a vehicle. 伝達比可変操舵装置の伝達比可変ユニットの軸方向断面図である。It is an axial sectional view of a transmission ratio variable unit of the transmission ratio variable steering device. 伝達比可変操舵装置全体の回路構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the circuit structure of the whole transmission ratio variable steering apparatus. ＥＣＵの一部分の回路構成を示したブロック図である。（実施例１）It is the block diagram which showed the circuit structure of a part of ECU. (Example 1) ソレノイド駆動回路の回路構成を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the circuit structure of the solenoid drive circuit. ＥＣＵの一部分の回路構成を示したブロック図である。（実施例２）It is the block diagram which showed the circuit structure of a part of ECU. (Example 2)

符号の説明Explanation of symbols

１…伝達比可変操舵装置、２…ソレノイドコイル、３…制御部、４…電動モータ、２１…連結ピン、３１…マイコン、３２…ソレノイド駆動回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transmission ratio variable steering apparatus, 2 ... Solenoid coil, 3 ... Control part, 4 ... Electric motor, 21 ... Connection pin, 31 ... Microcomputer, 32 ... Solenoid drive circuit

Claims (3)

ステアリングに接続される入力軸と、
転舵輪側に接続される出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸とを連結する連結手段と、
前記入力軸と前記出力軸との連結を断つために前記連結手段を作動させるための励磁コイルと、
前記励磁コイルに印加させる電圧を制御する電圧制御回路と、
前記励磁コイルに印加させる電圧を制御するための制御信号を生成する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記励磁コイルに流れる実電流をデューティー制御するものとしてＰＷＭ駆動信号を生成するＰＷＭドライバを備えたマイコンであって、
前記ＰＷＭ駆動信号をアナログの電気信号に変換して前記制御信号とするための信号変換手段を有し、
前記電圧制御回路は、前記信号変換手段で変換した前記電気信号が入力され、且つ入力された前記電気信号に応じた電圧を前記励磁コイルに印加させるオペアンプを有していることを特徴とする伝達比可変操舵装置。 An input shaft connected to the steering wheel;
An output shaft connected to the steered wheel side;
Connecting means for connecting the input shaft and the output shaft;
An exciting coil for operating the connecting means to disconnect the input shaft and the output shaft;
A voltage control circuit for controlling a voltage applied to the excitation coil;
Control means for generating a control signal for controlling the voltage to be applied to the excitation coil,
The control means is a microcomputer provided with a PWM driver that generates a PWM drive signal as a duty control of the actual current flowing through the exciting coil ,
Signal converting means for converting the PWM drive signal into an analog electric signal to be the control signal ;
The voltage control circuit includes an operational amplifier that receives the electrical signal converted by the signal conversion means and applies a voltage corresponding to the input electrical signal to the excitation coil. Variable ratio steering device. 前記電気信号に応じた電圧とは、前記オペアンプで増幅した電圧であることを特徴とする請求項１記載の伝達比可変操舵装置。 The transmission ratio variable steering apparatus according to claim 1 , wherein the voltage corresponding to the electric signal is a voltage amplified by the operational amplifier . 前記オペアンプは、電源が供給される電源ライン、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を有し、
前記電源ラインの一端が前記励磁コイルに電流を供給するためのバッテリと接続されると共に、前記電源ラインの他端がグランドに電気的に接続されており、
前記非反転入力端子に前記電気信号が入力され、前記出力端子が前記反転入力端子及び前記励磁コイルに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の伝達比可変操舵装置。 The operational amplifier has a power supply line to which power is supplied, a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal,
One end of the power line is connected to a battery for supplying current to the exciting coil, and the other end of the power line is electrically connected to the ground,
3. The variable transmission ratio steering apparatus according to claim 1, wherein the electric signal is input to the non-inverting input terminal, and the output terminal is electrically connected to the inverting input terminal and the exciting coil. .
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