JPH0455908B2

JPH0455908B2 -

Info

Publication number: JPH0455908B2
Application number: JP3945886A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimizu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-02-25
Filing date: 1986-02-25
Publication date: 1992-09-04
Also published as: JPS62198566A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はステアリング系を中位位置に戻したい
際に、電動機の動力を利用してステアリング系を
自動的に中位位置に復帰させるステアリング装置
の中位位置復帰装置に関する。

（従来の技術）ステアリング装置は、ステアリングホイールの
回転を車輪の揺動運動に変換して、車両の操舵を
可能にするものであり、車両の走行中において
は、ステアリングホイールの回転により車両が操
縦されると共に、キヤスタトレール等により装置
自身が中位位置に復帰しようとする特性を有して
いる。従つて、一般的にはステアリングホイール
を放すか、操舵力を弱めると、ステアリングホイ
ール（ステアリング系）は中位位置まで戻され
る。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、上記従来のステアリング装置におい
て、車両の停車時にはステアリングの中位位置に
復帰させる作用力がなくなるため、狭い路での駐
車や、車庫環境の悪い状態でも車庫入れ等が難し
くなる場合があり、特に車両を真つすぐに停車で
きるまでには、かなりの運転経験を要する。ま
た、ステアリングが中位位置に復帰していない状
態から発進する場合にも、狭い路や車庫環境の悪
い状態では、スムースに発進し難くなる場合があ
つた。

（発明の目的）そこで本発明は、ステアリング装置を中位位置
に復帰させたいときに自動的に復帰させることに
より狭い路や車庫環境の悪い車庫等でも停車およ
び発進をスムースにできるステアリング装置の中
位位置復帰装置を提供することを目的とするもの
である。

（問題点の解決手段およびその作用）本発明の中位位置復帰装置は、ステアリング系
の操舵位置を検出する位置検出手段と、電動機の
電機子電流を検出する電流検出手段、スイツチ手
段、電動機を駆動制御する電動機制御手段とから
なり、電動機制御手段においては、スイツチ手段
の投入時に位置検出手段および電流検出手段から
の検出信号に基づいて電動機を駆動制御してステ
アリング系を予め設定した復帰速度にて中位位置
に復帰させる。したがつて、電機子電流が路面負
荷に対応するので、路面負荷の大きさにかかわら
ず、設定された任意の復帰速度でステアリング径
を中位位置に復帰することを可能とすることがで
きる。

（実施例）以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づ
いて説明する。

第１図は本実施例の中位位置復帰装置を備えた
ステアリング装置の概略縦断面図、第２図はその
制御装置、第３図はその制御処理を示す。

第１図において１はステアリング軸であり、こ
のステアリング軸１の図中右端には図示されない
ステアリングホイールが一体的に固設され、図中
左端には図示されない自在継手、第２軸、自在継
手、ラツク・ピニオン、及びタイロツド、ナツク
ルが連結され、ステアリング軸１の回転を車輪の
揺動運動に変換して車両の操舵を可能とする。ま
た、ステアリング軸１は、軸受２，３によりケー
ス４に回転自在に支承されている。ステアリング
軸１の外周には小径の歯付きプーリ５が一体的に
設けられ、ステアリング軸１と略平衡にケース４
にポテンシヨメータ６が一体的に固着されてお
り、このポテンシヨメータ６の回転軸に軸着され
た大径の歯付きプーリ６ａと、前記小径のプーリ
５との間にタイミングベルト７が巻き回されてい
る。したがつて、ステアリング軸１の回転は減速
されてポンテシヨメータ６に伝達され、ポテンシ
ヨメータ６の抵抗値の変化に変換され、電気信号
として制御装置１０に出力される。

又、ステアリング軸１と略平行に電動機９がケ
ース４に一体的に固着され、この電動機９の回転
軸には小径の歯付きプーリ９ａが一体的に軸着さ
れ、ステアリング軸１に軸受１１を介して回転自
在に支承される大径の歯付きプーリ１２との間に
タイミングベルト１３が巻き回されている。従つ
て、電動機９の回転はプーリ９ａ，１２のプーリ
比により減速されて大径プーリ１２に伝達され
る。大径プーリ１２の図中左端にはサンギア１４
Ａが一体的に形成され、このサンギア１４Ａには
複数個のピニオンギア１４Ｂが外接的に噛合し、
これらのピニオンギア１４Ｂがキヤリヤ１４Ｃに
回転自在に支承されている。ケース４にはピニオ
ンギア１４Ｂに内接的に噛合するリングギヤ１４
Ｄが固着されており、これらにより遊星歯車機構
１４が構成されている。この遊星歯車機構１４に
より大径プーリ１２の回転は、さらに減速され
て、キヤリヤ１４Ｃに伝達される。キヤリヤ１４
Ｃは、図中左端に一体的に設けられる中空軸１５
を有し、この中空軸１５は図中左端外周にテーパ
ネジが設けられると共にスプラインが設けられ、
ステアリング軸１の左端に設けられたスプライン
及びナツトによりステアリング軸１に一体的に固
着されている。

第２図において、中位位置検出手段（位置検出
手段）１６は、ポテンシヨメータ６、ローパスフ
イルタ２３、オペアンプ２５によりなる。ポテン
シヨメータ６は抵抗体１７と接触片１８とからな
り、抵抗１７の一端は抵抗２１を介して後述する
定電圧回路４２の定電圧電源Ａに、その他端は抵
抗２２を介してコモン側（アース）に接続され
る。接触片１８はローパスフイルタ２３に入力さ
れ、この回路２３により接触片１８と抵抗１７の
接触部も移動によるノイズが除去される。ローパ
スフイルタ２３の出力は抵抗２４を介してオペア
ンプ２５の反転端子へ接続されている。オペアン
プ２５の非反転端子には電源Ａの電圧を抵抗２６
と２７により1/2に分圧し抵抗２８を通じて入力
されており、また分圧された電圧はそのままＡ／
Ｄコンバータ２９に入力されて基準電圧S₃とな
る。オペアンプ２５の反転端子とオペアンプ２５
の出力端子との間に接続される抵抗３０により負
帰還回路が形成され、オペアンプ２５の出力が
Ａ／Ｄコンバータ２９の入力側に接続され、中位
位置検出信号S₂が出力される。Ａ／Ｄコンバータ
２９の出力はマイクロコンピユータユニツト３２
のＩ／Ｏポートに接続され、位置の検出信号は後
述する制御に基づいて読み込まれる。

スイツチ手段１９はステアリングホイール近傍
に設置されたスイツチ２０、ローパスフイルタ３
４および波形整形回路３５により構成されてい
る。スイツチ２０の一端はコモン側（アース）に
接続され、その他端は抵抗３３を介して定電圧電
源Ａに接続されるとともに、ローパスフイルタ３
４に入力されている。ローパスフイルタ３４で
は、スイツチ２０の開閉に伴うノイズを除去し、
ローパスフイルタ３４の出力は波形整形回路３５
を介してマイクロコンピユータユニツト３２の
Ｉ／Ｏポートに接続され、波形整形回路３５にお
いて矩形波に整形してスイツチ投入時の出力信号
S₁が出力され、スイツチ２０の投入時の信号S₁は
後述する制御に基づいて読み込まれる。

マイクロコンピユータユニツト３２はCPU、
基準クロツク、クロツクジエネレータ、ROM、
RAM、Ｉ／Ｏポート等から構成され、後述する
制御ソフトが書き込まれたROMに従つて作動す
る。

マイクロコンピユータユニツト３２の出力側は
電動機駆動手段３７に接続されている。この電動
機駆動手段３７はドライブユニツト３６とFET
（Q₁〜Q₄）のブリツジ回路とにより構成されてい
る。ドライブユニツト３６は、FETQ₁，Q₄をド
ライブするための昇圧回路およびマイクロコンピ
ユータユニツト３２からの制御信号により
FETQ₁，Q₃又はFETQ₂，Q₄を切り換える切換え
て作動可能とする回路等、マイクロコンピユータ
ユニツト３２からの制御信号T₃，T₄をPWM信
号に変換し、FETQ₂又はQ₃をPWM駆動するプ
ログラマブルなタイマー回路等からなる。ドライ
ブユニツト３６の出力は、FETQ₁，Q₄の夫々の
ゲート端子に接続され、FETQ₁，Q₄の夫々のド
レイン端子は接続されてバツテリ４１のプラス側
に接続されている。FETQ₁，Q₄のソース端子と、
FETQ₂，Q₃のドレイン端子は夫々接続され
FETQ₄のソース端子とFETQ₃のドレイン端子の
接続部と、FETQ₁のソース端子とFETQ₂のドレ
イン端子の接続部は電動機９に接続されている。
FETQ₂，Q₃の夫々のドレイン端子は接続され、
抵抗Ｒを介してコモン側に設置される。

電流検出手段４０は、上記抵抗Ｒと、この抵抗
Ｒの両端のPWM電圧を直流電圧に変換するロー
パスフイルタ３８と、この出力を増幅する直流増
幅回路３９からなり、この直流増幅回路３９から
出力される電流検出信号S₄がＡ／Ｄコンバータ２
９を介してマイクロコンピユータユニツト３２に
入力される。

また、バツテリ４１のプラス端子には定電圧回
路４２が接続されている。この定電圧回路４２の
出力Ａはバツテリ電圧４１より低い一定電圧であ
り、ローパスフイルタ２３，３４、波形整形回路
３５、オペアンプ２５、マイクロコンピユータユ
ニツト３２等の制御回路に供給される。そして電
動機制御信号発生手段５０および電動機駆動手段
３７により電動機制御手段を構成している。

このような装置では第３図に示すフローチヤー
トに従つて制御処理される。尚第３図のP₁〜P₂₃
は各ステツプを示す。

まず、電源が投入されると、制御が開始され、
ステツプP₁ではCPU内のレジスタ、及びRAM内
のデータがクリアされ、ステツプP₂へ進む。ス
テツプP₂ではスイツチ２０の出力信号S₁を読み
込む。ここで、スイツチ２０がONに投入された
状態であればS₁はローレベル、即ち０となり、ス
イツチ２０がOFFのときS₁はハイレベル、即ち
定電圧回路４２の出力電圧Ａにほぼ等しくなつて
「１」となる。ステツプP₃ではスイツチ２０の出
力信号S₁が「０」かどうか即ちONかどちらかを
判断する。OFFであればS₁＝１であるからステ
ツプP₂へジヤンプしてスイツチ２０からの出力
信号の入力を待つ。

スイツチ２０がONであればS₁＝０であるから
ステツプP₄へ進み、中位位置検出手段１６の検
出信号S₂を読込み、次にステツプP₅で基準電圧
S₃を入力する。このとき検出信号S₂と基準電圧S₃
は第４図に示す如く表される。次にステツプP₆
でS₂とS₃の差をＳとする処理をし、ステアリング
装置の中位位置からのズレ量と方向を計算してＳ
レジスタに格納してステツプP₇へ進む。ステツ
プP₇では、Ｓレジスタの値が０かどうかを判別
し０であればステツプP₈へ進み、Ｒ＝Ｌ＝０か
らなる方向制御信号T₃を電動機駆動手段３７に
出力する。このとき、電動機駆動手段３７の
FET（Q₁〜Q₄）を全てOFFする。そしてステツ
プP₉で、PWM信号T₄であるデユーテイＤの値を
０として電動機駆動手段３７に出力する。そして
ステツプP₂にジヤンプし、スイツチ入力を待つ。

Ｓレジスタの値が正、又は負の値であれば、ス
テツプP₁₀へ進み、ステツプP₁₀ではその符号が判
別される。Ｓレジスタ内の値が負であれば、ステ
ツプP₁₂へ進み、符号フラグＦを１とした後、ス
テツプP₁₃へ進み、Ｓレジスタ内の値を符号変換
Ｓ←−Ｓとして、ステツプP₁₄へ進む。Ｓレジス
タ内の値が正であればステツプP₁₁で符号フラグ
Ｆの値０とし、ステツプP₁₄へ進む。ステツプP₁₄
ではＳレジスタ内の値に不感帯を設けるべく、所
定値Ａを算出し、その後の値をS₁レジスタ内へ格
納する。そしてステツプP₁₅では、S₁レジスタの
値S₁の符号を判別する。負であれば、不感帯内で
あるから中位位置にあると判断し、ステツプP₈
へジヤンプし電動機駆動手段３７の作動を停止す
る。

これに対しS₁の値が正であれば、不感帯の値よ
り大であるから中位位置に復帰させる必要があ
る。そこで、ステツプP₁₆へ進み、S₁レジスタの
Ｓをアドレスとするデータが読出される。即ち、
ROMには第５図に示すテータが格納されたテー
ブルが構成されている。テーブルは、検出信号S₂
−S₃の絶対値をアドレスとするROM内に、電動
機９の回転速度を決めるデータ、即ち電動機の誘
導起電圧定数ｋと回転数Ｎとの積をバツテリ電圧
Ｖで割つた値を二進化した、DUTY値に対応す
る電機子電圧Ｖが格納される。したがつて、この
DUTY値は電動機の回転機の回転速度を決定す
るものである。ステツプP₁₆ではＳレジスタ内の
データをアドレスとするROM内のデータ、即ち
速度DUTYが呼び出され、ステツプP₁₇へ進む。
ステツプP₁₇では、電流検出手段４０からの検出
電流信号S₄が読み込まれる。この検出電流信号S₄
は、電動機９に流れる電流Ｉと、電動機駆動手段
３７でPWM駆動されるときのPWM信号の
DUTY値との積、Ｉ×（DUTY）であるから、ス
テツプP₁₈において検出信号S₄をステツプP₁₆で呼
び出したDUTY値に対応した電機子電圧Ｖで除
した値をS₄レジスタ内に格納する。このときS₄レ
ジスタ内のデータS₄は、検出電流S₄が電動機９の
電流Ｉの値に比例し、この電流Ｉが路面負荷に比
例することから路面負荷に対応したものとなる。
次にステツプP₁₉ではS₄レジスタ内のデータS₄と、
ステツプP₁₆で呼び出したDUTY値とを加算した
値ＤをＤレジスタ内に格納する。したがつてＤレ
ジスタ内の値は、電動機９の回転速度と、負荷電
流、即ち電力を決めるものである。次にステツプ
P₂₀へ進み前記中位位置検出手段１６からの検出
信号S₂−S₃の符号を判別する為に符号フラグＦを
判別する。Ｆ＝０であれば、正であるから電動機
駆動手段３７にＲ＝１、Ｌ＝０からなる方向制御
信号T₃を出力し、FETQ₁をオン駆動、Q₃を制御
可能状態にしてステツプP₂₃へ進み、Ｄレジスタ
内の値Ｄによりなる電動機制御信号T₄を出力し、
FETQ₃をPWM駆動する。また、Ｆ＝１であれ
ば、負であるからステツプP₂₂へ進み、電動機駆
動手段３７にＲ＝０、Ｌ＝１からなる制御信号
T₃を出力し、FETQ₄をオン駆動すると共に、
LETQ₂を駆動可能状態にし、ステツプP₂₃でＤレ
ジスタ内のデータＤよりなる制御信号T₄を出力
して、PWM駆動し、ステツプP₄に戻る。そし
て、前記中位位置検出手段１６からの検出信号Ｓ
＝S₂−S₃が不感帯Ａ内に入るまで、この処理がく
り返される。

したがつて、本実施例においては、第５図のテ
ーブルの如く一定速度から中位位置近傍において
復帰速度を減少するように予め設定しておけば、
所定の範囲では定速度で復帰し中位位置近傍では
復帰速度を減少させることができ、円滑な作動が
期待できる。また、路面負荷に対応した検出信号
を用いて中位位置の復帰させるので、路面負荷の
大小にかかわらずステアリング系を設定した速度
により復帰させることができる。

次に本発明の他の実施例に係る制御処理につい
て先の実施例と異なるステツプPp₁₄〜P₄₁を説明
する。

本実施例では、ステアリング系を中位位置に復
帰させる電動機９の制御を第７図に示す如くした
ものであり、ｃの範囲ではステアリング系の復帰
速度を零から増大し、ｂの範囲では一定速度で、
中位位置近傍となるａの範囲では次第に減少する
ように制御したものである。

第６図においてステツプP₁₄ではＳ−（ａ＋ｃ）
なる計算をしこれをｂとする。ａ、ｃは初期設定
により任意に設定された整数からなる定数であ
る。次にステツプP₁₅ではｂがｂ＞０であるかの
判別を行ない、ｂ＞０でない場合には中位位置か
らの変位が不感帯Ａ内にあるとして、ステツプ
P₈へ進み、電動機９の駆動が行なわれない。ｂ
＞０の場合にはステツプP₁₆へ進み、ｃ＝０かの
判断が行なわれ、ｃ＝０でない場合ステツプP₁₇
〜P₂₄の処理を行なう。ステツプP₁₇ではｃを１つ
ずつデクリメントし、ステツプP₁₈で電流検出信
号S₄を読込み、ステツプP₁₉でS₄／D₁なる計算に
よりS₄のデユーテイ成分を計算しこれをD₁とす
る処理を行なう。次にステツプP₂₀では、Ｄ＋D₁
なる加算を行ないこれをD₁とする処理を行なう。
Ｄは零から最大値まで予め設定され、初期設定で
Ｄ＝０と設定される。ステツプP₂₁でＲ、Ｌから
なる方向制御信号T₃を出力し、ステツプP₂₂で制
御デユーテイD₁からなるトルク制御信号T₄を出
力し、ステツプP₂₃でＤを１つずつインクリメン
トし、ステツプP₂₄で設定された繰返し周期でｃ
＝０となるまでこの処理を繰返す。したがつて、
第７図に示すようにｃの範囲では、電動機９のト
ルクが増大し、ステアリング系の復帰速度が増大
される。

次にステツプP₁₆でｃが零である場合には、ス
テツプP₂₅に進み、ｂ＝０かどうかの判別が行な
われる。ｂ＝０でない場合にはステツプP₂₆〜P₃₂
の処理を行なう。ステツプP₁₇ではｂを１つずつ
デクリメントし、先のステツプP₁₈〜P₂₄と同様の
処理をステツプP₂₇〜P₃₂において行ない、ｂ＝０
になるまでこれを繰返す。ただし、このときはス
テツプP₂₃に相当するステツプがないので、ｂの
範囲では第７図に示す如く復帰速度が一定とな
る。

また、ステツプP₂₅でｂが零である場合にはス
テプP₃₃に進み、ａ＝０かどうかが判別される。
ａ＝０でない場合にはステツプP₃₄〜P₄₁の処理を
行なう。ステツプP₃₄ではａを１つずつデクリメ
ントし、先のステツプP₁₈〜P₂₂と同様の処理をス
テツプP₃₅〜P₃₉において行ない、ステツプP₄₀で
Ｄを１つずつデクリメントしてステツプP₄₁で設
定された周期でａ＝０となるまでこの処理を繰返
す。したがつて、ａの範囲では第７図に示すよう
にステアリング系の中位位置近傍では復帰速度が
次第に減少し、中位位置では零となる。ステツプ
P₃₃でａ＝０となるとステツプP₂に戻る。したが
つて、本実施例では上記実施例の効果に加え、各
検出信号を繰返り処理毎に読込まなくてよいた
め、制御速度が早くなり、また復帰時の位置検出
を行なわなくてすむ利点を有する。

尚、上記２つの実施例ではスイツチ手段として
は運転者の意志により投入される手動スイツチの
場合を例に採つて説明したが、これに限定される
ことはなく、スイツチ手段をイグニツシヨンキー
と連動するようにし、エンジン始動時に自動的に
ステアリングを中位位置に戻すように構成しても
よい。また上記電動機はステアリング系の操舵力
の軽減を図る電動パワーステアリング用の電動機
を兼用しているのでコスト、スペース上有利であ
る。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、路面負荷
に対応する検出信号を用いて電動機を復帰駆動す
る構成であるので、路面負荷の大小にかかわら
ず、ステアリング系を設定した復帰速度で中位位
置に復帰させることができる。また中位位置近傍
においては復帰速度を次第に減少させることが可
能となり、ステアリング系の復帰動作を円滑に作
動させることができ、商品性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明に係る中位位置復帰装
置の一実施例を示し、第１図はステアリング系を
示す縦断面図、第２図は中位位置復帰装置を示す
概略構成図、第３図はその制御処理の概略を示す
フローチヤート、第４図は変位と検出信号S₂，S₃
との関係を示す図、第５図は変位と復帰速度との
関係を示す図、第６図および第７図は本発明の他
の実施例を示し、第６図はその制御処理の概略を
示すフローチヤート、第７図はその変位と復帰速
度との関係を示す図である。図面中、９……電動機、１０……電動機制御手
段（制御装置）、１６……位置検出手段、１９…
…スイツチ手段、４０……電流検出手段である。

Claims

【特許請求の範囲】１ステアリング系の操舵位置を検出する位置検
出手段と、電動機の電機子電流を検出する電流検
出手段と、スイツチ手段と、このスイツチ手段の
投入時に前記位置検出手段および電流検出手段か
らの出力信号に基づいて前記電動機を駆動制御し
て前記ステアリング系を予め設定した復帰速度に
て中位位置に復帰させる電動機制御手段とを備え
たことを特徴とするステアリング装置の中位位置
復帰装置。２前記スイツチ手段が、運転席近傍の車室内に
設けられた手動スイツチにより構成された特許請
求の範囲第１項記載のステアリング装置の中位位
置復帰装置。