JPH0710013A

JPH0710013A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH0710013A
Application number: JP18188293A
Authority: JP
Inventors: Katsukuni Kata; 克邦加太; Yoshinori Ogiso; 好典小木曽; Shinobu Kunida; 忍国田
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】タイヤの換向抵抗を低減できるようにして、
出力の低い小型の電動モータを利用できるようにした電
動パワーステアリング装置の提供を目的にする。【構成】ハンドルに連係させたメインピニオンと、こ
のメインピニオンとは別に設けたアシストピニオンと、
このアシストピニオンを回転させる電動モータと、これ
ら両ピニオンがかみ合うラックと、上記電動モータを制
御して最適なパワーアシスト力を発揮させるための制御
回路とを備えた電動パワーステアリング装置において、
上記ラックあるいはこのラックに連係したリンク等を振
動させるための加振機と、この加振機を制御する制御回
路１４と、この制御回路１４に接続した発振回路１２と
を備え、発振回路１２の発振信号に応じて加振機を加振
させる点に特徴を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】自動車の電動モータの出力で操舵
力を補助する電動パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に示す従来のラックアンドピニオン
式の電動パワーステアリング装置は、ハンドル３５に連
係したメインピニオン３７と、減速機４２を介して電動
モータ４０に連係したアシストピニオン４１とを、ラッ
ク軸３３に形成したラック３４にかみ合わせている。こ
の電動モータ４０は、コントローラ３９によって制御さ
れる。このコントローラ３９はトルクセンサ３８に接続
している。よって、ハンドル３５を回転させると、その
ときの操舵トルクは、トルクセンサ３８で検出されてコ
ントローラ３９に入力される。コントローラ３９はこの
トルク信号と車速センサ４４の信号とに応じて、電動モ
ータ４０の出力を制御する。このようにして、電動モー
タ４０が駆動すると、アシストピニオン４１が回転して
ラック３４を移動させ、タイヤ３１を転舵させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
のパワーステアリング装置では、車両重量が重い場合、
あるいは、タイヤ３１の幅が広い場合などには、その換
向抵抗が大きくなる。その分、操舵力を補助する電動モ
ータ４０にも高出力が要求される。電動モータ４０の出
力をより大きくするためには、それを大型化しなければ
ならない。しかし、電動モータを大きくすると、狭いエ
ンジンルーム内での搭載上の問題が発生する。また、電
動モータ４０の出力を大きくするためには、電動モータ
に多大な電力を供給しなければならない。この発明の目
的は、タイヤの換向抵抗を低減できるようにして、出力
の低い小型の電動モータを利用できるようにした電動パ
ワーステアリング装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、ハンドルに
連係させたメインピニオンと、このメインピニオンとは
別に設けたアシストピニオンと、このアシストピニオン
を回転させる電動モータと、これら両ピニオンがかみ合
うラックと、上記電動モータを制御して最適なパワーア
シスト力を発揮させるための制御回路とを備えた電動パ
ワーステアリング装置を前提にするものである。上記の
装置を前提にしつつ、この発明は、ラックあるいはこの
ラックに連係したリンク等を振動させるための加振機
と、この加振機を制御する制御回路と、この制御回路に
接続した発振回路とを備え、発振回路の発振信号に応じ
て加振機を加振させる構成にした点に特徴を有する。

【０００５】

【作用】この発明は、上記のように構成したので、制御
回路から出力される発振信号によって加振機を駆動し、
タイヤを振動させることができる。このようにタイヤを
振動させると、タイヤの接地の様相が、非加振時の静摩
擦的挙動から加振時の動摩擦的挙動に変化し、摩擦係数
が低下する。したがって、ハンドルにおける操舵トルク
が軽減される。

【０００６】

【実施例】図１に示した第１実施例は、制御回路１４を
中心にした構成にしている。この制御回路１４には、次
の信号が入力される。先ず、トルクセンサ１１の出力を
センサアンプ１３にて増幅した信号が入力される。次
に、車速センサ２０とエンジン回転センサ２２の出力信
号が、インターフェース２１、２３を介して制御回路１
４に入力される。そして、制御回路１４は、トルク信号
値と車速信号値とをもとに、電動モータ１６に流す電流
を決定するとともに、駆動回路１５を操作し、実際のモ
ータ電流値を電流検出抵抗２８、電流検出回路１７によ
り測定しながら、電動モータ１６のモータ電流制御を行
う。

【０００７】駆動回路１５はパワーリレー１８を介して
バッテリ１９に接続している。そして、この駆動回路１
５は、制御回路１４のＰＷＭ信号出力部Ｓ₁ 、モータ右
回転信号出力部Ｓ₂ 及びモータ左回転信号出力部Ｓ₃ か
らの出力信号を受けて、バッテリ１９から電動モータ１
６への供給電流を制御している。また、上記センサアン
プ１３の入力に発振回路１２を接続し、この発振回路１
２からの発振電圧とトルクセンサ１１の出力電圧とを重
畳させられるようにしている。

【０００８】さらに、上記駆動回路１５は、第１、２ア
ンド回路２４、２５と、４つの駆動素子２６ａ〜２６ｄ
と、４つのＭＯＳ−ＦＥＴ２７ａ〜２７ｄからなる。上
記第１アンド回路２４は、ＰＷＭ信号出力部Ｓ₁ とモー
タ右回転信号出力部Ｓ₂ とに接続している。第２アンド
回路２５は、ＰＷＭ信号出力部Ｓ₁ とモータ左回転信号
出力部Ｓ₃ とに接続している。そして、第１、２アンド
回路２４、２５のそれぞれに駆動素子２６ａ、２６ｂを
接続するとともに、モータ右回転信号出力部Ｓ₂ 及びモ
ータ左回転信号出力部Ｓ₃ のそれぞれにも駆動素子２６
ｃ、２６ｄを直接接続している。

【０００９】上記一対のＭＯＳ−ＦＥＴ２７ａと２７ｄ
を直列に接続するとともに、同じく一対のＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ２７ｂと２７ｃも直列に接続している。そして、一方
の対をなすＭＯＳ−ＦＥＴ２７ａ、２７ｄと、他方の対
をなすＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｂ、２７ｃとは、並列に接続
している。このようにした各ＭＯＳ−ＦＥＴ２７ａ〜２
７ｄは，通常、アースＥからパワーリレー１８への電流
の流れのみを許容するが、それらに信号が作用した時、
逆方向の流れも許容する構成にしている。ただし、この
逆方向の電流の大きさは、それらに作用する信号の大き
さに依存することになる。上記電動モータ１６は、その
一方の電極をＭＯＳ−ＦＥＴ２７ａ、２７ｄ間に接続
し、他方の電極をＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｂ、２７ｃ間に接
続している。この他方の電極とＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｂ、
２７ｃ間には、前記した電流検出抵抗２８を設けるとと
もに、その検出電流を電流検出回路１７を介して制御回
路１４にフィードバックしている。

【００１０】いま、トルクセンサ１１からの出力電圧と
発振回路１２の発振電圧とが重畳された電圧が制御回路
１４に入力し、車速センサ２０及びエンジン回転センサ
２２からの所望の信号が入力するとともに、ＰＷＭ信号
出力部Ｓ₁ とモータ右回転信号部Ｓ₂ とから所定の信号
が出力された場合について説明する。両出力部Ｓ₁ 、Ｓ
₂ からの信号出力により、第１アンド回路２４から信号
が出力されるとともに、その信号に基づき、駆動素子２
６ａがＭＯＳ−ＦＥＴ２７ａに作用する。このように駆
動素子２６ａからの信号を受けたＭＯＳ−ＦＥＴ２７ａ
は、パワーリレー１８から電動モータ１６への電流の流
れを制御する。

【００１１】また、モータ右回転信号出力部Ｓ₂ の出力
信号は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｃに作用する。このように
ＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｃに信号が作用すると、電動モータ
１６からアースＥへの電流の流れを許容することにな
る。したがって、バッテリ１９の電流は、バッテリ１９
→パワーリレー１８→ＭＯＳ−ＦＥＴ２７ａ→電動モー
タ１６→電流検出抵抗２８→ＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｃ→ア
ースＥに流れ、電動モータ１６を右方向に回転させる。
このとき、制御回路に入力される電圧信号は、発振回路
１２から出力される発振電圧とトルク信号とが重畳され
たものとなる。したがって、トルクセンサ１１から、例
えば、図２（ａ）に示すトルク信号が出力されたとする
と、このトルク信号に図２（ｂ）に示す発振電圧信号が
重畳され、図２（ｃ）に示す合成信号が、制御回路入力
部に入力される。

【００１２】このようにＰＷＭ信号出力部から重畳信号
を内在した信号が出力されると、第１アンド回路２４に
接続されたＭＯＳ−ＦＥＴ２７ａにその重畳信号が作用
する。この重畳信号の周波数に応じて、ＭＯＳ−ＦＥＴ
２７ａに流れる電流の大きさが変化することになる。し
たがって、電動モータ１６の出力トルクも、重畳信号の
周波数に応じてほんのわずかだけ変化することになる。
この出力トルクの微妙な変化で電動モータが振動する
が、その振動は、アシストピニオン４１及びラック３４
を介してタイヤ３１に伝わることになる。

【００１３】なお、モータ左回転信号出力部Ｓ₃ から信
号が出力すると、今度は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｂと２７
ｄとが電流の逆流を許容する。したがって、バッテリ１
９の電流は、パワーリレー１８→ＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｂ
→電流検出抵抗２８→電動モータ１６→ＭＯＳ−ＦＥＴ
２７ｄ→アースＥに流れ、電動モータ１６を左回転させ
る。そして、この場合にも、電動モータ１６の出力トル
クは、重畳信号の周波数に応じてほんのわずかだけ変化
するので、その周波数に応じて電動モータが振動するこ
とになる。

【００１４】図３は、第１実施例の作動を説明したフロ
ーチャートである。まず、このシステムのスタート時に
は、エンジン回転センサ２２の出力信号でエンジンが回
転中であるかどうかをチェックする（ステップ１０
１）。エンジンが回転していれば、電動パワーステアリ
ング装置を作動状態にする（ステップ１０２）。しか
し、エンジンが停止しているときにこの装置を作動状態
に維持すると、バッテリ１９が上がってしまうことが考
えられる。そこで、エンジンが停止しているときには、
この装置を停止状態に維持して、バッテリ１９が上がる
のを防止し、エネルギーロスを少なくするようにしてい
る。

【００１５】エンジンが回転していることを確認した
ら、車速が基準以下であるかどうかを確認する（ステッ
プ１０３）。もし、車速が規準以下であれば、大きなパ
ワーアシスト力を必要とするので、電動モータ１６の出
力を大きくする。しかし、高速走行時には、パワーアシ
スト力をほとんど必要としないので、このパワーステア
リング装置を駆動させない。さらに、モータ電流が基準
以上であるか確認する（ステップ１０４）。例えば、モ
ータ電流が基準以下であれば、摩擦係数が低い路上にお
ける走行と判定し、特にタイヤに振動を与える必要がな
いものとして、発振回路１２を作動させない。モータ電
流が基準以上のときに、摩擦係数が大きな状態での走行
と判定し、発振回路を作動させる（ステップ１０５）。

【００１６】上記のように発振回路１２から発振電圧を
出力すると、その周波数に応じて電動モータ１６が振動
するとともに、その振動が車両のタイヤに伝わる。タイ
ヤが振動すると、非加振時の静摩擦的挙動から、動摩擦
的挙動に変化するので、それだけタイヤと地面との摩擦
係数が小さくなる。このように摩擦係数が小さくなれ
ば、その分パワーアシスト力も小さくてすみ、当然のこ
ととして、電動モータ１６も小型化できることになる。
そして、電動モータ１６に振動を与えた場合と、振動を
与えない場合との操舵トルクを示したのが図４である。
すなわち、曲線Ｘは振動を与えたときの特性を示し、曲
線Ｙは振動を与えないときの特性を示したものである。
この特性図から、タイヤを振動させたときの操舵トルク
が小さくなることが明らかである。

【００１７】図５に示した第２実施例は、発振回路１２
からの発振電圧を制御回路１４に直接入力させ、この制
御回路１４でトルク信号と発振電圧とを重畳させるよう
にしたもので、この点が第１実施例と異なる。その他の
構成は第１実施例と同様なので、その詳細な説明を省略
する。図６に示した第３実施例は、電流フィードバック
ループ内に発振回路１２を設けたもので、その他は第１
実施例と同様である。図７に示した第４実施例は、図示
していない電動モータを主要素にした加振機３０でリン
クを含むタイヤ系を振動させている。なお、この加振機
として、圧電素子を用いてもよいことは当然である。ま
た、前記第１実施例は、この第４実施例の加振機３０と
パワーステアリング用の電動モータとを一体にしたもの
と考えられる。

【００１８】

【効果】この発明は、タイヤに振動を加えられるので、
タイヤの接地の様相が、非加振時の静摩擦的挙動から加
振時の動摩擦的挙動に変化し、摩擦係数が低下する。し
たがって、ハンドルにおける操舵トルクが軽減される。
このように操舵トルクが軽減されるので、パワーアシス
トのための動力源の出力を小さくでき、その分当該動力
源を小型化できる。そのために、回路も低容量化できる
ことになる。このように、装置部品の小型化により、製
作費用の低減及び、エンジンルームへの搭載性の向上が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す回路図である。

【図２】トルク信号と発振電圧との重畳状況を示した図
である。

【図３】本発明の第１実施例を示すフローチャートであ
る。

【図４】加振時と非加振時との操舵トルクの特性を示し
たグラフである。

【図５】本発明の第２実施例を示す回路図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す回路図である。

【図７】本発明の第４実施例を示す構成図である。

【図８】従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

１１トルクセンサ１２発振回路１３センサアンプ１４制御回路１５駆動回路１６電動モータ１７電流検出回路１８パワーリレー１９バッテリ２０車速センサ２１インターフェース回路２２エンジン回転センサ２３インターフェース回路２４アンド回路２５アンド回路２６ａ駆動素子２６ｂ駆動素子２６ｃ駆動素子２６ｄ駆動素子２７ａＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｂＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｃＭＯＳ−ＦＥＴ２７ｄＭＯＳ−ＦＥＴ２８電流検出抵抗２９アナログスイッチ３０加振機３１タイヤ３２リンク３３ラック軸３４ラック３５ハンドル３６コラムシャフト３７メインピニオン３８トルクセンサ３９コントローラ４０電動モータ４１アシストピニオン４２減速機４３ギヤボックス４４車速センサＸ加振時の操舵トルク特性曲線Ｙ非加振時の操舵トルク特性曲線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハンドルに連係させたメインピニオン
と、このメインピニオンとは別に設けたアシストピニオ
ンと、このアシストピニオンを回転させる電動モータ
と、これら両ピニオンがかみ合うラックと、上記電動モ
ータを制御して最適なパワーアシスト力を発揮させるた
めの制御回路とを備えた電動パワーステアリング装置に
おいて、上記ラックあるいはこのラックに連係したリン
ク等を振動させるための加振機と、この加振機を制御す
る制御回路と、この制御回路に接続した発振回路とを備
え、発振回路の発振信号に応じて加振機を加振させる構
成にした電動パワーステアリング装置。
【請求項２】アシストピニオンを回転させるための電
動モータを加振機としても機能させる構成にした特許請
求の範囲第１項記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】上記加振機は、アシストピニオンを回転
させる電動モータとは別の電動モータを主要素にしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電動パワー
ステアリング装置。