JPS6311478A - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、操舵トルクを電気モータによってアシストす
るようにした電気式動力舵取装置に関するものである。

［従来の技術〕 例えば自動車では、操舵トルクを電気モータによってア
シストするようにした電気式動力舵取装置が提供されて
いる。この電気式動力舵取装置においては、電気モータ
の電力供給源としては、バッテリと発電Ｉｌ（オルタネ
ータ）が使用される。

係る発電機は、エンジンによって駆動され、その発電量
はエンジン回転数により異なるが、電圧調整機により発
電電圧が制御され、バッテリ電圧を１２Ｖの定電圧に調
整するようになっている。

しかしながら、この種の電気式動力舵取装置においては
、低電圧のバッテリを電力供給源とづるため、電気モー
タで必要なトルクを出すためには、大電流が必要となり
、電流あり罪が行いにくくなる。

このため、充電系とは別の発電機を段【づて、この発電
機を電気モータの電力供給源とし、操舵トルクの大きさ
に応じて発電機の界磁電流を制御して電気モータへの供
給電流を適正な値に制御する方式も考えられている。そ
して、このものでは、エンジンの回転速度の変動によっ
て電気モータへの供給電流が変動することを防１１−す
るため、電気モータに流れる電流を検出し、この検出し
た電流が目標電流値になるＪ：うに界磁電流の大きさを
変更する。所謂フィードバック制御を行なっていた。

［発明の解決しＪ：つとする問題点］ しかしながら、従来のように電気モータに流れる電流を
検出して界磁電流を変更するようにしても、急操舵でし
かもエンジンの回転速度が変化している場合等には、目
標電流の変化に対して電気モータに実際に流れる電流が
遅れて変化し、アシスト力にハンチングが生じたりして
アシスト力が安定せず、操舵フィーリングが悪化する問
題があった。

Ｅ問題点を解決Ｊるための技術的手段］−３一 本発明は、上記した問題点を１ｌＩｉ’ｉｌ！Ｊするた
めに成されたものであり、第１図に示すように、充電系
の発電機とは別に、エンジン回転数及び励磁電流Ｉｆに
応じた発電電圧を出力する第２の発電機２３を設け、こ
の発電機２３を、操舵１〜ルクをアシストする電気モー
タ１６の電力供給源となし、そして、ハンドルトルクを
検出するトルクセン１Ｊ１５を設けると共に、エンジン
の回転速度を検出する回転速度検出センサ２５を設け、
該１ヘルクセンサー５の出力及び回転速度検出センサ２
５の出力を入力し、エンジン２０の回転速度に影響され
ることなく前記トルクセンサー５の出力に応じて電気モ
ーター６に供給する出力電流ＩをＮ１１御するように、
発電機２３の励１ｉ電流Ｉｆを制御するようにしたもの
である。

又、上記励磁電流Ｉｆの制御は、ハンドルトルク及びエ
ンジンの回転速度に基づいて行うことを必要条件とする
が、イの他、操舵速度、車速等のパラメータを考慮して
、必要なアシストトルク特性が得られるように制御する
のが望ましい。

［作用］ 本発明によれば、ハンドル装置に基づいてトルクセンサ
１５によりハンドルトルクが検出されると、充電系とは
別の発電機２３を電力供給源とする電気モータ１６に供
給される負荷電流■が間接的に制御される。

その制御は、直接的には、励磁電流ＩＩＩＩＩＩ′ｌ装
置２４による発電ＩＮ　２３の励磁巻線２３ａに流れる
励磁電流Ｉｆによって行われる。

励磁電流Ｉｆを大きくすれば負荷電流Ｉは大きくなり、
電気モータ１６がハンドルトルクをアシストする。

ところで、エンジン２０の回転速度が変動し、そのため
発電機２３の回転数が変動することがある。ここで発電
機２３の出力電圧Ｖは、発電機２３の毎分当りの回転数
をＮ１、励磁電流値を１ｆとすると、ＶＯ’Ｎ＋・Ｉｆ
である。ここでエンジン２０の毎分当りの回転数Ｎと発
電１１２３の回転数Ｎ１とは比例関係にあるため、発電
機２３の回転数Ｎ１は（Ｎ１−プーリ比ＸＮ）である。

従つてエンジン２０の回転速度が変動すると発電機２３
の出力電圧Ｖは変動する。そのためエンジン２０の回転
速度が変動すると、電気モータ１６へ流−４目標電流に
対する実際の負荷電流Ｉの追従性が悪くなる。

この点本発明にかかる電気式動力舵取装置では、エンジ
ン２０の回転速度の変動を回転速度検出センサ２５で検
出し、これを励磁電流＄Ｉ　Ｉ’ｌｌ装置２４に入力す
る構成である。従って励磁電流制御装置２４はエンジン
２０の回転数Ｎに応じて演算し、それに応じた励磁電流
（ｆを流すようにコントロールする。これにより、エン
ジン２０の回転速度の変動に影響されない安定した制御
が行なえる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、１０はハンドル軸を示し、このハンド
ル軸１０の一端には操向ハンドル１１が取り付けられ、
他端にはギヤボックス１２に軸承されたビニオン軸１３
が結合されている。ビニオン軸１３はギヤボックス１２
に嵌装されたラック軸１４に噛合され、このラック軸１
４の両端は図示していないが、ポールジョイン１〜等を
介（）て操向車輪に結合されている。

前記ハンドル軸１０トには、操向ハンドル１１に加えら
れたハンドルトルク及びその方向を検出するｉ−ルクセ
ンサ１５、ハンドル軸１０の回転位置を検出づるフ第１
へインタラプタ３０が設けられている。又、ハンドル軸
１０にはハンドルトルクをアシス１〜Ｊる電気モータ１
６が歯車１７を介して連結されている。

２０は自動車のエンジンを示し、このエンジン２０には
充電系の発電機２１がベルト伝動装置２１Ｇを介して連
結され、この発電Ｉｊ１２１にバッテリ２２が接続され
て自動車の充電系を構成している。充電系の発電［１１
２１には電圧調整器が内蔵され、この電圧調整器により
フィールドコイルに流れる界磁電流を制ｔｉｌｌ−！Ｉ
Ｉることにより発電電圧を制御し、これによってエンジ
ン２０の回転数に拘らず各種電気機器に適正な電力を供
給するとともに、バッテリ２２の適正充電を行うＪ：う
になっている。

前記エンジン２０には、エンジン２０の回転速度を検出
する回転速度検出センザ２５が設けられている。

■レジン２０には前記電気モータ１６の電力供給源とし
ての第２の発電機２３（充電系の発電機２１とは別）が
ベル１〜伝動装置２３Ｇを介して連結されている。

係る第２の発電機２３は、Ｊレジン２０の毎分当りの回
転数Ｎ及び励磁電流［ｆに応じた発電電圧を出力するＪ
：うになっており、この発電電圧が前記電気モータ１６
に加えられる。

本実施例では、発電機２３へ流れる励磁電流Ｉｆは、励
磁電流制御装置２４によって制御される。

励磁電流制ｔｌＩＩ装置２４へは、第１図に示すにうに
、前記のトルクセンサ１５の出力するトルク信号（Ｔ＞
と、回転速度検出セン４ｆ　２５からのエンジン２００
回転速度信号（Ｎ）と、操舵速度検出装置４０からの操
舵１１ｆｌｌ（信号（θ）と、中速検出装置５０からの
車速信号（Ｖ）が入力している。

操舵速度信号装＠４０は、ハンドル軸１０の回転位置を
検出Ｊるフオｌ−インタラプタ３０と、その出力パルス
を一定時間計数し、ハンドル１１の回転速度を求めるカ
ウンタ３２とから成る。

さて、第２図は励磁電流制御装置２４の詳しい構成を示
したブロックダイアグラムである。励磁電流制御装置２
４は、ＣＰＬＩ６０と、インタフェース６１と、Ｄ／Ａ
変換器６４と、駆動回路６６とにより構成されている。

又、第３図は励ｖＡ電流ｌＩ　ＩＩＩ装置２４（７）Ｃ
ＰＵ６０の処理を示したフローチャートである。第３図
に示すように、ステップ１００で、トルクセンサ１５か
らトルク信号（Ｔ）７１、操舵速度検出装置４０から操
舵速度信号（θ）７２、車速検出装置５０から車速信号
（Ｖ）７３が、それぞれインタフェース６１からＣＰＵ
６０を介して、ＲＡＭ６２に入力される。

ステップ１０１で、ＣＰＵ６０は、それらのデータから
、ＲＯＭ６３に記憶されたテーブルから最適の目標負荷
電流Ｉａを演算する。なお、ＲＯＭ６３十には、＋１の
ハンドル１〜ルク、操舵速ｒη、車速と、それらの値か
ら最適なアシストｉ〜ルクを生じるのに必要な負荷電流
との関係を示したマツプが作成されている。又、ＲＯＭ
６３上に（ま、目標負荷電流１ａと］ニンジン２０の回
転数Ｎと励磁電流値Ｉｆとの関係を示したＩａ−Ｎ−Ｔ
ｆマツプ（第４図参照）が作成されている。

ステップ１０３ではエンジン２０の回転数Ｎがインタフ
ェース６１からＣＰ　ｔＪ　６０を介して、ＲＡＭ６２
に入力される。

ステップ１０４では、Ｉ　ａ−Ｎ−１ｆマツプからＩｆ
を演舜する。

ステップ１０５では、演算された励磁電流１ｆがＣＰＵ
６０からＤ／Ａ変換器６４に出力され、更に駆動回路６
６から出力される。

この結果、第２の発電機２３の発生する出力電圧は、エ
ンジン２３の回転速度の影響が補正され、ハンドルトル
ク、操舵速度、車速で決まる一定の値になる。

即ち、上２した構成において、操向ハンドル１−　１〇
　　− １が操作されると、トルクセンサ１５よりハンドルトル
クに応じた正負の出力が発せられ、励磁電流制御Ｉ装置
２４に加えられる。係る励磁電流ｔ、１１ｉｌｌ装置２
４は、トルクセンサ１５からの出力に操舵速度、車速を
加味し、更にエンジン２３０回転速度に応じた補正を行
ない、この補正された値で励磁電流Ｉを制御し、よって
電気モータ１６に加えるべき発電機２３の出力電流Ｉを
制御している。

従って、エンジン２０の回転速度の変動に拘らず、電気
モータ１６をハンドルトルク、操舵速度、車速に応じた
出力１−ルクで正確に駆動し、ハンドルトルクをアシス
トする。従ってエンジン２０の回転速度が大幅に変動し
た場合であっても、アシスト制御はスムーズになされる
。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明は、充電系の発電機とは別に
、エンジン回転数に応じた発電電圧を出力する発電機を
設け、この発電機を操舵１〜ルクをアシストする電気モ
ータの電力供給源とした構成であり、更にハンドルトル
クを検出するドルクセンサ、１ンジンの回転速度を検出
する回転速度検出センサを設け、エンジンの回転速度の
変動に伴う発電機出力の変動を補正するようにした構成
であるので、 エンジン２００回転速度ひいては回転数が大幅に変動し
た場合であっても、アシスト制御がスムースになり、よ
って快適な操舵フィーリングが得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は電気式動
力舵取装置を示す構成図、第２図は同実施例装置のうち
励磁電流制御装置の構成を示したブロック図、第３図は
同装置のＣＰＵの処理を示したフローチャートであり、
第４図はＩ　ａ−Ｎ−ｆｆマツプである。 １５・・・トルクセンサ　　１６・・・電気モータ２０
・・・エンジン　　　　２３・・・発電機２４・・・励
磁電流制御装置 ２５・・・エンジンの回転速度検出センサ３０・・・フ
ォトインタラプタ ４０・・・操舵速度検出装置 ５０・・・車速検出装置 特許出願人　　　豊田工機株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　丸山明夫 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）操向ハンドルに加えられるハンドルトルクに基づ
   いて電気モータを起動し、操舵トルクをアシストするよ
   うにした電気式動力舵取装置において、 充電系の発電機とは別に、エンジンの回転数及び励磁電
   流に応じた発電電圧を出力する第２の発電機を設け、 この第２の発電機を前記電気モータの電力供給源となし
   、 前記ハンドルトルクを検出するトルクセンサと、該エン
   ジンの回転速度を検出する回転速度検出センサと、該ト
   ルクセンサの出力及び該回転速度検出センサの出力を入
   力しエンジンの回転速度の影響を補正しかつ前記トルク
   センサの出力に応じて変化する電流を前記第２発電機の
   励磁巻線に供給する励磁電流制御装置と、を具備するこ
   とを特徴とする電気式動力舵取装置。