(57)【要約】【課題】スペースやコストの負担少なく、車載照明機器の点灯制御ができるようにする。【解決手段】  操舵部材１の操作に応じて電動モータ５をＰＷＭ信号で駆動して操舵補助するパワーステアリング装置において、モータ駆動用にＰＷＭ信号Ｓｂ(Ｓｃ)を発生するＰＷＭ信号発生手段２０から、そのＰＷＭ信号Ｓｂを点灯駆動回路２３に取り込んで、点灯駆動回路２３のスイッチング動作により、車載照明機器１４を点灯させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて電動モータをＰＷＭ信号で駆動して操舵補助するパワーステアリング装置であって、
上記ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生手段と、
上記ＰＷＭ信号により車載照明機器を点灯させる点灯駆動手段と、
を備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者により行われるステアリングホイール(ハンドル)等の操舵部材の操作に応じて電動モータをＰＷＭ（パルス幅変調）信号により駆動して運転者の操舵補助を行うパワーステアリング装置に係り、詳しくは、ヘッドライト等の車載照明機器の点灯制御を、併せて行えるようにしたパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置として、ステアリングホイールの操作時に、電動モータによる操舵補助トルクをステアリング機構に付加することで運転者の操舵力を軽減する、いわゆる電動パワーステアリング装置が近年普及している。
【０００３】
かかる電動パワーステアリング装置には、ＰＷＭ信号により電動モータを駆動するようにしたものがある。その装置は、通常、電動モータと、操舵トルクを検出するトルクセンサや車両の速度（車速）を検出する車速センサ等の各種センサと、電子制御ユニット（ＥＣＵ）とから構成されており、ＥＣＵには、少なくともマイクロコンピュータと、各種センサからのセンサ信号に所要の処理を施してマイクロコンピュータに与えるインタフェースと、ＰＷＭ信号発生回路と、パワーＭＯＳＦＥＴ等の複数のスイッチング素子からなるモータ駆動回路とが含まれている。
【０００４】
上記の電動パワーステアリング装置においては、各センサのセンサ信号をＥＣＵ内のインタフェースで処理したのち、マイクロコンピュータに取り込ませ、マイクロコンピュータにおいては、取り込んだセンサ信号から、内蔵する操舵補助プログラムや操舵補助データに従い、上記操舵補助に適したトルクを発生するのに必要なモータの駆動量を演算し、その駆動量に対応するデューティ比制御信号を生成して、これをＰＷＭ信号発生回路へ出力する。ＰＷＭ信号発生回路では、デューティ比制御信号に対応したデューティ比のＰＷＭ信号を発生し、このＰＷＭ信号をモータ駆動回路に与えて、当該モータ駆動回路を構成するスイッチング素子をスイッチング動作させて電動モータを駆動する(特許文献１参照)。
【０００５】
ところで、車載の装置については、上記した電動パワーステアリング装置とは別に、ヘッドライト等の車載照明機器をＰＷＭ信号により点灯駆動する装置が提案されている（特許文献２参照）。この装置によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比の設定を変更することにより、ヘッドライトにかかる電圧を調節することができ、ヘッドライト等をリレーのような開閉手段で点灯を制御する場合に比べ、消費電力を削減することができる。
【特許文献１】特開平１０−３２７５９７号公報
【特許文献２】特開平５−１６８１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ヘッドライト等の車載照明機器を、ＰＷＭ信号により点灯駆動する装置は、そのための専用の搭載スペースを必要とするほか、ハーネスの引き回しが必要で、スペースの面でもコストの面でも問題があり、また、車内のネットワークであるＣＡＮ(コントローラー・エリア・ネットワーク)での信号授受の負担も大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるパワーステアリング装置は、操舵部材の操作に応じてモータをＰＷＭ信号で駆動して操舵補助するパワーステアリング装置であって、上記ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生手段と、上記ＰＷＭ信号により車載照明機器を点灯させる点灯駆動回路とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成のパワーステアリング装置では、ヘッドライト等の車載照明機器をＰＷＭ信号により点灯駆動させることができるから、照明機器をＰＷＭ駆動して、照明機器による消費電力を削減することができる。しかも、パワーステアリング装置に内蔵のＰＷＭ信号発生手段を、車載照明機器の点灯制御用に共用するから、従来提案されている車載照明機器の点灯制御のための専用の装置、およびその装置のために必要であったスペース、配線等の省略が可能になり、スペースの面でもコストの面でも負担が少なくて済む。
【０００９】
上記構成のパワーステアリング装置において、例えば、モータ駆動回路として、直列接続された１対のトランジスタを電源と接地との間に２組並列に接続し、各対のトランジスタの接続点間を橋絡するように電動モータを接続したＨブリッジ構成としたものである場合、このブリッジ回路に対する２つのＰＷＭ信号を相補の関係（両信号共、デューティ比５０％）とした場合、電動モータにモータ電流を流れなくすることができる。そして、このように両ＰＷＭ信号を相補の関係に設定すると、操舵部材がほとんど操作されず、電動モータが駆動されない状態、例えば、ハンドルが中立位置にあるときとか、操舵トルクがゼロであるときにおいても、ＰＷＭ信号発生手段からのＰＷＭ信号により、ヘッドライト等の照明機器を点灯駆動させることができて好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、スペースの面でもコストの面でも負担少なく、ヘッドライト等の車載照明機器の点灯制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明による最良の形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。図１は、同電動パワーステアリング装置をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。
【００１２】
図１を参照して、電動パワーステアリング装置を説明すると、電動パワーステアリング装置は、操舵部材としてのハンドル（ステアリングホイール）１に一端が固着されるステアリングシャフト２と、そのステアリングシャフト２の他端に連結されたラックピニオン機構等からなるステアリング機構３と、ハンドル１の操作によってステアリングシャフト２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ４と、ハンドル操作（操舵操作）による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ５と、電動モータ５が発生する操舵補助力をステアリングシャフト２に伝達する減速ギヤ６と、車載バッテリ７からイグニッションスイッチ８を介して電源の供給を受け、トルクセンサ４や車速センサ９やエンジン回転センサ１０からのセンサ信号に基づき電動モータ５の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１とを備えている。
【００１３】
そして、上記電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ４により検出され、その検出された操舵トルクと、車速センサ９によって検出された車速等とに基づいてＥＣＵ１１により電動モータ５が駆動される。これにより電動モータ５は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ６を介してステアリングシャフト２に加えられることにより、操舵操作による運転者の負担が軽減される。
【００１４】
すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、電動モータ５が発生する操舵補助力によるトルク（操舵補助トルク）との和が、出力トルクとして、ステアリングシャフト２を介してステアリング機構３に与えられる。これにより、ステアリング機構３の入力軸が回転すると、その回転がステアリング機構３によって出力軸であるラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアーム等からなる連結部材１２を介して操向用の車輪１３に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１３の向きが変わる。
【００１５】
以上の構成を備えた電動パワーステアリング装置において、電動モータ５はＰＷＭ信号により駆動（ＰＷＭ駆動）制御される。本実施形態においては、上記の電動モータ５駆動用のＰＷＭ信号を利用して、ヘッドライト１４等の車載照明機器の点灯制御を併せて行えるようにしている。すなわち、本実施形態においては、車載照明機器、例えばヘッドライト１４を点灯操作するための点灯操作スイッチ(点灯操作手段)１５のオンオフ状態を示す信号をＥＣＵ１１に取り込み、ＥＣＵ１１内のマイクロコンピュータ１６(図２に基づき後述する)により、点灯操作スイッチ１５のオンオフ状態に対応して、ヘッドライト１４に車載バッテリ７の電源電圧を供給し、ヘッドライト１４を点灯させるようにしている。
【００１６】
図２を参照して、ＥＣＵ１１の構成を説明する。
【００１７】
ＥＣＵ１１は、マイクロコンピュータ１６と、トルクセンサ４や車速センサ９、エンジン回転センサ１０等のそれぞれに個別に対応して設けられてセンサ信号をマイクロコンピュータ１６の処理に適した形に処理するインタフェース１７，１８，１９と、マイクロコンピュータ１６から与えられるデューティ比制御信号Ｓａに基づいて所定のデューティ比をもつＰＷＭ信号Ｓｂ，Ｓｃを発生するＰＷＭ信号発生回路（ＰＷＭ信号発生手段）２０と、複数のパワーＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ(２１と総称)をＨブリッジに構成してなるモータ駆動回路２２と、ＰＷＭ信号発生回路２０が発生するＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃのうち、ＰＷＭ信号Ｓｂを取り込んでそのＰＷＭ信号Ｓｂによりヘッドライト１４を点灯駆動する点灯駆動回路（点灯駆動手段）２３と、この点灯駆動回路２３の信号入力側でＰＷＭ信号Ｓｂの入力と遮断との切換えを行う開閉手段２４と、ＥＣＵ１１内部の各回路に電源を供給する電源回路（電源供給手段）２５とを備えている。
【００１８】
マイクロコンピュータ１６は、ハードウエア上は特に図示しないが、電動パワーステアリング装置の制御の中心を司るＣＰＵと、プログラムメモリと、データメモリとを含んでいる。プログラムメモリは、電動パワーステアリング装置全体の制御のための制御プログラムや、各インタフェース１７，１８，１９それぞれの処理を受けて与えられるトルクセンサ４や車速センサ９等のセンサ信号に基づき、ＰＷＭ信号Ｓｂ，Ｓｃのデューティ比を演算するための演算プログラム等を記憶している。データメモリは、後述のアシストテーブルメモリ等の、電動パワーステアリング制御に必要なデータ等を格納して、ＣＰＵの動作のためのワークエリアを提供している。
【００１９】
マイクロコンピュータ１６のＣＰＵは、上記プログラムメモリに記憶されている演算プログラムを実行する駆動演算手段１６ａとして機能するようになっている。マイクロコンピュータ１６のデータメモリは、駆動演算手段１６ａの演算の実行に必要なアシストテーブルを記憶するアシストテーブルメモリ１６ｂを備えている。駆動演算手段１６ａは、トルクセンサ４のセンサ信号から得た操舵トルク情報と、車速センサ９のセンサ信号から得た車速情報等に基づいて、電動モータ５に供給すべき目標電流値を算出する。アシストテーブルメモリ１６ｂには、適切な操舵補助力を発生させるために電動モータ５に供給すべき目標電流値と操舵トルクとの関係を、車速をパラメータとして示すアシストテーブルが記憶されており、駆動演算手段１６ａは目標電流値の設定に、このアシストテーブルを参照する。
【００２０】
駆動演算手段１６ａは、モータ電流検出回路から得たモータ電流検出値と、目標電流値との偏差を演算し、この偏差がゼロになるように、ＰＷＭ信号発生回路２０が発生するＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃのデューティ比を決めるデューティ比制御信号Ｓａを生成する。
【００２１】
駆動演算手段１６ａは、例えば、ハンドル１を右操舵する場合、電動モータ５を右回転させて、右操舵補助を行わせるため、ＰＷＭ信号Ｓｂのデューティ比を、ＰＷＭ信号Ｓｃのデューティ比より大きくし、ハンドル１を左操舵する場合、電動モータ５を左回転させて、左操舵補助を行わせるため、ＰＷＭ信号Ｓｃのデューティ比を、ＰＷＭ信号Ｓｂのデューティ比より大きくするように、デューティ比制御信号Ｓａを生成する。そして、駆動演算手段１６ａは、ハンドル１が中立位置にあって車両が直進走行状態にあるときや、操舵トルクがゼロであるときには、電動モータ５の回転を停止させて、操舵補助を停止するため、両ＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃのデューティ比を共に５０％とするように、デューティ比制御信号Ｓａを生成する。
【００２２】
マイクロコンピュータ１６のＣＰＵはまた、上記プログラムメモリに記憶されている演算プログラムを実行する切換指令手段１６ｃとしても機能するようになっている。切換指令手段１６ｃは、点灯操作スイッチ１５のオンオフに応答して開閉手段２４をオンオフさせ、点灯駆動回路２３へのＰＷＭ信号Ｓｂの入力と遮断とを切り換えるようになっている。
【００２３】
ＰＷＭ信号発生回路２０は、マイクロコンピュータ１６からのデューティ比制御信号Ｓａに対応して、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、パルス幅が相補の関係にあるＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃを発生する。ＰＷＭ信号発生回路２０は、マイクロコンピュータ１６で構成することもできるものであり、デューティ比制御信号Ｓａに応じて、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、パルス幅が相補の関係にあるＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃを発生する回路構成や、機能構成は、周知であるので、その詳細は省略する。
【００２４】
モータ駆動回路２２は、ブリッジ接続されたトランジスタ（例えばＮチャンネルのパワーＭＯＳＦＥＴ）２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのうちの２つのトランジスタ２１Ａ，２１Ｃの接続点と、他の２つのトランジスタ２１Ｂ，２１Ｄの接続点とを橋絡するように電動モータ５が接続されて構成されている。モータ駆動回路２２は、電動モータ５を介して直列接続された各対のトランジスタ２１Ａ，２１Ｄ(もしくは２１Ｂ，２１Ｃ)は、ＰＷＭ信号発生回路２０からのＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃを、それぞれのゲートに与えられて駆動されるようになっている。ＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃは、上記したように、相補の関係にあるから、例えば、両ＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃが共にデューティ比５０％のときは、後述するごとく、電動モータ５に電流（モータ電流）は流れない。
【００２５】
モータ駆動回路２２を構成するトランジスタは、ＭＯＳＦＥＴに限定されず、ＩＧＢＴや通常のバイポーラトランジスタであってもよい。また、モータ駆動回路２２は、本実施形態では、４つのトランジスタをフルブリッジに接続した構成を備えるが、２つのトランジスタをハーフブリッジに接続した構成や、その他の構成を備えたものであってもよい。また、電動モータ５としては、通常の直流モータでよく、例えば、ブラシレスやブラシ付きに限定されない。
【００２６】
なお、モータ駆動回路２２に与えられるＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃは、２つの対のトランジスタ２１Ａ，２１Ｃ(もしくは２１Ｂ，２１Ｄ)が同時にオンされないように、図３（Ａ）（Ｂ）では図解の都合で明確にしていないが、所要のデッドタイムを設ける必要がある。駆動演算手段１６aは、ＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃの発生において、当該両ＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃの間にデッドタイムを生成するように機能する。
【００２７】
点灯駆動回路２３は、ＰＷＭ信号によりオンオフ動作するトランジスタ等からなるスイッチング素子２３ａを含んでおり、ＰＷＭ信号発生回路２０からＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃの内の一方のＰＷＭ信号Ｓｂを、開閉手段２４を介して取り込み、このＰＷＭ信号Ｓｂで、点灯駆動回路２３のスイッチング素子２３ａをスイッチング動作させるようになっている。ＰＷＭ信号発生回路２０は、前記したように、ハンドル１が右操舵した場合や左操舵した場合、および、ハンドル１の操舵位置が中立位置にあって車両が直進状態にある場合、操舵トルクがゼロである場合では、それぞれに対応したデューティ比のＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃを発生しているから、ＰＷＭ信号発生回路２０から点灯駆動回路２３にはＰＷＭ信号Ｓｂを供給することが可能となっている。
【００２８】
ＰＷＭ信号Ｓｂのデューティ比が０％、もしくはそれにごく近い値に設定される可能性がある場合は、ＰＷＭ信号Ｓｃを選択して、点灯駆動回路２３に取り込むようにしてもよい。
【００２９】
ここで、ＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃのデューティ比に対応したモータ駆動回路２２の動作を説明する。ハンドル１が一方向、例えば右方向に操舵されると、ＰＷＭ信号Ｓｂのデューティ比が、ＰＷＭ信号Ｓｃのデューティ比より大きくなる。この場合、ＰＷＭ信号Ｓｂがオン（ハイレベル）で、ＰＷＭ信号Ｓｃがオフ（ローレベル）のとき、トランジスタ２１Ａ，２１Ｄがオン、トランジスタ２１Ｂ，２１Ｃがオフになり、モータ電流はトランジスタ２１Ａ、電動モータ５、トランジスタ２１Ｄを通じて流れる。
【００３０】
次いで、ＰＷＭ信号Ｓｂがオフで、ＰＷＭ信号Ｓｃがオンのとき、トランジスタ２１Ａ，２１Ｄがオフ、トランジスタ２１Ｂ，２１Ｃがオンになるが、電動モータ５のインダクタンスに起因して、電動モータ５内でモータ電流の急激な変化を阻止する方向に誘導電圧が発生する。この誘導電圧は、車載バッテリ７の電圧より優勢になり、モータ電流は、トランジスタ２１Ｃ，電動モータ５、トランジスタ２１Ｂを通じて流れる。これによって、電動モータ５内には、同方向の電流が流れ、右操舵方向の操舵補助が行われる。
【００３１】
ハンドル１が左操舵されると、ＰＷＭ信号Ｓｂのデューティ比が、ＰＷＭ信号Ｓｃのデューティ比より小さくなる。この場合、ＰＷＭ信号Ｓｂがオフで、ＰＷＭ信号Ｓｃがオンのとき、トランジスタ２１Ｂ，２１Ｃがオン、トランジスタ２１Ａ，２１Ｄがオフになり、モータ電流はトランジスタ２１Ｂ、電動モータ５、トランジスタ２１Ｃを通じて流れる。次いで、ＰＷＭ信号Ｓｂがオンで、ＰＷＭ信号Ｓｃがオフのとき、トランジスタ２１Ｂ，２１Ｃがオフ、トランジスタ２１Ａ，２１Ｄがオンになるが、電動モータ５のインダクタンスに起因して、電動モータ５内でモータ電流の急激な変化を阻止する方向に誘導電圧が発生する。この誘導電圧は、車載バッテリ７の電圧より優勢になり、モータ電流は、トランジスタ２１Ｄ，電動モータ５、トランジスタ２１Ａを通じて流れる。これによって、電動モータ５内には、同方向の電流が流れ、左操舵方向の操舵補助が行われる。
【００３２】
次いで、ハンドル１が、中立位置にあって車両が直進状態にあるときや、操舵トルクがゼロであるときは、ＰＷＭ信号Ｓｂ、Ｓｃのデューティ比は、共に、５０％になるから、上記誘導電圧が、電動モータ５に対して、両方向に同程度に発生する結果、電動モータ５内には、モータ電流は流れず、電動モータ５は回転停止する結果、操舵補助は行われない。
【００３３】
以上の結果、開閉手段２４を介して、点灯駆動回路２３には、ハンドル１が右操舵、左操舵、中立位置のいずれであっても、また、操舵トルクがゼロであっても、ＰＷＭ信号発生回路２０からＰＷＭ信号Ｓｂが供給されるようになっている。
【００３４】
開閉手段２４は、例えばリレー等の機械式、もしくは、トランジスタ等からなる電子式の開閉スイッチからなり、点灯操作スイッチ１５の操作に応答してオンオフ動作し、点灯駆動回路２３の信号入力側でＰＷＭ信号Ｓｂの入力と遮断との切換えを行う。開閉手段２４のオンオフ動作は、マイクロコンピュータ１６の切換指令手段１６ｃが出力する切換指令信号Ｓｄにより制御される。点灯操作スイッチ１５がオン操作された場合、マイクロコンピュータ１６の切換指令手段１６ｃが切換指令信号Ｓｄを出力し、この切換指令信号Ｓｄにより、開閉手段２４がオン状態に切換わる。これで、ＰＷＭ信号発生回路２０が発生するＰＷＭ信号Ｓｂが点灯駆動回路２３に与えられ、点灯駆動回路２３がＰＷＭ信号Ｓｂに応じてスイッチング動作することで、ヘッドライト１４に電源電圧が印加されてヘッドライト１４が点灯する。
【００３５】
上記の実施形態においては、点灯操作スイッチ１５の操作に応答して、点灯駆動回路２３に所要のＰＷＭ信号Ｓｂが供給されるようにしたが、ヘッドライト１４等の照明機器の電源電路に開閉手段を設けて、この開閉手段を、点灯操作スイッチ１５の操作に応答してオンオフさせるようにしてもよい。なお、点灯操作スイッチ１５に替えて、車外の照度を検出するセンサを設けて、車外の照度が所定値以下の場合に、切換指令信号Ｓｄを出力するようにしてもよい。また、フォグランプ等の他の車載照明機器を上記ヘッドライト１４の点灯と同様に点灯制御してもよい。
【００３６】
本発明は、電動モータをＰＷＭ信号で駆動する他のタイプのパワーステアリング装置、例えば、ＰＷＭ信号により駆動される電動モータによりポンプを駆動し、そのポンプから送出される圧油を油圧アクチュエータに供給して操舵補助を行う油圧式パワーステアリング装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を実施するための最良の形態に係る電動パワーステアリング措置とそれに関連する車両構成とを概略的に示す図
【図２】電動パワーステアリング装置の制御ブロック図
【図３】電動パワーステアリング装置のＰＷＭ信号の波形を示す波形図
【符号の説明】
【００３８】
１    ステアリングホイール(操舵部材)
２    ステアリングシャフト
３    ステアリング機構
４    トルクセンサ
５    電動モータ
７    車載バッテリ
１１    ＥＣＵ(電子制御ユニット)
１４    ヘッドライト(車載照明機器)
１５    点灯操作スイッチ
１６    マイクロコンピュータ
２０    ＰＷＭ信号発生回路（ＰＷＭ信号発生手段）
２２    モータ駆動回路
２３    点灯駆動回路（点灯駆動手段）
Ｓａ    デューティ比制御信号
Ｓｂ、Ｓｃ  ＰＷＭ信号
【図１】
2005212515.tif 000003
【図２】
2005212515.tif 000004
【図３】
2005212515.tif 000005