JP2007153201A - 電動式ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】姿勢調整機構7は、前記ステアリングホイールが運転者に対向する運転者が位置調整可能な通常調整領域と、該通常調整領域に連接して前記ステアリングホイールが退避して運転席での空間を確保する退避領域との双方で前記ステアリング機構の位置調整可能に構成され、前記モータ制御部100は、前記調整位置指示部115から通常調整領域から前記退避領域への位置調整指令が入力されたときに、前記通常調整領域内では電動モータ71を低速調整速度で駆動し、当該通常調整領域及び前記退避領域の境界位置で電動モータ71を一旦停止し、その後退避領域内では低速の調整速度より早い高速調整速度で駆動して位置調整するように構成されている。
【選択図】図2
Description
また、本発明は、上記目的に加えて、退避領域から通常調整領域への姿勢調整時を容易に行うことができる電動式ステアリング装置を提供することを目的としている。
前記姿勢調整機構は、前記ステアリングホイールが運転者に対向する運転者が位置調整可能な通常調整領域と、該通常調整領域に連接して前記ステアリングホイールが退避して運転席での空間を確保する退避領域との双方で前記ステアリング機構の位置調整可能に構成され、前記モータ制御部は、前記調整位置指示部から通常調整領域から前記退避領域への位置調整指令が入力されたときに、前記通常調整領域内では前記電動モータを低速調整速度で駆動し、当該通常調整領域及び前記退避領域の境界位置で前記電動モータを一旦停止し、その後退避領域内では低速の調整速度より早い高速調整速度で駆動して位置調整するように構成されていることを特徴としている。
さらに、本願請求項3に係る電動式ステアリング装置は、請求項1又は2に係る発明において、前記調整位置指示部は、所定の指示スイッチを所定時間以上継続し押圧しているときに、前記退避領域内での前記ステアリング機構の位置調整指令を出力するように構成されていることを特徴としている。
図1は、本発明の一実施形態を示す電動式ステアリング装置の概略構成図である。この電動式ステアリング装置1は、いわゆる首振りチルト方式を採用しており、ステアリングホイール2から延びてステアリングギア(図示せず)に連結されたステアリングシャフト3をその軸の周りに回転可能に保持する三つのステアリングコラム、すなわち、アッパコラム4,ミドルコラム5,ロアコラム6を備えている。そして、各コラム4,5,6の相対位置を適宜調節することによって、ステアリングシャフト3、ひいてはステアリングホイール2が所望の位置に保持される。
伸縮ロッド装置72から延びるアクチュエータロッド72aは、電動モータとしての例えば3相のブラシレスモータ71の回転に応じて伸縮される。
ここで、ブラシレスモータ71及び81は、モータ駆動回路90A及び90Bを内蔵している。これらモータ駆動回路90A及び90Bは、図3に示すように、後述する制御装置100から入力されるスタート及びストップを表す信号ST/SPと、回転方向を指示する回転方向信号CW/CCWと、速度指令を表すパルス幅変調信号PWMと、ブラシレスモータ71及び81の例えばホール素子で構成される位置検出素子91u〜91wの出力を2値信号に変換するシュミットトリガ回路92u〜92wから入力される回転位置信号とが入力され、これらに基づいてブラシレスモータ71及び81を駆動する三相駆動信号を形成する三相分配回路93と、この三相分配回路93から出力される三相駆動信号が入力されてインバータ回路96を構成する電界効果トランジスタQua〜Qwbのゲートを駆動するFETゲート駆動回路95と、一対の電界効果トランジスタ(FET)Qua,Qub、Qva,Qvb及びQwa,Qwbを直列に接続してブラシレスモータ71及び81の各相コイルLu、Lv及びLwに対応する3組のFET回路を並列に接続したインバータ回路96とを備えている。
この姿勢制御処理は、先ず、ステップS1で、イグニッション信号IGを読込み、次いでステップS2に移行して、エンジン始動時でイグニッション信号IGがオン状態であるか否かを判定し、エンジン始動時ではなくイグニッションスイッチ111がオフ状態であるときには、前記ステップS1に戻り、エンジン始動時であってイグニッションスイッチ111がオン状態であるときにはステップS3に移行する。
このステップS6では、記憶装置107のチルト位置記憶領域にチルト位置が記憶されているか否かを判定し、チルト位置が記憶されていないときにはステップS7に移行して、チルト機構7をマニュアルで操作可能な通常調整範囲の上限位置となるデフォルト位置まで比較的高速で下降させる自動下降処理を行ってから後述するステップS9に移行する。
このステップS9では、テレスコ位置が記憶装置107のテレスコ位置記憶領域に記憶されているか否かを判定し、テレスコ位置が記憶されていないときにはステップ10に移行して、テレスコピック機構8を通常調整領域の後端位置となるデフォルト位置まで比較的高速で伸長させる自動伸長処理を行ってから後述するステップ12に移行する。
ステップS12では、車速センサ104で検出した車速検出値Vsを読込み、次いでステップS13に移行して、車速検出値Vsが、車両が走行状態であると判断可能な閾値Vst以上であるか否かを判定し、Vs≧Vstであるときには後述するステップS19に移行し、Vs<Vstであるときには車両が停止状態にあるものと判断してステップS14に移行する。
ステップS19では、キースイッチ113から出力されるキースイッチ信号KSを読込み、次いでステップS20に移行して、キースイッチ信号KSがオフ状態即ち運転者が降車する可能性がある状態であるか否かを判定し、キースイッチ信号KSがオン状態を継続しているときには運転者が降車の可能性が略ないものと判断して前記ステップS12に戻り、キースイッチ信号KSがオフ状態となるとステップS21に移行する。
このステップS23では、現在のテレスコ位置は記憶装置107のテレスコ位置記憶領域に記憶されているテレスコ位置と一致するか否かを判定し、両者が一致しない場合には、ステップS24に移行して、現在のテレスコ位置を記憶装置107のテレスコ位置記憶領域に更新記憶してからステップS25に移行し、両者が一致する場合には、そのままステップS25に移行する。
また、上述した姿勢制御処理における図4のステップS4で実行する初期マニュアルチルト下降処理は、図5に示すように、先ず、ステップS31で、チルトダウンスイッチ115dがオン状態であるか否かを判定し、これがオン状態であるときには、運転者の意志でチルト機構7を自動調整領域まで操作しているものと判断して、ステップS32に移行し、現在のチルト機構7の位置が退避領域と通常調整領域との境界近傍の退避領域終了位置を越えたか否かを判定し、退避領域終了位置を越えていないときには、ステップS33に移行する。
このステップS38では、下記(1)式の演算を行って、加速速度指令値θVA(t)を算出してからステップS39に移行する。
θVA(t)=〔sin(3π/2+πt/tA)+1〕×VH/2 …………(1)
ここで、VHは比較的高速の一定速度である。
一方、前記ステップS32の判定結果が、退避領域終了位置を越えたものであるときには、ステップS43に移行して、通常調整領域の下限位置を越えたか否かを判定し、通常調整領域の下限位置を越えたときには後述するステップS53に移行し、通常調整領域の下限位置を越えていないときにはステップS44に移行する。
このステップS49では、下記(2)式の演算を行って中間減速速度指令値θVMD(t)を算出してからステップS50に移行する。
θVMD(t)=〔sin(π/2+πt/tMD)+1〕(VH−VL)/2+VL………(2)
ここで、VLは速度VHよりは小さい低速の一定速度であり、例えばVH=2VLに設定されている。
また、前記ステップS48の判定結果が、t≧tMDであるときには中間減速領域が終了したものと判断してステップS51に移行して、速度指令値θVI(t)を比較的低速の一定速度VLに設定してからステップS52に移行して、設定した速度指令値θVI(t)を目標速度指令値θV *として設定し、この目標速度θV *をパルス幅変調信号PWMに変換して前記モータ駆動回路90Aに出力してから前記ステップS40に移行する。
このステップS55では、経過時間tを“0”にクリアし、次いでステップS56に移行して、経過時間tを“1”だけインクリメントしてからステップS57に移行する。
θVD(t)=〔sin(π/2+πt/tD)+1〕VL/2 …………(3)
ステップS59では、上記ステップS58で算出した最終減速速度指令値θVD(t)を目標速度θV *として設定し、この目標速度θV *をパルス幅変調信号PWMに変換して前記モータ駆動回路90Aに出力してから前記ステップS40に移行する。
このステップS63では、現在のチルト機構7のステアリングシャフト3の位置が退避領域と通常調整領域との境界近傍の通常調整領域の上限位置となるデフォルト位置を越えたか否かを判定し、通常調整領域のデフォルト位置を越えていないときには、ステップS64に移行する。
このステップS69では、下記(4)式の演算を行って、加速速度指令値θVUA(t)を算出してからステップS70に移行する。
θVUA(t)=〔sin(3π/2+πt/tUA)+1〕VL/2 …………(4)
ここで、VLは比較的低速の一定速度である。
このステップS79では、下記(5)式の演算を行って境界位置減速速度指令値θVUD(t)を算出してからステップS80に移行する。
θVUD(t)=〔sin(π/2+(πt/tUD)+1〕VL/2…………(5)
また、前記ステップS78の判定結果が、t≧tUDであるときには減速制御が終了したものと判断してステップS81に移行して、減速状態フラグFUDを“0”にリセットすると共に、目標速度指令値θV *を“0”に設定し、これをデューティ比0%のパルス幅変調信号に変換してモータ駆動回路90Aに出力してからステップS82に移行する。
図7の退避領域移動処理は、先ず、ステップS91で、チルトアップスイッチ115uがオン状態に操作されているか否かを判定し、これがオフ状態であるときには、後述するステップS103に移行し、オン状態であるときにはステップS92に移行する。
このステップS93では、退避領域でのチルトアップ移動開始状態であることを表す加速状態フラグFSSが“1”にセットされているか否かを判定し、これが“0”にリセットされているときにはステップS94に移行して、加速状態フラグFSSを“1”にセットしてからステップS95に移行し、経過時間tを“0”にクリアしてからステップS96に移行し、前記ステップS93の判定結果が、加速状態フラグFSSが“1”にセットされているときには直接ステップS96に移行する。
このステップS98では、下記(6)式の演算を行って、退避領域での加速速度指令値θVSA(t)を算出してからステップS99に移行する。
θVSA(t)=〔sin(3π/2+πt/tSA)+1〕VH/2 …………(6)
ここで、VLは比較的低速の一定速度である。
このステップS108では、下記(7)式の演算を行って減速速度指令値θVUD(t)を算出してからステップS109に移行する。
θVSD(t)=〔sin(π/2+πt/tSD)+1〕VH/2 …………(7)
また、前記ステップS107の判定結果が、t≧tUDであるときには減速制御が終了したものと判断してステップS110に移行して、減速状態フラグFSDを“0”にリセットすると共に、目標速度指令値θV *を“0”に設定し、これをデューティ比0%のパルス幅変調信号に変換してモータ駆動回路90Aに出力してから退避領域移動処理を終了して図4のステップS15に移行する。
さらに、図4のステップS29及びステップS30の自動退避処理では、図7のステップS92〜S110と同様の処理を行う。
今、イグニッションスイッチ110及びキースイッチ113がオフ状態であって、車両が停車していて運転者が降車しているものとし、この状態では、降車時の自動チルト退避制御及び自動テレスコ退避制御によって、チルト機構7はステアリングシャフト3が上方に傾斜されてステアリングホイール2が運転者の膝から上方に大きく離間した退避位置となり、且つテレスコピック機構8が車両前方側に収縮して、ステアリングホイール2が運転者の膝より前方位置に離間した退避位置となっており、運転席シートの上前方に広い空間が形成されているものとする。
このとき、図4の姿勢制御処理では、イグニッション信号IGを読込んだときに、これがオフ状態であることから、イグニッションスイッチ111をオン操作してイグニッション信号IGがオン状態となるまで待機する。
このため、モータ駆動回路90Aで回転方向信号CW/CCW及びパルス幅変調信号PWMに基づいて三相分配回路93で三相駆動信号を形成し、この三相駆動信号をFETゲート駆動回路95に供給することにより、このFETゲート駆動回路95でインバータ回路96を駆動制御することにより、ブラシレスモータ71に三相駆動電流が供給されて、このブラシレスモータ71がステアリングシャフト3を下降させるように回転駆動される。
その後、経過時間tが増加して、図9の時点t1で、加速時間tAに達すると、前記(1)式のsin(3π/2+πt/tA)が“1”となることにより、θVA(t)=VHとなるため、ステップS37からステップS41に移行して、比較的高速の一定速度VHが定速速度指令値θVI(t)として設定され、この定速速度指令値θVI(t)がパルス幅変調信号PWMに変換されてモータ駆動回路90Aに出力される。このため、ブラシレスモータ71が比較的高速で定速回転駆動されてステアリングシャフト3が退避領域内を高速で下降する。
このため、ブラシレスモータ71の回転速度が図9に示すように、時点t2から正弦波状に減少し、時点t3で経過時間tが中間減速時間tMDに達したときに、中間減速速度指令値θVMD(t)が比較的低速の一定速度VLとなり、この時点t3でステアリングシャフト3が退避領域と通常調整領域の境界位置となる。
このため、ブラシレスモータ71の回転速度は図9に示すように、時点t4から正弦波状に減速を開始し、経過時間tが減速時間tDに達する時点t5で減速速度指令値θVD(t)が“0”となり、ブラシレスモータ71の駆動が停止され、このときステップS57からステップS60に移行して、移動終了状態フラグFMEを“0”にリセットすると共に、目標速度θV *を“0”に設定し、これに応じてデューティ比0%のパルス幅変調信号PWMがモータ駆動回路90Aに出力されて、このモータ駆動回路90Aからモータ駆動電流の出力が停止されて、ブラシレスモータ71が停止状態となる。
このため、ステップS71を経てステップS61に戻ったときにステップS87に移行して、図7の退避領域移動処理が実行される。
同様に、現在のテレスコ位置が記憶装置107のテレスコ位置記憶領域に記憶されているテレスコ位置と一致するか否かを判定し、テレスコ位置が記憶されていないときには、現在のテレスコ位置がテレスコ位置記憶領域に記憶される(ステップS24)。
さらに、上記実施形態においては、ブラシレスモータ71及び81にモータ駆動回路90A及び90Bが内蔵されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ駆動回路90A及び90Bが制御装置100内に設けられている場合でも本発明を適用することができる。
なおさらに、上記実施形態においては、位置検出素子91u〜91wで検出した位置検出信号を2値信号に変換するシュミットトリガ回路92u〜92wをモータ駆動回路90A及び90B内に設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、制御装置100側にシュミットトリガ回路を設けるようにしてもよく、さらには、2値信号への変換回路としはてシュミットトリガ回路に限定されるものではなく、位置検出素子91u〜91wから出力される正弦波の正負を判定して2値化するコンパレータを適用するようにしてもよく、要は正弦波を2値化できればよいものである。
さらにまた、上記実施形態においてはモータ回転方向をソフトウェアで検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、微分回路、比較回路等を組み合わせたハードウェア回路構成で回転方向を検出するようにしてもよく、同様にチルト機構7及びテレスコピック機構8の移動位置はモータ駆動回路90A及び90Bから入力される位置検出信号FG1及びFG2に基づいて算出する場合に限らず、別途チルト位置及びテレスコ位置を検出する位置検出センサ等の位置検出手段を設けるようにしてもよい。
Claims (4)
- 運転席側にステアリングホイールが装着されるステアリング機構と、該ステアリング機構の傾動位置及び伸縮位置の少なくとも一方を位置調整する電動モータを有する姿勢調整機構と、前記姿勢調整機構の調整位置を指示する調整位置指示部と、該調整位置指示部から出力される位置調整指令に基づいて前記電動モータを駆動するモータ制御部とを備えた電動式ステアリング装置であって、
前記姿勢調整機構は、前記ステアリングホイールが運転者に対向する運転者が位置調整可能な通常調整領域と、該通常調整領域に連接して前記ステアリングホイールが退避して運転席での空間を確保する退避領域との双方で前記ステアリング機構の位置調整可能に構成され、前記モータ制御部は、前記調整位置指示部から通常調整領域から前記退避領域への位置調整指令が入力されたときに、前記通常調整領域内では前記電動モータを低速調整速度で駆動し、当該通常調整領域及び前記退避領域の境界位置で前記電動モータを一旦停止し、その後退避領域内では低速の調整速度より早い高速調整速度で駆動して位置調整するように構成されていることを特徴とする電動式ステアリング装置。 - 前記モータ制御部は、前記調整位置指示部から前記退避領域から前記通常調整領域への位置調整指令が入力されたときに、前記電動モータを前記退避領域内では前記通常調整領域の手前まで高速駆動してから低速駆動に切換え、前記通常調整領域内では低速駆動を継続して位置調整するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電動式ステアリング装置。
- 前記調整位置指示部は、所定の指示スイッチを所定時間以上継続し押圧しているときに、前記退避領域内での前記ステアリング機構の位置調整指令を出力するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動式ステアリング装置。
- 前記調整位置指示部は、所定の指示スイッチを前記電動モータが前記通常調整領域及び前記退避領域の境界位置で停止している状態で、再度退避領域側への移動を指示したときに当該退避領域内での前記ステアリング機構の位置調整指令を出力するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動式ステアリング装置。
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