電動助力轉向裝置的制作方法
1.本發明涉及設置于汽車等車輛的電動助力轉向裝置。
背景技術：
2.設置于汽車等車輛的電動助力轉向裝置由馬達等電動致動器向使方向盤轉向的轉向裝置給與輔助力。
3.作為與電動助力轉向裝置有關的技術，例如在專利文獻1中記載有如下內容，即，在通常時，從點火開關處于開啟時通電的第二電力系統向電動助力轉向系統中的對輔助馬達進行驅動控制的車輛用驅動控制裝置供應電力，并且在點火開關關閉后到預定的結束處理完成為止的期間，從第一電力系統向所述車輛用驅動控制裝置供應電力。
4.在專利文獻2中記載有如下內容，即，在基于轉向扭矩驅動控制電動馬達的控制運算部的電源電壓為低電壓狀態時，選擇蓄電池電壓及點火電壓作為向控制運算部供應的電源，在未檢測到低電壓狀態時，僅選擇蓄電池電壓作為向控制運算部供應的電源。
5.在專利文獻3中記載有如下的內容，即，為了在點火系統繼電器的打開和卡住異常時確保向電動助力轉向裝置等供電，設置復位用繼電器。
6.專利文獻1：日本特開2008-184084號公報
7.專利文獻2：日本特開2009-12665號公報
8.專利文獻3：日本特開2016-72764號公報
技術實現要素：
9.電動助力轉向裝置的馬達的驅動電流被要求在寬的范圍準確地控制，例如從100a左右的大電流區域到如直線行駛中的修正轉向等那樣例如幾ma左右的微小電流區域。
10.尤其，微小電流區域在車輛通常行駛時常用，所以是駕駛者易于感覺到轉向感的區域，成為轉向感的好壞印象深刻的點。
11.但是，具有難以在形成為能夠覆蓋大電流的電路結構的基礎上穩定地控制微小電流區域的情況。
12.例如，在監測馬達的工作電流的傳感器中，如果覆蓋大電流，則分辨能力較粗，對于微小電流區域的控制指示，傳感性能不足，有損控制的穩定性和精度，帶來使轉向感產生別扭感等不利影響。
13.鑒于上述的問題，本發明的課題在于提供馬達的工作電流微小的區域的轉向感提升的電動助力轉向裝置。
14.為了解決上述的課題，本發明的第一方式的電動助力轉向裝置具備：馬達，對使車輛的方向盤轉向的轉向裝置給與輔助力；馬達控制部，控制所述馬達的輸出；第一電源電路，在所述車輛的主電源處于接通時，從電源向所述馬達控制部以外的至少一個電負載供應電力；以及第二電源電路，始終從所述電源向所述馬達供應電力，其特征在于，所述電動助力轉向裝置具備：電源切換電路，在第一狀態與第二狀態之間進行切換，所述第一狀態為
從所述第一電源電路向所述馬達控制部供應電力并且將所述第二電源電路和所述馬達控制部切斷的狀態，所述第二狀態為從所述第二電源電路向所述馬達控制部供應電力并且將所述第一電源電路和所述馬達控制部切斷的狀態；以及電壓檢測部，檢測所述第一電源電路的電壓，所述電源切換電路在所述第一電源電路的電壓為預定值以下的情況下選擇所述第二狀態，在其他情況下選擇所述第一狀態。
15.在向馬達控制部供應電力的電源電路因馬達控制部自身所消耗的電力的變動而無法避免電壓變化，尤其是該電源電路也向其他電負載供應電力的情況下，伴隨著該電負載所消耗的電力的變動、多個控制部和傳感器相互進行通信時的信號的生成等，電壓變化更加顯著。
16.在從如此發生電壓變化的電源電路向電動助力轉向裝置的馬達供應電力的情況下，微小電流區域的控制穩定性變差，成為轉向感變差的主要原因。
17.關于這一點，根據本發明，能夠構成為在第一電源電路的電壓大于預定值而對馬達控制部的驅動沒有障礙的情況下，第二電源電路僅向馬達供應電力，從而抑制由馬達控制部、其他電負載引起的電壓變動的影響，提高微小電流區域的控制穩定性，能夠提高常用區域的轉向感，提高車輛的質感和商品性。
18.另外，在第一電源電路的電壓降低至預定值以下而對馬達控制部的驅動產生障礙的情況下，從第二電源電路向馬達控制部供應電力，從而例如即使在車輛的主電源斷開(典型地為點火開關關閉)的情況下，也能夠確保電動助力轉向裝置的功能。
19.為了解決上述課題，本發明的第二方式的電動助力轉向裝置具備：馬達，向使車輛的方向盤轉向的轉向裝置給與輔助力；馬達控制部，控制所述馬達的輸出；第一電源電路，在所述車輛的主電源處于接通時，從電源向所述馬達控制部以外的至少一個電負載供應電力；以及第二電源電路，始終從所述電源向所述馬達供應電力，其特征在于，所述電動助力轉向裝置具備：電源切換電路，在第一狀態與第二狀態之間進行切換，所述第一狀態為從所述第一電源電路向所述馬達控制部供應電力并且將所述第二電源電路和所述馬達控制部切斷的狀態，所述第二狀態為從所述第二電源電路向所述馬達控制部供應電力并且將所述第一電源電路和所述馬達控制部切斷的狀態；以及電流檢測部，檢測所述馬達的工作電流，所述電源切換電路在所述馬達的工作電流為預定值以下的情況下選擇所述第一狀態，在其他情況下選擇所述第二狀態。
20.據此，在馬達的工作電流為預定值以下的情況下，能夠從第二電源電路僅向馬達供應電力，抑制由馬達控制部、其他的電負載引起的電壓變動的影響，提高微小電流區域的控制穩定性，能夠提高常用區域的轉向感。
21.在該情況下，能夠形成為如下的構成，所述電動助力轉向裝置具備檢測所述第一電源電路的電壓的電壓檢測部，所述電源切換電路在所述第一電源電路的電壓為預定值以下的情況下，無論所述馬達的工作電流如何都選擇所述第二狀態。
22.據此，在第一電源電路的電壓降低至預定值以下而對馬達控制部的驅動產生障礙的情況下，從第二電源電路向馬達控制部供應電力，由此例如即使在車輛的主電源斷開的情況下，也能夠確保電動助力轉向裝置的功能。
23.如以上所說明那樣，根據本發明，能夠提供馬達的工作電流微小的區域的轉向感提升的電動助力轉向裝置。
附圖說明
24.圖1是示意性地示出適用本發明的電動助力轉向裝置的第一實施方式的構成的圖。
25.圖2是示意性地示出第一實施方式的電動助力轉向裝置的電路結構的圖。
26.圖3是示意性地示出本發明的比較例1的電動助力轉向裝置的電路結構的圖。
27.圖4是示意性地示出本發明的比較例2的電動助力轉向裝置的電路結構的圖。
28.(附圖標記說明)
29.1電動助力轉向裝置
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10方向盤
30.20轉向軸
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21中間軸
31.22小齒輪軸
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23、24萬向節
32.30齒條軸
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31齒條軸
33.40齒條殼體
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41齒條防護罩
34.50橫拉桿
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51、52球形接頭
35.60殼體
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61轉向節臂
36.70扭矩傳感器
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80致動器單元
37.81馬達
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82齒輪箱
38.90電動助力轉向控制單元(eps控制單元)
39.91信號線
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100蓄電池
40.110第一電源電路
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111正極電源線
41.112點火繼電器
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120第二電源電路
42.121正極電源線
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122負極電源線
43.130車輛系統
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131信號線
44.140電源切換電路
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141信號線
45.151、152整流元件
具體實施方式
46.＜第一實施方式＞
47.以下，說明適用本發明的電動助力轉向裝置的第一實施方式。
48.實施方式的電動助力轉向裝置例如由電動馬達向使轎車等汽車的前輪轉向的轉向裝置給與轉向輔助力。
49.圖1是示意性地示出第一實施方式的電動助力轉向裝置的構成的圖。
50.電動助力轉向裝置1具有方向盤10、轉向軸20、中間軸21、小齒輪軸22、齒條軸30、齒條殼體40、橫拉桿50、殼體60、扭矩傳感器70、致動器單元80和電動助力轉向控制單元(eps控制單元)90等而構成。
51.方向盤10是駕駛者使其轉動來輸入轉向操作的圓環狀的操作部件。
52.方向盤10在車輛的車室內與駕駛座相向配置。
53.轉向軸20是一個端部安裝于方向盤10的旋轉軸，是將方向盤10的旋轉動作傳遞至變換為車寬方向的平移運動的齒條齒輪機構的旋轉軸。
54.在轉向軸20的與方向盤10側相反的一側的端部依次連接有中間軸21、小齒輪軸
22。
55.在轉向軸20與中間軸21之間，以及中間軸21與小齒輪軸22之間分別設置有能夠在各軸彎曲的狀態下傳遞旋轉的萬向節(cardan joint)23、24。
56.在小齒輪軸22的頂端部形成有與齒條軸30的齒條31嚙合來驅動齒條軸30的小齒輪。
57.齒條軸30是以長度方向(軸方向)沿著車寬方向的方式配置的柱狀部件。
58.齒條軸30被支承為能夠相對于車體在車寬方向上平移。
59.在齒條軸30的一部分形成有與小齒輪軸22的小齒輪嚙合的齒條31。
60.響應于轉向軸20的旋轉，齒條31被小齒輪驅動，齒條軸30沿著車寬方向平移(直線前進)。
61.齒條31在車寬方向上向左右任一方向(通常為駕駛座側)偏移配置。
62.例如，在車輛是以右側前坐席作為駕駛座的所謂右舵車的情況下，齒條31比中立時的中央向右側偏移配置。
63.齒條殼體40是將齒條軸30支承為能夠沿著車寬方向相對位移且容置齒條軸30的實質上為圓筒狀的部件。
64.在齒條殼體40的兩端部設置有齒條防護罩41。
65.齒條防護罩41是允許橫拉桿50相對于齒條殼體40相對位移并且防止灰塵等異物侵入齒條殼體40內的部件。
66.齒條防護罩41例如由彈性體等樹脂類材料形成為具有撓性的蛇紋管筒狀。
67.橫拉桿50是將齒條軸30的端部和殼體60的轉向節臂61連結，使殼體60與齒條軸30的平移方向的運動連動地繞主銷軸轉動的軸狀連動部件。
68.橫拉桿50的車寬方向內側的端部借助球形接頭51能夠擺動地與齒條軸30的端部連結。
69.橫拉桿50的車寬方向外側的端部借助球形接頭52與殼體60的轉向節臂61連結。
70.在橫拉桿50與球形接頭52的連接部設置有前束調整用的螺絲扣機構。
71.殼體(鉸鏈)60是能夠容置輪轂軸承的部件，該輪轂軸承將車輪w支承為能夠繞車軸旋轉。
72.殼體60具有相對于車軸向前方側或后方側凸出形成的轉向節臂61。
73.殼體60被支承為能夠繞作為預定的旋轉中心軸的主銷軸轉動。
74.例如，在車輛的前懸架為麥弗森支柱式的情況下，主銷軸是將支柱頂部安裝件的軸承中心與球形接頭的中心連接的虛擬軸，該球形接頭連接殼體60下部和橫向連桿(下臂)。
75.殼體60借助橫拉桿50被齒條軸30在車寬方向推拉，由此繞主銷軸轉動，使車輪w轉向。
76.扭矩傳感器70是對作用于小齒輪軸22的扭矩進行檢測的傳感器。
77.扭矩傳感器70設置于小齒輪軸22上的比致動器單元80靠中間軸21側的部分。
78.扭矩傳感器70的輸出傳遞至電動助力轉向控制單元90。
79.致動器單元80是驅動小齒輪軸22旋轉而進行手動駕駛時的助力輔助和自動駕駛時的轉向動作的驅動裝置。
80.致動器單元80具有馬達81、齒輪箱82等而構成。
81.馬達81是產生向轉向軸20給與的驅動力的電動致動器。
82.馬達81的旋轉方向及輸出扭矩由電動助力轉向控制單元90控制。
83.齒輪箱82具備將馬達81的旋轉輸出減速(扭矩放大)并傳遞至小齒輪軸22的減速齒輪系。
84.電動助力轉向(eps)控制單元90是對馬達81給與旋轉方向及輸出扭矩的指令值的控制裝置(馬達控制部)。
85.在手動駕駛車輛時，電動助力轉向控制單元90基于扭矩傳感器70的扭矩輸入方向及檢測扭矩值設定給與馬達81的指令值。
86.電動助力轉向控制單元90借助信號線91(參照圖2)向馬達81傳遞指令值。
87.圖2是示意性地示出第一實施方式的電動助力轉向裝置的電路結構的圖。
88.電路具備蓄電池100、第一電源電路110、第二電源電路120、車輛系統130和電源切換電路140等而構成。
89.蓄電池100是向安裝于車輛的各種電氣部件(電負載)供應電力的二次電池。
90.作為蓄電池100，例如能夠使用額定電壓為12v～48v左右的鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。
91.蓄電池100的正極端子與第一電源電路110、第二電源電路120的正極電源線111、121連接。
92.蓄電池100的負極端子與第二電源電路120的負極電源線122連接，并且接地至車身。
93.第一電源電路110從蓄電池100向車輛系統130等供應電力。
94.第一電源電路110具有正極電源線111和點火繼電器112等。
95.正極電源線111是將蓄電池100的正極端子和車輛系統130等電負載連接的布線。
96.點火繼電器112是設置于正極電源線111的中途，響應于作為車輛的主電源開關的未圖示的點火開關的操作而開關的繼電器。
97.從第一電源電路110接受電力供應的車輛系統130的負極端子以及電源切換電路140的負極端子接地至車身。
98.第二電源電路120從蓄電池100向電動助力轉向裝置1的馬達81供應電力。
99.第二電源電路120具有正極電源線121、負極電源線122等。
100.正極電源線121是將蓄電池100的正極端子和馬達81的驅動電路的正極端子連接的布線。
101.負極電源線122是將蓄電池100的負極端子和馬達81的驅動電路的負極端子連接的布線。
102.車輛系統130例如具有綜合控制發動機及其輔機類的發動機控制單元、控制變速器的變速器控制單元、控制車輛的制動裝置并且進行各種行動控制的行動控制單元、進行本車輛周圍的環境識別的環境識別單元、綜合控制各種電氣部件的車體綜合單元等各種控制裝置、傳感器類、其他各種電氣部件等多個電負載而構成。
103.這些各控制裝置的一部分能夠借助例如公知的can通信系統等車載lan的信號線131與電動助力轉向控制單元90通信。
104.電源切換電路140在第一狀態與第二狀態之間進行切換，該第一狀態為從第一電源電路110向電動助力轉向控制單元90供應電力，并且電動助力轉向控制單元90與第二電源電路120切斷的狀態，該第二狀態為從第二電源電路120向電動助力轉向控制單元90供應電力，并且電動助力轉向控制單元90與第一電源電路110切斷的狀態。
105.電源切換電路140具有進行上述的電源供應源的切換的繼電器及控制繼電器的微計算機等而構成。
106.在第一實施方式中，電源切換電路140具有對第一電源電路110的正極電源線111相對于車體(接地)的電壓(以下，稱為第一電源電路110的電壓)進行檢測的電壓檢測部。
107.另外，電源切換電路140具有借助信號線141獲取馬達81的當前工作電流的功能。
108.電源切換電路140在第一電源電路110的電壓為預先設定的閾值(預定值)以下時選擇第二狀態，并且在除此以外的情況下選擇第一狀態。
109.該閾值可以考慮電動助力轉向控制單元90正常工作所需要的電壓而設定。
110.即，在點火開關關閉而點火繼電器112被切斷的情況或例如如啟動馬達驅動時那樣發生了暫時性且顯著的電壓降低的情況下，暫時從第二電源電路120向電動助力轉向控制單元90供應電力，但是在除此以外的情況下，從第一電源電路110向電動助力轉向控制單元90供應電力。此時，第二電源電路120僅向電動助力轉向裝置1的馬達81供應電力。
111.與以下說明的本發明的比較例1、2的電動助力轉向裝置進行對比，說明上述的第一實施方式的效果。
112.此外，在比較例1、2及后述的第二實施方式中，對于與第一實施方式相同的部位標注相同的附圖標記并省略說明，主要說明不同點。
113.圖3是示意性地示出本發明的比較例1的電動助力轉向裝置的電路結構的圖。
114.在比較例1中，使用整流元件(典型地為二極管)151、152代替第一實施方式的電源切換電路140，從第一電源電路110、第二電源電路120中的電壓高的電路向電動助力轉向控制單元90供應電力。
115.在形成為這樣的構成的情況下，電動助力轉向控制單元90的電力供應源響應于在車輛駕駛中可能頻繁發生的第一電源電路110、第二電源電路120的電壓的高低關系的反轉而逐次切換，所以導致從第二電源電路120向馬達81供應的電壓的變動大的狀態與變動小的狀態進行切換。
116.由此，發生微小電流區域的控制穩定性變差的狀態，轉向感變差。
117.圖4是示意性地示出本發明的比較例2的電動助力轉向裝置的電路結構的圖。
118.在比較例2中，未設置第一實施方式的電源切換電路140，電動助力轉向控制單元90始終借助第二電源電路120的正極電源線121及車身接地而接受電力供應。
119.在該情況下，無法避免第二電源電路120的電壓因電動助力轉向控制單元90的消耗電力的變化而變動，有損微小電流區域的控制穩定性，轉向感變差。
120.相對于此，根據以上說明的第一實施方式，能夠獲得以下的效果。
121.在向電動助力轉向控制單元90供應電力的電源電路因電動助力轉向控制單元90本身所消耗的電力的變動而無法避免電壓變化，尤其是該電源電路也向車輛系統130供應電力的情況下，伴隨著車輛系統130所消耗的電力的變動、多個控制部和傳感器相互進行通信時的信號的生成等，電壓變化更加顯著。
122.在從如此發生電壓變化的第一電源電路110向馬達81供應電力的情況下，微小電流區域的控制穩定性變差，會成為轉向感變差的主要原因。
123.關于這一點，根據本發明，能夠構成為在第一電源電路110的電壓大于預定值而對電動助力轉向控制單元90的驅動沒有障礙的情況下，第二電源電路120僅向馬達81供應電力，從而抑制由電動助力轉向控制單元90和車輛系統130引起的電壓變動的影響，提高微小電流區域的控制穩定性，能夠提高常用區域的轉向感，提高車輛的質感和商品性。
124.另外，在第一電源電路110的電壓降低至預定值以下而對電動助力轉向控制單元90的驅動產生障礙的情況下，從第二電源電路120向電動助力轉向控制單元90供應電力，由此例如在車輛的點火開關關閉且點火繼電器112被切斷的情況下，也能夠確保電動助力轉向裝置1的功能。
125.＜第二實施方式＞
126.接著，說明適用本發明的電動助力轉向裝置的第二實施方式。
127.在第二實施方式的電動助力轉向裝置中，電源切換電路140將馬達81的工作電流為預先設定的閾值(作為一個例子為15a)以下的情況作為第一狀態，除此以外的情況作為第二狀態。
128.但是，由于在第一電源電路110的電壓降低時也能夠驅動電動助力轉向控制單元90，在第一電源電路110的電壓為預定值以下的情況下，電源切換電路140無論馬達81的工作電流如何都選擇第二狀態。
129.根據以上說明的第二實施方式，在馬達81的工作電流為預定值以下的情況下，能夠從第二電源電路120僅向馬達81供應電力，能夠抑制由電動助力轉向控制單元90和車輛系統130引起的電壓變動的影響，提高微小電流區域的控制穩定性，提高常用區域的轉向感。
130.另外，在第一電源電路110的電壓降低至預定值以下而對電動助力轉向控制單元90的驅動產生障礙的情況下，從第二電源電路120向電動助力轉向控制單元90供應電力，由此例如即使在車輛的點火開關關閉的情況下，也能夠確保電動助力轉向裝置1的功能。
131.(變形例)
132.本發明不限于以上說明的各實施方式，能夠進行各種變形和變更，這些也在本發明的技術范圍內。
133.(1)車輛及電動助力轉向裝置的構成不限于上述的構成，能夠適當地變更。
134.例如，在各實施方式中，電動助力轉向裝置作為一個例子為小齒輪輔助式，但是本發明不限于此，例如也能夠適用于柱輔助式、齒條輔助式、雙小齒輪式等其他種類的電動助力轉向裝置。
135.(2)各實施方式的具體電路結構是一個例子，能夠適當變更。另外，切換電源切換電路的閾值的設定等也能夠適當變更。
技術特征：
1.一種電動助力轉向裝置，具備：馬達，對使車輛的方向盤轉向的轉向裝置給與輔助力；馬達控制部，控制所述馬達的輸出；第一電源電路，在所述車輛的主電源處于接通時，從電源向所述馬達控制部以外的至少一個電負載供應電力；以及第二電源電路，始終從所述電源向所述馬達供應電力，其特征在于，所述電動助力轉向裝置具備：電源切換電路，在第一狀態與第二狀態之間進行切換，所述第一狀態為從所述第一電源電路向所述馬達控制部供應電力并且將所述第二電源電路和所述馬達控制部切斷的狀態，所述第二狀態為從所述第二電源電路向所述馬達控制部供應電力并且將所述第一電源電路和所述馬達控制部切斷的狀態；以及電壓檢測部，檢測所述第一電源電路的電壓，所述電源切換電路在所述第一電源電路的電壓為預定值以下的情況下選擇所述第二狀態，在其他情況下選擇所述第一狀態。2.一種電動助力轉向裝置，具備：馬達，向使車輛的方向盤轉向的轉向裝置給與輔助力；馬達控制部，控制所述馬達的輸出；第一電源電路，在所述車輛的主電源處于接通時，從電源向所述馬達控制部以外的至少一個電負載供應電力；以及第二電源電路，始終從所述電源向所述馬達供應電力，其特征在于，所述電動助力轉向裝置具備：電源切換電路，在第一狀態與第二狀態之間進行切換，所述第一狀態為從所述第一電源電路向所述馬達控制部供應電力并且將所述第二電源電路和所述馬達控制部切斷的狀態，所述第二狀態為從所述第二電源電路向所述馬達控制部供應電力并且將所述第一電源電路和所述馬達控制部切斷的狀態；以及電流檢測部，檢測所述馬達的工作電流，所述電源切換電路在所述馬達的工作電流為預定值以下的情況下選擇所述第一狀態，在其他情況下選擇所述第二狀態。3.根據權利要求2所述的電動助力轉向裝置，其特征在于，所述電動助力轉向裝置具備檢測所述第一電源電路的電壓的電壓檢測部，所述電源切換電路在所述第一電源電路的電壓為預定值以下的情況下，無論所述馬達的工作電流如何都選擇所述第二狀態。
技術總結
提供一種馬達的工作電流微小的區域的轉向感提升的電動助力轉向裝置。電動助力轉向裝置具備向轉向裝置給與輔助力的馬達、控制馬達的輸出的馬達控制部、在主電源處于接通時從電源向馬達控制部以外的電負載供應電力的第一電源電路和始終從電源向馬達供應電力的第二電源電路，電動助力轉向裝置具備：電源切換電路，在第一狀態與第二狀態之間進行切換，第一狀態為從第一電源電路向馬達控制部供應電力并且將第二電源電路和馬達控制部切斷的狀態，第二狀態為從第二電源電路向馬達控制部供應電力并且將第一電源電路和馬達控制部切斷的狀態；以及電壓檢測部，檢測第一電源電路的電壓，電源切換電路在第一電源電路的電壓為預定值以下的情況下選擇第二狀態。值以下的情況下選擇第二狀態。值以下的情況下選擇第二狀態。
