JP2524450Y2 - Motor-driven power steering device - Google Patents

Motor-driven power steering device

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JP2524450Y2
JP2524450Y2 JP1986039825U JP3982586U JP2524450Y2 JP 2524450 Y2 JP2524450 Y2 JP 2524450Y2 JP 1986039825 U JP1986039825 U JP 1986039825U JP 3982586 U JP3982586 U JP 3982586U JP 2524450 Y2 JP2524450 Y2 JP 2524450Y2
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steering
motor
circuit
torque
signal
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實 竪本
直武 熊谷
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【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案は、操舵トルクに応じて操舵力を増力するモ
ータ駆動方式パワーステアリング装置に関し、特に、操
舵トルクの検出センサの故障時にフェールセーフ機能を
有するパワーステアリング装置に関する。
[Detailed description of the invention] (Industrial application field) This invention relates to a motor-driven power steering device that increases the steering force according to the steering torque, and in particular, to provide a fail-safe function when the steering torque detection sensor fails. The present invention relates to a power steering device having the same.

(従来の技術及びその問題点) ステアリングシャフト等に操舵トルクを検出する操舵
トルク検出センサ(以下「トルクセンサ」という)を設
け、このトルクセンサが検出する操舵トルクに応じて、
ステアリング系を駆動するモータの駆動電流を制御し、
もって、操舵力を増力するモータ駆動方式パワーステア
リング装置は知られている。
(Conventional technology and its problems) A steering torque detection sensor (hereinafter referred to as "torque sensor") for detecting a steering torque is provided on a steering shaft or the like, and according to the steering torque detected by the torque sensor,
Control the drive current of the motor that drives the steering system,
Therefore, a motor-driven power steering device that increases the steering force is known.

斯かるパワーステアリング装置において、トルクセン
サやトルクセンサからの検出出力信号を増幅するアンプ
の断線、短絡等の操舵トルク検出系の故障により、モー
タを作動させる信号が誤って出力されてしまう場合が想
定される。斯かる場合、運転者がステアリングホイール
(ハンドル)を操作しているので、余分な操舵力が掛か
ることを除けば走行に支障が無いが、高速走行等での安
定走行を確保するためにはパワーステアリング装置にト
ルクセンサの故障時のフェールセーフ機能をそなえるこ
とが要請される。
In such a power steering device, it is assumed that a signal for operating the motor is erroneously output due to a failure of the steering torque detection system such as disconnection or short circuit of the torque sensor or an amplifier that amplifies a detection output signal from the torque sensor. Is done. In such a case, since the driver operates the steering wheel (the steering wheel), there is no hindrance except that an extra steering force is applied. It is required that the steering device be provided with a fail-safe function in the event of a failure of the torque sensor.

本考案は斯かる要請に鑑みてなされたもので、トルク
センサの故障時のフェールセーフ機能を有し、トルクセ
ンサの故障時にも走行に支障がなく安定走行が確保でき
るモータ駆動方式パワーステアリング装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of such a demand, and has a motor-driven power steering device that has a fail-safe function in the event of a torque sensor failure and that can secure stable traveling without any trouble even when the torque sensor fails. The purpose is to provide.

(問題点を解決するための手段) 上述の目的を達成するために本考案に依れば、ステア
リング系の操舵トルクを検出するセンサを設け、同セン
サが検出した操舵トルクに応じてステアリング系を駆動
するモータの駆動電流を制御して操舵力を増力するモー
タ駆動方式パワーステアリング装置において、前記セン
サを、互いに実質的に同じ特性を有し、且つ、それぞれ
ステアリング系の同一箇所の操舵トルクを検出すべく共
通の支持部材を介して相互に一体的に取り付けられた複
数のセンサにより構成し、これらのセンサが検出する操
舵トルク値の偏差が所定値以上になったとき、前記モー
タによる操舵力の増力を禁止する禁止手段を備えたこと
を特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, according to the present invention, a sensor for detecting a steering torque of a steering system is provided, and the steering system is controlled according to the steering torque detected by the sensor. In a motor-driven power steering apparatus for increasing a steering force by controlling a drive current of a motor to be driven, the sensors have substantially the same characteristics as each other, and each of the sensors detects a steering torque at the same point in a steering system. In order to reduce the steering force by the motor, when a deviation of the steering torque value detected by these sensors is equal to or greater than a predetermined value, the motor is constituted by a plurality of sensors integrally attached to each other via a common support member. A prohibition means for prohibiting boosting is provided.

(作用) 本考案の複数のセンサは、互いに実質的に同じ特性を
有し、且つ共通の支持部材を介して相互に一体的に取り
付けられることにより、センサ間の特性差や組付誤差に
起因する故障誤判定を極力回避することを可能にしてい
る。そして、操舵トルクを検出する複数のセンサの操舵
トルク検出値の偏差が所定値以上になったとき、これら
のセンサの一つが故障していると判定し、モータによる
操舵力の増力を実行させない。これにより、パワーステ
アリング装置による余分な操舵力の増力が行われずステ
アリングホイールの手動操作のみにより操舵され、走行
時、特に高速走行時の安定走行の確保を可能にする。
(Operation) The plurality of sensors of the present invention have substantially the same characteristics as each other, and are integrally attached to each other via a common support member. This makes it possible to avoid erroneous failure determination as much as possible. When the deviation of the steering torque detection values of the plurality of sensors for detecting the steering torque is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that one of the sensors is out of order, and the motor does not increase the steering force. As a result, the power steering device does not increase the steering force excessively, and the steering is performed only by the manual operation of the steering wheel, and it is possible to ensure stable running during running, particularly during high-speed running.

(実施例) 以下本考案の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
(Embodiment) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、第4図及び第5図を参照して本考案に係るモー
タ駆動方式パワーステアリング装置の概略構成を説明す
る。
First, a schematic configuration of a motor-driven power steering apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 and FIG.

第4図において、符号1はステアリングシャフト2に
固設されたステアリングホイールであり、ステアリング
シャフト2は2個のユニバーサルジョイント3を介して
ステアリングギア4のラックピニオン部5に連結されて
いる。ステアリングギア4は、シャフト8(第5図参
照)を収容するキアボックス7と、図示しないピニオ
ン、及び前記シャフト8の図において左側の端部に刻設
された、図示しないラック部から成る、前述したラック
ピニオン部5と、前記シャフト8の図において右側の端
部に形成されたウオームねじ部8a、及び多数のボール6a
を介してウオームねじ部8aに嵌合するボールスクリュ6b
から成るボールスクリュ部6とで構成される。
In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a steering wheel fixed to a steering shaft 2. The steering shaft 2 is connected to a rack and pinion portion 5 of a steering gear 4 via two universal joints 3. The steering gear 4 includes a key box 7 for accommodating a shaft 8 (see FIG. 5), a pinion (not shown), and a rack (not shown) engraved on the left end of the shaft 8 in the figure. Rack and pinion portion 5, a worm screw portion 8a formed at the right end of the shaft 8 in the drawing, and a number of balls 6a.
Ball screw 6b that fits into the worm thread 8a via
And a ball screw portion 6 comprising:

シャフト8の両端は夫々図示しないボールジョイント
を介してタイロッド9,9が連結され、このタイロッド9,9
は夫々左右の舵取り車輪10,10に固設されたナックルア
ーム11,11に連結されている。そして、シャフト8の左
右方向の移動により左右の舵取り車輪10,10に舵角が与
えられる。
Tie rods 9, 9 are connected to both ends of the shaft 8 via ball joints (not shown).
Are connected to knuckle arms 11, 11 fixed to left and right steering wheels 10, 10, respectively. Then, the steering angle is given to the left and right steering wheels 10, 10 by the movement of the shaft 8 in the left-right direction.

前記ボールスクリュ部6はパワーステアリング装置の
一部を構成し、パワーステアリング装置は更に前記シャ
フト8を駆動して操舵力を増力するモータ14、モータ14
の回転を減速する減速歯車装置13、該減速歯車装置13と
モータ14間に介装された電磁クラッチ装置15、モータ14
及び電磁クラッチ装置15の作動を制御する電子制御装置
16等から構成され、ボールスクリュ部6、減速歯車装置
13、及び電磁クラッチ装置15はケーシング18に一体に収
容されている。
The ball screw portion 6 constitutes a part of a power steering device. The power steering device further drives the shaft 8 to increase a steering force,
Reduction gear device 13 for reducing the rotation of the motor, an electromagnetic clutch device 15 interposed between the reduction gear device 13 and the motor 14,
And an electronic control unit for controlling the operation of the electromagnetic clutch device 15
The ball screw section 6, the reduction gear device
13 and the electromagnetic clutch device 15 are integrally accommodated in a casing 18.

前記ボールスクリュ部6のボールスクリュ6bは円筒形
状に成形され、その内周壁の軸方向略中央位置に、該内
周壁を略一周する断面略半円形状のボール溝6fが刻設さ
れており、ボール溝6fの両端は、該両端位置でボールス
クリュ6bの側壁に穿設された、図示しない穴及びボール
スクリュ6bの外周壁に取り付けられたボールチューブ6g
を介して接続されており、ボールチューブ6g及び前記ウ
オームねじ部8aとボール溝6fとで画成される空間に前記
多数のボール6aが充満されている。ボールスクリュ6bの
図示右端近傍の外周壁に被駆動歯車13aがボールスクリ
ュ6bと一体に形成されている。そして、ボールスクリュ
6bはケーシング18の、円筒形状をなし、中心軸に沿って
シャフト8を貫通させたボア6d内に収容され、その両端
を夫々ボールベアリング6eで回転自在に支持されてい
る。
The ball screw 6b of the ball screw portion 6 is formed into a cylindrical shape, and a ball groove 6f having a substantially semicircular cross-section substantially encircling the inner peripheral wall is engraved at a substantially central position in the axial direction of the inner peripheral wall, Both ends of the ball groove 6f are provided with holes (not shown) formed in the side wall of the ball screw 6b at the both end positions and a ball tube 6g attached to the outer peripheral wall of the ball screw 6b.
, The space defined by the ball tube 6g and the worm screw portion 8a and the ball groove 6f is filled with the large number of balls 6a. A driven gear 13a is formed integrally with the ball screw 6b on the outer peripheral wall near the right end in the figure of the ball screw 6b. And ball screw
6b is housed in a bore 6d of a casing 18 having a cylindrical shape and having a shaft 8 penetrating along a central axis, and both ends thereof are rotatably supported by ball bearings 6e.

モータ14はその駆動軸14aをシャフト8に並行させ、
且つ、駆動軸14aをケーシング18のクラッチ収容空間15a
に没入させて、ケーシング18のラックピニオン部5側の
側壁に取り付けられている。そして、モータ14は後述す
る電子制御装置16に電気的に接続され、電子制御装置16
から駆動電力が供給される。
The motor 14 has its drive shaft 14a parallel to the shaft 8,
In addition, the drive shaft 14a is
And is attached to the side wall of the casing 18 on the rack pinion portion 5 side. The motor 14 is electrically connected to an electronic control unit 16 described later, and the electronic control unit 16
Supplies driving power.

ケーシング18のクラッチ収容空間15aに収容されてい
る電磁クラッチ装置15は、モータ14の駆動軸14aと同心
に、モータ14のケーシング取付面側の側壁に固設された
フィールドコイル15bと、該フィールドコイル15bに対向
し、後述する駆動歯車13cの支軸13c′と一体に回転可
能、且つ、軸方向に移動可能に支軸13c′にスプライン
結合された摩擦板(アーマチュア)15dと、前記フィー
ルドコイル15bと摩擦板15d間に介装され、モータ14の駆
動軸14aに固設されてこれと一体に回転し、摩擦板15dに
係合可能なディスク面を有するロータ15cとから成る。
そして、フィールドコイル15bは前記電子制御装置16に
電気的に接続されており、電子制御装置16から付勢電力
が供給されると摩擦板15dをロータ15c側に変位させてこ
れと摩擦係合させ、モータ14の回転が減速歯車装置13及
びボールスクリュ6bを介してシャフト7に伝達可能とな
る。
The electromagnetic clutch device 15 housed in the clutch housing space 15a of the casing 18 includes a field coil 15b fixed to a side wall on the casing mounting surface side of the motor 14 concentrically with the drive shaft 14a of the motor 14, A friction plate (armature) 15d opposed to the shaft 15c and spline-coupled to the shaft 13c 'so as to be rotatable integrally with the shaft 13c' of the drive gear 13c described later and to be movable in the axial direction; And a rotor 15c having a disk surface that is fixed to a drive shaft 14a of the motor 14, rotates integrally with the drive shaft 14a, and is engageable with the friction plate 15d.
The field coil 15b is electrically connected to the electronic control unit 16, and when energizing power is supplied from the electronic control unit 16, the field coil 15b displaces the friction plate 15d toward the rotor 15c and frictionally engages the same. The rotation of the motor 14 can be transmitted to the shaft 7 via the reduction gear device 13 and the ball screw 6b.

減速歯車装置13の駆動歯車13cはアイドルギア13bを介し
て前記ボールスクリュ6bに形成された被駆動歯車13aに
噛合しており、これらの歯車列はモータ14の回転を減速
してシャフト8に伝達する。
A drive gear 13c of the reduction gear unit 13 meshes with a driven gear 13a formed on the ball screw 6b via an idle gear 13b, and these gear trains reduce the rotation of the motor 14 and transmit the rotation to the shaft 8. I do.

モータ14は正転及び逆転が可能であり、モータ14が正
転又は逆転すると、モータ14の回転力が減速歯車を介し
てボールスクリュ6bに伝達され、モータ14の正又は逆回
転に応じてシャフト8が左右に押圧されて移動すること
になり、これにより操舵力が増力される。
The motor 14 is capable of normal rotation and reverse rotation, and when the motor 14 rotates forward or backward, the rotational force of the motor 14 is transmitted to the ball screw 6b via the reduction gear, and the shaft is driven according to the forward or reverse rotation of the motor 14. 8 moves by being pressed left and right, thereby increasing the steering force.

次に、前記電子制御装置16の構成を第1図乃至第3図
及び前記第4図を参照しながら説明する。
Next, the configuration of the electronic control unit 16 will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG.

電子制御装置16は制御回路30、モータ駆動回路40、ク
ラッチ駆動回路50、車速センサの断線等の異常を検出す
る断線検出回路55、トルクセンサの異常を検出する比較
回路56等から構成され、制御回路30の入力側には第1の
トルクセンサ20及び車速センサ22が接続され、出力側に
はモータ駆動回路40、AND回路59の一方の入力端子、及
び第1のトルクセンサ20等の異常時に警報を発する警報
灯52が夫々接続され、AND回路59の出力側はクラッチ駆
動回路50に接続されている。モータ駆動回路40の出力側
には前記モータ14が、クラッチ駆動回路50の出力側には
前記電磁クラッチ装置15が夫々接続されている。前記車
速センサ22は断線検出回路55にも接続されており、断線
検出回路55の出力側はOR回路57の一方の入力端子に接続
されている。比較回路56の入力側には前記第1のトルク
センサ20及び第2のトルクセンサ21が接続されており、
比較回路56の出力側は前記OR回路57の他方の入力端子、
及びインバータ58を介して前記AND回路59の他方の入力
端子に夫々接続され、該OR回路57は制御回路20の入力側
に接続されている。尚、上述の比較回路56、インバータ
58、及びAND回路59により、トルクセンサ20,21の故障が
検出されたときにモータによる操舵力の増力を禁止する
禁止手段を構成する。
The electronic control unit 16 includes a control circuit 30, a motor drive circuit 40, a clutch drive circuit 50, a disconnection detection circuit 55 for detecting an abnormality such as a disconnection of a vehicle speed sensor, a comparison circuit 56 for detecting an abnormality of a torque sensor, and the like. A first torque sensor 20 and a vehicle speed sensor 22 are connected to an input side of the circuit 30, and an output side of the motor drive circuit 40, one input terminal of the AND circuit 59, and an abnormal state of the first torque sensor 20 and the like. Alarm lights 52 for issuing alarms are respectively connected, and the output side of the AND circuit 59 is connected to the clutch drive circuit 50. The motor 14 is connected to the output side of the motor drive circuit 40, and the electromagnetic clutch device 15 is connected to the output side of the clutch drive circuit 50, respectively. The vehicle speed sensor 22 is also connected to a disconnection detection circuit 55, and the output side of the disconnection detection circuit 55 is connected to one input terminal of an OR circuit 57. The input side of the comparison circuit 56 is connected to the first torque sensor 20 and the second torque sensor 21.
The output side of the comparison circuit 56 is the other input terminal of the OR circuit 57,
And the other input terminal of the AND circuit 59 via an inverter 58, and the OR circuit 57 is connected to the input side of the control circuit 20. Note that the comparison circuit 56 and the inverter
The 58 and the AND circuit 59 constitute a prohibition unit that prohibits the motor from increasing the steering force when the failure of the torque sensors 20 and 21 is detected.

前記第1及び第2のトルクセンサ20,21には例えばホ
ールICが使用される。より具体的には、第6図(a)及
び(b)に示すようにステアリングシャフト2に小径の
括れ部2aを設け、該括れ部2aを挟んでシャフト2に支持
部材2b及び2cが夫々固設されており、支持部材2bには2
個の永久磁石20a,21aが、支持部材2cには2個のホールI
C20b,21bが夫々取りつけられており、各永久磁石20a,21
aは対応するホールIC20b,21bに互いに対向し、且つ、所
定の距離だけ離間して配設されている。そして、永久磁
石20a及びホールIC20bが第1のトルクセンサ20を構成
し、永久磁石21a及びホールIC21bが第1のトルクセンサ
21を構成する。第1及び第2のトルクセンサ20,21は実
質的に同じ特性を有しており、シャフト2(括れ部2a)
のねじりばね定数が一定であるため、ねじりトルク、即
ち操舵トルクとねじれ角、即ち各磁石20a(21a)とホー
ルIC20b(21b)との相対的偏倚量が比例関係にあり、従
って、ホールIC20b及び21bはいずれも、第7図に示すよ
うに操舵トルクに比例した電圧信号を出力し、該出力信
号はスリップリング19を介して前記制御回路30及び/又
は比較回路56に供給される。一方、車速センサ22は、例
えばエンジンの出力軸の回転に対応して回転する磁石22
aと、この磁石22aの回転に同期してオン・オフするリー
ドスイッチ22bとから構成される(第2図参照)。
For the first and second torque sensors 20 and 21, for example, Hall ICs are used. More specifically, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), a small diameter constricted portion 2a is provided on the steering shaft 2, and support members 2b and 2c are fixed to the shaft 2 with the constricted portion 2a interposed therebetween. The support member 2b has 2
Permanent magnets 20a and 21a have two holes I in the support member 2c.
C20b, 21b are mounted respectively, and each permanent magnet 20a, 21b
“a” is opposed to the corresponding Hall ICs 20b and 21b, and is arranged at a predetermined distance. The permanent magnet 20a and the Hall IC 20b constitute a first torque sensor 20, and the permanent magnet 21a and the Hall IC 21b constitute a first torque sensor.
Make up 21. The first and second torque sensors 20 and 21 have substantially the same characteristics, and the shaft 2 (the constricted portion 2a)
Is constant, the torsion torque, that is, the steering torque and the torsion angle, that is, the relative displacement between each magnet 20a (21a) and the Hall IC 20b (21b) is in a proportional relationship, and therefore, the Hall IC 20b and Each of 21b outputs a voltage signal proportional to the steering torque as shown in FIG. 7, and the output signal is supplied to the control circuit 30 and / or the comparison circuit 56 via the slip ring 19. On the other hand, the vehicle speed sensor 22 is, for example, a magnet 22 that rotates corresponding to the rotation of the output shaft of the engine.
a and a reed switch 22b that turns on and off in synchronization with the rotation of the magnet 22a (see FIG. 2).

第2図は制御回路30及びモータ駆動回路40の内部構成
を示し、先ず、モータ駆動回路40は、4個のトランジス
タTR1〜TR4から構成される公知の切り換えスイッチ回路
であり、後述する制御回路30のPWM回路32から付勢信号
がトランジスタTR1及びTR4のベースに入力するとき、第
2図において破線で示す方向、即ち、トランジスタTR1
からモータ14を経由してトランジスタTR4に進む方向に
電流が流れ、モータ14は右回転(正転)方向に回転し、
付勢信号がトランジスタTR2及びTR3のベースに入力する
とき、第2図において実線で示す方向、即ち、トランジ
スタTR3からモータ14を経由してトランジスタTR2に進む
方向に電流が流れ、モータ14は左回転(逆転)方向に回
転することになる。そして、モータ14は供給される電流
値に応じた駆動トルクを発生させる。尚、モータ14に供
給される電流値は検出されて制御回路30のアンプ36を介
してPWM回路32にフィードバックされる。又、切り換え
スイッチ回路のダイオードD1〜D4は電流オフ時の逆起電
力によるトランジスタの破損を防止する。
FIG. 2 shows the internal configuration of the control circuit 30 and the motor drive circuit 40. First, the motor drive circuit 40 is a known changeover switch circuit composed of four transistors TR1 to TR4. When the energizing signal is input from the PWM circuit 32 to the bases of the transistors TR1 and TR4, the direction indicated by the broken line in FIG.
From the transistor TR4 via the motor 14, the motor 14 rotates clockwise (forward),
When the energizing signal is input to the bases of the transistors TR2 and TR3, a current flows in the direction indicated by the solid line in FIG. 2, that is, in the direction from the transistor TR3 to the transistor TR2 via the motor 14, and the motor 14 rotates counterclockwise. (Reverse rotation) direction. Then, the motor 14 generates a driving torque according to the supplied current value. The current value supplied to the motor 14 is detected and fed back to the PWM circuit 32 via the amplifier 36 of the control circuit 30. The diodes D1 to D4 of the switch circuit prevent the transistor from being damaged by the back electromotive force when the current is turned off.

次に、制御回路30において、第1のトルクセンサ20の
出力信号はプリアンプ31で増幅された後、PWM回路32に
送られる。一方、車速センサ22からの車速信号は公知の
F/V変換回路33で電圧信号に変換され、車速判定回路34
に供給される。車速判定回路34は供給される電圧信号と
所定の基準電圧とを比較し、車速が所定速度(例えば、
15km/h)を超えたか否かを判別して車速が前記所定速度
を超えたときにはハイレベル(H)信号を出力する。車
速判定回路34の出力側はNOR回路35の一方の入力端子に
接続され、NOR回路35の他方の入力端子は第1図のOR回
路57の出力側に接続されている。そして、NOR回路35の
出力側は前記PWM回路32の入力側、第1図のAND回路59の
前記一方の入力端子、及びインバータ38を介して警報灯
52に夫々接続されている。NOR回路35はその2つの入力
端子のいずれにもハイレベル(H)信号が入力しなけれ
ばハイレベル(H)信号を出力し、いずれか一方の入力
端子にハイレベル(H)信号が入力すれば、出力をロー
レベル(L)信号に反転させるものである。従って、NO
R回路35は車速判定回路34により車速が前記所定速度(1
5km/h)を超えたことが検出された場合、或いは後述す
る第1のトルクセンサ20等の異常が検出された場合にPW
M回路32、AND回路59、及びインバータ38にローレベル
(L)信号を供給することになる。インバータ38にロー
レベル(L)信号が供給されるとインバータ38はハイレ
ベル(H)信号を出力して警報灯52を点灯させ、後述す
る電磁クラッチ装置15が断作動状態にあること、乃至は
第1のトルクセンサ20等の故障を警報する。
Next, in the control circuit 30, the output signal of the first torque sensor 20 is amplified by the preamplifier 31, and then sent to the PWM circuit 32. On the other hand, the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 22 is a known signal.
The signal is converted into a voltage signal by an F / V conversion circuit 33, and a vehicle speed determination circuit 34
Supplied to The vehicle speed determination circuit 34 compares the supplied voltage signal with a predetermined reference voltage, and determines that the vehicle speed is a predetermined speed (for example,
15 km / h), and outputs a high-level (H) signal when the vehicle speed exceeds the predetermined speed. The output side of the vehicle speed determination circuit 34 is connected to one input terminal of the NOR circuit 35, and the other input terminal of the NOR circuit 35 is connected to the output side of the OR circuit 57 in FIG. The output side of the NOR circuit 35 is connected to the input side of the PWM circuit 32, the one input terminal of the AND circuit 59 in FIG.
52 are connected to each other. The NOR circuit 35 outputs a high-level (H) signal unless a high-level (H) signal is input to either of the two input terminals, and the high-level (H) signal is input to one of the input terminals. For example, the output is inverted to a low level (L) signal. Therefore, NO
The R circuit 35 determines that the vehicle speed is the predetermined speed (1
5 km / h), or when an abnormality such as a first torque sensor 20 described later is detected.
A low level (L) signal is supplied to the M circuit 32, the AND circuit 59, and the inverter 38. When a low level (L) signal is supplied to the inverter 38, the inverter 38 outputs a high level (H) signal to turn on the alarm lamp 52, and that the electromagnetic clutch device 15 described later is in a disengaged state, or An alarm is issued for a failure of the first torque sensor 20 or the like.

PWM回路32はNOR回路35からハイレベル(H)信号が供
給されているとき、即ち、車速が前記所定速度(15km/
h)以下であり、且つ第1のトルクセンサ20等に異常が
ないとき、第1のトルクセンサ20からの出力信号に応じ
モータ14の供給電流を以下のように制御する。
When a high level (H) signal is supplied from the NOR circuit 35, that is, when the vehicle speed is equal to the predetermined speed (15 km /
h) If the above is not the case and there is no abnormality in the first torque sensor 20 or the like, the supply current of the motor 14 is controlled as follows according to the output signal from the first torque sensor 20.

先ず、PWM回路32は第1のトルクセンサ20からの出力
信号により操舵トルクに応じたモータ14への供給電流値
Iを決定する。より具体的には、供給電流値Iは第8図
に示すように、操舵トルク値が所定の微小値範囲(−tq
0〜+tq0)内にあるときには値0に設定され、僅かな操
舵トルクが発生してもこれに感応しないようにして制御
の安定化が図られる。操舵トルク値が値+tq0〜+tq1
範囲内にあるときには操舵トルク値の増加に比例して増
加する値に、操舵トルク値が値+tq1を超えると一定値
(+I1)に設定され、後者の場合、操舵力の増力が過大
にならないように図っている。同様に、操舵トルク値が
−tq0〜−tq2の範囲内にあるときには操舵トルク値の減
少に比例して減少する値に、操舵トルク値が値−tq2
下回ると一定値(−I2)に夫々設定される。そして、PW
M回路32は決定した電流値Iに応じて付勢信号をトラン
ジスタTR1,TR4の組及びトランジスタTR2,TR3の組のいず
れに供給するかを決定すると共に、付勢信号のパルス幅
を決定する。この決定されたパルス幅によりトランジス
タTR1〜TR4の内の所定のトランジスタが繰り返し付勢さ
れてモータ14に給電されると、モータ14の時間平均電流
値が上述のように決定された電流値Iになるようにされ
ている。又、モータ14に供給された電流値は前述の通り
PWM回路32にフィードバックされ、電流値がより正確に
制御される。
First, the PWM circuit 32 determines the supply current value I to the motor 14 according to the steering torque based on the output signal from the first torque sensor 20. More specifically, as shown in FIG. 8, the supply current value I is such that the steering torque value is within a predetermined minute value range (−tq
0 to + tq 0 ), the value is set to 0, so that even if a slight steering torque is generated, it is not sensitive to the steering torque, thereby stabilizing the control. When the steering torque value is in the range of + tq 0 to + tq 1 , the steering torque value is set to a value that increases in proportion to the increase of the steering torque value, and when the steering torque value exceeds the value + tq 1 , the value is set to a constant value (+ I 1 ) In the latter case, the steering force is prevented from increasing excessively. Similarly, the value decreases in proportion to the decrease in the steering torque when the steering torque value is within the range of -tq 0 ~-tq 2, a constant value and the steering torque value is below the value -tq 2 (-I 2 ) are set respectively. And PW
The M circuit 32 determines which of the pair of transistors TR1 and TR4 and the pair of transistors TR2 and TR3 the energizing signal is to be supplied in accordance with the determined current value I, and also determines the pulse width of the energizing signal. When a predetermined transistor among the transistors TR1 to TR4 is repeatedly energized and supplied with power to the motor 14 by the determined pulse width, the time average current value of the motor 14 becomes the current value I determined as described above. It is to be. The value of the current supplied to the motor 14 is as described above.
The current value is fed back to the PWM circuit 32 and is controlled more accurately.

斯くして、モータ14には操舵トルクの大きさ及びその
方向に応じた電流が供給されることになり、操舵トルク
に応じた増力が得られることになる。
Thus, a current corresponding to the magnitude and direction of the steering torque is supplied to the motor 14, so that an increase in power according to the steering torque is obtained.

一方、NOR回路35からPWM回路32にローレベル(L)信
号が入力すると、即ち、車速が前記所定速度(15km/h)
以上であるか、第1のトルクセンサ20等に異常が生じた
場合、PWM回路32は第1のトルクセンサ20から入力する
操舵トルク値に拘らずトランジスタTR1〜TR4への付勢信
号の出力を停止してモータ14に給電せず、モータ14によ
る操舵力の増力を実行させない。
On the other hand, when a low level (L) signal is input from the NOR circuit 35 to the PWM circuit 32, that is, when the vehicle speed is equal to the predetermined speed (15 km / h)
If the above is the case, or if an abnormality occurs in the first torque sensor 20 or the like, the PWM circuit 32 outputs the energizing signal to the transistors TR1 to TR4 regardless of the steering torque value input from the first torque sensor 20. The motor 14 is stopped to supply power to the motor 14, and the motor 14 does not increase the steering force.

第3図はクラッチ駆動回路50及び電磁クラッチ装置15
のフィールドコイル15bの内部構成を示し、クラッチ駆
動回路50は公知のダーリントン接続されたトランジスタ
TR5,TR6及びトランジスタTR5のベース端子に接続された
保護抵抗R2から成り、トランジスタTR5のベース端子に
ハイレベル(H)信号が入力するとトランジスタTR5及
びTR6が導通してフィールドコイル15bが付勢される。後
述するように、AND回路59がハイレベル(H)信号を出
力しているとき、即ち、車速が所定速度(15km/h)以下
で、且つ、第1のトルクセンサ20等に異常がないとき、
電磁クラッチ装置15は、上述した通りフィールドコイル
15bが付勢されることにより、接作動してモータ14の駆
動力を減速歯車装置13に伝達し、AND回路59がローレベ
ル(L)信号を出力すると、即ち、車速が前記所定速度
を超えるか、第1のトルクセンサ20等に異常あるとき、
トランジスタTR5にハイレベル(H)信号が入力しなく
なり、フィールドコイル15bが消勢されて電磁クラッチ
装置15は断作動してモータ14の駆動力の伝達を遮断す
る。
FIG. 3 shows the clutch drive circuit 50 and the electromagnetic clutch device 15
The internal configuration of the field coil 15b is shown, and a clutch driving circuit 50 is a known Darlington-connected transistor.
TR5, TR6 and a protection resistor R2 connected to the base terminal of the transistor TR5. When a high-level (H) signal is input to the base terminal of the transistor TR5, the transistors TR5 and TR6 become conductive and the field coil 15b is energized. . As described later, when the AND circuit 59 outputs a high level (H) signal, that is, when the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined speed (15 km / h) and there is no abnormality in the first torque sensor 20 or the like. ,
The electromagnetic clutch device 15 is, as described above, a field coil.
When the 15b is energized, the driving force of the motor 14 is transmitted to the reduction gear device 13 by the contact operation, and the AND circuit 59 outputs a low level (L) signal, that is, the vehicle speed exceeds the predetermined speed. Or, when the first torque sensor 20 or the like is abnormal,
The high level (H) signal is no longer input to the transistor TR5, the field coil 15b is deenergized, and the electromagnetic clutch device 15 is disengaged to interrupt the transmission of the driving force of the motor 14.

第1図に戻り、断線検出回路55は車速センサ22の断
線、短絡等の異常を検出するもので、例えば車速センサ
22からの出力信号値が所定期間内に変化しない場合、該
車速センサ22が異常であると判定してハイレベル(H)
信号を出力する。一方、比較回路56は第1及び第2のト
ルクセンサ20,21から供給される操舵トルク信号値を比
較して2つの操舵トルク信号値の偏差が所定の許容範囲
を外れてこれらの信号値が実質的に異なるとき、第1の
トルクセンサ20が故障したと見做してハイレベル(H)
信号を出力する。
Returning to FIG. 1, the disconnection detecting circuit 55 detects an abnormality such as disconnection or short circuit of the vehicle speed sensor 22.
If the output signal value from 22 does not change within a predetermined period, it is determined that the vehicle speed sensor 22 is abnormal and high level (H)
Output a signal. On the other hand, the comparison circuit 56 compares the steering torque signal values supplied from the first and second torque sensors 20 and 21 and when the deviation between the two steering torque signal values falls outside a predetermined allowable range, these signal values become When substantially different, the first torque sensor 20 is considered to have failed and is set to a high level (H).
Output a signal.

比較回路56の出力信号はインバータ58で反転されてAN
D回路59に供給される。従って、第1及び第2のトルク
センサ20,21のいずれにも異常がなければ、インバータ5
8からはハイレベル(H)信号が出力され、AND回路59は
開成状態にあり、いずれかが異常の場合にはインバータ
58からローレベル(L)信号が出力され、AND回路59は
閉成状態にされる。後者の場合にはAND回路59はハイレ
ベル(H)信号を出力出来ず、電磁クラッチ装置15は断
作動状態に保持される。
The output signal of the comparison circuit 56 is inverted by an inverter 58 and
It is supplied to the D circuit 59. Therefore, if there is no abnormality in either of the first and second torque sensors 20 and 21, the inverter 5
8 outputs a high-level (H) signal, and the AND circuit 59 is in an open state.
A low level (L) signal is output from 58, and the AND circuit 59 is closed. In the latter case, the AND circuit 59 cannot output a high-level (H) signal, and the electromagnetic clutch device 15 is held in the disconnected state.

断線検出回路55及び56のいずれか一方からのハイレベ
ル(H)信号が異常検出信号としてOR回路57を介して前
記制御回路30のNOR回路35に供給されると、NOR回路35は
前述の通りローレベル(L)信号を出力することにな
り、このローレベル(L)信号によりAND回路59は閉成
状態になり、電磁クラッチ装置15は断作動となる。尚、
以上の説明で判るように、車速判定回路34、断線検出回
路55及び比較回路56のいずれかがハイレベル(H)信号
を出力すると、電磁クラッチ装置15が断作動になり、こ
れと同時にモータ14への給電も停止されることになる。
When a high level (H) signal from one of the disconnection detection circuits 55 and 56 is supplied to the NOR circuit 35 of the control circuit 30 via the OR circuit 57 as an abnormality detection signal, the NOR circuit 35 operates as described above. The low level (L) signal is output, and the AND circuit 59 is closed by the low level (L) signal, and the electromagnetic clutch device 15 is disconnected. still,
As can be understood from the above description, when one of the vehicle speed determination circuit 34, the disconnection detection circuit 55, and the comparison circuit 56 outputs a high level (H) signal, the electromagnetic clutch device 15 is disconnected, and at the same time, the motor 14 The power supply to the power supply will also be stopped.

上述の実施例では第1及び第2のトルクセンサ20,21
はステアリングシャフト2のねじり角から操舵トルクを
検出したが、本考案はこれに限定されず、操舵トルクが
検出できる場所であればトルクセンサをどこに取りつけ
ても良く、例えば、シャフト8に取りつけてシャフト8
のねじれ角から操舵トルクを検出するようにしても良
い。
In the above embodiment, the first and second torque sensors 20, 21
Detected the steering torque from the torsion angle of the steering shaft 2. However, the present invention is not limited to this, and the torque sensor may be mounted anywhere as long as the steering torque can be detected. 8
The steering torque may be detected from the twist angle of the steering wheel.

又、トルクセンサは必要に応じ同じ特性のものを2本
以上取りつけるようにして、これらの出力値の比較によ
りトルクセンサの異常を検出するようにしても良い。
If necessary, two or more torque sensors having the same characteristics may be mounted, and an abnormality of the torque sensor may be detected by comparing these output values.

更に、モータ14はシャフト8を駆動して操舵力の増力
を行うようにしたが、ステアリングシャフトをモータで
駆動するパワーステアリング装置に本考案を適用するよ
うにしても良い。
Further, although the motor 14 drives the shaft 8 to increase the steering force, the present invention may be applied to a power steering device that drives the steering shaft by a motor.

(考案の効果) 以上詳述したように本考案のモータ駆動方式パワース
テアリング装置に依れば、操舵トルクを検出するセンサ
を複数固設け、これらのセンサが検出する操舵トルク値
が実質的に異なるとき、モータによる操舵力の増力を実
行させないようにしたので、パワーステアリング装置に
トルクセンサの故障時のフェールセーフ機能を保有させ
ることができ、トルクセンサの故障時にも走行に支障が
なく安定走行が確保されるという優れた効果を奏する。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the motor-driven power steering apparatus of the present invention, a plurality of sensors for detecting the steering torque are provided, and the steering torque values detected by these sensors are substantially different. At this time, the motor is not allowed to increase the steering force, so that the power steering device can have a fail-safe function in the event of a torque sensor failure, so that even when the torque sensor fails, there is no hindrance to travel and stable running can be achieved. It has an excellent effect of being secured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図面は本考案の一実施例を示し、第1図は、本考案に係
るパワーステアリング装置のモータ及び電磁クラッチ装
置を駆動制御する電子制御装置16の内部構成を示す回路
図、第2図は第1図に示す制御回路30及びモータ駆動回
路40の内部構成の詳細を示す回路図、第3図は第1図に
示すクラッチ駆動回路50の内部構成の詳細を示す回路
図、第4図は本考案に係るパワーステアリング装置の全
体構成図、第5図は、第4図に示すパワーステアリング
装置の内、ボールスクリュ部6、減速歯車装置13、モー
タ14及び電磁クラッチ装置15のより詳細な構成図、第6
図はトルクセンサの取り付け状態を示すステアリングシ
ャフトの部分側面図、第7図は操舵トルクとトルクセン
サの出力電圧との関係を示すグラフ、第8図は操舵トル
クとモータへの供給電流値Iとの関係を示すグラフであ
る。 1……ステアリングホイール(ハンドル)、6……ボー
ルスクリュ部、8……シャフト、13……減速歯車装置、
14……モータ、15……電磁クラッチ装置、16……電子制
御装置、20……第1のトルクセンサ、21……第2のトル
クセンサ、22……車速センサ、50……クラッチ駆動回
路、56……比較回路。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram showing an internal configuration of an electronic control unit 16 for driving and controlling a motor and an electromagnetic clutch device of a power steering device according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing details of the internal configuration of the control circuit 30 and the motor drive circuit 40 shown in FIG. 1, FIG. 3 is a circuit diagram showing details of the internal configuration of the clutch drive circuit 50 shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is an overall configuration diagram of the power steering device according to the invention, and FIG. 5 is a more detailed configuration diagram of the ball screw portion 6, the reduction gear device 13, the motor 14, and the electromagnetic clutch device 15 in the power steering device shown in FIG. , Sixth
FIG. 7 is a partial side view of the steering shaft showing the state of attachment of the torque sensor. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the steering torque and the output voltage of the torque sensor. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the steering torque and the current I supplied to the motor. 6 is a graph showing the relationship of. 1 ... steering wheel (handle), 6 ... ball screw part, 8 ... shaft, 13 ... reduction gear device,
14 ... motor, 15 ... electromagnetic clutch device, 16 ... electronic control device, 20 ... first torque sensor, 21 ... second torque sensor, 22 ... vehicle speed sensor, 50 ... clutch drive circuit, 56 ... Comparison circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−254829(JP,A) 特開 昭57−203198(JP,A) 特開 昭61−275057(JP,A) 特公 昭45−36967(JP,B1) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-254829 (JP, A) JP-A-57-203198 (JP, A) JP-A-61-275057 (JP, A) Japanese Patent Publication No. 45- 36967 (JP, B1)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】ステアリング系の操舵トルクを検出するセ
ンサを設け、同センサが検出した操舵トルクに応じてス
テアリング系を駆動するモータの駆動電流を制御して操
舵力を増力するモータ駆動方式パワーステアリング装置
において、 前記センサを、互いに実質的に同じ特性を有し、且つ、
それぞれステアリング系の同一箇所の操舵トルクを検出
すべく共通の支持部材を介して相互に一体的に取り付け
られた複数のセンサにより構成し、 これらのセンサが検出する操舵トルク値の偏差が所定値
以上になったとき、前記モータによる操舵力の増力を禁
止する禁止手段を備えた ことを特徴とするモータ駆動方式パワーステアリング装
置。
1. A motor-driven power steering system comprising: a sensor for detecting a steering torque of a steering system; and a driving current of a motor for driving the steering system in accordance with the steering torque detected by the sensor to increase a steering force. The apparatus, wherein the sensors have substantially the same characteristics as one another, and
Each of the steering systems comprises a plurality of sensors which are integrally attached to each other via a common support member to detect a steering torque at the same point in the steering system, and a deviation of the steering torque value detected by these sensors is equal to or more than a predetermined value. A motor-driven power steering device, comprising: a prohibition unit that prohibits the motor from increasing the steering force when the motor is turned off.
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