JP2003104217A - パワーステアリング装置 - Google Patents
パワーステアリング装置Info
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- shaft
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
- B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
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- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トルクセンサが検出する弾性体（棒状体）の
ねじれ量が、電源電圧の変動や温度変化等の外乱の影響
を受けずに駆動側に伝達されるパワーステアリング装置
Ａの提供。 【解決手段】 パワーステアリング装置Ａは、ステアリ
ングシャフト１に加えられる操舵トルクに対応した軸周
りのねじれが生じるトーションバーと、永久磁石、磁性
体、磁電変換素子、ＡＤ変換回路、および通信線３６と
電源グランド線３７を使用してモータ制御手段７との間
でデジタル通信を行うシリアル通信回路を有するホール
ＩＣ３を備えるトルクセンサ４と、駆動回路５を介して
駆動され、ステアリングシャフト１に操舵補助力を付与
する電動モータ６と、デジタル信号から操舵トルクを求
め、この操舵トルクに適した電流が電動モータ６に流れ
る様に駆動回路５に駆動Ｄｕｔｙ信号を出力するモータ
制御手段７とを備える。
ねじれ量が、電源電圧の変動や温度変化等の外乱の影響
を受けずに駆動側に伝達されるパワーステアリング装置
Ａの提供。 【解決手段】 パワーステアリング装置Ａは、ステアリ
ングシャフト１に加えられる操舵トルクに対応した軸周
りのねじれが生じるトーションバーと、永久磁石、磁性
体、磁電変換素子、ＡＤ変換回路、および通信線３６と
電源グランド線３７を使用してモータ制御手段７との間
でデジタル通信を行うシリアル通信回路を有するホール
ＩＣ３を備えるトルクセンサ４と、駆動回路５を介して
駆動され、ステアリングシャフト１に操舵補助力を付与
する電動モータ６と、デジタル信号から操舵トルクを求
め、この操舵トルクに適した電流が電動モータ６に流れ
る様に駆動回路５に駆動Ｄｕｔｙ信号を出力するモータ
制御手段７とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステアリングシャ
フトに操舵補助力を付与するパワーステアリング装置に
関する。
フトに操舵補助力を付与するパワーステアリング装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、電動パワーステアリング装置は、
操舵により生じるハンドル軸のねじれトルクをトルクセ
ンサがアナログ信号（電圧）に変換してＥＣＵに入力
し、ＥＣＵ内のＡＤ変換回路によりデジタル値に変換し
ている。このため、トルクセンサの基準電圧とＡＤ変換
回路の参照電圧との間にずれがあると、検出したトルク
値が正確に伝達されないので、両者の電圧を正確に一致
させる必要がある。
操舵により生じるハンドル軸のねじれトルクをトルクセ
ンサがアナログ信号（電圧）に変換してＥＣＵに入力
し、ＥＣＵ内のＡＤ変換回路によりデジタル値に変換し
ている。このため、トルクセンサの基準電圧とＡＤ変換
回路の参照電圧との間にずれがあると、検出したトルク
値が正確に伝達されないので、両者の電圧を正確に一致
させる必要がある。
【０００３】そこで、特開２００１- ８８７２８号公報
に記載の電動パワーステアリング装置では、トルクセン
サの基準電圧とＡＤ変換回路の参照電圧とを共通の電源
から取って上記課題を解決しようとしている。
に記載の電動パワーステアリング装置では、トルクセン
サの基準電圧とＡＤ変換回路の参照電圧とを共通の電源
から取って上記課題を解決しようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、トルクセンサ
とＥＣＵとの距離は離れているので、リード線の電圧降
下の影響等により、両者の電圧を容易に一致させられな
い。また、トルクセンサとＥＣＵ間に相互の厳密な調整
が必要で、トルクセンサに厳しい性能公差が要求され、
製造・組み付けコストが増大する。更に、トルクセンサ
の二重、三重化も容易にはできない。
とＥＣＵとの距離は離れているので、リード線の電圧降
下の影響等により、両者の電圧を容易に一致させられな
い。また、トルクセンサとＥＣＵ間に相互の厳密な調整
が必要で、トルクセンサに厳しい性能公差が要求され、
製造・組み付けコストが増大する。更に、トルクセンサ
の二重、三重化も容易にはできない。
【０００５】本発明の目的は、トルクセンサが検出する
弾性体（棒状体）のねじれ量が、電源電圧の変動や温度
変化等の外乱の影響を受けずに駆動側に伝達されるパワ
ーステアリング装置の提供にある。
弾性体（棒状体）のねじれ量が、電源電圧の変動や温度
変化等の外乱の影響を受けずに駆動側に伝達されるパワ
ーステアリング装置の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】〔請求項１について〕弾
性材には、ステアリングシャフトに加えられる操舵トル
クに対応した軸周りのねじれが生じる。弾性材のねじれ
量に対応したアナログの電気信号をトルクセンサの磁電
変換素子が出力し、この電気信号をＡＤ変換回路がデジ
タル信号に変換し、伝達手段がデジタル信号を伝達す
る。
性材には、ステアリングシャフトに加えられる操舵トル
クに対応した軸周りのねじれが生じる。弾性材のねじれ
量に対応したアナログの電気信号をトルクセンサの磁電
変換素子が出力し、この電気信号をＡＤ変換回路がデジ
タル信号に変換し、伝達手段がデジタル信号を伝達す
る。
【０００７】モータ制御手段は、伝達手段から送られる
デジタル信号から操舵トルクを求め、この操舵トルクに
適した電流が電動モータに流れる様に駆動回路に駆動信
号を出力する。電動モータは、駆動回路を介して駆動さ
れ、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する。
デジタル信号から操舵トルクを求め、この操舵トルクに
適した電流が電動モータに流れる様に駆動回路に駆動信
号を出力する。電動モータは、駆動回路を介して駆動さ
れ、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する。
【０００８】トルクセンサの磁電変換素子が検出した弾
性材のねじれ量が、伝達手段からモータ制御手段へデジ
タル信号で送られるので、電源電圧の変動や温度変化等
の外乱の影響を殆ど受けない。このため、パワーステア
リング装置は、ステアリングシャフトに適切な操舵補助
力を付与できる。
性材のねじれ量が、伝達手段からモータ制御手段へデジ
タル信号で送られるので、電源電圧の変動や温度変化等
の外乱の影響を殆ど受けない。このため、パワーステア
リング装置は、ステアリングシャフトに適切な操舵補助
力を付与できる。
【０００９】〔請求項２について〕モータ制御手段は、
通信手段とデジタル通信を行い、通信手段から送られる
デジタル信号から操舵トルクを求め、この操舵トルクに
適した電流が電動モータに流れる様に駆動回路に駆動信
号を出力する。なお、トルクセンサの通信手段とは別に
車両の他のコントローラ類との通信を行うデジタル通信
手段を備える電動パワーステアリング用ＥＣＵを設けて
いる。そして、電動パワーステアリング用ＥＣＵは、他
のコントローラ類との通信処理よりも、トルクセンサと
の間の通信を優先的に処理する制御を行う。電動モータ
は、駆動回路を介して駆動され、ステアリングシャフト
に操舵補助力を付与する。
通信手段とデジタル通信を行い、通信手段から送られる
デジタル信号から操舵トルクを求め、この操舵トルクに
適した電流が電動モータに流れる様に駆動回路に駆動信
号を出力する。なお、トルクセンサの通信手段とは別に
車両の他のコントローラ類との通信を行うデジタル通信
手段を備える電動パワーステアリング用ＥＣＵを設けて
いる。そして、電動パワーステアリング用ＥＣＵは、他
のコントローラ類との通信処理よりも、トルクセンサと
の間の通信を優先的に処理する制御を行う。電動モータ
は、駆動回路を介して駆動され、ステアリングシャフト
に操舵補助力を付与する。
【００１０】トルクセンサが検出する弾性体のねじれ量
が、通信手段からモータ制御手段へデジタル信号で送ら
れるので、電源電圧の変動や温度変化等の外乱の影響を
殆ど受けない。また、他のコントローラ類との通信処理
よりも、トルクセンサとの間の通信を優先的に処理する
制御を電動パワーステアリング用ＥＣＵが行う構成であ
るので、処理が遅延することなくステアリングシャフト
に適切な操舵補助力を付与できる。つまり、不特定多数
の対象とデジタル通信を行っている場合には通信負荷が
一定せず、通信負荷が大きい場合にはＣＰＵの通常の処
理を妨げる。このため、予めＣＰＵの能力を優先的に、
トルクセンサとの間の通信処理に割り当てておき、余っ
た能力を使って他のコントローラ類との通信処理を行う
ようにしている。このため、通信負荷が大きい場合であ
っても、ステアリングシャフトに適切な操舵補助力を付
与できる。
が、通信手段からモータ制御手段へデジタル信号で送ら
れるので、電源電圧の変動や温度変化等の外乱の影響を
殆ど受けない。また、他のコントローラ類との通信処理
よりも、トルクセンサとの間の通信を優先的に処理する
制御を電動パワーステアリング用ＥＣＵが行う構成であ
るので、処理が遅延することなくステアリングシャフト
に適切な操舵補助力を付与できる。つまり、不特定多数
の対象とデジタル通信を行っている場合には通信負荷が
一定せず、通信負荷が大きい場合にはＣＰＵの通常の処
理を妨げる。このため、予めＣＰＵの能力を優先的に、
トルクセンサとの間の通信処理に割り当てておき、余っ
た能力を使って他のコントローラ類との通信処理を行う
ようにしている。このため、通信負荷が大きい場合であ
っても、ステアリングシャフトに適切な操舵補助力を付
与できる。
【００１１】〔請求項３について〕弾性材は、ステアリ
ングシャフトを構成する入力軸と出力軸とを同軸的に連
結する棒状体である。
ングシャフトを構成する入力軸と出力軸とを同軸的に連
結する棒状体である。
【００１２】トルクセンサは、入力軸と同軸的に連結さ
れ周方向に着磁させたリング状の永久磁石と、出力軸と
同軸的に連結されるとともに永久磁石により形成される
磁界内に配置されて磁気回路を形成し入力軸に加えられ
る操舵トルクによって永久磁石との相対位置が変化する
と磁気回路に発生する磁束密度が変化する磁性体とを備
える。そして、磁電変換素子は、磁性体の近傍に配置さ
れ、磁性体の磁気回路に生じる磁束密度の変化を検出す
る。
れ周方向に着磁させたリング状の永久磁石と、出力軸と
同軸的に連結されるとともに永久磁石により形成される
磁界内に配置されて磁気回路を形成し入力軸に加えられ
る操舵トルクによって永久磁石との相対位置が変化する
と磁気回路に発生する磁束密度が変化する磁性体とを備
える。そして、磁電変換素子は、磁性体の近傍に配置さ
れ、磁性体の磁気回路に生じる磁束密度の変化を検出す
る。
【００１３】ステアリングシャフトに操舵トルクが加え
られると、入力軸と出力軸との間に連結される棒状体に
ねじれトルクが生じる。永久磁石と磁性体との相対位置
とが変化し、磁気回路に発生する磁束密度が変化する。
られると、入力軸と出力軸との間に連結される棒状体に
ねじれトルクが生じる。永久磁石と磁性体との相対位置
とが変化し、磁気回路に発生する磁束密度が変化する。
【００１４】棒状体には、ステアリングシャフトに加え
られる操舵トルクに対応した軸周りのねじれが生じる。
棒状体のねじれ量に対応したアナログの電気信号をトル
クセンサの磁電変換素子が出力し、この電気信号をＡＤ
変換回路がデジタル信号に変換し、伝達手段または通信
手段がデジタル信号をモータ制御手段に送る。上記の構
成により、磁電変換素子に電気的な接触部を設ける必要
がなく、磁電変換素子をステアリングシャフト等と非接
触で所定位置に配設することができ、信頼性が高いトル
クセンサを提供できる。
られる操舵トルクに対応した軸周りのねじれが生じる。
棒状体のねじれ量に対応したアナログの電気信号をトル
クセンサの磁電変換素子が出力し、この電気信号をＡＤ
変換回路がデジタル信号に変換し、伝達手段または通信
手段がデジタル信号をモータ制御手段に送る。上記の構
成により、磁電変換素子に電気的な接触部を設ける必要
がなく、磁電変換素子をステアリングシャフト等と非接
触で所定位置に配設することができ、信頼性が高いトル
クセンサを提供できる。
【００１５】〔請求項４について〕伝達手段或いは通信
手段と、磁電変換素子と、ＡＤ変換回路とを一チップに
集積している。このため、この集積体を、磁束密度の変
化を検出可能な場所に容易に配設することができる。
手段と、磁電変換素子と、ＡＤ変換回路とを一チップに
集積している。このため、この集積体を、磁束密度の変
化を検出可能な場所に容易に配設することができる。
【００１６】〔請求項５について〕通信手段とモータ制
御手段との間のデジタル通信をシリアル方式で行う構成
である。このため、少ない本数の線でデジタル通信が行
え、１本または２本の通信線と電源グランド線とを使用
するだけで通信を行うことができる。
御手段との間のデジタル通信をシリアル方式で行う構成
である。このため、少ない本数の線でデジタル通信が行
え、１本または２本の通信線と電源グランド線とを使用
するだけで通信を行うことができる。
【００１７】〔請求項６について〕通信手段とモータ制
御手段との間のデジタル通信は、シリアル通信方式で、
９６００ｂｐｓ以上の通信速度で行う。このため、使用
者に応答の遅れを感じさせずに、電動モータがステアリ
ングシャフトに操舵補助力を付与することができる。
御手段との間のデジタル通信は、シリアル通信方式で、
９６００ｂｐｓ以上の通信速度で行う。このため、使用
者に応答の遅れを感じさせずに、電動モータがステアリ
ングシャフトに操舵補助力を付与することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の一実施例（請求
項１〜６に対応）を、図１〜図６に基づいて説明する。
図に示す如く、パワーステアリング装置Ａは、ステアリ
ングシャフト１に加えられる操舵トルクによりねじれが
生じるトーションバー２と、ホールＩＣ３、永久磁石４
１、および磁性体４２を備えるトルクセンサ４と、駆動
回路５を介して駆動される電動モータ６と、駆動回路５
に駆動Ｄｕｔｙ信号を出力するモータ制御手段７とによ
り構成されている。
項１〜６に対応）を、図１〜図６に基づいて説明する。
図に示す如く、パワーステアリング装置Ａは、ステアリ
ングシャフト１に加えられる操舵トルクによりねじれが
生じるトーションバー２と、ホールＩＣ３、永久磁石４
１、および磁性体４２を備えるトルクセンサ４と、駆動
回路５を介して駆動される電動モータ６と、駆動回路５
に駆動Ｄｕｔｙ信号を出力するモータ制御手段７とによ
り構成されている。
【００１９】トーションバー２は、図示上端がピンによ
りステアリングシャフト１を構成する入力軸１１に固定
され、図示下端がピンによりステアリングシャフト１を
構成する出力軸１２に固定され、所定のねじれ- トルク
特性を有する（図４参照）。
りステアリングシャフト１を構成する入力軸１１に固定
され、図示下端がピンによりステアリングシャフト１を
構成する出力軸１２に固定され、所定のねじれ- トルク
特性を有する（図４参照）。
【００２０】トルクセンサ４の一部を構成する永久磁石
４１はリング状を呈し、入力軸１１と同軸的に連結さ
れ、周方向に着磁している。この永久磁石４１は、周方
向にＳ極とＮ極とが交互に着磁され、例えば、２４極形
成されている。
４１はリング状を呈し、入力軸１１と同軸的に連結さ
れ、周方向に着磁している。この永久磁石４１は、周方
向にＳ極とＮ極とが交互に着磁され、例えば、２４極形
成されている。
【００２１】トルクセンサ４の一部を構成する磁性体４
２は、出力軸１２と同軸的に連結されるとともに、永久
磁石４１により形成される磁界内に配置されて磁気回路
を形成し、入力軸１１に加えられる操舵トルクによって
永久磁石４１との相対位置が変化すると磁気回路に発生
する磁束密度が変化する。
２は、出力軸１２と同軸的に連結されるとともに、永久
磁石４１により形成される磁界内に配置されて磁気回路
を形成し、入力軸１１に加えられる操舵トルクによって
永久磁石４１との相対位置が変化すると磁気回路に発生
する磁束密度が変化する。
【００２２】磁性体４２（磁気ヨーク４３、４４）は、
永久磁石４１の外周に近接して配される一対の環状体で
あり、永久磁石４２のＳ極とＮ極と同数（１２個）の爪
４３１、４４１が全周に等間隔に設けられている。
永久磁石４１の外周に近接して配される一対の環状体で
あり、永久磁石４２のＳ極とＮ極と同数（１２個）の爪
４３１、４４１が全周に等間隔に設けられている。
【００２３】これらの爪４３１、４４１が周方向にずれ
る様に磁気ヨーク４３、４４が固定具４５により位置決
めされている（図５参照）。また、トーションバー２が
ねじれていない状態で、爪４３１、４４１の中心と永久
磁石４１の境界とが一致する様に磁気ヨー４３、４４が
配置されている（図６参照）。
る様に磁気ヨーク４３、４４が固定具４５により位置決
めされている（図５参照）。また、トーションバー２が
ねじれていない状態で、爪４３１、４４１の中心と永久
磁石４１の境界とが一致する様に磁気ヨー４３、４４が
配置されている（図６参照）。
【００２４】ホールＩＣ３は、磁電変換素子３１と、Ａ
Ｄ変換回路３２と、デジタルフィルタ３３と、ＡＤ出力
レジスタ３４と、シリアル通信回路３５とを備え、一チ
ップにモールドされている（図１、図２参照）。
Ｄ変換回路３２と、デジタルフィルタ３３と、ＡＤ出力
レジスタ３４と、シリアル通信回路３５とを備え、一チ
ップにモールドされている（図１、図２参照）。
【００２５】磁電変換素子３１は、磁性体４２の磁気回
路に生じる磁束密度の変化に対応したアナログの電気信
号を送出する。ＡＤ変換回路３２は、アナログ信号をデ
ジタル信号に変換する回路であり、磁電変換素子３１が
送出するアナログの電気信号をデジタル信号に変換す
る。デジタルフィルタ３３は、デジタル信号中のノイズ
をカットするためのものである。
路に生じる磁束密度の変化に対応したアナログの電気信
号を送出する。ＡＤ変換回路３２は、アナログ信号をデ
ジタル信号に変換する回路であり、磁電変換素子３１が
送出するアナログの電気信号をデジタル信号に変換す
る。デジタルフィルタ３３は、デジタル信号中のノイズ
をカットするためのものである。
【００２６】このホールＩＣ３は、軸方向に対向して配
される磁気ヨーク４３- 磁気ヨーク４４間のギャップｇ
内に配置され、磁性体４２の磁気回路に生じる磁束密度
の変化を磁電変換素子３１が検出する。
される磁気ヨーク４３- 磁気ヨーク４４間のギャップｇ
内に配置され、磁性体４２の磁気回路に生じる磁束密度
の変化を磁電変換素子３１が検出する。
【００２７】シリアル通信回路３５は、通信線３６（１
本）と、電源グランド線３７とを使用して、モータ制御
手段７との間で、５０ｋｂｐｓの通信速度でデジタル通
信を行う。なお、３８は電源線である。
本）と、電源グランド線３７とを使用して、モータ制御
手段７との間で、５０ｋｂｐｓの通信速度でデジタル通
信を行う。なお、３８は電源線である。
【００２８】電動モータ６は、回転軸が減速機構（図示
せず）を介してステアリングシャフト１に連結され、ス
テアリングシャフト１に操舵補助力を与える。駆動回路
５は、四個のパワーＭＯＳ- ＦＥＴ５１〜５４、および
ＣＲ部品（図示せず）により構成され、電動モータ６を
駆動する。
せず）を介してステアリングシャフト１に連結され、ス
テアリングシャフト１に操舵補助力を与える。駆動回路
５は、四個のパワーＭＯＳ- ＦＥＴ５１〜５４、および
ＣＲ部品（図示せず）により構成され、電動モータ６を
駆動する。
【００２９】モータ制御手段７はＥＰＳ ＥＣＵであ
り、シリアル通信回路３５から送られるデジタル信号か
ら操舵トルクを求め、この操舵トルクと、電流センサ５
５が検出するモータ電流と、車速センサ７１からの車速
情報とに基づいて、操舵トルクに適したアシスト電流が
電動モータ６に流れる様に駆動回路５に駆動Ｄｕｔｙ信
号を出力する。
り、シリアル通信回路３５から送られるデジタル信号か
ら操舵トルクを求め、この操舵トルクと、電流センサ５
５が検出するモータ電流と、車速センサ７１からの車速
情報とに基づいて、操舵トルクに適したアシスト電流が
電動モータ６に流れる様に駆動回路５に駆動Ｄｕｔｙ信
号を出力する。
【００３０】なお、パワーＭＯＳ- ＦＥＴ５１〜５４を
駆動する方向は、駆動トルク或いは、モータ電流指示値
の符号によって決まり、例えば、右操舵の場合はパワー
ＭＯＳ- ＦＥＴ５１、５４がＤｕｔｙ駆動され、左操舵
の場合はパワーＭＯＳ- ＦＥＴ５２、５３がＤｕｔｙ駆
動される。これにより、操舵方向に合った向きにアシス
トがなされる。
駆動する方向は、駆動トルク或いは、モータ電流指示値
の符号によって決まり、例えば、右操舵の場合はパワー
ＭＯＳ- ＦＥＴ５１、５４がＤｕｔｙ駆動され、左操舵
の場合はパワーＭＯＳ- ＦＥＴ５２、５３がＤｕｔｙ駆
動される。これにより、操舵方向に合った向きにアシス
トがなされる。
【００３１】本実施例のパワーステアリング装置Ａは、
以下の利点を有する。［ア］ホールＩＣ３のシリアル通
信回路３５が、通信線３６（１本）と、電源グランド線
３７とを使用して、モータ制御手段７との間で、５０ｋ
ｂｐｓの通信速度でデジタル通信を行い、デジタル信号
（トルク信号）をモータ制御手段７に伝送する構成であ
る。
以下の利点を有する。［ア］ホールＩＣ３のシリアル通
信回路３５が、通信線３６（１本）と、電源グランド線
３７とを使用して、モータ制御手段７との間で、５０ｋ
ｂｐｓの通信速度でデジタル通信を行い、デジタル信号
（トルク信号）をモータ制御手段７に伝送する構成であ
る。
【００３２】つまり、ホールＩＣ３側からモータ制御手
段７側へデジタル信号でトルク信号が送られるので、電
源電圧の変動や温度変化等の外乱の影響を殆ど受けな
い。このため、電源電圧の変動や温度変化等の外乱があ
っても、トルク信号が正確にモータ制御手段７側に伝達
されるので、パワーステアリング装置Ａは、ステアリン
グシャフト１に適切な操舵補助力を付与できる。
段７側へデジタル信号でトルク信号が送られるので、電
源電圧の変動や温度変化等の外乱の影響を殆ど受けな
い。このため、電源電圧の変動や温度変化等の外乱があ
っても、トルク信号が正確にモータ制御手段７側に伝達
されるので、パワーステアリング装置Ａは、ステアリン
グシャフト１に適切な操舵補助力を付与できる。
【００３３】なお、デジタル通信をシリアル方式で行う
構成であるので、少ない本数の線でデジタル通信が行
え、１本の通信線３６と、電源グランド線３７とを使用
するだけで済む。また、専用の通信線を使い、トルクセ
ンサ４との通信を優先して行っているので、通信の順番
待ちが起こらず、処理速度の低下を招かない。なお、シ
リアル通信線で通信を行う車内ＬＡＮの通信線にデジタ
ル信号（トルク信号）を乗せて伝送することは、通信負
荷が大きい時に、ＥＣＵの処理速度の低下や、通信の順
番待ちが起きるので適さない。
構成であるので、少ない本数の線でデジタル通信が行
え、１本の通信線３６と、電源グランド線３７とを使用
するだけで済む。また、専用の通信線を使い、トルクセ
ンサ４との通信を優先して行っているので、通信の順番
待ちが起こらず、処理速度の低下を招かない。なお、シ
リアル通信線で通信を行う車内ＬＡＮの通信線にデジタ
ル信号（トルク信号）を乗せて伝送することは、通信負
荷が大きい時に、ＥＣＵの処理速度の低下や、通信の順
番待ちが起きるので適さない。
【００３４】また、デジタル通信を５０ｋｂｐｓの高速
度で行う構成であるので、使用者に応答の遅れを感じさ
せずに、電動モータ６がステアリングシャフト１に操舵
補助力を付与することができる。
度で行う構成であるので、使用者に応答の遅れを感じさ
せずに、電動モータ６がステアリングシャフト１に操舵
補助力を付与することができる。
【００３５】［イ］トルクセンサ４は、入力軸１１と同
軸的に連結され、周方向に着磁させたリング状の永久磁
石４１と、出力軸１２と同軸的に連結されるとともに、
永久磁石４１により形成される磁界内に配置されて磁気
回路を形成し、入力軸１１に加えられる操舵トルクによ
って永久磁石４１との相対位置が変化すると磁気回路に
発生する磁束密度が変化する磁性体４２と、この磁性体
４２の近傍に配置され、磁性体４２の磁気回路に生じる
磁束密度の変化を磁電変換素子３１が検出するホールＩ
Ｃ３とからなる。
軸的に連結され、周方向に着磁させたリング状の永久磁
石４１と、出力軸１２と同軸的に連結されるとともに、
永久磁石４１により形成される磁界内に配置されて磁気
回路を形成し、入力軸１１に加えられる操舵トルクによ
って永久磁石４１との相対位置が変化すると磁気回路に
発生する磁束密度が変化する磁性体４２と、この磁性体
４２の近傍に配置され、磁性体４２の磁気回路に生じる
磁束密度の変化を磁電変換素子３１が検出するホールＩ
Ｃ３とからなる。
【００３６】そして、ステアリングシャフト１に操舵ト
ルクが加えられると、入力軸１１と出力軸１２との間に
連結されるトーションバー２にねじれトルクが生じる。
これにより、永久磁石４１と磁性体４２との相対位置と
が変化し、磁気回路に発生する磁束密度が変化する。
ルクが加えられると、入力軸１１と出力軸１２との間に
連結されるトーションバー２にねじれトルクが生じる。
これにより、永久磁石４１と磁性体４２との相対位置と
が変化し、磁気回路に発生する磁束密度が変化する。
【００３７】この磁束密度の変化を磁電変換素子３１が
検出するのでねじれトルクを求めることができる。な
お、ホールＩＣ３は、磁電変換素子３１と、ＡＤ変換回
路３２と、デジタルフィルタ３３と、ＡＤ出力レジスタ
３４と、シリアル通信回路３５とを備え、これらを一チ
ップにモールドしているので嵩張らない。
検出するのでねじれトルクを求めることができる。な
お、ホールＩＣ３は、磁電変換素子３１と、ＡＤ変換回
路３２と、デジタルフィルタ３３と、ＡＤ出力レジスタ
３４と、シリアル通信回路３５とを備え、これらを一チ
ップにモールドしているので嵩張らない。
【００３８】上記構成により、ホールＩＣ３を磁性体４
２の近傍に配置するにあたり、電気的な接触部を設ける
必要がなく、ホールＩＣ３をステアリングシャフト１と
非接触で、磁束密度の変化を検出可能なギャップｇに容
易に配設することができ、信頼性が高い。これにより、
嵩張らず、磁束密度の変化を検出可能なギャップｇ内に
容易にホールＩＣ３を設置することができる。
２の近傍に配置するにあたり、電気的な接触部を設ける
必要がなく、ホールＩＣ３をステアリングシャフト１と
非接触で、磁束密度の変化を検出可能なギャップｇに容
易に配設することができ、信頼性が高い。これにより、
嵩張らず、磁束密度の変化を検出可能なギャップｇ内に
容易にホールＩＣ３を設置することができる。
【００３９】本発明のパワーステアリング装置は、上記
実施例以外に、つぎの実施態様を含む。 ａ．伝達手段は、トルクセンサ側からモータ制御手段側
へデジタル信号を伝達（一方向）するだけのものでも良
い（請求項１、３、４に対応）。
実施例以外に、つぎの実施態様を含む。 ａ．伝達手段は、トルクセンサ側からモータ制御手段側
へデジタル信号を伝達（一方向）するだけのものでも良
い（請求項１、３、４に対応）。
【００４０】ｂ．トルクセンサの通信手段とモータ制御
手段とのデジタル通信は、シリアル方式以外にパラレル
方式であっても良い（請求項２、３、４に対応）。但
し、パラレル方式は、通信速度の点でシリアル方式より
有利であるが、通信線が多く必要になる。例えば、１０
ビットのデータを送るには通信線が１０本必要であるの
で、ＣＰＵの入力回路が複雑になる。
手段とのデジタル通信は、シリアル方式以外にパラレル
方式であっても良い（請求項２、３、４に対応）。但
し、パラレル方式は、通信速度の点でシリアル方式より
有利であるが、通信線が多く必要になる。例えば、１０
ビットのデータを送るには通信線が１０本必要であるの
で、ＣＰＵの入力回路が複雑になる。
【００４１】ｃ．通常は、複数のトルクセンサから送出
されるデジタル信号をＣＰＵ（モータ制御手段）が受け
る場合には、ＣＰＵの入力ポートの数が磁気センサの数
だけ必要である。しかし、１本の通信線と電源グランド
線とを使い、複数のトルクセンサから送出されるデジタ
ル信号を時間をずらしてＣＰＵに送る様にすれば、ＣＰ
Ｕの入力ポートの数を減らす（例えば一つ）ことができ
る。この場合、ＥＣＵのＡＤ変換回路の数を減らすこと
ができるので、ＥＣＵ側の負担を減らすことができる。
されるデジタル信号をＣＰＵ（モータ制御手段）が受け
る場合には、ＣＰＵの入力ポートの数が磁気センサの数
だけ必要である。しかし、１本の通信線と電源グランド
線とを使い、複数のトルクセンサから送出されるデジタ
ル信号を時間をずらしてＣＰＵに送る様にすれば、ＣＰ
Ｕの入力ポートの数を減らす（例えば一つ）ことができ
る。この場合、ＥＣＵのＡＤ変換回路の数を減らすこと
ができるので、ＥＣＵ側の負担を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータ制御手段とシリアル方式でデジタル通信
を行うホールＩＣの構成を示すブロック図である。
を行うホールＩＣの構成を示すブロック図である。
【図２】ホールＩＣの外形を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例に係るパワーステアリング装
置のブロック図である。
置のブロック図である。
【図４】そのパワーステアリング装置に用いるトルクセ
ンサの分解図である。
ンサの分解図である。
【図５】そのトルクセンサの縦断面図である。
【図６】そのトルクセンサの平面図（ａ）、および側面
図（ｂ）である。
図（ｂ）である。
Ａ パワーステアリング装置
１ ステアリングシャフト
２ トーションバー（弾性材、棒状体）
３ ホールＩＣ（一チップ）
４ トルクセンサ
５ 駆動回路
６ 電動モータ
７ モータ制御手段
１１ 入力軸
１２ 出力軸
３１ 磁電変換素子
３２ ＡＤ変換回路
３５ シリアル通信回路（伝達手段）
３６ 通信線
３７ 電源グランド線
４１ 永久磁石
４２ 磁性体
Claims (6)
- 【請求項１】 ステアリングシャフトに加えられる操舵
トルクに対応した軸周りのねじれが生じる弾性材と、 この弾性材のねじれ量に対応したアナログの電気信号を
出力する磁電変換素子、前記電気信号をデジタル信号に
変換するＡＤ変換回路、および前記デジタル信号を伝達
するための伝達手段を有するトルクセンサと、 駆動回路を介して駆動され、前記ステアリングシャフト
に操舵補助力を付与する電動モータと、 前記伝達手段から送られる前記デジタル信号から前記操
舵トルクを求め、この操舵トルクに適した電流が前記電
動モータに流れる様に前記駆動回路に駆動信号を出力す
るモータ制御手段とを備えるパワーステアリング装置。 - 【請求項２】 ステアリングシャフトに加えられる操舵
トルクに対応した軸周りのねじれが生じる弾性材と、 この弾性材のねじれ量に対応したアナログの電気信号を
出力する磁電変換素子、前記電気信号をデジタル信号に
変換するＡＤ変換回路、およびデジタル通信を行う通信
手段を有するトルクセンサと、 駆動回路を介して駆動され、前記ステアリングシャフト
に操舵補助力を付与する電動モータと、 前記通信手段から送られる前記デジタル信号から前記操
舵トルクを求め、この操舵トルクに適した電流が前記電
動モータに流れる様に前記駆動回路に駆動信号を出力す
るモータ制御手段とを備えるパワーステアリング装置で
あって、 前記トルクセンサの前記通信手段とは別に車両の他のコ
ントローラ類との通信を行うデジタル通信手段を備える
電動パワーステアリング用ＥＣＵを設け、 この電動パワーステアリング用ＥＣＵは、他のコントロ
ーラ類との通信処理よりも、前記トルクセンサとの間の
通信を優先的に処理する制御を行うことを特徴とするパ
ワーステアリング装置。 - 【請求項３】 前記弾性材は、ステアリングシャフトを
構成する入力軸と出力軸とを同軸的に連結する棒状体で
あり、 前記トルクセンサは、前記入力軸と同軸的に連結され周
方向に着磁させたリング状の永久磁石と、前記出力軸と
同軸的に連結されるとともに前記永久磁石により形成さ
れる磁界内に配置されて磁気回路を形成し前記入力軸に
加えられる操舵トルクによって前記永久磁石との相対位
置が変化すると前記磁気回路に発生する磁束密度が変化
する磁性体とを備え、 前記磁電変換素子は、前記磁性体の近傍に配置され、前
記磁性体の磁気回路に生じる磁束密度の変化を検出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のパワー
ステアリング装置。 - 【請求項４】 前記伝達手段或いは前記通信手段と、前
記磁電変換素子と、前記ＡＤ変換回路とを一チップに集
積したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか
に記載のパワーステアリング装置。 - 【請求項５】 前記通信手段は、前記モータ制御手段と
の間で、１本または２本の通信線と、電源グランド線と
を介してシリアル通信を行うことを特徴とする請求項２
乃至請求項４の何れかに記載のパワーステアリング装
置。 - 【請求項６】 前記シリアル通信は、９６００ｂｐｓ以
上の通信速度で行うことを特徴とする請求項５記載のパ
ワーステアリング装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305075A JP2003104217A (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | パワーステアリング装置 |
| DE10244963A DE10244963B4 (de) | 2001-10-01 | 2002-09-26 | Servolenksystem mit einem Drehmomentsensor |
| FR0212067A FR2830228B1 (fr) | 2001-10-01 | 2002-09-30 | Systeme de direction assistee a detecteur de couple |
| US10/259,656 US6951261B2 (en) | 2001-10-01 | 2002-09-30 | Power steering system having torque sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305075A JP2003104217A (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | パワーステアリング装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003104217A true JP2003104217A (ja) | 2003-04-09 |
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ID=19124918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001305075A Pending JP2003104217A (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | パワーステアリング装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6951261B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003104217A (ja) |
| DE (1) | DE10244963B4 (ja) |
| FR (1) | FR2830228B1 (ja) |
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2002
- 2002-09-26 DE DE10244963A patent/DE10244963B4/de not_active Expired - Fee Related
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060829 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061226 |