JP2997143B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動パワーステアリン
グ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図10は、従来の電動パワーステアリン
グ装置のブロック図を示している。この装置は、操舵力
を補助するためのモータ1と、このモータ1のON−O
FF及びモータ1の回転方向を制御する4つのスイッチ
ング素子としての電界効果トランジスタ(以下、FET
という)2a,2b,2c,2dからなるブリッジ回
路、このブリッジ回路と主電源(バッテリ)6との間に
キースイッチ7を介して接続された抵抗からなる電流検
出回路3及びリレー4により構成されるモータ駆動回路
5と、ステアリングシャフトの操舵トルクを検出するた
めのトルクセンサ8の出力を増幅するトルクセンサ信号
増幅回路9a,9bおよびトルクセンサ8を駆動するト
ルクセンサ駆動回路10からなるトルクセンサ制御回路
11と、前記トルクセンサ信号増幅回路9a,9bの出
力信号に基づいて前記モータ駆動回路5の断続及び極性
の切り換えを行い操舵力補助量を制御する制御装置12
とを備えている。そして、前記モータ駆動回路5と制御
装置12によりモータ制御回路13を構成している。ま
た、前記モータ制御回路13と前記トルクセンサ制御回
路11とは接続線14により接続されている。15は車
速センサである。
【0003】図11は従来の電動パワーステアリング装
置のモータ制御回路13を構成するプリント配線基板1
6の外観を示している。このプリント配線基板16は前
記モータ駆動回路5のモータ1の大電流(20A以上)
を流すために必要な大電流配線部17と、前記モータ駆
動回路5のスイッチング素子を駆動する際に発生する熱
を放熱する放熱板18とを備えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この図11に示すよう
に、従来の構成では、モータ制御回路が大型であるた
め、モータ制御回路とトルクセンサ制御回路を分離しな
ければならなく、これにより両者の回路を接続する接続
線を必要とするばかりでなく、その接続線には、トルク
センサ増幅信号をモータ制御回路に伝送する際に受ける
外乱ノイズの影響を排除するためのシールド線、貫通型
コンデンサ等のノイズ対策を施さなければならない。
【0005】本発明はこのような課題を解決し、小型で
安価に構成可能な電動パワーステアリング装置を得るこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、操舵力を補助するため結合手段を介してス
テアリングシャフトに結合されているモータと、このモ
ータを駆動するモータ駆動回路と、前記ステアリングシ
ャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサと、このト
ルクセンサを駆動するトルクセンサ駆動回路と、前記ト
ルクセンサの検出信号を増幅するトルクセンサ信号増幅
回路と、このトルクセンサ信号増幅回路の出力信号に基
づいて前記モータ駆動回路の断続及び極性の切り換えを
行い操舵力補助量を制御する制御装置とを備え、トルク
センサ駆動回路及びトルクセンサ信号増幅回路からなる
トルクセンサ制御回路とモータ駆動回路及び制御装置か
らなるモータ制御回路とを同一のケース内に収納配置し
たものである。
【0007】
【作用】以上の構成とすれば、モータ制御回路とトルク
センサ制御回路を一体化できるため、この2つを接続す
る接続線が不要になるばかりでなく、前記接続線に施し
ていたシールド線、貫通型コンデンサ等のノイズ対策も
不要になる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を示す図1〜図9の
図面を用いて説明する。
【0009】図1は本発明の一実施例による電動パワー
ステアリング装置のブロック回路図であり、図1におい
て、図10に示す従来のものと同一部分については同一
番号を付している。
【0010】図1に示すように、本発明においては、ト
ルクセンサ制御回路11とモータ制御回路13とを同一
のケース19内に収納配置している。そして、トルクセ
ンサ制御回路11において、トルクセンサ8の検出信号
を増幅するトルクセンサ信号増幅部分をトルクセンサ増
幅回路9aのみとし、トルクセンサ8の出力信号、トル
クセンサ増幅回路9aの出力信号及びトルクセンサ駆動
回路の出力信号を制御装置12に入力し、その制御装置
12においてトルクセンサ8の異常判定を行う構成とし
ている。なお、30は電流検出回路3の抵抗である。
【0011】また、本発明の電動パワーステアリング装
置は、操舵力補助量を制御装置12で決定するために、
ステアリングシャフトの操舵トルクを、トルクセンサ8
のトルクセンサ検出信号から、制御装置12で処理可能
な信号レベルにまで増幅するトルクセンサ信号増幅回路
9aの出力信号と、車速センサ15からの車速信号を用
いている。
【0012】次に電動パワーステアリング装置の誤動作
防止のためのトルクセンサ異常時の判定方法について説
明する。従来の構成では、トルクセンサ8の異常判定
は、トルクセンサ信号増幅回路9aと、トルクセンサ信
号増幅回路9bの出力信号を制御装置12で比較し所定
値以上の差を検出した場合にトルクセンサ異常と判定し
ていた。これに対し本発明では、トルクセンサ制御回路
11とモータ制御回路13が一体化しており、ノイズ対
策が不要で、トルクセンサ制御回路11内の信号を制限
無く制御装置12に入力することができるため、トルク
センサの異常判定について、トルクセンサ8の出力信号
と、トルクセンサ駆動回路10の出力信号を制御装置1
2に入力し、従来のトルクセンサ信号増幅回路9bの出
力信号相当の値に変換し、トルクセンサ信号増幅回路9
aの出力信号Tmと比較し所定値以上の差を検出した場
合にトルクセンサ異常と判定している。
【0013】図2及び図3は、トルクセンサの異常判定
方法を詳細に説明するものである。トルクセンサ8は、
トルクセンサ駆動回路10からの正弦波駆動信号を受け
て、トルク検出信号S1,S2を出力する、このトルク
検出信号S1,S2は図2に示す通り、トルクセンサ信
号増幅回路9aでそれぞれ全波整流を行いS1′,S
2′の直流信号に変換する、そして次にS1′とS2′
の差をとり制御装置12で処理が可能なレベルまで増幅
する。この信号をTmとする。前記トルク信号Tmは、
制御装置12でモータ1の制御電流を決定する信号であ
る。
【0014】図3は、本発明によるトルクセンサ8の異
常判定においてのトルクセンサ副信号検出の方法を示す
ものである。トルクセンサ副信号は正常時のモータ電流
決定には使用せず、異常時の動作停止等の大幅な出力異
常の判定に使用するため、分解能は前記トルク信号Tm
に比べて低い分解能で良い。したがって図3に示す通
り、まずトルクセンサ駆動回路10の出力信号Dを同期
信号として制御装置12にトルク検出信号S1,S2の
ピーク値S1P,S2Pを入力し、制御装置12でその
差S1P−S2Pを演算し、この値をトルク副検出値T
sとする。そして前記トルク信号Tmとトルク副検出値
Tsを比較してその差が所定値を越えた時にトルクセン
サ異常と判定する。また、トルク検出信号S1,S2を
直接、制御装置12に入力しS1とS2のピーク値が等
しくなる点を検出することにより、従来の構成ではトル
クセンサ増幅回路の変動特性に依存していた中点補正
(中点の誤差が大きいとステアリング微振動が発生す
る。)が確実に行えるようになる。
【0015】次に、本発明の構造について図4〜図9に
より説明する。図4において筐体20は樹脂成形品から
なり、かつスイッチング素子としてのFET2a,2
b,2cおよび2dを配置するスイッチング素子配置部
21と、主電源ラインを断続するリレー4を配置するリ
レー配置部22と、モータ電流を検出する電流検出抵抗
30を配置する電流検出抵抗配置部23と、電動パワー
ステアリング制御装置と主電源6及びモータ1とを接続
する外部接続部24と、前記筐体20の電気信号を前記
制御装置12と接続するプリント配線板接続部25(図
9参照)とを備え、モータ駆動回路5を構成するFET
2a,2b,2c,2dと、リレー4と、電流検出抵抗
30を半田付けにより接続配置したものである。
【0016】ここで、筐体20は、前記各部品との接続
部が露出するように金属配線板26を樹脂成形品内にイ
ンサート成形することにより構成されている。また、金
属配線板26は、まず4つのFET2a,2b,2c,
2dをブリッジ回路となるよう配線し、このFETが発
する熱を金属ケース27に放熱する構造とするために、
プリント配線板28に対して平行で金属ケース27の高
さに合わせた位置にFET2a,2b,2c,2dとの
接続部26aを構成している。プリント配線板28と近
接した位置には、電流検出抵抗3aとの接続部26b
と、リレー4との接続部26cと、外部接続部24を構
成している。またこれらの部品からの信号と電源を前記
制御装置12に供給するためプリント配線板接続部25
の端子をプリント配線板28に接続しやすいよう一列に
配している。
【0017】図8は、前記金属配線板26を筐体20と
してインサート成形したものを示しており、スイッチン
グ素子配置部21と、電流検出抵抗配置部23と、リレ
ー配置部22と、プリント配線板接続部25と、外部接
続部24は、図8に示す通りすべて一体化されている。
またインサート成形の樹脂として、ポリフェニレンサル
ファイド樹脂を用いることにより、筐体20とプリント
配線板28、FET2a,2b,2c,2d、電流検出
抵抗30およびリレー4を接続する際の半田付けの熱
と、モータ駆動の際にFET2a,2b,2c,2dか
ら発生する熱に対し充分耐え得ることができる。
【0018】図5は、電動パワーステアリング制御装置
の組立断面図である。前記筐体20は、FET2a,2
b,2c,2dを固定するスイッチング素子配置部21
を、FETの発熱を絶縁材29と放熱板30とを介して
上部の金属ケース27に放熱できるような構造としてい
る。またこの構造とすることで、FET下部のプリント
配線板28の空間を他の部品実装に有効に活用できる。
さらにこの放熱構造は放熱効果が高いため、従来の構成
に比べて放熱板30を小型化できる。
【0019】図6は部品実装された筐体20をプリント
配線板28に取りつけた状態を示す図である。この実施
例によれば、モータ電流を流すための大電流配線部をプ
リント配線板28上に設ける必要がないため、プリント
配線板28を小型化し、トルクセンサ制御回路11とモ
ータ制御回路13を一体化することが可能になる。
【0020】図7は図6のプリント配線板28の完成品
を金属ケース27に組み込んだ、電動パワーステアリン
グ制御装置の斜視図である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータ制御回路とトルクセンサ制御回路を一体化できるた
め、この2つを接続する接続線が不要になるばかりでな
く、接続線に施していたシールド線、貫通型コンデンサ
等のノイズ対策も不要になる。
【0022】また、トルクセンサ制御回路とモータ制御
回路が一体化されたことで、トルクセンサ制御回路内信
号を容易に利用できるため、一方のトルクセンサ信号増
幅回路を削除し、トルクセンサ出力信号により異常判定
を行うことが可能になる。さらにこのトルクセンサ出力
信号の処理によりこれまでの回路特性の経年変化により
問題となっていた中点変動についても、確実に補正する
ことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による電動パワーステアリン
グ装置のブロック回路図
【図2】本発明において、トルクセンサ主信号の増幅方
法を説明するための説明図
【図3】本発明において、トルクセンサ副信号の検出方
法を説明するための説明図
【図4】本発明による電動パワーステアリング装置の構
成を示す分解斜視図
【図5】同電動パワーステアリング装置の断面図
【図6】同電動パワーステアリング装置の要部を示す斜
視図
【図7】同じく外観を示す斜視図
【図8】同電動パワーステアリング装置の斜視図
【図9】同筐体内部の金属配線板を示す斜視図
【図10】従来の電動パワーステアリング装置のブロッ
ク回路図
【図11】従来の電動パワーステアリング装置のプリン
ト配線板を示す斜視図
【符号の説明】
1 モータ 2a,2b,2c,2d 電界効果トランジスタ 5 モータ駆動回路 8 トルクセンサ 9a トルクセンサ信号増幅回路 10 トルクセンサ駆動回路 11 トルクセンサ制御回路 12 制御装置 13 モータ制御回路 19 ケース 20 筐体 21 スイッチング素子配置部 22 リレー配置部 23 電流検出抵抗配置部 24 外部接続部 25 プリント配線板接続部 26 金属配線板 26a,26b,26c 接続部 27 金属ケース 28 プリント配線板 29 絶縁材 30 放熱板

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操舵力を補助するため結合手段を介して
    ステアリングシャフトに結合されているモータと、この
    モータを駆動するモータ駆動回路と、前記ステアリング
    シャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサと、この
    トルクセンサを駆動するトルクセンサ駆動回路と、前記
    トルクセンサの検出信号を増幅するトルクセンサ信号増
    幅回路と、このトルクセンサ信号増幅回路の出力信号に
    基づいて前記モータ駆動回路の断続及び極性の切り換え
    を行い操舵力補助量を制御する制御装置とを備え、前記
    トルクセンサ駆動回路及びトルクセンサ信号増幅回路か
    らなるトルクセンサ制御回路と前記モータ駆動回路及び
    制御装置からなるモータ制御回路とを同一のケース内に
    収納配置した電動パワーステアリング装置。
  2. 【請求項2】 トルクセンサ制御回路及び制御装置を構
    成する部品が配置されるプリント配線板と、このプリン
    ト配線板上に配設されかつモータ駆動回路を構成する部
    品が配置される樹脂成形品からなる筐体と、これらのプ
    リント配線板及び筐体が収納配置される金属ケースとを
    有し、前記筐体は、外部機器との接続部、前記プリント
    配線板との接続部及び前記モータ駆動回路を構成する部
    品との接続部が露出するように、金属配線板を樹脂成形
    品内にインサート成形することにより構成した請求項1
    記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 【請求項3】 モータ駆動回路を構成する部品のうち発
    熱部品を金属ケース近傍に配置し、前記発熱部品と金属
    ケースの間に絶縁材を介して放熱板を介在させ、前記発
    熱部品の熱を放熱板を介して金属ケースに放熱するよう
    に構成した請求項2記載の電動パワーステアリング装
    置。
  4. 【請求項4】 筐体をポリフェニレンサルファイド樹脂
    により構成した請求項3記載の電動パワーステアリング
    装置。
  5. 【請求項5】 操舵力を補助するため結合手段を介して
    ステアリングシャフトに結合されているモータと、この
    モータを駆動するモータ駆動回路と、前記ステアリング
    シャフトの操舵トルクを検出するトルクセンサと、この
    トルクセンサを駆動するトルクセンサ駆動回路と、前記
    トルクセンサの検出信号を増幅するトルクセンサ信号増
    幅回路と、このトルクセンサ信号増幅回路の出力信号に
    基づいて前記モータ駆動回路の断続及び極性の切り換え
    を行い操舵力補助量を制御する制御装置とを備え、前記
    トルクセンサ駆動回路の出力信号と前記トルクセンサの
    出力信号と前記トルクセンサ信号増幅回路の出力信号と
    に基づいてトルクセンサ異常の判定を行うように構成し
    た電動パワーステアリング装置。
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