JP3743872B2 - 電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールを操作したとき、その操舵トルクにアシストトルクを付加して操作性を良くする電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電動式パワーステアリングシステムにおいては、例えば、特開昭64−56274号公報或いは特開平2−293260号公報等に開示されているように、操舵トルクとアシストトルクを電気信号に変換し、これらを電気制御ユニット(以下ECUと云う)により制御している。
ECUには、これらの制御回路とともに、故障検出機構及びアシスト禁止機構が設けられている。即ち、操舵トルクとアシストトルクの関係が許容範囲を越えたときこれらをソフト的に比較して故障検出を行い、さらに、この検出信号に基づいてアシスト禁止の制御を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電動式パワーステアリングシステムのECUにおいては、操舵トルクからアシストトルクを演算する制御回路とともに、電気的に構成された故障検出機構及びアシスト禁止機構が設けられているので、これらを構成するハードやソフトが必要であり、システムが複雑になってコスト高になるという問題がある。
また、縁石等に接触して操舵トルクが大きくなった場合には、広い範囲でアシストトルクを付加することが有効であり、パワーステアリングの制御許容範囲の範囲を拡大することが要望されている。
【0004】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、操舵トルク及びアシストトルクを機械的変位量として直接比較して、故障検出機構及びアシスト禁止機構を一体化し、制御許容範囲を拡大した電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために請求項1の発明が採った手段は、実施例で使用する符号を付して説明すると、
ステアリングホイール1の操舵トルクを検出し、この検出信号に応じてアシストモータ10のトルクを付加する電動式パワーステアリングシステムであって、
前記操舵トルクを検出する第1の検出手段20と、
前記アシストモータ10の付加トルクを検出する第2の検出手段30と、
前記第1の検出手段20の検出信号に応じて変位する第1の電極41及びこの第1の電極41に対して正常時は通電状態にあり第2の検出手段30の検出信号に応じて変位する第2の電極42とからなり、前記操舵トルクと前記付加トルクとの関係が所定の範囲を越えたとき第1の電極41及び第2の電極42が相対的に変位して断電状態に切り換わり前記付加トルクを零にする比較手段40と、
を備えたところに特徴を有する。
【0006】
請求項2の発明が採った手段は、前記第1及び第2の電極42,43がブラシ44と接触する位置は、中立位置において各電極が当接するストッパ側が広く、反対側が狭く設定されいるところに特徴を有する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施例につき図1〜13図を参照して説明する。
まず、電動式パワーステアリングシステムに関して図10を参照して説明する。ステアリングホイール1を操作すると、その操舵トルクはギヤーケース2の入力軸3に伝達され、出力軸4の下端のピニオンを介してラック5を駆動する。このラック5は操舵リンク6を介して車輪7の方向を変える。
【0008】
一方、ギヤーケース2に取付けられたトルクセンサ8が操舵トルクを検出し、その電気信号が電気制御装置(以下ECUと云う)9に入力される。そして、ECU9からの信号に基づいてアシストモータ10が駆動される。このアシストモータ10のトルクは、電磁クラッチ11を介してギヤーケース12の入力軸13に伝達され、出力軸14の下端のピニオンを介してラック5を駆動する。このラック5は、ステアリングホイール1の出力軸4とともに、アシストモータ10の出力軸14により駆動されるので、操作性が著しく改善される。
【0009】
ここで、電磁クラッチ11は、図11に示すように、アシストモータ10の端面に取着されたソレノイド15と、モータ軸10aに連結された第1のデイスク16及びピニオン軸17に連結された第2のデイスク18とから構成されており、ソレノイド15が通電されると、第1のデイスク16及び第2のデイスク18が一体化されてアシストモータ10のトルクがピニオン軸17、ギヤ19を介して入力軸13に伝達されるようになっている。
【0010】
つぎに、操舵トルクを検出する第1の検出手段として、トーションバー方式の第1の検出装置20について図12,図13をも参照して説明する。
入力軸3及び出力軸4は、それぞれギヤーケース2に回転可能に取付けられている。トーションバー21は上端部がピン22により入力軸3に一体化され、下端が出力軸4の孔部4aに一体的に圧入されている。従って、入力軸3に入力されたトルクは、トーションバー21を介して出力軸4に伝達される。
【0011】
一方、入力軸3の外側にはスリーブ23が嵌合されている。このスリーブ23には軸方向に平行な長溝24と、傾斜溝25が形成されている。そして、長溝24には出力軸4に固定されたピン26が挿入され、傾斜溝25には入力軸3に固定されたピン27が挿入されている。即ち、スリーブ23は出力軸4に対して軸方向には移動するが、円周方向には回転しない。
【0012】
ここで操舵トルクが入力軸3から出力軸4へ伝達されるとき、トーションバー21にねじり角が発生して、入力軸3と出力軸4との間に円周方向のずれが発生する。従って、入力軸3に固定されたピン27は傾斜溝25内を移動して、スリーブ23がその軸方向へ所定量例えば寸法Hだけ上昇する。第1の検出装置20は、この寸法Hを検出量として取り出すもので、スリーブ23の外周面には溝28が形成されている。
【0013】
一方、アシストモータ10の付加トルクを検出する第2の検出手段としての第2の検出装置30は、アシストモータ10の伝達力を検知するためにギヤーケース12に設けられたもので、これは、第1の検出装置20と同じ構成のトーションバー式であり、入力軸13の外周部にスリーブ23が設けられている。そして、前述と同様に、スリーブ23の変位量がアシストモータ10の付加トルクとして検出される。
【0014】
つぎに、比較手段40として使用するI/Oスイッチ40に関して、図1〜図8を参照して説明する。
I/Oスイッチ40は、絶縁基板41の中央部に貼付けられた第1の電極42と、この第1の電極42に対して対向配置され絶縁基板41の中央部に貼付けられた第2の電極43と、これら一対の電極42,43に対して摺動可能に接触するブラシ44とから構成されており、一対の電極42,43は、レバー45が図13に示すように第1の検出装置20のスリーブ23の溝28に嵌合して、スリーブ23の変位量に応じて移動される。なお、この移動は、直線的に摺動させてもよく、また、円周方向に回動させてもよい。
【0015】
また、I/Oスイッチ40には、一対の電極42,43が図1に示す一方向である矢印A方向へ移動したとき、第1の電極42に当接してその変位を阻止する第1のストッパ46と、一対の電極42,43が図に示す他方向である矢印B方向へ移動したとき、第2の電極43に当接してその変位を阻止する第2のストッパ47が設けられている。また、電極42,43とレバー45との間にはばね48が挿入されている。
ブラシ44は、第1の検出装置20と同様のトーションバー方式により第2の検出装置30の検出量に応じてプッシュプルワイヤ49を介して移動される。
【0016】
尚、ブラシ44が電極42,43に接触する位置は、操舵トルクが加えられていない中立状態において、第1の電極42にあっては第1のストッパ46側の電極42aが広く、反対側の電極42bが狭く設定され、第2の電極43にあっては、第2のストッパ47側の電極43aが広く、反対側の電極43bが狭く設定されている。
【0017】
ここで、操舵トルクによる第1の検出装置20の検出量(電極42,43の移動量)と、アシストトルクによる第2検出装置30の検出量(ブラシ44の移動量)との関係は、図8に示す制御線31に沿って制御される。この際、図8において、後述するように、pqrstp’q’r’s’t’で囲まれた制御許容範囲は、正常時は第1の電極42,第2の電極43がブラシ44を介して接触して電源ラインが通電状態にあり正常状態で稼働されることを示し、制御許容範囲を越えた斜線部分では、ブラシ44が一対の電極42,43から逸脱して電源ラインが断電状態に切換わり、異常範囲(フェールエリア)となることを示すものである。
【0018】
つぎに、比較手段40としてのI/Oスイッチ40の作用に関して図1〜図8を参照して説明する。一対の電極42,43が矢印A方向へ移動した場合も矢印B方向に移動したときも、その作用は同じであるので、矢印A方向へ移動する場合を例にして説明する。
1,操舵トルク及びアシストトルクがともに加わっていない場合(図7のSTEP10)は、図8におけるO点(制御許容範囲)に相当し、図1に示すように、一対の電極42,43にブラシ44が接触して、電源は通電状態にある。
【0019】
2,操舵トルクとアシストトルクが正常関係にある(制御線31に沿って移動する)場合(STEP11)
一対の電極42,43及びブラシ44が図1に示す関係を維持して移動する。第1の電極42が第1のストッパ46に当接すると(図8のH点、図2)、第1の電極42の移動が停止する。第2の電極43及びブラシ44は引続き所定の関係を維持して移動して、通電状態は維持される。
【0020】
そして、更にブラシ44が移動して、図3に示すように電極42aの幅に相当する距離を越えると(図8に示すJ点、STEP12)電源は断電状態に切り替わる。
ところで、H点における制御許容範囲の幅寸法H1は、第2の電極43の幅寸法43aに対応して増減し、制御許容範囲の幅寸法H2は、第2の電極43の幅寸法43aに対応して変化させることができる。
【0021】
3,操舵トルクよりもアシストトルクが大き過ぎる場合(STEP13、図4)
ブラシ44が第2の電極43よりも早く進行するので、図8に示すK点(フェールエリア)に達すると、ブラシ44は第2の電極43を通過して絶縁基板41上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する。
【0022】
4,操舵トルクよりもアシストトルクが小さ過ぎる場合(STEP13、図5及び図6)
第1の電極42が第1のストッパ46に当接するときにブラシ44が第1の電極42に接触していれば、第1の電極42が停止するので、ブラシ44は引続き電極42aの幅に相当する距離を移動する間通電状態が維持され(図8のL1点,L2点、図5)、電極42aから外れたとき即ち図8に示す「rst」線を越えたとき電源は断電状態に切り替わる。
また、第1の電極42が第1のストッパ46に当接する前にブラシ44が第1の電極42から外れると(M1点、図6)、そのとき電源が断電状態となる。
【0023】
5,アシストトルクが逆方向に作用した場合(STEP14、図6)
ブラシ44が反対方向に移動するので、図8に示すM2点(フェールエリア)に位置する。ブラシ44は絶縁基板41上に移動して電源が断電状態となる。
【0024】
尚、上記実施例中で、第1の電極42と第1のストッパ46との間の距離及び第2の電極43と第2のストッパ47との間の距離を0に設定すれば、そのフエールセーフの範囲は、図9に示すように変化する。
【0025】
つぎに、これらの制御回路及びフェールセーフ機能について図14,15を参照して説明する。
イグニッションスイッチ52をオンにすると、エンジンスタータ連動リレーの接点51がオンされて、直流電源53が回路に接続される。エンジンスタータ接点51にはリレーコイル54が直列に接続されており、イグニッションスイッチ52をオフにしてもその接点55及び接点56が自己保持される。接点55は、I/Oスイッチ40及びリレーコイル54に直列に接続されており、また、接点56はアシストモータ10のトルクをギヤ−ケース12に伝達するか否かを制御する電磁クラッチ11のソレノイド11aに直列に接続されている。尚、リレー54と並列にコンデンサ57が接続されている。
【0026】
つぎに、図15において、ステアリングホイール1を操作すると、第1の検出装置20が操舵トルクを検出し、また、第2の検出装置30がアシストトルクを検出する。そして、両者をI/Oスイッチ40で比較して(図15のSTEP20)、その関係が制御許容範囲であれば、I/Oスイッチ40が通電状態を保持し(STEP24)、パワーアシストが継続される。
【0027】
一方、その関係が異常範囲になると、即ちフェールエリアに入ると、前述のように、I/Oスイッチ40が断電状態となり、故障を検出する。すると、リレー54がオフとなるので(STEP21)、その接点55及び接点56も同時にオフとなる。
これにより、ソレノイド11aが断電されて(STEP22)、電磁クラッチ11が遮断される。そして、アシストモータ10のトルクはギヤーケース12に伝達されないので、アシストトルクは零となって、アシスト禁止を実施する。即ち、異常を検出するとフェールセーフ機能が働いてマニュアルステアリングに切換えられるのである(STEP23)。
【0028】
尚、本実施例においては、急ハンドルや振動等によりI/Oスイッチ40が瞬間的に断電状態となっても、コンデンサ57の容量に応じた時間だけ接点55及び接点56が自己保持されるので、その分、誤フェールの発生が未然に防止できる。
【0029】
上記した第1の実施例によれば、つぎの効果を奏する。
(1)I/Oスイッチ40を、対向する一対の電極42,43及びブラシ44とで構成し、故障検出機構とアシスト禁止機構を一体化したので、構造が簡単にすることができコストを低減し得て、しかも信頼性を向上させることができる。
(2)フェールセーフ機能はI/Oスイッチ40により制御しECU9に対して別個に設けているので、たとえECU9に故障が発生してもフェールセーフが可能である。
(3)I/Oスイッチ40は、一対の電極42,43にそれぞれストッパ46,47を設けたので、パワーステアリングの制御許容範囲を広く設定することができる。
(4)一対の電極42,43とブラシ44との機械的変位を直接比較するので、電極の寸法、ストッパ46,47の位置を変えることにより、フェールセーフの調整範囲を変化できる。
【0030】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1の発明にあっては、比較手段によって操舵トルクとアシストトルクを機械的変位として直接比較して故障検出を行い、この故障検出と同時に機械的に電源非導通としてアシスト禁止の制御を行っている。
このため、故障検出機構及びアシスト禁止機構を一体化することができて、簡単な構成で信頼性を向上させ、コストを低減することができ、しかも、電気制御ユニットも簡単にすることができるという効果を奏するものである。
さらに、比較手段の電極にストッパを設けたので、電極の大きさ及びストッパの位置を選択することにより、パワーアシストの範囲を容易に拡大することができるという優れた効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 比較手段の機械的変位の第1の状態を示す図である。
【図2】 比較手段の機械的変位の第2の状態を示す図である。
【図3】 比較手段の機械的変位の第3の状態を示す図である。
【図4】 比較手段の機械的変位の第4の状態を示す図である。
【図5】 比較手段の機械的変位の第5の状態を示す図である。
【図6】 比較手段の機械的変位の第6の状態を示す図である。
【図7】 比較手段の制御形態を示すフローチャートである。
【図8】 アシスト特性及びフェールエリアを示すグラフである。
【図9】 電極及びストッパの寸法を変更した場合のアシスト特性及びフェールエリアを示すグラフである。
【図10】 第1の実施例のシステムを説明するブロック図である。
【図11】 第1の実施例における要部の縦断正面図である。
【図12】 第1の検出装置の縦断正面図である。
【図13】 第1の検出装置のスリーブの正面図である。
【図14】 第1の実施例における制御回路図である。
【図15】 第1の実施例における制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
9 電気制御装置
10 アシストモータ
11 電磁クラッチ
20 第1の検出装置(第1の検出手段)
30 第2の検出装置(第2の検出手段)
40 I/0スイッチ(比較手段)
42 第1の電極
43 第2の電極
44 ブラシ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールを操作したとき、その操舵トルクにアシストトルクを付加して操作性を良くする電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電動式パワーステアリングシステムにおいては、例えば、特開昭64−56274号公報或いは特開平2−293260号公報等に開示されているように、操舵トルクとアシストトルクを電気信号に変換し、これらを電気制御ユニット(以下ECUと云う)により制御している。
ECUには、これらの制御回路とともに、故障検出機構及びアシスト禁止機構が設けられている。即ち、操舵トルクとアシストトルクの関係が許容範囲を越えたときこれらをソフト的に比較して故障検出を行い、さらに、この検出信号に基づいてアシスト禁止の制御を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電動式パワーステアリングシステムのECUにおいては、操舵トルクからアシストトルクを演算する制御回路とともに、電気的に構成された故障検出機構及びアシスト禁止機構が設けられているので、これらを構成するハードやソフトが必要であり、システムが複雑になってコスト高になるという問題がある。
また、縁石等に接触して操舵トルクが大きくなった場合には、広い範囲でアシストトルクを付加することが有効であり、パワーステアリングの制御許容範囲の範囲を拡大することが要望されている。
【0004】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、操舵トルク及びアシストトルクを機械的変位量として直接比較して、故障検出機構及びアシスト禁止機構を一体化し、制御許容範囲を拡大した電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために請求項1の発明が採った手段は、実施例で使用する符号を付して説明すると、
ステアリングホイール1の操舵トルクを検出し、この検出信号に応じてアシストモータ10のトルクを付加する電動式パワーステアリングシステムであって、
前記操舵トルクを検出する第1の検出手段20と、
前記アシストモータ10の付加トルクを検出する第2の検出手段30と、
前記第1の検出手段20の検出信号に応じて変位する第1の電極41及びこの第1の電極41に対して正常時は通電状態にあり第2の検出手段30の検出信号に応じて変位する第2の電極42とからなり、前記操舵トルクと前記付加トルクとの関係が所定の範囲を越えたとき第1の電極41及び第2の電極42が相対的に変位して断電状態に切り換わり前記付加トルクを零にする比較手段40と、
を備えたところに特徴を有する。
【0006】
請求項2の発明が採った手段は、前記第1及び第2の電極42,43がブラシ44と接触する位置は、中立位置において各電極が当接するストッパ側が広く、反対側が狭く設定されいるところに特徴を有する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施例につき図1〜13図を参照して説明する。
まず、電動式パワーステアリングシステムに関して図10を参照して説明する。ステアリングホイール1を操作すると、その操舵トルクはギヤーケース2の入力軸3に伝達され、出力軸4の下端のピニオンを介してラック5を駆動する。このラック5は操舵リンク6を介して車輪7の方向を変える。
【0008】
一方、ギヤーケース2に取付けられたトルクセンサ8が操舵トルクを検出し、その電気信号が電気制御装置(以下ECUと云う)9に入力される。そして、ECU9からの信号に基づいてアシストモータ10が駆動される。このアシストモータ10のトルクは、電磁クラッチ11を介してギヤーケース12の入力軸13に伝達され、出力軸14の下端のピニオンを介してラック5を駆動する。このラック5は、ステアリングホイール1の出力軸4とともに、アシストモータ10の出力軸14により駆動されるので、操作性が著しく改善される。
【0009】
ここで、電磁クラッチ11は、図11に示すように、アシストモータ10の端面に取着されたソレノイド15と、モータ軸10aに連結された第1のデイスク16及びピニオン軸17に連結された第2のデイスク18とから構成されており、ソレノイド15が通電されると、第1のデイスク16及び第2のデイスク18が一体化されてアシストモータ10のトルクがピニオン軸17、ギヤ19を介して入力軸13に伝達されるようになっている。
【0010】
つぎに、操舵トルクを検出する第1の検出手段として、トーションバー方式の第1の検出装置20について図12,図13をも参照して説明する。
入力軸3及び出力軸4は、それぞれギヤーケース2に回転可能に取付けられている。トーションバー21は上端部がピン22により入力軸3に一体化され、下端が出力軸4の孔部4aに一体的に圧入されている。従って、入力軸3に入力されたトルクは、トーションバー21を介して出力軸4に伝達される。
【0011】
一方、入力軸3の外側にはスリーブ23が嵌合されている。このスリーブ23には軸方向に平行な長溝24と、傾斜溝25が形成されている。そして、長溝24には出力軸4に固定されたピン26が挿入され、傾斜溝25には入力軸3に固定されたピン27が挿入されている。即ち、スリーブ23は出力軸4に対して軸方向には移動するが、円周方向には回転しない。
【0012】
ここで操舵トルクが入力軸3から出力軸4へ伝達されるとき、トーションバー21にねじり角が発生して、入力軸3と出力軸4との間に円周方向のずれが発生する。従って、入力軸3に固定されたピン27は傾斜溝25内を移動して、スリーブ23がその軸方向へ所定量例えば寸法Hだけ上昇する。第1の検出装置20は、この寸法Hを検出量として取り出すもので、スリーブ23の外周面には溝28が形成されている。
【0013】
一方、アシストモータ10の付加トルクを検出する第2の検出手段としての第2の検出装置30は、アシストモータ10の伝達力を検知するためにギヤーケース12に設けられたもので、これは、第1の検出装置20と同じ構成のトーションバー式であり、入力軸13の外周部にスリーブ23が設けられている。そして、前述と同様に、スリーブ23の変位量がアシストモータ10の付加トルクとして検出される。
【0014】
つぎに、比較手段40として使用するI/Oスイッチ40に関して、図1〜図8を参照して説明する。
I/Oスイッチ40は、絶縁基板41の中央部に貼付けられた第1の電極42と、この第1の電極42に対して対向配置され絶縁基板41の中央部に貼付けられた第2の電極43と、これら一対の電極42,43に対して摺動可能に接触するブラシ44とから構成されており、一対の電極42,43は、レバー45が図13に示すように第1の検出装置20のスリーブ23の溝28に嵌合して、スリーブ23の変位量に応じて移動される。なお、この移動は、直線的に摺動させてもよく、また、円周方向に回動させてもよい。
【0015】
また、I/Oスイッチ40には、一対の電極42,43が図1に示す一方向である矢印A方向へ移動したとき、第1の電極42に当接してその変位を阻止する第1のストッパ46と、一対の電極42,43が図に示す他方向である矢印B方向へ移動したとき、第2の電極43に当接してその変位を阻止する第2のストッパ47が設けられている。また、電極42,43とレバー45との間にはばね48が挿入されている。
ブラシ44は、第1の検出装置20と同様のトーションバー方式により第2の検出装置30の検出量に応じてプッシュプルワイヤ49を介して移動される。
【0016】
尚、ブラシ44が電極42,43に接触する位置は、操舵トルクが加えられていない中立状態において、第1の電極42にあっては第1のストッパ46側の電極42aが広く、反対側の電極42bが狭く設定され、第2の電極43にあっては、第2のストッパ47側の電極43aが広く、反対側の電極43bが狭く設定されている。
【0017】
ここで、操舵トルクによる第1の検出装置20の検出量(電極42,43の移動量)と、アシストトルクによる第2検出装置30の検出量(ブラシ44の移動量)との関係は、図8に示す制御線31に沿って制御される。この際、図8において、後述するように、pqrstp’q’r’s’t’で囲まれた制御許容範囲は、正常時は第1の電極42,第2の電極43がブラシ44を介して接触して電源ラインが通電状態にあり正常状態で稼働されることを示し、制御許容範囲を越えた斜線部分では、ブラシ44が一対の電極42,43から逸脱して電源ラインが断電状態に切換わり、異常範囲(フェールエリア)となることを示すものである。
【0018】
つぎに、比較手段40としてのI/Oスイッチ40の作用に関して図1〜図8を参照して説明する。一対の電極42,43が矢印A方向へ移動した場合も矢印B方向に移動したときも、その作用は同じであるので、矢印A方向へ移動する場合を例にして説明する。
1,操舵トルク及びアシストトルクがともに加わっていない場合(図7のSTEP10)は、図8におけるO点(制御許容範囲)に相当し、図1に示すように、一対の電極42,43にブラシ44が接触して、電源は通電状態にある。
【0019】
2,操舵トルクとアシストトルクが正常関係にある(制御線31に沿って移動する)場合(STEP11)
一対の電極42,43及びブラシ44が図1に示す関係を維持して移動する。第1の電極42が第1のストッパ46に当接すると(図8のH点、図2)、第1の電極42の移動が停止する。第2の電極43及びブラシ44は引続き所定の関係を維持して移動して、通電状態は維持される。
【0020】
そして、更にブラシ44が移動して、図3に示すように電極42aの幅に相当する距離を越えると(図8に示すJ点、STEP12)電源は断電状態に切り替わる。
ところで、H点における制御許容範囲の幅寸法H1は、第2の電極43の幅寸法43aに対応して増減し、制御許容範囲の幅寸法H2は、第2の電極43の幅寸法43aに対応して変化させることができる。
【0021】
3,操舵トルクよりもアシストトルクが大き過ぎる場合(STEP13、図4)
ブラシ44が第2の電極43よりも早く進行するので、図8に示すK点(フェールエリア)に達すると、ブラシ44は第2の電極43を通過して絶縁基板41上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する。
【0022】
4,操舵トルクよりもアシストトルクが小さ過ぎる場合(STEP13、図5及び図6)
第1の電極42が第1のストッパ46に当接するときにブラシ44が第1の電極42に接触していれば、第1の電極42が停止するので、ブラシ44は引続き電極42aの幅に相当する距離を移動する間通電状態が維持され(図8のL1点,L2点、図5)、電極42aから外れたとき即ち図8に示す「rst」線を越えたとき電源は断電状態に切り替わる。
また、第1の電極42が第1のストッパ46に当接する前にブラシ44が第1の電極42から外れると(M1点、図6)、そのとき電源が断電状態となる。
【0023】
5,アシストトルクが逆方向に作用した場合(STEP14、図6)
ブラシ44が反対方向に移動するので、図8に示すM2点(フェールエリア)に位置する。ブラシ44は絶縁基板41上に移動して電源が断電状態となる。
【0024】
尚、上記実施例中で、第1の電極42と第1のストッパ46との間の距離及び第2の電極43と第2のストッパ47との間の距離を0に設定すれば、そのフエールセーフの範囲は、図9に示すように変化する。
【0025】
つぎに、これらの制御回路及びフェールセーフ機能について図14,15を参照して説明する。
イグニッションスイッチ52をオンにすると、エンジンスタータ連動リレーの接点51がオンされて、直流電源53が回路に接続される。エンジンスタータ接点51にはリレーコイル54が直列に接続されており、イグニッションスイッチ52をオフにしてもその接点55及び接点56が自己保持される。接点55は、I/Oスイッチ40及びリレーコイル54に直列に接続されており、また、接点56はアシストモータ10のトルクをギヤ−ケース12に伝達するか否かを制御する電磁クラッチ11のソレノイド11aに直列に接続されている。尚、リレー54と並列にコンデンサ57が接続されている。
【0026】
つぎに、図15において、ステアリングホイール1を操作すると、第1の検出装置20が操舵トルクを検出し、また、第2の検出装置30がアシストトルクを検出する。そして、両者をI/Oスイッチ40で比較して(図15のSTEP20)、その関係が制御許容範囲であれば、I/Oスイッチ40が通電状態を保持し(STEP24)、パワーアシストが継続される。
【0027】
一方、その関係が異常範囲になると、即ちフェールエリアに入ると、前述のように、I/Oスイッチ40が断電状態となり、故障を検出する。すると、リレー54がオフとなるので(STEP21)、その接点55及び接点56も同時にオフとなる。
これにより、ソレノイド11aが断電されて(STEP22)、電磁クラッチ11が遮断される。そして、アシストモータ10のトルクはギヤーケース12に伝達されないので、アシストトルクは零となって、アシスト禁止を実施する。即ち、異常を検出するとフェールセーフ機能が働いてマニュアルステアリングに切換えられるのである(STEP23)。
【0028】
尚、本実施例においては、急ハンドルや振動等によりI/Oスイッチ40が瞬間的に断電状態となっても、コンデンサ57の容量に応じた時間だけ接点55及び接点56が自己保持されるので、その分、誤フェールの発生が未然に防止できる。
【0029】
上記した第1の実施例によれば、つぎの効果を奏する。
(1)I/Oスイッチ40を、対向する一対の電極42,43及びブラシ44とで構成し、故障検出機構とアシスト禁止機構を一体化したので、構造が簡単にすることができコストを低減し得て、しかも信頼性を向上させることができる。
(2)フェールセーフ機能はI/Oスイッチ40により制御しECU9に対して別個に設けているので、たとえECU9に故障が発生してもフェールセーフが可能である。
(3)I/Oスイッチ40は、一対の電極42,43にそれぞれストッパ46,47を設けたので、パワーステアリングの制御許容範囲を広く設定することができる。
(4)一対の電極42,43とブラシ44との機械的変位を直接比較するので、電極の寸法、ストッパ46,47の位置を変えることにより、フェールセーフの調整範囲を変化できる。
【0030】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1の発明にあっては、比較手段によって操舵トルクとアシストトルクを機械的変位として直接比較して故障検出を行い、この故障検出と同時に機械的に電源非導通としてアシスト禁止の制御を行っている。
このため、故障検出機構及びアシスト禁止機構を一体化することができて、簡単な構成で信頼性を向上させ、コストを低減することができ、しかも、電気制御ユニットも簡単にすることができるという効果を奏するものである。
さらに、比較手段の電極にストッパを設けたので、電極の大きさ及びストッパの位置を選択することにより、パワーアシストの範囲を容易に拡大することができるという優れた効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 比較手段の機械的変位の第1の状態を示す図である。
【図2】 比較手段の機械的変位の第2の状態を示す図である。
【図3】 比較手段の機械的変位の第3の状態を示す図である。
【図4】 比較手段の機械的変位の第4の状態を示す図である。
【図5】 比較手段の機械的変位の第5の状態を示す図である。
【図6】 比較手段の機械的変位の第6の状態を示す図である。
【図7】 比較手段の制御形態を示すフローチャートである。
【図8】 アシスト特性及びフェールエリアを示すグラフである。
【図9】 電極及びストッパの寸法を変更した場合のアシスト特性及びフェールエリアを示すグラフである。
【図10】 第1の実施例のシステムを説明するブロック図である。
【図11】 第1の実施例における要部の縦断正面図である。
【図12】 第1の検出装置の縦断正面図である。
【図13】 第1の検出装置のスリーブの正面図である。
【図14】 第1の実施例における制御回路図である。
【図15】 第1の実施例における制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
9 電気制御装置
10 アシストモータ
11 電磁クラッチ
20 第1の検出装置(第1の検出手段)
30 第2の検出装置(第2の検出手段)
40 I/0スイッチ(比較手段)
42 第1の電極
43 第2の電極
44 ブラシ
Claims (2)
- ステアリングホイールの操舵トルクを検出する第1の検出手段と、この検出信号に応じて付加されたアシストモータの付加トルクを検出する第2の検出手段と、一対の電極及びブラシから構成され前記第1の検出手段の検出信号と第2の検出手段の検出信号を比較する比較手段とを備え、前記操舵トルクと前記付加トルクとの関係が所定の範囲にあるときは該比較手段を通電状態に形成してアシストモータのトルクを前記操舵トルクに付加し、所定の範囲を越えたとき比較手段を断電状態に切り換えて前記付加トルクを零にするようにした電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置であって、
前記比較手段を、
互いに対向して配置され第1の検出手段の検出信号に応じて変位する第1及び第2の電極と、
これら第1及び第2の電極に対して摺動可能に接触し第2の検出手段の検出信号に応じて変位するブラシと、
前記第1及び第2の電極が一方向に所定の距離変位したとき第1の電極のみの変位を阻止する第1のストッパ及び前記第1及び第2の電極が他方向に所定の距離変位したとき第2の電極のみの変位を阻止する第2のストッパと
から構成したことを特徴とする電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置。 - 前記第1及び第2の電極がブラシと接触する位置は、中立位置において各電極が当接するストッパ側が広く、反対側が狭く設定されていることを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置。
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