JP3793831B2 - 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ - Google Patents
電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3793831B2 JP3793831B2 JP23591097A JP23591097A JP3793831B2 JP 3793831 B2 JP3793831 B2 JP 3793831B2 JP 23591097 A JP23591097 A JP 23591097A JP 23591097 A JP23591097 A JP 23591097A JP 3793831 B2 JP3793831 B2 JP 3793831B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact
- electrode
- steering
- torque
- comparison switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
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おける比較スイッチに関する。
【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。
【0003】
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。
【0004】
こ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。
【0005】
出願人は、特願平9−32302号において、これらの問題を解決した基本発明を開示している。この発明の目的は、操舵トルク及びアシストトルクを機械的変位量に変換し、これらを直接比較し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ものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した発明には、操舵トルク及びアシストトルクの機械的変位量を効率よく比較スイッチに伝達する手段、及びこれら機械的変位量を簡単な構成で比較するとともに全体を小形に構成するという新たな問題があった。
出願人は鋭意研究の結果、本願発明を完成したのである。
【0007】
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、簡単な構成で、操舵トルクを機械的変位量に変換できる電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本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する入力トルク検出装置20と、
入力トルク検出装置20の検出信号に対応したアシストモータ10の付加トルクを検出する比例ソレノイド30と、
入力トルク検出装置20の出力に応じた変位量と比例ソレノイド30の出力に応じた変位量とを比較して制御範囲を管理する比較スイッチ50とを備えた電動式パワーステアリングシステムにおいて、
比較スイッチ50を、
周縁部にストッパ61を有するケース51と、
ケース51の中心に回動可能に取着されステアリングホイール1の操舵方向及び操舵トルクに応じて回動する変位レバー53と、
円弧状の接点73を有しケース51の中心に回動可能に取着され一方の側面がストッパ61に圧接される第1の電極70と、
円弧状の接点83を有し前記第1の電極70に対して側面を対向させてケース51の中心に回動可能に取着され該側面がストッパ61に圧接される第2の電極80と、
変位レバー53と一体に設けられステアリングホイール1が一方向に操舵されたとき第1の電極70をストッパ61とは反対の方向に回動させ、ステアリングホイール1が他方向に操舵されたとき第2の電極80をストッパ61とは反対の方向に回動させる駆動レバー59と、
第1及び第2の電極70,80の各接点73,83に接触し比例ソレノイド30の出力に応じて変位するブラシ89とから構成したので、操舵トルクによる変位量とアシストモータ10の付加トルクによる変位量とが、第1及び第2の電極70,80の変位及びこれら各接点73,83に接触しながら変位するブラシ89により直接比較できるので、構成が簡単になり、しかも、第1及び第2の電極70,80を回動可能に構成したので、装置全体が小形化できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施例につき図面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17,図18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。
【0010】
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は、モータ軸11にウォームギヤー12が連結されており、これに噛み合うウォームホィール13と、ウォームホィール13と一体化された図示しないピニオンを介してアシストトルクがラック5に伝達される。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。尚、本実施例においてはウォームギヤーを使った減速装置を用いているが、これに限定されるものではなく減速装置であれば、どのような構成のものを用いても良い。
【0011】
つぎに、操舵トルクを検出するトーションバー方式の入力トルク検出装置20について図19,図20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。
【0012】
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。
【0013】
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。入力トルク検出装置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。
【0014】
つぎに、アシストモータ10の付加トルクを検出する比例ソレノイド30について図1〜図5を参照して説明する。
ハウジング31は有底円筒状をなしており、中心部に取着した球軸受32にローターシャフト33が回動可能に取着されている。アクチュエータ34は、コアー35の4箇の磁極にそれぞれコイル36を巻回して構成されており、中心部に圧入されたステータパイプ37をローターシャフト33に挿入して、ハウジング31に固定されている。コイル36は、両端部がハウジング31の端子台38に取付けられており、アシストモータ10に直列に接続されている。
【0015】
永久磁石39は、有底円筒状のヨーク40の内周部に取付けられている。ローターシャフト33の下端部にはヨーク40の中心部が固着されていて、これにより永久磁石39がアクチュエータ34の外周部に回動可能に配置されている。ヨーク40の底面には長孔41が形成されており、これにアクチュエータ34から突設されたピン42が挿入されて、ヨーク40の回動角度を規制している。
【0016】
ローターシャフト33の上端部は、ハウジング31からアクチュエータ34の反対側に突出しており、ここに渦巻ばね43の中心部が固定されている。また、渦巻ばね43の外周自由端部は、固定枠44を介してハウジング31に固定されている。この固定枠44をハウジング31に固定する位置は、渦巻ばね43に沿って任意に変えることができ(図5に二点鎖線で示す)、これにより、渦巻ばね43の有効長さが変化するので、渦巻ばね43のばね定数が調節できるようになっている。
【0017】
尚、渦巻ばね43を覆うように、カバー45がハウジング31に取付けられている。
また、ヨーク40の外底部には絶縁板46を介して後述する比較スイッチ50のブラシ89が取付けられている。
【0018】
つぎに比較スイッチ50について図6及び図7をも参照して説明する。
ケース51は、円筒状をなしており、中央の両側面部に取付片52が設けられ、この取付片52の上下にそれぞれ円筒部51a,51bが、また、中心部に軸受部51cが形成されている。
変位レバー53は、中心軸として機能するレバー軸54と、円筒部51b内においてレバー軸54の端部に固着された円板55と、円板55の周縁部に突設されたピン56とから構成されている。
この変位レバー53は、レバー軸54が軸受部51cに嵌合して、ケース51に中心に回動可能に取着されている。
【0019】
ばね57は、ケース51と変位レバー53との間に介装されて、変位レバー53を一方向に付勢し、比較スイッチ50が入力トルク検出装置20に取付けられた作動時においてピン56をスリーブ23の溝28に隙間なく圧接している。
また、円筒部51a内に位置してレバー軸54の中間部に駆動円板58が固着されており、これの端部に駆動レバー59が取付けられている。
尚、ケース51の縁部には端子台60が取着されており、これの両端面部がストッパ61となっている。
【0020】
ケース51には、端子台60を挟んで両側に対をなす第1の電極70及び第2の電極80が互いに側面を対向させて配設されている。
第1の電極70は、ステアリングホイール1が一方向例えば右方向に操作されたとき駆動レバー59により図7における時計方向へ即ちストッパ61と反対の方向へ駆動される。また、第2の電極80は、ステアリングホイール1が他方向例えば左方向に操作されたとき反時計方向へ駆動される。
以下これらについて説明する。
【0021】
第1の電極70は、第1のホルダー71と、この第1のホルダー71の上面に固定された絶縁板製の第1の接点基板72とから構成され、この第1の接点基板72の表面にZ字状の第1の接点73が面一状態に配設されている。
第1の接点73は、内周部の円弧状の接点73aが短く、外周部の円弧状の接点73bは長く形成され、両者は連結片73cにより連結されている。
【0022】
この第1のホルダー71は、扇形状をなしており、中心部に嵌合筒部71aが突設され、この嵌合筒部71aがレバー軸54に嵌合している。この第1のホルダー71には、同心円状に径大の大リブ71b及び径小の小リブ71cが突設されており、この間に第1の接点基板72が円周方向に移動可能に挿入されている。そして、この第1の接点基板72は、第1の接点73の位置を所望に調節した後、2個の長孔74に挿入されたねじ75により第1のホルダー71に固定される。
【0023】
尚、位置調整の目安となるように、第1のホルダー71には1本の基準線76aが刻まれ、第1の接点基板72には、基準線76aに対応して複数本の目盛り線76bが刻印されている。
この第1の電極70は、レバー軸54に挿入されたばね77により中心方向に付勢されて、外周縁部の当接部78がストッパ61に当接している。
【0024】
第2の電極80は、第2のホルダー81と、この第2のホルダー81の上面に固定された絶縁板製の第2の接点基板82とから構成され、この第2の接点基板82の表面にZ字状の第2の接点83が面一状態に配設されている。
この第2の接点83は、第1の接点73と同様に、内周部の円弧状の接点83aが短く、外周部の円弧状の接点83bは長く形成され、両者は連結片83cにより連結されている。
【0025】
この第2のホルダー81は、第1のホルダー71と対称な扇形状をなしており、中心部に突設された嵌合筒部81aが第1のホルダー71の嵌合筒部71aの外周部に嵌合している。また、嵌合筒部81aの上端に形成した凹部81dに第1のホルダー71の中心部71dを収容している。
【0026】
この第2のホルダー81にも、同心円状に径大の大リブ81b及び径小の小リブ81cが突設されており、この間に第2の接点基板82が円周方向に移動可能に挿入されている。そして、この第2の接点基板82は、第2の接点83を所望の位置に調節した後、2個の長孔84に挿入されたねじ85により第2のホルダー81に固定される。尚、第2のホルダー81及び第2の接点基板82には第1の電極70と同様に位置調整の目安となる基準線86a及び目盛り線86bが刻印されている。
【0027】
この第2の電極80は、中心においては、嵌合筒部81aに挿入されたばね87により中心方向に付勢されて外周縁部の当接部88がストッパ61に当接している。
【0028】
また、第1の電極70の当接部78と第2の電極80の当接部88間には、駆動レバー59が両側部を接するように挿入されている。
【0029】
端子台60には2本の接触片62が取付けられ、これの先端部はそれぞれ第1の接点73の内側の接点73a及び第2の接点83の内側の接点83aに接触している。
【0030】
ブラシ89は、比例ソレノイド30のヨーク40の外底部に、絶縁板46を介して取付けられている。これは、基部の両端から突出した接触片89aを備えており、接触片89aの端部はそれぞれ第1の接点73の外側の接点73b及び第2の接点83の外側の接点83bに接触している。
端子台60には図2に示す2本の引出し線63が接続されており、ブラシ89及び接触片62が接点73及び接点83に接触している間は通電状態を呈し、離反したときに断電状態に切り替わる。
【0031】
この比較スイッチ50は、変位レバー53のピン56を入力トルク検出装置20のスリーブ23の溝28に挿入して、ケース51の取付片52を入力トルク検出装置20に固定される。
つぎに、ケース51の他面部の周縁部に、比例ソレノイド30のハウジング31を嵌合して、ブラシ89を接点73b及び接点83bに接触させ、ハウジング31をケース51に図示しないねじにより固定する。
これにより比例ソレノイド30が比較スイッチ50に対して同心状態に組立てられる。
【0032】
ここで、操舵トルクによる入力トルク検出装置20の検出量(第1及び第2の電極70,80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89の移動量)との関係は、図9に示す制御線Cに沿って制御される。この際、図9において、後述するように、qrstq’r’s’t’で囲まれた制御許容範囲は、正常時は第1の電極70の接点73,第21の電極80の接点83がブラシ89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89が第1の電極70の接点73または第21の電極80の接点83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。
【0033】
つぎに、比較スイッチ50の作用に関して図8〜図14を参照して説明する。
ステアリングホイール1が右方向に操作されたとき、第1の電極70の接点73が図7における時計回り方向へ移動され、左方向に操作されたとき第21の電極80の接点83が反時計回り方向へ移動される。その作用は同じであるので、ステアリングホイール1が右方向に操作された場合を例にして説明する。
【0034】
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8のSTEP10)は、図9におけるO点(制御許容範囲)に相当し、図10に示すように、第1の電極70の接点73及び第21の電極80の接点83にブラシ89が接触して、通電状態にある。
【0035】
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Cに沿って移動する)場合(STEP11)
図9におけるH点に相当し、第1の電極70の接点73及びブラシ89が図10に示す関係を維持しながら移動する。また、ブラシ89は第21の電極80の接点83上を移動するが、通電状態は維持される(図11)。
そして、更にブラシ89が移動して図9に示すJ点に達すると、図12に示すように第1の電極70の接点73を超えて(STEP12)電源は断電状態に切り替わる。
【0036】
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)
ブラシ89が第1の電極70の接点73よりも早く進行する。ブラシ89がq’t線に達するまでは通電状態にある(図11)。そして、ブラシ89がq’t線を超えると{図9に示すK点(フェールエリア)}、ブラシ89は第1の電極70の接点73を通過して絶縁基板上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する(図12)。
【0037】
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)
第1の電極70の接点73がブラシ89よりも早く進行する。ブラシ89がsr線に達するまでは通電状態にある(図11)。そして、ブラシ89がsr線を超えると{図9に示すL点(フェールエリア)}、ブラシ89または接触片62が第1の電極70の接点73を通過して絶縁基板上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する(図13)。
【0038】
5,アシストトルクが逆方向に作用した場合(STEP14、図14)
ブラシ89が反対方向に移動するので、ブラシ89がqr線に達するまでは通電状態にある。そして、ブラシ89がqr線を超えると{図9に示すM点(フェールエリア)}、ブラシ89は第21の電極80の接点83を通過して絶縁基板上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する。
【0039】
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15を参照して説明する。
イグニッションスイッチ91をオンにすると、エンジンスタータ連動リレーの接点92がオンされて、直流電源93が回路に接続される。エンジンスタータ接点92にはリレーコイル94が直列に接続されており、エンジンスタータ連動リレーの接点92がオフになってもその接点95及び接点96が自己保持される。接点95は、比較スイッチ50及びリレーコイル94に直列に接続されており、また、接点96はアシストモータ10及び比例ソレノイド30に直列に接続されている。尚、リレー94と並列にコンデンサ97が接続されている。又、接点92は接点95と並列に接続されていても良い。
【0040】
つぎに、図16において、ステアリングホイール1を操作すると、入力トルク検出装置20が操舵トルクを検出し、また、比例ソレノイド30がアシストトルクを検出する。そして、両者を比較スイッチ50で比較して(図16のSTEP20)、その関係が制御許容範囲であれば、比較スイッチ50が通電状態を保持し(STEP24)、パワーアシストが継続される。
【0041】
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、比較スイッチ50が故障を検出して断電状態となり、リレー94がオフとなるので(STEP21)、その接点95及び接点96も同時にオフとなる。
これにより、モータ10が断電されて(STEP22)、アシストトルクは零となり、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)。
【0042】
尚、本実施例においては、急ハンドルや振動等により比較スイッチ50が瞬間的に断電状態となっても、コンデンサ97の容量に応じた時間だけ接点95及び接点96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。
【0043】
上記実施例によれば、つぎの効果を奏するものである。
(1)第1の電極70及び第2の電極80をケース51の中心に対して回動可能に構成したので、入力トルク検出装置20の出力に応じて変位レバー53が変位すると、その変位量が駆動レバー59を介してそのまま第1の電極70または第2の電極80へ伝達されるので、特別の変換装置を必要とせず、構成が簡単になし得る。
【0044】
(2)第1の電極70及び第2の電極80を回動可能に構成したので、比例ソレノイド30の出力を変換したブラシ89との比較が簡単にできる。
(3)ストッパ61を挟んで両側に第1の電極70及び第2の電極80を配置したので、電極を直線運動させるものに比して小形にできる。
【0045】
【発明の効果】
本発明の電動式パワーステアリングシステムは、入力トルク検出装置の出力に応じて変位する比較スイッチの第1及び第2の電極を回動可能に構成し、比例ソレノイドの出力に応じてブラシを変位させ、これら第1及び第2の電極及びブラシを直接比較するようにしたので、構成を簡単になし得るとともに、第1及び第2の電極をストッパを挟んでその両側に配置したので、機器全体を小形化することができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一部を破断して示す比較スイッチ及び比例ソレノイドの斜視図である。
【図2】 比較スイッチ及び比例ソレノイドの縦断正面図である。
【図3】 比較スイッチ及び比例ソレノイドの分解図である。
【図4】 比例ソレノイドのアクチュエータと磁石の関係を示す平面図である。
【図5】 比例ソレノイドのカバーを取除いた平面図である。
【図6】 第1及び第2の電極の分解斜視図である。
【図7】 第1及び第2の電極の平面図である。
【図8】 比較スイッチの制御形態を示すフローチャートである。
【図9】 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】 比較スイッチの機械的変位の第1の状態を示す図である。
【図11】 比較スイッチの機械的変位の第2の状態を示す図である。
【図12】 比較スイッチの機械的変位の第3の状態を示す図である。
【図13】 比較スイッチの機械的変位の第4の状態を示す図である。
【図14】 比較スイッチの機械的変位の第5の状態を示す図である。
【図15】 制御回路図である。
【図16】 制御を示すフローチャートである。
【図17】 システムを説明するブロック図である。
【図18】 要部の縦断正面図である。
【図19】 入力トルク検出装置の縦断正面図である。
【図20】 入力トルク検出装置のスリーブの正面図である。
【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
20 入力トルク検出装置
30 比例ソレノイド
50 比較スイッチ
51 ケース
53 変位レバー
54 レバー軸
59 駆動レバー
70 第1の電極
73 接点
80 第2の電極
83 接点
89 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おける比較スイッチに関する。
【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。
【0003】
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。
【0004】
こ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。
【0005】
出願人は、特願平9−32302号において、これらの問題を解決した基本発明を開示している。この発明の目的は、操舵トルク及びアシストトルクを機械的変位量に変換し、これらを直接比較し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ものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した発明には、操舵トルク及びアシストトルクの機械的変位量を効率よく比較スイッチに伝達する手段、及びこれら機械的変位量を簡単な構成で比較するとともに全体を小形に構成するという新たな問題があった。
出願人は鋭意研究の結果、本願発明を完成したのである。
【0007】
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、簡単な構成で、操舵トルクを機械的変位量に変換できる電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本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する入力トルク検出装置20と、
入力トルク検出装置20の検出信号に対応したアシストモータ10の付加トルクを検出する比例ソレノイド30と、
入力トルク検出装置20の出力に応じた変位量と比例ソレノイド30の出力に応じた変位量とを比較して制御範囲を管理する比較スイッチ50とを備えた電動式パワーステアリングシステムにおいて、
比較スイッチ50を、
周縁部にストッパ61を有するケース51と、
ケース51の中心に回動可能に取着されステアリングホイール1の操舵方向及び操舵トルクに応じて回動する変位レバー53と、
円弧状の接点73を有しケース51の中心に回動可能に取着され一方の側面がストッパ61に圧接される第1の電極70と、
円弧状の接点83を有し前記第1の電極70に対して側面を対向させてケース51の中心に回動可能に取着され該側面がストッパ61に圧接される第2の電極80と、
変位レバー53と一体に設けられステアリングホイール1が一方向に操舵されたとき第1の電極70をストッパ61とは反対の方向に回動させ、ステアリングホイール1が他方向に操舵されたとき第2の電極80をストッパ61とは反対の方向に回動させる駆動レバー59と、
第1及び第2の電極70,80の各接点73,83に接触し比例ソレノイド30の出力に応じて変位するブラシ89とから構成したので、操舵トルクによる変位量とアシストモータ10の付加トルクによる変位量とが、第1及び第2の電極70,80の変位及びこれら各接点73,83に接触しながら変位するブラシ89により直接比較できるので、構成が簡単になり、しかも、第1及び第2の電極70,80を回動可能に構成したので、装置全体が小形化できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施例につき図面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17,図18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。
【0010】
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は、モータ軸11にウォームギヤー12が連結されており、これに噛み合うウォームホィール13と、ウォームホィール13と一体化された図示しないピニオンを介してアシストトルクがラック5に伝達される。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。尚、本実施例においてはウォームギヤーを使った減速装置を用いているが、これに限定されるものではなく減速装置であれば、どのような構成のものを用いても良い。
【0011】
つぎに、操舵トルクを検出するトーションバー方式の入力トルク検出装置20について図19,図20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。
【0012】
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。
【0013】
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。入力トルク検出装置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。
【0014】
つぎに、アシストモータ10の付加トルクを検出する比例ソレノイド30について図1〜図5を参照して説明する。
ハウジング31は有底円筒状をなしており、中心部に取着した球軸受32にローターシャフト33が回動可能に取着されている。アクチュエータ34は、コアー35の4箇の磁極にそれぞれコイル36を巻回して構成されており、中心部に圧入されたステータパイプ37をローターシャフト33に挿入して、ハウジング31に固定されている。コイル36は、両端部がハウジング31の端子台38に取付けられており、アシストモータ10に直列に接続されている。
【0015】
永久磁石39は、有底円筒状のヨーク40の内周部に取付けられている。ローターシャフト33の下端部にはヨーク40の中心部が固着されていて、これにより永久磁石39がアクチュエータ34の外周部に回動可能に配置されている。ヨーク40の底面には長孔41が形成されており、これにアクチュエータ34から突設されたピン42が挿入されて、ヨーク40の回動角度を規制している。
【0016】
ローターシャフト33の上端部は、ハウジング31からアクチュエータ34の反対側に突出しており、ここに渦巻ばね43の中心部が固定されている。また、渦巻ばね43の外周自由端部は、固定枠44を介してハウジング31に固定されている。この固定枠44をハウジング31に固定する位置は、渦巻ばね43に沿って任意に変えることができ(図5に二点鎖線で示す)、これにより、渦巻ばね43の有効長さが変化するので、渦巻ばね43のばね定数が調節できるようになっている。
【0017】
尚、渦巻ばね43を覆うように、カバー45がハウジング31に取付けられている。
また、ヨーク40の外底部には絶縁板46を介して後述する比較スイッチ50のブラシ89が取付けられている。
【0018】
つぎに比較スイッチ50について図6及び図7をも参照して説明する。
ケース51は、円筒状をなしており、中央の両側面部に取付片52が設けられ、この取付片52の上下にそれぞれ円筒部51a,51bが、また、中心部に軸受部51cが形成されている。
変位レバー53は、中心軸として機能するレバー軸54と、円筒部51b内においてレバー軸54の端部に固着された円板55と、円板55の周縁部に突設されたピン56とから構成されている。
この変位レバー53は、レバー軸54が軸受部51cに嵌合して、ケース51に中心に回動可能に取着されている。
【0019】
ばね57は、ケース51と変位レバー53との間に介装されて、変位レバー53を一方向に付勢し、比較スイッチ50が入力トルク検出装置20に取付けられた作動時においてピン56をスリーブ23の溝28に隙間なく圧接している。
また、円筒部51a内に位置してレバー軸54の中間部に駆動円板58が固着されており、これの端部に駆動レバー59が取付けられている。
尚、ケース51の縁部には端子台60が取着されており、これの両端面部がストッパ61となっている。
【0020】
ケース51には、端子台60を挟んで両側に対をなす第1の電極70及び第2の電極80が互いに側面を対向させて配設されている。
第1の電極70は、ステアリングホイール1が一方向例えば右方向に操作されたとき駆動レバー59により図7における時計方向へ即ちストッパ61と反対の方向へ駆動される。また、第2の電極80は、ステアリングホイール1が他方向例えば左方向に操作されたとき反時計方向へ駆動される。
以下これらについて説明する。
【0021】
第1の電極70は、第1のホルダー71と、この第1のホルダー71の上面に固定された絶縁板製の第1の接点基板72とから構成され、この第1の接点基板72の表面にZ字状の第1の接点73が面一状態に配設されている。
第1の接点73は、内周部の円弧状の接点73aが短く、外周部の円弧状の接点73bは長く形成され、両者は連結片73cにより連結されている。
【0022】
この第1のホルダー71は、扇形状をなしており、中心部に嵌合筒部71aが突設され、この嵌合筒部71aがレバー軸54に嵌合している。この第1のホルダー71には、同心円状に径大の大リブ71b及び径小の小リブ71cが突設されており、この間に第1の接点基板72が円周方向に移動可能に挿入されている。そして、この第1の接点基板72は、第1の接点73の位置を所望に調節した後、2個の長孔74に挿入されたねじ75により第1のホルダー71に固定される。
【0023】
尚、位置調整の目安となるように、第1のホルダー71には1本の基準線76aが刻まれ、第1の接点基板72には、基準線76aに対応して複数本の目盛り線76bが刻印されている。
この第1の電極70は、レバー軸54に挿入されたばね77により中心方向に付勢されて、外周縁部の当接部78がストッパ61に当接している。
【0024】
第2の電極80は、第2のホルダー81と、この第2のホルダー81の上面に固定された絶縁板製の第2の接点基板82とから構成され、この第2の接点基板82の表面にZ字状の第2の接点83が面一状態に配設されている。
この第2の接点83は、第1の接点73と同様に、内周部の円弧状の接点83aが短く、外周部の円弧状の接点83bは長く形成され、両者は連結片83cにより連結されている。
【0025】
この第2のホルダー81は、第1のホルダー71と対称な扇形状をなしており、中心部に突設された嵌合筒部81aが第1のホルダー71の嵌合筒部71aの外周部に嵌合している。また、嵌合筒部81aの上端に形成した凹部81dに第1のホルダー71の中心部71dを収容している。
【0026】
この第2のホルダー81にも、同心円状に径大の大リブ81b及び径小の小リブ81cが突設されており、この間に第2の接点基板82が円周方向に移動可能に挿入されている。そして、この第2の接点基板82は、第2の接点83を所望の位置に調節した後、2個の長孔84に挿入されたねじ85により第2のホルダー81に固定される。尚、第2のホルダー81及び第2の接点基板82には第1の電極70と同様に位置調整の目安となる基準線86a及び目盛り線86bが刻印されている。
【0027】
この第2の電極80は、中心においては、嵌合筒部81aに挿入されたばね87により中心方向に付勢されて外周縁部の当接部88がストッパ61に当接している。
【0028】
また、第1の電極70の当接部78と第2の電極80の当接部88間には、駆動レバー59が両側部を接するように挿入されている。
【0029】
端子台60には2本の接触片62が取付けられ、これの先端部はそれぞれ第1の接点73の内側の接点73a及び第2の接点83の内側の接点83aに接触している。
【0030】
ブラシ89は、比例ソレノイド30のヨーク40の外底部に、絶縁板46を介して取付けられている。これは、基部の両端から突出した接触片89aを備えており、接触片89aの端部はそれぞれ第1の接点73の外側の接点73b及び第2の接点83の外側の接点83bに接触している。
端子台60には図2に示す2本の引出し線63が接続されており、ブラシ89及び接触片62が接点73及び接点83に接触している間は通電状態を呈し、離反したときに断電状態に切り替わる。
【0031】
この比較スイッチ50は、変位レバー53のピン56を入力トルク検出装置20のスリーブ23の溝28に挿入して、ケース51の取付片52を入力トルク検出装置20に固定される。
つぎに、ケース51の他面部の周縁部に、比例ソレノイド30のハウジング31を嵌合して、ブラシ89を接点73b及び接点83bに接触させ、ハウジング31をケース51に図示しないねじにより固定する。
これにより比例ソレノイド30が比較スイッチ50に対して同心状態に組立てられる。
【0032】
ここで、操舵トルクによる入力トルク検出装置20の検出量(第1及び第2の電極70,80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89の移動量)との関係は、図9に示す制御線Cに沿って制御される。この際、図9において、後述するように、qrstq’r’s’t’で囲まれた制御許容範囲は、正常時は第1の電極70の接点73,第21の電極80の接点83がブラシ89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89が第1の電極70の接点73または第21の電極80の接点83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。
【0033】
つぎに、比較スイッチ50の作用に関して図8〜図14を参照して説明する。
ステアリングホイール1が右方向に操作されたとき、第1の電極70の接点73が図7における時計回り方向へ移動され、左方向に操作されたとき第21の電極80の接点83が反時計回り方向へ移動される。その作用は同じであるので、ステアリングホイール1が右方向に操作された場合を例にして説明する。
【0034】
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8のSTEP10)は、図9におけるO点(制御許容範囲)に相当し、図10に示すように、第1の電極70の接点73及び第21の電極80の接点83にブラシ89が接触して、通電状態にある。
【0035】
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Cに沿って移動する)場合(STEP11)
図9におけるH点に相当し、第1の電極70の接点73及びブラシ89が図10に示す関係を維持しながら移動する。また、ブラシ89は第21の電極80の接点83上を移動するが、通電状態は維持される(図11)。
そして、更にブラシ89が移動して図9に示すJ点に達すると、図12に示すように第1の電極70の接点73を超えて(STEP12)電源は断電状態に切り替わる。
【0036】
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)
ブラシ89が第1の電極70の接点73よりも早く進行する。ブラシ89がq’t線に達するまでは通電状態にある(図11)。そして、ブラシ89がq’t線を超えると{図9に示すK点(フェールエリア)}、ブラシ89は第1の電極70の接点73を通過して絶縁基板上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する(図12)。
【0037】
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)
第1の電極70の接点73がブラシ89よりも早く進行する。ブラシ89がsr線に達するまでは通電状態にある(図11)。そして、ブラシ89がsr線を超えると{図9に示すL点(フェールエリア)}、ブラシ89または接触片62が第1の電極70の接点73を通過して絶縁基板上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する(図13)。
【0038】
5,アシストトルクが逆方向に作用した場合(STEP14、図14)
ブラシ89が反対方向に移動するので、ブラシ89がqr線に達するまでは通電状態にある。そして、ブラシ89がqr線を超えると{図9に示すM点(フェールエリア)}、ブラシ89は第21の電極80の接点83を通過して絶縁基板上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する。
【0039】
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15を参照して説明する。
イグニッションスイッチ91をオンにすると、エンジンスタータ連動リレーの接点92がオンされて、直流電源93が回路に接続される。エンジンスタータ接点92にはリレーコイル94が直列に接続されており、エンジンスタータ連動リレーの接点92がオフになってもその接点95及び接点96が自己保持される。接点95は、比較スイッチ50及びリレーコイル94に直列に接続されており、また、接点96はアシストモータ10及び比例ソレノイド30に直列に接続されている。尚、リレー94と並列にコンデンサ97が接続されている。又、接点92は接点95と並列に接続されていても良い。
【0040】
つぎに、図16において、ステアリングホイール1を操作すると、入力トルク検出装置20が操舵トルクを検出し、また、比例ソレノイド30がアシストトルクを検出する。そして、両者を比較スイッチ50で比較して(図16のSTEP20)、その関係が制御許容範囲であれば、比較スイッチ50が通電状態を保持し(STEP24)、パワーアシストが継続される。
【0041】
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、比較スイッチ50が故障を検出して断電状態となり、リレー94がオフとなるので(STEP21)、その接点95及び接点96も同時にオフとなる。
これにより、モータ10が断電されて(STEP22)、アシストトルクは零となり、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)。
【0042】
尚、本実施例においては、急ハンドルや振動等により比較スイッチ50が瞬間的に断電状態となっても、コンデンサ97の容量に応じた時間だけ接点95及び接点96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。
【0043】
上記実施例によれば、つぎの効果を奏するものである。
(1)第1の電極70及び第2の電極80をケース51の中心に対して回動可能に構成したので、入力トルク検出装置20の出力に応じて変位レバー53が変位すると、その変位量が駆動レバー59を介してそのまま第1の電極70または第2の電極80へ伝達されるので、特別の変換装置を必要とせず、構成が簡単になし得る。
【0044】
(2)第1の電極70及び第2の電極80を回動可能に構成したので、比例ソレノイド30の出力を変換したブラシ89との比較が簡単にできる。
(3)ストッパ61を挟んで両側に第1の電極70及び第2の電極80を配置したので、電極を直線運動させるものに比して小形にできる。
【0045】
【発明の効果】
本発明の電動式パワーステアリングシステムは、入力トルク検出装置の出力に応じて変位する比較スイッチの第1及び第2の電極を回動可能に構成し、比例ソレノイドの出力に応じてブラシを変位させ、これら第1及び第2の電極及びブラシを直接比較するようにしたので、構成を簡単になし得るとともに、第1及び第2の電極をストッパを挟んでその両側に配置したので、機器全体を小形化することができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一部を破断して示す比較スイッチ及び比例ソレノイドの斜視図である。
【図2】 比較スイッチ及び比例ソレノイドの縦断正面図である。
【図3】 比較スイッチ及び比例ソレノイドの分解図である。
【図4】 比例ソレノイドのアクチュエータと磁石の関係を示す平面図である。
【図5】 比例ソレノイドのカバーを取除いた平面図である。
【図6】 第1及び第2の電極の分解斜視図である。
【図7】 第1及び第2の電極の平面図である。
【図8】 比較スイッチの制御形態を示すフローチャートである。
【図9】 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】 比較スイッチの機械的変位の第1の状態を示す図である。
【図11】 比較スイッチの機械的変位の第2の状態を示す図である。
【図12】 比較スイッチの機械的変位の第3の状態を示す図である。
【図13】 比較スイッチの機械的変位の第4の状態を示す図である。
【図14】 比較スイッチの機械的変位の第5の状態を示す図である。
【図15】 制御回路図である。
【図16】 制御を示すフローチャートである。
【図17】 システムを説明するブロック図である。
【図18】 要部の縦断正面図である。
【図19】 入力トルク検出装置の縦断正面図である。
【図20】 入力トルク検出装置のスリーブの正面図である。
【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
20 入力トルク検出装置
30 比例ソレノイド
50 比較スイッチ
51 ケース
53 変位レバー
54 レバー軸
59 駆動レバー
70 第1の電極
73 接点
80 第2の電極
83 接点
89 ブラシ
Claims (1)
- ステアリングホイールの操舵トルクを検出する入力トルク検出装置と、
前記入力トルク検出装置の検出信号に対応したアシストモータの付加トルクを検出する比例ソレノイドと、
前記入力トルク検出装置の出力に応じた変位量と前記比例ソレノイドの出力に応じた変位量とを比較して制御範囲を管理する比較スイッチとを備えた電動式パワーステアリングシステムにおいて、
前記比較スイッチを、
周縁部にストッパを有するケースと、
このケースの中心に回動可能に取着されステアリングホイールの操舵方向及び操舵トルクに応じて回動する変位レバーと、
円弧状の接点を有し前記ケースの中心に回動可能に取着され一方の側面がストッパに圧接される第1の電極と、
円弧状の接点を有し前記第1の電極に対して側面を対向させて前記ケースの中心に回動可能に取着され該側面がストッパに圧接される第2の電極と、
前記変位レバーと一体に設けられ前記ステアリングホイールが一方向に操舵されたとき前記第1の電極をストッパとは反対の方向に回動させ、前記ステアリングホイールが他方向に操舵されたとき前記第2の電極をストッパとは反対の方向に回動させる駆動レバーと、
前記第1及び第2の電極の各接点に接触し前記比例ソレノイドの出力に応じて変位するブラシと
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比較スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23591097A JP3793831B2 (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23591097A JP3793831B2 (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1178918A JPH1178918A (ja) | 1999-03-23 |
JP3793831B2 true JP3793831B2 (ja) | 2006-07-05 |
Family
ID=16993057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23591097A Expired - Fee Related JP3793831B2 (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3793831B2 (ja) |
-
1997
- 1997-09-01 JP JP23591097A patent/JP3793831B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1178918A (ja) | 1999-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101145533B1 (ko) | 능동형 가속페달의 엑츄에이터 장치 | |
US20070235248A1 (en) | Electric power steering assembly and method for fabricating same | |
JP3793831B2 (ja) | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ | |
JP3831861B2 (ja) | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ | |
JP3799767B2 (ja) | 電動式パワーステアリングシステムの比例ソレノイド | |
JP3831862B2 (ja) | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ | |
JP3793830B2 (ja) | 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 | |
EP1354784B1 (en) | Electric Power Steering Apparatus | |
JPH11105722A (ja) | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ | |
JP3743874B2 (ja) | 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 | |
JPH1191597A (ja) | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ | |
JPH1191596A (ja) | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ | |
JPH1191595A (ja) | 電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ | |
JPH1199947A (ja) | 電動式パワーステアリングシステムの比例ソレノイド | |
JP3736270B2 (ja) | 操舵トルク検出装置 | |
KR100362791B1 (ko) | 전동반력식 파워스티어링 보조장치 | |
JP2008111805A (ja) | トルク検知センサ | |
JP3743870B2 (ja) | 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 | |
JP2008111808A (ja) | トルク検知センサ | |
JP2000272526A (ja) | 車両用操舵装置 | |
JP2000234971A (ja) | トルクセンサ及び同トルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置 | |
JP3755991B2 (ja) | 動力舵取装置 | |
JP3775940B2 (ja) | トルクセンサ及びこれを用いた舵取装置 | |
JP4326116B2 (ja) | ケーブル式ステアリング装置における操舵トルク検出装置 | |
JP3638331B2 (ja) | 後輪舵角規制装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060220 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060227 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060320 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |