JP5974443B2 - 車両用操舵装置及びモータ - Google Patents
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Description
また、上記構成によれば、検出精度を低下させることなく、装置全体としての回路規模をより縮小することができる変位検出装置を備えた車両用操舵装置を提供することができる。
同構成によれば、第1〜第3の変位検出センサのいずれかがショート故障を発生した場合、当該変位検出センサと共にこれに接続される該当の前記遮断手段に過電流が流れる。しかしながら、前記遮断手段等に流れる電流は、前記制限抵抗における電圧降下分だけ低減されることで、前記遮断手段の耐久性を向上することができる。
図1に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置(EPS)1において、ステアリング2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介してラック軸5と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック軸5の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト3は、コラムシャフト3a、インターミディエイトシャフト3b、及びピニオンシャフト3cを連結してなる。そして、このステアリングシャフト3の回転に伴うラック軸5の往復直線運動が、同ラック軸5の両端に連結されたタイロッド6を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪7の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
電気角360deg=機械角72deg
∴電気角120deg=機械角24deg
つまり、ホール素子HA〜HCは、電気角120deg毎に配置されている。そして、図3に示すように、ホール素子HA〜HCのホール電圧VhA〜VhCは、モータ12の回転に対して振幅変化の位相が互いに電気角120deg毎ずれている。各ホール電圧VhA〜VhCは、振動中心の嵩上げ分及び位相を無視すれば「SINθ」で表されることから、ECU11は、回転角θの検出自体はいずれか一つのホール電圧VhA〜VhCのみで下式により可能である。
ただし、ECU11は、一つのホール電圧VhA〜VhCのみではモータ12の回転方向が把握できない。従って、ECU11は、ホール電圧VhA〜VhCのいずれか二つを利用してモータ12の回転方向を把握するようにしている。
図4に示すように、ECU11のD/A出力端子(図示略)にその非反転入力端子(+)が電気的に接続されたオペアンプ31の出力端子には、複数(3つ)の回転角検出回路部32A,32B,32Cが並列接続されている。即ち、これら回転角検出回路部32A〜32Cの各々は、例えばトランジスタ(FET、バイポーラトランジスタなど)からなる遮断手段としてのスイッチSWA,SWB,SWCと、前記ホール素子HA〜HCと、制限抵抗RA,RB,RCとが直列接続されてなる。そして、スイッチSWA〜SWCにおいてオペアンプ31の出力端子にそれぞれ電気的に接続されるとともに、制限抵抗RA〜RCにおいてそれぞれ接地されている。尚、オペアンプ31の出力端子は、同オペアンプ31の反転入力端子(−)にも電気的に接続されている。そして、各回転角検出回路部32A〜32Cには、ECU11からオペアンプ31を介して電力としての一定電圧Vpが供給されるように構成されている。オペアンプ31は、回転角検出回路部32A〜32Cの全てに共有の電源回路(定電圧回路)を構成する。
まず、全てのホール素子HA〜HCが正常に動作しており、全てのスイッチSWA〜SWCがオン状態に維持されているものとする。このとき、全てのホール素子HA〜HCにそれぞれ制御電流が流れることで、これらホール素子HA〜HCは前述の磁束密度に応じたホール電圧VhA〜VhCをそれぞれ発生する。ECU11は、これらホール電圧VhA〜VhCのいずれか二つ(本実施形態ではホール電圧VhA,VhB)を利用してモータ12の回転角θ等を検出する。
(1)本実施形態では、ホール素子HA〜HCのいずれかがショート故障を発生した場合、当該ホール素子HA〜HCに接続される該当のスイッチSWA〜SWCにより電力供給を遮断することで、該ホール素子HA〜HCに過電流が流れ続けることを解消できる。
(3)本実施形態では、小型で信頼性の高いホール素子HA〜HCにより、モータ12の回転角θを検出することができる。
・上記実施形態では、オペアンプ31に回転角検出回路部32A〜32C(スイッチSWA〜SWC、ホール素子HA〜HC及び制限抵抗RA〜RCの直列回路)を並列接続した。これに対し、例えばオペアンプ31にスイッチSWA〜SWC及びホール素子HA〜HCの直列回路を並列接続するとともに、同並列回路に共通の制限抵抗を直列接続するようにしてもよい。このように変更することで回路構成がより簡素化される。
・上記実施形態では、本発明をモータ12の回転角θを検出するモータ回転角センサ16に具体化したが、例えばモータ12の回転軸のねじりを検出するトルクセンサに具体化してもよい。あるいは、操舵トルク(ステアリングシャフト3のねじり)を検出するトルクセンサに具体化してもよい。要は、冗長性の向上のために複数の変位検出センサを備えた変位検出装置であればよい。
・上記実施形態では、本発明をEPS1に具体化したが、パワーアシスト機能を有しない車両用操舵装置やこれら以外の適宜の装置に具体化してもよい。
Claims (3)
- 検出対象物の変位に対する出力の変化の位相が互いに異なる位置に配置される第1〜第3の変位検出センサと、前記第1〜第3の変位検出センサを動作させるための電力供給をそれぞれ遮断可能な複数の遮断手段とを備え、前記第1の変位検出センサ及び前記第2の変位検出センサを利用して検出対象物の所定の物理量を検出するとともに、前記第1の変位検出センサ及び前記第2の変位検出センサの一方の変位検出センサがショート故障した場合には、同他方の変位検出センサ及び前記第3の変位検出センサを利用して検出対象物の所定の物理量を検出する変位検出装置を備えた車両用操舵装置であって、
前記第1〜第3の変位検出センサは、ホール素子であり、
出力されるホール電圧の低下に基づいて、ホール電圧が低下した前記ホール素子への電力供給を遮断する状態に前記遮断手段を切り替える制御部を備えることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1に記載の車両用操舵装置において、
前記第1〜第3の変位検出センサには、制限抵抗が直列接続されていることを特徴とする車両用操舵装置。 - 検出対象物の変位に対する出力の変化の位相が互いに異なる位置に配置される第1〜第3の変位検出センサと、前記第1〜第3の変位検出センサを動作させるための電力供給をそれぞれ遮断可能な複数の遮断手段とを備え、前記第1の変位検出センサ及び前記第2の変位検出センサを利用して検出対象物の所定の物理量を検出するとともに、前記第1の変位検出センサ及び前記第2の変位検出センサの一方の変位検出センサがショート故障した場合には、同他方の変位検出センサ及び前記第3の変位検出センサを利用して検出対象物の所定の物理量を検出する変位検出装置を、モータの回転角を検出する又はモータのトルクを検出するセンサとして備えたモータであって、
前記第1〜第3の変位検出センサは、ホール素子であり、
出力されるホール電圧の低下に基づいて、ホール電圧が低下した前記ホール素子への電力供給を遮断する状態に前記遮断手段を切り替える制御部を備えることを特徴とするモータ。
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