JPH01254471A

JPH01254471A - 電動式パワーステアリング装置における電磁クラッチ制御回路

Info

Publication number: JPH01254471A
Application number: JP63081527A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nishimura; 西村　重雄
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1988-04-01
Filing date: 1988-04-01
Publication date: 1989-10-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、電動式パワーステアリング装置における電
磁クラッチ制御回路に関する。

従来技術および発明の課題電動式パワーステアリング装置は、一般に、操舵力を補
助するための電動モータと、電動モータとステアリング
系との間に設けられた電磁クラッチとを備えている。

電磁クラッチは、常時は結合状態にある。そして、車速
が所定速度以上になったとき、電動式パワーステアリン
グ装置の構□成機器に障害が発生したとき等に強制的に
切られる。車速が所定速度以上になったときに電磁クラ
ッチが切られるのは、高速走行時に、電動モータの慣性
モーメントの影響がステアリング系に及ばないようにす
るためである。

電磁クラッチの切替制御は、クラッチ切替時に運転者に
衝撃を感じさせないようにするために、一般に、ＰＷＭ
制御されている。このようなＰＷＭ制御を行う電磁クラ
ッチ制御装置としては、ＣＰＵからの指令信号とクラッ
チ電流検出回路からの電流検出信号とを比較することに
よってＰＷＭ基準信号をつくり、このＰＷＭ基準信号と
三角波（ＰＷＭ用比較波）とを比較することにより、ク
ラッチ制御用ＰＷＭ信号を得る制御装置（第１制御装置
）、または高機能のＣＰＵによりＣＰＵから直接クラッ
チ制御用ＰＷＭ信号を出力する制御装置（第２制御装置
）等がある。

しかしながら、上記第１制御装置では、クラッチ電流検
出回路およびＣＰＵからの指令信号と電流検出信号とを
比較する比較回路とが必要であり、構成が複雑であると
いう問題がある。

また、上記第２制御装置では、高機能のＣＰＵが必要で
あるため、高価であるという問題がある。

この発明は、構成が簡単でしかも安価な電動式パワース
テアリング装置における電磁クラッチ制御回路を提供す
ることを目的とする。

課題を解決するための手段この発明による電動式パワーステアリング装置における
電磁クラッチ制御回路は、負極が接地されたコンデンサ
と、コンデンサの正極と充電用直流電源との間に直列接
続された充電用スイッチング素子および充電抵抗と、コ
ンデンサの正極と接地との間に直列接続された放電用ス
イッチング素子および放電抵抗とを有する充放電回路、
クラッチ切替指令信号に基づいて、充電用スイッチング
素子をオンにするとともに放電用スイッチング素子をオ
フにする充電モードと、放電用スイッチング素子をオン
にするとともに充電用スイッチング素子をオフにする放
電モードとの切替を行なう充放電切替回路、ならびに充
放電回路の出力とＰＷＭ用比較波とを比較しクラッチ制
御用ＰＷＭ信号を出力する比較回路を備えていることを
特徴とする。

作用常時は、クラッチ入りを表すクラッチ切替指令信号が、
クラッチ制御回路に入力しており、充放電切替回路によ
り、充電用スイッチング素子がオンにされているととも
に放電用スイッチング素子がオフにされている。このた
め、コンデンサは、電源電圧によって充電され、充放電
回路の出力は、電源電圧と等しい一定値になっている。

したがって、比較回路からは、デユーティ比が最大のク
ラッチ制御用ＰＷＭ信号が出力されるので、電磁クラッ
チが最大の結合度で結合されている。

電磁クラッチが結合されている状態から、電磁クラッチ
を切る場合には、クラッチ切替指令信号がクラッチ切り
を表す信号に切り替えられ、充放電切替回路により、充
電用スイッチング素子がオフにされるとともに放電用ス
イッチング素子がオンにされる。このため、コンデンサ
に充電されている電荷が、放電用スイッチング素子およ
び放電抵抗を介して放電され、充放電回路の出力電圧が
徐々に低下していき、所定時間経過後にほぼ零になる。

充放電回路の出力電圧の低下に伴って、比較回路から出
力されるＰＷＭ信号のデユーティ比が徐々に低下する。

したがって、電磁クラッチの結合度が徐々に低下してい
き、上記時間経過後に解放状態となる。

電磁クラッチが解放されている状態から、電磁クラッチ
を結合させる場合には、クラッチ切替指令信号がクラッ
チ入りを表す信号に切り替えられ、充放電切替回路によ
り、充電用スイッチング素子がオンにされるとともに放
電用スイッチング素子がオフにされる。このため、電源
から、充電用スイッチング素子および充電抵抗を介して
コンデンサに電流が流れ、コンデンサが充電され、充放
電回路の出力電圧が徐々に上昇していき、所定時間経過
後に電源電圧にほぼ等しくなる。

充放電回路の出力電圧の上昇に伴って、比較回路から出
力されるＰＷＭ信号のデユーティ比が徐々に上昇する。

したがって、電磁クラッチの結合度が徐々に高くなって
いき、上記時間経過後に結合状態となる。

実施例以下、図面を参照して、この発明の実施例について説明
する。

第１図は、電動式パワーステアリング装置の全体の概略
構成を示している。この装置は、操舵力を補助するため
の電動モータ（１）と、モータ駆動回路（２）と、電動
モータ（１）とステアリング系との間に設けられた電磁
クラッチ（３）と、クラッチ駆動回路（４）と、モータ
駆動回路（２）と主電源（バッテリー）（５）との間に
設けられたキースイッチ（６）およびフェイルリレー回
路（７）と、ステアリングシャフトの入力トルクを検出
するトルクセンサ（８）と、車速を検出する車速センサ
（９）と、トルクセンサ（８）の検出トルク、車速セン
サ（９）の検出速度等に基づいてモータ（１）および電
磁クラッチ（３）を制御するとともにフェイルリレー回
路（７）を制御する制御装置（１０）とを備えている。

図示は省略したが、モータ駆動回路（２）、トルクセン
サ（８）、車速センサ（９）、クラッチ駆動回路（４）
等のパワーステアリング装置各部の異常を検知するため
の異常検知回路が設けられており、各異常検知回路から
の検知信号が制御装置（１０）に送られる。

モータ（１）は、ステアリングシャフトの出力軸または
ステアリングギア等の適当箇所に減速機、電磁クラッチ
（３）等を介して連結されている。トルクセンサ（８）
は、たとえば、ステアリングシャフトの入力軸と出力軸
との間に設けられたトーションバーのねじれを検出する
ポテンショメータからなる。

制御装置（１０）は、マイクロコンピュータを備えてお
り、トルクセンサ（８）の検出トルクおよび車速センサ
（９）の検出速度等にもとづいてモータ（１）の操舵力
補助量を制御するモータ制御、車速センサ（９）の検出
速度等にもとづいて電磁クラッチ（３）の切り替えを制
御するクラッチ制御、各異常検知回路からの検知信号に
基づいてフェイルリレー回路（６）のリレー接点をオフ
にする等のフェイルセーフなどを行う。

第２図は、クラッチ駆動回路（４）の電気的構成を示し
ている。

電磁クラッチ（３）は、直流電源Ｖｄによって駆動され
る。電磁クラッチ（３）には、クラッチ駆動電流制御用
トランジスタ（１１）が直列に接続されている。また、
電磁クラッチ（３）には、ダイオード（１２）が並列に
接続されている。クラッチ駆動電流制御用トランジスタ
（１１）は、クラッチ制御回路（２０）によって制御さ
れる。

クラッチ制御回路（２０）は、コンデンサ（４５）と、
充電用スイッチング・トランジスタ（ＮＰＮ型トランジ
スタ）　（４１）と、充電抵抗（４２）と、放電用スイ
ッチング・トランジスタ（ＮＰＮ型トランジスタ）　（
４３）と、放電抵抗（４４）とからなる充放電回路（２
２）と、制御装置（ｌＯ）からのクラッチ切替指令信号
ａに基づいて充放電回路（２２）の充電動作と放電動作
とを切り替える充放電切替回路（２１）と、三角波（Ｐ
ＷＭ用比較波）発生回路（２３）と、充放電回路（２２
）の出力すと三角波Ｃとを比較しクラッチ制御用ＰＷＭ
信号ｄを出力する比較回路（２４）とを備えている。

負極が接地されたコンデンサ（４５）と、コンデンサ（
４５）の正極と充電用直流電源ＶＣとの間に直列接続さ
れた充電抵抗（４２）および充電用スイッチング・トラ
ンジスタ（４１）とによって、充電回路が構成されてい
る。上記コンデンサ（４５）と、コンデンサ（４５）の
正極と接地との間に直列接続された放電抵抗（４４）お
よび放電用スイッチング・トランジスタ（４３）によっ
て、放電回路が構成されている。

充放電切替回路（２１）は、制御装置（ｌＯ）からのク
ラッチ切替指令信号ａに基づいてオン・オフ制御されか
つ充電用スイッチング・トランジスタ（４１）および放
電用スイッチング・トランジスタ（４３）を制御する切
替制御用スイッチング・トランジスタ（ＮＰＮ型トラン
ジスタ）　（３１）を有している。切替制御用スイッチ
ング・トランジスタ（３１）のコレクタは、抵抗（３２
）を介して直流電源ｖｂに接続されているとともに充電
用スイッチング・トランジスタ（４１）および放電用ス
イッチング・トランジスタ（４３）のベースに接続され
ている。切替制御用スイッチング・トランジスタ（３１
）のエミッタは接地されている。切替制御用スイッチン
グ・トランジスタ（３１）のベースは、分圧回路（３４
）および抵抗（３３）を介して直流電源Ｖａに接続され
ているとともに分圧回路（３４）を介して制御装置（１
０）に接続されている。

制御装置（１０）からのクラッチ切替指令信号ａがＨレ
ベル（クラッチ切り信号）のときには、電源Ｖａから、
抵抗（３３）および分圧回路（３４）を介して切替制御
用スイッチング・トランジスタ（３１）のベースに電流
が流れるので、切替制御用スイッチング・トランジスタ
（３１）はオンとなる。

制御装置（ｌＯ）からのクラッチ切替指令信号ａがＬレ
ベル（クラッチ入り信号）のときには、切替制御用スイ
ッチング・トランジスタ（３１）のベースに電流が流れ
ないので、切替制御用スイッチング・トランジスタ（３
１）はオフとなる。

比較回路（２４）の第１入力端子には、充放電回路（２
２）の出力すが、抵抗（４Ｂ）を介して送られる。

比較回路（２４）の第２入力端子には、三角波発生回路
（２３）から出力される三角波Ｃが送られる。

比較回路（２４）は、第１入力端子に入力する充放電回
路（２２）の出力すが第２入力端子に入力する三角波Ｃ
より大きいときに、所定レベルの電圧信号（クラッチ制
御用ＰＷＭ信号）ｄを出力する。このＰＷＭ信号ｄは、
クラッチ駆動電流制御用スイッチング・トランジスタ（
１１）のベースに送られる。

クラッチ切替指令信号ａは、常時はＬレベル（クラッチ
入り信号）となっている。したがって、常時は、切替制
御用スイッチング・トランジスタ（３１）がオフであり
、充電用スイッチング・トランジスタ（４１）がオンと
なっているとともに放電用スイッチング・トランジスタ
（４３）がオフとなっている。このため、コンデンサ（
４５）は電源電圧Ｖｃによって充電され、充放電回路（
２２）の出力すは、電源電圧Ｖｃとほぼ等しい一定値に
なっている。この結果、比較回路（２４）からは、デユ
ーティ比が最大のＰＷＭ信号ｄが出力されるので、クラ
ッチ駆動電流制御用スイッチング・トランジスタ（１１
）の通流率も最大となり、電磁クラッチ（３）が最大の
結合度で結合されている。

電磁クラッチ（３）は、例えば、車速が所定速度以上に
なったとき、電動式パワーステアリング装置の構成機器
に障害が発生したとき等に強制的に切られる。電磁クラ
ッチが結合されている状態から、電磁クラッチを切る場
合には、クラッチ切替指令信号ａが、Ｌレベル（クラッ
チ入り信号）からＨレベル（クラッチ切り信号）にされ
る。クラッチ切替指令信号ａが、Ｈレベルになると、切
替制御用スイッチング・トランジスタ（３１）がオンに
なり、充電用スイッチング・トランジスタ（４１）がオ
フになるとともに放電用スイッチング・トランジスタ（
４３）がオンになる。

このため、コンデンサ（４５）に充電されている電荷が
、放電抵抗（４４）および放電用スイッチング・トラン
ジスタ（４３）を介して放電され、充放電回路（２２）
の出力電圧すが第３図に示すように、徐々に低下してい
き、所定時間経過後の時点Ｔ１でほぼ零になる。充放電
回路（２２）の出力電圧すの低下に伴って、比較回路（
２４）から出力されるＰＷＭ信号ｄ゛のデユーティ比が
徐々に低下し、クラッチ駆動電流制御用スイッチング・
トランジスタ（１１）の通流率も徐々に低下する。した
がって、電磁クラッチ（３）の結合度が徐々に低下して
いき、時点Ｔ１で解放状態となる。この結果、電磁クラ
ッチ（３）が結合状態から解放状態にスムーズに切り替
えられるので、衝撃のないクラッチ切替が行なえる。

電磁クラッチ（３）が解放されている状態から、電磁ク
ラッチ（３）を結合させる場合には、クラッチ切替指令
信号ａが、Ｈレベル（クラッチ切り信号）からＬレベル
（クラッチ入り信号）にされる、。クラッチ切替指令信
号ａが、Ｌレベルになると、切替制御用スイッチング・
トランジスタ（３１）がオフになり、充電用スイッチン
グ・トランジスタ（４１）がオンになるとともに放電用
スイッチング・トランジスタ（４３）がオフになる。

このため、電源Ｖｃから、充電用スイッチング・トラン
ジスタ（４１）および充電抵抗（４２）を介してコンデ
ンサ（４５）に電流が流れ、コンデンサ（４５）が充電
され、充放電回路（２２）の出力電圧すが第４図に示す
ように、徐々に上昇していき、所定時間経過後の時点Ｔ
２で電源電圧Ｖｃにほぼ等しくなる。充放電回路（２２
）の出力電圧すの上昇に伴って、比較回路（２３）から
出力されるＰＷＭ信号ｄのデユーティ比が徐々に上昇し
、クラッチ駆動電流制御用スイッチング・トランジスタ
（１１）の通流率も徐々に上昇する。従って、電磁クラ
ッチ（３）の結合度が徐々に高くなっていき、時点Ｔ２
で結合状態となる。この結果、電磁クラッチ（３）が解
放状態から結合状態にスムーズに切り替えられるので、
衝撃のないクラッチ切替が行なえる。

電動式パワーステアリング装置の構成機器に障害が発生
したときには、上記クラッチ制御回路（２０）にクラッ
チ切り信号を入力してもよいが、上記クラッチ制御回路
（２０）とは別に、クラッチ駆動電流制御用スイッチン
グ・トランジスタ（ｌｌ）をただちにオフにする回路を
設けてもよい。

上記実施例では、クラッチ切替指令信号ａを車速センサ
（９）が入力するマイクロコンピュータを含む制御装置
（１０）によって発生させているが、第５図に示すよう
に、車速センサ（９）の出力をｆ−ｖ変換するｆ−ｖ変
換器（５１）の出力電圧と、基準速度設定器（５２）の
設定電圧とを比較する比較器（５３）によって、クラッ
チ切替指令信号ａを発生させてもよい。

発明の効果この発明による電動式パワーステアリング装置における
電磁クラッチ制御回路では、クラッチ切替指令信号を互
いにレベルの異なるクラッチ入りまたはクラッチ切りを
表す信号に変えるだけで、スムーズなりラッチ切替制御
が行なえるので、クラッチ切替時に運転者が衝撃を感じ
なくなる。しかも、従来の第１制御装置のように、クラ
ッチ電流検出回路およびＣＰＵからの指令信号と電流検
出信号とを比較する比較回路を必要としないので構成が
簡単であるとともに従来の第２制御装置のように高機能
のＣＰＵを必要としないので安価である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は電気式パワー
ステアリング装置全体の概略構成を示す電気ブロック図
、第２図はクラッチ駆動回路を示す電気回路図、第３図
は電磁クラッチを結合状態から解放状態に切り替えたと
きの比較回路の出力電圧を示すタイムチャート、第４図
は電磁クラッチを解放状態から結合状態に切り替えたと
きの比較回路の出力電圧を示すタイムチャート、第５図
はクラッチ切替指令信号を発生させる他の回路を示す電
気回路図である。（３）・・・電磁クラッチ、（４）・・・クラッチ駆動
回路、（１０）・・・制御装置、（１１）・・・クラッ
チ駆動電流制御用トランジスタ、（２０）・・・クラッ
チ制御回路、（２１）・・・充放電切替回路、（２２）
・・・充放電回路、（２３）・・・三角波（ＰＷＭ用比
較波）発生回路、（２４）・・・比較回路、（４１）・
・・充電用スイッチング・トランジスタ、（４２）・・
・充電抵抗、（４３）・・・放電用スイッチング・トラ
ンジスタ、（４４）・・・放電抵抗、（４４）・・・コ
ンデンサ。以上

Claims

【特許請求の範囲】負極が接地されたコンデンサと、コンデンサの正極と充
電用直流電源との間に直列接続された充電用スイッチン
グ素子および充電抵抗と、コンデンサの正極と接地との
間に直列接続された放電用スイッチング素子および放電
抵抗とを有する充放電回路、クラッチ切替指令信号に基づいて、充電用スイッチング
素子をオンにするとともに放電用スイッチング素子をオ
フにする充電モードと、放電用スイッチング素子をオン
にするとともに充電用スイッチング素子をオフにする放
電モードとの切替を行なう充放電切替回路、ならびに充
放電回路の出力とＰＷＭ用比較波とを比較し、クラッチ
制御用ＰＷＭ信号を出力する比較回路、を備えている電動式パワーステアリング装置における電
磁クラッチ制御回路。