JPH01503223A - 特に自動車用パワーステアリング装置 - Google Patents

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】 特に自動車用パワーステアリング装置 〔技術分野〕 本発明は、自動車用パワーステアリング装置に関する。

〔背景技術〕

舵取り伝動装置の一部に接続され手動舵取りを支援する電動機、舵取りハンドル に加えられるトルクを測定するトルク測定装置およびこのトルク測定装置の出力 信号に応じて前記電動機を制御する電子制御装置を含む制御回路を何しているパ ワーステアリング装置は、ヨーロッパ特：′ｒ第０１０１５７９　Ａ２号公報で 公知である。この公報の第８図に示された実施例の場合、電動機と舵取り伝動装 置との間に電磁式クラッチが配置されている。

このクラッチは、電動機が電流の供給を受けないときに常に、電動機を舵取り伝 動装置から切り離す働きをする。

これによって停電の際に、電動機が連行回転されることなしに、ステアリング装 置は純粋に機械的に作動される。

この公知の装置は、トルク測定装置あるいは電子制御回路に故障が生じたとき、 安全でなくなる。そのような故障の例として、舵取りハンドルが全く回転されな いにも拘らず、トルク測定装置で見せ掛けのトルクが検出されて電動機が駆動さ れることがある。この場合に、走行車は直進走行において瞬間的に進路変更して しまう。別の故障例として、舵取りハンドルがある方向に回転されているに、電 子制御装置が電動機を逆方向に駆動することがある。この場合もクラッチが閉じ られるので、電動機はステアリング装置に作用してしまう。

〔発明の開示〕

本発明の目的は、故障の際に電動機がステアリング装置に望ましくないトルクを 全く与えないようにすることにある。

制御回路および電動機トルクを測定する第２のトルク測定装置を配置するほかに 、冗長安全回路を追加的に配置することによって、両方のトルクの容認性が点検 され、故障の際には分離素子が開かれる。電動機の狂った制御は避けられる。

安全切換は特に簡単な方式で、安全回路の安全装置が二つの信号出力端を有しス テアリング装置が故障なしに運転する場合に、その内の一方の出力端が切換装置 の両方のスイッチを介してクラッチないし断路器を作動するために利用されるこ とによって達成される。それら両方のスイッチは選択的に第２のトルク測定装置 によって作動される。その場合、好適には機械作動式のスイッチが対象となる。

安全装置および制御装置の応動しきい値を異なった大きさにすることによって、 電動機が始動する前ないしは信号が発信される前に分離素子が閉じられる。

安全装置の故障を適時に検出するために、両方の信号出力端間にアンド回路の形 をした監視装置が配置される。

これによって両方の信号出力端がトルク信号を発信するときに、表示装置が作動 される。

安全冗長性を一層高めるために、制御回路と安全回路との間に電子式監視装置が 配置され、この監視装置によって両方の回路の信号が互いに比較され、トルク信 号の値が異なっている場合に制御回路ないしクラッチが遮断される。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は本発明に基づくパワーステアリング装置のクラッチを持った実施例の概 略構成図、第２図は本発明に基づくパワーステアリング装置のクラッチの代わり に断路器を持った実施例の概略構成図、第３図は異なった実施例の舵取り伝動装 置と電動機の配置構造および制御回路を示した概略図、第４図は安全回路のブロ ック回路図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

パワーステアリング装置の機械的部分は舵取り伝動装置１、例えばラック形舵取 り伝動装置を有しており、その−次側部分はビニオン２によって形成され、二次 側部分はラック３によって形成されている。ビニオン２は舵取りハンドル軸４を 介して舵取りハンドル５に接続されている。ラック３は公知のようにしてドラッ グリンク６を介して舵取り走行車輪７に接続されている。

舵取りハンドル軸４にはトルク測定装置８が組み込まれている。トルク測定装置 ８には第１の出力信号Ｘ１を受ける制御回路９が接続されている。この制御回路 ９は電子制御装置１０を有している。

舵取り伝動装置１の一部に伝動装置１２を介して接続されている電動機１１が、 制御回路９によって制御される。第１図および第２図の実施例において、電動機 １１は舵取り伝動装置１の一次側部分、即ちピニオン２に作用する。第３図の実 施例において電動機１１は、舵取り伝動装置１の二次側部分、即ちラック３に作 用する。

電動機１１と舵取り伝動装置１との間にクラッチ１３が配置されている。クラッ チ１３は第１のトルク測定装置８の第２の８力信号Ｘ２に応じて冗長安全回路１ ４Ｃ；よって制御される。この安全回路１４は安全装置１５と切換装置１６を有 している。電動機１１と舵取り伝動装置１との間の駆動系に、電動機１１のトル クを測定する第２のトルク測定装置１７が配置されている。この第２のトルク測 定装置１７には切換部分１８が接続されており、この切換部分１８は好適には機 械式で切換装置１６内にある二つのスイッチ１９．２０を作動する。両方のスイ ッチ１９．２０は、一方では安全回路１４の二つの配線２１．２２を介して安全 装置１５の二つの信号出力端２３ないし２４に接続され、他方では一本の共通配 線２５を介してクラッチ１３の電磁コイル２６に接続されている。スイッチ１９ ．２０は中立位置において閉じられている。

第２図の実施例において、分離素子は、クラッチ１３に代わる断路器２７によっ て形成されている。電動機１１は舵取り伝動装置１のビニオン２に直接に接続さ れている。断路器２７は制御装置１０から電動機１１に通じている配線２８に配 置されている。断路器２７は切換装置１６からの配線３０を介して電磁コイル２ ９によって制御される。他の構造は第１図における実施例に相応している。

第３図において舵取りハンドル５を作動した際、第１のトルク測定装置８の第１ の出力信号Ｘ１が制御装置１０における特性形成器３１に導かれる。この特性形 成器３１は、所定の限界力しきい値Ｇが越されたとき、はじめて信号を出力する ようにトルク信号Ｘ１を変換する。

このしきい値に達したとき、増大するトルクに従って信号Ｙは範囲Ｆにおいて上 昇する。トルクが所定の大きさＡを越えたとき、信号Ｙは急激に上昇し、切離し 範囲にあることが認識される。この特性は通常の液圧式パワーステアリング装置 の「舵取りハンドルにおける操作トルクの関数としてのサーボ圧」特性に相応し ている。

特性形成器３１に続いている目標値形成器３２において、第１のトルク測定装置 ８の左右情報Ｚ１によって、上述の特性において第２象限が第３象限に移され、 これによって回転方向情報付の目標値が得られる。この目標値は実際値・目標値 比較器３３によって、電流検出器３４によって測定された電動機１１の電流実際 値Ｚ２と比較される。

実際値・目標値比較器の出力は出力最終段３５を制御し、この出力最終段３５は 効率が良いために好適にはパルス幅変調器３６の原理に基づいて作動する。無整 流子形電動機１１を使用する場合、電動機１１のロータ位置が出力最終段３５に 配線３７によってフィードバックされる。このフィードバックは整流子材の直流 電動機を使用する場合には省略できる。

第４図には安全装置１５の構造が詳細に示されている。

トルク測定装置８の第２の出力信号Ｘ２は増幅器３８によって増幅される。その 後、信号経路は分かれる。舵取りハンドル５に右回転トルクがかかる場合、正の 信号Ｘ２Ｒが右側シュミットトリガ３９に直接導かれ、左回転トルクがかかる場 合、負の信号Ｘ２Ｌがインバータ４０を通過した後に左側シュミットトリガ４１ に導かれる。その都度の信号はシュミットトリガ３９ないし４１から信号出力端 ２３ないし２４に導かれる。信号出力端２３．２４から配線２１．２２が切換装 置１６まで延びている。信号Ｘ２Ｒ，Ｘ２Ｌは、シュミットトリガ３９゜４１に よって決定される安全装置１５の応動しきい値を越えたとき、はじめて信号出力 端２３ないし２４に継続して導かれる。

シュミットトリガ３９ないし４１から信号出力端２３ないし２４への接続配線４ ２と４３との間において、配線４４にアンド回路４５が配置されている。このア ンド回路４５には、例えば制御ランプの形をした表示装置４６が配置されている 。

安全冗長性を一層高めるために、制御回路９と安全回路１４との間に電子式監視 装置が配置される。そのために両方の回路の間に比較器４８付の安全配線４７が 配置される（第３図参照）。故障があるとき、制御回路９およびないしクラッチ １３は比較器４８を介して遮断される。これは例えば両方の回路９，１４の信号 が異なった方向を向いている場合に当てはまる。

次の本発明に基づくパワーステアリング装置の作用について詳細に説明する。

舵取りハンドル５を故障なしに作動した場合に、例えば応動しきい値Ｇ以下の右 回転トルクが与えられたとき、制御装置１０はまだ電動機１１に電流を流さない 。またシュミットトリガ３９の切換しきい値にまだ達していないとき、安全回路 １４も応動しない。この結果、クラッチ１３ないし断路器２７は開かれたままで ある。

シュミットトリガ３９の応動しきい値が超されたとき、初めてクラッチ１３ない し断路器２７が閉じられる。舵取りトルクが制御装置１０の応動しきい値Ｇを超 えたとき、そのトルクに相応して増大した電流が電動機１１に供給される。そし て電動機１１は伝動装置１１２を介して（ピニオン２に接続されている場合には ）右回転トルクを、ないしは（ラック３に接続されている場合には）匹敵した力 を舵取り伝動装置１に与え、これによって舵取りハンドル５におけるトルクは相 応して軽減される。右回転の電動機トルクは第２のトルク測定装置１７を介して スイッチ２０を開くが、これはその場合に機能に影響を与えない。

舵取りハンドル５に逆向きのトルクがかかった場合、あるいはラック３に力が導 入された場合、その装置は相応して作用を停止する。ラックにおける力により舵 取りハンドル軸４に作用するトルクが生じ、このトルクは電動機１１を逆向きに 制御するので、ラック３に導入された力に対向する力が発生される。

電気制御回路９に故障が生じたとき、例えば舵取りハンドル５に右回転のトルク が導入されているので、電動機１１に左回転のトルクが生ずることがある。この 場合スイッチ１９が開く。第１のトルク測定装置８は第２の出力信号Ｘ２として 右回転のトルクに対する信号を配線２１に供給する。しかし、この配線２１にあ るスイッチ１９は間かれているので、電磁コイル２６ないし２９に電流は流れな い。従って電動機１１の異常制御は避けられる。同時に運転者は異常な支援作用 に留意することになる。

制御装置１０における欠陥によって舵取りハンドル５にトルクが存在しないにも 拘らず電動機１１が瞬間的に始動信号を受けるような故障も考えられる。この場 合、第１のトルク測定装置８は出力信号Ｘ２を発生しないので、安全装置１５０ 両方の信号出力端２３．２４は無電流のままであり、従って切換装置１６の配線 ２１ないし２２を介してクラッチ１３ないし断路器２７を閉鎖する信号も生じな い。これによってビニオン２に支障のあるトルクは伝達されないか、ないしは電 動機１１は全く起動されない。

電動機１１が制御回路９における故障によって過大に速く回転するとき、即ち電 動機１１が舵取りハンドル５におけるトルクを幾分上回ったとき、第１のトルク 測定装置８に逆向きのトルクが生ずる。その場合、舵取りハンドル５および電動 機１１において異なった方向のトルクが１ｌＰＪ定される上述した故障の場合と 同じような過程が進行する。この場合もピニオン２の異常な駆動は阻止される。

パワーステアリング装置の危険な異常な機能を生じてしまうような故障は、冗長 安全回路１４の休止によっても生じない。安全装置ｉ！１５０両方の信号出力端 ２３゜２４に信号が無い場合、電動機１１は舵取り伝動装置１から切り離され、 ないしは電動機１１への電流供給が断路器２７によって中断される。その場合、 パワーステアリング装置は通常の機械式ステアリング装置のように作動する。

これに対して信号出力端２３．２４の一方あるいは両方に信号が継続して存在す るとき、ステアリング装置はその場合もはや全く監視されていない制御回路９を 介して作動する。しかしかかる故障の場合に、少なくとも一次的に両方の信号出 力端２３．２４に制御信号が存在するので、両方の接続配線４２．４３が少なく とも一時的に同時に電圧が印加される。この場合、アンド回路４５は応動し、表 示装置４６が系統の故障を知らせる。

符号の説明 １・・・舵取り伝動装置、２・・・ビニオン、３・・・ラック、４・・・舵取り ハンドル軸、５・・・舵取りハンドル、６・・・ドラッグリンク、７・・・走行 車輪、８・・・第１のトルク測定装置、９・・・制御回路、１０・・・制御装置 、１１・・・電動機、１２・・・伝動装置、１３・・・クラッチ、１４・・・安 全回路、１５・・・安全装置、１６・・・切換装置、１７・・・第２のトルク測 定装置、１８・・・切換部分、１９・・・スイッチ、２０・・・スイッチ、２１ ・・・配線、２２・・・配線、２３・・・信号出力端、２４・・・信号出力端、 ２５・・・配線、２６・・・電磁コイル、２７・・・断路器、２８・・・配線、 ２９・・・電磁コイル、３０・・・配線、３１・・・特性形成器、３２・・・目 標値形成器、３３・・・実際値・目標値比較器、３４・・・電流検出器、３５・ ・・出力最終段、３６・・・パルス幅変調器、３７・・・配線、３８・・・増幅 器、３９・・・シュミットトリガ、４０・・・インバータ、４１・・・シュミッ トトリガ、４２・・・接続配線、４３・・・接続配線、４４・・・配線、４５・ ・・アンド回路、４６・・・表示装置、４７・・・安全配線、４８・・・比較器 、Ｘｌ・・・信号、Ｘ２・・・信号、Ｘ２Ｒ・・・正の信号、Ｘ’２Ｌ・・・負 の信号、Ｙ・・・信号、Ｚｌ・・・左右情報、Ｚ２・・・電流実際値信号。

国際調査報告 にＮ”ＤＣＴｏ　ＴｒＺ　：Ｎ置ＮＡτＩＣＮＡｒ、５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲ？ 　ＯＮ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．舵取り伝動装置（１）の一部（２，３）に接続され手動舵取りを支援する電 動機（１１）、舵取りハンドル（５）に加えられるトルクを測定するトルク測定 装置（８）およびこのトルク測定装置（８）の出力信号（Ｘ１）に応じて前記電 動機（１１）を制御する電子制御装置（１０）を含む制御回路（９）を有してい る自動車用のパワーステアリング装置において、トルク測定装置（８）の第２の 出力信号（Ｘ２）に応じて電動機（１１）を投入および遮断するために使用する 分離素子（１３，２７）を制御するために、安全装置（１５）および切換装置（ １６）を含む冗長安全回路（１４）として第２の回路が設けられ、電動機（１１ ）と舵取り伝動装置（１）との間の駆動系に、電動機（１１）のトルクを測定す る第２のトルク測定装置（１７）が配置され、第１のトルク測定装置（８）と第 ２のトルク測定装置（１７）で測定されたトルクが異なった方向を向いていると きは、常に、前記安全装置（１４）の切換装置（１６）が分離素子（１３，２７ ）を開くことを特徴とする自動車用パワーステアリング装置。
2. ２．分離素子が、電動機（１１）と舵取り伝動装置（１）の一部（２，３）との 間に配置されたクラッチ（１３）であることを特徴とする請求の範囲第１項記載 のパワーステアリング装置。
3. ３．分離素子が制御装置（１０）から電動機（１１）に通じている配線（２８） に配置された電動式断路器（２７）であることを特徴とする請求の範囲第１項記 載のパワーステアリング装置。
4. ４．安全装置（１５）が一つの信号入力端と二つの信号出力端（２３，２４）を 有し、第１のトルク測定装置（８）によって測定されたトルクの各方向に対して 一方の出力端（２３，２４）が、分離素子（１３，２７）を作動する制御信号を 発信し、安全回路（１４）の切換装置（１６）がそれぞれ一つの信号出力端（２ ３，２４）に接続されている二つのスイッチ（１９，２０）を有し、これらのス イッチ（１９，２０）が第２のトルク測定装置（１７）がトルクを検出しない状 態において閉じられており、一方あるいは他方のスイッチ（１９，２０）が第２ のトルク測定装置（１７）で測定されたトルクの方向に応じて制御されることを 特徴とする請求の範囲第１項記載のパワーステアリング装置。
5. ５．切換装置（１６）のスイッチ（１９，２０）が第２のトルク測定装置（１７ ）によって機械式に作動されることを特徴とする請求の範囲第４項記載のパワー ステアリング装置。
6. ６．制御装置（１０）および安全装置（１５）が異なった応動しきい値を有し、 安全装置（１５）の応動しきい値が制御装置（１０）の応動しきい値より低いこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載のパワーステアリング装置。
7. ７．安全装置（１５）が監視装置を有し、この監視装置が両方の信号出力端（２ ３，２４）間におけるアンド回路（４５）の形で、両方の信号出力端（２３，２ ４）が信号を出力しているときに表示装置（４６）を作動するように設置されて いることを特徴とする請求の範囲第４項記載のパワーステアリング装置。
8. ８．制御回路（９）と安全装置（１４）との間に電子式監視装置（４８）が配置 され、この監視装置（４８）が、両方の回路の信号が少なくともその方向に関し て異なった値を有しているとき、制御回路（９）ないしクラッチ（１３）を遮断 することを特徴とする請求の範囲第１項記載のパワーステアリング装置。