JPH0241975A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

電動式パワーステアリング装置

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JPH0241975A
JPH0241975A JP63191617A JP19161788A JPH0241975A JP H0241975 A JPH0241975 A JP H0241975A JP 63191617 A JP63191617 A JP 63191617A JP 19161788 A JP19161788 A JP 19161788A JP H0241975 A JPH0241975 A JP H0241975A
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inverter
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Hidetoshi Tabuse
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such

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として、第8図に示すよ
うに、搭載スペース等の関係がら、電動式パワーステア
リング装置が、電動モータ(1)の駆動回路(モータ駆
動回路) (11)、電動クラッチ(2)の駆動回路(
クラッチ駆動回路)(12)およびフェイルセーフリレ
ー(13)等がら構成されるパワーユニット(lO)と
、トルクセンサ(3)、車速センサ(4)等からの検出
信号が入力されるCPUを含む制御回路(21)から構
成されるコントロールユニット(20)とに分離して配
されるものがある。
このような電動式パワーステアリング装置でハ、コント
ロールユニット(20)と、パワーユニット(lO)の
各駆動回路とが送信線(L)によって接続され、この送
信線(L)を介して、コントロールユニット(20)カ
ラパワーユニット(10)にオン、オフ2種類の論理的
制御信号が送られることにより、パワーユニット(lO
)の各駆動回路が駆動される。
しかしながら、このような電動式パワーステアリング装
置では、送信線(L)に断線、地絡、混触等が発生する
と、それに対応するパワーユニット(lO)の駆動回路
が誤動作を起こし、場合によっては、危険な事態を招く
という問題がある。たとえば、電動モータ(1)の駆動
回路(11)に対する送信線(L)が断線して、論理的
制御信号が常にオンに固定されてしまうと、運転者に予
期しない操舵補助力が働いて危険である。
この発明は、送信線に断線、地絡、混触等が発生したと
きに、危険な状態になるのを防止できる安全性の高い電
動パワーステアリング装置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は、電動
モータ等の駆動回路を中心としたパワーユニットと、駆
動回路を制御する制御回路を中心としたコントロールユ
ニットとに分離さし、コントロールユニットトパワーユ
ニットの各駆動回路とが送信線によって接続され、この
送信線を介して、コントロールユニットからパワーユニ
ットの各駆動回路にオン、オフを表わす論理的制御信号
が送られることにより、パワーユニットの各駆動回路が
制御される電動式パワーステアリング装置において、コ
ントロールユニット側に設けられ、オンを表わす論理的
制御信号がパルス信号の形に変換されるように御所的制
御信号を変換する第1信号変換手段およびパワーユニッ
ト側に設けられかつ第1信号変換手段に送信線を介して
接続され、入力信号がパルス信号である場合にオンの論
理的制御信号を出力し、入力信号がパルス信号でない場
合にはオフの論理的制御信号を出力する第2信号変換手
段を備えていることを特徴とする。
発明の作用 各駆動回路を制御するための論理的制御信号は、コント
ロールユニット側で、第1信号変換手段によって、オン
を表わす論理的制御信号がパルス信号の形に変換される
ように変換される。
変換された信号は、送信線を介してパワーユニットの第
2信号変換手段に送られる。
第2信号変換手段の入力信号がパルス信号である場合に
は、第2信号変換手段からオンの論理的制御信号が出力
される。第2信号変換手段の入力信号がパルス信号でな
い場合には、第2信号変換手段からオフの論理的制御信
号が出力される。送信線に断線等の異常が発生した場合
には、第2信号変換手段の入力信号は、第1信号変換手
段の出力波形にかかわらず常にパルス信号とはならない
ので、第2信号変換手段の出力はオフの論理的制御信号
となる。第2信号変換手段の出力は、所定の駆動回路に
送られる。
実施例 以下、第1図〜第7図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、コントロールユニット(20)からパワーユ
ニット(10)のモータ駆動回路(11)内のパワート
ランジスタ駆動回路に制御信号を送るための伝送回路を
示している。制御信号aは、1または0の2つの論理値
をもち、一方の論理値は、パワートランジスタをオンさ
せるオン指令であり、他方の論理値はパワートランジス
タをオフさせるオフ指令である。
この制御信号aは、コントロールユニット(20)内に
設けられかつ基準パルス信号すが入力している第1信号
変換回路(22)に送られ、基準パルス信号すに基づい
て、オンを表わす制御信号aがパルス信号の形に変換さ
れるように変換される。
第1信号変換回路(22)によって変換された信号Cは
、送信線(L)を介してパワーユニット(10)内の第
2信号変換回路(14)に送られる。第2信号変換回路
(14)は、入力信号がパルス信号である場合にオンの
制御信号を出力し、入力信号がパルス信号でない場合に
オフの制御信号を出力する。
第2図は、制御信号aの論理値が0のときにパワートラ
ンジスタをオフさせるオフ指令であり、制御信号aの論
理値が1のときにパワートランジスタをオンさせるオン
指令である場合の、伝送回路の詳細を示している。
コントロールユニット(20)内において、制御信号a
はNAND回路(31)の一方の入力端子に入力する。
NAND回路(31)の他方の入力端子には、基準パル
ス信号すが入力する。NAND回路(31)の出力信号
Cは、抵抗(32)、ダイオードクランプ回路(33)
、抵抗(34)およびコントロールユニット(20)の
出力端子(PO)を介して、送信線(L)に送られ、送
信線(L)を介してパワーユニット(lO)の入力端子
(P I)に送られる。
パワーユニット(10)の入力端子(P I)に送られ
てきた信号Cは、抵抗(41)およびダイオードクラン
プ回路(42)を介して第1インバータ(43)に送ら
れ、信号Cが反転される。第1インバータ(43)の出
力信号d(−τ)は、微分回路(44)に送られる。微
分回路(44)からは、信号dの立上がりタイミングで
正のトリガパルスが、信号dの立下がりタイミングで負
のトリガパルスが出力される。微分回路(44)の出力
信号eは、整流ダイオード(45)に送られ、整流ダイ
オード(45)からは信号dのうち正のトリガパルスの
みが出力される。
整流ダイオード(45)の出力信号fは、充放電回路(
4G)に送られる。この充放電回路(4B)は、一端が
電源Vcに充電抵抗(47)を介して接続されかつ他端
が接地されたコンデンサ(48)と、コレクタがコンデ
ンサ(48)の一端に放電抵抗(49)を介して接続さ
れかつエミッタが接地されたスイッチングトランジスタ
(50)とを備えている。
信号fはスイッチングトランジスタ(50)のベースに
送られている。信号fがLレベルのときには、スイッチ
ングトランジスタ(50)はオフであるので、電源Vc
によってコンデンサ(48)が充電される。信号fがH
レベルのときには、スイッチングトランジスタ(50)
がオンとなり、コンデンサ(48)に蓄積されている電
荷が放電抵抗(49〉およびスイッチングトランジスタ
(50)を介して放電される。
充放電回路(46)の出力gは、抵抗(51)を介して
第2インバータ(52)に送られ、反転される。
第2インバータ(52)の出力h(−g)は、モータ駆
動回路(11)のパワートランジスタ駆動回路(図示路
)に送られる。
第3図は、第2図の各部の信号を示している。
制御信号aの論理値が0(オフ指令信号)、すなわち制
御信号aのレベルがLレベルであるときには(時点tO
〜t 1) 、NAND回路(31)の出力Cは、Hレ
ベルとなる。したがって、第1インバータ(43)の出
力dがLレベルを維持し、微分回路(44)の出力eお
よび整流ダイオード(45)の出力fは零のままとなる
。整流ダイオード(45)の出力fが零なので、スイッ
チングトランジスタ(50)はオフ状態であり、充放電
回路(46)のコンデンサ(48)には電荷が充電され
た状態となり、充放電回路(46)の出力電圧gは電源
電圧Vcと等しくなる。電圧Vcは、第2インバータ(
52)のスレッショルド電圧Vsより高いので、第2イ
ンバータ(52)の出力りはLレベルとなり、制御信号
aと同様にオフ指令となる。このため、モータ駆動回路
(11)の対応するパワートランジスタは、オフとなる
制御信号aがHレベル(オン指令)に反転されると(時
点t 1) 、NAND回路(31)の出力Cは、基準
パルス信号すがHレベルのときにはLレベルとなり、基
準パルス信号すがLレベルのときにはHレベルとなるパ
ルス信号となる。
第1インバータ(43)の出力dは、NAND回路(3
1)の出力Cが反転されたパルス信号となる。
微分回路(44)からは、第1インバータ(43)から
出力されるパルス信号dの立上がりタイミングで正のト
リがパルスが、信号dの立下がりタイミングで負のトリ
ガパルスが出力される。そして、整流ダイオード(45
)によって、負のトリがパルスが除去される。
整流ダイオード(45)から正のトリがパルスが出力さ
れると、その間、充放電回路(46)のスイッチングト
ランジスタ(50)がオンとなり、コンデンサ(48)
から電荷が放電され、充放電回路(4G)の出力電圧g
が零まで一旦低下する。そして、充放電回路(4B)の
出力電圧が第2インバータ(52)のスレッショルド電
圧Vsより低下すると(時点t2)、第2インバータ(
52)の出力りがHレベルに反転する。整流ダイオード
(45)の出力fが零になると、スイッチングトランジ
スタ(50)がオフとなり、コンデンサ(48)が充電
され、充放電回路(4B)の出力電圧gが除々に増加し
ていく。そして、整流°ダイオード(45)から正のト
リがパルスが再び出力されると、コンデンサ(48)か
ら電荷が放電され、充放電回路(4B)の出力電圧gが
零まで再び低下し、整流ダイオード(45)の出力fが
零になると、゛コンデンサ(48)が充電され、充放電
回路(46)の出力電圧gが除々に増加していく。
つまり、充放電回路(46)のコンデンサ(48)は、
整流ダイオード(45)から正のトリガパルスが出力さ
れる毎に放電および充電を繰り返し、充放電回路(46
)の出力gは、減少して増加するというように変化する
。この充放電動作時に、充放電回路(46)の出力電圧
gが、第2インバータ(52)のスレッショルド電圧V
s以上にならないように、基準パルス信号すの周期およ
び充放電回路(46)の時定数が設定されている。した
がって、制御信号aがHレベルになると、第2インバー
タ(52)の出力りは、Hレベルとなり、パワートラン
ジスタがオンとなる。
制御信号aがHレベル(オン指令)のときに、時点t3
で、送信線(L)に断線が発生すると、基準パルス信号
すの電圧レベルにかかわらず、第1インバータ(43)
の人力信号がLレベルとなるので、第1インバータ(4
3)の出力dはHレベルとなり、かつこの状態を維持す
る。
第1インバータ(43)の出力dがLレベルのときに送
信線(L)に断線が発生したとすると、断線が発生した
ときに第1インバータ(43)の出力clがHレベルに
反転し、そのレベルが維持される0そして・第1インバ
ータ(43)の出力dがHレベルに反転したタイミング
で(時点t3)、微分回路(44)から正のトリガパル
スが出力され、整流ダイオード(45)から正のトリガ
パルスが出力される。しかしながら、第1インバータ(
43)の出力dは、送信線(L)が断線した時点t3か
らHレベルを維持するから、これ以降においては、微分
回路(44)および整流ダイオード(45)からはトリ
ガパルスは出力されない。
時点t3で整流ダイオード(45)から正のトリガパル
スが出力されると、スイッチングトランジスタ(50)
がオンとなり、充放電回路(46)のコンデンサ(48
)から電荷が放電され、充放電回路(46)の出力電圧
gが零まで一旦低下する。しかしながら、整流ダイオー
ド(45)の出力は、正のトリがパルスが出力された後
、零になりかっこの状態を維持するので、これ以降スイ
ッチングトランジスタ(50)がオフとなり、コンデン
サ(48)が充電される。したがって、充放電回路(4
G)の出力電圧gは、増加していき電源電圧Vcまで上
昇して定常状態となる。充放電回路(46)の出力電圧
gが増加して、第2インバータ(52)のスレッショル
ド電圧Vsを越えると(時点t4)、第2インバータ(
52)の出力りがLレベル(オフ指令)に反転し、パワ
ートランジスタがオフにされる。
制御信号aがLレベル(オフ指令)のときに、送信線(
L)に断線が生じた場合には、第1インバータ(43)
の出力dは、Hレベルを維持し、第2インバータ(52
)の出力りはLレベルとなり、パワートランジスタはオ
ンされない。
つまり、上記伝送回路では、送信線(L)に断線、地絡
、混触等が発生していない場合には、制御信号aをコン
トロールユニット(20)からパワーユニット(10)
のモータ駆動回路(11)のパワートランジスタ駆動回
路に正確に送信でき、送信線(L)に断線、地絡、混触
等が発生した場合には、制御信号aがオフ指令のときは
もちろんのことオン指令であっても、パワートランジス
タ駆動回路にオフ指令を送ることができる。
第4図は、制御信号aの論理値が0のときにパワートラ
ンジスタをオンさせるオン指令であり、制御信号aの論
理値が1のときにパワートランジスタをオフさせるオフ
指令である場合の伝送回路を示し、第5図は第4図の各
部の信号を示している。第4図において、第2図と同じ
ものには、同じ符号が付けられている。この伝送回路は
、NAND回路(31)の代わりにNOR回路(3LA
)が用いられている点と、第2インバータ(52)の後
段にさらに他の第3インバータ(53)が設けられいる
点とが、第2図の伝送回路と異なっている。
制御信号aの論理値が1(オフ指令)、すなわち制御信
号aのレベルがHレベルであるときには、NOR回路(
31A)の出力Cは、Lレベルとなる。したがって、m
 1インバータ(43)の出力dがHレベル状態を維持
し、微分回路(44)の出力eおよび整流ダイオード(
45)の出力fは零のままとなる。整流ダイオード(4
5)の出力fが零なので、スイッチングトランジスタ(
5o)はオフ状態であり、充放電回路(46)のコンデ
ンサ(48)には電荷が充電された状態となり、充放電
回路(46)の出力電圧は電源電圧Vcと等しくなる。
電圧Vcは、第2インバータ(52)のスレッショルド
電圧Vsより高いので、第2インバータ(52)の出力
りはLレベルとなり、第3インバータ(53)の出力i
はHレベルとなり、制御信号aと同様にオフ指令となる
。このため、モータ駆動回路(11)の対応するパワー
トランジスタは、オフとなる。
制御信号aがLレベル(オン指令)に反転されると(時
点t l) 、NOR回路(3LA)の出力Cは、基準
パルス信号すがHレベルのときにはLレベルとなり、基
準パルス信号すがLレベルのときにはHレベルとなるパ
ルス信号となる。
第1インバータ(43)の出力dは、NOR回路(3I
A)の出力Cが反転されたパルス信号となる。
微分回路(44)からは、第1インバータ(43)から
出力されるパルス信号dの立上がりタイミングで正のト
リガパルスが、信号dの立下がりタイミングで負のトリ
ガパルスが出力される。そして、整流ダイオード(45
)によって、負のトリがパルスが除去される。
整流ダイオード(45)から正のトリガパルスが出力さ
れると、コンデンサ(48)から電荷が放電され、充放
電回路(46)の出力電圧gが零まで一旦低下する。そ
して、充放電回路(46)の出力電圧gが第2インバー
タ(52)のスレッショルド電圧Vsより低下すると(
時点t2)、第2インバータ(52)の出力りがHレベ
ルに反転し、第3インバータ(53)の出力iがLレベ
ルに反転する。
整流ダイオード(45)の出力fが零になると、コンデ
ンサ(48)が充電され、充放電回路(46)の出力電
圧gが除々に増加していく。そして、整流ダイオード(
45)から正のトリガパルスが再び出力されると、コン
デンサ(48)から電荷が放電され、充放電回路(4B
)の出力電圧gが零まで再び低下し、整流ダイオード(
45)の出力fが零になると、コンデンサ(48)が充
電され、充放電回路(46)の出力電圧gが除々に増加
していく。
この充放電動作時に、充放電回路(46)の出力電圧g
が、第2インバータ(52)のスレッシラルド電圧Vs
以上にならないように、基準パルス信号すの周期および
充放電回路(46)の時定数が設定されているので、制
御信号aがLレベルのときには、第2インバータ(52
)の出力りがHレベルになり、第3インバータ(53)
の出力iがLレベルになるので、パワートランジスタが
オンとなる。
制御信号aがLレベル(オン指令)のときに、送信線(
L)に断線が発生すると(時点t3)、基準パルス信号
すの電圧レベルにかかわらず、第1インバータ(43)
の人力信号がLレベルとなるので、第1インバータ(4
3)の出力dはHレベルとなり、かつこの状態を維持す
る。
第1インバータ(43)の出力dがLレベルのときに断
線が発生したとすると、断線が発生したときに第1イン
バータ(43)の出力dがHレベルに反転し、そのレベ
ルが維持される。そして、第1インバータ(43)の出
力dがHレベルに反転したタイミング(時点t3)で、
微分回路(44)から正のトリガパルスが出力され、整
流ダイオード(45)から正のトリガパルスが出力され
る。
しかしながら、第1インバータ(43)の出力は、送信
線(L)の断線によってHレベルを維持するから、これ
以降においては、微分回路(44)および整流ダイオー
ド(45)からはトリガパルスは出力されない。
整流ダイオード(45)から正のトリがパルスが出力さ
れると、スイッチングトランジスタ(50)がオンとな
り、充放電回路(413)のコンデンサ(48)が放電
して、充放電回路(4θ)の出力電圧gが零まで一旦低
下する。しかしながら、整流ダイオード(45)の出力
は、正のトリガパルスが出力された後、零になりかつこ
の状態を維持するので、スイッチングトランジスタ(5
0)がオフとなり、コンデンサ(48)が充電される。
したがって、充放電回路(46)の出力電圧gは、増加
していき電源電圧Vcまで上昇して定常状態となる。充
放電回路(4B)が増加して、第2インバータ(52)
のスレッショルド電圧Vsを越えると(時点t4)、第
2インバータ(52)の出力りがLレベルに反転し、第
3インバータ(53)の出力iがHレベル(オフ指令)
に反転し、パワートランジスタがオフにされる。
制御信号aがHレベル(オフ指令)のときに、送信線(
L)に断線が生じた場合には、インバータの出力dは、
Hレベルのままとなるので、インバータの出力iもHレ
ベルとなり、パワートランジスタはオンされない。
上記実施例では、コントロールユニット(20)からパ
ワーユニット(10)内のモータ駆動回路(11)へ制
御信号を送るための伝送回路について、説明したが、コ
ントロールユニット(20)からパワーユニット(10
)内のクラッチ駆動回路、フェルセーフリレー等へ制御
信号を送るための伝送回路にもこの発明を適用できるこ
とはいうまでもない。
ところでミツエイルセーフ用の制御信号は、通常、コン
トロールユニット(20)から、パワーユニット(10
)のフェイルセーフリレー等に送られるが、送信線の断
線等の異常による誤動作をより完全に回避するために、
パワーユニット(10)の各機器の故障診断回路および
フェイルセーフ制御回路をパワーユニット側に設け、パ
ワーユニット側だけでもフェイルセーフ制御を行えるよ
うにすることが好ましい。
第6図は、パワーユニット側だけでもフェイルセーフ制
御を行えるようにした、回路例を示し、第7図は第6図
の各部の信号を示している。
モータ駆動回路(11)は、4つのパワートランジスタ
(61)(62) (83)(84)からなるブリッジ
回路で構成されている。パワートランジスタ(81)(
64)は正転用であり、パワートランジスタ(82) 
(63)は逆転用である。
モータ駆動回路(11)、クラッチ駆動回路等の故障診
断回路(図示路)からの故障判定信号j1〜j4は、N
AND回路(65)に送られる。各故障診断回路はパワ
ーユニット内に設けられている。各故障判定信号j1〜
j4は、常時はHレベルであり、対応する故障診断回路
によって診断対象に故障が発生したと判定されたときに
は、Lレベルになる。
故障判定信号j1〜j4のうちの1つでもLレベルにな
ると、NAND回路(65)の出力がHレベルになり、
下流側正転用パワートランジスタ(64)のベースに接
続されたフェイルセーフ用スイッチングトランジスタ(
66)および下流側逆転用パワートランジスタ(63)
のベースに接続されたフェイルセーフ用スイッチングト
ランジスタ(B7)がともにオンとなる。したがって、
下流側正転用パワートランジスタ(64)および下流側
逆転用パワートランジスタ(B3)が強制的にオフされ
る。
また、NAND回路(G5)の出力りがHレベルになる
と、NAND回路(65)に接続されたインバータ(6
8)の出力がLレベルに反転し、充放電回路(69)の
コンデンサ(70)の電荷が放電される。
そして、NAND回路(65)の出力が所定時間Ta以
以上−ベルを維持すると、充放電回路(69)の出力電
圧lがスイッチングトランジスタ(71)の動作電圧V
aより小さくなり(時点tl)、スイッチングトランジ
スタ(71)がオフとなり、フェイルセーフリレー(1
3)の作動が停止し、その接点がオフとなる。つまり、
電動モータ(1)への電力供給が停止される。
NAND回路(65)の出力がHレベルになったときに
、ただちにリレー(13)を停止させないで、NAND
回路(65)の出力が所定時間以上Hレベルを維持した
ときに、リレー(13)を停止させているのは、故障診
断回路の誤動作によってリレーが停止しないようにする
ためである。
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では、コ
ントロールユニットとパワーユニットとを接続する送信
線に断線、地絡、混触等の異常が発生したときには、対
応するパワーユニットの駆動回路がオフにされるので、
送信線の異常によって危険な状態になるのを防止できる
【図面の簡単な説明】
第1図〜第7図はこの発明の実施例を示し、第1図は伝
送回路の概略構成を示す電気ブロック図、第2図は伝送
回路の具体例を示す電気回路図、第3図は第2図の各部
の信号を示すタイムチャート、第4図は伝送回路の他の
具体例を示す電気回路図、第5図は第4図の各部の信号
を示すタイムチャート、第6図はパワーユニット側に設
けられたフェイルセーフ制御回路を示す電気回路図、第
7図は第6図の各部の信号ならびにパワートランジスタ
およびフェイルセーフリレーの作動状態を示すタイムチ
ャート、第8図は従来の電動式パワーステアリング装置
の全体構成を示す電気ブロック図である。 (10)・・・パワーユニット、(20)・・・コント
ロールユニット、(14)・・・第2信号変換回路、(
22)・・・第1信号変換回路、(L)・・・送信線。 特許出願Å 以上 光洋精工株式会社 第8図 第6図 手続補正書 °平成 1年 7月31日 事件の表示 昭和63年特許願第191617号 2 発明の名称 電動式パワーステアリング装置 3、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電動モータ等の駆動回路を中心としたパワーユニットと
    、駆動回路を制御する制御回路を中心としたコントロー
    ルユニットとに分離され、コントロールユニットとパワ
    ーユニットの各駆動回路とが送信線によって接続され、
    この送信線を介して、コントロールユニットからパワー
    ユニットの各駆動回路にオン、オフを表わす論理的制御
    信号が送られることにより、パワーユニットの各駆動回
    路が制御される電動式パワーステアリング装置において
    、 コントロールユニット側に設けられかつオンを表わす論
    理的制御信号がパルス信号の形に変換されるように論理
    的制御信号を変換する第1変換手段、および パワーユニット側に設けられかつ第1信号変換手段に送
    信線を介して接続され、入力信号がパルス信号である場
    合にオンの論理的制御信号を出力し、入力信号がパルス
    信号でない場合にはオフの論理的制御信号を出力する第
    2信号変換手段、 を備えていることを特徴とする電動式パワーステアリン
    グ装置。
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