JPH0285071A - 車両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】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両用の、特にそのステアートホイールが１
つまたは複数の油圧アクチュエータによって回転される
ようになっており、主に農業や土木作業などの道路以外
で使用する車両用のパワーステアリングシステムに関す
るものである。

（従来の技術） このような車両に使用する従来形のパワーステアリング
システムの多くでは、油圧ホースおよび／または機械的
リンク機構が車両の運転席へ入り込んでいる。また、ス
テア・パイ・ワイヤシステムと呼ばれる別の形式のもの
では、電線だけが運転席へ入っている。

ステア・パイ・ワイヤシステムの場合、とりわけ次の３
つの方法が可能である。すなわち、（ａｌステアリング
ホイールの速度に基づいたステアードホイールの開ルー
プ制御：（ｂ）ステアリングホイールからの直接的ステ
アードホイール位置制御；および　（Ｃ）運転者がステ
アリングホイールに加える１−ルクをステアードホイー
ルのトルクが効果的に模倣するようにしたトルクデマン
ド制御がある。（Ｃ）のトルクデマンド制御システムは
、運転者が慣れているパワーステアリングシステムの感
覚に最も近い感触である点で、　（ａ）および　（ｂ）
より優れている。

（ｃ）のトルクデマンド制御システムの一例が、本発明
の譲受人に譲渡されている同時係属中の出願に開示され
ており、運転席内の電気モータを用いて運転席内のステ
アリングホイールおよび電気機械式トルクセンサに反動
トルクを与えることにより、ステアリング用のトルクデ
マンド信号を発生させるようになっている。

（発明の開示） 本発明は、基本的には閉ループ回路にした上記の　ｆｃ
）のトルクデマンド制御のフライ・パイ・ワイヤシステ
ムである。

しかし、機械式あるいは電気機械式トルクセンサを用い
ておらず、代わりにトルクセンサを電子的にシミュレー
トすることによってトルクデマンド信号を発生させるよ
うにしている。そのため、反動トルクを与えることが主
たる目的である電気モータへ流れる電流を検出する。

モーフのトルクは、運転者がステアリングホイール（ま
たはその他のステアリング装置）に加えるトルクに対向
する。

本発明はさらに、上記の　（ａｌの開ループ式２次ステ
アリングシステムも含み、これは閉ループ式の１次ステ
アリングシステムが故障した場合に自動的に作動するよ
うになっている。

本発明の目的は、車両の運転席（または操縦部）内にあ
る部分と運転席の外部にある部分との間にリンク機構が
設けられていない、トルクデマンドに応答する形式の車
両用パワーステアリングシステムを提供することである
。

本発明の別の目的は、運転席内にホースやその他の油圧
部材を設ける必要を無くすことである。

本発明のさらなる目的は、トルクセンサの関数を電気的
に処理することによってトルクデマンド信号を発生する
ことである。

本発明のさらなる目的は、車両のステアリングホイール
とステアードホイールとの間のドリフト（歳差運動）を
減少させることである。

本発明のさらなる目的は、信号の変化境界における位置
センサの望ましくない前後運動から発生するアブリアス
信号には応答しない論理回路を提供することである。

本発明のさらなる目的は、ステアードホイール上のスト
ップの影響で加えられるもの以外ではステアリングホイ
ールの回転を制限するストップを設けないことである。

本発明のさらなる目的は、始動時に新たに同期化を実施
することにより、ステアリングホイールおよびステアー
ドホイールのいずれも始動時に初期動作させる必要を無
くすことである。

本発明のさらなる目的は、運転者が感じるねじり感覚を
円滑かつ安定したものにし、また走行ホイールからの反
動をステアリングホイールに感じるようにすることであ
る。

本発明のさらなる目的は、同じステアリングホイールか
ら車両を制御できる１次ステアリングシステムおよび２
次ステアリングシステムの両者を設けるとともに、１次
ステアリングシステムの様々な電気部分のうちいずれか
が故障した場合に２次ステアリングシステムへ自動的に
切り換える手段を設けることである。

（実施例） １　ステア１ン　システム １次システムの内部ループ 内部ループには、第１図に示すように、モータ軸ＭＳを
備えた直流モータＤＣＭが設けられている。内部ループ
にはさらに、モータ軸ＭＳに機械的に連結しているモー
タ軸位置センサＳＰＳ、サーボ増幅器ＳＡ、およびトラ
ンジスタモータ駆動増幅器ＭＤが設けられている。

簡単に述べると、電気サーボ機構である内部ループは、
反動トルクコントローラおよび位置コントローラの両方
の機能を持っている。すなわち、車両の運転者が加える
ステアリングトルクに対向するようにモータＤＣＭで発
生させる反動トルクを制御する。また、ステアートホイ
ールＳＤＷの位置を模倣するようにモータ軸の位置を制
御する。

反動トルクを制御するための内部ループへの入力指令は
、モータ軸ＭＳの一端部に設けられた変速機Ｇからの機
械的入力である。連結は、歯付きまたは平滑ベルトおよ
びブーり装置やその他の装置で行うが、いずれを用いる
かは発明の主題ではない、モータ軸ＭＳの位置を制御す
るための入力指令は、とットマン位置センサＰＰＳから
の電気信号であり、これはサーボ増幅器ＳＡへ入力され
る。

第１図において、反転および非反転入力端子を設けた作
動増幅器の記号でＳＡを示しているのは、ＳＡの機能を
説明するためであるが、好ましくはデジタル回路を用い
てその機能を実施する。センサＳＰＳおよびＰＰＳは、
電子アップ／ダウンカウンタＵＤＣにパルス列の入力信
号を送る増分位置センサである。カウンタＵＤＣはサー
ボ増幅器ＳＡの一部であって、第３図に示されている。

センサＳＰＳおよびＰＰＳとそれらを用いる回路は、従
来から市販されている。センサのロータの回転時に電気
パルスが発生し、ロータが小角度回転する毎に１パルス
出力される。回転方向は、直進パルスに別のパルスをオ
フセット位相で、例えば直角位相で加えることによって
決定される。１つの直進パルスと１つの直角位相パルス
で１組のパルスが構成される。直進パルスに対する直角
位相パルスの位相またはタイミングによって方向が表さ
れる。左回転を表すセンサＰＰＳからのパルス組により
デジタルカラタンＵＤＣが増分される一方、右回転を表
すセンサＰＰＳからのパルス組によりそれが減分される
。反対にセンサＳＰＳからの左回転パルス組によってカ
ウンタＵＤＣが減分され、センサＳＰＳからの右回転パ
ルス組によってそれが増分される。

論理回路ＰＬＰ　（第３図）の機能は、それが受け取る
２つの増分入力信号（すなわち端子ＤＰで受け取る直進
信号および端子ＱＰで受け取る直角位相信号）の変換で
ある。論理回路ＰＬＰはそれらをアップ／ダウンカウン
タモジュールＵＤＣで必要とされるパル、ス増分信号（
端子５側）ＵＰおよびパルス減分信号（端子６側）ＤＮ
に変換する。論理回路はこの機能を実行する一方、機械
装置が位置センサの論理移行位置付近で望ましくない前
後移動を行っても、多重スプリアスカウントを無視する
。

回路ＰＬＰの論理は、単なる組み合わせではなく、順次
論理である。第４図のタイミング図は、センサＰＰＳで
出力された左回転信号を示している。それらはＰＬＰで
変換されて、ＵＤＣのＵＰ端子９に「増分」パルス列を
発生するのに対して、ＤＮ端子８の論理状態信号は変化
しないままである。これは、ＵＰ端子９またはＤＮ端子
８が０または１の初期状態の場合である。

直進ＤＰ端子だけ、または直進位相ＱＰ端子だけに多重
信号移行を発生させる機械的前後移動がＵＰまたはＤＮ
カウント端子９．８に状態変化をもたらさないのは、直
進および直角位相端子の両者の順次移行があって初めて
ＵＰまたはＤＮ端子に状態変化が起きるようになってい
るからである。

第３図に示すように、センサＰＰＳからの直進および直
角位相信号は、それぞれ回路ＰＬＰの端子ＤＰおよびＱ
Ｐに入力される１回路ＰＬＰには、２つのＤフリップフ
ロップＵＦＦおよびＤＦＦと、２つの排他的ＯＲゲート
Ｕ１２ＤおよびＵ１２Ｃが設けられている。端子ＤＰは
、ＵＦＦの端子２と、ゲートＵ１２Ｇの一方の入力端子
とに接続している。端子ＱＰは、ＤＦＦの端子１２と、
ゲートＵ１２Ｄの一方の入力端子とに接続している。

ＵＦＦの出力端子５はＵ１２Ｄの他方の入力端子に接続
している。ＤＦＦの出力端子６はＵ１２Ｃの他方の入力
端子に接続している。

ｔｌ１２Ｄの出力端子は、ＵＦＦのクロック端子ＣＫ３
に接続している。Ｕ１２Ｃの出力端子は、ＤＦＦのクロ
ック端子ＣＫ４に接続している。出力端子５はさらに、
アップ／ダウンカウンタＵＤＣのアップカウント入力端
子９に接続している。出力端子６はさらに、アップ／ダ
ウンカウンタＵＤＣのダウンカウンタ端子８に接続して
いる。

ＵＦＦに使用されている従来形フリップフロップの作動
特徴は以下の通りである９クロツク端子ＣＫ３の信号が
高レベル（論理値１）になると、端子２の論理状態が端
子５でサンプリングされて反復される。端子２のサンプ
リングは、クロック端子ＣＫ３に新しく現れる各高レベ
ル信号の立上がり区間で行われる０例えば、クロックが
高レベルの時に端子２が高レベルになると、端子５が高
レベルになる。その後、次の新しい高レベル信号の少な
くとも立ち上がり部分がクロック端子に現れるまで端子
５は高レベルに維持される６次の新しい高レベル信号が
現れた時点で、端子２のデータが再びサンプリングされ
、新しい値、すなわち高レベルまたは低レベル（論理値
０）が端子５で反復される。

フリップフロップＤＦＦも同様に作動する。

第３図の端子ＤＰおよびＱＰの信号が第４図に示されて
′いる。ステアードホイールを左回転させると、以降の
時系列でパルス移行が発生する。

１０で直進信号が低レベルになり、ｔｌで直角位相信号
が低レベルになり、ｔ２で直進信号が高レベルになり、
ｔ３で直角位相信号が高レベルになり、ｔ４で直進信号
が低レベルになり、ｔ５で直角位相信号が低レベルにな
り、ｔＯで直進信号が高レベルになり、ｔｌで直角位相
信号が高レベルになる。

反対に、右回転によって次のようになる。

ｔｏで直進信号が高１７ベルになり、ｔｌで直角位相信
号が低レベルになり、ｔ２で直進信号が低レベルになり
、ｔ３で直角位相信号が高レベルになり、ｔ４で直進信
号が高レベルになり、ｔ５で直角位相信号が低レベルに
なり、ｔＯで直進信号が低レベルになり、ｔｌで直角位
相信号が高レベルになる。

端子５および端子６の論理値がＯの初期状態でｔＯの直
後でｔｌの前に開始した時の各端子の論理状態が第１表
に示されている８表の縦列は端子（第３図参照）を表し
、見出し行は時間間隔（第４図参照）である、記入事項
は、対応する端子と時間間隔における論理状態である。

ＱＰ ＱＰ Ｋ３ Ｋ４ ｔｏ−ｔｌ　　ｔｌ−ｔ２ 低　　　低 高　　　低 高　　　低 低　　　低 低　　　低 低　　　低 第１表 ｔ２−ｔ３　ｔ３−ｔ４　ｔ４−ｔＯ 高　　　高　　　低 低　　　高　　　高 低　高、低　低 高　　　高　　　低 低　　　高　　　高 、低　低　低 ｔ５−ｔＯｔＯ−ｔｌ 低　　　高 低　　　低 高、低　低 低　　　高 低　　　低 低　　　低 ＵＦＦの回路の作動は、端子ＤＰ８よびＱＰの入力信号
およびその結果得られた端子５およびＣＲ３の信号を考
えれば、理解できる。以下の説明は、第４図および第１
表を参照すれば理解しやすいであろう。

ｔｏ−ｔｉ、　　時間間隔ｔｏ−ｔｌでは、端子５の信
号が０（低レベル）の初期状態であると仮定する。第４
図に示すように、ＤＰの信号は低レベル、Ｑ、　Ｐの信
号は高レベルである。

ｔｌ−ｔ２．　　　ｔｌにおいで、ＱＰが低レベルにな
る。第１表に示すように、この時間間隔にＤＰおよび端
子５も低レベルになる。クロック端子ＣＫ３の信号は、
排他的ＯＲゲートＵ１２Ｄを介して端子ＱＰおよび５の
信号によって制御される。従って、ＣＲ３は低レベルに
なる。

ｔ２−ｔ３．　　ｔ２において、ＤＰが高レベルに切り
換わる。ＣＲ３はまだ低レベルであるから、クロック信
号パルスがＵＦＦに送られない、ｔ２−ｔ３では、端子
５は低レベルのままである。

ｔ３−ｔ４．ｔ３において、ＱＰが高レベルに切り換わ
る。ゲートＵ１２Ｄが高レベル信号をＣＲ３へ送り、そ
の結果、ＤＰの高レベルがＵＦＦに記録される。ＵＦＦ
が端子５の信号を高レベルに切り換える。端子ＱＰおよ
び５の両方が高レベルになると、ｔ３の直後にＣＲ３の
信号が低レベルに切り換わる。短い上向きパルスがＣＲ
３に発生する。ＵＦＦが端子５の信号を高レベルに維持
する。

ｔ４−ｔ５．ｔ４において、ＤＰが低レベルに切り換わ
る。端子ＱＰおよび５の両方が高レベルであるから、Ｃ
Ｒ３は低レベルのままである。新しいクロックパルスが
現われるまでは、端子５は高レベルのままである。

ｔ５−ｔｏ、　　ｔ５において、ＱＰが低レベルに切り
換わる。端子５がまだ高レベルであるから、ＣＲ３は高
レベル信号を受け取る。これにより、ＤＰ端子の高レベ
ルのデータがＵＦＦに記録される。ＵＦＦが端子５に低
レベル信号を発生する。ＱＰも低いレベルであり、ＣＲ
３がｔ５の直後に低レベルになり、ＣＲ３に短い上向き
パルスが発生する。

ｔｏ−ｔ７．ｔｏにおいて、ＤＰが高レベルになる。端
子ＱＰおよび５がともに低レベルのままであるから、Ｃ
Ｒ３にクロックパルスが発生しない。端子５は低レベル
のままである。

ｔ３−ｔ７の間、端子５は高レベルに続いて低レベルに
なる、すなわち立上がりパルスである、端子５はコント
ローラチップＵＤＣの入力端子９に接続しているので、
そのパルスがカウンタＵＤＣによってカラン１−される
。ＵＤＣのカウントが増分される。

上記の期間ｔ　Ｏ−ｆ；　７中は、端子６の出力は低レ
ベルのままであるａｔ２にＣＲ４でパルスが立上がるが
、その時の（ＱＰからの）端子１２のデータが低レベル
であるから、端子６は低レベルのままである。端子１２
が高レベルになるｔ３では、ＣＲ４がすでに高レベルに
なっており、ｉ％Ｌノベルのままである。端子１２が高
しノベルになるｔ３では、ＣＲ４はすでに高レベルにな
っており、高レベルのままであるから、クロックの立上
がりが見られない。ＣＲ４が再び高レベルになるｔｏで
は、端子１２のデータが低レベルであるから、端子６は
低レベルのままである。このため、左回転時には連続低
レベル信号がＵＤＣのＤＮ端子８に現れる。ＵＤＣの値
を減分するカウントは行われない。

右回転時には、上記の増分と同様にしてカウンタの減分
が行われる。増分および減分論理は対称的であるから、
ＵＦＦおよびＤＦＦの論理状態およびＵ１２ＤおよびＵ
　１２　にの論理状態は、左回転時の場合のそれらの状
態が逆転したものである。ＰＰＳからの右回転信号によ
り、ＤＦＦの端子６にパルス列が発生するが、この端子
６はＵＤＣのＤＮ端子８に接続しているので、ＴＪＦＦ
の端子５の論理状態は変わらない。

右回転時には、端子ＤＰの信号の立上がりにＢ・いて端
子ＱＰに次の信号移行が発生するのは、（左回転時のよ
）に立」−がり区間ではな、く）立下がり区間である。

直進信号を基準位相とした場合、右回転時に発生する直
角位相信号は、左回転時に発生するものから３．８１１
度すねている。

信号境界で回路が好ましくない前後移動をしないように
する構造について実施例で説明する。本実施例の位置セ
ンサＰＰＳ　（および５ＰＳ）には、（ステアリングに
応答して）ある角度セクターから次のセクターまで回転
する毎にパルスを発生する回転可能な機械部材が設けら
れている。この部材が連続した角度セクター間の境界を
回転しながら横切る時に、パルスが発生する。望ましく
ない移動によってｔｌ−ｔ２の間に例えばＤＰ倍信号不
適当なスプリアスパルスが１つ又は複数発生したとして
も、出力端子５および６の信号列には影響しない。これ
は、端子５およびＱＰがともに低レベルであるから、Ｃ
Ｋ３が０のままであるためである。ＣＫ３にクロックパ
ルスの立上がり部分が現れるまで、ＵＦＦの出力端子５
の論理状態は変わらない。

また、ＤＦＦフリップフロップがゼロ出力状態のままで
あるのは、端子６がゼロ状態でＤＰがスプリアスパルス
を発生した時にＣＫ４がパルスを受け取っても、ＤＦＦ
の端子１２がＱＰから低レベルを受け取っているからで
ある。ＣＫ４のクロックパルスは端子１２から端子６ヘ
ゼロレベルを送るだけであるから、端子６の信号に変化
が生じない。

市販のカウンタＵＤＣ内のモジュールＰＬＳは、端子Ｄ
Ｓで直進信号を、端子ＱＳで直角方向信号なセンサＳＰ
Ｓから受け取る。このモジュールＰＬＳに設けられた回
路によってこれらの直進および直角方向信号が増分（Ｕ
Ｐ）パルス信号および減分（ＤＮ）パルス信号に変換さ
れて、クロック論理回路１０を介してカウンタＣＴＲへ
送られ、ＣＴＲをカウントアツプおよびカウントダウン
させる。必要に応じて上記のＰＬＰ論理回路なＰＬＳに
も用いることができ、その場合には信号の前後変動の問
題が軽減される。

パルス組の両方の供給源ＳＰＳおよびＰＰＳからカウン
タパルスを送ることができるようにするため、５ＭＨｚ
クロックオシレータＣＬＫ５および簡単な従来形クロッ
ク論理回路１０が設けられている。

カウンタＵＤＣは、カリフォルニア、マウンテンビュー
に所在のガリル・モーション・コントロール社製の「ス
テッピング・サーボ・コントローラ」と呼ばれるデジタ
ル装置である。これには、二組の信号、すなわち指令セ
ットおよびフィー　ドパツクセットに応答してカウント
アツプおよびカウントダウンできるデジタルカウンタＣ
ＴＲが設けられている。また、パルス幅を変調できる周
期的単極性パルスを出力するパルス幅変調回路ＰＷＭも
設けられている。これらの出力パルスは従来形フィルタ
ＬＰＦで低域ノイルタ処理されて、アナログエラー信号
としで機能する。

カウンタＣＴＲのカウントは、電源を切ったｌＩ：＜　
（こ電源センサよりＣＴ　Ｒのリセット端イでゼロにリ
セットされるので、車両の始動時にはカウントがゼロに
なっている。ＣＴＲのカウントは、（ａ）とットマン位
置センサＰＰＳの位置の正味変化と、　（ｂｌ運転席内
のモーフ軸ＭＳの軸位置センサＳＰＳの位置の正味変化
との、カウンタのゼロリセット以降の累積差を表す。

必要に応じて、°速度信号も発生することができる。好
適の実施例では、モータＤＣＭの電流の制御に位置フィ
ードバックおよび可変速度フィードバックの和を用いて
いる。

増分位置センサを用いることによって、電源を入れた時
点の位置のステアードホイールにステアリングホイール
を同期さぜることができ、いずれの部材も調節移動させ
る必要がない。ステアリングホイールがミスアライメン
トにある状態でシステムのスイッチを入れると、ステア
リングホイールの現在位置が「ゼロ」すなわち中心位置
となる。

また、増分位置センサを用いることによって、システム
が作動して内部ループ内のループ利得が高く、高速の時
のステアードホイールとステアリングホイールとの間の
ドリフトをなくすことができる。内部ループの帯域幅は
約１ＯＨｚであり、従って、以下に述べる外部ループよ
りも動作が早い。

第１図に示すように、上記のＰＰＳのような増分位置セ
ンサである軸位置センサＳＰＳは、モータＤＣＭのモー
タ軸ＭＳの回転位置軌道を保持できるように軸ＭＳに連
結されている。軸ＭＳが回転すると、センサＳＰＳが電
気パルスを発生し、それが上記のような指向性論理回路
を介して（ＳＡの一部である）ＵＤＣ内のカウンタＣＴ
Ｒの入力端子へ送られる。

一方向への回転を表すＳＰＳパルスはカウントダウン入
力端子へ進み、反対方向のパルスはカウントアツプ入力
端子へ進む。ステアードホイールＳＤＷの位置を表すＰ
ＰＳパルスも、前述のように、カウンタＣＴＲの入力端
子へ送られてカウントされる。もちろん、アップカウン
ト数とダウンカウント数の差がＣＴＲの正味カウントで
ある。カウンタＣＴＲを一部として含む市販のモジュー
ルＵＤＣに設けられたパルス幅変調回路ＰＷＭが発生し
た出力信号は、ＵＤＣに続いて設けられた低域フィルタ
ＬＰＦによりアナログエラー信号に変換される。

アナログエラー信号は、サーボ増幅器ＳＡで増幅される
。ＳＡの出力端子ＢＰから、信号が以下に記載する外部
ループと内部ループの両方に送られる。内部ループに続
いて、端子ＢＰの信号はトランジスターモータ駆動ユニ
ットＭＤに人力され、ＭＤの出力端子は故障スイッチＦ
Ｓを介してモータＤＣＭの電機子端子に接続している。

ＭＤは、電機子端子をそれに接続した直流モータＤＣＭ
を駆動できるだけの電力を出力する。モータＤＣＭは永
久磁石を備えているので、外部から加えられる電力には
応答せず、独自の磁界を形成する。電流フィードバック
は、モータＤＣＭの電機子に直列接続した抵抗で検出さ
れ、従来通りにトランジスターモータ駆動部ＤＡへ送り
返される。その他のフィードバック方法を用いてもよい
。

モータ駆動部からの電流により、エラー信号がゼロにな
るようにモータＤＣＭがそのモータ軸ＭＳの位置を補正
する。モータ軸ＭＳの位置は、ステアードホイールＳＤ
Ｗの位置の模倣である。モータ軸ＭＳは反動トルクを歯
車箱（またはベルトなど）に送り、運転者がステアリン
グホイールＳＧＷを回転させるトルクと対向さゼる。

１次システムの外部ループ 外部フィードバックループは、ＴＤＡ、ＤＲＢ、ＳＶ、
ＨＰ、ＰＭＡ、ＳＤＷ、ＰＰＳおよびＳＡ（第一図）を
有している。ステアリングホイールＳＧＷは、運転者の
ステアリングトルクを変速機Ｇへ伝える回転可能なステ
アリング軸ＳＳに取付けられている。図示の実施例では
歯車を用いており、対になった低 バックラッシュはすば歯車Ｇのうちの小歯車は、モータ
Ｄ　ＣＭの出力軸ＭＳに取付けられている。大歯車はス
テアリング軸ＳＳに取付けられている。６対１が、歯車
列Ｇによって得られる速度ステップアップ比およびトル
クステップダウン比である。ＳＧＷ、ＳＳおよびＧ自体
は外部ループに入っていないが、外部ループの入力信号
になるトルクデマンドを開始させる。

端子ＢＰのシミュレーテッドトルクデマンド信号は、ト
ルクデマンド電子増幅器ＴＤＡおよびサーボバルブドラ
イバー増幅器ＤＲＶにおいて増幅されてから、油圧シリ
ンダへ送られる。

シリンダのピストンＨＰは、指令信号に応答して移動す
る。ピストンＨＰは、ステアリング機構のピットマンア
ームＰＭＡと作動連結している。ピストンによりアーム
ＰＭＡに加えられた力によってステアードホイールＳＤ
Ｗが回転する。運転者がステアリングホイールを回転さ
せるトルクが大きいほど、ステアードホイールを回転さ
せる増幅トルクが大きくなる。

ピットマン位置センサＰＰＳがピットマノアームＰＭＡ
に連結させて設けられている。これは上記の増分パルス
位置センサであって、外部ループのフィードバック信号
組となる直進および直角位相電気信号を発生する。これ
らのフィードバック信号は運転席へ導かれ、そこでサー
ボ増幅器ＳＡのパルス論理入力端子ＰＬへ送られる（第
１および第３図参照）。位置調節器ＳＡの、入力端子Ｍ
Ｉに接続している別組の入力端子については上記の通り
である。

サーボ増幅器ＳＡの端子ＢＰからは、ＳＰＳおよびＰＰ
Ｓからの正味指向性入力信号によって決まる出力信号が
、トルクデンマンド増幅器ＴＤＡ（およびモータ駆動回
路ＭＤ）の入力端子へ送られる。

運転者が加えるトルクの大きさおよび方向は、サーボ増
幅器ＳＡの出力端子ＢＰの電気信号で表される。このこ
とは、端子ＢＰの信号が、モータ駆動ユニットＭＤから
出力されてモータＤＣＭへ送られる電流の予備増幅バー
ジョンであることを考えれば理解されるであろう。モー
タのトルクはその電流に比例している。従ってモータＤ
ＣＭのトルクに対応している端子ＢＰの信号が、エラー
信号およびトルク指令として用いられる。電気機械式ト
ルクセンサを必要とせずに、本システムは電子的に発生
させたトルクデマンド信号を外部ループを介して利用し
て、ステアードホイールに対する増倍トルクを制御する
。

外部ループの信号路のアナログ信号処理によってシステ
ムが安定化される。外部ループの帯域幅、従ってそれの
応答速度は、それの電気回路よりはむしろ重量機械部材
および油圧部材によって制限される。その帯域幅は一般
的に約３Ｈｚである。

ステアリングホイールの回転移動は、ステアートホイー
ルＳＤＷの機械的ストップの「反復」によって制限され
る。これは、定常状態においてはステアードホイールの
位置がステアリングホイールＳＧＷによって連続的に模
倣されているからである。ステアードホイールの位置が
、ステアリングホイールの変位に対するゼロトルク基準
になっている。

ステアリングホイールの弾性は、モータＤＣＭの負荷調
整およびステアリング軸ＳＳおよび歯車装置Ｇからモー
タＤＣＭの軸ＭＳまでに与えられているねじりばね性に
よるものである。必要に応じて、軸位置センサＳＰＳが
軸ＭＳの位置を検出する地点の一方側または両側にさら
なるねじり弾性を加えるようにしてもよい。例えば、Ｓ
ＰＳのテークオフ点Ｐの歯車箱側あるいはその点の直流
モータ側にねじりコイルばねを設けてもよい。

運転席内の部品の機械的配置は第２図に示す通りである
。ステアリングホイール以外の運転庫内部品は全て、運
転席の固定構造部材にボルト付けされている開放式フレ
ームＦ内に収容されている。電力および電気信号用の導
体がフレームＦ内の部材から電源、センサーなどまでを
接続している。ステアリング軸ＳＳがフレームＦの上部
から挿入されており、２つの歯車Ｇを介してモータＤＣ
Ｍのモータ軸ＭＳと噛合しＣいる１、別の歯車列を介し
７て、フレームＦに固定されている位置センサＳＰＳが
点Ｐで軸ＭＳの回転位置に関する情報を受け取る。増幅
器などを含む電子モジエールも開放式フレームＦの内側
に取付けられている。

ステアリングホイールにおける１次システムの作動トル
クは、−膜化に２．５ポンド−フィートである。±５ボ
ンドーフィートのトルクにより±７．５度のねじれが生
じ、それが本実施例の最大有効トルクである。モータＤ
ＣＭは、通常では運転者がそれを過出力させることがな
いだけのトルク可能出力を持っている。

２　ステアリングシステム 電力喪失（または必要に応じたその他の電気または電子
装置の故障やセンサの故障）が生じた場合、１次ステア
リングシステムが１秒以内に自動的に停止して２次ステ
アリングシステムに切り換わる。２次ステアリングシス
テムは開ループである。２次システムを作動させるため
にサーボバルブＳＶを含む油圧システムはまだ機能しな
ければならないので、エンジンは回転させたままにする
必要がある。

１次システムが停止した時、モータＤＣＭはその界磁に
対して外的励磁を必要としないので、ジェネレータとし
て機能する。ステアリング軸ＳＳは常に歯車Ｇを介して
永久磁石モータＤＣＭに連結している０時計回りまたは
反時計回り方向にステアリングホイールを回転させると
、モータＤＣＭの電機子端子に正または負の電圧が発生
し、その大きさは回転率によって決まる。

１次ステアリングシステムから２次ステアリングシステ
ムへの切り換えは、第１図の接触器ＣＯの消勢により行
われる。供給電圧（第１図では＋）が低レベルの時、接
触器ＣＯのコイルが消勢される。その後、ＣＯの端子Ｃ
Ｏ１およびＣＯ２が永久磁石モータＤＣＭの端子をサー
ボバルブＳｖに接続する。また、端子ＣＯ１およびＣＯ
２はモータ駆動増幅器ＭＤをモータＤＣＭの電機子端子
から切り離し、サーボ駆動増幅器ＤＲＶをサーボバルブ
ＳＶから切り離す。必要に応じて、供給電圧が再度環れ
た時にＣＯが再び閉じないようにするため、回路ＦＬを
ロックできるようにする。故障状態が訂正された後、押
しボタンスイッチによって回路をリセットする。

故障論理回路がシステムの供給電圧を検出して、その電
圧が所定のしきい値以下の時に接触器ＣＯのコイルの電
流を遮断する。ＣＯの接点ＦＳ　ＩＪ５よびＦＳ２を電
気的に接続すると、永久磁石モータＤＣＭの端子とサー
ボバルブＳ■の端子が互いに接続されるだけである。こ
のため、定格信号であるモータＤＣＭの発生電圧によっ
てサーボバルブＳｖが制御される。サーボバルブＳ■が
ピストンＨＰへの油圧油の流れを操作することにより、
１次システムの作動時と同様に２次システムの作動時の
ステアードホイールＳＤＷを制御する。好適な実施例で
は、モータＤＣＭが永久磁石直流モータであるが、外的
励磁を必要としないで電圧を発生できるものであれば、
その他のモータやジェネレータでもよい。

２次システム作動で行うと、モータＤＣＭの「バックド
ライブ」には高入力トルクが必要である。本実施例では
、２次システムの場合にはステアリングホイールとステ
アードホイールとの初期同期化は行われない。また、ス
テアリングホイールの動作には不感帯がある。この様な
特徴にもかかわらず、はとんどの場合、車両が停止した
時に「のろのろ」ながら有効な制御を行う。

本システムには、ステアリング制御用の第１電気回路、
バックアップ用の第２回路、およびホイールに加えるス
テアリングの基本量を決定するステアリングホイールの
トルクを決定する間接手段が設けられている。

（発明の効果） 本発明は別個の電気機械式トルクセンサを設けることな
（、トルクデマンド信号を電子的に発生させ、始動時に
ステアリングホイールおよびステアードホイールをいず
れも初期補正動作させることなく同期化させるので１作
業中にステアードホイールの方向がステアリングホイー
ルの位置に対してドリフトすることがない。

また、本発明はステアリングが位置センサの移行境界上
を機械的に前後移動することによって発生するスプリア
スステアリング信号を防止する回路が設けられており、
さらにその１次ステアリングシステムが故障した場合に
は、同じステアリングホイールで制御可能となるととも
に１次システムと共通の部品を含む開ループ２次ステア
リングシステムによって自動的に切り換えられるので運
転者はハンドル操作のねじり感覚を円滑かつ安定なもの
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適な実施例の簡単なブロック図、 第２図は、車両の運転席内にあるシステムの一部の横断
面図、 第３図は、システムの電子モジュールＳＡの一部を示す
ブロック図、 第４図は、増分位置センサが発生する直進および直角方
向信号を示すタイミング図である。 ｐｐｓ、ｓｐｓ・・・位置センサ ＭＳ・・・モーフ軸 ＤＣＭ・・・モータ　　　　Ｇ・・・変速機ＴＤＡ・・
・電子増巾器 ＭＤ・・・トランジスタモーフ駆動増巾器ＳＡ・・・サ
ーボ増巾器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）運転席、ステアリングホイールおよびステアードホ
   イールを備えた車両用のパワーステアリング装置であっ
   て、 前記ステアードホイールと連通して前記ステアードホイ
   ールの位置を検出し、それに関する第１電気信号を発生
   する手段（ＰＰＳ）と、 電機子および可動軸（ＭＳ）を備え、電機子電流を受け
   取ってその軸の位置を設定、保持するためのトルクを発
   生する運転席内の電気ダイナモ（ＤＣＭ）と、 前記ダイナモ軸からのトルクをステアリングホイールに
   連結して、運転者がステアリングホイールに加えるトル
   クに対向する反動トルクを発生する手段（Ｇ、ＳＳ）と
   、 前記ステアリングホイールと連通して前記ステアリング
   ホイールの位置を検出し、それに関する第２電気信号を
   発生する手段（ＳＰＳ）と、 前記第１および第２信号を受け取って、それらの差に基
   づいたデマンド信号を発生する比較手段（ＳＡ）と、 前記デマンド信号を受け取り、それに応答して前記デマ
   ンド信号に基づいたトルクをステアードホイールに加え
   る第１手段（ＴＤＡなど）と、 前記デマンド信号を受け取り、それに応答して前記電機
   子電流を前記ダイナモに与えることにより、前記ダイナ
   モ軸の前記トルクを制御する第２手段（ＭＤ）とを有し
   ているパワーステアリング装置。 ２）第１電気信号を発生する前記手段が、前記ステアー
   ドホイールと連通してそれの位置の変化を検出し、その
   変化を表すカウント可能な第１電気信号を発生する手段
   （ＰＰＳ、ＳＡ）を有しており、 第２電気信号を発生する前記手段が、前記ステアリング
   ホイールの位置の変化を検出して前記ステアリングホィ
   ールの位置の前記変化を表すカウント可能な第２電気信
   号を発生する手段を有しており、 前記比較手段が、前記第１および第２信号を受け取って
   それらをカウントし、それらの差に基づいたデマンド信
   号を発生する手段（ＳＡ）を有しており、 これにより、装置の作動中における前記ステアリングホ
   ィールの位置に対するステアードホィールの位置のドリ
   フトが低減するようにした請求項１に記載のパワーステ
   アリング装置。 ３）さらに電力印加の停止および開始時に前記比較手段
   を開始状態にリセットする手段 （ＲＥＳＥＴ）を有しており、これにより始動時にステ
   アリングホィールおよびステアードホィールのいずれも
   初期動作させる心要をなくした請求項２に記載のパワー
   ステアリング装置。 ４）前記第１および第２信号の各々を発生する前記手段
   （ＰＰＳ、ＳＰＳ）が、可動機械部材およびセクター移
   行境界と、前記部材がセクター移行境界を横切る時にセ
   ンサ信号を発生する手段とを有しており、また 前記センサ信号を受け取ってそれらをカウントする前記
   手段（ＳＡ）が、センサ信号を発生する前記手段がセク
   ター移行境界上を前後する望ましくない移動によって発
   生する不適当なスプリアスセンサ信号がカウントされな
   いようにする手段（ＰＬＳ、ＰＬＰ）を有している請求
   項２に記載のパワーステアリング装置。 ５）前記第１および第２信号を発生する前記手段（ＰＰ
   Ｓ、ＳＰＳ）がさらに、（ａ）直進信号と、（ｂ）その
   直進信号から所定位相だけずれたオフセット信号とを発
   生して、直進信号およびオフセット信号間の相対位相に
   基づいて前記部材の右方向移動および左方向移動を区別
   できるようにする手段を有しており、 前記センサ信号を受け取ってそれらをカウントする前記
   手段が、直進およびオフセット信号で１組になった前記
   信号を直進信号およびオフセット信号間の相対位相に基
   づいてアップカウント信号およびダウンカウント信号に
   変換する手段（ＰＬＳ、ＰＬＰ）を有している請求項４
   に記載のパワーステアリング装置。 ６）前記変換手段が、 前記直進信号を受け取るように接続された第１データ入
   力端子、第１クロック端子（ＣＫ３）、および前記カウ
   ント手段（ＵＤＣ）に接続して前記カウント手段を増分
   させるアップカウント信号をそれに与える第１出力端子
   を備えている第１フリップフロップ手段（ＵＦＦ）と、 前記オフセット信号を受け取るように接続された第２デ
   ータ入力端子、第２クロック端子（ＣＫ４）、および前
   記カウント手段（ＵＤＣ）に接続して前記カウント手段
   を減分させるダウンカウント信号をそれに与える第２出
   力端子を備えている第２フリップフロップ手段（ＤＦＦ
   ）と、 前記第１クロック端子（Ｕ１２Ｄ）に接続して前記第１
   データ端子からのデータを前記第１出力端子へ送る出力
   端子、前記第１出力端子に接続した入力端子、および前
   記オフセット信号を受け取るように接続された別の入力
   端子を備えている第１排他的ＯＲ手段と、 前記第２クロック端子（Ｕ１２Ｃ）に接続して前記第２
   データ端子からのデータを前記第１出力端子へ送る出力
   端子、前記第２出力端子に接続した入力端子、および前
   記直進信号を受け取るように接続された別の入力端子を
   備えている第２排他的ＯＲ手段とを有している請求項５
   に記載のパワーステアリング装置。