JPH0288359A - モータ駆動式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〕 この発明は、自動車の舵取り装置をモータの回転力で補
助付勢するモータ駆動式パワーステアリング装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、この種のものは、トルクセンサをボテンシぢメー
タ１個で構成し、出力信号を中立トルクに対して左右方
向に分離して右方向信号、左方向信号とする構成か、あ
るいはポテンショメータを２個設け、一方はメイントル
クセンサとして上述と同じように用い、他方はサブトル
クセンサとしてメイントルクセンサの信号と比較して不
一致であればモータの駆動を抑制するものが多かった。

上記のような従来装置においては、ポテンショメータ自
身が発生するノイズ、接触不良、配線の断線、地絡など
により、運転者の意志（即ち、右又は左に切りたいと思
ってステアリングに右又は左の操舵トルクを掛けること
）に反して、実際には右（又は左）方向に操舵トルクを
ステアリングに掛けているにもかかわらずトルクセンサ
としては左（又は右）方向のトルク信号を出力し、ステ
アリングが勝手に回る危険なモードの誤動作をする可能
性が高い欠点を有していた。

第５図は従来装置の構成を示し、１は運転者の操舵回転
力を受けるハンドル、３はハンドルｌに加えられた回転
力に応じて電気信号を出力するトルクセンサで、ハンド
ル１に、加えられた回転力をよじれ角度変位に変換する
トルク−変位変換器３ａと、トルク−変位変換器３ａの
角度変位に応じた電気信号であってメイン制御に用いら
れる電気信号を発生する第１のポテンショメータ３ｂと
、トルク−変位変換器３ａの角度変位に応じた電気信号
を発生し、第１のポテンショメータ３ｂの電気信号と比
較して一致を確認するためのトルクサブ信号を発生する
第２のポテンショメータ３Ｃによって構成される。２ａ
はハンドル１とトルクセンサ３を連結する第１のステア
リングシャフト、２ｂはトルクセンサ３と第１のユニバ
ーサルシライン）４ａを連結する第２のステアリングシ
ャフト、２ｃは第１のユニバーサルジヨイント４ａと第
２のユニバーサルジヨイント４ｂを連結する第３のステ
アリングシャフト、５は第２のユニバーサルシライン）
４ｂと機械的に連結されたピニオンギヤ軸、６はピニオ
ンギヤ軸５と噛み合うラック軸、７は分巻または磁石界
磁を有するＤＣモータ、８は第２のユニバーサルジヨイ
ント４ｂとピニオンギヤ軸５の間を駆動し、ＤＣモータ
７の操舵補助回転力を連結する減速ギヤ、９はコントロ
ールユニット、ｌＯはバッテリ、１１はキースイッチで
ある。

第６図はコントロールユニット９の詳細な構成を示し、
９０１はバフテリＩＯからキースイッチ１１を介して供
給された１２Ｖ電源をＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータコンバ
ータで昇圧したＭＯＳ　ＦＥＴパワートランジスタのゲ
ート電源用２６Ｖ電源回路、９０２は１２Ｖ電源から降
圧した内部の制御回路用５ｖ定電圧回路、９０３は第１
のポテンショメータ３ｂのトルク信号出力を右方向と左
方向のトルク信号に分離するメイントルク信号方向分離
回路、９０４は第１のポテンショメータ３ｂと第２のポ
テンショメータ３Ｃのトルク信号出力差を比較し、所定
範囲内（±０．１〜±０．３に＋ｒ＋）であれば−敗信
号出力Ｈを出力するトルク信号−数構出回路、９０５は
メイントルク信号方向分離回路９０３が出力する右方向
トルク信号に応じてモータドライバ９０９にモータ右方
向駆動信号を出力するモータ右方向駆動回路、９０６は
メイントルク信号方向分離回路９０３が出力する左方向
トルク信号に応じてモータドライバ９０９にモータ左方
向駆動信号を出力するモータ左方向駆動回路、９０７゜
９０８はアンド回路である。

又、第７図はポテンショメータ３ｂ、３ｃの出力電圧特
性を示し、第８図はメイントルク信号方向分離回路９０
３によって出力される左右の操舵トルク信号電圧特性で
ある。

次に、上記した従来装置の動作を説明する。まず、エン
ジンの始動に際し、キースイッチ１１をオンすると、電
源回路９０１．９０２にバッテリ１０から１２Ｖ電源が
供給され、コントロールユニット９が作動する。この状
態でハンドルｌに運転者が回転力を与えると、トルクセ
ンサ３は第７図に示す特性で電圧を出力する。即ち、操
舵トルクが右にも左にもかかっていない状態では、トル
クセンサ３の出力電圧は約２．５Ｖ（ａ点）となる。

操舵トルクを右方向に増加していくとトルクセンサ３の
出力電圧はこれに応じて増加し、約０．８に＋ｒｍを超
えると５Ｖ（ｂ点）となって飽和する。又、操舵トルク
を左方向に増加するとトルクセンサ３の出力電圧はこれ
に応じて凍少し、約０．７ｋｇｍを超えると０Ｖ（ｃ点
）となる、トルクセンサ３の第１のポテンショメータ３
ｂが出力するトルク信号電圧はメイントルク信号方向分
離回路９０３に加えられ、第８図に示すような右方向と
左方向の操舵トルク信号電圧に変換されて出力される。

従って、操舵トルクが右方向の時にはモータ右方向駆動
回路９０５に駆動信号が出力され、操舵トルクが左方向
の時にはモータ左方向駆動回路９０６に駆動信号が出力
される。一方、このとき、第１のポテンショメータ３ｂ
のトルクセンサ出力電圧と第２のポテンショメータ３Ｃ
のトルクセンサ出力電圧はトルク信号−数構出回路９０
４に入力され、ポテンショメータ３ｂ、３ｃの出力信号
が共に正常な場合にはトルクセンサ信号−数構出回路９
０４はこの２つの出力信号の差を演算し、この差が所定
範囲内〈±０．１〜±０．３に＋ｒ＋　）にあれば一致
信号Ｈを出力する。従って、モータ右方向駆動回路９０
５に駆動信号Ｈが出力されたときは、トルクセンサ信号
−数構出回路９０４の一致信号Ｈと共にアンド回路９０
７に入力され、アンド回路９０７の出力もＨとなり、モ
ータドライバ９０９を右方向に導通駆動する。逆に、モ
ータ左方向駆動回路９０６が駆動信号Ｈを出力している
ときは、一致信号Ｈと共にアンド回路９０８に入力され
、アンド回路９０８の出力はＨとなり、モータドライバ
９０９を左方向に導通駆動する。モータ７はモータドラ
イバ９０９の駆動方向に従って駆動され、ステアリング
はパワーアシストされてハンドル操舵トルクは軽くなる
。なお、トルク信号の大きさに対するモータ電流（又は
モータ電圧）の比例制御方法については説明を省略する
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来装置では、トルクセンサ信
号が第７図に示すようにトルク中立点に対して右にも左
にも出力し得る構成となっているため、もし何らかの原
因でトルクセンサ３が誤動作すると、運転者がハンドル
に右（又は左）に操舵トルクを掛けているのにモータ７
は逆方向の左（又は右）に駆動される可能性があり、運
転者が操舵不能となる危険性があった。又、この危険性
を回避するために種々のフェールセーフ回路が提案され
、上述のポテンショメータ３ｂ、３ｃの出力比較もその
一つであるが、比較のための時間設定が早すぎるとフェ
ールセーフ誤動作となり易く、逆に遅すぎると上記危険
性が増加するという課題があった。

この発明は上記のような！！￥題を解決するために成さ
れたものであり、運転者の意志とは逆方向のトルクが発
生されることがなく、運転者の操舵不能を防止すること
ができるモータ駆動式パワーステアリング装置を得るこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るモータ駆動式パワーステアリング装置は
、ステアリングの右方向操舵トルクを検出する第１のポ
テンショメータとステアリングの左方向操舵トルクを検
出する第２のポテンショメータからなるトルクセンサと
、第１のポテンショメータの出力に応じて右方向の操舵
トルクを助勢するとともに第２のポテンショメータの出
力に応じて左方向の操舵トルクを助勢するモータと、−
方のポテンショメータの出力が発生している間他方のポ
テンショメータの出力を禁止する手段を備えたものであ
る。

〔作　用〕

この発明における各ポテンショメータは右又は左の一方
向のトルク検出信号のみ出力するので、運転者の意志と
は逆方向のトルク検出信号は出力されない。又、一方の
ポテンショメータが出力している間他方のポテンショメ
ータの出力は禁止される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図はこの実施例によるパワーステアリング装置の構成を
示し、３ｄはトルク−変位変換器３ａの右方向角度変位
に応じた右方向電気信号を出力する第１のポテンショメ
ータ、３ｅはトルク−変位変換器３ａの左方向角度変位
に応じた左方向電気信号を出力する第２のポテンショメ
ータである。

第２図はコントロールユニット９の内部構成を示し、９
１１は第１のポテンショメータ３ｄの右方向トルク信号
を手入力、抵抗９２４，９２５の分圧点電位を一人力と
する第１のコンパレータ、９１２は第１のポテンショメ
ータ３ｄの右方向トルク信号を手入力、ＰＷＭ用三角波
発振回路９１５の三角波電圧を一人力とする第２のコン
パレータ、９１３は第２のポテンショメータ３ｅの左方
向トルク信号を手入力、抵抗９２６，９２７の分圧点電
位を一人力とする第３のコンパレータ、９１４は第２の
ポテンショメータ３ｅの左方向トルク信号を手入力、三
角波発振回路９１５の三角波信号を一人力とする第４の
コンパレータ、９１６は第１のコンパレータ９１１の出
力信号を反転する第１のノット回路、９１７は第３のコ
ンパレータ９１３の出力信号を反転する第２のノット回
路、９１８は第１のコンパレータ９１１の出力信号と第
２のノット回路９１７の出力信号を入力とする第１のア
ンド回路、９１９は第３のコンパレータ９１３の出力信
号と第１のノット回路９１６の出力信号を入力とする第
２のアンド回路、９２０は第２のコンパレータ９１２に
より駆動され、モータ７を右方向にＰＷＭ駆動する上側
の断続素子を構成する第１のパワーＭＯ３ＦＩＳＴ素子
、９１２は第１のアンド回路９１Ｂにより駆動され、モ
ータ７を右方向に駆動する下側の断続素子を構成する第
２のパワーＭＯ５ＰＥＴ素子、９２２は第４のコンパレ
ータ９１４により駆動され、モータ７を左方向にＰＷＭ
駆動する上側素子を構成する第３のＭＯ３ＰＥＴ素子、
９２３は第２のアンド回路９１９により駆動され、モー
タ７を左方向に駆動する下側の断続素子を構成する第４
のパワーＭＯＳ　ＰＥＴ素子、９２８は第１のコンパレ
ータ９１１のプルアンプ抵抗、９２９は第３のコンパレ
ータ９１３のプルアンプ抵抗、９３０は第２のコンパレ
ータ９１２（７）７’ルアフブ抵抗、９３１は第４のコ
ンパレータ９１４のプルアンプ抵抗である。

又、第３図は第１のポテンショメータ３ｄと第２のポテ
ンショメータ３ｅの出力電圧特性を示し、第４回は三角
波発振回路９１５の出方電圧とポテンシヨメータ３ｄ、
３ｅの出方電圧の相関を示す動作波形図である。

上記構成のこの実施例装置の動作を説明する。

まず、エンジンの始動に際し、キースイッチ１１をオン
すると電源回路９０１，９０２にバッテリ１０から１２
Ｖ電源が供給され、コントロールユニント９が作動する
。この状態でハンドル１に運転者が回転力を与えると、
トルクセンサ３は第３図の特性で電圧を出力する。即ち
、操舵トルクが右にも左にもかがっていない状態では、
ポテンショメータ３ｄ、３ｅはいずれも出力電圧はＯＶ
である０次に、操舵トルクを右方向に増加していくと第
１のポテンショメータ３ｄは徐々に出力電圧を増加し、
約０　、８　ｋｇ−を超えると５Ｖ（ｄ点）となって飽
和するが、第２のポテンショメータ３ｅの出力電圧はＯ
ｖのままである。逆に、操舵トルクを左方向に増加して
いくと第２のポテンショメータ３ｅは徐々に出力電圧を
増加し、約０．８ｋｇｍを超えると５Ｖ（ｅ点）となっ
て飽和するが、第１のポテンショメータ３ｄはＯＶのま
まである。

従って、操舵トルクが右方向のときには、第１のポテン
ショメータ３ｄが出力するトルク信号電圧は第１及び第
２のコンパレータ９１１．９１２の十人力に入力される
。これに応じて、第２のコンパレータ９１２は右方向ト
ルク信号電圧に応じたオンデユーテイのＰＷＭ信号を出
力する。一方、第１のコンパレータ９１１は、右方向ト
ルク信号電圧が抵抗９２４，９２５の分圧電圧（不感帯
レベル）を超えると、右方向駆動信号Ｈを出力する。

しかし、このとき、第２のポテンショメータ３ｅは出力
電圧がＱＶであるので、第３及び第４のコンパレータ９
１３，９１４は出力信号が左方向非駆動信号りとなる。

このため、第２のノット回路９１７はＨ信号を出力し、
第１のアンド回路９１８はｉ（出力となり、また第１の
ノット回路９１６の出力はＬとなるので第２のアンド回
路９１９の出力はＬとなる。従って、第１及び第２の）
１０５　ＦＥＴ素子９２０．９２１はオンとなり、第３
及び第４のＭＯＳ　ＦＥＴ素子９２２，９２３はオフと
なり、モータ７には右方向にトルクを発生ずる方向に電
圧が印加され、モータ７は右方向のアシストトルクを発
生し、ハンドルは右方向に軽くなる。

又、操舵トルクが左方向の時には、第２のポテンショメ
ータ３ｅが操舵トルクに応じた出力電圧を発生し、第１
のポテンショメータ３ｄの出力電圧はＯＶであるので、
最終的に第１及び第２のべ’７−ＭＯＳ　Ｆｆ！？素子
９２０，９２１はオフとなり、第３及び第４　（７）　
パワー　ＭＯＳ　ＦＥＴ素子９２２．９２３はオンとな
り、モータ７には左方向にトルクを発生する電圧、電流
が印加され、この１ｉ２ｉｔに応じたアシスト）ルクを
発生してハンドルは左方向に軽くなる。

次に、異常が発生した場合の動作について説明する。第
１に、トルクセンサ３が異常となって、ポテンショメー
タ３ｄ、３ｅ自身がノイズを発生したり、車体配線途中
の接触不良、断線、地絡等の不良が発生した場合、従来
では運転者の意志に反して逆方向のトルク信号となるこ
とがあったが、この実施例では左右専用のポテンシヨメ
ータ３ｄ３ｅを有しているので、各々のセンサレベルに
差を生じても逆方向のトルクを発生することはない。

第２に、第１のポテンショメータ３ｄが右方向トルク信
号出力中に、何らかの原因で第２のポテンショメータ３
ｅが左方向トルク信号を出力するような誤動作を生じた
場合、ノット回路９１６゜９１７が共にＬ信号を出力す
るのでアンド回路９１８．９１９の出力もしとなり、第
２及び第４のパワーＭＯ３ＰＥＴ素子９２１，９２３も
オフとなる。このため、モータ７は右にも左にも駆動さ
れず、ハンドルは重くなるが、運転者の意志に反して逆
方向に回転することはなく、偉績性が向上する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、操舵トルクセンサのポ
テンショメータを右方向専用と左方向専用とするととも
に、一方のボテンシ！メータの出力が発生している間他
方のポテンショメータの出力を禁止したので、操舵トル
クセンサ自身が発生するノイズや接触不良、車体配線の
断線、地絡等が発生しても、運転者の意志と逆方向のト
ルク発生あるいは右方向と左方向のトルクの同時発生が
生しることがなく、操舵不能などの危険性がなくなって
偉績性の高いモータ駆動式パワーステアリング装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の構成図、第２図はこの発明によ
るコントロールユニットの構成図、第３図はこの発明に
よるトルクセンサの出力特性図、第４図はこの発明によ
る三角波発振回転の出力とトルクセンサ出力との相関図
、第５図は従来装置の構成図、第６図は従来のコントロ
ールユニットの構成図、第７図は従来のトルクセンサの
出力特性図、第８図は従来のメイントルク信号方向分離
回路の出力特性図である。 １・・・ハンドル、２１〜２Ｃ・・・ステアリングシャ
フト、３・・・トルクセンサ、３ａ・・・トルク−角度
変位変換器、３ｄ、３ｅ・・・ポテンショメータ、７・
・・モータ、９・・・コントロールユニット。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステアリングに加えられる右方向操舵トルクを検出する
   第１のポテンショメータとステアリングに加えられる左
   方向操舵トルクを検出する第２のポテンショメータから
   なるトルクセンサと、第１のポテンショメータの出力に
   応じて右方向の操舵トルクを助勢するとともに第２のポ
   テンショメータの出力に応じて左方向の操舵トルクを助
   勢するモータと、一方のポテンショメータの出力が発生
   している間他方のポテンショメータの出力を禁止する手
   段を備えたことを特徴とするモータ駆動式パワーステア
   リング装置。