JPH03121974A - 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〕 この発明ば、自動車の舵取り装置をモータの回転力で補
助負荷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、この種の装置において、操舵トルクの検出には、
ハンドルに加えられた操舵トルクをトーションバーの捩
れ変位に変換する操舵トルク−変位変換器にポテンショ
メータを取り付け、このポテンショメータの電源電圧の
２を操舵トルクの中立点として、上記変位出力を電気信
号に変換する。

上記ポテンショメークが故障したときの、フェールセー
フを確立するために、ポテンショメータは２個備え、１
個の信号はメインとして制御に使い、他方の信号はサブ
として上記メインの信号との比較信号に使い、メイン−
サブ間の誤差が所定値以上になれば、コントロールユニ
ットはポテンショメータの異常と判断して、フェールセ
ーフ作動し、モータ、電磁クラッチ、フェールセーフリ
レーをＯＦＦするのが一般的であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来装置では、上記、操舵トル
クセンサとしてのポテンショメータの電源は、コントロ
ールユニットに内蔵されたマイクロコンピュータ（以下
マイコンという）を他の電子部品の電源と共用の定電圧
電源を用いることとなり、ポテンショメータへの供給電
源は１個のハソファを介してメインもサブも電源供給さ
れることが、経済的理由で一般的である。

したがって、何らかの原因でポテンショメータの電源電
圧がメインもザブも同時に低下、または」１昇するよう
な故障が発生すると、ポテンショメータの中立点電位は
、低下または上昇し、ノーンドルに操舵トルクが印加さ
れていないのに、操舵トルクが印加されたような誤信号
が出力される。

しかし、この故障では、メイン信号も、サブ信号も同時
に低下または、」１昇するため、メインザブ間誤差は発
生せず、コントロールユニットは、ポテンショメータが
異常とは判断しないので、フェールセーフは作動せず、
ハンドルが自転する信頼性が低い欠点を有していた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、トルクセンサへの供給電圧への変動による中
立点の変動でハンドル自転が発生ずることを防止できる
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、操舵トルク変位−変換器の操舵トルクによる変位出
力を電気信号に変換するメインとサブの二つのポテンシ
ョメータと、この二つのポテンショメータに電圧を供給
する電源の出力電圧が所定値以下の低下または所定値以
上の上昇の少なくともいずれか一方が検出されると、電
動機電磁クラッチ、フェールセーフリレーのいずれか少
なくとも一つを遮断するコントロールユニットとを設Ｌ
ｊたものである。

〔作　用〕

この発明におけるメインとサブの二つのポテンショメー
タに印加する一定電圧の電源の出力電圧が所定値以下に
低下するか、あるいは所定値以上に上昇したことをコン
トロールユニットで検出すると、制御に用いていない方
のポテンショメータの出力電圧を強制的に上げて制御に
用いるポテンショメータの出力電圧との誤差電圧をフェ
ールセーフ作動検知可能な値にして操舵トルクを助勢す
る電動機か、この電動機の回転出力を機械的に連結およ
び遮断する電磁クラッチか、あるいは電動機と電磁クラ
ッチの電源を遮断するフェールセーフリレーのいずれか
一つを遮断して、トルクセンサへの供給電圧の変動によ
る中立点の変動に基づくハンドル自転を制御する。

〔実施例〕

以下、この発明のモータ駆動式パワー・ステアリング装
置の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はその一実施例の構成を示すプロ・ツタ図である
。この第１図において、■は運転者の操舵回転力を受け
るハンドル、３ば上記ハンドル１に加えられた回転力に
応じて電気信号を出力するＩ・ルクセンサであり、３ａ
は上記ハンドル１に加えられた回転力に応じた捩角度を
変位に変換するトルク−変位変換器、３ｄは上記ｌ・ル
クー変位変換器３ａの角度変位に応じ、制御に使用する
電気信号を出力するメインポテンショメータ、３ｅは上
記トルク−変位変換器３ａの角度変位に応じ、上記メイ
ンポテンショメータ３ｄの出力電気信号と比較用の電気
信号を出力するサブポテンショメータであり、これらに
よって、トルクセンサ３が構成されている。

また、２ａは上記ハンドル１とトルクセンサ３間を連結
する第１のステアリングシャフト、２ｂは上記トルクセ
ンサ３と第１のユニバーサルジョイント４ａ間を連結す
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のユニバーサルジョイント４
ｂ間を連結する第３のステアリングシャフトである。

５は一ヒ記第２のユニバーサルジヨイント４ｂと機械的
に連結されたピニオンギヤ軸、６はこのピニオンギヤ軸
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、１３は一ト記ＤＣモータ７の回転出力を
電磁力の断続によって機械的に連結および、遮断し得る
電磁クラッチ、８は上記第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、上記ＤＣモータ
７の操舵補助回転力を連結する減速ギヤである。

９はコントロールユニット、１０はバッテリ、１１はキ
ースイッチであり、バッテリ１０の正極とコントロール
ユニッｌ−９との間にキースイッチ１１が挿入されてい
る。１２は車速センサである。

車速センサ１２の出力はコントロールユニット９に送出
するようになっている。

第２図はコントロールユニット９の内部構成とその周辺
のブロック図であり、この第２図において、９０１は上
記バッテリ１０から、キースイッチ１１を介して供給さ
れたバッテリ電圧を＋５Ｖ一定にする＋５■定電圧電源
、９０２はマイコン、９０３は上記バッテリ１０の出力
電圧を上記電磁クラッチ１３と上記ＤＣモータ７の電源
を断続するフェールセーフリレーである。

９０４は上記マイコン９０２の指示にしたがって、上記
フェールセーフリレー９０３を駆動するフェールセーフ
リレー駆動回路、９０５はマイコン９０２の指示にした
がって電磁クラッチ１３のＯＮ、またはＯＦＦする電磁
クラッチ駆動回路、９０６はマイコン９０２の指示にし
たがって、ＤＣモータ７に流れる電流の方向と電流値を
フィードバンク制御するモータ電流制御回路である。

一方、９０７は上記＋５■定電圧電源９０１の出力電圧
を（＋１側入力端に接続し、ポテンショメータ３ｄ、３
ｅの電源端子に出力端を接続し、この出力端を（→個入
力端に接続し、トルクセンサ用ポテンショメータ電源バ
ッファー回路を構成する演算増幅器である。

９０８は演算増幅器９０７の出力電圧、すなわちメイン
、ザブポテンショメータ３ｄ、３ｅの電源供給電圧の異
常低下を検出するポテンショメータ電源電圧異常低下検
出ＰＮＰ型のトランジスタ、９０９はこのトランジスタ
９０８のベース回路を構成する抵抗、９１０は演算増幅
器９０７の出力電圧の上昇異常を検出するポテンショメ
ータ電源電圧異常上昇検出ＰＮＰ型のトランジスタ、９
１１はこのトランジスタ９１０のベース回路を構成する
抵抗、９１２は上記トランジスタ９０８９１０がＯＮし
たときサブ側ポテンショメータ３ｄの出力電圧を４−５
ｖ近くまで吊り」二げる制限抵抗、９１３は車速信号１
／Ｆ　（インターフェイス）回路である。

第３図は上記トルクセンサ３のポテンショメータ３ｄ、
３ｅの操舵トルク対出力電圧特性である。

次に動作について説明する。まず、エンジンの始動に際
し、キースイッチ１１をＯＮすると、コントロールユニ
ット９にバ・ノテリ１０から、キースイッチ１１を介し
て＋５■定電圧電源９０１に印加され、コントロールユ
ニット９の各部に＋５■が供給され、コントロールユニ
ット９は作動を開始する。

マイコン９０２が作動することによって、フェールセー
フリレー駆動回路９０４がＯＮ指示され、フェールセー
フリレー９０３はＯＮＬ、電磁クラッチ１３の回路とモ
ータ電流制御回路９０６に、バッテリ電圧が供給される
。

この場合、もし、マイコンソフトによる初期異常チエツ
クにおいて、このシステムに異常がないと判断されれば
、マイコン９０２の指示によって駆動可能な状態となる
。また、このとき、車両は停車状態なので、上記車速セ
ンサはＯｋｍ　／　ｈ相当の信号を出力している。

この状態で、ハンドル１に運転者が回転力をあたえると
、トルクセンサ３のメインポテンショメータ３ｄ、サブ
ポテンショメータ３ｅは、この回転力に応じて第３図に
示すような特性で電圧を出力する。

つまり、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、メインポテンショ
メータ３ｄ、サブポテンショメータ３ｅとも同時に、ト
ルクセンサ供給電源（約５Ｖ）の％（約２．５Ｖ）とな
る。

次に操舵トルクを右方向に増加していくと、徐々にトル
クセンサ３の出力電圧を増加し、約ＩＫｇｍを越えると
、約５Ｖとなって、飽和する。

逆に、操舵トルクを左方向に増加していくと、トルクセ
ンサ３の出力電圧は徐々に減少し、約ＩＫｇｍを越える
と約ＯＶとなる。

このメインポテンショメータ３ｄの出力電圧と車速セン
サ１２の出力する車速信号に応じてマイコン９０２が演
算し、モータ電流制御回路９０６に電流値を指示し、Ｄ
Ｃモータ７は指示電流値に制御される。

したがって、ＤＣモータ７には、上述のように制御され
た電流が流れ、ＤＣモータ７は右方向にアシストトルク
を発生するので、右方向への操舵トルクは軽くなる。

詳細な説明は省くが、左方向についても、上述の説明の
逆の動作で制御されて、左方向への操舵トルクも軽くな
る。

このような状態で、この装置に異常が発生した場合の動
作を以下に説明する。もし、トルクセン１ ザ３とコントロールユニット９の間を接続する車体配線
の途中で、車体配線が傷付けられて、内部導線が被覆か
ら露出し、ボディへ電気抵抗を有する地絡状態になるよ
うな故障や、何らかの原因で、リーク性の故障が発生し
たとき、ポテンショメータ３ｄ、３ｅの十電源電圧は、
リーク電流が演算増幅器９０７の供給可能電流を越える
と低下する。

この電圧降下がトランジスタ９０８のベース・エミッタ
間順方向電圧降下を越えると、トランジスタ９０８には
、ヘース電流が流れてＯＮＬ、抵抗９１２を介してサブ
ポテンショメータ３ｄの出力電圧は、強制的に＋５■電
源に吊り上げてメインポテンショメータ３ｄの出力電圧
とのフェールセーフ検知レベルを越える誤差電圧を発生
させるため、マイコン９０２はトルクセンサ３の異常と
判断して、フェールセーフリレー駆動回路９０４、電磁
クラッチ駆動回路９０５、モータ電流制御回路９０６に
ＯＦＦ指令を出し、フェールセーフリレー９０３はＯＦ
Ｆするとともに、電磁クラッチ１３、ＤＣモータ７は電
気的に遮断状態となり、２ ハンドル１が自転する不具合は発生しない。

なお、詳細な説明は省くが、何らかの原因で上記メイン
ポテンショメータ３ｄ、サブポテンショメータ３ｅの電
源電圧が異常に上昇した場合は、今度はトランジスタ９
１０が、異常電圧上昇を検知して同様にフェールセーフ
作動させ、ハンドル１の自転不具合の発生を防止する。

この実施例では、異常電圧検出にトランジスタ９０８．
９１０を用いたが、コンパレータでも同様の効果がある
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、トルクセンサのメイ
ン、ポテンショメータおよびサブポテンショメータの両
方に供給している十電源が、何らかの原因で、異常に低
下または、異常上昇したとき、この異常を検出して、制
御には直接用いていないサブポテンショメータの出力電
圧を強制的に吊り上げ、制御に用いているメインポテン
ショメータの出力電圧との誤差電圧をフェールセーフ作
動検知可能な値にするようにして、コントロールユニッ
トはトルクセンサ異常と判断し、フェールセーフ作動さ
せるので、トルクセンサへの供給電圧の変動による中立
点の変動で、ハンドル自転が発生することを防止するこ
とのできる信頼性の高い装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例によるモータ駆動式パワ
ー・ステアリング装置の構成を示すブロック図、第２図
は、同上実施例の回路図のコントロールユニットの内部
構成とその周辺の構成を示すブロック図、第３図は、同
上実施例の操舵トルクとトルクセンサの出力の関係を示
す特性図である。 １・・・ハンドル、２ａ〜２ｃ・・・ステアリングシャ
フト、３・・・ｌ・ルクセンサ、３ａ・・・トルク−角
度変位変換器、３ｄ・・・メインポテンショメータ、３
ｅ・・・サブポテンショメータ、７・・・ＤＣモータ、
９・・・コントロールユニット、１３・・・電磁クラッ
チ、９０１・・・＋５■定電圧電源、９０２・・・マイ
コン、９０３・・・フェールセーフリレー　９０４・・
・フェールセーフリレー駆動回路、９０５・・電磁クラ
ッチ駆動回路、９０６・・・モータ電流制御回路、９０
７・・・演算増幅器、９０８，９１０・・・トランジス
タ。 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操舵トルクを変位変換する操
   舵トルク−変位変換器と、この操舵トルク−変換器の操
   舵トルクによる変位出力を電気信号に変換するメインポ
   テンショメータおよびサブポテンショメータとを備えた
   トルクセンサと、このメインポテンショメータとサブポ
   テンショメータに電圧を供給する定電圧電源と、上記ト
   ルクセンサの操舵トルクの大きさと方向に応じて操舵ト
   ルクを助勢する方向に駆動する電動機と、この電動機の
   回転出力を機械的に連結および遮断する電磁クラッチと
   、上記電動機と上記電磁クラッチの電源を遮断するフェ
   ールセーフリレーと、上記定電圧電源の出力電圧の所定
   電圧以下の低下または、所定電圧以上の上昇の少なくと
   も一方を検出すると、上記電動機か、上記電磁クラッチ
   、若しくは、上記フェールセーフリレーのいずれかのう
   ちの少なくとも一つを遮断するコントロールユニットと
   を備えたモータ駆動式パワー・ステアリング装置。