JPH03189272A - 動力舵取装置 - 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〕 本発明は舵輪操作に要する力をモータの回転力により補
助する電動式の動力舵取装置（パワーステアリング）に
関し、特にトルクセンサの異常時の操舵補助復帰処理に
関する。

〔従来の技術〕

舵輪に加えられた操舵トルクをトルクセンサにより検出
し、この検出トルクが所定の不感帯を趙える場合に、前
記検出トルクに比例した駆動電流を操舵補助用のモータ
に通電させて該モータを駆動し、自動車の操舵に要する
力を該モータの回転力により補助せしめ、運転者に快適
な操舵感覚を提供する電動式の動力舵取装置が開発され
ている。

このような動力舵取装置において、トルクセンサの異常
時には舵輪の回動が運転者の意志に関係なく行われ、操
向不能となり、直ちに危険な状態となるため、従来トル
クセンサの異常検出は数十ミリ秒以下の短時間で行われ
ていた。そして異常が検出されると操舵補助用のモータ
への通電を遮断し、モータの制御を停止し、モータによ
る舵輪の回動を防止している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来の動力舵取装置においてはトルクセン
サの異常検出を数十ミリ秒以下の短い間隔で行っていた
ので、−回異常を検出して、モータの制御を停止しても
、その後正常になれば直ちにモータの制御を復帰させて
おり、例えば車庫入れ等の低速、舵角大で舵輪を操作す
るときの如く、大きな操舵トルクが生じている場合は急
にモータの制御を復帰させると操舵トルクが変動するの
で、操舵補助力が大きく変動し、運転者が違和感を惑し
危険度が高くなるという問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり
、トルクセンサの異常を検出し、モータの制御を停止し
た後に正常復帰させる場合、トルクセンサ及び／又は車
速検出手段の出力に応じて違和感の生じない操舵補助力
の小さいところで正常復帰させることにより違和感が少
なく、安全性の高い動力舵取装置を提供することを目的
にする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る動力舵取装置は、舵輪に加えられる操舵ト
ルクを検出するトルクセンサと、車速を検出する車速検
出手段と、前記操舵トルク及び車速に応じて駆動される
操舵補助用のモータとを備えた動力舵取装置において、
前記トルクセンサの出力により、その異常を検出する異
常検出手段と、該異常検出手段により異常が検出された
場合、前記モータによる操舵補助動作を中断する中断手
段と、該中断手段が前記操舵補助動作を中断後に前記ト
ルクセンサが正常に戻った場合に、前記トルクセンサの
出力及び／又は前記車速検出手段の出力が所定範囲にな
ったとき、前記モータによる操舵補助動作を復帰させる
復帰手段とを備えることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、異常手段がトルクセンサの異常を検
出すると直ちにモータの操舵補助動作が中断され、その
後異常を検出しなくなり、トルクセンサの出力が正常に
なると、トルクセンサ及び／又は車速検出手段の出力が
所定範囲となり、操舵補助力が小さいときに操舵補助動
作を復帰させる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る動力舵取装置の一部破断正面図
、第２図は第１図のｎ−ｎ線による拡大断面図である。

図において１はラック軸であり、長手方向を左右方向と
して車体の一部に固設され筒状をなすランク軸ケース２
にこれと同心をなして内挿されている。また３はピニオ
ン軸であり、ラック軸ケース２の一端部近傍に連設した
ピニオン軸ケース４の内部にランク軸１に対してその軸
心を斜交させた状態に軸支されている。

該ピニオン軸３は、第２図に示す如く、トーションバー
５を介して同軸上に連結された上軸３ａと下軸３ｂとか
らなり、上軸３ａは玉軸受４０によりピニオン軸ケース
４内に支承され、その上端部を図示しないユニバーサル
ジヨイントを介して舵輪に連動連結しである。また下軸
３ｂは、ピニオン軸ケース４の下側開口部からその下部
を適長突出させた状態で、上端部近傍位置を４点接触玉
軸受４１によりビニオン軸ケース４内に支承されている
。前記４点接触玉軸受４１は、下軸３ｂの下端部側から
これに外嵌され、下軸３ｂの上端部近傍に形成した段部
と、下端部側から外嵌され外周面にかしめて固定された
カラー４２とにより、その内輪の両側を挾持されて下軸
３ｂの外側に軸長方向に位置決めされた後、下軸３ｂと
共に前記下側開口部からピニオン軸ケース４に内嵌され
、該ケース４の下部に形成された環状肩部と、前記開口
部から該ケース４に螺合されたロックナツト４３とによ
り、その外輪の両側を挾持されてピニオン軸ケース４の
内側に軸長方向に位置決めされ、下軸３ｂに作用するラ
ジアル荷重及び両方向のアキシアル荷重を負荷する。

ピニオン軸ケース４から突出された前記下軸３ｂの中途
部には、その軸長方向に適宜の長さに亘るピニオン歯３
０が形成されており、該ピニオン歯３０は、ピニオン軸
ケース４が前記ランク軸ケース２の上側に固定ボルト４
４により固着された場合に、該ラック軸ケース２の内部
において、前記ラック軸１の一端部寄りの位置に軸長方
向に適長に亘って形成されたラック歯１０に噛合し、下
軸３ｂとラック軸ｌとを互いの軸心を斜交させた状態で
係合せしめている。前記下軸３ｂは、ラック軸１との保
合位置よりも更に下方に延長され、その下端部には、こ
れと同軸をなし、その歯形成面を下向きとして大傘歯車
３１が嵌装されており、該大傘歯車３１を囲繞する態様
にてラック軸ケース２の下側に連設された傘歯車ハウジ
ング２０内に針状ころ軸受３３により支承せしめである
。従って下軸３ｂは、前記４点接触玉軸受４１と針状こ
ろ軸受３３とによりラック歯１０とピニオン歯３０との
噛合位置の両側において支承されることになり、該噛合
位置において下軸３ｂに生じる撓み量は所定の許容範囲
内に保たれる。

更にランク歯１０とピニオン歯３０との噛合位置には、
これらが隙間なく噛合されるように、ピニオン軸３に向
かう押しばね１１の付勢力によりラック軸１を押圧する
ラックガイド１２が設けてあり、ランク軸１は、前記噛
合位置においてラックガイド１２と下軸３ｂとにて半径
方向両側から挾持された状態で支承されると共に、ピニ
オン軸ケース４との連設位置と逆側のラック軸ケース２
の端部に内嵌した軸受ブツシュ１３により支承されてお
り、ランク軸ケース２の内部においてその軸長方向に移
動自在となっている。ラック軸ケース２の両側に夫々突
出されたラック軸１の左右両端部は、各別の玉継手１４
．１４を介して、図示しない左右の車輪に夫々連なるタ
イロッド１５．１５に連結されており、ランク軸】の軸
長方向への移動により車輪が左右に舵取りされるように
なっている。

第２図中の６は、舵輪に加えられる操舵トルクを検出す
るトルクセンサであり、前記上軸３ａに外嵌されこれと
共に回動し、その下側端面に上軸３ａの軸心を中心とす
る環状の抵抗体を形成してなる抵抗体保持部材６０と、
前記下軸３ｂに外嵌されこれと共に回動し、その上側端
面に前記抵抗体上の半径方向の一点に摺接する検出子を
形成してなる検出子保持部材６１とにてポテンシオメー
タを構成してなるものである。ピニオン軸３の上軸３ａ
は舵輪の回動に応じてその軸心廻りに回動するが、下軸
３ｂには車輪に作用する路面抵抗がラック軸１を介して
作用しており、両輪間に介装したトーションバー５には
舵輪に加えられた操舵トルクに応じた捩れが生じる。ト
ルクセンサ６は、該トーションバー５の捩れに伴って上
軸３ａと下軸３ｂとの間に生じる周方向の相対変位を前
記検出子と抵抗体との摺接位置に対応する電位として出
力するものであり、トーションバー５に捩れが生じてい
ない場合、換言すれば舵輪操作がなされていない場合に
所定の基準電位を出力するように初期調整されている。

トルクセンサ６の出力信号は時系列的に制御部７に入力
されており、制御部７はこの信号を前記基準電位と比較
して前記操舵トルクの方向及びその大きさを認識し、後
述する如く配設された操舵補助用のモータ８に駆動信号
を発する。

操舵補助用のモータ８は、電磁クラッチ１６、遊星ギヤ
減速装置９及び前記大傘歯車３１に噛合するこれよりも
小径の小傘歯車３２を介して前記下部軸３ｂにその回転
力を伝達するものである。

電磁クラッチ１６は円環状をなし、モータ８の中間ケー
ス８１に固着されたコイル部１６１　と、モータ８の回
転軸８０の一側にこれと同軸をなして外嵌され、該回転
軸８０と共に回転する主動部１６２と、円板状をなし該
主動部１６２と対向し、コイル部１６１への通電による
電磁力により主動部１６２と係着する係脱部１６３とか
ら構成されており、モータ８の回転力の係脱を行ってい
る。

遊星ギヤ減速装置９は係脱部１６３に内嵌し、回転する
と共に太陽ギヤを有し、その一端を主動部に内嵌された
軸受に支承され、他端を後述する遊星キャリア９３に内
嵌された軸受に支承された太陽軸９０と、前記モータ８
のケーシング端面８２に回転軸８０と同軸をなして固着
された円環状をなす外環９１と、該外環９１の内周面及
び前記太陽軸９０の太陽ギヤ外周面に夫々転接し、各別
の軸心廻りに自転すると共に太陽ギヤの軸心廻りに公転
する複数個の遊星ギヤ９２．９２・・・と、これらの遊
星ギヤ９２．９２・・・を夫々軸支する遊星キャリヤ９
３とから構成され、前記モータ８よりも小なる外径を有
し、回転軸８０の−側に該モータ８及び電磁クラッチ１
６と一体化されている。遊星ギヤ減速装置９の出力軸９
４は、モータ８の回転軸８０と同軸上に位置する前記″
ｔｉ星キャリヤ９３の軸心位置に嵌入、固定され、ケー
シングの外部に適長突出させである。該出力軸９４の先
端部には前記小傘歯車３２が、その歯形成面を先端側に
向けて嵌装されており、該小傘歯車３２は、出力軸９４
と共に前記遊星ギヤ９２．９２・・・の公転に応して回
転するようになっている。

前記モータ８と電磁クラッチ１６と遊星ギヤ減速装置９
とは、これらの軸心がラック軸１の軸心と略平行をなし
た状態で、小傘歯車３２を内側として前記傘歯車ハウジ
ング２０に内嵌され、該ハウジング２０の内部において
前記小傘歯車３２が前記下部軸３ｂの下端部に嵌装され
た大傘歯車３１に噛合させてあり、またランク軸ケース
２の外側に設けたブラケット２ａに固着させである。大
傘歯車３１と小傘歯車３２との間のハソクラソシ調整は
、遊星ギヤ減速装置９を傘歯車ハウジング２０に内嵌す
る際に、遊星ギヤ減速装置９のケーシングと傘歯車ハウ
ジング２０との突合せ部に介装するシムの厚さ及び／又
は枚数を変更することにより容易に行い得る。

また制御部７には、前述したトルクセンサ６の出力信号
の他に車速を検出する車速検出器１８の出力信号が入力
されており、ここで後述する制御がなされモータ８を駆
動する駆動信号及びクラッチ１６を駆動する駆動信号が
出力される。

次に制御部７での制御について説明する。

第３図は制御部７の構成を示すブロック図であり、トル
クセンサ６のトルク検出信号はモータ８を制御する指示
電流を出力するモータ制御回路７１及び本発明の要旨た
るフェイルセーフ回路７２に与えられる。これらには車
速検出器１８からの車速信号も与えられている。モータ
制御回路７１は与えられたトルク検出信号及び車速検出
信号により、例えばトルクが所定範囲の不感帯内にある
場合は指示電流を零とし、不感帯外にある場合はトルク
の増加に応じて指示電流を増加させると共に、その増加
割合を車速が低い程大きくする車速感応の指示電流を出
力する。出力された指示電流はモータ８をＰＷＭ駆動に
よるフィードバンク制御により駆動するモータ駆動回路
７３に与えられ、そこで定められたデユーティ比を有す
る駆動信号がモータ８に与えられ、モータ８が駆動され
る。

一方フエイルセーフ回路７２はトルクセンサ６のトルク
検出信号により、それが定められた時間（例えば３０ミ
リ秒）以上所定の範囲を超えて出力された場合にトルク
センサ６が異常であると判定し、モータ駆動回路７３に
遮断信号を出力し、モータ８への通電を遮断する。また
正常時にはクラッチ１６を制御する制御信号をクラッチ
駆動回路７４に出力し、クラッチ１６の係脱を制御する
。クラッチ駆動回路７４はフェイルセーフ回路７２から
の制御信号によりクラッチ１６を駆動する゛駆動信号を
生成し、クラッチ１６に与える。またモータ８のロック
、頻繁なトルクセンサ６の異常等のシステムの重大な故
障が生じた場合、フェイルセーフ回路７２はフェイルセ
ーフリレー７５に故障信号を出力する。フェイルセーフ
リレー７５はパンテリ１７とモータ駆動回路７３及びク
ラッチ駆動回路７４との間に介装され、それらへの電力
の供給を前記故障信号に応じて開閉する。

即ち故障信号が与えられるとフェイルセーフリレー７５
は開路し、各駆動回路７３．７４への電力の供給を遮断
する。

次に本発明の要旨たるフェイルセーフ回路７２のトルク
センサの異常時の正常動作への復帰手順について説明す
る。

第４図は異常処理手順を示すフローチャートであり、最
初にステップ＃１でトルクセンサ６の異常を検出する。

これは例えばトルクセンサ６の出力が３０ミリ秒以上の
間、所定範囲を超える出力があった場合、フェイルセー
フ回路７２によってトルクセンサ６が異常であると判定
される。異常が検出されたときはフェイルセーフ回路７
２はモータ駆動回路７３に遮断信号を出力し、モータ８
の制御が停止され、中断される（ステップ＃２）。そし
て異常検出回数を示す図示しないカウンタがカウントア
ンプされ（ステップ１１３）、カウンタ値が所定値以上
か否かを判定しくステップ＃４）、所定値以上のとき、
即ち所定回数異常が検出された場合は重大な故障である
と判断して、フェイルセーフ回路７２はフェイルセーフ
リレー７５に故障信号を出力し、モータ８及びクラッチ
１６への通電が遮断され、システムが停止する（ステッ
プ＃５）。また所定値以下のときはリターンする。

一方異常が検出されないときは、カウンタの値を読み（
ステップ１１６）、それがＯのときは正常であるので、
ステップ＃７で正常制御、即ち車速とトルクとに応じた
操舵補助力を発生するようにモータ８を制御し、リター
ンする。

カウンタの値がＯではないとき、即ちトルクセンサ６に
異常が生じたが、それが連続して発生せず、重大な故障
ではないと判断されたときは、トルクセンサ６の出力で
あるトルク検出信号がトルクが０に近いトルクの不感帯
内に対応する範囲の電流値を出力しているか否かを判定
しくステップ＃８）、不感帯に対応する範囲の電流値を
出力している場合、即ち操舵補助力がＯ又は小さい範囲
にある場合は、徐々にモータへ通流する駆動電流の最大
値を上げていく正常復帰動作を行い（ステップ＃１０）
、カウンタをクリアしくステップ＃１１）、リターンす
る。また不感帯に対応する範囲からトルク検出信号の電
流値がはずれている場合、即ち操舵補助力が生じている
場合は、車速が閾値■３以上（例えば４５ｋｍ／ｈ）の
ときにステップ＃１０に進む。

これは車速感応型の動力舵取装置においては車速が一定
以上速くなると制御動作が停止され、操舵補助力を付与
しなくなるからである。

このようにモータ制御の正常復帰を操舵補助力が小さい
ときに行うようにしたので、急な操舵力変化がなく、違
和感が抑制される。

なお、本実施例ではトルクと車速との論理和により正常
復帰の条件を定めたが、本発明はこれに限るものではな
くそれらの論理積でもよい。

また本実施例ではトルクセンサの異常検出をトルクセン
サの検出出力の範囲によって行ったが、本発明はこれに
限るものではなく、例えば複数のトルクセンサを設け、
それらの検出出力の差が所定値以上となったときにトル
クセンサの異常を検出するようにしてもよいことは言う
までもない。

〔効果〕

以上説明したとおり、本発明によればトルクセンサの異
常を検出し、モータの操舵補助動作を中断した後の復帰
をトルクが小さく、また車速か速いとき、即ち操舵補助
力をあまり必要としないときに行うようにしたので、急
な操舵力の変化がなく、安全性が向上すると共に違和感
が少なくなる等価れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力舵取装置の一部破断正面図、
第２図は第１図のｎ−ｎ線による拡大断面図、第３図は
制御部の構成を示すブロック図、第４図は異常処理手順
を示すフローチャートである。 ６・・・トルクセンサ　７・・・制御部　８・・・モー
タ１６・・・クラッチ　１８・・・車速検出器　７２・
・・フェイルセーフ回路　７３・・・モータ駆動回路 特　許　出願人　　光洋精工株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、舵輪に加えられる操舵トルクを検出するトルクセン
   サと、車速を検出する車速検出手段と、前記操舵トルク
   及び車速に応じて駆動される操舵補助用のモータとを備
   えた動力舵取装置において、 前記トルクセンサの出力により、その異常 を検出する異常検出手段と、 該異常検出手段により異常が検出された場 合、前記モータによる操舵補助動作を中断する中断手段
   と、 該中断手段が前記操舵補助動作を中断後に 前記トルクセンサが正常に戻った場合に、前記トルクセ
   ンサの出力及び／又は前記車速検出手段の出力が所定範
   囲になったとき、前記モータによる操舵補助動作を復帰
   させる復帰手段と を備えることを特徴とする動力舵取装置。