JPH0350074A - 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、モータ駆動式パワー・ステアリング装置は、車速
の増加とともに軽くなる操舵負荷に応じて、アシストト
ルクを減少し、高速走行時の操舵トルクが軽すぎないよ
うに制御する方法が用いられるが、一般的には操舵トル
ク対モータ電流特性の勾配を車速の増加に応じて減少す
る制御方法がとられる場合が多い。

この具体的方法としては、マイクロコンピュータを用い
たモータ駆動式パワー・ステアリング装置では、内部記
憶装置にテーブルとしてあらかじめ保存されている操舵
トルク対モータ電流特性のデータをマイクロコンピュー
タに人力された車速信号に応じて読み出し、制御する方
法が用いられている。

一方、アナログ制御方法では、演算増幅器や比較器や各
種半導体を用いて、操舵トルクセンサの出力信号と車速
信号に応じてモータ電流を所定値に制御する方法が採用
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、マイクロコンピュータを用いた装置によ
る制御およびアナログ制御による場合のいずれも、上記
マイクロコンピュータや演算増幅器、比較器、その他生
導体などが何らかの原因で破壊し、高速走行中に大きな
電流が流れて、ハンドルが運転者の意思に反する方向に
勝手に回ったり、アシストトルクが大きすぎて、ハンド
ルが切れ過ぎる不具合を発生するといった信鎖性の低い
欠点を有していた。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、高速走行中に何らかの原因で異常が発生し、同
一方向に過電流が流れようとしたり、中立・状態あるい
は逆方向に電流が流れようとしたときでも、モータの発
生するトルクを小さくでき、ハンドルを大きく切り込み
過ぎたりすることがなく、運転者が軌道修正または危険
回避ができ、安全性および信鯨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、操舵トルクの大きさと方向に応じて操舵トルクを助
勢する電動機と、所定の車速又はエンジン回転速度に対
して上下を判定する判定回路と、電動機に直列に挿入さ
れた抵抗と、この抵抗の両端間に接続され、上記判定回
路が低速と判定したときこの抵抗を短絡し、かつ上記判
定回路が高速と判定したとき開放する開閉素子とを設け
たものである。

〔作　用〕

この発明における判定回路が車速又はエンジン回転速度
を低速と判定したとき、開閉素子が抵抗を短絡し、電動
機に大きな電流を流してステアリングを所定の大きさと
方向に助勢し、判定回路が車速又はエンジン回転速度を
高速と判定したとき、開閉素子が開放して抵抗が電動機
に直列に挿入され、電動機の電流を抑制して、ステアリ
ングの助勢作用を抑制する。

〔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
置の実施例について図面に基づき説明する。第１図はそ
の一実施例の構成を示す概略構成図である。この第１図
において、１は運転者の操舵回転力を受けるハンドル、
３は上記ハンドル１に加えられた回転力に応じて電気信
号を出力するトルクセンサである。

このトルクセンサ３は上記ハンドル１に加えられた回転
力に応じたよじれ角度変位に変換するトルク−変位変換
器３ａと、このトルク−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右方向用ポテンシ
ョメータ３ｄと、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左方向用ポテン
ショメータ３ｅとによって構成されている。

また、２ａはハンドルｌ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である。

この第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２ｂ間に第３のステアリングシャフト
２ｃが連結されている。

この第２のユニバーサルジヨイント４ｂとピニオンギヤ
軸５が機械的に連結されている。

ピニオンギヤ軸５とラック軸６が噛み合っている。

また、分巻または磁石界磁を有するＤＣモータ７が設け
られている。この実施例では、電動機として、ＤＣモー
タ７が使用されており、その回転軸には減速ギヤ８が連
結されている。

この減速ギヤ８はピニオンギヤ軸５と噛合して、第２の
ユニバーサルジヨイント４ｂとＩ？’ニオンキャ軸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
ものである。

また、上記右方向用ポテンショメータ３ｄと左方向用ポ
テンショメータ３ｅからのそれぞれの左右方向電気信号
、すなわち、右方向トルク信号、左方向トルク信号はコ
ントロールユニット９に加えられるようになっている。

二のコントロールユニット９には、車速センサ１２の出
力も入力されるようになっており、さらに、バッテリ１
０に直接接続されるとともに、キースイッチ１１を介し
てバッテリ１０の正極に接続されている。コントロール
ユニット９の出力により、上記ＤＣモータ７を駆動制御
するようになっている。

第２図は、上記第１図に示されたコントロールユニット
９の内部構成の詳細を示す回路図である。

この第２図において、９１１は上記右方向用ポテンショ
メータ３ｄの右方向トルク信号を（ト）入力端子に入力
するとともに、抵抗９２４と抵抗９２５の分圧点電位を
（ハ）入力端、子に入力する第１のコンパレータである
。

第２のコンパレータ９１２も同様に、その（ホ）入力端
子に右方向用ポテンショメータ３ｄの右方向トルク信号
が入力されている。

第３のコンパレータ９１３、第４のコンパレータ９１４
の各（ホ）入力端子には、それぞれ左方向用ポテンショ
メータ３ｅの左方向トルク信号が入力されるようになっ
ている。

第３のコンパレータ９１３の（ハ）入力端子には、抵抗
９２６と９２７との分圧点電位が入力されるようになっ
ている。

上記抵抗９２４と９２５、抵抗９２６と９２７はそれぞ
れ電源とアース間に直列接続して挿入されている。

また、第２のコンパレータ９１２の（ハ）入力端子は抵
抗９４２を介してアースされ、第４のコンパレータ９１
４の（ハ）入力端子は抵抗９４５を介してアースされて
いる。

これらの抵抗９４２，９４５には、それぞれ並列にコン
デンサ９４３，９４６が接続されている。

コンデンサ９４３の一端は抵抗９４１を介してＤＣモー
タ７が右方向に駆動されるとき、モータ印加電圧がｒＨ
Ｊとなる方の電極に接続され、コンデンサ９４６の一端
は抵抗９４４と９６０を介してＤＣモータ７が左方向に
駆動されるとき、モータ印加電圧が「Ｈ」となる方の電
極に接続されている。

コンデンサ９４３はＤＣモータ７の右方向駆動時のＰＷ
Ｍ（パルス幅変調）の自動発振周波数を決めるためのコ
ンデンサである。

同様にして、コンデンサ９４６はＤＣモータ７の左方向
駆動時のＰＷＭの自動発振周波数を決めるコンデンサで
ある。

第１のコンパレータ９１１の出力端子はプルアップ抵抗
９２８を介して電源に接続されているとともに、第１の
ＡＮＤ回路９１８の第１入力端子に接続され、さらに第
１のＮＯＴ回路９１６を介して第２のＡＮＤ回路９１９
の第１入力端子に接続されている。

第２のコンパレータ９１２の出力端子はプルアップ抵抗
９３０を介して電源に接続されているとともに、第１の
パワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２０のゲートに接続されてい
る。

第１のパワー？ＩＯ５ＦＥＴ素子９２０はＤＣ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も
のである。

また、第３のコンパレータ９１３の出力端子はプルアッ
プ抵抗９２９を介して電源に接続されているとともに、
第２のＡＮＤ回路９１９の第２入力端子に接続され、さ
らに、第２のＮＯＴ回路９１７を介して第１のＡＮＤ回
路９１８の第２入力端子に接続されいている。

第４のコンパレーク９１４の出力端子はプルアンプ抵抗
９３１を介して電源に接続されているとともに、第３の
パワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２２のゲートに接続されてい
る。

この第３のパワーＭＯＳ　ＦＥＴ素子９２２はＤＣモー
タ７を左方向にＰＷＭ駆動する上側素子を構成するもの
である。

上記第１のＡＮＤ回路９１８の出力端子は第２のパワー
ＭＯ３ＦＥＴ素子９２１のゲートに接続されている。

この第２のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２１はＤＣ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もので
ある。

同様にして、第２のＡＮＤ回路９１９の出力は第４のパ
ワーＭＯ３Ｆ［！Ｔ素子９２３のゲートに印加するよう
になっている。

この第４のパワーＭＯ３Ｆｌ！Ｔ素子９２３はＤＣモー
タ７を左方向駆動する下側の断続素子を構成するもので
ある。

これらの第１ないし第４のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２
０〜９２３はブリッジ回路を構成し、第１と第３のパワ
ーＭＯＳ　ＦＥＴ　９２０　、　９２２のドレインはバ
ッテリ１０の正極に接続され、第２と第４のパワーＭＯ
３ＦＥＴ素子９２１と９２３のソースはアースされてい
る。

第１のパワーＭＯ３ＦＥＴ素子９２９のソースと第４の
パワーＭＯ５Ｆｌ！？素子９２３のドレインとの接続点
はＤＣモータ７の一端に接続されている。

第３のパワーＭＯ５Ｆｆ！？素子９２２のソースと第２
のパワーＭＯＳ　ＦＥＴ素子９２１のドレインとの接続
点は抵抗９４４と９６０との接続点に接続されている。

上記抵抗９６０はＤＣモータ７の電流制限用の抵抗であ
り、この抵抗９６０に並列にリレー９６１が接続されて
いる。

リレー９６１は常開接点９６１ａと駆動コイル９６１ｂ
とから構成され、開閉素子を構成するもので、常開接点
９６１ａが抵抗９６０に並列に接続され、駆動コイル９
６１ｂは第５のコンパレータ９５３の出力端子と電源と
の間に挿入されている。

この駆動コイル９６１ｂに並列にダイオード９７０が接
続されている。ダイオード９７０はサージ吸収用のダイ
オードである。

上記キースイッチ１１と電源間には、（ト）２６Ｖ電源
回路９０１．（＋１５Ｖ電源回路９０２が接続されてい
る。なお、第２図の電源の白丸印（Ｏ印）は（ト）２６
Ｖ電源回路９０１の出力電圧が印加されていることを示
すものであり、黒丸印（・印）は１＋１５Ｖ電源回路９
０２の出力電圧力が印加されていることを示すものであ
る。

また、車速センサ１２の出力は第１のＦ／Ｖ（周波数／
電圧）変換回路９５０に出力するようになっている。こ
の第１のＦ／Ｖ変換回路９５０は車速センサ１２からの
車速信号を入力して、後述する第４図に示すような出力
特性を有し、右方向用ポテンショメータ３ｄ、左方向用
ポテンショメータ３ｅの（ト）側電源電圧を供給するよ
うになっており、さらに、抵抗９２４，９２６の（ト）
側電源電圧を供給するようになっている。

上記車速センサ１２、Ｆ／Ｖ変換回路９５０、抵抗９５
１，９５２、第５のコンパレータ９５３は車速（２０〜
５０ｋｍ／ｈ）に対して上下を判定する重連判定回路を
構成している。

第３図は、上記右方向用ポテンショメータ３ｄと上記左
方向用ポテンショメータ３ｅの出力電圧特性図、第４図
は、第１のＦ／Ｖ変換回路９５０の出力特性図である。

次に動作を第１図〜第４図を参照しながら説明する。ま
ず、エンジンの始動に際し、キースイッチ１１をＯＮす
ると、ｌ＋１２６Ｖ電源回路９０１、（ト）５ｖ電源回
路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は作動する。

このとき、車両が停車状態なので上記車速センサ１２は
、Ｏ）ａｍ／ｈ相当の信号を出力している。

したがって、Ｆ／Ｖ変換回路９５０は、第４図に示すよ
うに最大出力電圧（約５Ｖ）を出力し、この出力電圧で
右方向用ポテンシヨメータ３ｄと左方向用ポテンショメ
ータ３ｅの（ホ）側電源電圧として供給する。

また、同時に抵抗９２４と抵抗９２６にも電源電圧とし
て供給される。

このとき、第１のＦ／Ｖ変換回路９５０の出力電圧は、
分圧用の抵抗９５１，９５２の分圧電位より高いので、
第５のコンパレータ９５３はｒｌ、Ｊ信号を出力する。

これにより、リレー９６１の駆動コイル９６１ｂは駆動
され、その常開接点９６１ａは閉路し、モータ電流制限
用の抵抗９６０は短絡され、モータ電流は制限されるこ
と無く流れる状態となる。

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はこの回転力に応じて第３図の示すよう
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、右方向用ポテンショメータ３ｄも、左方向用ポテ
ンショメータ３ｅともに出力電圧はＯｖとなる。

次に操舵トルクを右方向に増加していくと、右方向用ポ
テンショメータ３ｄは、徐々に出力電圧を増加し、約０
　、８　ｋｇ　ｍを超えると５ｖとなって、飽和するが
、左方向用ポテンショメータ３ｅは出力電圧は変化なく
Ｏｖのままである。

また、今度は、逆方向である左方向に増加していくと、
左方向用ポテンショメータ３ｅは、徐々に出力電圧を増
加し、約０　、８　ｋｇ　ｒｍを超えると、５ｖとなっ
て飽和するが、右方向用ポテンショメータ３ｄは出力電
圧は変化なくＯｖのままである。

したがって、操舵トルクが右方向のときには、このトル
クセンサ３の右方向用ポテンショメータ３ｄが出力する
トルク信号電圧はコントロールユニット９の第１のコン
パレータ９１１と第２のコンパレータ９１２の（ト）個
入力端子に入力される。

このとき、上記右方向用ポテンショメータ３ｄの出力電
圧が抵抗９２４，９２５の分圧点電位を超えると、上記
第１のコンパレータ９１１はｒＨ，を出力する。

又、ＤＣモータ７には電圧が印加されていないので、抵
抗９４１，９４２の分圧点電位は低くく、第２のコンパ
レータ９１２はｒＨ，を出力する。

一方、左方向用ポテンショメータ３ｅは出力電圧がＱＶ
なので、第３のコンパレータ９１３、Ｍ４のコンパレー
タ９１４ともに「Ｌ」を出力する。

したがって、第１のＮＯＴ回路９１６は「Ｌ」を出力し
、第２のＮＯＴ回路９１７はｒＨ，を出力するので、第
１のＡＮＤ回路９１８はｒＨ，、第２のＡＮＤ回路９１
９は「Ｌ」を出力する。

これらの出力を受けて、第１のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子
９２０、第２のパワー門Ｏ５Ｆ［！Ｔ素子９２１は駆動
され、ＯＮする。

この第１のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２０、第２のパワ
ーＭＯ５ＦＥＴ素子９２１がＯＮすると、バッテリｌＯ
から第１のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２０、ＤＣモータ
７、第２のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２１を介して、Ｄ
Ｃモータ７にバッテリ１０の電圧が印加される。

これにより、抵抗９４１，９４２には、ＤＣモータ７の
電圧が印加され、抵抗９４１，９４２の分圧点電位はコ
ンデンサ９４１によって設定された時定数で指数関数的
に上昇する。

この電位が第２のコンパレータ９１２の（ト）側電位、
すなわち右方向用ポテンショメータ３ｄの出力電圧を超
えると、第１のコンパレータ９１１は「Ｈ」のままで、
第２のコンパレータ９１２のみ「Ｌ」出力となり、第１
のパワーＭＯ３ＦＥＴ素子９２０はＯＦＦする。

この第１のパワーＭＯ３Ｆ［！Ｔ素子９２０がＯＦＦす
ると、抵抗９４１．９４２の分圧点電位が今度はコンデ
ンサ９４１によって設定された時定数で指数関数的に下
降する。

この電位が第２のコンパレータ９１２の（ホ）側電位、
すなわち右方向用ポテンショメータ３ｄの出力電圧を以
下となると、第２のコンパレータ９１２は再びｒＨ，出
力となる動作を繰り返して、ＤＣモータ７に印加される
電圧を上記右方向用ポテンショメータ３ｄの出力電圧の
分圧用の抵抗９４１．９４２の比率に応じた値に制御す
る。

したがって、ＤＣモータ７には、上述のように制御され
た電圧とＤＣモータ７の回転速度に応じた内部起電力に
よって決まる電流が流れ、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
くなるのである。

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
るのである。

次に、車速か徐々に上昇した場合に付いて説明する。上
記Ｆ／Ｖ変換回路９５０の出力電圧は、第４図に示す特
性の車速Ｑｋｍ／ｈ−ｆ点（２，５〜１０ｂ／ｈ）を趙
えると、Ｆ／Ｖ変換回路９５０の出力電圧は徐々に減少
し、さらに、ｇ点（１５〜２５１ａｉ／ｈ）を超えると
出力電圧は飽和する特性を有している。

したがって、車速に対する右方向用ポテンショメータ３
ｄおよび左方向用ポテンショメータ３ｅの出力特性と上
記不感帯レベルは第３図に示すような特性となる。

まず、車速か１点以下の場合、右方向用ポテンショメー
タ３ｄの出力特性曲線は一番勾配の大きい曲線（ν□＋
１＋）、左方向用ポテンショメータ３ｅの出力特性曲線
も一番勾配の大きい曲線（ＶｓＬ＋ｔ＋　）、不感帯レ
ベルは一番高いレベル（ＶＮ　（Ｌｌ　）となる。

さらに、車速か上昇し上記ｆ点を超えると、上記の各特
性は徐々に低下して行き、ｇ点を超えると、一番勾配の
小さい曲線（Ｖｓｍ　（Ｍ）　）、　（Ｖｓｔ　ｎ＋＋
　）と、一番低い不感帯レベル（Ｖ□、、）に至って飽
和する。

したがって、操舵トルクに対するモータ電流は車速の上
昇とともに減少し、操舵負荷の減少と相殺して軽すぎな
い最適な操舵フィーリングとなる。

一方、車速か上昇して所定値（２０〜５０１ａｓ／ｈ）
を超えると、Ｆ／Ｖ変換回路９５０の出力は分圧用の抵
抗・９５１，９５２の分圧点電位を超え、Ｆ／Ｖ変換回
路９５０は「Ｈ」信号を出力するので、リレー９６１の
駆動コイル９６１ｂは遮断され、その常開接点９６１ａ
は開路し、抵抗９６０がＤＣモータ７に直列に挿入され
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。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、地絡などの不良が発生
したときにも、従来装置では、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、この発明の装
置では、左右専用の操舵トルクセンサを各１個備えてい
るので、各々のセンサレベルに差は生じても逆方向の出
力を出す可能性は低いものとなる。

第２に、もし、右方向用ポテンショメータ３ｄが右方向
トルク信号出力中に、何らかの原因で左方向用ポテンシ
ョメータ３ｅが左方向トルク信号も同時に出力してしま
うような誤動作を生じたときにも、コントロールユニッ
ト９内部の第１のＮＯＴ回路９１６も第２のＮＯＴ回路
９１７も「Ｌノ信号を出力するので、第１のＡＮＤ回路
９１８、第２のＡＮＤ回路９１９ともに「Ｌ」出力とな
り、第２のパワーＭＯ３ＦＥＴ素子９２１、第４のパワ
ーＭＯ５ＦＥＴ素子９２３はＯＦＦとなる。

このため、ＤＣモータ７は右へも、左へも駆動されるこ
と無＜、ハンドルが重くはなるが、運転者の意志に反し
て逆方向に回るようなことにはならず、非常に信鯨性の
高い装置と言える。

第３に、もし、上記所定値よりも高い車速で走行中に何
らかの原因で、上記車速信号が人力されないような状態
や、上記コントロールユニット９の各種内蔵素子の劣化
や破壊によって、トルク信号が駆動状態ではないのに、
勝手に駆動してしまったり、運転者の意思に反して反対
方向に駆動されるような状態になっても、ＤＣモータ７
に直列に挿入されたモータ電流制限用の抵抗９６０で電
流制限されるので、異常に大きな電流が流れることがな
く、大きなアシストトルクを発生することがない。した
がって、操舵トルクが軽すぎて切り込み過ぎるような状
態にならず、勝手に回ろうとしたり、反対方向に回ろう
としても大きな力とはならないので、運転者が軌道修正
、または危険回避できる可能性が高い。

第５図及び第６図はこの発明の第２の実施例によるモー
フ駆動式パワー・ステアリング装置の概略構成図及びそ
のコントロールユニットの詳細構成図である０図におい
て、９ａはコントロールユニット、１３はエンジン回転
速度センサで、その出力は車速センサ１２の出力と共に
コントロールユニット９ａに入力される。又、コントロ
ールユニッ）９ａにはバッテリ１０に直接接続されると
ともに、キースイッチ１１を介してバッテリ１０の正極
に接続されている。さらに、コントロールユニット９の
出力によりＤＣモータ７を駆動制御するようになってい
る。

又、第２のＦ／Ｖ変換回路９８０は上記エンジン回転速
度センサ１３のエンジン回転速度信号を入力として、エ
ンジン回転速度の上昇とともに出力電圧が上昇する特性
を有するものである。この第２のＦ／Ｖ変換回路９８０
の出力電圧は第５のコンパレータ９５３の（ハ）個入力
端子に入力され、第５のコンパレータ９５３の（ト）個
入力端子には抵抗９５１，９５２の分圧点電位が入力さ
れている。

抵抗９５１．９５２は電源とアース間に接続されている
、これらのエンジン回転速度センサ１３、第２のＦ／Ｖ
変換回路９８０、抵抗９５１゜９５２及び第５のコンパ
レータ９５３により、エンジン回転速度判定回路が構成
されている。

第３図は右方向用ポテンショメータ３ｄと左方向用ポテ
ンショメータ３ｅの出力電圧特性図、第４図は、上記第
１のＦ／Ｖ変換回路９５０の出力特性図である。他の構
成は第１の実施例と同様である。

次に動作について第３図〜第６図を参照しながら説明す
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、（ホ）２６Ｖ電源回路９０１、（ト）５■
電源回路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は作動する。

このとき、車両が停車状態なので、上記車速センサ１２
は、０−／ｈ相当の信号を出力している。

したがって、第１のＦ／Ｖ変換回路９５０は第４図に示
すように最大出力電圧（約５Ｖ）を出力し、この出力電
圧を右方向用ポテンショメータ３ｄと左方向用ポテンシ
ョメータ３ｅの（ト）側電源電圧として供給する。

このとき、第２のＦ／Ｖ変換回路９８０の出力電圧は、
分圧用の抵抗９５１，９５２の分圧電圧より低いので、
第５のコンパレータ９５３は「Ｌ」信号を出力し、リレ
ー９６１の駆動コイル９６１ｂは駆動され、常開接点９
６１ａは閉路し、モータ電流制限用の抵抗９６０は短絡
され、モータ電流は制限されること無く流れる状態とな
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は、この回転力に応して第３図の示す
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、右方向用ポテンショメータ３ｄも、左方向用ポテ
ンショメータ３ｅともに出力電圧は、０■となる。

次に操舵トルクを右方向に増加していくと、右方向用ポ
テンショメータ３ｄは徐々に出力電圧を増加し、約０．
８ｋｇ−を超えると５■となって、飽和するが、左方向
用ポテンショメータ３ｅの出力電圧は変化なくＯｖのま
まである。

また、今度は、逆方向である左方向に増加していくと、
左方向用ポテンショメータ３ｅは徐々に出力電圧を増加
し、約０　、８　ｋｇ　ｔａを超えると５ｖとなって、
飽和するが、右方向用ポテンショメータ３ｄの出力電圧
は変化なく、０■のままである。

したがって、操舵トルクが右方向のときには、トルクセ
ンサ３の右方向用ポテンショメータ３ｄが出力するトル
ク信号電圧はコントロールユニット９の第１のコンパレ
ータ９１１と第２のコンパレータ９１２の（ホ）個入力
端子に入力される。

このとき、右方向用ポテンショメータ３ｄの出力電圧が
抵抗９２４．９２５の分圧点電位を超えると、第１のコ
ンパレータ９１１は「Ｈ」を出力する。

又、ＤＣモータ７には、電圧が印加されていないので、
抵抗９４１．９４２の分圧点電位は低くく、第２のコン
パレータ９１２は「Ｈ」を出力する。

一方、左方向用ポテンショメータ３ｅは出力電圧がＯｖ
なので、第３のコンパレータ９１３、第４のコンパレー
タ９１４ともにｒ　Ｌ」を出力する。

したがって、第１のＮＯＴ回路９１６は「Ｌ」を出力し
、第２のＮＯＴ回路９１７はｒＨ，を出力するので、第
１のＡＮＤ回路９１８は「１１」、第２のＡＮＤ回路９
１９は「Ｌ」を出力する。

これらの出力を受けて、第１のパワーＭＯ３ＦＥＴ素子
９２０、第２のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２１は駆動さ
れＯＮする。

第１のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２０、第２のパワーＭ
ＯＳ　ＦＥＴ素子９２１がＯＮすると、バ、／テリ１０
から第１のパワー−〇Ｓ　ＦＥＴ素子９２０、ＤＣモー
タ７、第２のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２１を介してＤ
Ｃモータ７にバッテリ１０の電圧が印加される。

これにより、抵抗９４１，９４２にはＤＣモータ７の電
圧が印加され、抵抗９４１，９４２の分圧点電位はコン
デンサ９４１によって設定された時定数で指数関数的に
上昇する。

この電位が、上記第２のコンパレータ９１２の（ト）側
電位、すなわち、右方向用ポテンショメータ３ｄの出力
電圧を超えると、第１のコンパレータ９１１は「Ｈ」の
ままで、第２のコンパレータ９１２のみ「Ｌ」出力とな
り、第１のパワーＭＯ３ＦＥＴ素子９２０はＯＦＦする
。

この第１のパワーＭＯ３ＦＥＴ素子９２０がＯＦＦする
と、抵抗９４１，９４２の分圧点電位が今度はコンデン
サ９４１によって設定された時定数で指数関数的に下降
する。

この電位が、第２のコンパレータ９１２の（ト）側電位
、すなわち右方向用ポテンショメータ３ｄの出力電圧以
下となると、第２のコンパレータ９１２は、再びｒＨ，
出力となる動作を繰り返して、ＤＣモータ７に印加され
る電圧を右方向用ポテンショメータ３ｄの出力電圧の分
圧用の抵抗９４１、．９４２の比率に応じた値に制御す
る。

したがって、ＤＣモータ７には、上述のように制ｔＴｊ
された電圧とＤＣモータ７の回転速度に応じた内部起電
力によって決まる電流が流れ、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
クは軽くなるのである。

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。

次に、車速か徐々に上昇した場合に付いて説明する。第
１のＦ／Ｖ変換回路９５０の出力電圧は、第４図に示す
特性の車速Ｏｈ／ｈ−ｆ点（２，５〜１０ｋｍ／ｈ）を
超えると、第１のＦ／Ｖ変換回路９５０の出力電圧は徐
々に減少し、さらに、ｇ点（１５〜２５１ａ＊／ｈ）を
超えると、出力電圧は飽和する特性を有している。

したがって、車速に対する右方向用ポテンショメータ３
ｄと左方向用ポテンショメータ３ｅの出力特性と、上記
不感帯レベルは第３図に示すような特性となる。

まず、車速かｆ意思下の場合、右方向用ポテンショメー
タ３ｄの出力特性曲線は一番勾配の大きい曲線（Ｖ□、
、）、左方向用ポテンショメータ３ｅの出力特性曲線も
一番勾配の大きい曲線（Ｖ３Ｌ　ｔＬｌ）、不感帯レベ
ルは一番高いレベル（ＶＮ　（Ｌｌ　）となる。

さらに、車速か上昇し、上記ｆ点を超えると、上記の各
特性は、徐々に低下して行き、ｇ点を超えると、一番勾
配の小さい曲線（Ｖ□。ｌ）、（ＶＩＬＩＮ））と、一
番低い不感帯レベル（Ｖ、。）に至って飽和する。

したがって、操舵トルクに対するモータ電流は車速の上
昇とともに減少し、操舵負荷の減少と相殺して軽すぎな
い最適な操舵フィーリングとなる。

一方、エンジン回転速度が上昇して、所定値（１，５０
０〜２．５００ｖｐ＋＊）を超えると、第２のＦ／Ｖ変
換回路９８０の出力は、分圧用の抵抗９５１゜９５２の
分圧点電位を超えるので、第５のコンパレータ９５３は
、「Ｈ」信号を出力し、リレー９６１の駆動コイル９６
１ｂは、遮断されるので、常開接点９６１ａは、開路し
、抵抗９６０が、ＤＣモータ７に直列に挿入される。

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。第１に、操舵トルクセンサ３が、
異常となって、ポテンショメータ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、地絡などの不良
が発生したときにも、従来装置では、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
発明では、左右専用の操舵トルクセンサ、すなわち、右
方向用ポテンショメータ３ｄ、左方向用ポテンショメー
タ３ｅを各１個備えているので、各々のセンサレベルに
差は生じても逆方向の出力を出す可能性は低いものとな
る。

第２に、もし、右方向用ポテンショメータ３ｄが右方向
トルク信号出力中に、何らかの原因で左方向用ポテンシ
ョメータ３ｅが左方向トルク信号も同時に出力してしま
うような誤動作を生じたときにも、コントロールユニシ
ト９内部の第１のＮＯＴ回路９１６も第２のＮ　ＯＴ回
路９Ｌ？も、「Ｌ」信号を出力するので、第１のＡＮＤ
回路９１８、第２のＡＮＤ回路９１９ともに「Ｌ」出力
となる。

このため、第２のパワーＭＯ３ＦＥＴ素子９２１、第４
のパワーＭＯ５ＦＥＴ素子９２３はＯＦＦとなるので、
ＤＣモータ７は、右へも、左へも駆動されること無く、
ハンドル１が重くはなるが、運転者の意志に反して逆方
向に回るようなことにはならず、非常に信鎖性の高い装
置と云える。

第３に、もし、上記所定値よりも高い車速で走行中に、
何らかの原因で、上記車速信号が入力されないような状
態や、コントロールユニット９の各種内蔵素子の劣化や
破壊によって、トルク信号が、駆動状態ではないのに勝
手に駆動してしまったり、運転者の意思に反して、反対
方向に駆動されるような状態になっても、エンジン回転
速度の高さを検出して、ＤＣモータ７に直列に挿入され
たモータ電流制限用の抵抗９６０で、電流制限される。

したがって、異常に大きな電流が流れることがなく、大
きなアシストトルクを発生することがないので、操舵ト
ルクが軽すぎて、切り込み過ぎるような状態にならず、
勝手に回ろうとしたり、反対方向に回ろうとしても、大
きな力とはならないので、運転者が軌道修正、または危
険回避できる可能性が高い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、所定車速又は所定エ
ンジン回転速度以上を判定する車速又はエンジン回転速
度判定回路の出力で、電動機に直列に電流制限用の抵抗
を挿入することによって、高速走行中に何らかの原因で
異常が発生し、同一方向に過電流が流れようとしたり、
中立状態なのに電流が流れようとしたり、逆方向に電流
が流れようとしたときなどでも、大きな電流を流すこと
ができないように構成したので、電動機の発生するトル
クは小さく、大きく切り込み過ぎたりすることもなく、
運転者が軌道修正または危険回避できる可能性の高く、
信頼性の高い装置を提供することができる効果がある。

【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概略構成図、第２図は同上実施例
におけるコントロールユニットの内部の詳細な構成を示
す回路図、第３図は同上実施例及び第２の実施例におけ
る右方向用ポテンシヨメータおよび左方向用ポテンショ
メータの出力電圧特性図、第４図は第２図及び第６図の
コントロールユニットにおけるＦ／Ｖ変換回路の出力特
性図、第５図及び第６図はこの発明の第２の実施例によ
るモータ駆動式パワー・ステアリング装置の構成図及び
そのコントロールユニットの詳細構成図である。 １・・・ハンドル、３・・・トルクセンサ、３ａ・・・
トルク−角度変位変換器、３ｄ・・・右方向用ポテンシ
ョメータ、３ｅ・・・左方向用ポテンシヨメータ、７・
・・ＤＣモータ、９．９ａ・・・コントロールユニット
、９５０、　９８０・Ｆ／Ｖ変換回路、９６０−・・抵
抗、９６１・・・リレー　１２・・・車速センサ、１３
・・・エンジン回転速度センサ。 なお、図中、同一符号は同一、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電気信号に変換
   するトルクセンサと、この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電動
   機を駆動するように構成されたモータ駆動式パワー・ス
   テアリング装置において、車速又はエンジン回転速度セ
   ンサの信号を入力として所定の車速又はエンジン回転速
   度に対して上下を判定する判定回路と、上記電動機に直
   列に挿入された抵抗と、この抵抗の両端を上記判定回路
   が低速と判定したときには短絡し、かつ上記判定回路が
   高速と判定したときには上記抵抗を開放する開閉素子と
   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。