JPH0637173B2 - 自動車用電動式パワステアリング装置の安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動車用電動式パワステアリング装置の安全装
置に関するものである。

従来の技術 自動車において、転舵時のハンドル操作の軽減をはかる
ために、転舵操作時の操舵トルクを検出するトルクセン
サを設け、該トルクセンサにより検出した操舵トルクを
電気量に変換して、該電気量の変化に応じて電動モータ
の出力を可変的に制御し、該電動モータにて操舵トルク
に応じた操舵方向へのパワアシストを行うと共に、車速
を検出する車速センサを設け、該車速センサの信号によ
り電動モータの出力を小さくし高速走行時のハンドルの
切り過ぎを防ぐようにした電動式パワステアリング装置
は既に開発されている（例えば特公昭４９-1808号公報
参照）。

発明が解決しようとする問題点 上記のような電動式パワステアリング装置は、転舵操作
時は電動モータの駆動によるパワアシストにて転舵方向
への操舵力は軽減されるが、トルクセンサ或いは制御回
路の故障等により過大なパワアシストが与えられてハン
ドルがとられたりするような問題を生ずることがある。

本発明はこのような問題に対処することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段 本発明は、ステアリングシヤフトの捩りトルクを検出す
る捩りトルクセンサの捩りトルク信号と車速を検出する
車速センサの車速信号とに基づきアシスト方向モータ電
流指令値を発するアシスト方向モータ電流指示部の該ア
シスト方向モータ電流指令値と、転舵角がある角度以上
のとき直進方向に戻す方向に所定値の戻し方向モータ電
流指令値を発する戻し方向モータ電流指示部の該戻し方
向モータ電流指令値との加算値にて制御回路を介して電
動モータの回転を制御するようにした電動式パワステア
リング装置において、捩りトルクセンサ，車速センサ，
舵角センサ，及び電動モータの電機子電流を検出する電
機子電流検出部からの各信号のパルス成分をそれぞれ除
去する一次遅れフイルタと、該一次遅れフイルタ群を通
過しパルス成分を除去された各信号のうちいずれかが所
定値以上となつたとき電動式パワステアリング装置のシ
ステム遮断機構及び警告装置を作動させるシステム異常
信号を発するシステム異常判別部とからなる安全装置を
設設けたことを特徴とするものである。

作 用 本発明は上記の構成を採ることにより、捩りトルクセン
サ，車速センサ，舵角センサ等の各種センサから過大な
出力が生じた場合及び制御回路の故障等により電機子電
流が過大となつた場合に電動式パワステアリング装置の
システム遮断機構及び警告装置を作動させることができ
る。

実施例 以下本発明の一実施例を附図を参照して説明する。

第１図において、１はアシスト方向モータ電流指示部で
あり、該アシスト方向モータ電流指示部１は、ステアリ
ングシヤフトの捩りトルクを検出し捩りトルクに比例す
る信号V_Tを発する捩りトルクセンサ１１の捩りトルク信
号V_Tに応じて例えば第２図の実線Ｌで示すような関数に
基づきアシスト方向モータ電流指令値ｉを発する出力ト
ルク値指示関数部12と、車速を検出して車速に比例する
車速信号Ｓを発する車速センサ13と、停止時には１で車
速が大となるに従つて次第に小となる例えば１−ｋ′Ｓ
で表わされるような車速係数信号ｋを発し該車速係数信
号ｋを上記出力トルク値指示関数部１２のアシスト方向
モータ電流指令値ｉに乗算させる車速係数演算部１４と
からなるものである。

２は戻し方向モータ電流指示部であり、該戻し方向モー
タ電流指示部２は、ステアリングハンドルのハンドル角
を検出する舵角センサ21と、該舵角センサ21の信号によ
り第３図に示すように転舵角がある角度｜θ゜｜以下で
の範囲では連続的に変化し、｜θ゜｜以上では直進方向
に戻す方向にある一定の戻し方向モータ電流指令値ｉθ
を発する戻しトルク値指示関数部22とからなり、上記ア
シスト方向モータ電流指示部１のアシスト方向モータ電
流指令値ｉと戻し方向モータ電流指示部２の戻し方向モ
ータ電流指令値ｉθとを加算した加算信号にて制御回路
３を介して電動モータ４を駆動し操舵機構５にパワアシ
ストを与えるようになつている。

制御回路３は、前記アシスト方向モータ電流指令値ｉと
戻し方向モータ電流指令値ｉθとの加算信号の正負を判
別する正負判別部31と、該加算信号の絶対値｜ｉ＋ｉθ
｜を採る絶対値変換部33と、該正負判別部31の信号にて
電動モータの回転方向を決定すると共に絶対値変換部33
の電流指令値にて電動モータ４を駆動させる電動モータ
駆動部32と、電機子電流検出部35にて検出した電動モー
タの電機子電流と上記絶対値変換部33の電流指令値とを
比較しデューテイ制御を行うデューテイ制御部34とから
なる。

上記において、捩りトルク信号Ｖ_Ｔに対するモータ電流
指令値ｉの変化特性は第２図に示すように停止時には車
速係数信号ｋが１となるため実線示Ｌとなり車速信号Ｓ
が大となるに従つて次第に小となるので鎖線示Ｍを経て
点線Ｈへと推移し、走行速度が増加するに従つてパワア
シストを次第に減少させ適度の操舵反力を与えハンドル
の切過ぎ等を防止することができる。

又転舵が終了しハンドルを直進状態に戻そうとするとき
操舵機構には電動モータの回転により下記のような戻し
力が与えられる。即ち、右転舵を行う場合のアシスト方
向モータ電流指令値を第３図のように正の値に設定して
おくと、この場合の戻り方向モータ電流指令値は負の値
となり、加算信号はｉ−ｉθであり、電動モータ４は結
局第３図の実線示の指示関数をｉθだけマイナス側に平
行移動させた第４図の点線にて示すような関数にて指示
される電流値にて制御されることになる。そこで転舵が
終了しハンドルを直進状態に戻そうとすると、捩りトル
クセンサ11の捩りトルク信号はゼロ若しくはゼロ近くに
なりアシスト方向モータ電流指令値ｉはゼロとなる。し
かし戻し方向モータ電流指示部２は第３図に示すように
直進位置近くの転舵角がある角度｜θ゜｜になるまでは
ある一定の戻し方向モータ電流指令置ｉθを発しつづけ
るようになつているので、上記アシスト方向モータ電流
指令値ｉがゼロとなると、制御回路３に入力される加算
信号は−ｉθとなり、電動モータ４は戻し方向に回転
し、ｉθなる電流値に相当する戻し力を操舵機構５に与
える。従つてハンドル戻し時における電動モータの慣性
力やモータ減速機のフリクシヨン等戻し方向に抵抗とし
て作用する力を打消すべき戻し方向出力を得るようｉθ
を設定しておくことにより、ステアリング装置は自動車
が本来持つているキヤスタ効果等によつて的確に直進位
置方向に戻る。

ステアリング装置が直進位置近くになり転舵角がθ゜以
内の範囲に入ると第３図のように舵角信号は徐々に零に
近ずくので制御回路３の制御特性も第４図点線示の状態
から徐々にプラス側に平行移動し戻し方向出力ｉθも次
第に小となり直進位置の近傍にて電動モータの戻し方向
トルクはゼロとなり直進位置に戻つたところで制御回路
３の制御特性は第４図実線示の状態に戻る。

上記のような従来の電動式パワステアリング装置におい
て本発明は、第１図に示すように捩りトルクセンサ11，
車速センサ13，舵角センサ21，及び電機子電流検出部35
からの各信号のパルス成分を除去する一次遅れフイルタ
61と、該一次遅れフイルタ61を通過しパルス成分を除去
された各信号のうちいずれかが予じめ設定された所定値
以上となつたとき電動式パワステアリング装置のシステ
ム遮断機構７及び警告装置８を作動させるシステム異常
信号を発するシステム異常判別部62とからなる安全装置
６を設けたことを特徴とするものである。

捩りトルクセンサ，車速センサ，及び舵角センサ等の各
種センサは第５図(イ)に示すようなブリッジ回路又は第
５図(ロ)に示すようなポテンシヨメータ回路が一般的に
用いられており、いずれの場合も電源端子Ａ，Ｂから基
準電圧が供給され、ブリッジ回路の場合には差動出力端
子Ｃ，Ｄ、ポテンシヨンメータ回路の場合には出力端子
Ｃから出力電圧が得られるが、回路中でどちらかの電源
端子例えば電源端子Ａ側が断線したりすると、その断線
個所に応じてブリッジ回路の差動出力端子Ｃ，Ｄのいず
れか一方或いはポテンシヨメータ回路の出力端子Ｃから
電源端子Ｂ側の極性を持つ基準電圧即ちセンサの常用出
力範囲を越えた高い電圧が出力されることになるので、
捩りトルクセンサ11の場合には極めて大きな捩りトルク
を検出したことと同じになりその結果与えられる大きな
パワアシストのためハンドルが取られるという不具合を
生じ、又車速センサ１３の場合には車速がゼロ或いは最
高速となつたことと同じになり裾切り時に相当する大き
なパワアシストが与えられたり最高速時に相当する小さ
なパワアシストしか与えられないという不具合が生じた
り、或いは又舵角センサ21の場合には逆方向に転舵した
ことになり戻し方向モータ電流指令値ｉθの極性がアシ
スト方向モータ電流指令値ｉと同じになつてしまい大き
目のパワアシストが与えられるという不具合が発生した
りする。

又制御回路３の故障等により電動モータ４に常用範囲を
遥かに越える電機子電流が流れ操舵機構５に過大なパワ
アシストを与えてしまい転舵操作を不可能にしてしまう
ことがある。

上記のような不具合の発生を防止するために捩りトルク
センサ11，車速センサ13，舵角センサ２１，及び電機子
電流検出部35からの各信号はそのパルス成分を吸収する
機能を有する例えば単一の電気容量素子を用いた低域
波器のような一次遅れフイルタ６１によりそのパルス成
分を除去された後、上記各信号のうちいずれかが各信号
毎にその常用出力範囲を越えた点に予じめ設定された所
定値以上となつたときシステム異常信号を発するシステ
ム異常判別部６２に入力される。

上記システム異常判別部62のうち例えば捩りトルクセン
サ11からの信号を扱う部分について説明すると、第６図
のハツチした部分は操舵トルクに対する捩りトルク信号
V_Tの常用出力範囲を示し、該常用出力範囲を越えたとこ
ろに捩りトルク信号V_Tの所定値が設定されており、一次
遅れフイルタ６１によりパルス成分を除去された捩りト
ルク信号V_Tが上記所定値を越えたときシステム異常判別
部62はシステム異常信号を発し、該システム異常信号に
より電動式パワステアリング装置の電源回路をオフとす
るシステム遮断機構７を作動させてマニアル操舵に切換
えると共に警告装置８を作動させて乗員に警告を与える
ことによりパワステアリング装置の安全性を高めるよう
になつている。

尚電動モータ４及び操舵機構５間にクラツチ機構が設け
られている場合にはシステム遮断機構６として電動式パ
ワステアリング装置の電源回路をオフする代りにクラツ
チ機構をオフさせてもよく或いは電源回路とクラッチ機
構の双方をオフさせてもよい。

発明の効果 上記のように本発明によれば、ステアリングシヤフトの
捩りトルクを検出する捩りトルクセンサの捩りトルク信
号と車速を検出する車速センサの車速信号とに基づきア
シスト方向モータ電流指令値を発するアシスト方向モー
タ電流指示部の該アシスト方向モータ電流指令値と、転
舵角がある角度以上のとき直進方向に戻す方向に所定値
の戻し方向モータ電流指令値を発する戻し方向モータ電
流指示部の該戻し方向モータ電流指令値との加算値にて
制御回路を介して電動モータの回転を制御するようにし
た電動式パワステアリング装置において、捩りトルクセ
ンサ，車速センサ，舵角センサ，及び電動モータの電機
子電流を検出する電機子電流検出部からの各信号のパル
ス成分をそれぞれ除去する一次遅れフイルタと、該一次
遅れフイルタ群を通過しパルス成分を除去された各信号
のうちいずれかが所定値以上となつたとき電動式パワス
テアリング装置のシステム遮断機構及び警告装置を作動
させるシステム異常信号を発するシステム異常判別部と
からなる安全装置を設けたことにより、捩りトルクセン
サ，車速センサ，舵角センサ等の各種センサの故障によ
る過大な出力が生じた場合或いは制御回路の故障等によ
り電機子電流が過大となつた場合に電動式パワステアリ
ング装置の電源回路或いはクラツチ機をオフとしハンド
ルの切り過ぎなどの不具合の発生を防止できるもので構
成の簡単なことと相俟つて多大の効果をもたらし得るも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツクダイヤグラ
ム、第２図は捩りトルク信号に対するアシスト方向モー
タ電流指令値特性図、第３図は戻し方向モータ電流指令
値特性図、第４図はアシスト方向モータ電流指令値と戻
し方向モータ電流指令値との加算値の特性を示す図、第
５図(イ)，(ロ)はセンサ内部の配線図、第６図は安全装置
が作動する範囲を示した捩りトルクに対する捩りトルク
信号特性図である。 １……アシスト方向モータ電流指示部、２……戻し方向
モータ電流指示部、３……制御回路、４……電動モー
タ、５……操舵機構、６……安全装置、61……一次遅れ
フイルタ、62……システム異常判別部、７……システム
遮断機構、８……警告装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングシヤフトの捩りトルクを検出
   する捩りトルクセンサの捩りトルク信号と車速を検出す
   る車速センサの車速信号とに基づきアシスト方向モータ
   電流指令値を発するアシスト方向モータ電流指示部の該
   アシスト方向モータ電流指令値と、転舵角がある角度以
   上のとき直進方向に戻す方向に所定値の戻し方向モータ
   電流指令値を発する戻し方向モータ電流指示部の該戻し
   方向モータ電流指令値との加算値にて制御回路を介して
   電動モータの回転を制御するようにした電動式パワステ
   アリング装置において、捩りトルクセンサ，車速セン
   サ，舵角センサ，及び電動モータの電機子電流を検出す
   る電機子電流検出部からの各信号のパルス成分をそれぞ
   れ除去する一次遅れフイルタと、該一次遅れフイルタ群
   を通過しパルス成分を除去された各信号のうちいずれか
   が所定値以上となつたとき電動式パワステアリング装置
   のシステム遮断機構及び警告装置を作動させるシステム
   異常信号を発するシステム異常判別部とからなる安全装
   置を設けたことを特徴とする自動車用電動式パワステア
   リング装置の安全装置。