JPH0794227B2

JPH0794227B2 - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH0794227B2
Application number: JP2516686A
Authority: JP
Inventors: 康夫清水
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPS62181958A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電動機を用いた電磁型倍力装置により補助ト
ルクを発生させステアリングの操舵力を軽減させる電動
式パワーステアリング装置に係り、特に制御装置の停止
時における制御の改善に関する。

（従来の技術）一般に、電動式パワーステアリング装置は、電動機をト
ルク発生源とする電磁型倍力装置及びこの制御装置を備
え、少なくともステアリングホイールに付与される操舵
トルク等の操舵状態を検出し、この検出信号に基づいて
電動機に補助トルクを発生させ、ステアリング操舵力の
軽減を図っている。

（発明が解決しようとする問題点）このような電動式パワーステアリング装置は、車両のキ
ースイッチをオン状態からオフ状態とした場合や、又は
制御装置の故障を検出する故障診断回路から停止信号が
発生された場合などには、補助トルク発生用の電動機と
この発生トルクの伝達を断続する電磁クラッチを直ちに
切離して、電動機制御を停止させ、このため、操舵トル
クが突然に増大して、ステアリングホイールが急激に重
くなり、高級感を損なうばかりか、特に操舵中において
は操舵フィーリングが著しく低下するというおそれがあ
った。

（発明の目的）そこで、本発明は、キースイッチのオフ時や制御装置自
身により電動式パワーステアリング装置を停止させる場
合が生じた時には、電動機を駆動制御する電動機制御信
号を時間とともに次第に減少し、これによってステアリ
ングホイールの操舵力を次第に重くして作動停止させ、
これとともに電磁クラッチを備える装置においては、電
動機の作動を停止させた後に電磁クラッチを切離させる
ことにより、装置の停止時にはステアリングホイール操
舵力を急増防止して穏やかにし、装置作動停止時での操
舵フィーリングの向上を図る電動式パワーステアリング
装置を提供することを目的とする。

（問題点の解決手段およびその作用）第１図は本発明の全体構成図である。

同図に示すように、本願第１発明の装置は、ステアリン
グ系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（１）
と操舵回転数を検出する操舵回転検出手段（２）とによ
り構成された操舵状態検出手段（60）、この検出手段
（60）からの検出信号に基づき電動機制御信号を決定し
出力する電動機制御信号発生手段（３）、電動機制御信
号に基づき電動機を駆動する電動機駆動手段（４）を備
え、さらに、キースイッチ等のスイッチ類（8,9）、装
置の故障診断手段（５）、装置自身の作動停止を検出す
る作動停止検出手段（６）、作動停止検出手段（６）か
らの検出信号に基づき前記電動機制御信号を時間ととも
に次第に減少させる補正手段（７）を備えており、装置
自身を作動停止させるスイッチ類（8,9）のオフ時や、
故障診断手段（５）からの停止信号が出力された時に
は、これらの信号により装置が作動停止されることを作
動停止検出手段（６）が検出し、作動停止検出手段
（６）からの検出信号に基づき補正手段（７）において
電動機制御信号を時間とともに減少して、電動記駆動手
段（４）に出力し、電動機を穏やかに停止させる。した
がって、装置自身の作動停止時には、ステアリングホイ
ールの操舵力は急激に増大することなく徐々に増大する
こととなり、作動停止時の操舵フィーリングが良好なも
のとなる。

また、本願第２発明の装置は、上記第１発明と同様の電
動パワーステアリング装置を基礎として、当該装置自身
の作動停止を検出する作動停止検出手段と、この作動停
止検出手段からの検出信号に基づき電動機制御信号を時
間とともに次第減少させる補正手段と、作動を復帰させ
る状態を検出する復帰状態検出手段と、前記復帰状態検
出手段からの検出信号に基づき装置を通常状態に復帰さ
せる作動復帰手段とを備え、電動機制御信号を漸減させ
る期間において再度故障診断を行い、作動を復帰させる
状態を検出した場合は通常状態に復帰させるため、外部
ノイズ等により誤診断した場合でも通常状態に速やかに
復帰できる。

（実施例）以下に本発明の一実施例を添付図面に基づき説明する。

第２図は電磁型倍力装置を90゜折曲させて示す概略断面
図である。

図によれば、電動式パワーステアリング装置を構成する
電磁型倍力装置は、ラック軸（21）を介して構成されて
いる。すなわち、ラック軸（21）の右側にはステアリン
グ（図示せず）に連結する入力軸（26）、操舵トルクセ
ンサ（35）、及び操舵回転センサ（40）が装備され、ま
たラック軸（21）の左側には補助トルクを発生する電動
機（11）が装備されている。以下、これらを説明する。

ラック軸（21）は、その右側でピニオンギヤ（22）と噛
み合わされラックアンドピニオン機構を構成している。
ピニオンギヤ（22）は、両端をアンギュラコンタクト軸
受（23），（24）で回動自在に支持する。また、ピニオ
ンギヤ（22）の図面上方にはトーションバー（27）を介
して、入力軸（26）を連結する。この入力軸（26）は、
軸受（28）を介してピニオン軸（22a）に連結してあ
り、ピニオン軸（22a）に対して回動自在である。ピニ
オン軸（22a）には、断面路扇状の２つの爪（22b）を互
いに180度隔った位置に突設する。この爪（22b）は、入
力軸（26）の対応する位置に穿設し、相補的な形状を有
する溝（26a）に適当な間隙をもって嵌合させる。従っ
て、入力軸（26）とピニオン軸（22a）とは、所定の角
度相対的に回転可能であり、当該角度を越える場合には
互いに一体となって回転する。

操舵トルクセンサ（35）は、スライダ（29）及び差動コ
イル（31）を主な構成要素とする。スライダ（29）は、
筒状部材から成り、入力軸（26）及びピニオン軸（22
a）に摺動自在に嵌合する。このスライダ（29）の側面
には、互いに180度隔り、軸方向に平行な溝（29a），
（29a）と、この溝（29a），（29a）と90度回転した位
置に形成し軸方向に対して斜めに穿設した溝（29b），
（29b）とを備えている。他方、ピニオンギヤ軸（22a）
の断面略扇状の突出部（22b），（22b）にはピン（30
a），（30a）が一体的に設けてあり、スライダ（29）の
平行溝（29a），（29a）に嵌合する。また、入力軸（2
6）の断面略扇状の溝（26a），（26a）で形成される突
出部（26b），（26b）にはピン（30b），（30b）が一体
的に設けてあり、スライダ（29）の斜め溝（29b），（2
9b）に嵌合する。従って、入力軸（26）とピニオン軸
（22a）の相対回転はスライダ（29）の軸方向変位に変
換される。このときトーションバー（27）の作用により
スライダ（29）の軸方向変位と操舵トルクとは比例する
ようになる。このため、スライダ（29）の外周に適当な
間隙を有して一次巻線（31a）、二次巻線（31b），（31
c）から成る差動コイル（31）を設ける。一次巻線（31
a）には制御装置（32）より交流信号から与えられ二次
巻線（31b），（31c）をスライダ（29）を介して励磁
し、インダクタンスを変化させる。従って二次巻線（31
b），（31c）にはスライダ（29）の変位に応じた交流電
圧が差動的に変化する。

操舵回転センサ（40）は、入力軸（26）と共に回転する
ギヤ（36）、このギヤ（36）の回転を伝達するギヤ（3
7）、及びこのギヤ（37）の回転で駆動されるゼネレー
タ（38）を備えて成る。ギヤ（36）は、操舵トルクセン
サ（35）と、入力軸（26）を支承する軸受（34）との間
で、入力軸（26）に同軸状に固定する。軸受（34）の上
方には、ケース（33）内にゴミなどが侵入するのを防止
するため、フランジ部材（41）が装着してある。ギヤ
（37）は、ゼネレータ（38）の回転軸に固定してあり、
ギヤ（36）と噛み合わせる。ゼネレータ（38）は、この
ようにギヤ（36），（37）が相互に噛み合うようにケー
ス（33）の外側に固定する。ゼネレータ（38）は、一般
に直流機である。このような構成によれば、ステアリン
グ（図示せず）の回転に伴ってギヤ（36）が回転し、こ
のためゼネレータ（38）が回転して所定の電圧信号（S
2）を発生する。このゼネレータ（38）の出力電圧値及
びその極性からステアリングの回転速度及び回転方向を
検出することができる。

ラック軸（21）の左側には、ボールネジ（42）が切って
あり、ボール（45）を介して環装するボールナット（4
3）と共にボール機構を成している。ボールナット（4
3）の両端には、オイルシール（43a,43a）が設けてあ
る。また、ボールナット（43）の外周部には環状の突出
部分（43b）が一体的に形成してあり、プーリとして作
用する。このプーリ（43b）の軸方向両側部分には、ケ
ース（33）に固定したアンギュラーコンタクト軸受（4
6），（47）が環装してあり、ラック軸（21）を直線運
動するよう変換する。

電動機（11）は、ボールナット（43）の上方に配置され
ている。電動機（11）の回転軸には、キー及びナット
（いずれも図示せず）を介してプーリ（43b）よりも小
径のプーリ（53）を固定する。この２つのプーリ（43
b），（53）はコグベルト（54）で相互に連結され、電
動機（11）の回転トルクをボールナット（43）に伝達す
る。ボールナット（43）の回転により、ラック軸（21）
は軸方向に変位し、電動機（11）の補助トルクがラック
軸（21）に伝達されることとなる。なお、電動機（11）
はそのケーシング内に電磁クラッチ（16）を有し、制御
装置（32）の出力指令信号によって電動機（11）とプー
リ（53）側とを接続し、又はその接続を解除される。

次に制御装置を第３図に基づき説明する。

制御装置（32）は、操舵トルク・インターフェース回路
（10A）、操舵回転・インターフェース回路（10B）、A/
Dコンバータ回路（10C）、マイクロコンピュータユニッ
ト（10D）、電動機駆動回路（電動機駆動手段）
（４）、クラッチ駆動回路（12）、電源回路（13）、電
流検出回路（19）等により構成され、第１図に示す操舵
トルク検出手段（１）は、操舵トルクセンサ（35）と、
マイクロコンピュータユニット（10D）の基準クロック
パルスT1を分周し交流信号に変換して差動変圧器の一次
巻線に供給するとともに差動変圧器の二次巻線からの出
力を整流平滑化する操舵トルク・インターフェース回路
（10A）とから構成され、操舵トルクの作用方向とその
大きさを示す操舵トルク検出信号S1を出力する。また、
第１図の操舵回転検出手段（２）は、操舵回転センサ
（40）と、この操舵回転センサ（40）の直流発電機（3
8）からの出力を極性に応じて夫々絶対値変換して増幅
する操舵回転・インターフェース（10B）とから構成さ
れ、ステアリング系の操舵回転方向と操舵速度を示す操
舵回転検出信号S2を出力する。尚、上記操舵トルク検出
手段（１）と操舵回転検出手段（２）とにより操舵状態
検出手段（60）が構成されている。

マイクロコンピュータユニット（10D）はI/Oポート、メ
モリ、演算部、制御部、各レジスタ、クロックジェネレ
ータ、バックアップ電源等により構成され、クロックパ
ルスに基づき作動する。マイクロコンピュータユニット
（10D）等を駆動する電源回路（13）は、車載のバッテ
リ（14）の＋端子にヒューズ回路、イングニションキー
のキースイッチ（８）を介して接続されるリレー回路
（17）と、このリレー回路（17）の入力側に接続される
定電圧回路（18）とから構成されている。従って、キー
スイッチ（８）が投入されると、マイクロコンピュータ
ユニット（10D）は、命令に基づき各検出信号S1〜S3をA
/Dコンバータ回路（10C）でディジタル変換して、また
キースイッチ（８）のオンオフ状態を示す検出信号S4
を、メモリに書こ込まれたプログラムに従って処理し、
電磁クラッチ（16）の制御信号T5をクラッチ駆動回路
（12）に出力するとともに、電動機（11）を駆動する制
御信号T3,T4を電動機駆動回路（４）に出力して電動機
（11）を駆動制御する。

電動機駆動回路（４）は、FET（電界効果トランジス
タ）から成るブリッジ回路と、マイクロコンピュータユ
ニット（10D）からの制御信号T3,T4によりブリッジ回路
を駆動するインターフェース回路とにより構成され、PW
M駆動により電動機（11）の回転方向とその動力を制御
する。また、電磁クラッチ駆動回路（12）はクラッチ制
御信号T5により電磁クラッチ（16）の断続を制御してい
る。

また、マイクロコンピュータユニット（10D）により、
電動機制御信号発生手段（３）、作動停止検出手段
（６）、補正手段（７）、故障診断手段（５）、復帰状
態検出手段、作動復帰手段が構成されている。

電動機制御信号発生手段（３）は、操舵トルク検出手段
（１）および操舵回転検出手段（２）からの検出信号S
1,S2に基づいて、PWM制御する電動機（11）が必要な補
助トルクを発生し得るように制御信号のデユーティ比を
決定し出力する。例えば、この電動機制御信号T3,T4
は、信号S1,S2をアドレス信号としてテーブル上に記憶
した所定のデューティ比を呼び出すことにより得てい
る。

故障診断手段（５）は、マイクロコンピュータ（10D）
の所定のプログラムで作動し、例えば、制御の開始時に
マイクロコンピュータ（10D）は疑似信号を操舵トルク
検出手段（１）、操舵回転検出手段（２）、及び電動機
制御信号発生手段（３）に送出し、正常な制御が可能か
どうかを診断する。また、この故障診断手段（５）は、
電動機駆動回路（４）に流れる電流を電流検出回路（1
9）を介して常に監視し、異常を検出する。

更に、キースイッチ（８）をオン状態とすることで、車
載バッテリなどの電源（14）から定電圧回路（18）及び
リレー回路（17）などを介して、制御系統の各構成要素
に電流を供給するが、故障診断手段（５）は、このキー
スイッチ（８）のオン信号に基づき、定電圧回路（18）
の供給電圧が正常かどうか、またリレー回路（17）が正
常に作動しているかどうかを診断する。リレー回路（1
7）は、キースイッチ（15）がオン状態に操作されたこ
とを、マイクロコンピュータ（10D）が検出することに
より励磁され、オン状態を持続すべく接点を自己保持す
る。故障診断手段（５）は、このようなチェックによっ
て故障と診断すると故障検出信号すなわち作動停止信号
を発生する。

作動停止検出手段（６）は、故障診断手段（５）の故障
検出信号、キースイッチ（８）のオフ信号、マニュアル
スイッチなどの外部スイッチ（９）のオフ信号などを作
動停止状態であるとして検出し得るようにしたものであ
り、例えばマイクロコンピュータ（10D）のフラグレジ
スタの内容を予め定めた論理値と対照することで検出処
理を実行する。作動停止検出手段（６）はこれらの作動
停止状態が検出されると、停止制御指令信号を補正手段
（７）に送出する。

補正手段（７）は、停止制御指令の入力があると、電動
機制御信号発生手段（３）の演算した現在のデューティ
比を直ちに零にすることなく、デューティ比を漸減させ
るように演算制御する。

次に第４図のフローチャートを参照しつつこの実施例の
動作を説明する。以下の説明で、P0からP24の符号はフ
ローチャート中の各ステップを示し、また、P14−Ｙ及
びP14−Ｎなどの符号は、判断ブロックがそれぞれ肯定
的及び否定的であることを示す。

先ず、キースイッチ（８）をオン状態とすると、制御系
統が起動し（P0）、マイクロコンピュータユニット（10
D）内の各種レジスタなどをクリアし、また初期値の設
定を行い（P1）、任意の数Ｃを１に設定する。次に、マ
イクロコンピュータユニット（10D）自身が正常かどう
かなどの初期故障診断を実行し（P2）、電磁クラッチ
（16）に電磁クラッチ制御信号T5を出してオン状態とす
る（P3）。この後、操舵トルク検出手段（１）により、
検出信号S1を読み込み（P4）、操舵トルクを演算し（P
5）、この操舵トルク検出手段（１）が正常かどうかの
故障診断を実行する（P6）、引続いて同様に、操舵回転
検出手段（２）により、検出信号S2を読み込み（P7）、
操舵回転を演算し（P8）、この操舵回転検出手段（２）
が正常かどうかの故障診断を実行する（P9）。次に、キ
ースイッチ（８）から出力される作動停止状態（オフ状
態）を示す検出信号S4を読み込み、該当するフラグを処
理する（P10,P11）。例えば、キースイッチ（８）がオ
フとなり、装置が作動停止状態となる場合には、該当す
るフラグレジスタ（図示せず）の内容を１とする。そし
て、電動機制御信号発生手段（３）において、電動機
（11）の回転方向Ｎ及び制御信号のデューティ比Ｄを決
定する（P12,P13）。

この後、フラグレジスタを走査し、故障診断手段
（５）、キースイッチ（８）、及び外部スイッチ（９）
のいずれかが作動停止状態を発生しているかどうかを作
動停止検出手段（６）がチェックする（P14）。作動停
止信号が発生していなければ（P14−Ｎ）、回転方向信
号Ｎ及びデューティ比信号Ｄを送出する。この際電流検
出回路（19）により電動機（11）に流れる電流を読み込
み（P17）、これに基づき故障診断を実行する（P18）。
この故障診断（P18）の後は、ステップP4に戻り、以上
で説明したと同様に電動機制御サイクルを実行する。

これに対して、作動停止状態が発生している場合には
（P14−Ｙ）、作動停止検出手段（６）が補正手段
（７）に指令信号を送出する。補正手段（７）は、その
とき電動機制御信号発生手段（３）によって与えられた
デューティ比信号Ｄに変数Ｃを乗算する演算Ｄ＊Ｃを実
行し、この演算値を新たなデューティ値Ｄとする（P1
9）。この変数Ｃは１から漸次小さくなる値であり、電
動機（11）が停止するまでＣ＝０とはならない。このデ
ューティ値変更演算の後、Ｃが０に対し大きいか小さい
かを判断する（P20）。この結果、Ｃ≧０であれば、変
数Ｃの値を0.01減少させる演算Ｃ−0.01を実行し、この
後ステップP15で通常の電動機制御サイクルに戻る。作
動停止状態である場合には、その旨のフラグがリセット
されない限りこの制御サイクルは繰返される。そして、
この繰返しの度毎にステップP20,P21を通過するため、
変数Ｃは0.01づつ漸減し、デューティ値も減少してい
く。したがって、電動式パワーステアリング装置自体の
作動停止状態が検出されると、電動機制御信号T4が漸次
減少補正され、ステアリングホイールの操舵力が徐々に
増大することとなる。そして、最終的には変数Ｃの値が
０又は負の値となり（P20−Ｙ）、電磁クラッチ（16）
及びリレー回路（14）を順次オフ状態として（P22,P2
3）、制御を停止する（P24）。その結果、作動停止時で
の操舵力が穏やかに増大するので、操舵フィーリングを
良好なものとすることができる。

また、各故障診断ステップ（P6,P9,P18）において外部
ノイズ等により一時的に誤診断した場合（例えば、故障
でないのに故障だと診断する）には制御をすぐ止めるの
ではなく、その後制御を複数回（実施例では100回）繰
返して変数Ｃを漸減させ、この間においてさらに故障診
断を行なうので、誤診断が終った時点より、通常制御に
復帰することができ、外部ノイズ等に対する耐力を向上
することができる。

（発明の効果）本願第１発明によれば、以上のように制御装置の停止時
に直ちに電動機の補助トルクを除去することなく、徐々
に減少させるようにすることにより、ステアリングホイ
ールの操舵力が穏やかに増大することとなり、停止時に
おいても高級感のある良好な操舵フィーリングを得るこ
とができる。

また、本願第２発明によれば、電動機の補助トルクを漸
減させる期間においても作動を復帰させることができる
か否かを検出するため、上記第１発明の効果に加えて、
外部ノイズ等で誤診断した場合でも通常状態に速やかに
復帰でき誤診断の影響を小さくできるという効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図ないし第４図は本
発明の一実施例に係る電動式パワーステアリング装置を
示し、第２図は電磁型倍力装置を90゜折曲させて示す断
面図、第３図は制御装置のブロック構成図、第４図は制
御処理の概略を示すフローチャートである。図面中（１）は操舵トルク検出手段、（２）は操舵回転
検出手段、（３）は電動機制御信号発生手段、（４）は
電動機駆動手段、（５）は故障診断手段、（６）は作動
停止検出手段、（７）は補正手段、（11）は電動機、
（60）は操舵状態検出手段である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリング系の操舵状態を検出する操舵
状態検出手段と、この操舵状態検出手段からの操舵状態
検出信号に基づき電動機制御信号を決定し出力する電動
機制御信号発生手段と、この電動機制御信号発生手段か
らの電動機制御信号に基づき電動機を駆動する電動機駆
動手段とを備えた電動式パワーステアリング装置におい
て、前記電動機制御信号発生手段の作動停止命令を検出する
作動停止検出手段と、この作動停止検出手段からの検出
信号に基づき前記電動機制御信号を時間とともに次第に
減少させる補正手段とを備えたことを特徴とする電動式
パワーステアリング装置。
【請求項２】ステアリング系の操舵状態を検出する操舵
状態検出手段と、この操舵状態検出手段からの操舵状態
検出信号に基づき電動機制御信号を決定し出力する電動
機制御信号発生手段と、この電動機制御信号発生手段か
らの電動機制御信号に基づき電動機を駆動する電動機駆
動手段とを備えた電動式パワーステアリング装置におい
て、前記電動機制御信号発生手段の作動停止命令を検出する
作動停止検出手段と、この作動停止検出手段からの検出
信号に基づき前記電動機制御信号を時間とともに次第に
減少させる補正手段と、該補正手段の制御実行中に前記
電動機制御信号発生手段の作動復帰命令を検出する復帰
状態検出手段と、この復帰状態検出手段からの検出信号
に基づき前記電動機制御信号を通常状態に復帰させる作
動復帰手段とを備えたことを特徴とする電動式パワース
テアリング装置。