JPH0796388B2 - 電動式パワ−ステアリング装置 - Google Patents

電動式パワ−ステアリング装置

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JPH0796388B2
JPH0796388B2 JP8882187A JP8882187A JPH0796388B2 JP H0796388 B2 JPH0796388 B2 JP H0796388B2 JP 8882187 A JP8882187 A JP 8882187A JP 8882187 A JP8882187 A JP 8882187A JP H0796388 B2 JPH0796388 B2 JP H0796388B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動式パワーステアリング装置に係り、特に自
動車用操舵に好適な電動式パワーステアリング装置に関
する。
〔従来の技術〕
従来の装置は、特開昭55−76760号、又は特開60−35664
号に記載のように、操舵トルク入力信号によりアシスト
制御装置、電動機駆動装置を介して電動機を駆動し、ハ
ンドル操作時の補助力（アシスト力）を発生させるよう
になつていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術はアシスト制御装置が故障した場合につい
ては何ら配慮されていない。すなわち、ハンドルを操作
（電動機による補助力発生中にアシスト制御装置に異常
が発生し、操舵アシスト力が急変するとハンドルも急変
しドライバーに予期せぬ体勢が要求され危険である。特
に高速でカーブを運転中補助力が瞬断すると急に操舵が
重くなり車がコーナから飛出す危険性がある、また、直
進中にコーナに入つた場合に運転車がとつさに対応出来
ない等の安全上の問題がある。本発明の目的は、アシス
ト制御装置の異常発生時においても電動機の駆動による
アシスト力発生を止めることなく安全に運転できる電動
パワーステアリング装置を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、アシスト制御装置を主アシスト制御装置と
補助アシスト制御装置の二重系とし、転舵アシスト力が
働らいている状態で主アシスト制御装置に異常が発生し
た際、該装置の機能状態を検出し、補助アシスト制御装
置に切替ることにより達成される。
好ましくは主アシスト制御装置の機能状態と車両の操舵
状態を検出する異常検出切替判定手段の信号により補助
アシスト制御装置に切替わると共に、電動機の出力をク
ラッチ遮断機構を介して遮断することにより達成され
る。
〔作用〕
アシスト制御装置は、主アシスト制御装置が異常となつ
た場合には補助アシスト制御装置へ移行するために電動
機による転舵アシスト力が瞬断することがなくなるので
安定した操舵が可能となる。また、最終的には転舵アシ
スト力に影響がないところで遮断機構による減速機と電
動機を切離し、マニアルに切替えるようにすることによ
りさらに安全性が確保される。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図により説明す
る。第１図，第２図は本発明を自動車用電動パワーステ
アリングシステムに適用した場合の一実施例で、１は操
舵ハンドル（以下ハンドルと称する）、２はハンドル
軸、３はハンドルの捩れトルクを検出するトルク検出
器、４は減速機構、５は転向用タイヤ（車輪）６を動か
す舵取り機構、７は前記タイヤ６の車輪の転向量を検出
する舵角検出器、８は転舵アシスト力発生用電動機、９
は電動機８と減速機構４を切離すクラツチ遮断機構、10
は電動機駆動回路、11は電源用のバツテリ、12は電動機
電流を検出する電流検出器、13はアシスト制御装置で主
アシスト制御装置131と補助アシスト制御装置132から構
成されている。133は切替回路、134は主アシスト制御装
置の異常検出切替判定回路、135はクラツチ遮断機構駆
動回路、136は主アシスト制御装置の異常表示回路、3a
はトルクセンサ（ａ）、3bはトルクセンサ（ｂ）、7aは
舵角センサ（ａ）、7bは舵角センサ（ｂ）で２重系を構
成している。14は車速センサ、15はバツテリ電圧セン
サ、16は電動機駆動回路の温度センサである。
第１図の実施例における動作を次に説明する。運転者に
よつてハンドル１に与えられた操舵力はハンドルに軸２
から減速機構４を介して舵取り機構５に伝達されタイヤ
６を所定の舵角に動かす。トルクセンサ３は、ハンドル
１を運転者が回転させたときに、ハンドルからハンドル
軸２を介して減速機構に与えられる捩れトルクを検出す
る。すなわち、捩れトルクの大きさに比例した電気信号
τｍを発生し、主制御装置131及び補助制御装置132を入
力する。なお、トルクセンサ３は安全性向上を図るため
12トルクセンサ3aとトルクセンサ3bの２つを備えてい
る。
アシスト制御装置13ではトルクセンサ出力信号τｍのト
ルク指令に基づいて制御が行われる。すなわち、主制御
装置131ではトルク指令τｍに応じて定められた電動機
電流指令Imcと入力した電動機電流検出信号Imとにより
電流制御演算を行い切替回路133を介して電動機駆動回
路10をチヨツピング動作させ、バツテリ11から電動機８
へ電流を流し電動機を回転させる。ハンドル操作により
トルク指令にもとづいてハンドルと同じ方向へ電動機８
を回転させ、クラツチ遮断機構９、減速機構４、舵取り
機構５を介してタイヤの角度を変えるようなハンドル操
作の補助力を発生する。７の舵角検出器では舵角θを検
出し、主制御装置131へフイードバツクする。舵角セン
サも安全性を向上させるためにセンサ7a,7bの２個を備
えている。
主アシスト制御装置131には、その他車速センサ14,バツ
テリ電圧センサ15,電動機駆動回路の温度センサ16等電
動パワーステアリングシステムの駆動に必要な各種信号
が入力される。
一方、補助アシスト制御装置132では、少なくともトル
ク指令τｍを入力し、電流制御動作を行う。
なお、制御指令をハンドルの捩れトルクτｍとしたが、
ハンドルの操舵角を指令としてもよい。
次に主アシスト制御装置の異常時に補助アシスト制御装
置へ切替える場合の動作を説明する。
通常は、トルクセンサ３からのトルク指令τｍに基づい
て主アシスト制御装置131で制御演算が行われPWM（パル
ス幅変調）のパルスが出力される。同様に補助アシスト
制御装置132からもPWMパルスが出力されるが切替回路13
3で主アシスト制御装置131からの信号を選択し電動機駆
動回路10へ出力する。通常は、異常検出切替判定回路13
4で主アシスト制御装置の動作に異常が無いかどうか常
時チエツクを行う。主アシスト制御装置131からの異常
発生信号が異常検出切替制御回路134へ入力されると、
切替回路133ではPWM信号出力を主アシスト制御装置131
から補助アシスト制御装置132へ切替えて電動機駆動回
路10へ出力する。また、異常検出切替判定回路134から
は異常表示回路136へ信号を出力し表示を行う。さら
に、異常の内容と操舵状態によつては遮断駆動回路135
を介して９のクラッチ遮断機構を動作させ電動機８と減
速機構４とを切離し、電動機８の異常動作による減速機
構４への影響を防止し安全性の向上を図つている。主ア
シスト制御装置131から補助アシスト制御装置132への切
替後の具体的な処理内容を表１に示す。異常発生時の処
理条件としては、大きくわけて２通りが考えられる。す
なわち、第１は車が直進中でハンドル操作を行わず操作
力無の場合である。第２はハンドル操作中で操作力が加
つている場合である。操作力無しの場合は９の遮断機構
をただちに遮断し136の異常表示回路により運転者へ異
常があつたことを知らせる。
次に操作力有の場合で、転舵中であれば、第１段階とし
て主制御装置131から補助制御装置132へ切替えてPWM信
号を発生させ電動機８による補助力発生を続行する。そ
して、第２段階として、運転者が転舵をやめて補助力を
発生する電動機８の電流Imが０となった場合にクラッチ
遮断機構９により電動機８による補助力を遮断し136の
異常表示回路で表示を行う。また、操舵力有の場合で
も、ハンドル操作を、ある操舵状態で固定して走行する
コーナリング中の場合においては、電動機による補助力
を徐々に徐々に下げて行き、最終的には遮断機構９をOF
Fし136の表示を行う。したがつて、制御装置異常発生時
においても、電動機による補助力が瞬断することがない
ので運転者へのシヨツクがなく安全性の向上が図れる。
アシスト制御装置を重量系にする場合は前述の第１図の
ように主アシスト制御装置と補助アシスト制御装置とを
並設して構成すればよい。
次に第１図で示した主アシスト制御装置131と補助アシ
スト制御装置の実施例の詳細を示す。
主アシスト制御装置と補助アシスト制御装置の具体的な
構成としては例えば次のような構成が考えられる。
（１）主アシスト制御装置と補助アシスト制御装置とも
マイコン式、（２）主アシスト制御装置がマイコン式，
補助アシスト制御装置がアナログ式、（３）主アシスト
制御装置がアナログ式、補助アシスト制御装置がマイコ
ン式、（４）主アシスト制御装置と補助アシスト制御装
置ともアナログ式等である。（１）の場合の具体的な実
施例を第３図に示す。第３図において、131は主アシス
ト制御装置、132は補助アシスト制御装置、131a,132aは
A/D変換器、131b,132bはプログラムが入つたメモリ（RO
M）、131c,132cはマイコン（CPU1,CPU2）、131e,132eは
D/A変換器、131f,132fは電流制御回路、131d,132dはマ
イコン異常検出回路、133a,133bはパルス増幅器であ
る。
上記構成における主アシスト制御装置131と補助アシス
ト制御装置132のソフトプログラムの一例を第４図に示
し、その動作は次のようになる。プログラムがSTARTす
るとステツプ100〜102において、マイコンが正常に動い
ているかどうかメモリエラー（ME）チエツク，トラツプ
（TRP）チエツク，ウオツチドツグ（WD）チエツクが実
行され、その結果をステップ103で異常かどうかをチエ
ツクする。正常であればステツプ104ではトルク指令τ
ｍを第３図に示した131aのA/D変換器より入力する。ス
テツプ105ではトルク指令に対応して定められた電流指
令Imcを発生し、第３図の131eのD/Aを介して出力しプロ
グラムは最初のステツプ100に戻り以降くり返す。第３
図の主アシスト制御装置131の電流制御回路131fではD/A
変換器131eの出力を電流指令Imcとして、電動機電流Im
をフイードバツク信号として入力し、電流制御を行い電
動機電流が指令値と同じくなるようにデユーテイコント
ロールする。そして、133bのパルス増幅回路と133の切
替回路を介してPWM信号を出力する。
第４図に戻つて、ステツプ103のマイコン異常チエツク
で異常と判定されると同時にハードウエアの第３図の13
1dのマイコン異常検出回路より補助アシスト制御切替信
号S1を発生し132の補助アシスト制御装置のA/D変換器13
2aへ入力される。マイコン異常検出回路131dの詳細を第
５図に示す。第５図において、131d1〜131d3はワンシヨ
ツトマルチで一定時間Td1〜Td3の信号を出力する。131d
4,131d5はNANDゲート、131d6はNORゲート、131d7はラツ
チ回路である。第５図の異常検出回路の動作のタイムチ
ヤートを第６図に示す。例えばウオツチドツグタイマ信
号WDが131d1のワンシヨツトマルチへ入力されると、第
６図に示すように正常時の信号を出力していたものが、
一定時間Td1経過しても出力しない場合には異常と判断
し、D1信号がハイからローになり131d6のOR回路を介し
て131d7のラツチ回路によりラツチ信号S1を出力する。
また、同様にTRP,ME信号等が発生すると、ノイズによる
誤動作を防止するために、ある一定時間Td2またはTd3経
過後異常信号を発生し131d7のラツチ回路より信号S1を
発生させる。
第３図に戻つて、132aのA/D変換器より入力された異常
切替信号により132の補助アシスト制御装置では第４図
に示したソフトプログラムにより主アシスト制御装置13
1の動作から連続的に動作が切替わる。すなわち、第４
図のステツプ106においてハンドル転舵中かどうかをチ
エツクし、NOであればステツプ107でコーナリング中か
どうかをチエツクする。転舵中かどうかは、トルクセン
サの出力、あるいは、操舵角センサにより入力された信
号をチエツクすれば良い。また、コーナリンク中かどう
かの判断は、例えば操舵角度か、または、実舵角をチエ
ツクすればよい。コーナリング中であればステツプ108
でタイマーにより電流指令Imcを徐々に下げる。次にス
テツプ106へ戻り同様にハンドル転舵とコーナリング中
かをチエツクする。いずれかがYESとなると、次のステ
ツプ109で電動機電流をチエツクし、無しの場合には、
電流の指令値Imcを０としステツプ112でクラッチ遮断機
構を動作させる。すなわち、電動機８から減速機構４を
切離す。ステツプ109で電動機電流をチエツクし、有の
場合には、ステツプ110では、トルク指令τｍより与え
られた電流指令Imcを発生してステツプ109へ戻り以降、
ステツプ112のクラッチ遮断機構が動作するまでくり返
す。
上記の補助トルク制御装置132における電流制御動作は1
31の主アシスト制御装置と同様に行う。すなわち、132f
の電流制御回路では、132eのD/A変換器出力を電流指令I
mcとし、モータ電流Imをフイードバツク電流として入力
し電流制御を行い133aのパルス増幅回路、切替回路133
を介してPWM信号を発生する。
上記したように、主アシスト制御装置と補助アシスト制
御装置ともマイコンで構成させると、両システムとも同
一動作させることができるために切替時の動作が連続的
につながり切替時のシヨツクが無く、操舵フイーリング
が良い。また、補助アシスト制御装置のマイコンは上記
したように指令値としてはトルク指令のみで良く、ま
た、ソフト処理も切替後の保護動作時のみで良いため
に、主アシスト制御装置のマイコンに較べて低機能で少
容量のメモリ（ROM）で良く、少規模のマイコンシステ
ムの構成となるために回路構成が簡単となる等の効果が
ある。
上記作用状態を表にまとめると次のとおりとなる。
次に、主アシスト制御装置がマイコン式、補助アシスト
制御装置がアナログ式で構成した場合の実施例について
第７図を用いて説明する。第７図において、131は主ア
シスト制御装置で第３図で説明した構成と同一であり、
説明を省略する。132の補助アシスト制御装置はアナロ
グ式で構成されており、132gはトルク−電流変換回路、
132hは電流指令発生回路、132fは電流制御回路で、電動
機電流Imの検出機能も備えている。他の構成は第３図と
同じである。132の補助アシスト制御装置の動作は次の
ようになる。トルク指令τｍがトルク−電流変換回路13
2gに入力されるとトルクに対して、ある定められたパタ
ーンに変換される。例えばトルク入力はハンドルを左，
右に操舵するとプラス、マイナスの信号が発生する。そ
れを回路の信号処理上よりプラスのみの一方向の信号に
するなどである。次に132hの電流指令発生回路では132g
のトルク−電流変換回路の出力とある一定の関係をもた
せたり、また、補助アシスト制御装置132の動作時の最
大電流のリミツタ値を主アシスト制御装置の最大値より
も低くし、通常転舵時の電流と同じ程度に制限するなど
である。132fの電流制御回路では第３図での動作説明と
同じ動作を行う。また、132fでは主アシスト制御装置13
1から補助アシスト制御装置132へ切替に必要な電動機電
流の０検出機能等も備えている。
主アシスト制御装置異常時の補助アシスト制御装置への
切替は次にような動作となる。マイコン式主アシスト制
御装置が動作中131dのマイコン異常検出回路より信号が
発生すると134の切替判定回路を介して133の切替回路を
主アシスト制御装置から補助アシスト制御装置へ切替え
てPWM信号を発生し制御を続行する。また、同時に異常
表示回路136による表示も行う。その場合に、補助アシ
スト制御装置も常時動作させているので、スムースに切
替えることができる。さらに、補助アシスト制御装置で
運転中132fの回路で電動機電流の０が検出される。ある
いは、電流がある一定値以下になると、切替回路134へ
信号を発生する。すなわち、切替回路134では、主アシ
スト制御装置が異常であることと、かつ、電動機電流が
０になつたことによりクラッチ遮断機構を動作すべくク
ラツチ信号を出力し、第１図で述べたクラッチ遮断機構
により主アシスト制御装置異常時も保護でき安全性を高
めることができる。
上記構成により補助アシスト制御回路がトルク指令のみ
により電流指令を発生させるため、アナログ回路が簡単
な構成となる等の効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、主アシスト制御装置の異常発生時でも
補助アシスト制御装置で継続運転が可能で、かつ、コー
ナリング中にはアシスト力を徐々に重くし、急激なアシ
スト力変化を避けると共に、危険状態を脱した直線状態
（非アシスト状態時）でクラッチを遮断して操舵力を軽
くすることが出来る利点を有し、安全性が高くて、信頼
の高い電動パワーステアリング装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示す電動パワーステアリング
装置のブロツク図、第２図は同ステアリング装置の概略
図、第３図は本発明の実施例の詳細説明するブロツク
図、第４図は本発明の実施例を示すソフトウエアのフロ
ーチヤート図、第５図，第６図は本発明の詳細の一部を
説明する回路図とその部作タイムチヤート図、第７図は
本発明の他の実施例を示す回路構成図である。 １……操舵ハンドル、２……ハンドル軸、３……トルク
検出器、４……減速機構、６……タイヤ、７……舵角セ
ンサ、８……電動機、９……クラッチ遮断機構、10……
モータ駆動回路、11……バツテリ、13……アシスト制御
装置、131……主アシスト制御装置、132……補助アシス
ト制御装置、133……切替回路、134……異常検出切替判
定回路、135……遮断機構駆動回路、136……異常表示回
路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 119:00 137:00 (72)発明者 戸張 和明 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−45266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−11965（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−209365（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−103416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−203198（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−80969（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−23185（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−163169（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−38850（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭53−38849（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ステアリングシャフトの捩じりトルク信号
    に応じて電動機を制御する電動機駆動回路と、 少なくとも前記捩じりトルク信号の指令（τｍ）と前記
    電動機の電流指令（Imc）を取り込み転舵アシスト力を
    制御する主アシスト制御装置と、 該主アスシト制御装置と並列に設けられ該主アシスト制
    御装置と同一の制御能力を有する補助アシスト制御装置
    と、 前記２つのアシスト制御装置の出力端と電動機駆動回路
    間に設けられ前記アシスト制御装置の何れかを選択する
    切替え回路とを備えてなる電動式パワーステアリング装
    置において、 前記切替え回路と前記主アシスト制御装置の間に、該ア
    シスト制御装置の異常時に前記切替回路を主アシスト制
    御装置から補助アシスト制御装置に切替え、かつコーナ
    リング中に電動機の電流指令（Imc）を徐々に下げ、非
    アシスト状態時にクラッチ遮断機構駆動回路を動作さ
    せ、アシスト力を開放する異常検出切替判定回路を有し
    ていることを特徴とした電動式パワーステアリング装
    置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載において、異常
    検出切替判定回路の動作時に応答して駆動する異常表示
    回路を備えていることを特徴とした電動式パワーステア
    リング装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載において、異常
    検出切替判定回路はトルク指令（τｍ）と電動機の電流
    指令（Imc）とを比較し、両者が著しく異なった場合に
    異常と判断することを特徴とした電動式パワーステアリ
    ング装置。
JP8882187A 1987-04-13 1987-04-13 電動式パワ−ステアリング装置 Expired - Lifetime JPH0796388B2 (ja)

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JP8882187A JPH0796388B2 (ja) 1987-04-13 1987-04-13 電動式パワ−ステアリング装置
FR8804833A FR2613680A1 (fr) 1987-04-13 1988-04-12 Dispositif de direction assistee entraine par un moteur electrique
KR1019880004117A KR880012422A (ko) 1987-04-13 1988-04-12 전동식 파워스티어링장치
GB8808589A GB2204006B (en) 1987-04-13 1988-04-12 Electric motor-driven power steering apparatus
US07/181,048 US4869334A (en) 1987-04-13 1988-04-13 Electric motor-driven power steering apparatus
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