JPH09142328A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機のブラシの磨耗量および交換時期をド
ライバに報知するとともに、操舵フィーリングの急激な
低下を防止できる電動パワーステアリング装置を提供す
る。 【解決手段】 操舵トルクセンサ１２と、磨耗センサ１
３と、目標電流信号設定手段２１、目標電流補正手段２
２、駆動制御手段２３を備えた制御手段１５と、電動機
駆動手段１６と、電動機１０とから構成する電動パワー
ステアリング装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電動機の動力を操
舵補助力としてステアリング系に作用させ、ドライバの
操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に係り、
特に電動機のブラシの磨耗を検出して操舵補助力を減少
補正する電動パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動パワーステアリング装置は、
ステアリング系に操舵補助力を付勢するために電動機が
採用されており、ドライバがステアリングホイールを操
舵することにより発生する操舵トルクに対応した電動機
電流で電動機が駆動され、電動機の発生する動力をステ
アリング系に作用してドライバの操舵力の軽減が図られ
ている。

【０００３】電動機に永久磁石界磁直流電動機を用いた
電動パワーステアリング装置では、電機子巻線と一体的
に回転する整流子に押圧して固定された、例えば２個の
ブラシを有し、ブラシを介して電動機電流を供給するよ
う構成されている。

【０００４】また、整流子は、例えば２個の半円筒形状
の導電性材料を対向させ、半円筒形状の導電性材料間は
小さな隙間を設けて互いに絶縁されており、ブラシから
供給される電動機電流が整流子の一回転の半周期毎に断
続されるとともに、電動機電流の極性も半周期毎に反転
するよう構成されるため、直流電源で永久磁石界磁直流
電動機（以下、電動機と記す）を駆動しても回転を継続
させることができる。

【０００５】しかし、ブラシを有する電動機は、固定さ
れたブラシが回転する整流子に押圧圧縮されているた
め、電動機の経時的な駆動とともにブラシが磨耗される
課題がある。

【０００６】また、電動機電流が、例えば整流子の一回
転の半周期毎に断続されるため、ブラシと整流子間に電
源の断続に起因する火花が発生し、ブラシが溶解されて
削れてしまう課題がある。

【０００７】ところで、このような押圧および溶解によ
るブラシの磨耗に対応するため、従来のバッテリフォー
クリフトに用いられる電動機において、ブラシの磨耗量
を検出する磨耗センサを設け、磨耗量が所定量に達する
と電動機電流を遮断して電動機を停止させるようにした
ものが特開昭６２−３７０３９号公報に開示されてい
る。

【０００８】図１８に従来の電動機の磨耗センサの一実
施例要部構成図を示す。図１８において、磨耗センサ１
０１は、ブラシ１０２を整流子１０３に押圧するスプリ
ング１０４と、ブラシ１０２の磨耗量に対応して回動す
るカム１０５と、カム１０５の回動によりブラシ１０２
を整流子１０３から引き離す板ばね１０６とから構成さ
れる。

【０００９】ブラシ１０２の磨耗量が所定量に達すると
カム１０５の回動によって板ばね１０６が開放され、板
ばね１０６に係合されたブラシ１０２が整流子１０３か
ら切離されて電動機電流が遮断され、電動機が停止され
てしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような装置をそのまま従来の電動パワーステアリング装
置に適用しようとすると、電動機のブラシの磨耗量が所
定量をこえると電動機を停止するため、補助操舵力が作
用しなくなってドライバのハンドル操作が重くなり、特
にハンドル操作中に電動機が停止すると、急激にハンド
ル操作が重くなって操舵フィーリングが著しく低下する
課題がある。

【００１１】また、電動機の停止を予めドライバに知ら
せることができないため、電動機停止時にドライバに違
和感を与えてしまう課題がある。

【００１２】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的はブラシの磨耗量に対応して
電動機の補助操舵力を減少補正し、ドライバにブラシの
磨耗を報知するとともに、急激な操舵フィーリングの低
下を防止する電動パワーステアリング装置を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項１に係る電動パワーステアリング装置の制御手段
は、電動機のブラシの磨耗量を検出する磨耗センサから
の磨耗信号に基づいて目標電流信号を減少補正する目標
電流補正手段を備えたことを特徴とする。

【００１４】制御手段に、電動機のブラシの磨耗量を検
出する磨耗センサからの磨耗信号に基づいて目標電流信
号を減少補正する目標電流補正手段を備えたので、電動
機のブラシの磨耗量を検出して電動機電流を減少させる
ことができる。

【００１５】請求項２に係る磨耗センサは、ブラシの磨
耗量が所定値を超えた場合に磨耗信号を発生することを
特徴とする。

【００１６】磨耗センサは、ブラシの磨耗量が所定値を
超えた場合に磨耗信号を発生するので、ブラシの所定磨
耗量を検出することができる。

【００１７】請求項３に係る目標電流補正手段は、ブラ
シの磨耗量および操舵トルクのそれぞれが所定値を超え
た場合に、目標電流信号を減少補正する補正係数を発生
する補正係数発生手段を備えたことを特徴とする。

【００１８】目標電流補正手段は、ブラシの磨耗量およ
び操舵トルクのそれぞれが所定値を超えた場合に、目標
電流信号を減少補正する補正係数を発生する補正係数発
生手段を備えたので、ブラシの磨耗量および操舵トルク
のがそれぞれが所定値を超える条件で、目標電流信号を
減少補正して電動機電流を減少させることができる。

【００１９】請求項４に係る磨耗センサは、ブラシの磨
耗量に対応した磨耗信号を発生することを特徴とする。

【００２０】磨耗センサは、ブラシの磨耗量に対応した
磨耗信号を発生するので、ブラシの磨耗量を連続して検
出することができる。

【００２１】請求項５に係る目標電流補正手段は、操舵
トルクおよび磨耗量に対応した補正目標電流信号を設定
する補正目標電流信号設定手段と、操舵トルクおよび磨
耗量に基づいて目標電流信号と補正目標電流信号とを切
替える切替手段とを備えたことを特徴とする。

【００２２】目標電流補正手段は、操舵トルクおよび磨
耗量に対応した補正目標電流信号を設定する補正目標電
流信号設定手段と、操舵トルクおよび磨耗量に基づいて
目標電流信号と補正目標電流信号とを切替える切替手段
とを備えたので、操舵トルクおよびブラシの磨耗量に対
応して補正目標電流信号を発生し、電動機電流をブラシ
の磨耗量に応じて減少させることができる。

【００２３】請求項６に係る制御手段は、ブラシの磨耗
量に応じた状態を運転者に知らせる警報手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００２４】ブラシの磨耗量に応じた状態を運転者に知
らせる警報手段を備えたので、ブラシの磨耗量を運転者
に知らせることができる。

【００２５】請求項７に係る電動パワーステアリング装
置は、電動機に、この電動機のブラシの磨耗量に対応し
て電動機電流を減少補正する電流補正手段を設けたこと
を特徴とする。

【００２６】電動機に、ブラシの磨耗量に対応して電動
機電流を減少補正する電流補正手段を設けたので、電子
的な制御を用いずにブラシの磨耗量に対応して電動機電
流を減少させることができる。

【００２７】請求項８に係る電流補正手段は、ブラシを
電動機の整流子に押圧する弾性部材と、この弾性部材が
所定位置を超えて移動することを禁止するストッパとを
備えたことを特徴とする。

【００２８】電流補正手段は、ブラシを電動機の整流子
に押圧する弾性部材と、この弾性部材が所定位置を超え
て移動することを禁止するストッパとを備えたので、弾
性部材がストッパで停止される状態をブラシの所定磨耗
量として機械的に検出し、ブラシと整流子の接触が緩く
なることによって直接的に電動機電流を減少させること
ができる。

【００２９】請求項９に係る電流補正手段は、ブラシを
導電率の高い材料と導電率の低い材料とを重ね合せて形
成し、電動機の整流子に押圧される導電率の高い材料が
磨耗されて導電率の低い材料が整流子に押圧されると、
導電率の低い材料を介して電動機電流を流すことを特徴
とする。

【００３０】電流補正手段は、ブラシを導電率の高い材
料と導電率の低い材料とを重ね合せて形成し、電動機の
整流子に押圧される導電率の高い材料が磨耗されて導電
率の低い材料が整流子に押圧されると、導電率の低い材
料を介して電動機電流を流すので、ブラシの導電率の高
い材料が全て磨耗されると、電気抵抗の高いブラシを介
して電動機電流を直接的に減少させることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ステアリ
ング系に操舵補助力を作用する電動機のブラシの磨耗量
が所定値に達した場合に電動機電流を減少補正、または
ブラシの磨耗量に対応して電動機電流を減少補正するこ
とにより、ブラシが磨耗すると直ちに電動機を停止させ
ることに起因する操舵フィーリングの急激な変化を防止
し、ブラシの磨耗状態をドライバに知らせながら、緩や
かに操舵フィーリングを変化させるようにしたものであ
る。

【００３２】図１はこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の全体構成図である。図１において、電動パワ
ーステアリング装置１は、ステアリングホイール１７に
一体的に設けられたステアリング軸２に自在継ぎ手３
Ａ、３Ｂを備えた連結軸３を介し、ステアリング・ギア
ボックス４内に設けたラック＆ピニオン機構５のピニオ
ン５Ａに連結されて手動操舵力発生手段６を構成する。

【００３３】ピニオン５Ａに噛み合うラック歯７Ａを備
え、これらの噛み合いにより往復運動するラック軸７
は、その両端にタイロッド８を介して操向輪としての左
右の前輪９が連結される。

【００３４】このようにして、ステアリングホイール１
７操舵時には通常のラック＆ピニオン式の手動操舵力発
生手段６を介し、マニュアルステアリングで前輪９を操
向させて車両の向きを変えている。

【００３５】手動操舵力発生手段６によるドライバの操
舵力を軽減するため、操舵補助力を供給する電動機１０
をラック軸７と同軸的に配設し、ラック軸７と同軸に設
けられたボールねじ機構１１を介して推力に変換し、ラ
ック軸７（ボールねじ軸１１Ａ）に作用させる。

【００３６】ステアリング・ギアボックス４内にはドラ
イバの手動操舵トルクの方向と大きさを検出する操舵ト
ルクセンサ１２を配置し、操舵トルクセンサ１２が検出
した操舵トルクに対応したアナログ電気信号の操舵トル
ク信号Ｔ_Sを制御手段１５に提供する。

【００３７】また、電動機１０にはブラシの磨耗量を検
出する磨耗センサ１３を配置し、この磨耗センサ１３が
検出した磨耗信号Ｗ_Sを制御手段１５に提供する。

【００３８】制御手段１５はマイクロプロセッサを基本
に各種演算手段、処理手段、信号発生手段、メモリ等で
構成し、操舵トルク信号Ｔ_Sに対応する電動機制御信号
Ｖ_O（例えば、オン信号とＰＷＭ信号の混成信号）を発
生して電動機駆動手段１６を駆動制御する。

【００３９】また、制御手段１５は目標電流補正手段を
備え、操舵トルク信号Ｔ_S、および電動機１０のブラシ
磨耗量を検出する磨耗センサ１３からの磨耗信号Ｗ_Sに
基づいて補正係数を発生し、目標電流信号に補正係数を
乗算処理して電動機１０の駆動を制御する目標電流信号
を減少補正する。

【００４０】さらに、制御手段１５は警報手段を備え、
磨耗信号Ｗ_Sに基づいて電動機１０のブラシ磨耗量を表
示器に表示してドライバに報知する。

【００４１】電動機駆動手段１６は、例えば４個のパワ
ーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）のスイッチング素子
からなるブリッジ回路で構成し、操舵トルク信号Ｔ_Sに
対応して制御手段１５から供給される電動機制御信号Ｖ
_O（ＰＷＭ信号およびオン信号の混成信号）に基づいて
電動機電圧Ｖ_Mを出力して電動機１０を駆動する。

【００４２】図２は請求項１〜請求項３に係る電動パワ
ーステアリング装置の要部ブロック構成図である。図２
において、電動パワーステアリング装置１は、操舵トル
クセンサ１２、磨耗センサ１３、制御手段１５、電動機
駆動手段１６、電動機１０から構成する。

【００４３】図４に磨耗センサを備えた電動機の概略図
を示す。図４において、電動機１０は、電動機駆動手段
１６から異なる極性の電動機電圧Ｖ_Mを供給するブラシ
５１Ａ（例えば、電動機電圧Ｖ_Mの＋極性印加）、ブラ
シ５１Ｂ（電動機電圧Ｖ_Mの−極性印加）、ブラシ５１
Ａおよびブラシ５１Ｂに押圧され、例えば電動機１０の
一回転の半周期毎に電機子巻線（図示せず）に互いに逆
極性の電動機電圧Ｖ_Mを供給するための整流子５２、ブ
ラシ５１Ａの磨耗量を検出する磨耗センサ１３を備え
る。

【００４４】磨耗センサ１３は、電動機１０の回転によ
り発生するブラシ５１Ａの磨耗量を検出し、磨耗信号Ｗ
_Sを目標電流補正手段２２に提供する。なお、磨耗セン
サ１３を一方のブラシ５１Ａに配置した例を示したが、
他方のブラシ５１Ｂに配置してもよい。また２個の磨耗
センサ１３をブラシ５１Ａおよびブラシ５１Ｂの双方に
配置してもよい。

【００４５】図５に請求項２に係る磨耗センサの一実施
例構成図を示す。図５において、磨耗センサは、電動機
１０に固定された１メーク接点構成のスイッチ、例えば
リミットスイッチ５３と、ブラシ５１Ａに設けられた作
用片５４とから構成し、ブラシ５１Ａの磨耗量が所定値
を超えた場合に作用片５４がリミットスイッチ５３をメ
ーク（オン）状態にし、磨耗信号Ｗ_Sを目標電流補正手
段２２に出力する。

【００４６】なお、リミットスイッチ５３に制御手段１
５を駆動する電源（例えば、５Ｖ系電源）を供給してお
き、リミットスイッチ５３がオフの場合にはＬレベル
（０Ｖ）の磨耗信号Ｗ_S、リミットスイッチ５３がオン
の場合にはＨレベル（５Ｖ）の磨耗信号Ｗ_Sを出力する
ように構成する。

【００４７】このように、リミットスイッチ５３を用い
た磨耗センサ１３は、ブラシの磨耗量が所定値を超えた
場合に磨耗信号Ｗ_Sを発生するので、ブラシの所定磨耗
量を検出することができる。

【００４８】図６に磨耗センサを配置した電動機を備え
たパワーアシストユニットの図１とは異なる実施例部分
断面図を示す。図６において、電動機１０は、ブラシの
磨耗量を検出する２個の磨耗センサ１３を備え、磨耗セ
ンサ１３はブラシの磨耗量が所定値を超えると、例えば
Ｈレベルの磨耗信号Ｗ_Sを出力するリミットスイッチ
や、後述するブラシの磨耗量に対応した磨耗信号Ｗ_Sを
出力するポテンショメータ等で構成し、検出した磨耗信
号Ｗ_Sが信号線１３Ａを介して制御手段１５に供給され
る。

【００４９】また、電動機１０はパワーアシストユニッ
トの出力軸５７に一体的に構成され、電動機１０の主軸
６３は、遊星減速機構６４、ウォーム減速機構５５、お
よびクラッチ機構５６を介して出力軸５７に連結され、
操舵トルクに対応して発生する電動機１０の動力が補助
操舵力として出力軸５７に供給される。

【００５０】制御手段１５は、目標電流信号設定手段２
１、目標電流補正手段２２、駆動制御手段２３を備え
る。

【００５１】目標電流信号設定手段２１はＡ／Ｄ変換手
段、ＲＯＭ等のメモリで構成し、操舵トルクセンサ１２
から供給される操舵トルク信号Ｔ_Sに基づいて予め設定
されている目標電流信号Ｉ_MSに変換し、目標電流信号Ｉ
_MSを目標電流補正手段２２の乗算手段２５に供給する。

【００５２】目標電流補正手段２２は、補正係数発生手
段２４、乗算手段２５を備え、操舵トルク信号Ｔ_Sおよ
び磨耗信号Ｗ_Sに基づいて操舵トルクおよびブラシの磨
耗量のそれぞれが所定値を超えた場合に補正係数Ｋ
_H（０＜Ｋ_H＜１）を発生し、目標電流信号設定手段２１
から供給される目標電流信号Ｉ_MSに補正係数Ｋ_Hを乗算
処理し、減少補正された目標電流信号Ｉ_MSH（＝Ｋ_H＊Ｉ
_MS）を駆動制御手段２３に供給する。

【００５３】図３は補正係数発生手段の要部ブロック構
成図である。図３において、補正係数発生手段２４は、
トルク比較手段２７、論理積演算手段２８、補正係数決
定手段２９を備える。

【００５４】トルク比較手段２７はメモリや比較機能を
備え、予め設定した基準トルク値Ｔ_Fと操舵トルク信号
Ｔ_Sとの大小を比較し、操舵トルク信号Ｔ_Sが基準トルク
値Ｔ_Fを超える（Ｔ_S＞Ｔ_F）場合には、例えばＨレベ
ル、操舵トルク信号Ｔ_Sが基準トルク値Ｔ_F以下（Ｔ_S≦
Ｔ_F）の場合にはＬレベルのトルク比較信号Ｔ_Cを論理積
演算手段２８に供給する。

【００５５】論理積演算手段２８は論理積演算機能を有
し、トルク比較信号Ｔ_Cと磨耗信号Ｗ_Sの論理積を演算
し、トルク比較信号Ｔ_Cおよび磨耗信号Ｗ_SがいずれもＨ
レベルの場合のみＨレベルの論理積信号Ｄ_Wを補正係数
決定手段２９に提供する。

【００５６】補正係数決定手段２９はＲＯＭ等のメモリ
で構成し、論理積信号Ｄ_Wに対応して予め設定した２値
の補正係数Ｋ_Hをメモリから読み出して図２に示す乗算
手段２５に供給する。

【００５７】補正係数Ｋ_Hは、１（Ｋ_H＝１）および１を
下回る値（０＜Ｋ_H＜１）の２値に設定し、論理積信号
Ｄ_WがＬレベルの場合には補正係数Ｋ_H（＝１）を出力
し、一方論理積信号Ｄ_WがＨレベルの場合には１を下回
る補正係数Ｋ_H（０＜Ｋ_H＜１）をそれぞれ乗算手段２５
に出力し、乗算手段２５から補正係数Ｋ_H（＝１）の場
合には目標電流信号Ｉ_MSを減少補正しない目標電流信号
Ｉ_MSH、補正係数Ｋ_H（０＜Ｋ_H＜１）の場合には目標電
流信号Ｉ_MSを減少補正した目標電流信号Ｉ_MSH（＝Ｋ_H＊
Ｉ_MS＜Ｉ_MS）を出力する。

【００５８】図７に図２に対応した磨耗信号（Ｗ_S）お
よび目標電流信号（Ｉ_MSH）特性図を示す。（ａ）図に
ブラシ磨耗量（Ｌ_M）−磨耗信号（Ｗ_S）特性図、（ｂ）
図に操舵トルク信号（Ｔ_S）−目標電流信号（Ｉ_MSH）特
性図を示す。（ａ）図において、磨耗信号Ｗ_Sはブラシ
磨耗量Ｌ_Mが予め設定した所定値以下ではＬレベルが出
力され、所定値を超える場合にはＨレベルが出力され
る。

【００５９】（ｂ）図において、目標電流信号Ｉ
_MSHは、操舵トルク信号Ｔ_Sが基準トルク値Ｔ_F以下で
は、磨耗信号Ｗ_SがＬレベルではもちろん、Ｈレベルで
あっても目標電流信号Ｉ_MSと同じ値となるが、操舵トル
ク信号Ｔ_Sが基準トルク値Ｔ_Fを超える（Ｔ_S＞Ｔ_F）場合
（磨耗信号Ｗ_SもＨレベル）には、１を下回る補正係数
Ｋ_Hにより減少補正され、目標電流Ｉ_MSを下回る値とな
る。

【００６０】このように、目標電流補正手段２２は、ブ
ラシの磨耗量および操舵トルクのそれぞれが所定値を超
えた場合に、目標電流信号Ｉ_MSを減少補正する補正係数
Ｋ_Hを発生する補正係数発生手段２４を備えたので、ブ
ラシの磨耗量および操舵トルクがそれぞれが所定値を超
える条件で、目標電流信号Ｉ_MSを減少補正して電動機電
流Ｉ_Mを減少させることができる。

【００６１】駆動制御手段２３は、ＰＩコントローラま
たはＰＩＤコントローラ、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号
発生手段で構成し、乗算手段２５から供給される目標電
流信号Ｉ_MSHにＰＩ（比例・積分）制御、またはＰＩＤ
（比例・積分・微分）制御を施した後、目標電流信号Ｉ
_MSHに対応したＰＷＭ信号Ｖ_PWMとオン信号Ｖ_ONの混成信
号からなる電動機制御信号Ｖ_Oを電動機駆動手段１６に
供給する。

【００６２】図８は請求項１、請求項４および請求項５
に係る制御手段の要部ブロック構成図である。図８にお
いて、制御手段３０は、目標電流信号設定手段２１、目
標電流補正手段３１、駆動制御手段２３を備える。な
お、目標電流信号設定手段２１および駆動制御手段２３
は、図２に示すものと同一なので説明を省略する。

【００６３】また、磨耗センサ１４は、ブラシの磨耗量
に対応して連続した磨耗信号Ｗ_Sを出力する点が図２の
磨耗センサ１３と異なる。

【００６４】目標電流補正手段３１は、補正目標電流信
号設定手段３２、切替判定手段３３、切替手段３４を備
え、操舵トルクセンサ１２からの操舵トルク信号Ｔ_Sお
よび磨耗センサ１４からのブラシの磨耗量に対応した磨
耗信号Ｗ_Sに基づいて目標電流信号Ｉ_MSを補正目標電流
信号Ｉ_MFに切替え、目標電流信号Ｉ_MSを減少補正した補
正目標電流信号Ｉ_MFを駆動制御手段２３に供給する。

【００６５】図９に請求項４に係る磨耗センサの一実施
例構成図を示す。図９において、磨耗センサは、電動機
１０に固定されたポテンショメータ５８と、ブラシ５１
Ａに設けた作用部５９とから構成し、ブラシ５１Ａが磨
耗すると磨耗量に対応して作用部５９がポテンショメー
タ５８に接触しながら移動し、ポテンショメータ５８か
らブラシ５１Ａの磨耗量に対応して連続的に変化する磨
耗信号Ｗ_Sを目標電流検出手段３１に出力する。

【００６６】図１０に図９の磨耗センサのブラシ磨耗量
（Ｌ_M）−磨耗信号（Ｗ_S）特性図を示す。図１０に示す
ように、磨耗信号Ｗ_Sはブラシ磨耗量Ｌ_Mの増加に対応し
て図９に示すポテンショメータ５８から電圧信号で検出
し、例えば直線的に増加するよう構成する。

【００６７】このように、磨耗センサは、ブラシの磨耗
量に対応した磨耗信号Ｗ_Sを発生するので、ブラシの磨
耗量Ｌ_Mを連続して検出することができる。

【００６８】補正目標電流信号設定手段３２はＲＯＭ等
のメモリで構成し、予め設計値または実験値に基づいて
ブラシの磨耗量に対応した磨耗信号Ｗ_Sデータをパラメ
ータとした操舵トルク信号Ｔ_S−補正目標電流信号Ｉ_MF
特性データを設定しておき、操舵トルクセンサ１２が検
出した操舵トルク信号Ｔ_Sおよび磨耗センサ１４が検出
した磨耗信号Ｗ_Sに基づいて補正目標電流信号Ｉ_MFデー
タをメモリから読み出し、補正目標電流信号Ｉ_MFを切替
手段３４に提供する。

【００６９】切替判定手段３３は比較機能、ＲＯＭ等の
メモリを備え、操舵トルクセンサ１２が検出した操舵ト
ルク信号Ｔ_Sおよび磨耗センサ１４が検出した磨耗信号
Ｗ_Sに基づいて所定の磨耗信号Ｗ_Sが供給された状態で、
操舵トルク信号Ｔ_Sが基準トルク値Ｔ_Fを超える（Ｔ_S＞
Ｔ_F）場合には、例えばＨレベルの切替判定信号Ｘ_Cをコ
ントロール信号として切替手段３４に提供する。

【００７０】図１１に切替判定手段の切替判定信号（Ｘ
_C）の特性図を示す。図１１において、磨耗信号Ｗ_Sと操
舵トルク信号Ｔ_Sで決定される条件が満たされる場合に
は常に、例えばＨレベルの切替判定信号Ｘ_Cが出力され
るようメモリにデータを設定する。

【００７１】例えば、ブラシの磨耗量が大きく、磨耗信
号Ｗ_S（＝Ｗ_SH）が検出された場合、操舵トルク信号Ｔ_S
が基準トルク値Ｔ_FL以下（Ｔ_S≦Ｔ_FL）の条件では、例
えばＬレベルの切替判定信号Ｘ_Cが出力され、操舵トル
ク信号Ｔ_Sが基準トルク値Ｔ_FLを超える（Ｔ_S＞Ｔ_FL）条
件では、Ｈレベルの切替判定信号Ｘ_Cが出力される。

【００７２】同様に、磨耗信号Ｗ_SMで操舵トルク信号Ｔ
_Sがトルク基準値Ｔ_FMを超える（Ｔ_S＞Ｔ_FM）場合、磨耗
信号Ｗ_SLで操舵トルク信号Ｔ_Sがトルク基準値Ｔ_FHを超
える（Ｔ_S＞Ｔ_FH）場合には、Ｈレベルの切替判定信号
Ｘ_Cが出力される。また、図示しないが、任意の磨耗信
号Ｗ_Sに対応して操舵トルク信号Ｔ_Sが設定されたトルク
基準値Ｔ_Fを超える場合にもＨレベルの切替判定信号Ｘ_C
が出力される。

【００７３】切替手段３４はスイッチング機能を備え、
切替判定手段３３から供給されるＨレベルの切替判定信
号Ｘ_Cに基づき、目標電流信号設定手段２１から供給さ
れる目標電流信号Ｉ_MSを補正目標電流信号設定手段３２
から供給される補正目標電流信号Ｉ_MFに切替え、この補
正目標電流信号Ｉ_MFを目標電流信号Ｉ_MSHとして駆動制
御手段２３に供給する。

【００７４】図１２は図８に示す目標電流補正手段の磨
耗信号Ｗ_S（Ｗ_SL：磨耗量小、Ｗ_SM：磨耗量中、Ｗ_SH：
磨耗量大）をパラメータとした操舵トルク信号Ｔ_S−補
正目標電流信号Ｉ_MF特性図を示す。磨耗量が大きくなる
（Ｗ_SL→Ｗ_SM→Ｗ_SH）につれて、補正目標電流信号Ｉ_MF
は目標電流信号Ｉ_MSから次第に減少（破線表示→一点鎖
線表示→二点鎖線表示）し、しかも減少開始点（基準ト
ルク値Ｔ_F）は磨耗量が大きくなるにつれて、小さな基
準トルク値（Ｔ_FH→Ｔ_FM→Ｔ_FL）へと推移する。磨耗量
が大きくなるにつれて、目標電流信号Ｉ_MSは減少補正さ
れて小さな値の補正目標電流信号Ｉ_MFとなるため、目標
電流信号Ｉ_MSに対応した電動機電流Ｉ_Mを減少補正する
ことができる。

【００７５】このように、目標電流補正手段３１は、操
舵トルクおよび磨耗量に対応した補正目標電流信号Ｉ_MF
を設定する補正目標電流信号設定手段３２と、操舵トル
クおよび磨耗量に基づいて目標電流信号Ｉ_MSと補正目標
電流信号Ｉ_MFとを切替える切替手段３４とを備えたの
で、操舵トルクおよびブラシの磨耗量に対応して補正目
標電流信号Ｉ_MFを発生し、電動機電流Ｉ_Mをブラシの磨
耗量に応じて減少させることができる。

【００７６】図１３は請求項６に係る制御手段の警報手
段の要部ブロック構成図である。図１３において、警報
手段３６は、磨耗量判定手段３７、表示駆動手段３８を
備え、磨耗センサ１３または磨耗センサ１４から供給さ
れる磨耗信号Ｗ_Sに基づいて表示信号Ｓ_Dを発生し、この
表示信号Ｓ_Dで表示器３９にブラシの磨耗量に応じた状
態を表示してドライバに知らせる。

【００７７】磨耗量判定手段３７は比較手段で構成し、
例えば磨耗量が所定値を超えた場合に磨耗センサ１３
（例えば図５に示すリミットスイッチ５３）が出力する
Ｈレベルの磨耗信号Ｗ_Sに基づいて判定信号Ｈ_O（例え
ば、Ｈレベル）を表示駆動手段３８に提供する。

【００７８】また、磨耗量判定手段３７は、例えば２進
化符号化手段で構成し、磨耗サンサ１４（例えば、図９
に示すポテンショメータ５８）が出力する磨耗量に対応
した磨耗信号Ｗ_Sを２進化符号にコーディングし、コー
ド化された判定信号Ｈ_Oを表示駆動手段３８に提供す
る。

【００７９】表示駆動手段３８は、例えば電流ドライバ
回路で構成し、磨耗量判定手段３７から供給されるＨレ
ベルの判定信号Ｈ_Oに基づいてランプまたはＬＥＤ（発
光ダイオード）で構成される表示器３９を駆動して点灯
する。

【００８０】また、表示駆動手段３８は、例えば複数の
電流ドライバ回路やＬＣＤドライバで構成し、磨耗量判
定手段３７から供給される２進化符号の判定信号Ｈ_Oに
基づいてブラシの磨耗量に対応した表示を複数のＬＥ
Ｄ、またはＬＣＤ（液晶表示器）に表示する。

【００８１】例えば、表示器３９を複数の発光色の異な
るＬＥＤや、ＬＣＤで構成し、車室内のフロントパネル
等に配置してブラシの磨耗量に応じてＬＥＤを順次駆動
し、ブラシの磨耗量をＬＥＤの色で報知したり、ブラシ
形状をＬＣＤに表示してブラシの磨耗量に対応してブラ
シ形状が削られていくようグラフィックに表示してもよ
い。また、説明は省略するが、音声（可聴表示）により
ブラシの磨耗の警告を発生しても同じ効果が得られるこ
とは明らかである。

【００８２】このように、ブラシの磨耗量に応じた状態
を表示器３９に表示する警報手段３６を備えたので、ブ
ラシの磨耗量をドライバに知らせることができる。

【００８３】上記実施の形態は、電子的な制御を行う制
御手段に、ブラシの磨耗量に応じて電動機電流の減少補
正を行う目標電流補正手段や、ブラシの磨耗量を表示す
る警報手段を備えたものについて説明したが、次に電動
機電流の減少補正やブラシの磨耗量の通報を機械的に行
う実施の形態について説明する。

【００８４】請求項７に係る電流補正手段は、電動機に
設けたブラシを整流子に押圧する弾性部材や、ブラシを
構成する材料等で機構的に構成し、ブラシの磨耗量に対
応して電動機電流を減少補正したり、ブラシの磨耗状態
をドライバに操舵感覚の変化によって報知するようにし
たものである。

【００８５】図１４は請求項８に係る電流補正手段の基
本構成図である。（ａ）図にブラシの磨耗量が少ない場
合の構成図、（ｂ）図にブラシの磨耗量が大きい場合の
構成図を示す。図１４において、電動機１０には、電流
補正手段を構成するブラシ５１Ａ、ブラシ５１Ａを整流
子５２に押圧する弾性部材６１、ブラシ５１Ａの磨耗量
が所定量に達した場合に弾性部材６１の変位を停止する
ストッパ６２を備える。

【００８６】（ａ）図では弾性部材６１のばね力によ
り、ブラシ５１Ａは整流子５２に充分密着して押圧され
ているため、ブラシ５１Ａを介して流れる電動機電流Ｉ
_Mは、操舵トルク信号Ｔ_Sに対応して図２に示す目標電流
信号設定手段２１で設定された目標電流信号Ｉ_MSで決定
される値となり、操舵トルクに対応した操舵補助力がス
テアリング系に作用する。

【００８７】（ｂ）図ではブラシ５１Ａの磨耗が進行
し、弾性部材６１の変位はストッパ６２で停止されるた
め、弾性部材６１のブラシ５１Ａを押圧するばね力は弱
まり、ブラシ５１Ａは整流子５２に緩やかに押圧された
状態となり、整流子５２の回転に対してブラシ５１Ａが
整流子５２に電気的に断続され、操舵トルクに対応した
目標電流信号Ｉ_MSで決定される電動機電流Ｉ_Mを連続し
て流すことができなくなって電動機電流Ｉ_Mは減少補正
される。

【００８８】また、弾性部材６１がストッパ６２で停止
されると、ブラシ５１Ａの整流子５２への電気的な断続
は不規則となり、電動機電流Ｉ_Mが振動するので、ドラ
イバが操舵感覚に変化を覚える。

【００８９】図１５に図１４の電流補正手段の電動機電
流特性図を示す。図１５において、電動機電流Ｉ_Mは、
図１４の（ｂ）図のようにブラシの磨耗量が大きい場
合、操舵トルクが大きくなるとともに電動機回転数が上
昇すると、ブラシ５１Ａの整流子５２への接触圧が小さ
くなって電動機電流Ｉ_MHに減少補正されるとともに、振
動する特性となる。

【００９０】このように、電動機１０に、ブラシ５１Ａ
の磨耗量に対応して電動機電流Ｉ_Mを減少補正する機械
的な電流補正手段を設けたので、電子的な制御を用いず
にブラシの磨耗量に対応して電動機電流Ｉ_Mを減少させ
ることができる。

【００９１】また、電流補正手段は、ブラシ５１Ａを電
動機１０の整流子５２に押圧する弾性部材６１と、この
弾性部材６１が所定位置を超えて移動することを禁止す
るストッパ６２とを備えたので、弾性部材６１がストッ
パ６２で停止される状態をブラシ５１Ａの所定磨耗量と
して機械的に検出し、ブラシ５１Ａと整流子５２の接触
が緩くなることによって直接的に電動機電流Ｉ_Mを減少
させることができるとともに、振動する電動機電流Ｉ_M
によって操舵感覚に変化を生じるため、ブラシ５１Ａの
磨耗をドライバに通知することができる。

【００９２】図１６は請求項９に係る電流補正手段の基
本構成図である。（ａ）図にブラシの磨耗量が少ない場
合の構成図、（ｂ）図にブラシの磨耗量が大きい場合の
構成図を示す。図１６において、ブラシ５１Ａに、導電
率の低い材料６５（例えば、カーボン）と、導電率の高
い材料６６とを重ね合わせて接合して形成し、導電率の
低い材料６５と導電率の高い材料６６のそれぞれに電源
を供給するための給電部６７Ａ、６７Ｂを接合して電流
補正手段を構成する。

【００９３】このように構成されたブラシ５１Ａは、導
電率の高い材料６６が整流子５２に充分押圧されるよ
う、導電率の低い材料６５を固定されたガイド６８底部
に設けたスプリング６９のばね力で押す構成とする。

【００９４】（ａ）図ではスプリング６９のばね力によ
り、ブラシ５１Ａは整流子５２に充分密着して押圧され
ており、導電率の高い材料６６が整流子５２に密着され
ているため、給電部６７Ｂ→導電率の高い材料６６→整
流子５２の経路で電動機１０に流れる電動機電流Ｉ
_Mは、操舵トルク信号Ｔ_Sに対応して図２に示す目標電流
信号設定手段２１で設定された目標電流信号Ｉ_MSで決定
される値となり、操舵トルクに対応した操舵補助力がス
テアリング系に作用する。

【００９５】（ｂ）図ではブラシ５１Ａの導電率の高い
材料６６が全て磨耗してしまい、ブラシ５１Ａは導電率
の低い材料６５のみとなって、電動機電流Ｉ_Mは給電部
６７Ａ→導電率の低い材料６５→整流子５２の経路で電
動機１０に流れるため、導電率の低い材料６５の抵抗値
で電動機電流Ｉ_Mが制限される。

【００９６】また、ブラシ５１Ａが導電率の低い材料６
５のみとなると、スプリング６９が伸びてブラシ５１Ａ
に作用するばね力が弱まり、ブラシ５１Ａと整流子５２
の接触力も弱くなって整流子５２の回転に対してブラシ
５１Ａが整流子５２に電気的に断続され、電動機電流Ｉ
_Mは振動を繰返す。

【００９７】図１７に図１６の電流補正手段の電動機電
流特性図を示す。図１７において、ブラシ５１Ａが導電
率の低い材料６５のみとなるまで磨耗した場合には、電
動機電流Ｉ_Mが減少補正されて電動機電流Ｉ_MHとなると
ともに、電動機電流Ｉ_MHは振動する特性となる。

【００９８】このように、電流補正手段は、ブラシ５１
Ａを導電率の高い材料６６と導電率の低い材料６５とを
重ね合せて形成し、電動機１０の整流子５２に押圧され
る導電率の高い材料６６が磨耗されて導電率の低い材料
６５が整流子５２に押圧されると、導電率の低い材料６
５を介して電動機電流Ｉ_Mを流すので、ブラシ５１Ａの
導電率の高い材料６６が全て磨耗されると、電気抵抗の
高いブラシ５１Ａを介して電動機電流Ｉ_Mを直接的に減
少させることができる。

【００９９】また、減少補正された電動機電流Ｉ_Mは振
動するので、この振動する電動機電流Ｉ_Mによって操舵
感覚に変化を生じ、ブラシ５１Ａの磨耗をドライバに通
知することができる。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る電動
パワーステアリング装置の制御手段は、電動機のブラシ
の磨耗量を検出する磨耗センサからの磨耗信号に基づい
て目標電流信号を減少補正する目標電流補正手段を備
え、電動機のブラシの磨耗量を検出して電動機電流を減
少させながら電動機を駆動し続けるので、急激な操舵補
助力の低下を防止して緩やかに操舵補助力を減少させる
ことができ、ブラシ磨耗時の操舵フィーリングの急激な
低下を改善することができる。

【０１０１】請求項２に係る磨耗センサは、ブラシの磨
耗量が所定値を超えた場合に磨耗信号を発生するので、
ブラシの磨耗量を正確に検出することができる。

【０１０２】請求項３に係る目標電流補正手段は、ブラ
シの磨耗量および操舵トルクのそれぞれが所定値を超え
た場合に、目標電流信号を減少補正する補正係数を発生
する補正係数発生手段を備え、ブラシの磨耗量および操
舵トルクがそれぞれが所定値を超える条件で、目標電流
信号を減少補正して電動機電流を減少させることができ
るので、ブラシの寿命を延ばすとともにブラシが磨耗し
てもステアリング系に操舵補助力を作用してドライバの
操舵力を軽減することができる。

【０１０３】請求項４に係る磨耗センサは、ブラシの磨
耗量に対応した磨耗信号を発生するので、ブラシの磨耗
量を精度良く、連続して検出することができる

【０１０４】請求項５に係る目標電流補正手段は、操舵
トルクおよび磨耗量に対応した補正目標電流信号を設定
する補正目標電流信号設定手段と、操舵トルクおよび磨
耗量に基づいて目標電流信号と補正目標電流信号とを切
替える切替手段とを備え、操舵トルクおよびブラシの磨
耗量に対応して補正目標電流信号を発生し、電動機電流
をブラシの磨耗量に応じて減少させることができるの
で、ブラシの寿命をより延ばすとともに、ブラシの磨耗
量に対応してステアリング系に操舵補助力を作用してド
ライバの操舵力を軽減することができる。

【０１０５】請求項６に係る警報手段は、ブラシの磨耗
量に応じた状態を運転者に知らせるので、ブラシの磨耗
量およびブラシの交換時期をドライバに喚起することが
できる。

【０１０６】請求項７に係る電動パワーステアリング装
置は、電動機に、ブラシの磨耗量に対応して電動機電流
を減少補正する電流補正手段を設け、電子的な制御を用
いずにブラシの磨耗量に対応して電動機電流を減少させ
ることができるので、機構的に単純な構成のみでステア
リング系に操舵補助力を作用してドライバの操舵力を軽
減することができる。

【０１０７】請求項８に係る電流補正手段は、ブラシを
電動機の整流子に押圧する弾性部材と、この弾性部材が
所定位置をこえて移動することを禁止するストッパとを
備え、弾性部材がストッパで停止される状態をブラシの
所定磨耗量として機械的に検出し、ブラシと整流子の接
触が緩くなることによって直接的に電動機電流を減少さ
せることができるので、機構的に単純な構成のみでブラ
シの磨耗をドライバに知らせるとともに、ステアリング
系に操舵補助力を作用してドライバの操舵力を軽減する
ことができる。

【０１０８】請求項９に係る電流補正手段は、ブラシを
導電率の高い材料と導電率の低い材料とを重ね合せて形
成し、電動機の整流子に押圧される導電率の高い材料が
磨耗されて導電率の低い材料が整流子に押圧されると、
導電率の低い材料を介して電動機電流を流すので、ブラ
シの導電率の高い材料が全て磨耗されると、電気抵抗の
高いブラシを介して電動機電流を直接的に減少させるこ
とができるので、ブラシのみの機構的に単純な構成でブ
ラシの磨耗をドライバに知らせるとともに、ステアリン
グ系に操舵補助力を作用してドライバの操舵力を軽減す
ることができる。

【０１０９】よって、電動機のブラシの磨耗量および交
換時期をドライバに報知するとともに、操舵フィーリン
グの急激な低下を防止できる電動パワーステアリング装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
全体構成図

【図２】請求項１〜請求項３に係る電動パワーステアリ
ング装置の要部ブロック構成図

【図３】補正係数発生手段の要部ブロック構成図

【図４】磨耗センサを備えた電動機の概略図

【図５】請求項２に係る磨耗センサの一実施例構成図

【図６】磨耗センサを配置した電動機を備えたパワーア
シストユニットの図１とは異なる実施例部分断面図

【図７】図２に対応した磨耗信号（Ｗ_S）および目標電
流信号（Ｉ_MSH）特性図

【図８】請求項１、請求項４および請求項５に係る制御
手段の要部ブロック構成図

【図９】請求項４に係る磨耗センサの一実施例構成図

【図１０】図９の磨耗センサのブラシ磨耗量（Ｌ_M）−
磨耗信号（Ｗ_S）特性図

【図１１】切替判定手段の切替判定信号（Ｘ_C）の特性
図

【図１２】図８に示す目標電流補正手段の磨耗信号Ｗ_S
をパラメータとした操舵トルク信号Ｔ_S−補正目標電流
信号Ｉ_MF特性図

【図１３】請求項６に係る制御手段の警報手段の要部ブ
ロック構成図

【図１４】請求項８に係る電流補正手段の基本構成図

【図１５】図１４の電流補正手段の電動機電流特性図

【図１６】請求項９に係る電流補正手段の基本構成図

【図１７】図１６の電流補正手段の電動機電流特性図

【図１８】従来の電動機の磨耗センサの一実施例要部構
成図

【符号の説明】

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリング
軸、３…連結軸、３Ａ，３Ｂ…自在継ぎ手、４…ステア
リング・ギアボックス、５…ラック＆ピニオン機構、５
Ａ…ピニオン、６…手動操舵力発生手段、７…ラック
軸、７Ａ…ラック歯、８…タイロッド、９…前輪、１０
…電動機、１１…ボールねじ機構、１１Ａ…ボールねじ
軸、１２…操舵トルクセンサ、１３，１４…磨耗セン
サ、１５，３０…制御手段、１６…電動機駆動手段、１
７…ステアリングホイール、２１…目標電流信号設定手
段、２２，３１…目標電流補正手段、２３…駆動制御手
段、２４…補正係数発生手段、２５…乗算手段、２７…
トルク比較手段、２８…論理積演算手段、２９…補正係
数決定手段、３２…補正目標電流信号設定手段、３３…
切替判定手段、３４…切替手段、３６…警報手段、３７
…磨耗量判定手段、３８…表示駆動手段、３９…表示
器、５１Ａ，５１Ｂ…ブラシ、５２…整流子、５３…リ
ミットスイッチ、５４…作用片、５８…ポテンショメー
タ、５９…作用部、６１…弾性部材、６２…ストッパ、
６５…導電率の低い材料、６６…導電率の高い材料、６
７Ａ，６７Ｂ…給電部、Ｄ_W…論理積信号、Ｈ_O…判定信
号、Ｉ_MF…補正目標電流信号、Ｉ_MS，Ｉ_MSH…目標電流
信号、Ｋ_H…補正係数、Ｓ_D…表示信号、Ｔ_C…トルク比
較信号、Ｔ_F，Ｔ_FL，Ｔ_FM，Ｔ_FH…基準トルク値、Ｔ_S…
操舵トルク信号、Ｖ_M…電動機電圧、Ｖ_O…電動機制御信
号、Ｗ_S，Ｗ_SL，Ｗ_SM，Ｗ_SH…磨耗信号、Ｘ_C…切替判定
信号。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリング系に補助操舵力を付加する
   電動機と、前記ステアリング系の操舵トルクを検出する
   操舵トルクセンサと、少なくとも前記操舵トルクセンサ
   が検出した操舵トルクに対応した目標電流信号を発生し
   て前記電動機の駆動を制御する制御手段とを備えた電動
   パワーステアリング装置において、 前記制御手段は、前記電動機のブラシの磨耗量を検出す
   る磨耗センサからの磨耗信号に基づいて目標電流信号を
   減少補正する目標電流補正手段を備えたことを特徴とす
   る電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記磨耗センサは、前記ブラシの磨耗量
   が所定値を超えた場合に磨耗信号を発生することを特徴
   とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記目標電流補正手段は、前記ブラシの
   磨耗量および操舵トルクのそれぞれが所定値を超えた場
   合に、目標電流信号を減少補正する補正係数を発生する
   補正係数発生手段を備えたことを特徴とする請求項１お
   よび請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 前記磨耗センサは、前記ブラシの磨耗量
   に対応した磨耗信号を発生することを特徴とする請求項
   １記載の電動パワーステアリング装置。
5. 【請求項５】 前記目標電流補正手段は、操舵トルクお
   よび磨耗量に対応した補正目標電流信号を設定する補正
   目標電流信号設定手段と、操舵トルクおよび磨耗量に基
   づいて目標電流信号と補正目標電流信号とを切替える切
   替手段とを備えたことを特徴とする請求項１および請求
   項４記載の電動パワーステアリング装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記ブラシの磨耗量に
   応じた状態を運転者に知らせる警報手段を備えたことを
   特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装
   置。
7. 【請求項７】 ステアリング系に補助操舵力を付加する
   電動機と、前記ステアリング系の操舵トルクを検出する
   操舵トルクセンサと、少なくとも前記操舵トルクセンサ
   が検出した操舵トルクに対応した目標電流信号を発生し
   て前記電動機の駆動を制御する制御手段とを備えた電動
   パワーステアリング装置において、 前記電動機に、この電動機のブラシの磨耗量に対応して
   電動機電流を減少補正する電流補正手段を設けたことを
   特徴とする電動パワーステアリング装置。
8. 【請求項８】 前記電流補正手段は、前記ブラシを前記
   電動機の整流子に押圧する弾性部材と、この弾性部材が
   所定位置を超えて移動することを禁止するストッパとを
   備えたことを特徴とする請求項７記載の電動パワーステ
   アリング装置。
9. 【請求項９】 前記電流補正手段は、前記ブラシを導電
   率の高い材料と導電率の低い材料とを重ね合せて形成
   し、前記電動機の整流子に押圧される前記導電率の高い
   材料が磨耗されて前記導電率の低い材料が前記整流子に
   押圧されると、前記導電率の低い材料を介して電動機電
   流を流すことを特徴とする請求項７記載の電動パワース
   テアリング装置。