JPH10194142A - 電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵トルク、アシストトルクを機械的変位量
として直接比較して、故障検出機構及びアシスト禁止機
構を一体化した異常検出制御装置を提供する。 【解決手段】 電動式パワーステアリングシステムにお
いて、操舵トルクを検出する第１の検出手段２０と、ア
シストモータ１０の付加トルクを検出する第２の検出手
段３０と、第１の検出手段２０の検出信号に応じて変位
する第１の電極及びこの第１の電極に対して正常時は通
電状態にあり第２の検出手段３０の検出信号に応じて変
位する第２の電極とからなり、前記操舵トルクと前記付
加トルクとの比が所定の範囲を越えたとき第１及び第２
の電極が相対的に変位して断電状態に切り換わり前記付
加トルクを零にする比較手段４０とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステアリングホイ
ールを操作したとき、その操舵トルクにアシストトルク
を付加して操作性を良くする電動式パワーステアリング
システムの異常検出制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動式パワーステアリングシステ
ムにおいては、例えば、特開昭６４−５６２７４号公報
或いは特開平２−２９３２６０号公報等に開示されてい
るように、操舵トルクとアシストトルクを電気信号に変
換し、これらを電気制御ユニット（以下ＥＣＵと云う）
により制御している。ＥＣＵには、これらの制御回路と
ともに、故障検出機構及びアシスト禁止機構が設けられ
ている。即ち、操舵トルクとアシストトルクの関係が許
容範囲を越えたときこれらをソフト的に比較して故障検
出を行い、さらに、この検出信号に基づいてアシスト禁
止の制御を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電動式パワーステアリングシステムのＥＣＵに
おいては、操舵トルクからアシストトルクを演算する制
御回路とともに、電気的に構成された故障検出機構及び
アシスト禁止機構が設けられているので、これらを構成
するハードやソフトが必要であり、システムが複雑にな
ってコスト高になるという問題がある。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、操舵トルク及びアシストトルクを機
械的変位量として直接比較して、故障検出機構及びアシ
スト禁止機構を一体化した電動式パワーステアリングシ
ステムの異常検出制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に請求項１の発明が採った手段は、実施例で使用する符
号を付して説明すると、ステアリングホイール１の操舵
トルクを検出し、この検出信号に応じてアシストモータ
１０のトルクを付加する電動式パワーステアリングシス
テムにおいて、前記操舵トルクを検出する第１の検出手
段２０と、前記アシストモータ１０の付加トルクを検出
する第２の検出手段３０と、前記第１の検出手段２０の
検出信号に応じて変位する第１の電極４１及びこの第１
の電極４１に対して正常時は通電状態にあり第２の検出
手段３０の検出信号に応じて変位する第２の電極４２と
からなり、前記操舵トルクと前記付加トルクとの関係が
所定の範囲を越えたとき第１の電極４１及び第２の電極
４２が相対的に変位して断電状態に切り換わり前記付加
トルクを零にする比較手段４０と、を備えたところに特
徴を有する。

【０００６】請求項２の発明が採った手段は、前記アシ
ストモータ１０の付加トルクを検出する第２の検出手段
３０を、前記アシストモータ１０に直列に接続された比
例ソレノイド７０から構成したところに特徴を有する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
き図１〜１３図を参照して説明する。まず、電動式パワ
ーステアリングシステムに関して図２を参照して説明す
る。ステアリングホイール１を操作すると、その操舵ト
ルクはギヤーケース２の入力軸３に伝達され、出力軸４
の下端のピニオンを介してラック５を駆動する。このラ
ック５は操舵リンク６を介して車輪７の方向を変える。

【０００８】一方、ギヤーケース２に取付けられたトル
クセンサ８が操舵トルクを検出し、その電気信号が電気
制御装置（以下ＥＣＵと云う）９に入力される。そし
て、ＥＣＵ９からの信号に基づいてアシストモータ１０
が駆動される。このアシストモータ１０のトルクは、電
磁クラッチ１１を介してギヤーケース１２の入力軸１３
に伝達され、出力軸１４の下端のピニオンを介してラッ
ク５を駆動する。このラック５は、ステアリングホイー
ル１の出力軸４とともに、アシストモータ１０の出力軸
１４により駆動されるので、操作性が著しく改善され
る。

【０００９】ここで、電磁クラッチ１１は、図１に示す
ように、アシストモータ１０の端面に取着されたソレノ
イド１５と、モータ軸１０ａに連結された第１のデイス
ク１６及びピニオン軸１７に連結された第２のデイスク
１８とから構成されており、ソレノイド１５が通電され
ると、第１のデイスク１６及び第２のデイスク１８が一
体化されてアシストモータ１０のトルクがピニオン軸１
７、ギヤ１９を介して入力軸１３に伝達されるようにな
っている。

【００１０】つぎに、操舵トルクを検出する第１の検出
手段として、トーションバー方式の第１の検出装置２０
について図１，３及び４を参照して説明する。入力軸３
及び出力軸４は、それぞれギヤーケース２に回転可能に
取付けられている。トーションバー２１は上端部がピン
２２により入力軸３に一体化され、下端が出力軸４の孔
部４ａに一体的に圧入されている。従って、入力軸３に
入力されたトルクは、トーションバー２１を介して出力
軸４に伝達される。

【００１１】一方、入力軸３の外側にはスリーブ２３が
嵌合されている。このスリーブ２３には軸方向に平行な
長溝２４と、傾斜溝２５が形成されている。そして、長
溝２４には出力軸４に固定されたピン２６が挿入され、
傾斜溝２５には入力軸３に固定されたピン２７が挿入さ
れている。即ち、スリーブ２３は出力軸４に対して軸方
向には移動するが、円周方向には回転しない。

【００１２】ここで操舵トルクが入力軸３から出力軸４
へ伝達されるとき、トーションバー２１にねじり角が発
生して、入力軸３と出力軸４との間に円周方向のずれが
発生する。従って、入力軸３に固定されたピン２７は傾
斜溝２５内を移動して、スリーブ２３が寸法Ｈだけ上昇
する。第１の検出装置２０は、この寸法Ｈを検出量とし
て取り出すもので、スリーブ２３の外周面には溝２８が
形成されている。

【００１３】一方、アシストモータ１０の付加トルクを
検出する第２の検出手段としての第２の検出装置３０
は、アシストモータ１０の伝達力を検知するためにギヤ
ーケース１２に設けられたもので、これは、第１の検出
装置２０と同じ構成のトーションバー式であり、入力軸
１３の外周部にスリーブ２３が設けられている。そし
て、前述と同様に、スリーブ２３の変位量がアシストモ
ータ１０の付加トルクとして検出される。

【００１４】つぎに、比較手段４０として使用するＩ／
Ｏスイッチ４０に関して、図１、図６及び図７を参照し
て説明する。Ｉ／Ｏスイッチ４０は、第１の電極４１
と、第１の電極４１上を摺動する第２の電極としてのブ
ラシ４２とから構成されている。第１の電極４１は、絶
縁基板４３の中央部に電極４４を貼付けて形成されてお
り、レバー４５が図４に示すように第１の検出装置２０
のスリーブ２３の溝２８に嵌合して、スリーブ２３の変
位量に応じて移動される。なお、この移動は、直線的に
摺動させてもよく、また、円周方向に回動させてもよ
い。

【００１５】第２の電極としてのブラシ４２は、第１の
検出装置２０と同様のトーションバー方式により第２の
検出装置３０の検出量に応じてプッシュプルワイヤ４６
を介して移動される。

【００１６】ここで、操舵トルクによる第１の検出装置
２０の検出量（電極４４の移動量）と、アシストトルク
による第２検出装置３０の検出量（ブラシ４２の移動
量）との関係は、図５に示す制御線３１に沿って制御さ
れる。この際、図５において、制御許容範囲（セーフエ
リア）である所定の範囲３２，３２間は、正常状態で稼
働されることを示し、範囲３２，３２を越えた斜線部分
が異常範囲（フェールエリア）となることを示すもので
ある。

【００１７】Ｉ／Ｏスイッチ４０は、正常時はブラシ４
２が電極４４に接触して電源ラインが通電状態にあり、
第２の検出装置３０の検出量が図５に示す所定の範囲を
越えると、即ちフェールエリアに入るとブラシ４２が電
極４４から逸脱して電源ラインが断電状態に切換わるの
である。尚、電極４４の幅寸法を変化させれば、図５に
示す所定の範囲３２，３２を適宜に変更することができ
る。

【００１８】つぎに、比較手段４０としてのＩ／Ｏスイ
ッチ４０の作用に関して図５〜図１１を参照して説明す
る。先ず図５〜図７において、 １，操舵トルク及びアシストトルクがともに加わってい
ない場合（図６のＳＴＥＰ１０）は、図５におけるＯ点
（セーフエリア）に相当し、図７に示すように、電極４
４の中心にブラシ４２が接触している。この第１の電極
４１及び第２の電極４２の基準位置をそれぞれＡ1，Ａ2
と表示する。

【００１９】つぎに、操舵トルクが右方向へ作用して第
１の電極４１が右方向へ寸法Ｈ1移動した場合を例にと
り、アシストトルクが各種の場合について説明する。 ２，操舵トルクとアシストトルクが正常関係にある場合
（ＳＴＥＰ１１、図８） ブラシ４２が寸法Ｌ1だけ移動するので、図５に示すＡ
点（セーフエリア）に相当して、ブラシ４２は電極４４
に接触し、電源は通電状態を維持する。尚、ブラシ４２
が、所定の範囲３２，３２間に入るように寸法Ｌa〜Ｌb
の範囲（電極４４の幅寸法に相当する）移動されたとき
も電源は通電状態を維持する。

【００２０】３，操舵トルクよりもアシストトルクが大
き過ぎる場合（ＳＴＥＰ１２、図９） ブラシ４２が寸法Ｌ2だけ移動して図５に示すＢ点（フ
ェールエリア）に位置する。ブラシ４２は電極４４を通
過して絶縁基板４３上に移動して、電源が断電状態とな
り、故障を検出する。

【００２１】４，操舵トルクよりもアシストトルクが小
さ過ぎる場合（ＳＴＥＰ１２、図１０） ブラシ４２が寸法Ｌ3だけ移動して図５に示すＣ点（フ
ェールエリア）に位置する。電極４４のブラシ４２に対
する相対的な移動距離が大きいので、ブラシ４２が絶縁
基板４３上に移動して、電源が断電状態となる。

【００２２】５，アシストトルクが逆方向に作用した場
合（ＳＴＥＰ１３、図１１） ブラシ４２が反対方向に寸法Ｌ4だけ移動して、図５に
示すＤ点（フェールエリア）に位置する。ブラシ４２は
絶縁基板４３上に移動して電源が断電状態となる。

【００２３】つぎに、これらの制御回路及びフェールセ
ーフ機能について図１２，１３を参照して説明する。イ
グニッションスイッチ５２をオンにすると、エンジンス
タータ連動リレーの接点５１がオンされて、直流電源５
３が回路に接続される。エンジンスタータ接点５１には
リレーコイル５４が直列に接続されており、イグニッシ
ョンスイッチ５２をオフにしてもその接点５５及び接点
５６が自己保持される。接点５５は、Ｉ／Ｏスイッチ４
０及びリレーコイル５４に直列に接続されており、ま
た、接点５６はアシストモータ１０のトルクをギヤ−ケ
ース１２に伝達するか否かを制御する電磁クラッチ１１
のソレノイド１１ａに直列に接続されている。尚、リレ
ー５４と並列にコンデンサ５７が接続されている。

【００２４】つぎに、図１３において、ステアリングホ
イール１を操作すると、第１の検出装置２０が操舵トル
クを検出し、また、第２の検出装置３０がアシストトル
クを検出する。そして、両者をＩ／Ｏスイッチ４０で比
較して（図１３のＳＴＥＰ２０）、その関係が正常範囲
であれば、Ｉ／Ｏスイッチ４０が通電状態を保持し（Ｓ
ＴＥＰ２４）、パワーアシストが継続される。

【００２５】一方、その関係が異常範囲になると、即ち
フェールエリアに入ると、前述のように、Ｉ／Ｏスイッ
チ４０が断電状態となり、故障を検出する。すると、リ
レー５４がオフとなるので（ＳＴＥＰ２１）、その接点
５５及び接点５６も同時にオフとなる。これにより、ソ
レノイド１１ａが断電されて（ＳＴＥＰ２２）、電磁ク
ラッチ１１が遮断されて、アシストモータ１０のトルク
はギヤーケース１２に伝達されないので、アシストトル
クは零となって、アシスト禁止を実施する。即ち、異常
を検出するとフェールセーフ機能が働いてマニュアルス
テアリングに切換えられるのである（ＳＴＥＰ２３）。

【００２６】尚、本実施例においては、急ハンドルや振
動等によりＩ／Ｏスイッチ４０が瞬間的に断電状態とな
っても、コンデンサ５７の容量に応じた時間だけ接点５
５及び接点５６が自己保持されるので、その分、事故フ
ェールの発生が未然に防止できる。

【００２７】上記した第１の実施例によれば、つぎの効
果を奏する。 （１）Ｉ／Ｏスイッチ４０を互いに相対的に移動する第
１の電極４１と第２の電極４２で構成し、故障検出機構
とアシスト禁止機構を一体化したので、構造が簡単にす
ることができコストを低減し得て、しかも信頼性を向上
させることができる。 （２）フェールセーフ機能はＩ／Ｏスイッチ４０により
制御しＥＣＵ９に対して別個に設けているので、たとえ
ＥＣＵ９に故障が発生してもフェールセーフが可能であ
る。 （３）Ｉ／Ｏスイッチ４０は、第１の電極４１と第２の
電極４２との機械的変位を直接比較するので、電極の寸
法を変えることにより、フェールセーフの調整範囲を変
化できる。

【００２８】図１４〜図１７は本発明の第２の実施例を
示すもので、第１の実施例との相違点を説明する。第２
の実施例においては、アシストモータ１０のモータ軸１
０ａにピニオン６１が連結されており、これに噛み合う
ギヤ６２を介してアシストトルクがラック５に伝達され
る。

【００２９】また、第２の検出手段として、アシストモ
ータ１０に直列に接続された比例ソレノイド７０が使用
されている。この比例ソレノイド７０は、アシストモー
タ１０の回路電流が流れるソレノイドと、このソレノイ
ドの内部を移動するプランジャとから構成されている。
そして、このプランジャをＩ／Ｏスイッチ４０のブラシ
電極４２に連結して、プランジャの移動距離に対応して
ブラシ電極４２を移動させている。

【００３０】このプランジャは、ソレノイドの電流が大
になると移動距離が大となり、ソレノイドの電流が小に
なれど移動距離も小となる。即ち、アシストモータ１０
のアシストトルクが大となって電流が大となると、プラ
ンジャの移動距離も大となり、アシストトルクが小とな
って電流が小となると、プランジャの移動距離も小とな
る。尚、第２の検出手段は、比例ソレノイドに限らず、
アシストモータ１０の回路電流に関連して作動するモー
タによっても良く、要はアシストモータ１０のアシスト
トルクを機械的変位に変換できる手段であれば特に限定
されない。

【００３１】つぎに、第２の実施例の作用について図１
５〜図１７を参照して説明する。アシストモータ１０の
回路には、比例ソレノイド７０とリレー５４により自己
保持される接点７１が直列に接続されている。操舵トル
クとアシストトルクをＩ／Ｏスイッチ４０で比較して
（図１７のＳＴＥＰ３０）、その関係が正常範囲であれ
ば、Ｉ／Ｏスイッチ４０が通電状態を保持し、パワーア
シストが継続される（ＳＴＥＰ３４）。

【００３２】その関係が異常範囲になると、前述のよう
に、Ｉ／Ｏスイッチ４０が断電状態となる。すると、リ
レー５４がオフとなるので（ＳＴＥＰ３１）、その接点
５５及び接点７１も同時にオフとなる。これにより、ア
シストモータ１０が断電されて（ＳＴＥＰ３２）、アシ
ストトルクは零となる。即ち、異常を検出するとフェー
ルセーフ機能が働いてマニュアルステアリングに切換え
られるのである（ＳＴＥＰ３３）。

【００３３】この第２の実施例においては、第１の実施
例の効果に加えて、ギヤケース１２内の構成部品が少な
くなり、コストダウンが達成でき、しかも、アシストモ
ータ１０の取付け位置が自由に選択できるという効果を
奏するものである。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
あっては、比較手段によって操舵トルクとアシストトル
クを機械的変位として直接比較して故障検出を行い、こ
の故障検出と同時に機械的に電源非導通としてアシスト
禁止の制御を行っている。このため、故障検出機構及び
アシスト禁止機構を一体化することができて、簡単な構
成で信頼性を向上させ、コストを低減することができ、
しかも、電気制御ユニットも簡単にすることができると
いう効果を奏するものである。さらに、比較手段により
機械的変位を直接比較するため、接点範囲の変更のみで
フェールエリアの変更を容易に行うことができるという
優れた効果も奏する。

【００３５】また、請求項２の発明にあっては、アシス
トモータの付加トルクを検出する第２の検出手段を、ア
シストモータに直列に接続された比例ソレノイドから構
成したので、簡単な構成で信頼性を向上させ、コストを
低減することができ、アシストモータの取付け位置を自
由に選択できるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例における要部の縦断正面図であ
る。

【図２】 第１の実施例のシステムを説明するブロック
図である。

【図３】 第１の検出装置の縦断正面図である。

【図４】 第１の検出装置のスリーブの正面図である。

【図５】 アシスト特性及びフェールエリアを示すグラ
フである。

【図６】 比較手段の制御形態を示すフローチャートで
ある。

【図７】 比較手段の機械的変位の第１の状態を示す図
である。

【図８】 比較手段の機械的変位の第２の状態を示す図
である。

【図９】 比較手段の機械的変位の第３の状態を示す図
である。

【図１０】 比較手段の機械的変位の第４の状態を示す
図である。

【図１１】 比較手段の機械的変位の第５の状態を示す
図である。

【図１２】 第１の実施例における制御回路図である。

【図１３】 第１の実施例における制御を示すフローチ
ャートである。

【図１４】 第２の実施例における要部の縦断正面図で
ある。

【図１５】 第２の実施例のシステムを説明するブロッ
ク図である。

【図１６】 第２の実施例における制御回路図である。

【図１７】 第２の実施例における制御を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ９ 電気制御装置 １０ アシストモータ １１ 電磁クラッチ ２０ 第１の検出装置（第１の検出手段） ３０ 第２の検出装置（第２の検出手段） ４０ Ｉ／０スイッチ（比較手段） ４１ 第１の電極 ４２ 第２の電極 ４４ 電極 ７０ 比例ソレノイド（第２の検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールの操舵トルクを検
   出し、この検出信号に応じてアシストモータのトルクを
   付加する電動式パワーステアリングシステムにおいて、 前記操舵トルクを検出する第１の検出手段と、 前記アシストモータの付加トルクを検出する第２の検出
   手段と、 前記第１の検出手段の検出信号に応じて変位する第１の
   電極及びこの第１の電極に対して正常時は通電状態にあ
   り第２の検出手段の検出信号に応じて変位する第２の電
   極とからなり、前記操舵トルクと前記付加トルクとの関
   係が所定の範囲を越えたとき第１及び第２の電極が相対
   的に変位して断電状態に切り換わり前記付加トルクを零
   にする比較手段とを備えたことを特徴とする電動式パワ
   ーステアリングシステムの異常検出制御装置。
2. 【請求項２】 前記アシストモータの付加トルクを検出
   する第２の検出手段は、前記アシストモータに直列に接
   続された比例ソレノイドから構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の電動式パワーステアリングシステ
   ムの異常検出制御装置。