JPH1029546A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクセンサに必要な配線の本数が削減さ
れ、部品コストの低減および組立て工程の簡易化を実現
できるパワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 車両のステアリングシャフトの捩れに応
じて抵抗値が変化するトルクセンサ５０と、このトルク
センサ５０の出力端子の電圧変化に基づいて車両の操舵
補助力を発生させる制御を行うコントローラ６０とを備
えたパワーステアリング装置において、前記出力端子に
接続されるコントローラ６０の入力端子に対して、プル
アップ抵抗６１，６２を介して電源を接続することによ
り、前記出力端子と入力端子を接続するセンサ信号線７
１，７２を電源線としても機能させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に装備される
パワーステアリング装置に係り、特に装置を構成するト
ルクセンサとコントローラ間の配線数の削減が可能なパ
ワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電動パワーステアリング装置
は、図６のブロック図に示すように、ステアリングシャ
フトに取付けられたトルクセンサ１０により操舵トルク
（正確には、ハンドル操作により発生するステアリング
シャフトの捩れ）の大きさ及び方向を電圧という形で検
出し、その大きさに応じてステアリングシャフト等に取
付けられたモータ２０に電流を流すことにより操舵補助
力を発生させる構成となっている。すなわち、マイクロ
コンピュータ３０ａ（図５に示す）を含むコントローラ
３０では、電流指令部３１によりトルクセンサ１０（詳
しくは、後述のメインセンサ１１）の出力信号に応じた
電流指令信号を出力し、この電流指令信号とモータ２０
からの電流のフィードバック信号とに基づいて、電流制
御部３２から出力ゲート３３を介してモータに対する所
定の制御信号を出力している。

【０００３】トルクセンサ１０は、図５に示すように、
ステアリングシャフトの捩れに応じて抵抗値が変化する
可変抵抗器（ポテンショメータ）の構成をとり、通常フ
ェールセーフの点からメインセンサ１１とサブセンサ１
２の２系統のセンサを持つ構造となっている。すなわ
ち、メインセンサ１１とサブセンサ１２はいずれもステ
アリングの動きに同期して抵抗値が変化する構成となっ
ており、例えばそれらの出力値の差が設定値を越えた場
合には、コントローラ３０におけるフェールセーフ処理
部３４がセンサの故障と判定して出力ゲートＫ３３から
の制御信号の出力を遮断するといった安全側への動作を
行う構成となっている。また、フェールセーフ処理部３
４によるフェールセーフ機能としては、この他に、メイ
ンセンサ１１或いはサブセンサ１２のそれぞれの出力が
一定範囲を越えたときに故障と判断する機能や、モータ
２０の電流値が適正か否かを常時判定し、異常の場合に
は前記制御信号の出力を遮断するといった安全側への動
作を行う機能もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
パワーステアリング装置のトルク検出部は、図５に示す
ような回路構成となっており、トルクセンサ１０とコン
トローラ３０との間の配線としては、各センサ１１，１
２の電源端子に基本電圧を印加するための電源線４１
と、メインセンサ１１の出力端子をこれに対応するコン
トローラ３０の入力端子に接続するメインセンサ信号線
４２と、サブセンサ１２の出力端子をこれに対応するコ
ントローラ３０の入力端子に接続するサブセンサ信号線
４３と、各センサ１１，１２のグランド端子をコントロ
ーラ３０側のグランド端子に接続するためのグランド線
４４とがそれぞれ独立に設けられた構成となっていた。
このため、互に遠距離に配置されるトルクセンサ１０と
コントローラ３０との間に通常４本の配線が必要とな
り、コストの面や組立て作業性の点で問題となってい
た。

【０００５】そこで本発明は、上記従来の問題点に着目
してなされたもので、トルクセンサに必要な配線の本数
が削減され、部品コストの低減および組立て工程の簡易
化を実現できるパワーステアリング装置を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のパワーステアリング装置は、車両の
ステアリングシャフトの捩れに応じて抵抗値が変化する
トルクセンサと、このトルクセンサの出力端子の電圧変
化に基づいて車両の操舵補助力を発生させる制御を行う
コントローラとを備えたパワーステアリング装置におい
て、前記出力端子に接続される前記コントローラの入力
端子に対して、プルアップ抵抗を介して電源を接続する
ことにより、前記出力端子と入力端子を接続するセンサ
信号線を電源線としても機能させる構成としたことを特
徴とする。

【０００７】また、請求項２記載のパワーステアリング
装置は、前記コントローラが、前記ステアリングシャフ
トの捩れに対する前記電圧変化の非線形性を是正すべ
く、前記電圧変化を補正する補正機能を有していること
を特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。第１例 図１は、本発明の第１例であるパワーステアリング装置
の検出部の回路構成を示す図であり、図２は、同装置の
全体構成を示すブロック図である。なお、図５及び図６
に示した従来の装置と同様の構成要素には、同符号を付
してその説明を省略する。本例の装置は、図１に示すよ
うに、２端子式の可変抵抗器であるメインセンサ５１及
びサブセンサ５２からなるトルクセンサ５０と、このト
ルクセンサ５０の出力電圧に基づいてモータ２０を制御
するコントローラ６０とを備えている。ここで、コント
ローラ６０は、各センサ５１，５２の出力端子に接続さ
れる各入力端子に対して、それぞれプルアップ抵抗６
１，６２を介して電源ラインが接続された回路構成とな
っており、また図２に示すように各センサ５１，５２の
出力電圧を後述の如く補正する処理を行う補正処理部６
３を備えている点に特徴を有する。なお、補正処理部６
３は、独立の処理回路として構成してもよいが、例えば
マイクロコンピュータ６０ａの一機能として実現されて
いてもよい。

【０００９】そして、トルクセンサ５０とコントローラ
６０との間の配線としては、メインセンサ５１の出力端
子をこれに対応するコントローラ６０の入力端子に接続
するメインセンサ信号線７１と、サブセンサ５２の出力
端子をこれに対応するコントローラ６０の入力端子に接
続するサブセンサ信号線７２と、各センサ５１，５２の
グランド端子をコントローラ６０側のグランド端子に接
続するためのグランド線７３とが設けられた構成となっ
ており、従来の電源線は削除されている。すなわち、各
センサ５１，５２の出力端子に接続される各入力端子に
対して、それぞれプルアップ抵抗６１，６２を介して電
源ラインを接続した回路構成（各センサの出力信号線を
プルアップすることで電源線として兼用した構成）とな
っているため、トルクセンサ５０とコントローラ６０と
の間の配線としては、従来のような独立の電源線がない
簡素化された配線構成となっている。

【００１０】また、補正処理部６３は、各センサ５１，
５２の可変抵抗値（即ち、検出トルク）の変化に対する
出力電圧の非線形性を是正する補正を行うものである。
すなわち、本例の回路構成では、各センサ５１，５２の
可変抵抗値をＸとし、プルアップの抵抗６１，６２の抵
抗値をＡとし、電源電圧をＶとした場合、各センサの実
際の出力電圧Ｔ１は、Ｔ１＝Ｖ×（Ｘ／（Ａ＋Ｘ））
（式１）となり、可変抵抗値（検出トルク）と出力電圧
との関係は、図３に示すような非線形の特性となる。こ
れに対して、図５に示した従来の回路構成における出力
電圧Ｔ２は、各センサ５１，５２の全抵抗をＲとした場
合、Ｔ２＝Ｖ×（Ｘ／Ｒ）（式２）となり、可変抵抗値
（検出トルク）と出力電圧との関係は比例関係となる。

【００１１】そこで、本例のコントローラ６０では、例
えば、実際の出力電圧Ｔ１の各値に対応する上記従来の
出力電圧Ｔ２の値を上記式１及び式２に基づいて予め求
めてデータテーブルとしてメモリに記憶しておき、運転
時においては入力された実際の出力電圧Ｔ１に対応する
出力電圧Ｔ２の値をマイクロコンピュータ６０ａの処理
によって参照し、この出力電圧Ｔ２の値を以降の処理に
おいて入力信号として扱う構成としている。これによ
り、補正後のトルクセンサ５０の出力が、図３に示すよ
うな従来どおりの比例関係にあるものになるため、コン
トローラ６０におけるこの補正処理以降の処理は、従来
と全く同じでよいことになり、従来どおり操舵トルクに
応じた操舵補助力が発生する。

【００１２】本例のパワーステアリング装置によれば、
従来必要とされていた独立の電源線が削除され、トルク
センサ５０とコントローラ６０との間の配線は、３線し
かない簡素化された配線構成となる。このため、他の部
品に比較して高コストであり又長尺であった電線の削減
による装置自体の簡素化及び低コスト化が図れるととも
に、装置の車両への組付け作業工程が簡素化されて車両
の生産性向上に貢献でき、またさらに、電線の断線事故
等に対する装置の信頼性が向上する。なお、図１におけ
る抵抗６１，６２等よりなるプルアップ回路部分は、コ
ントローラ６０内の回路の一部としてその基板上に形成
すれば、ほとんどコストアップにはならないため、本例
の構成による部品コスト及び生産コストの低減効果は大
きい。また本例のパワーステアリング装置では、コント
ローラ６０の補正機能によりトルクセンサ５０の出力電
圧が操舵トルクに対して理想的な線形特性を有する値に
補正され、この値に基づいて操舵補助力の発生制御が行
われる。このため、電源線が削除された構成でありなが
ら、従来同様に、操舵トルク（ステアリングシャフトの
捩れ）に正確に対応した操舵補助力の発生が可能とな
る。

【００１３】第２例 次に、図４は、本発明の第２例であるパワーステアリン
グ装置の検出部の回路構成を示す図である。なお、第１
例の装置と同様の構成要素には、同符号を付してその説
明を省略する。本例の装置は、図４に示すように、３端
子式の可変抵抗器であるセンサ本体８１、及びこれに直
列に接続された抵抗８２（以下、センサ抵抗８２とい
う。）よりなるトルクセンサ８０と、このトルクセンサ
８０の出力電圧に基づいてモータ２０を制御するコント
ローラ９０とを備えている。ここで、コントローラ９０
は、トルクセンサ８０のセンサ抵抗８２に接続されるメ
インセンサの入力端子に対して、プルアップ抵抗９１を
介して電源ラインが接続された回路構成となっている。

【００１４】そして、トルクセンサ８０とコントローラ
９０との間の配線としては、センサ抵抗８２の一端側を
コントローラ９０のメインセンサの入力端子に接続する
メインセンサ信号線１０１と、センサ本体８１の中間端
子（可変端子）をコントローラ６０のサブセンサの入力
端子に接続するサブセンサ信号線１０２と、センサ本体
８１のグランド端子をコントローラ９０側のグランド端
子に接続するためのグランド線１０３とが設けられた構
成となっており、やはり従来の電源線は削除されてい
る。

【００１５】この第２例のパワーステアリング装置によ
っても、従来必要とされていた独立の電源線が削除さ
れ、トルクセンサ８０とコントローラ９０との間の配線
は、３線しかない簡素化された配線構成となる。このた
め、第１例と同様に、装置自体の簡素化，低コスト化及
び信頼性向上が図れるとともに、装置の車両への組付け
作業工程が簡素化されて車両の生産性向上に貢献でき
る。なお、本例の回路構成でも、トルクセンサ８０にお
ける可変抵抗値（検出トルク）と出力電圧との関係は非
線形の特性となるので、第１例と同様の補正をコントロ
ーラ９０において行うようにするのが好ましい。また、
本例の回路構成によれば、プルアップ抵抗が一つですむ
（プルアップ抵抗９１のみとなる）ので、さらなる構成
の簡素化及び低コスト化が実現できるという特有の効果
がある。

【００１６】以上、本発明の形態例を二つ挙げて説明し
たが、本発明は上記形態例に限られず各種の態様があり
得る。例えば、本発明の補正処理は、予め補正演算を行
ってデータテーブルとして記憶しておく態様ではなく、
サンプリング周期毎にトルクセンサから入力された出力
電圧に対してその都度補正演算を行って補正後の値を求
めるような構成でもよい。また、サブセンサを設けない
構成に本発明を適用することもできる。この場合、従来
と同様の回路構成では、電源線とセンサ信号線とグラン
ド線の３本の配線が必要であるが、本発明を適用すれば
電源線を削除した２本の配線ですむことになる。

【００１７】

【発明の効果】請求項１記載のパワーステアリング装置
によれば、従来必要とされていた独立の電源線が削除さ
れ、トルクセンサとコントローラとの間の配線は、メイ
ンセンサに加えてサブセンサを設ける場合でも３線しか
ない簡素化された配線構成となる。このため、他の部品
に比較して高コストであり又長尺であった電線の削減に
よる装置自体の簡素化及び低コスト化が図れるととも
に、装置の車両への組付け作業工程が簡素化されて車両
の生産性向上に貢献でき、またさらに、電線の断線事故
等に対する装置の信頼性が向上する。

【００１８】また、請求項２記載のパワーステアリング
装置では、コントローラの補正機能によりトルクセンサ
の出力電圧が操舵トルクに対して理想的な線形特性を有
する値に補正され、この値に基づいて操舵補助力の発生
制御が行われる。このため、電源線が削除された構成で
ありながら、従来同様に、操舵トルク（ステアリングシ
ャフトの捩れ）に正確に対応した操舵補助力の発生が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１例であるパワーステアリング装置
の検出部の回路構成を示す図である。

【図２】同装置の全体構成を示すブロック図である。

【図３】同装置のコントローラによる補正機能を説明す
るための図である。

【図４】本発明の第２例であるパワーステアリング装置
の検出部の回路構成を示す図である。

【図５】従来のパワーステアリング装置の検出部の回路
構成を示す図である。

【図６】従来のパワーステアリング装置の全体構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

５０，８０ トルクセンサ ６０，９０ コントローラ ６１，６２，９１ プルアップ抵抗 ７１，７２，１０１，１０２ センサ信号線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のステアリングシャフトの捩れに応
   じて抵抗値が変化するトルクセンサと、このトルクセン
   サの出力端子の電圧変化に基づいて車両の操舵補助力を
   発生させる制御を行うコントローラとを備えたパワース
   テアリング装置において、 前記出力端子に接続される前記コントローラの入力端子
   に対して、プルアップ抵抗を介して電源を接続すること
   により、前記出力端子と入力端子を接続するセンサ信号
   線を電源線としても機能させる構成としたことを特徴と
   するパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記コントローラは、前記ステアリング
   シャフトの捩れに対する前記電圧変化の非線形性を是正
   すべく、前記電圧変化を補正する補正機能を有している
   ことを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装
   置。