JPS61207269A

JPS61207269A - 電動式動力舵取装置

Info

Publication number: JPS61207269A
Application number: JP60048414A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Koike; 小池　一郎
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1985-03-13
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1986-09-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、モータを介して動力操舵を行なう動力舵取
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、小さな操舵力で操舵を行なうために、油圧式の動
力舵取装置が用いられているが、油漏れの対策を厳重に
行なわねばならず、小形化するには限度があるのみでな
く、油圧ポンプ、配管などのコストアップ要因が多い。

この丸め、油圧に変えてモータの回転力を直接補助動力
に利用することが考えられ、操舵力センサによってステ
アリングホイールの操舵力を検出し、この操舵力に応じ
てモータの回転制御を行なえば、油圧式のものよシ構成
が簡単になシ、経済性が良くなる。この場合、操舵力セ
ンナは、ステアリングホイールの右または左方向の回転
方向識別も行なう必要があることから、ステアリングホ
イールの中立位置で所定レベルの信号を送出し、ステア
リングホイールの右または左方向の回転によってこの出
力レベルの変化方向が逆になるものを使用すれば、操舵
力変化の検出が簡単に表る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのような従来の装置は、常に出力信号を
送出してお夛、そのレベル変化を利用しているため、操
舵力センサの出力信号線が断線あるいは短絡する表どの
事故が発生すると、ステアリングホイールを右または左
方向の最大位置まで操作したと同じことになシ、運転者
の意志に関係なく動力操舵が行なわれてしまう欠点があ
った。

〔問題点を解決するための手段〕

このような欠点を解決するためにこの発明は、操舵に対
応した信号のレベルが所定範囲から外れた時に出力信号
を送出する異常検出器と、異常検出器から出力信号が発
生した時、動力操舵の禁止を行なう動力操舵禁止手段と
を設けたものである。

〔作用〕

異常検出器から出力信号が送出された時、動力操舵が禁
止される。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

同図において、１は例えば車軸と一体に回転する磁石円
板１ａとリードスイッチ１ｂとからなる車速センサ、２
は操舵トルクを検出する操舵力センナ、３は車輪の操向
量を検出する手段であるタイヤ偏角センナ、４ａ〜４ｄ
および５１〜５ｄはトランジスタ、６ａ〜６ｄは抵抗、
Ｔはモータ、８ａ〜８ｄはダイオード、１Ｇは車速、操
舵力、操向量をもとにモータＴに供給する電流を制御す
る制御装置である。

制御装置１０は波形整形回路１１、基準電圧発生口Ｍ　
１２　ａ〜１２ｄコンパレータ１３息〜１３・、電圧変
換器１４、絶対値変換器１５、Ａ／Ｄ変換器１６、制御
回路２０から構成されている。制御回路２゜は平均車速
演算回路２１、クロック信号発生器２２、デコーダ２３
ａ　ｊ２３ｂ　、パターンメモリ２４ａ〜２４ｄ１タイ
−ｒ　２５ｉ〜２５ｄ　％遅延回路２６ｍ、２６ｂ、ア
ンド回路２７ａ〜２７ｙ、オア回路２８１〜２８６．　
　インバータ２９から構成されている。

操舵力センサ２は第２図に示すようにハンドル５０と一
体に回転するギャップセンサ５１と、コラムシャフトと
一体に一転する磁性体からなる鉄片５２とから構成され
ている。そして、ギャップセンサ５１は第３図に示すよ
うに、鉄心５１１にコイル５１ｂが巻かれており、ハン
ドル５０を回転させることによってこの鉄心５１息が、
コラムシャフトに取付けられている鉄片５２に近づくか
、離れるかによって磁気抵抗が変ることを利用して鉄片
５２と鉄心５１凰との間のギャップ量を検出するよう罠
なっている。

タイヤ偏角センサ３は第４図に示すように、基板３ａに
印刷配線された電極３ｂと、この電極３ｂ上を移動する
７個の摺動子３Ｃとから構成され、摺動子３Ｃは７個と
も連動して電極３ｂ上を図の左右方向に摺動するように
構成されている。電極３ｂは端子Ｂに接続された摺動子
が摺動する部分に設けられたスリン）　３ｄと、端子Ｃ
−Ｇに接続された摺動子が接触する部分に設けられた空
白部３・とが設けられている。そして、基板３ａは車体
に固定し、摺動子３Ｃは操向方向の制御を行なうタイロ
ッドと一体に移動するようにしておけば、タイロッドの
動きに応じて端子人と端子Ｂ−Ｇとの導通状態は第５図
に示すように変化する。

このため、これらの端子よυ得られる出力信号からタイ
ロッドの位置、すなわちタイヤの偏角が検出できるよう
になっている０電圧変換器１４は操舵力センサ２に用いているギャップ
センサ５１の磁気抵抗の変化を、第６図に示すような電
圧変化に変換するもので、ｘ＝１の点が直進位置、ｘ＝
Ｏがステアリングホイールを左方向に最大回転させスト
ッパで規制された位置に対応し、ｘ＝ｂがステアリング
ホイールを右方向に最大回転させストッパ規制された位
置に対応する。絶対値変換器１５は電圧変換器１４の出
力信号を第７図に示すように、直進位置を中心に折返し
た信号を送出するようになっておシ、正の変位は右方向
のｉ舵トルクを表わし、負の変位は左方向の操舵トルク
を表わしている。コンパレータ１３’ｃは絶対′値変換
器１５から供給される信号の大きさが、基準電圧発生回
路１２ｂから供給される信号の大きさよりも小さい時、
非操舵状態を表わす「１」レベルの信号を送出するよう
になっておシ、この部分は非操舵状態を検出する手段を
構成している。また、コンパレータ１３ｄは電圧変換器
１４から供給されている信号レベルが基準電圧発生回路
１２ｃから供給されている信号レベルよシ小さくなった
時、「１」レベルの信号を送出するよう罠なっている。

コンパレータ１３ａは、電圧変換器１４から供給されて
いる信号レベルが、基準電圧発生回路１２ｄかも供給さ
れている信号レベルより大きくなった時、「１」レベル
の信号を送出するようになっている。基準電圧発生回路
１２ｃの出力電圧は第６図の記号Ｂのレベル、基準電圧
発生回路１２ｄの出力電圧は第６図の記号Ａのレベルに
設定されている。

パターンメモリ２４ａ〜２４ｄ　　はモータＴに供給す
る電流のデユーティ比を操舵トルクに対応させて記憶し
ているメモリであシ、第８図に示すように、４種類の特
性が記憶されている。同図において、横軸は操舵トルク
、縦軸はモータ７に供給する電流のデユーティ比を決め
るデータであシ、第８図（ａ）は低速走行時の特性であ
シ、デユーティ比を大きくして、モータ７から出力する
トルクが大きくなるようにしておシ、車速か大きくなる
にしたがって順次第８図（ｂ）〜（ｄ）に示すようにデ
ユーティ比を小さくして、モータＴから出力するトルク
が小さくなるようにしている。

タイマ２５ａ〜２５ｄはデコーダ２３＆によって選ばれ
たものだけに、クロック信号ＣＬ２が供給されることに
よって、その時点から所定時間にわたってｒｌＪレベル
の信号を送出するようになっておシ、パターンメモリ２
４ａ〜２４ｄから読出された信号で決まる時間が経過す
るとリセットされ、出力レベルを「０」レベルとするよ
うになっている。デコーダ２３ｂは端子ａ−ｅに供給さ
れる信号のデコードを行ない、デコード結果を端子ｆ〜
１のいずれか１つの端子から送出するが、端子ｊが「０
」レベルになった時は端子ａ−ｅに供給される信号にか
かわらず、今まで出力していたデコード結果をそのまま
記憶して出力し、端子ｊが「１」レベルに変った時点で
再び端子ａ−ｅに供給されている信号をデコードするよ
うになっている。クロック信号発生器２２は第９図に示
すクロック信号を送出するようＫなっている。

このように構成された装置において、先ず正常時の動作
を説明する。右操舵時は自動車の走行にともない車速セ
ンサ１から車速信号が発生し、この信号が波形整形回路
１１で整形され、平均車速演算回路２１によって平均車
速信号に変換される。

平均車速信号はデコーダ２３ｍによってデコードされ、
低速から高速までの範囲を４種類の区分にデコードし、
その区分に対応して、デコーダ２３ｍの出力端子のいず
れか１つの端子から「１」レベルの信号が出力される。

この時、操舵が行なわれているので、操舵力センサ２で
検出された操舵トルクは電圧変換器１４で電圧に変換さ
れ、絶対値変換器１５を介してＡ／Ｄ変換器１６に供給
され、そこで操舵トルクに対応したディジタル信号に変
換される。このディジタル信号はアンド回路２７ａ〜２
４ｆ　　に供給されるが、これらのアンド回路のうち、
どれか１つにだけデコーダ２３ｍから「１」レベルの信
号が供給されている。このためＶＤ変換器１６から出力
された信号はデコーダ２３ｍによって選択されているア
ンド回路を介してパターンメモリ２４ａ〜２４ｄのいず
れか１つに供給される。この時、車速か最低速区分にあ
るときは第８図（、）に示す特性の書込まれているパタ
ーンメモリ２４ｍが選択され、最高速区分にある時は第
８図（ｄ）に示す特性の書込まれているパターンメモリ
２４ｄが選択されるようになっている。

いずれかのパターンメモリが選択されると、そのパター
ンメモリから操舵トルクに対応する信号が読出され、読
出された信号がタイマに供給される。このため、タイマ
２５ａ〜２５ｄ　　のうちデコーダ２３ｍによって選択
されたタイマはクロック信号ＣＬ２が供給されることに
よって出力信号を送出し、パターンメモリから供給され
る信号で決まる時間経過後出力信号を停止する。そして
、この動作が繰返されるので、タイマからは車速および
操舵トルクに対応した信号が得られる。

一方、電圧変換器１４の出力はコンパレータ１３ｍ、　
１３ｂ　　に供給され、基準電圧発生回路１２＆から供
給される信号と比較されている。ここで、基準電圧発生
回路１２ｍの出力レベルを第６図のＸ＝ａの変位に対応
するものとしておけば、右操舵時はコンパレータ１３ｍ
かう「１」レベルの信号が出力される。そして、操舵時
はコンパレータ１３ａからｒＯＪレベルの信号が送出さ
れているので、この信号はインバータ２９を介して「１
」レベルの信号に変換され、アンド回路２７ｍ　、２７
ｂＫ供給される。

このため、右操舵時はアンド回路２７ｍから「１」レベ
ルの信号が送出され、この信号はオア回路２８ｂを介し
て出力される。

一方、ステアリングホイールを右方向に最大回転させて
も、コンパレータ１３ｄは反転入力端子の入力レベルが
非反転入力端子の入力レベルと等しいレベルまでしか達
しないので、「１」レベルの信号を送出したままになっ
ている。また、ステアリングホイールを左方向に最大回
転させた場合も、同様の理由でコンパレータ１３ｅは「
１」レペ／ｌ／（Ｄ信号を送出したままとなっている。

このため、アンド回路２７７もｒＢレベルの信号を出力
しているので、アンド回路２７ｕから「ｌ」レベルの信
号が出力され、トランジスタ４ｍ、５ｍがオンとなる。

また、オア回路２８ｂから遅延回路２６ｍに供給されて
いる信号はそこで所定時間遅延されて、アンド回路２７
ｇに供給される。アンド回路２７ｍの出力はアンド回路
２７ｇに供給されているので、オア回路２８畠から出力
された信号はアンド回路２７ｇ、オア回路２８ｄを介し
てアンド回路２７ｓに供給されるので、アンド回路２７
ｍ、　２７ｕから「１」レベルの信号が送出される。こ
のため、トランジスタ４ｂ。

５ｄがオンになり、モータ７は図の左方向から右方向に
電流が流れ、この時のトルクによって操向が行なわれる
。この時、パターンメモリ２４凰〜２４ｄよシ読出され
る信号によって決まるデユーティ比は、操舵トルクに比
例するようになっているので、モータＴに供給される電
流は操舵トルクが大きくなるｉｔど平均値が大きくなυ
、モータＴのトルクが大きくなる。

右方向への旋回が終了し、ハンドルに加えられていたト
ルクがなくなると、コンパレータ１３０は「１」レベル
の信号を送出するので、この信号はインバータ２９で反
転され２アンド回路２７ｍに供給される。このため、ア
ンド回路２７ｍは出力信号が「１」レベルからｒＯＪレ
ベルに転じ、オア回路２８ｂおよびアンド回路２７０か
ら送出していた「１」レベルの信号も「１」レベルから
ｒＯＪレベルに転する〇したがって、モータ７に電流が
供給されなくなる。

この状態になると、セルフアジイニングトルクの作用に
よって、通常の自動車であれば操向状態は直進状態にな
シ、これにともないハンドルは元の状態、すなわち操舵
トルクを加える前の位置に戻る。しかし、モータの回転
力を利用して操向を行なっているものでは前述した理由
によって直進状態への戻シ方が不十分となるので、次の
ように　。

してこの問題を解決している。

旋回を行なっている時、タイヤ偏角セ／す３は端子Ｂ−
Ｇよりタイヤ偏角に対応した信号を送出している。この
信号はデコーダ２３ｂでデコードされるが、右操舵時は
端子ｆまたはｇから「ｌ」レベルの信号を出力し、左操
舵時は端子ｈｔたは１から「１」レベルの信号を送出す
るようにしておく０また、タイヤ偏角を大偏角区分と、
小偏角区分に分け、大偏角区分では端子ｆｔたは端子１
から出力信号を送出し、小偏角区分では端子ｇまたはｈ
から出力信号を送出するように構成しておく。

一般に、通常走行時に操舵を行なった場合、タイヤ偏角
は小偏角区分にある。今、右操舵状態から非操舵状態に
変シ、タイヤ偏角が小偏角区分にあると、デコーダ２３
ｂは端子ｇから「１」レベルの信号を送出している。非
操舵状態であるから、コンパレータ１３ｃは「１」レベ
ルの信号を送出しているので、デコーダ２３ｂから出力
された信号はアンド回路２７ｋを介して出力される。こ
の信号はオア回路２８ｅを介して出力され、トランジス
タ４ａ　　。

５Ｃをオンにするとともに遅延回路２６ｂによって所定
時間遅延されてアンド回路２７ｔＩＣ供給される。

そして、アンド回路２７ｋから出力された信号は、アン
ド回路２７９　Ｋも供給されているので、クロック信号
ＣＬ３がアンド回路２７ｐ　、オア回路２８６を介して
アンド回路２７ｔに供給される。アンド回路２７ｔは遅
延回路２６ｂを介して信号が供給されているので、オア
回路２８８から供給された信号をアンド回路２７Ｋを介
してトランジスタ６ｄに供給し、トランジスタ６ｄ、５
ｂがオンになる０このため、モータ７は右操向時と反対
に１図の右方向から左方向への電流が流れ、モータ７は
右操向時の回転方向と逆方向に回転する。

この時、モータＴから出力されるトルクの大きさは、セ
ルファライニングトルクに抗する力を打消せば良いので
、旋回時よシも十分小さなもので良い。このため、モー
タ７に供給される電流の平均値も小さくて良く、この時
のクロック信号ＣＬ３のデユーティ比は旋回時よシも十
分小さく設定されている。

モータ７に旋回時と逆方向の電流が供給されることによ
って、モータを用いたことに起因するセルファライニン
グトルクに抗する力が打消されるので、旋回状態から直
進状態への復帰はセルファライニングトルクによって円
滑に行なわれ、運転者は異和感を感じることがない。

タイヤ偏角センサ３は第４図に示すように、端子Ｃ−Ｇ
の１つと端子Ａとの間の接触状態が２進法にしたがって
変化するようになっているものであるから、摺動子３Ｃ
が接触状態の変化する境界にある時、得られる出力信号
はその境界の前後で不確定になシ、このため振動などが
あると出力信号が変動し、得られる結果が不安定になる
。このため端子Ｂに接続された摺動子がスリン）　３ｄ
の位置に達し、そこから出力信号が得られなくなったと
き、デコーダ２３ｂはその直前の状態を保持し、端子Ｂ
に接続された摺動子から信号が得られるようになった時
、その時点の入力データをデコードするようにしている
。この丸め、抵抗値の変化する境界でも安定した出力が
得られる。

セルファライニングトルクが作用して直進状態に戻ると
、デコーダ２３ｂは端子ｆ−１のいずれからも信号を送
出しなくなる。このためアンド回路２７１〜２７ｍ、　
２７ｎ〜２７ｒ　　、オア回路２８ｄ　、２８ｅ。

アンド回路２７ｇ　、　２７ｔ　　の出力レベルはいず
れも「０」レベルとなるので、モータ７に供給されてい
た電流が遮断される。

以上は右方向への操向が行なわれている時の動作である
が、左方向への操向が行なわれている時の動作も同様に
して行なわれ、この時はモータ７に供給される電流の方
向が前述の説明と逆になる。

一方、タイヤ偏角が大偏角区分になる時、すなわち旋回
量が大きい時の車速は一般に小さくなっている。このた
め、セルファライニングトルクも小さいので、モータ７
から出力するトルクを大きくして、セルファライニング
トルクの不足量を補なう必要がある。このことを実現す
るため、デコーダ２３ｂで大偏角区分であることを検出
し九時は端子ｆまたは１から出力される信号にもとづい
てアンド回路２７１または２７ｍから「１」レベルの信
号を送出し、アンド回路２７ｎまたは２７ｒからクロッ
ク信号ＣＬ４を送出するようＫなっている。この時のク
ロック信号ＣＬ４は先のクロック信号ＣＬ３よシもデユ
ーティ比を大きくして、モータＴから出力されるトルク
が大きくなるようにしている０以上は正常時の動作であ
るが、操舵力センサ２の出力信号線が断線すると、電圧
変換器１４の出力は第６図の記号Ａよシも小さなレベル
となってしまう。このため、コンパレータ１３ｅから「
０」レベルの信号が送出され、アンド回路ｚｙｙ、　２
７ｕ〜２７ｘは出力がいずれも「０」レベルとなる。こ
のため、トランジスタ４ａ〜４ｄはいずれもオフとなっ
てモータ７に電流が供給されない。操舵センサ出力信号
線の短絡によるか、または電圧変換器１４が故障して第
６図の記号Ｂよシも大きな電圧が出力されるようになる
と、コンパレータ１３ｄから「Ｏ」レベルの信号が出力
されるので、同様にしてモータ７に電流が供給されなく
なり、やはり動力操舵が禁止される。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、操舵に対応して発生す
る信号のレベルが所定範囲から外れた時、動力操舵を禁
止するようにしたものであるから、操舵信号系の異常時
に運転者の意志に反して動力操舵が行なわれることが無
いので、安全な運転が行なえるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は操舵力センナの取付状態を示す概略構成図、第３図は
ギャップセンサの動作原理を示す概略構成図、第４図は
タイヤ偏角センサの一例を示す平面図、第５図は第４図
に示すタイヤ偏角センサから得られる出力信号の波形図
、第６図は第１図に示す電圧変換器の入出力特性を示す
グラフ、第７図は絶対値変換器の入出力特性を示すグラ
フ、第８図はパターンメモリの入出力特性を示すグラフ
、第９図はクロック信号発生器の出力信号波形を示す波
形図である。１・・・・車速センサ、２・・・・操舵力センサ、３・
＠＠φタイヤ偏角センサ、４ａ〜４ｄ、５ｍへ５ｄ１１
・会・トランジスタ、Ｔ・・・・モータ、１０・・・・
制御装置、１１・・・・波形整形回路、１２１〜１２ｄ
”・・拳基準電圧発生回路、１３１〜１３ｅ・・拳・コ
ンパレータ、１４・・・・電圧変換器、１５拳・・拳絶
対値変換器、１６・・・・Ａ　／　Ｄ変換器、２０・・
・・制御回路、２３ｍ。２３ｂ・・・０デコーダ、２４ａ〜２４ｄ・・・・パタ
ーンメモリ、２Ｔ＆〜２７．−・・番アンド回路、２８
ａ〜２８ｅ　・・・・オア回路。

Claims

【特許請求の範囲】

少なくとも操舵力に応じモータの回転トルクを制御して
動力操舵を行なう電動式動力舵取装置において、操舵に
対応する信号が所定範囲を外れたことを検出したときに
出力信号を発生する異常検出器と、異常検出器から出力
信号が発生したときに動力操舵を禁止する動力操舵禁止
手段とを備えたことを特徴とする電動式動力舵取装置。