JPS62191267A

JPS62191267A - 電動式パワ−ステアリング装置

Info

Publication number: JPS62191267A
Application number: JP61033420A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Fushimi; 伏見　武彦
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1986-02-17
Publication date: 1987-08-21

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】発明のｉ羊糸■１な８発明〔発明の目的〕（産業上の利用骨ＩＰ）本発明は、電動式パワーステアリング装置に係り、殊に
そのモータの過熱保護に係る。

（従来の技術）従来この種の電動パワーステアリング装置は、ステアリ
ングギア機構に作用的に連結されたステアリングシャフ
トと、該ステアリングシャフトに作用している回転トル
クを検出するトルク検出器と、前記ステアリングギア機
構に作用的に連結されてその作動を助勢するモータと、
前記トルク検出器で検出した回転トルク値を付与され、
該回転トルク値に応じて前記モータの付勢を制御する電
子式制御手段とから構成されている。

従って、ステアリング回転操作によりステアリングシャ
フトに回転トルクが発生すると、モータが付勢される。

よって、ステアリングギア機構が助勢され、円滑な操舵
をすることができることとなる。

ところが、ステアリング操作毎に付勢されるので、モー
タが過熱する恐れがある。このため、従来から一夕の過
熱保護が図られていた。

例えば、特開昭６０−３５６６３号公報に記載されたも
のでは、サーミスタ素子等の温度センサを付設してモー
タの温度を検出し、電子式制御手段に付与している。そ
して、電子式制御手段において、検出温度値と予め設定
された所定値（モータ温度上昇の最大許容値）とを比較
し、その差の低下に応じてモータ付勢量を低減させてい
る。よって、過度の温度上昇が抑制され、この結果、モ
ータの過熱防止が図られるようになっていた。

（発明が解消しようとする問題点）しかしながら、上記従来技術では、モータの温度を検出
しなければならず、サーミスタ素子等の温度センサの利
用が前提となる。サーミスタ素子等の温度センサでは、
そのインピーダンスが高いのでシールド線等で配線を被
覆したり、更には、電子制御回路を温度センサに近接配
置して、エミッションノイズ対策をしなければならない
。温度センザ即ちモータに近接配置した場合には、エン
ジンルーム内の高温に曝されることとなり、耐熱対策の
ために電子制御回路が高コストになると言う問題があっ
た。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に対して、簡
易な構成でモータの過熱を防止することを、その技術的
課題とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）この課題解決のために、本発明で講じた技術的手段は、
ステアリングギア機構に作用的に連結されたステアリン
グシャフトと、該ステアリングシャフトに作用している
回転トルクを検出するトルク検出器と、前記ステアリン
グギア機構に作用的に連結されてその作動を助勢するモ
ータと、該モータに付設され、所定の温度で開閉作動し
て前記モータを非付勢状態とするサーマルスイッチと、
前記トルク検出器で検出した回転トルク値を付与され、
該回転トルク値に応じて前記モータの付勢を制御する電
子式制御手段とから、電動式パワーステアリング装置を
構成するようにしたこと、或いは、ステアリングギア機
構に作用的に連結されたステアリングシャフトと、該ス
テアリングシャフトに作用している回転トルクを検出す
るトルク検出器と、前記ステアリングギア機構に作用的
に連結されてその作動を助勢するモータと、該モータに
付設され、所定の温度で開閉するサーマルスイッチと、
前記トルク検出器で検出した回転ｌ−ルク値と前記サー
マルスイッチの開閉信号とを付与され、該回転トルク値
に応じて前記モータの付勢を制御すると共に、サーマル
スイチの開閉信号に基づいて前記モータが前記所定温度
以上に上昇した時モータの付勢を停止する電子式制御手
段とから、電動式パワーステアリングを構成するように
したことにある。

（作用）このように、本発明の手段では、モータの温度を、所定
の温度で開閉するサーマルスイッチで検出している。そ
して、このサーマルスイチの開閉で直接モータを非付勢
としたり、或いは、サーマルスイッチの開閉信号を付与
された電子制御手段によりモータの付勢を停止する。よ
って、所定温度以上となると付勢停止されるので、モー
タの過熱が防止される。

しかも、所定の温度で開閉するサーマルスイッチを利用
したので、従来のサーミスタ素子等の温度センサを利用
した場合のような、エミッションノイズ対策を必要とせ
ず、構成が簡単且つ安価でモータを過熱防止できること
となる。

（実施例）以下図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例につ
いて説明する。

電動式パワーステアリング装置は、第２図に図示したよ
うに、ステアリングギア機構１６に作用的に連結された
ステアリングシャフト１１と、該ステアリングシャフト
１１に作用している回転トルクを検出する一対のトルク
検出器１５ａ、１５ｂと、前記ステアリングギア機構１
６に作用的に連結されてその回動を助勢するモータ１２
と、前記トルク検出器１５ａ、１５ｂで検出した回転ト
ルク信号値を付与され、該回転トルク信号値に応じて前
記モータ１２の付勢を制御する電子式制御手段１４と、
電子式制御手段１４及びモータ１２を駆動するバッテリ
１３とを備えている。

そして、電動式パワーステアリング装置では、ステアリ
ングホイールの回転操作で回転されると共に、モータ１
２の回転助勢でもステアリングシャフト１１は回転され
る。よって、ステアリング操作が円滑となる。

尚、ステアリングギア機構１６は、ステアリングシャフ
ト１１に一体的に設けられたピニオンギアと、左右の車
輪間に配設され、ピニオンギアと噛み合わされたラック
ギアとから構成されている（図示せず）。また、本実施
例では、モータ１２を、ステアリングシャフト１１のピ
ニオンギア側と連結させているが、ラックギア側と連結
させるようにしても良い。一対の回転トルク検出器１５
ａ、１５ｂは、ステアリングシャフト１１の軸周り対称
に配置され、夫々ステアリングシャフト１１に作用して
いる回転トルクを独立に検出する。

その検出信号値は、ステアリングシャフト１１に作用し
ている回転トルクが右向きか左向きかにより、正負に変
化する。

第１図に図示したように、電子式制御手段１４は、マイ
クロコンピュータ（以下、マイコンと呼ぶ）２２と、ア
ナログ・デジタル変換器１９と、一連のスイッチングト
ランジスタＴＲＩ、ＴＲ２、ＴＲ３，ＴＲ４，ＴＲ５と
、パルス幅変調器２１とを備えている。

一対の回転トルク検出器１５ａ、１５ｂは、アナログ・
デジタル変換器１９を経て、マイコン２２のポートａに
接続され、一対の回転トルク信号値（ＴＯＲＱＵｌ、Ｔ
ＯＲＱＵ２）をマイコン２２に付与する。また、パルス
幅変調器２１はマイコン２２のポートｄに接続され、マ
イコン２２からのパルス幅設定信号ＰＭに応じた時間幅
のパルスを出力する。

スイッチングトランジスタＴＲ１のベース端子はマイコ
ン２２のポートＣと接続され、マイコン２２からのＨ，
Ｌレベル信号により、オン、オフ制御される。このトラ
ンジスタＴＲＩのオン作動により、モータ非常停止用常
閉形リレースイッチ１８が開動作する。

更に、トランジスタＴＲ４，ＴＲ５のベース端子は、マ
イコン２２のポートｆ、　　ｇに夫々接続され、マイコ
ン２２からのモータ１２正転及び逆転指示信号たるＨ，
Ｌレベル信号によりオン、オフ作動される。一方、トラ
ンジスタＴＲ２，ＴＲ３のベース端子は、パルス幅変調
器２１の出力端子りと夫々接続され、そのＨレベルパル
ス幅の継続時間の間だけオンする。

マイコン２２のフローチャートで後述するが、トランジ
スタＴＲ２・ＴＲ，５及びトランジスタＴＲ３・ＴＲ４
は、夫々１セツトとして作動する。

トランジスタＴＲ２・ＴＲ５はモータを逆転付勢し、ト
ランジスタＴＲ３・ＴＲ４はモータを正転付勢するもの
である。

トランジスタＴＲ２，ＴＲ３の各コレクタ端子には、リ
レースイッチ１８を介して、バッテリ１３の陽極ＢＴが
接続されると共に、トランジスタＴＲ４，ＴＲ５の各ベ
ース端子が接地されている。

トランジスタＴＲ２，ＴＲ４のベース端子とコレクタ端
子とが接続されると共に、モータ１２の一方の端子１２
ａとも接続されている。同様に、トランジスタＴＲ３，
ＴＲ５のベース端子とコレクタ端子とが接続されると共
に、モータ１２の他方の端子ｔＺａとも、バイメタル式
開閉スイッチ２４を介して接続されている。よって、ト
ランジスタＴＲ２・ＴＲ５が共にオンすると、モータ１
２は逆転作動し、トランジスタＴＲ３・ＴＲ４が共にオ
ンすると、モータ１２は正転作動することとなる。

警報用発光ダイオード２０は車室内に配設されると共に
、インバータ２０ａを介して、マイコン２２のボートｅ
に接続されている。ボートｅからＩ］レベル信号が出力
されると、印可されている定電圧Ｖｃｃから電流が流れ
発光する。

尚、定電圧装置１７は、バッテリ１３とイグニッション
キースイッチＩＧを介して接続され、定電圧Ｖｃｃを出
力し、マイコン２２或いは発光ダイオード２０を作動状
態とする。

本発明の詳細な説明する。

バイメタル式開閉スイッチ２４は、第４図に図示したよ
うに、モータ１２のケース内の両整流ブラシ１２ａ、１
２ｂの間に固設されている。その可動片２４ａと固定片
２４ｂは、ハウジング２４Ｃ内に保持され、所定温度以
下では可動片２４ａと固定片２４ｂの接点は当接してい
る。

固定片２４ｂは、コネクタ３０を介して、トランジスタ
ＴＲ３，ＴＲ５のヘース端子とコレクタ端子との接続点
に接続されている。一方、可動片２４ａは整流ブラシ１
２ｂに接続され、モータのロータ３２を介して、他方の
ブラシ１２ａに接続される。そして、コネクタ３０を介
して、トランジスタＴＲ２，ＴＲ４のヘース端子とコレ
クタ端子との接続点に接続されている。

可動片２４ａは、モータ１２内の雰囲気温度が所定値以
上になると変形し、固定片２４ｂから離間する。よって
、モータ１２への電機子電流が遮断されることとなる。

次に、マイコン２２の制御フローチャートを説明する。

第３図に図示したように、スタート・すると、まず回転
トルク検出器１５ａ、１５ｂからのトルク信号値ＴＯＲ
ＱＵ１・ＴＯＲＱＵ２を取り込む（ステップＳｌ）。取
り込んだトルク信号値ＴＯＲＱＵ１・ＴＯＲＱＵ２を、
アナログデジタル変換処理をする（ステップＳ２）。更
に、両トルク検出信号ＴＯＲＱＵ１・Ｔ　ＯＲＱ　Ｕ　
２の平均値ＡＶと、差の絶対値を算出する。

差の絶対値が所定値未満かどうか判断する（ステップＳ
４）。所定値未満でない場合には、トルク検出器１５ａ
、１５ｂの少なくとも何れか一方に異常があると考えら
れる。よって、パルス幅変調器２１へのパルス幅指示を
停止する（ステップ５１２）と共に、トランジスタＴＲ
ＩをオンさせるようボートｂからＨレベル信号を出力す
る（ステップ５１３）。リレースイッチ１８が開作動し
モータ１２とバッテリー１３との間の接続が遮断される
。更に、ボートｅからＨレベル信号を出力し、発光ダイ
オード２０を発光させ、異常を警告すると共に（ステッ
プ５１４）、モータ１２の制御を停止する。

差の絶対値が所定値未満の場合には、平均値ＡＶが正負
或いはゼロかどうか判断する（ステップＳ６）。平均値
ＡＶが正値ならば、トランジスタＴＲ４をオンさせるよ
うボートｒからＩ（レベル信号を出力する（ステップＳ
７）。更に、平均値ＡＶに基づくパルス幅指示信号をボ
ートｄから出力する（ステップ５１０）。これにより、
ステアリングシャフト１１に作用している回転トルクに
応じてモータ１２が正転する。

同様に、平均値ＡＶが負値ならば、トランジスタＴＲ５
をオンさせるようボートｇからＨレベル信号を出力する
（ステップＳ９）、更に、平均値ＡＶに基づくパルス幅
指示信号をポー１−ｄから出力する（ステップ５１１）
。これにより、ステアリングシャフト１１に作用してい
る回転トルクに応じてモータ１２が逆転する。

また、平均値ＡＶがゼロならば、トランジスタＴＲ４，
ＴＲ５が共にオフするよう、ボートｆ。

ｇをＬレベルとする（ステップ３８）。

以後フローチャートの冒頭に復帰し、回転トルクに応じ
てモータ１２を正転成いは逆転作動させ、ステアリング
操作の助勢を適宜行う。

以上からなる実施例では、モータ１２が連続的に作動し
てケース内の雰囲気温度が所定値以上に上昇すると、バ
イメタル式開閉スイッチ２４が開作動する。この結果、
モータ１２への電機子電流の付与がなされず、速やかに
冷却されることとなる（停止域）。そして、モータ１２
内の雰囲気温度が所定値以下になると、開閉スイッチ２
４は閉状態に復帰し、電機子電流の通電が可能となる（
定格域）（第９図（ａ）、　　（ｂ）参照）。即ち、従
来の電動式パワーステアリング装置のモータ１２に、バ
イメタル式開閉スイッチ２４を付設するという、極めて
簡単な構成で過熱防止を図ることができるようになる。

モータ１２のケース内に配置出来ない時には、第５図に
図示したように、感温リードスイッチ３３をケースの底
に埋設させるようにしても良い。

この時、モータ１２のブラシ１２ａ、１２ｂの間に感温
リードスイッチ３３を電気的に接続することは困難な場
合には、第６図に図示したように、感温リードスイッチ
３３を所定温度以下では開放され、所定温度以上になる
と閉状態となるものとし、そして、感温リードスイッチ
３３の一端を、リレースイッチ１８のコイルの一端に接
続すると共に、感温リードスイッチ３３の他端を接地さ
せる。これにより、モータ１２の温度が所定値以上にな
ると、感温リードスイッチ３３が閉状態となり、リレー
スイッチ１８が開動作する。よって、モータ１２への電
機子電流の供給が遮断されるようになる。この場合、他
の構成は、第１図に図示した実施例と同様なので、説明
は省略する。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第１図に図示した実施例では、バイメタル式開閉スイッ
チ２４若しくは感温リードスイッチ３３で、モータ１２
の電機子路を開閉していた。これに対し、第７図に図示
したように、他の実施例は、感温リードスイッチ３３の
開閉信号をマイコン２２に付与するものである。

その構成は、モータ１２のケースに配設した感温リード
スイッチ３３の一端を接地すると共に、その他端に抵抗
Ｒ１を介して定電圧Ｖｃｃを印可する。更に、抵抗Ｒ１
と感温リードスイッチ３３との接続点を、抵抗Ｒ２，Ｒ
３を介してマイコン２２のポートｉと接続する。これに
より、マイコン２２のポートｉには、感温リードスイッ
チ３３の閉状態（モータ１２が所定温度以下）ではＬレ
ベル信号が付与され、開法！１３（モータ１２が所定温
度以上）ではＨレベル信号が付与されることとなる。

この実施例における、マイコン２２の制御フローチャー
トは、第８図に図示したように、スタートすると、まず
回転トルク検出器１５ａ、１５ｂからのトルク信号値Ｔ
ＯＲＱＵＩ・ＴＯＲＱＵ２を取り込む（ステップＳｌ’
）。取り込んだトルク信号値ＴＯＲＱＵ１・ＴＯＲＱＵ
２を、アナログデジタル変換処理をする（ステップＳ２
）。更に、両トルク信号値ＴＯＲＱＵＩ・Ｔ　ＯＲＱ　
Ｕ　２の平均値ＡＶと、差の絶対値を算出する（ステッ
プＳ３）。

更に、ポートｉに付与されている信号を取り込む（ステ
ップ３４１）。取り込んだ信号が■ルベルかＬレベルか
判断する。Ｌレベルならば、感温リードスイッチ３３が
閉状態でモータ１２は所定温度以下にあると、そして、
Ｈレベルならば、感温リードスイッチ３３が開状態でモ
ータ１２は所定温度以上の過熱状態にあると判断する（
ステップ５４２）。

ステップＳ４２で、モータ１２が所定温度以下ならば（
Ｎｏ）　、ステップＳ３で算出した差の絶対値が所定値
未満かどうか判断する（ステップＳ４）。所定値未満で
ない場合には、トルク検出器１５ａ、１５ｂの少なくと
も何れか一方に異常があると考えられる。パルス幅変調
器２１へのパルス幅指示を停止する（ステップ５１２）
と共に、ポートｅからＨレベル信号を出力し、発光ダイ
オード２０を発光させ、異常を警告する（ステップ５１
４）、更にトランジスタＴＲＩをオンさせるようポート
ｂからＨレベル信号を出力する。更に、リレースイッチ
１８が開作動しモータ１２とバッテリー１３との間の接
続が遮断される（ステップ５４６）。

一方、ステップＳ４６で、差の絶対値が所定値未満の場
合には、低減係数Ｘの値を１に設定すると共に、回数値
ＴｉＭＥを１に設定するユ更に、トルク信号値に応じて
定められるパルス幅指示信号ＰＭを、パルス幅指示信号
ＰＭと低減定数Ｘとの積と置き換える（ステップ５５２
）。

その上で、平均値ＡＶが正負或いはゼロかどうか判断す
る（ステップＳ６）。平均値ＡＶが正値ならば、トラン
ジスタＴＲ４をオンさせるようボートｆからＨレベル信
号を出力する（ステップＳ７）。更に、平均値ＡＶに基
づくパルス幅指示信号ＰＭをボートｄから出力する（ス
テップ５ＩＯ）。これにより、ステアリングシャフト１
１に作用している回転トルクに応じてモータ１２が正転
することとなる。

同様に、平均値ＡＶが負値ならば、トランジスタＴＲ５
をオンさせるようボートｇからＩ（レベル信号を出力す
る（ステップＳ９）。更に、平均値ＡＶに基づくパルス
幅指示信号ＰＭをポー）ｄから出力する（ステップ５１
１）。これにより、ステアリングシャフト１１に作用し
ている回転トルクに応じてモータ１２が逆転することと
なる。

また、平均値ＡＶがゼロならば、トランジスタＴＲ４，
ＴＲ５が共にオフするよう、ボートｒ８ｇをＬレベルと
する（ステップＳ８）。

ところが、ステップＳ４２で、モータ１２が過熱と判断
された時には（ＹＥＳ）、回数値ＴｉＭＥに応じて低減
定数値Ｘ（１より小さな正値）を設定する（ステップ５
４３）。回数値ＴｉＭＥを１だけ増加させた後、回数値
ＴｉＭＥが予め定めた設定値より大きいか比較する（ス
テップ５４５）。回数値ＴｉＭＥが小さければ（Ｎｏ）
　、ステップＳ５２で、パルス幅処理を行うと共に低減
定数値Ｘに応じてパルス幅指示信号ＰＭを低減する。回
数値ＴｉＭＥが設定値より大きければ（ＹＥＳ）、トラ
ンジスタＴＲＩをオンさせるようボートｂからＨレベル
信号を出力し、リレースイッチ１８を開作動させモータ
１２とバッテリー１３との間の接続を遮断する（ステッ
プ３４６）。

このように他の実施例は構成されているから、ケース内
の雰囲気温度が所定値以上に上昇すると、感温リードス
イッチ３３が開動作する。この結果、マイコン２２のボ
ートｉに付与されている信号が変化する。マイコン２２
は、その処理フローチャートのステップＳ４２において
、モータ過熱と判断する。低減係数Ｘが順次１より小さ
い値に低減されることとなる。よって、第９図（ｃ）に
図示したように、モータ１２はその出力が徐々に低減さ
れ、所定時間経過後モータ１２は停止することとなる。

この様に、過熱時モータ１２の出力が徐々に低減される
ので、モータ１２による助勢が徐々に弱められる。ステ
アリング操作力の急激な増加が発生せず、たとえモータ
１２を停止させたとしても円滑なステアリング操作を維
持できる。

また、第９図（ｄ）に図示したように、モータ１２内の
雰囲気温度が所定値以下になると、モータ１２を自動的
に作動状態に復帰させるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上ご説明しましたように、本発明では、モータの温度
を、所定の温度で開閉するサーマルスイッチで検出して
いる。そして、このサーマルスイチの開閉で直接モータ
を非付勢としたり、或いは、サーマルスイッチの開閉信
号を付与された電子制御手段によりモータの付勢を停止
する。よって、所定温度以上となると付勢停止されるの
で、モータの過熱が防止されるようになる。

しかも、所定の温度で開閉するサーマルスイッチを利用
したので、従来のサーミスタ素子等の温度センサを利用
した場合のような、エミッションノイズ対策を必要とせ
ず、構成が簡単且つ安価でモータを過熱防止できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における制御手段を示すブロ
ック図、第２図は電動式パワーステアリングを示す斜視
図、第３図は制御手段における処理手順を示すフローチ
ャート、第４図はモータへのバイメタル式スイッチの取
りつけ状態を示す断面図、第５図はモータへの感温式リ
ードスイッチの取りつけ状態を示す断面図、第６図は変
形実施例における制御手段を示すブロック図、第７図は
他の実施例における制御手段を示すブロック図、第８図
は他の実施例における処理手順を示すフローチャート、
そして、第９図は各実施例におけるスイッチの開閉に伴
う、モータの作動状態を示すタイミングチャートである
。１１・・・ステアリングシャフト、１２・・・モータ、１３・・・電子式制御手段、１５ａ、１５ｂ・・・トルク検出器、１６・・・ステアリングギア機構、２２・・・マイクロコンピータ２４．３３・・・サーマルスイッチ、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ステアリングギア機構に作用的に連結されたステ
アリングシャフトと、該ステアリングシャフトに作用している回転トルクを検
出するトルク検出器と、前記ステアリングギア機構に作用的に連結されてその作
動を助勢するモータと、該モータに付設され、所定の温度で開閉作動して前記モ
ータを非付勢状態とするサーマルスイッチと、前記トルク検出器で検出した回転トルク値を付与され、
該回転トルク値に応じて前記モータの付勢を制御する電
子式制御手段とから成る電動式パワーステアリング装置
。
（２）ステアリングギア機構に作用的に連結されたステ
アリングシャフトと、該ステアリングシャフトに作用している回転トルクを検
出するトルク検出器と、前記ステアリングギア機構に作用的に連結されてその作
動を助勢するモータと、該モータに付設され、所定の温度で開閉するサーマルス
イッチと、前記トルク検出器で検出した回転トルク値と前記サーマ
ルスイッチの開閉信号とを付与され、該回転トルク値に
応じて前記モータの付勢を制御すると共に、サーマルス
イチの開閉信号に基づいて前記モータが前記所定温度以
上に上昇した時モータの付勢を停止する電子式制御手段
とから成る電動式パワーステアリング装置。