JPS62231871A - 電動式パワ−ステアリング装置 - Google Patents

電動式パワ−ステアリング装置

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JPS62231871A
JPS62231871A JP61073816A JP7381686A JPS62231871A JP S62231871 A JPS62231871 A JP S62231871A JP 61073816 A JP61073816 A JP 61073816A JP 7381686 A JP7381686 A JP 7381686A JP S62231871 A JPS62231871 A JP S62231871A
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steering
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fets
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0484Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures for reaction to failures, e.g. limp home
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

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、電動式パワーステアリング装置に関し、詳
しくは電動機を駆動する″11!動機駆動手段の動作の
信頼性を高めたものである。
(従来技術) 一般に、電動式パワーステアリング装置としては、マイ
クロコンピュータ等により構成された電動機制御部、電
動機を駆動する電動機駆動手段を備え、ステアリング系
に作用する操作量、例えば操舵トルク、操舵回転数、操
舵角等を検出し、これらの検出信号に基づき電動機制御
部において電動機の制m@号を決定し、この制御信号に
より駆動手段において電動機を駆動制御し、これにより
電動機の応答性能を高め、操舵フィーリングの向上を図
っている。
また、電動機を駆動制御する電動機駆動手段は、スイッ
チング素子で構成され、一定周波数のPWM制御によっ
て制御が行なわれており、このような駆動手段(駆動回
路)としては、例えば第9図や第10図に示されるもの
がある。
第9図(a)の駆動回路は、リレー接点(81a。
82a、83a、84a)及びダイオード(81b、8
2b、83b、84b)をそれぞれ−組として並列接続
した4組のアームをブリッジ状に接続したブリッジ回路
を備えている。ここで、接点(81a)及びダイオード
(81b)を並列接続した回路を第1のアーム(81)
とし、時計方向にそれぞれ第2.第3、第4のアーム(
82゜83.84)とする、また、ブリッパン回路の互
いに隣合う第1並びに第2のアーム(81,82)の接
続点及びこの隣合う第1並びに第2のアーム(81,8
2)と対称に位置し互いに隣合う第3並びに第4のアー
ム(83,84)の接続点は電源端子であり、一方の接
続+1にはパンテリ(50)の正極が接続され、他方の
接続点にはスイッチングトランジスタ(89)を介して
/<ッテリ(50)の負極が接続されている。さらに互
いに隣合う第4並びに第1のアーム(84,81)の接
続点及び〃いに隣合う第2並びに第3のアーム(82,
83)の接続点は出力端子であり、電動機4が接続され
ている。また、トランジスタ(89)のベースには電動
機制御部からの制御信号によって動作するドライブユニ
ット(80)が接続されている。各アーム(81’)〜
(84)のリレー接点(81a) 〜(84a)は、バ
ッテリ(50)とトライブユニツ) (80)との間に
接続したリレーコイル(81c、82c、83c、84
c)で駆動する。第1及び第3のアーム(81,83)
に対応するリレーコイル(81c、83c)は直列に接
続され、また第2及び第4のアーム(82,84)に対
応するリレーコイル(82c 、84c)は直列に接続
され、これら2つの直列回路が互いに並列に接続されて
いる。
次に、この従来装置の動作を説明する。先ず、電動機(
4)を例えば正転させる場合、第1及び第3のアームの
接点(81a、83a)を閉じ、他の接点(82a、8
4a)は開く、この状態でトランジスタ(9)をPWM
制御する。このPWM制御でトランジスタ(89)がオ
ン状態となっているときは、第9図(b)の矢印で示す
ように、接点(81a、83a)を介して電流が流れる
。また、トランジスタ(89)がオフ状態となっている
ときは、第9図(c)の矢印で示すように、接点(81
a、83a)を介して流れる電流は、電動機(0、接点
(81a、83a)並びにダイオード(82b、84b
)を介して還流する。電動機(4)を逆転させるときも
、接点(82a、84a)を閉じることにより同様に動
作する。
第10図のwIA動回路は、第9図のリレー接点(81
a)〜(84a)の代りにスイッチングトランジスタ(
91,92,93,94)を用いたものである。この回
路では、電動機(4)の正転に際し第1及び第3のアー
ムのトランジスタ(81)をオン状態とし、例えば第3
のアーム(83)のトランジスタ(83)をPWM駆動
する。このPWM制御でトランジスタ(83)がオン状
態となっているときは、第10図(b)の矢印で示すよ
うに、トランジスタ(91,93)を介して′電流が流
れる。またトランジスタ(93)がオフ状態となってい
るときは、第1O図(C)の矢印で示すように、トラン
ジスタ(91)を介して流れる電流は、トランジスタ(
91)、電動機(0、並びにダイオード(82b)を介
して一流する。電動機(0を逆転させるときは、トラン
ジスタ(92,94)について同様の動作を実行させれ
ばよい。
(発明が解決しようとする問題点) 以トのような従来の駆動回路によれば、いずれも次のよ
うな不具合を生ずるおそれがある。第9図の駆動回路に
よれば、同図(b) 、 (c)の状態からリレー接点
(81a)を開くように指令信号が変わった場合(接点
(83a)にも同様の指令信号が与えられている)、接
点(81a)が閉じたままであったり、又はダイオード
(81b)が導通状態になってしまうなど第1のアーム
(81)にオン故障が生じたとすると、第9図(d)に
示すような閉回路が形成される。この閉回路は、電動機
(4)を正転させようとする外力Nに対して、電動機(
0の誘導起電力による電流(i)が流れることにより電
動機の制動回路として作用する。この場合、ステアリン
グ系の回転速度に比例して′wt、gh機の回転速度も
増大するため、ステアリングの高速転舵時に制動力に抗
する大きな操舵力を必要とするようになってしまう。
また、第10図の駆動回路によれば、同図(b)。
(C)の状態からトランジスタ(91)をオフ状態にす
るよう指令信号が変わった場合(トランジスタ(93)
にも同様の指令信号が与えられている)、トランジスタ
(91)がオン状態のままであったり、又はダイオード
頁81b)が導通状態になってしまうなど第1のアーム
(81)にオン故障が生じたとすると、第10図(d)
に示すような閉回路が形成される。この閉回路も、第9
図の場合と同様に制動回路として作用する。貰って、高
速走行時のように操舵回転速度の低い状態では問題ない
が、低速走行時のように転舵速度の速い場合には、電動
式パワーステアリング装置の追従性能を低下させてしま
うおそれがあった。
従って、この発明は、特定のオン故障時にあってもステ
アリングの操舵性能を害することなく、信頼性を高めた
電動式パワーステアリング装置を提供することを目的と
する。
(問題点を解決するための手段及び作用)この目的を達
成するため、本発明では、ダイオードを有する4組のス
イッチング素子によりブリッジ回路を構成し、このブリ
ッジ回路の入力端子間に電源が接続される一方ブリッジ
回路の出力端子間に゛1ヒ動機が接続された電動機駆動
手段を備え、この電動機駆動手段と電!lI機との間に
介装されたスイッチ手段を備えた構成である。したがっ
て、ブリッジ回路の各組のアームがオン故障した場合で
も、スイッチ手段の動作によって回路を開くことにより
、電動機に制動力を発生するような閉回路が形成されな
い。
(発明の実施例) 以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説11する
。なお、各図において従来と同一の符号は同様の対象を
示すものとする。
第1図はこの発明の実施例に係る電動式パワーステアリ
ング?を置を示す系統図である0図において、(1)は
検出部、(2)は検出部(1)の出力信号に基づいて電
動機制御信号を決定する電動機制御部、(3)は電動機
を駆動する電動機駆動回路(電動機駆動手段)、(0は
ステアリング系に対して補助トルクを発生する電動機、
(5)は電源回路である。
上記検出部(1)はステアリング系に付与される操舵ト
ルク及び操舵回転数を検出するセンサ(11゜12)を
備え、各インターフェース回路(13,14)を介して
各検出信号S、、S、およびS3.S、が電動機制御部
(2)に入力される。操舵トルクセンサ(11)及び操
舵回転センサ(12)の出力(Sl 。
S2 )、 (S3 、 S4 )は、それぞれ第2図
、第3図の如くなる。上記電動機制御部(2)は、 A
/D:17 /< −タ(21)ヤマイクロコンピュー
タユニット(MCU) (22)からなり、電動al(
4)の制御信号を決定して出力する。即ち、M CU 
(22)においては、操舵トルク検出信号T(T=lS
l −521)に基づいて、第4図の如くメモリに格納
された電動機制御デユーティD、を読出し、操舵回転数
N(N= l S3−341)に基づいて、第5図の如
くメモリに格納された電動機回転数制御デユーティDN
を読出し、これらにより電動機制御信号T3.T4が決
定され出力される。
L記!ji、動機駆動回路(3)は、ドライブユニット
(30)と、4つのF E T (31,32,33,
34)をそれぞれ各アームとして組合わせたブリッジ回
路とからなる。これらのFETは、その内部がダイオー
ド接合により、素子としての〃いに隣合う第1並びに第
2のF E T (31,32)の接続点及びこの隣合
う第11tびに第2のF E T (31,32)と対
称に位こし互いに隣合う第3並びに第4のF E T 
(33,34)の接続点(38)が電源端子であり、一
方の接続点には電源回路(5)のリレー回路(54)が
接続し、他方の接続点には駆動電源のアーム側に接続し
ている。また、互いに隣合う第4並びに第1のFET(
34゜31)の接続点及び互いに隣合う第2並びに第3
のF E T (32,33)の接続点は出力端子であ
り、リレー回路(スイッチ手段> (39)を介して電
動al(4)が接続している。このリレー回路(39)
を流れる電流すなわち電動機(0の電機子電流は電流検
出回路(40)で検出され、A/Dコン八−へ(21)
を介してM CU (22)に入力され、電動機系の故
障診断データとしている。この検出信号S5は、例えば
第6図に示すようである。そして、各F E T (3
1)〜(34)のゲートをドライブ二二ッ) (30)
の出力信号で駆動することにより、F E T (31
)〜(34)をスイッチング素子として作動させ、電動
機(4)が駆動制御される。尚、正常時にはL記すレー
回路(39)と(50には、リレー制御信号ORがO1
?=1として入力されて接続状態を維持しており、ot
t=。
が入力されると遮断して電動機(0の回路を開く。
に配電源回路(5)は、車載バッテリ(50)の電力を
、ヒユーズ回路(51)、イグニッションスイッチなど
のキースイッチ(52)、ヒユーズ回路(53) ヲ介
して、リレー回路(54)及び定電圧回路(55)に供
給する。リレー回路(54)は、駆動回路(3)のFE
T(31)〜(34)への電力を導通遮断するためのも
のである。定電圧回路(55)はM CU (22)等
を作動させるためのものである。
第7図はこの発明の実施例に係る電動式パワーステアリ
ング装置の主に機械的構成を示す縦断面図である。同図
によれば、この実施例の電動式パワーステアリング装置
は、ピニオン軸(71)をステアリングの運動を伝達す
る入力軸とし、また電動a(4)の発生する補助トルク
を所望の回転数で伝達するラック輛(72)を出力軸と
したラックアンドビニオン形の構成を有する。
人力軸(71)の一端にはピニオンギヤ(711)を形
成してあり、後述する出力軸(72)のラックギヤ(7
21)と噛合している。このような入力軸(71)は、
シール部材(712) 、軸受け(713,714) 
、  ビニオンケース(715) 、軸受(716,7
17)を介して、ラックケース(73)に回動自在に支
持されている。ここで、入力軸(71)はピニオンギヤ
(711)を介してラックギヤ(721)と噛合してス
テアリングホイールの回転に伴って回動するが、ビニオ
ンケース(715)もラックケース(73)に対して一
定範囲で回動可能である。入力軸(71)には、入力軸
(71)の回転方向及び回転速度を検出する操舵回転セ
ンサ(12)、入力軸(71)の回転トルクを検出する
操舵トルクセンサ(11)が設けられている。操舵回転
センサ(12)は、入力軸(71)に軸着されたプーリ
(121)の回転をタイミングベル) (122)によ
って図示しないゼネレータに伝達する構成となっている
。そして、ゼネレータからの検出信号S、、S、が出力
される。この信号の絶対値が操舵回転速度を与え、この
出力信号の極性が回転方向を与える。この出力信号が第
3図の曲線S3 、S4に対応することは前述した。P
j舵トルクセンサ(11)は、1つの1次コイル(11
1)並びに2つの2次コイル(112,113)及び磁
性材料をもって成り入力軸(71)の回転に関連して変
位する可動コア(114)を備えた差動変圧器の構成を
有する。可動コア(114)は、コイルスプリング(1
15,118)で挟持され軸方向(図面左右方向)に変
位可使なピストン(117)に連結しである。このピス
トン(11?)の中はどには凹部(l17a)が形成し
てあり、この凹部(l17a)には、ビン(+18)が
係合している。このビン(118)は、入力軸(71)
の中心軸かられずかに偏心してビニオンケース(715
)に固定してあり、その軸方向の変位7.1が回転トル
クに比例するようになっている。6eって、1次コイル
(Il+)に制御装置(74)から交番信号TIを入力
し、2次コイル(112,113)でこのイハ号を差動
的に取出すことにより可動コア(114)の変位従って
操舵トルクを電気信号として検出することが可能となる
。この出力信号が第2図のS、、S、に対応する。 補
助トルク発生用の電動Jlt (4)は、プーリ(74
1)及びコグベルト(742)を介して、出力軸(72
)と同軸状に配近した減速機構(76)のプーリ(76
1)にその補助トルクを伝達すしたポールネジ(7B2
)にポール(783)を介してボルトナラ) (784
)を組合わせたいわゆるボールナツト機構をしている。
以上のような電動式パワーステアリング装置の動作を第
8図(a) 、 (b)のフローチャートを参照しつつ
説明する。なお、以下の説明でPO−PG4の符号はフ
ローチャート中の各ステップの番号に対応する。また1
例えば(PG−Y)及び(PG−N)などの符号は、判
断ブロック(pe)の判断がそれぞれ肯定的及び否定的
であることを示すものとする。
まず、電動式パワーステアリング装置がイグニッション
キーなどの操作によって起動(PO)すると、M CU
 (22)などの初期設定が行われ(PI)、初期故障
診断及びステップP40、P60以下で示す故障診断を
それぞれサブルーチンで実行する。初期故障診断のサブ
ルーチンは周知であり、省略した0次に、操舵トルクセ
ンサ(11)の検出信号s、、s2を読込み(PG)、
ステップP40以下のサブルーチンで量中センサの故障
論断を実行する。引続いて。
S、、S、を算出して第2図の操舵トルクTを得(P5
)、この操舵トルクTの絶対値を得るための変換を行い
その符号のフラグFを立てる(26〜P9)。
こうして求めた操舵トルクTの絶対値をアドレスとし、
第4図に示すようなデユーティ値特性曲線り工を記憶さ
せたメモリのテーブル(りをアクセスする(PIO) 
、次に、操舵回転センサ(12)の検出信号S、、S4
を読込み(pH) 、ステップP40で示すサブルーチ
ンでセンサの故障診断を行なう。
そしてS3 、S、を演算して(PI3) 、第3図の
操舵回転数Nの絶対値変換およびその符号フラグGを立
てる(P14〜P17)、そして第5図に示すようなデ
ユーティ値特性曲MI D nを記憶させたメモリのテ
ーブル(2)をアクセスする(PIO) 、このように
して、電動機(4)に要求する回転トルクを発生させる
に必要なトルク制御信号のデユーティ値07.回転速度
を発生させるに必要な回転数制御信号のデユーティ値D
Nを得ることができ、これらのデユーティ値DTとり、
により制v44s号T4が構成されている。
ステップP19では、各デユーティ値DT 。
DNを求めるに際して立てたフラグF、Gが一致するか
否かを判断する。一致する場合(PIO−Y)には、ス
テアリングホイールが往き操作状態にあると判断してデ
ユーティ値DQ zDy +DN及びデユーティI’m
Du=1を演算する(P2O,P21) 、 一致しな
い場合(PIO−N)には、ステアリングホイールが戻
り操作状態にあると判断してのデユーティ値り、=DT
及びデユーティ値Du!l−D、を演算する(P22.
P2O) 、この後、ステアリングホイールに操舵トル
クが付与されているかどうか即ちDo=Oかが判別され
(P24) 、Do −0の場合にはR=L=0とする
(P211) 、また、DO=Oでない場合には、フラ
グFのチェックが行なわれる(P25) 、 F = 
1の場合にはR=O、L= 1としくP27) 、  
F −1でない場合にはR=1.L=Oとする(P2O
) 、そして、ステップP29でR,Lを内容とする方
向制御信号T3を出力し、ステップP30でDo、Du
からなるトルク制御信号T4を出力し、ステップP8Q
で電動機系の故障診断を(P2O)を行って一連の処理
を繰返す、尚、上記R,Lは回転方向信号T3の回転方
向を示す符号であり、例えばRは右回転、Lは左回転を
示す。
また、上記Do、DUはトルク信号T4の内容であるデ
ユーティ値であり、例えばり、はブリッジの一組のFE
T(31)と(33)のうち、一方のFET(33)に
、DUはその他方のF E T (31)ニ付与され、
本実施例ではDU、DoがPWM信号である。
次にセンサ故障診断(PIO)のサブルーチンについて
第8図(b)に基づき説明する。すなわち、操舵トルク
センナであるかの判別が行なわれ(P41) 、操舵ト
ルクセンサである場合には、操舵トルクセンサ(11)
からの検出信号SIをAに、S2をBに夫々置数する(
P42 、 P2O)、操舵トルクセンサでない場合に
は操舵回転センサ(12)からの検出信号S3をAに、
S4をBに夫々n数する(ρ44.P45) 、そして
(A+B)/2なる前立をしこれをdとしくP4O) 
、このdが予め設定した各検出信号(S+〜S4 )の
下限値aとE限値すの間の範囲内にあるかどうかが判別
される(P4?、P2O) 。
このWA囲内にある場合には、夫々次の各ステップR5
又はPI3に戻る。この範囲内にない場合には、R=L
 =0 、Do =Du =0リレー制御信号0ρ=0
としくP2O〜P52)、各信号R,L、Do。
Duを電動機駆動回路(3)に出力し、リレー制御信号
ORをリレー回路(50と(38)に出力して(P53
) 、制御処理を停止する(P54) 、そして、リレ
ー回路(50の駆動によりブリッジ回路への電源の供給
が停止されるとともに、リレー回路(39)の駆動によ
りブリッジ回路と電動機(4)との接続回路が開かれる
。したがって、電動機駆動回路(3)および電動機(0
の駆動が停止し、マニュアルステアリングに移行する。
また、電動機系の故障診断を行なうサブルーチンP80
においては、電流検出回路(40)からの検出信号S5
を読込み(Pet) 、第4図に示すトルク制御デユー
ティDTの許容範囲Cにあるかどうかが判別される(P
O2,PO2) 、この許容範囲Cは同図に示すように
DTを中心に予め設定されている。そして、検出信号S
5がこの許容範囲内にある場合には、次のステップP3
に戻り(PO2) 、許容範囲内にない場合には、先の
センサ故障診断と同様にR= L=0 、D、=Du 
=0.0R=Oとして各信号を出力して制御処理を停止
する(P54) 、 したがって、リレー制御信号0.
=0によりリレー回路(50と(39)が遮断状態とな
り、上記同様にマニュアルステアリングに移動する。
このように本実施例の電動式パワーステアリング装置に
よれば、電動機系、即ち電動機駆動回路のブリッジアー
ムを構成するF E T (31)〜(30のいずれか
が破壊するなどして導通状態となっても、このFET破
壊を電流検出回路(40)で検出し、M CU (22
)でリレー回路(33)を遮断状態とする二とにより閉
回路の形成を回避することができるので、電動機(0に
制動電流が流れるようなことはなくな・す、装置の信頼
性を高めることができる。
尚、−上記実施例ではブリッジ回路をFETを用いて構
成したが、従来の如くダイオード素子とリレー接点又は
トランジスタとによりブリッジ回路を構成した場合にも
、適用できる。また、スイッチ手段としてはリレー回路
に限らず、同等の機能を有する回路を用いてもよい、更
に故障診断に基づいてリレー回路をオフ状態(非導通状
態)とする場合にって説明したが、必要に応じて手動ス
イッチなどにより積極的に各リレー回路をオフ状態とし
てもよい。
(発明の効果) この発明によれば、以上のように電動機に流れこむ電流
がスイッチ手段により確実に遮断されるため、従来の如
き閉回路が形成されないので電動機駆動手段のスイッチ
ング素子がオン故障した場合にも電動機に制動電流が流
れなくなり、その結果、安定で良好な操舵フィーリング
を得ることができるとともに信頼性の向上を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例に係る電動式パワーステアリ
ング装置の系統図、第2図乃至第6図はこの発明に係る
電動式パワーステアリング装置の動作特性図、第7図は
この発明の実施例に係る電動式パワーステアリング装置
の機械的構成の縦断面図、第8図(a)、(b)はこの
発明の実施例に係る電動式パワーステアリング装置の動
作を説明するためのフ埜ローチャート、第9図(a)〜
(d)及び第10図(a)〜(d)は従来装備の説明図
である。 図面において、(3)は電動機駆動手段、(4)は’、
ft動機、(31)〜(34)はブリッジを構成するス
イッチング素子、(39)はスイッチ手段、(50)は
電源である。 特許出願人  本田技研工業株式会社 代理人 弁理士  下  1) 容一部間  弁理士 
 大  橘  邦  部同  弁理士  小  山  
   右同  弁理士  野  1)    茂第2図 第4図      第6図 第5図 区             、Ω 派

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ダイオードを有する4組のスイッチング素子によりブリ
    ッジ回路を構成し、このブリッジ回路の入力端子間に電
    源が接続される一方、ブリッジ回路の出力端子間に電動
    機が接続された電動機駆動手段を備え、前記電動機の動
    力をステアリング系に作用させて操舵力の軽減を図る電
    動式パワーステアリング装置において、前記電動機駆動
    手段と電動機の間にスイッチ手段を介装したことを特徴
    とする電動式パワーステアリング装置。
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