JPS63162370A - モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御装置 - Google Patents

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、自動車の舵取り装置をモータの回転力で補
助負荷付勢するモータ駆動式パワーステアリング制御装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種のモータ駆動式パワーステアリング制御装
置は、モータの駆動力を減速機を介してギヤまたはベル
トなどの伝達機構により、ステアリングシャフトあるい
はラック軸に補助負荷付勢する構造である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のモータ駆動式パワーステアリング
制御装置では、操舵トルクに応じて補助負荷付勢を加え
ているが、トルクセンサの故障時には、操舵しないのに
勝手にハンドルを回して危険となる欠点を有していた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、トルクセンサ故障時にハンドルが勝手に回ること
がな（なるとともに、制御プログラムの変更のみで大き
なコストアップを伴わずに安全性の向上を期すことがで
きるモータ駆動式パワーステアリング制御装置を得るこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るモータ駆動式パワーステアリング制御装
置は、第１および第２の変位対電気信号変換部を有する
トルクセンサと、このトルクセンサの異常を検出してモ
ータ電流と電磁クラッチ印加電圧を遮断するコントロー
ルユニットとを設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、トルクセンサの第１および第２の
電位対電気信号の偏差が所定以上になると、コントロー
ルユニットが異常と判断して、モータの電流と電磁クラ
ッチの印加電圧を遮断する。

〔実施例〕

以下、この発明のモータ駆動式パワーステアリング制御
装置の実施例について図面に基づき説明する。第１図は
その一実施例の構成を示すブロック図である。この第１
図において、１は運転者の操舵回転力を受けるハンドル
である。このハンドル１は第１のステアリングシャフト
２ａを介して第１のユニバーサルジヨイント４ａに連結
されている。

この第１のユニバーサルジヨイント４ａは第２のステア
リングシャフト２ｂを介して第２のユニバーサルジヨイ
ント４ｂに連結されており、この第２のユニバーサルジ
ヨイント４ｂは第３のステアリングシャフト２Ｃを介し
てトルクセンサ３に連結されている。

トルクセンサ３はハンドル１に与えられた回転力を変位
に変換する操舵トルク対変位変換部３ａと、この操舵ト
ルク対変位変換部３ａの変位出力を機械的に取り出す第
１の変位伝達部３ｂと、第２の変位伝達部３ｄ、第１の
変位伝達部３ｂおよび第２の変位伝達部３ｄにより、そ
れぞれ駆動され、上記変位出力を電気信号に変換する第
１の変位対電気信号変換部３ｃと、第２の変位対電気信
号変換部３ｅから構成されている。

また、第４のステアリングシャフト２ｄは上記トルクセ
ンサ３と後述する減速機１６間を連結している。この減
速機１６にピニオン軸５が連結されている。このピニオ
ン軸５にラック軸６のラック歯部６ａが噛合している。

このラック軸６の両端はそれぞれボールジヨイント７ａ
、７ｂを介してタイロッド３ａ、　　８ｂに連結してい
る。

一方、バッテリ１２の負極はアースされており、その正
極はコントロールユニット９に直接接続されているとと
もに、キースイッチ１３を介してコントロールユニット
９に接続されている。

このコントロールユニット９には、車速センサ１０の出
力と、第１の変位対電気信号変換部３Ｃの出力と、第２
の変位対電気信号変換部の出力とが入力されるようにな
っている。このコントロールユニット９は分巻または磁
石界磁を有するＤＣモータ１４と電磁クラッチ１５とを
制御するようになっている。

ＤＣモータ１４はバッテリ１２からコントロールユニッ
ト９を介して駆動され、電磁クラッチ１５はＤＣモータ
１４と減速機１６間の機械的な連結をコントロールユニ
ット９の指示にしたがって結合または離脱することを可
能にするものである。

また、この減速機１６は電磁クラッチ１５とピニオン軸
５間に挿入されている。

第２図は、第１図の実施例のコントロールユニット９の
具体的構成を示すブロック図である。この第２図におい
て、９ａは第１の変位対電気信号変換部３Ｃよりの入力
により、操舵トルクを測定する第１の操舵トルク測定手
段である。

また、９ｂは上記第２の変位対電気信号変換部３ｅより
の入力より、操舵トルクを測定する第２の操舵トルク測
定手段である。

トルクセンサ異常判定手段９ｃはこの第１の操舵トルク
測定手段９ａと第２の操舵トルク測定手段９ｂの操舵ト
ルク測定結果の差が所定値以上のとき、トルクセンサ異
常と判定するものである。

これらの第１の操舵トルク測定手段９ａ、第２の操舵ト
ルク測定手段９ｂ、トルクセンサ異常判定手段９ｃ、車
速を測定する車速測定手段９ｄ。

モータ電流決定手段９ｆ、モータ電流制御手段９ｇ。

電磁クラッチ制御手段９ｈはこの順に縦続接続されてい
る。上記車速測定手段９ｄには、車速センサ１０の出力
が入力されるようになっている。

また、モータ電流測定手段９ｆは通常は操舵トルクおよ
び車速に対応してモータ電流記憶手段９ｅに記憶保持さ
れたモータ電流値を読み出した値に決定し、上記トルク
センサ異常判定手段９Ｃの出力が異常判定出力時には零
にモータ電流を決定するものである。

モータ電流制御手段９ｇはモータ電流決定手段９ｆの出
力に基づき、ＤＣモータ１４の電流を制御するものであ
り、電磁クラッチ制御手段９ｈは少なくとも車速により
定まる条件と、上記トルクセンサ異常判定手段９Ｃの出
力条件にて、上記電磁クラッチ１５を結合、または離脱
する制御を行うものである。

次に上記実施例の動作を第３図〜第５図を参照しながら
説明する。第３図は操舵トルク対モータ電流の制御特性
図、第４図は車速対モータ電流および電磁クラッチ印加
電圧の制御特性図、第５図はコントロールユニット９の
制御プログラムを示すフローチャートである。

まず、第５図のステップＳ１でエンジンの始動に際して
、キースイッチ１３をオンすると、ステップＳ２でイニ
シャライズされ、電磁クラッチ１５がオンし、ＤＣモー
タ１４と減速機１６が機械的に連結される。

この状態で、ハンドル１に運転者が回転力を与えると、
コントロールユニット９は、第３図に示すようにＤＣモ
ータ１４の電流を制御する。

この第３図において、操舵トルクを右方向に増加すると
、ａ点でＤＣモータ１４をオンし、ＤＣモータ１４と機
械系の慣性の影響を軽減するためＩｏＦ（２〜１（ＩＡ
程度）のＤＣモータ１４に電流を流す。

さらに操舵トルクを増加し、ｂ点よりモータ電流を操舵
トルクに対して直線的に増大させ、Ｃ点にて１００％電
流となる。逆にトルクを減少して、操舵トルクがＣ点よ
り、モータ電流は減少し、ｂ点でＩ。Ｆのモータ電流値
となる。

さらにトルクが減少し、ａ点となると、ＤＣモータ１４
はオフする。このことは、左方向ではほぼ同様な制御が
行なわれる。

モータ電流に対する伝達トルクの関係は比例関係である
。したがって、第３図でトルクが増加すると、ａ点にて
ＤＣモータ１４はオンし、モータ電流Ｉ。Ｆが流れる。

さらにトルクを増加すると、ｂ点からＤＣモータ１４の
電流を徐々に増加する制御を行なうため、減速機１６へ
の出力トルクは徐々に増加することとなり、ハンドル１
に加える運転者の力に応じた補助トルクを電磁クラッチ
１５．減速機１６．ピニオン軸５を介して、ラック歯部
６ａに伝える。

このため、ハンドル１は軽くなる。以上は、この発明の
装置の車の停止時動作についての説明である。

次に自動車が走行状態となった場合、第４図に示すよう
にモータ電流の制御を、操舵トルクおよび車速に応じて
モータ電流記憶保持手段９ｅで予め記憶保持された電流
Ｉ□にて行なう。

すなわち、第５図において、ステップＳ３で第１の操舵
トルク測定手段９ａが第、１の変位対電気信号変換部３
ｃからの入力により操舵トルクＴＳＩを測定し、ステッ
プＳ４で第２の操舵トルク測定手段９ｂが第２の変位対
電気信号変換部３ｅからの入力により操舵トルクＴＳ２
を測定し、ステップＳ５で車速測定手段９ｄが車速セン
サ１０からの出力により車速■を測定し、ステップＳ６
でＩＴｓＩ−ＴＳ２１≧ＴＡ　（ＴＡはトルクセンサ異
常の判定）をトルクセンサ異常判定手段９Ｃで行し）、
ＩＴｓＩ−ＴＳ２＋≧ＴＡでなければ、異常なしとして
、ステップＳ９でモータ電流決定手段９ｆはモータ電流
記憶手段９ｅでＤＣモータ１４のモータ電流Ｉ０の値を
読み込んで、この電流■、の値は、ｄ点の車速までは操
舵トルクのみに応じた値をとる。

６点以降は操舵トルクＴＳＩ、ＴＳ２対応の値に、車速
Ｖに応じた減衰率を乗じた値に減少し、ｅ点の車速く車
速＝アシスト減少速度Ｖ２　）以降は機械系の慣性の影
響を軽減するため、ステップｓｉｏにおいて、Ｖ　＞　
Ｖ　＋　　（Ｖ　＋　はアシスト遮断車速）でなければ
、ステップ３１１でアシスト減少車速Ｖ２　　（■ｌ　
　〉Ｖ２　）と車速Ｖとの関係、すなわち、■〉■２で
あれば、ステップＳ１２でモータ電流制御手段９ｇによ
り、電流値を一定の値ｒｏｒとするとともにステップ３
１３で電磁クラッチ制御手段９ｈにより電磁クラッチ１
５に結合作用を行わせる。また、ステップＳｌｌで車速
■〉Ｖ２でなければ、ステップＳ１４でモータ電流１Ｍ
＋をエイとして、ステップＳ１３で上記と同様に電磁ク
ラッチ１５に結合作用を行う。

次にステップＳＩＯで車速かｆ点（車速＝■１）の値と
なると、ステップＳ７でモータ電流決定手段９ｆがＤＣ
モータ１４のモータ電流を決定してモータ電流制御手段
９ｇによりＤＣモータ１４の電流を零にするとともに、
ステップＳ８で電磁クラッチ制御手段９ｈにより電磁ク
ラッチ１５の印加電圧を零にする。

このようにして、モータ電流および電磁クラッチ印加電
圧はともに零となり、ＤＣモータ１４と減速機１６は離
脱するので、ハンドル１を回す運転者にとっては、補助
負荷付勢のないステアリングとなる。

ところが、従来の装置においては、トルクセンサ３が故
障すると、運転者が操舵しないのにハンドル１が勝手に
回って危険であったが、この発明ではトルクセンサ３内
に第１の変位対電気信号変換部３Ｃと、第２の変位対電
気信号変換部３ｅを設けて、両者の入力により、コント
ロールユニット９が演算したトルク測定結果の差が所定
値以上（たとえば０．１　ｋｇ−ｍ以上）の場合には、
トルクセンサ異常と判定する。

すなわち、ステップＳ６において、操舵トルクＴＳＩ、
ＴＳ２の差（０，１ｋｇ−ｍ以上）とトルクセンサ異常
ＴＡの判断、すなわち、ＩＴｓＩ−ＴＳ２≧ＴＡであれ
ば、トルクセンサ異常判定手段９ｃで異常と判断する。

このトルクセンサ異常判定時には、ステップＳ７でモー
タ電流決定手段９ｆによりＤＣモータ１４の電流を決定
してモータ電流制御手段９ｇによりＤＣモータ１４の電
流を零にするとともに、ステップＳ８において、電磁ク
ラッチ制御手段９ｈにより電磁クラッチ１５の印加電圧
を零にして、補助負荷付勢のない状態とする。

（発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、トルクセンサ内に第１
および第２の変位対電気信号変換部を設けてトルク検出
を２重系にするとともにコントロールユニットの制御プ
ログラム変更によりトルクセンサの異常を検出し、モー
タ電流と電磁クラッチ印加電圧を遮断するようにしたの
で、トルクセンサの故障時にハンドルが勝手に回ること
がなくなり、制御プログラム変更のみででき、大幅なコ
ストアンプを伴なわずに、安全性を高めることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のモータ駆動式パワーステアリング
制御装置の一実施例の構成を示すブロック図、第２図は
同上モータ駆動式パワーステアリング制御装置における
コントロールユニットの具体的構成を示すブロック図、
第３図は同上実施例を説明するための操舵トルク対モー
ク電流の制御特性図、第４図は同上実施例を説明するた
めの車速対モータ電流および電磁クラッチ印加電圧の制
御特性図、第５図は同上実施例の制御プログラムのフロ
ーチャートである。 １・・・ハンドル、３・・・トルクセンサ、３ａ・・・
操舵トルク対変位変換部、３ｃ・・・第１の変位対電気
信号変換部、３ｅ・・・第２の変位対電気信号変換部、
９・・・コントロールユニット、１０・・・車速センサ
、１２・・・バッテリ、１４・・・ＤＣモータ、１５・
・・電磁クラッチ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車速を検出する車速センサ、ステアリングシャフトの途
   中に設けられハンドルの回転力を変位に変換する操舵ト
   ルク対変位変換部とこの操舵トルク対変位変換部の変位
   出力を機械的に取出す少なくとも一本の変位伝達部とこ
   の変位伝達部により駆動され変位を電気信号に変換する
   第１および第２の変位対電気信号変換部とからなるトル
   クセンサ、上記ステアリングシャフトあるいはラック軸
   に補助負荷付勢するＤＣモータ、このＤＣモータの出力
   軸に直結され上記ステアリングシャフトまたはラック軸
   に結合する電磁クラッチ、上記車速センサと上記トルク
   センサの第１の変位対電気信号変換部および第２の変位
   対電気信号変換部の出力電気信号の両入力によるトルク
   測定結果の差が所定以上になるとトルクセンサ異常と判
   断して上記ＤＣモータおよび電磁クラッチを消勢して上
   記補助負荷付勢のない状態にするコントロールユニット
   を備えたことを特徴とするモータ駆動式パワーステアリ
   ング制御装置。