JPH0730453Y2 - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は電気式動力舵取装置の安全性を改良したものに
関する。

【従来技術】

従来、自動車の操向ハンドルに運転者により加えられる
マニュアルトルクを検出し、そのマニュアルトルクに応
じて電動機の出力を制御することにより、電動機により
ステアリングシャフト等に加えられるアシストトルクを
制御する電気式動力舵取装置が知られている。 上記のマニュアルトルクに対するアシストトルク関連値
の特性（以下「アシスト特性」という）は、操舵フィー
リングを決定する。又、アシストトルクがない状態にお
ける操舵に必要なトルク、即ち、操舵負荷トルクは、路
面状態、車速、操舵角、操舵角速度等の走行及び操舵状
態に依存する。このため、上記アシスト特性を走行及び
操舵状態に依存せずに一定とすると、操舵フィーリング
は走行及び操舵状態に依存して変化することになる。 したがって、操舵フィーリングを走行及び操舵状態に拘
わらず最適とするためには、アシスト特性を走行及び操
舵状態に応じて変化させる必要がある。そこで、路面状
態、車速、操舵角、操舵角速度等の物理量を検出し、コ
ンピュータ等の精緻な電子制御装置を用い、検出された
物理量に応じて最適なアシスト特性を選定し、その設定
されたアシスト特性に基づいて電動機を制御することが
提案されている。 一方、電動機の出力を制御する電子制御装置が壊れた
り、制御系の配線が短絡又は断線したりすると、電動機
の出力がアシスト特性で決定される値から逸脱し、アシ
ストトルクが大きくなり過ぎたり、アシストトルクの向
きがマニュアルトルクと反対となる等の故障が発生す
る。係る故障発生時には、直ちに動力舵取装置が作動し
ないようにすることが重要である。

【考案が解決しようとする課題】

そこで、従来、電動機の負荷電流があらゆる走行及び操
舵状態や、入力されるマニュアルトルクに対して、とり
得うる最大値より僅かに大きい値を設定しておき、電動
機の負荷電流がその値を越えた場合には装置の故障とみ
なして、電動機に給電しないようにしていた。 ところが、上記の故障判定の設定値は入力されるマニュ
アルトルクの大きさに拘わらず一定としているため、マ
ニュアルトルクの値が小さい場合には異常判定のマージ
ンが大きくなっていた。このため、異常検出の精度はマ
ニュアルトルクの値が大きい程良く、マニュアルトルク
の値が小さい程悪くなり、効果的な異常検出ができない
という問題があった。 そこで、本考案は上記の課題を解決するために成された
ものであり、その目的は入力されるマニュアルトルクの
大きさに拘わらず故障検出の精度を一定とすることによ
り動力舵取装置の信頼性を向上させることである。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための考案の構成は、第１図にその
概要を示すように、自動車のステアリングシャフト21に
かかるマニュアルトルクを検出するマニュアルトルク検
出器１と、アシストトルクを発生する電動機３と、前記
マニュアルトルク検出器１の出力に応じて前記電動機３
の出力を制御する制御装置５とからなる電気式動力舵取
装置において、前記電動機３の出力するアシストトルク
に関連した値であるアシストトルク関連値を検出するア
シストトルク関連値検出手段７と、前記マニュアルトル
クに対する前記アシストトルク関連値の特性であるアシ
スト特性を記憶したアシスト特性記憶手段９と、前記マ
ニュアルトルク又は前記アシストトルク関連値のうち何
れか一方の測定値を入力し、前記アシスト特性から対応
する他方の対応値を基準値として出力する基準値出力手
段11と、前記基準値と、前記マニュアルトルク又は前記
アシストトルク関連値のうち何れか他方の測定値を入力
して、その差に応じて異常か否かを判定する判定手段13
とを設けたことである。

【作用】

運転者の操向ハンドル20の操作によりステアリングシャ
フト21に加えられたマニュアルトルクは、ラック＆ピニ
オンギア23を介して操舵輪25,27の方向の変化に使われ
る。マニュアルトルク検出器１はステアリングシャフト
21のねじれによって生じるトルクを検出し、その出力信
号は制御装置５に入力される。そして、電動機３は制御
装置５によって、マニュアルトルク検出器１の出力信号
に応じて決定されるアシストトルクをステアリングシャ
フト21に発生させる。 また、アシストトルク関連値検出手段７はアシストトル
クに関連した値、即ち、電動機３の負荷電流、電動機３
の出力軸にかかるトルク、ラック＆ピニオンギア23にか
かる総合トルク等を検出する。 そして、基準値出力手段11はマニュアルトルク検出器１
の出力信号又はアシストトルク関連値検出手段７の出力
信号のうち何れか一方の測定値と、アシスト特性記憶手
段９のアシスト特性とからその測定値に対応する他方の
対応値を基準値として出力する。 次に判定手段13は、上記基準値と、マニュアルトルク検
出器１の出力信号又はアシストトルク関連値検出手段７
の出力信号のうち何れか他方の測定値を入力して、その
差に応じて異常か否かの出力信号を出力する。つまり、
判定手段13により、例えば、基準値に対する上限値と下
限値を設定し、ステアリングシャフト21に加えられたマ
ニュアルトルク、あるいは、電動機３に発生するアシス
トトルクが、その設定された範囲内にあるか否かが判定
される。

【実施例】

以下、本考案を具体的な実施例に基づいて説明する。第
２図は実施例装置で使用されたトルク検出器１の構成を
示した断面図である。ステアリングシャフト21は、ハン
ドル軸101と、舵取り軸102と、その二つの軸を連結する
トーションバー103とで構成されている。操向ハンドル2
0が回転するとハンドル軸101が回転しその回転力はトー
ションバー103を介して舵取り軸102に伝達される。この
時トーションバー103にマニュアルトルクに比例したね
じれ量が発生する。舵取り軸102は内部にトーションバ
ーが貫通しているリング部104を有しており、そのリン
グ部104のハンドル軸101側の端面はその一部分円が軸方
向に切り込まれた係合端部105を有している。係合端部1
05にはレバー106の一端部107が当接している。レバー10
6はピン108によりハンドル軸101に揺動自在に軸支さ
れ、レバー106の一端部109は可動円板110の一端面111と
当接している。又、ハンドル軸101には、他のレバー146
がレバー106と軸対称に軸支されている。可動円板110の
他の端面113にはコイルスプリング114が当接しており、
コイルスプリング114の他端は固定板115と当接してい
る。その固定板115はハンドル軸101に固設されている。
可動円板110の端部にはロツド116がハンドル軸101方向
に配設されており、そのロッド116の先端には高透磁率
の金属体117が取り付けられている。一方、ハンドルコ
ラム118の内面には、差動トランス119が固設されてお
り、その差動トランス119の内部に金属体117とロッド11
6が嵌挿されている。このような構成においてステアリ
ングシャフト21のねじれ量は金属体117の差動トランス1
19に対するＸ軸方向の相対変位量として検出される。 その作用について次に説明する。ハンドル軸101と舵取
り軸102との間に図示するａ矢視方向のねじれ量が発生
するとレバー106の一端部107は係合端面105からａ矢視
方向のトルクに比例した反作用を受ける。この結果、レ
バー106は、ピン108を中心としてｂ矢視方向に回転し、
可動円板110は固定板115の方にコイルスプリング114の
付勢力に抗して押し下げられる。このため可動円板110
に固設されたロッド116は差動トランス119に対してＸ軸
の正方向に変位することになる。又、逆方向の回転トル
クが加わった場合には、コイルスプリング114の付勢力
によりロッド116はＸ軸の負の方向に移動する。このよ
うにして、ステアリングシャフト21にかかるマニュアル
トルクの大きさを可動円板110およびロッド116によって
金属体117の変位量として検出することが出来る。 第３図は制御装置５、アシストトルク関連値検出手段
７、アシスト特性記憶手段９、基準値出力手段11、判定
手段13の具体的な構成を示したブロックダイヤグラムで
ある。 マニュアルトルク検出器１の出力信号はインタフェース
31を介してCPU35,CPU43に入力している。 さらに、CPU35,CPU43にはアシスト特性マップ群を記憶
したROM36,ROM44がそれぞれ接続されている。 また、CPU35,CPU43はアシスト特性を特定するパラメー
タとなる物理量である、例えば、車速、操舵角を、車速
検出器19a、操舵角検出器19bによりインタフェース33を
介して入力している。 CPU35は、測定された車速、操舵角をパラメータとしてR
OM36に記憶されているアシスト特性マップ群から制御に
必要な目標アシスト特性マップを選択し、その目標アシ
スト特性マップを用いてマニュアルトルクの測定値に対
応するアシストトルクを基準値として算出し、その基準
値に対応した制御信号をドライブユニット37に出力する
装置である。 ドライブユニット37は、差動増幅器を有しており、CPU3
5からアシストトルクの基準値を入力すると共にアシス
トトルク検出器45の出力するアシストトルクの測定値を
入力し、その差が零となるように、電源17から電動機３
に供給する負荷電流を制御する装置である。 電動機３はドライブユニット37から負荷電流がリレー回
路51を介して供給されて回転し、出力軸54に出力された
アシストトルクは歯車52,53を介してステアリングシャ
フト21に伝達される。 アシストトルク検出器45は電動機３の出力軸54にかかる
トルクを直接検出する。 一方、CPU43は、CPU35と同一の機能を有しており、マニ
ュアルトルクの測定値からアシスト特性を用いて演算さ
れた制御目標となるアシストトルクの基準値を判定回路
47に出力する装置である。 判定回路47はアシストトルク検出器45の出力するアシス
トトルクの測定値Ｍと、CPU43の出力するアシストトル
クの基準値Ｔと、誤差判定の基準となる判定値Ｅとを入
力し、アシストトルクの測定値のアシストトルクの基準
値に対する偏差が判定値Ｅを越えた時に、負荷電流を遮
断するための制御信号をリレー回路51に出力する回路で
ある。 第４図のフローチャートにより、CPU35の動作を説明す
ると、まずステップ100で車速検出器19aの出力信号Vaを
読み込む。次にステップ102に移行し、操舵角検出器19b
の出力信号θａを読み込む。次にステップ104に移行
し、第５図にて示すような、アシスト特性マップ群をRO
M36から読み出し、上記出力信号Va,θａから目標アシス
ト特性マップを選び出す。次にステップ106に移行し、
マニュアルトルク検出器１からマニュアルトルクの測定
値Tmsを読み込む。次にステップ108に移行し、ステップ
104にて選択した第６図にて示すような、目標アシスト
特性マップにステップ106で読み込んだマニュアルトル
クの測定値Tmsを代入し、制御目標となる対応する他方
のアシストトルクの基準値Tadを求める。そして、ステ
ップ110に移行して、上記基準値Tadに対応した制御信号
をドライブユニット37に出力して終了する。 そして、ドラブユニット37は上記基準値Tadの制御信号
とアシストトルク検出器45の出力信号に応じて、電源17
から供給される電流の大きさと方向を制御して電動機３
に給電し、ステアリングシャフト21にアシストトルクを
発生させている。 また、CPU43はCPU35に同期して動作し、第４図のフロー
チャートにおけるステップ104の所の説明でROM36をROM4
4と変更することにより、同様に説明される。そして、
上記基準値Tadに対応した制御信号Ｔを判定回路47に出
力している。 次に、判定回路47について具体的に示した、第７図によ
り説明する。 まず、上記制御信号Ｔに対して、Ｔ±（R₁／R₂）Ｅの幅
を設定し、対応する他方のアシストトルク検出器45によ
るアシストトルクの測定値Tasの出力信号Ｍの値が、そ
の幅内に有る時は、出力信号Ｓは正常信号である高レベ
ル信号を、その幅外に有る時は、出力信号Ｓは異常信号
である低レベル信号を出力する。 詳述すると、入力端子t₁，t₂，t₃、出力端子t₄に対し
て、抵抗R₁，R₂,R、差動増幅器61,63、比較器62,64、そ
して、AND回路65を図のように接続する。 ここで、基準電圧発生器49から基準電圧Ｅが端子t₁に、
上記制御信号Ｔが端子t₂に入力しており、差動増幅器61
の出力信号Ｔ−（R₁／R₂）Ｅが比較器62の反転入力端子
に入力しており、アシストトルク検出器45の出力信号Ｍ
の値が比較器62の非反転入力端子に入力している。 また、差動増幅器63の出力信号Ｔ＋（R₁／R₂）Ｅが比較
器64の非反転入力端子に入力しており、アシストトルク
検出器45の出力信号Ｍの値が比較器64の反転入力端子に
入力している。 今、比較器62の出力信号はＭ≧Ｔ−（R₁／R₂）Ｅの時、
高レベルとなり、Ｍ＜Ｔ−（R₁／R₂）Ｅの時、低レベル
となる。又、比較器64の出力信号は、Ｍ≦Ｔ＋（R₁／
R₂）Ｅの時、高レベルとなり、Ｍ＞Ｔ＋（R₁／R₂）Ｅの
時、低レベルとなる。そして、比較器62の出力信号と比
較器64の出力信号はAND回路65に入力しており、上記AND
回路65の入力信号が共に高レベルの時のみ出力端子t₄の
出力信号Ｓは高レベル信号を出力する。したがって、上
記以外の時は、出力端子t₄の出力信号Ｓは低レベル信号
を出力する。 そして、電源17から電動機３への給電路には、常開接点
のリレー回路51が配設されており、そのリレー回路51に
は判定回路47の出力信号Ｓが入力している。 そして、装置が正常な時は出力端子t₄の出力信号Ｓは高
レベルとなり、リレー回路51を作動し導通状態を保持
し、電動機３へ給電が行われる。 万一、装置に異常が起こると、出力端子t₄の出力信号Ｓ
は低レベルとなり、リレー回路51は非導通状態となり、
給電路は遮断され、電動機３への給電が停止される。こ
のため、その時に発生しようとしたアシストトルクの発
生が中断され、装置の異常により不適切なアシストトル
クが発生することを防止でき、電気式動力舵取装置の安
全性が確保される。 尚、上記実施例において、CPU43は必ずしも必要ではな
く、CPU35の出力する制御信号を基準値として判定回路4
7に入力しても良い。但し、CPU43を上記実施例のように
設けることにより、CPU35の異常判定も可能となる。 また、アシストトルク関連値の検出器として、電動機３
の出力するトルクを直接検出するアシストトルク検出器
45を設けて、その出力信号を判定回路47に入力している
が、その他、アシストトルク関連値の検出器として、電
動機３の負荷電流検出器等を設けて、その出力信号をＭ
として判定回路47に入力しても良い。そして、この場合
には、ROM44にアシスト特性マップ群として、ステアリ
ングシャフト21に発生するマニュアルトルクと電動機３
の負荷電流の関係を示すマップ群を用意することによ
り、同様な、装置の異常判定が可能となる。 また、CPU35の出力する制御信号を制御目標のアシスト
トルクとしているが、これに対応する負荷電流としても
良い。 また、上記実施例では、アシストトルクの測定値のアシ
ストトルクの基準値に対する偏差の大きさで異常検出を
行っているが、これをマニュアルトルクに置き換えても
良い。 即ち、アシストトルク検出器45により検出されるアシス
トトルクの測定値Tasの出力信号をインタフェース33を
介して、CPU43に入力し、アシスト特性から、そのアシ
ストトルクの測定値に対応するマニュアルトルクの基準
値を演算し、その基準値を判定回路47に出力し、マニュ
アルトルク検出器１からマニュアルトルクの測定値Tms
の出力信号をＭとして判定回路47に入力するようにして
も良い。 かかる場合には、アシスト特性からマニュアルトルクの
発生状態を監視でき、上記実施例と同様に装置の異常に
より不適切なアシストトルクが発生することを防止でき
る。 さらに、上記実施例では、異常が瞬間的なものでも、判
定回路47は出力信号Ｓを出力するが、異常が一定時間継
続した時に、初めて、出力信号Ｓを出力するようにして
も良い。 また、アシストトルクの発生の中断は、給電路に設けら
れたリレー回路51に限られるものではなく、電動機３の
出力がステアリングシャフト21に伝達されないように、
クラッチ等によって遮断しても良い。

【考案の効果】

本考案は、マニュアルトルクに対するアシストトルク関
連値の特性であるアシスト特性を記憶したアシスト特性
記憶手段と、マニュアルトルク又はアシストトルク関連
値のうち何れか一方の測定値を入力し、アシスト特性か
ら対応する他方の対応値を基準値として出力する基準値
出力手段と、基準値と、マニュアルトルク又はアシスト
トルク関連値のうち何れか他方の測定値を入力して、そ
の差に応じて異常か否かを判定する判定手段を有してい
るので、異常判定の基準値が入力されるマニュアルトル
クの大きさに依存して変動し、異常判定のマージンが一
定となるため、異常検出が精度良く行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の概念を示したブロックダイヤグラム。
第２図は本考案の実施例装置で使用されたトルク検出器
１の構成を示した断面図。第３図は実施例装置の構成を
示したブロックダイヤグラム。第４図は同実施例装置の
CPU35、及び、CPU43におけるフローチャート。第５図は
上記フローチャートにおけるアシスト特性マップ群を示
す特性図。第６図は上記フローチャートにおける目標ア
シスト特性マップを示す特性図。第７図は同実施例装置
における判定回路47の回路図である。 １……トルク検出器、21……ステアリングシャフト 45……アシストトルク検出器、47……判定回路 101……ハンドル軸、102……舵取り軸 103……トーションバー、105……係合端部 106……レバー、110……可動円板 114……コイルスプリング、115……固定板 116……ロッド、117……金属体 119……差動トランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−34846（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−1578（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−83787（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車のステアリングシャフトにかかるマ
   ニュアルトルクを検出するマニュアルトルク検出器と、
   アシストトルクを発生する電動機と、前記マニュアルト
   ルク検出器の出力に応じて前記電動機の出力を制御する
   制御装置とからなる電気式動力舵取装置において、 前記電動機の出力するアシストトルクに関連した値であ
   るアシストトルク関連値を検出するアシストトルク関連
   値検出手段と、 前記マニュアルトルクに対する前記アシストトルク関連
   値の特性であるアシスト特性を記憶したアシスト特性記
   憶手段と、 前記マニュアルトルク又は前記アシストトルク関連値の
   うち何れか一方の測定値を入力し、前記アシスト特性か
   ら対応する他方の対応値を基準値として出力する基準値
   出力手段と、 前記基準値と、前記マニュアルトルク又は前記アシスト
   トルク関連値のうち何れか他方の測定値を入力して、そ
   の差に応じて異常か否かを判定する判定手段と を有することを特徴とする電気式動力舵取装置。