JPH0781590A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パワーステアリング装置に異常が発生しパワ
ーアシストが中止される場合にも必要な操舵力が急激に
増大し車輌の操向性が急激に変化することを防止する。 【構成】 操舵状態検出装置Ｍ２により検出される操舵
状態に応じてモータＭ１を制御装置Ｍ３により制御する
電動式パワーステアリング装置。制御装置はモータ駆動
指令値演算回路Ｍ４と、駆動回路Ｍ５と、電圧漸減回路
Ｍ６と、異常検出装置Ｍ７と、切換装置Ｍ８とを有す
る。通常時には指令値演算回路と駆動回路及び電圧漸減
回路とが接続され電圧漸減回路の電圧漸減が阻止される
が、異常発生時には指令値演算回路と駆動回路及び電圧
漸減回路とが遮断され駆動回路と電圧漸減回路とが接続
され電圧漸減回路が駆動回路に対する電圧を漸減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車輌のパワ
ーステアリング装置に係り、更に詳細には電動式パワー
ステアリング装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車輌の電動式パワーステアリ
ング装置は、従来より一般に、操舵アシスト力を発生す
るモータと、車輌の操舵状態を検出する操舵状態検出手
段と、検出された操舵状態に応じてモータを制御するこ
とにより操舵アシスト力を制御する制御装置とを有して
いる。

【０００３】かかる電動式パワーステアリング装置の一
つとして、例えば特開昭６２−２８６８７４号公報に記
載されている如く、制御装置がソフト処理モードにて補
助操舵制御を行うマイコン回路とハード処理モードにて
補助操舵制御を行うアナログ回路とを有し、マイコン回
路による制御に異常が生じるとアナログ回路による制御
を継続し、パワーステアリング装置に異常が発生すると
補助操舵を即座に停止するよう構成された電動式パワー
ステアリング装置が従来より知られている。

【０００４】上述の如き電動式パワーステアリング装置
によれば、パワーステアリング装置に異常が発生する
と、パワーアシストが中止されるので、モータが不適切
に制御され不適当なパワーアシストが行われることが確
実に防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
の電動式パワーステアリング装置に於ては、操舵中にパ
ワーステアリング装置に異常が発生すると操舵アシスト
力が急激に低下してしまうため、車輌の運転者に必要と
される操舵力が急激に増大し、車輌の操向性が急激に変
化するという問題がある。

【０００６】本発明は、従来の電動式パワーステアリン
グ装置に於ける上述の如き問題に鑑み、パワーステアリ
ング装置に異常が発生しパワーアシストが中止される場
合にも必要な操舵力が急激に増大し車輌の操向性が急激
に変化することがないよう改良され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している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、図１に示されている如く、操舵アシスト力
を発生するモータＭ１と、車輌の操舵状態を検出する操
舵状態検出手段Ｍ２と、検出された操舵状態に応じて前
記モータを制御することにより操舵アシスト力を制御す
る制御手段Ｍ３とを有する電動式パワーステアリング装
置にして、前記制御手段はモータ駆動指令値演算回路Ｍ
４と、モータ駆動回路Ｍ５と、電圧漸減回路Ｍ６と、前
記パワーステアリング装置内の異常を検出する異常検出
手段Ｍ７と、前記指令値演算回路と前記駆動回路及び前
記電圧漸減回路とを接続し且前記電圧漸減回路の電圧漸
減を阻止する第一の切換状態と、前記指令値演算回路と
前記駆動回路及び前記電圧漸減回路とを遮断し且前記駆
動回路と前記電圧漸減回路とを接続し前記電圧漸減回路
の電圧漸減を許す第二の切換状態とに切換わる切換手段
Ｍ８とを有し、前記切換手段は通常時には前記第一の切
換状態を維持し前記異常検出手段により異常が検出され
たときには前記第二の切換状態に切換わるよう構成され
ていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置
によって達成される。

【０００８】

【作用】上述の如き構成によれば、パワーステアリング
装置が正常であるときには、切換手段Ｍ８はその第一の
切換状態を維持し、指令値演算回路Ｍ４と駆動回路Ｍ５
及び電圧漸減回路Ｍ６とが接続され且電圧漸減回路の電
圧漸減が阻止されることにより、駆動回路よりモータＭ
１へ指令値演算回路よりの指令値に応じた駆動電流が供
給され、これにより操舵アシスト力が操舵状態に応じて
制御される。

【０００９】これに対しパワーステアリング装置内に異
常が発生するとその異常が異常検出手段Ｍ７によって検
出され、切換手段Ｍ８がその第二の切換状態に切換えら
れることにより、指令値演算回路と駆動回路及び電圧漸
減回路とが遮断され且駆動回路と電圧漸減回路とが接続
され電圧漸減回路の電圧漸減が許容され、これにより駆
動回路に対する指令値電圧が漸次低下される。従って駆
動回路よりモータＭ１へ供給される駆動電流も漸次低下
され、操舵アシスト力が漸次低下され、これにより必要
な操舵力が急激に増大し車輌の操向性が急激に変化する
ことが確実に防止される。

【００１０】

【課題を解決するための手段の補足説明】電動式パワー
ステアリング装置がマニュアルステアリング装置に切換
えられる際に於ける操舵アシスト力の急激な変化を防止
する方法として、異常検出手段によりパワーステアリン
グ装置内に異常が生じたことが検出されたときにはモー
タ駆動指令値演算回路により演算されるモータ駆動指令
値を漸減するという方法も考えられる。しかしこの方法
に於ては、駆動指令演算回路自体に異常が生じた場合に
は操舵アシスト力の急激な変化を回避することができな
い。

【００１１】本発明の一つの実施例によれば、異常検出
手段は少くとも駆動指令値演算回路の異常を検出し、指
令値演算回路に異常が生じたときには切換手段を第二の
切換状態に切換えるよう構成される。かかる構成によれ
ば、指令値演算回路自体に異常が生じても、電圧漸減回
路により駆動回路に対する指令電圧が漸次低減され、こ
れにより駆動回路よりモータへ供給される駆動電流が漸
次低下されることにより、操舵アシスト力が確実に漸減
される。

【００１２】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００１３】図２は本発明による電動式パワーステアリ
ング装置の第一の実施例を示す概略構成図、図３は図２
に示された電子制御装置を示すブロック線図である。

【００１４】図２に於て、１０はステアリングホイール
を示しており、ステアリングホイール１０はステアリン
グシヤフト１２及びステアリングギヤボックス１４を介
してラックバー１６を駆動するようになっている。ステ
アリングシャフト１２には歯車減速機構１８によりパワ
ーユニット２０が駆動接続されている。パワーユニット
２０はモータ２２と、歯車減速機構１８とモータ２２と
を選択的に駆動接続する電磁クラッチ２４とを有してい
る。

【００１５】図示の実施例に於ては、ステアリングシャ
フト１２には操舵トルクＴを検出するトルクセンサ２６
が設けられており、トルクセンサの出力は電子制御装置
２８へ供給されるようになっている。また電子制御装置
２８には車速センサ３０により検出された車速Ｖを示す
信号も入力されるようになっている。

【００１６】図３に詳細に示されている如く、電子制御
装置２８はマイクロコンピュータ３２を含み、マイクロ
コンピュータ３２は中央処理ユニット（ＣＰＵ）３４
と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）３６と、ランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）３８と、入出力ポート装置４０
とを有し、これらは双方向性のコモンバス４２により互
いに接続されている。入出力ポート装置４０にはトルク
センサ２６により検出された操舵トルクＴを示す信号及
び車速センサ３０により検出された車速Ｖを示す信号が
入力されるようになっている。入出力ポート装置４０は
それに入力された信号を適宜に処理し、ＲＯＭ３６に記
憶されている制御プログラムに基づくＣＰＵ３４の指示
に従い、ＣＰＵ及びＲＡＭ３８へ処理された信号を出力
するようになっている。

【００１７】ＲＯＭ３６は図４に示された制御プログラ
ム及び図５、図６に示されたグラフに対応するマップを
記憶している。ＣＰＵ３４は図４に示された制御プログ
ラムに基づき後述の如く種々の演算及び信号の処理を行
うようになっている。入出力ポート装置４０はＣＰＵ３
４の指示に従いＤ／Ａコンバータ４４及び駆動回路４６
を経てモータ２２へ制御信号を出力し、またＤ／Ａコン
バータ４８及び駆動回路５０を経て電磁クラッチ２４へ
制御信号を出力するようになっている。

【００１８】Ｄ／Ａコンバータ４４と駆動回路４６との
間には電圧漸減回路としての積分回路５２が設けられて
いる。積分回路５２とＤ／Ａコンバータ４４及び駆動回
路４６との導通は二つのアナログスイッチ５４及び５６
により制御されるようになっている。スイッチ５４は図
示の如く積分回路５２の抵抗器側の端子とＤ／Ａコンバ
ータ４４とを接続する第一の位置と、積分回路の抵抗器
側の端子を接地する第二の位置とに切換わるようになっ
ている。またスイッチ５６は図示の如くＤ／Ａコンバー
タ４４と駆動回路４６とを接続する第一の位置と、積分
回路５２のコンデンサ側の端子と駆動回路４６とを接続
する第二の位置とに切換わるようになっている。

【００１９】二つのスイッチ５４及び５６の切換えは図
示の如くウオッチドッグタイマ５８よりの信号によって
制御されるようになっている。ウオッチドッグタイマ５
８はＣＰＵ３４の動作が正常であるか否かを検出し、Ｃ
ＰＵの動作が正常であるときにはハイ信号を出力してス
イッチ５４及び５６を第一の位置に維持し、ＣＰＵの動
作が異常であるときにはロー信号を出力してスイッチ５
４及び５６を第二の位置へ切換えるようになっている。
またウォッチドッグタイマ５８はその出力がロー信号の
ときには図には示されていないリレーを介して警報ラン
プ６０を点灯し、これにより車輌の運転者にパワーステ
アリング装置に異常が生じたことを示す警報を発するよ
うになっている。

【００２０】かくして積分回路５２は二つのスイッチ５
４及び５６が第一の位置にあるときは駆動回路４６に対
する指令電圧に応じた電圧にてコンデンサが充電され、
二つのスイッチが第二の位置にあるときにはコンデンサ
に充電された電荷を抵抗器を経て放電することにより電
圧を漸次低下する電圧漸減手段を構成している。また二
つのスイッチ５４及び５６はモータ駆動指令値演算回路
としてのマイクロコンピュータ３２と駆動回路４６及び
積分回路５２とを接続し且積分回路の電圧漸減を阻止す
る第一の切換状態と、マイクロコンピュータと３２と駆
動回路４６及び積分回路５２とを遮断し且駆動回路４６
と積分回路５２とを接続し積分回路の電圧漸減を許す第
二の切換状態とに切換わる切換手段を構成している。

【００２１】次に４に示されたフローチャートを参照し
て第一の実施例に於けるパワーアシスト制御について説
明する。尚電子制御装置３２による制御は図２には示さ
れていないイグニッションスイッチが閉成されることに
より開始される。

【００２２】まずステップ１０に於ては駆動回路５０を
経て電磁クラッチ２４へ制御信号が出力されることによ
りクラッチが接続され、ステップ２０に於てはトルクセ
ンサ２６により検出された操舵トルクＴを示す信号及び
車速センサ３０により検出された車速Ｖを示す信号の読
込みが行われる。

【００２３】ステップ３０に於てはステップ２０に於て
読込みまれた操舵トルクＴに基き図５に示されたグラフ
に対応するマップより基本アシスト量Ｔabが演算され、
ステップ４０に於てはステップ２０に於て読込みまれた
車速Ｖに基き図６に示されたグラフに対応するマップよ
り車速係数Ｋv が演算され、ステップ５０に於ては下記
の数１に従いステップ３０に於て演算された基本アシス
ト量Ｔabとステップ４０に於て演算された車速係数Ｋv
との積としてアシスト量Ｔa が演算される。

【数１】Ｔa ＝Ｔab・Ｋv

【００２４】ステップ６０に於てはステップ５０に於て
演算されたアシスト量Ｔa に対応する制御信号がＤ／Ａ
コンバータ４４及び駆動回路４６を経てモータ２２へ出
力されることにより、操舵アシスト力がアシスト量Ｔa
に対応する値に制御され、しかる後ステップ２０へ戻
る。

【００２５】尚図４に示されたフローチャートによるパ
ワーアシスト制御自体は本発明の要旨をなすものではな
く、パワーアシスト制御は操舵アシスト力が少なくとも
操舵トルクに応じて演算される限り任意の態様にて実行
されてよい。

【００２６】かくして図示の第一の実施例によれば、マ
イクロコンピュータ３２のＣＰＵ３４が正常に動作して
いるときには、ウォッチドッグタイマ５８の出力はハイ
信号であり、二つのスイッチ５４及び５６は第一の位置
に維持され、Ｄ／Ａコンバータ４４と駆動回路４６とが
導通状態に維持される。そしてステップ３０に於て基本
アシスト量Ｔabが図５に示されたグラフに対応するマッ
プより演算され、ステップ４０に於て車速係数Ｋv が図
６に示されたグラフに対応するマップより演算され、ス
テップ５０に於てアシスト量Ｔa が基本アシスト量Ｔab
と車速係数Ｋvとの積として演算され、ステップ６０に
於てアシスト量Ｔa に対応する制御信号がモータ２２へ
出力され、これにより操舵アシスト力は操舵トルクに対
応すると共に車速が高いほど低くなるよう制御されるの
で、低車速域に於ける軽快な操舵が確保されると共に高
車速域に於ける良好な操縦安定性が確保される。

【００２７】これに対しマイクロコンピュータ３２のＣ
ＰＵ３４の動作に異常が生じると、ウォッチドッグタイ
マ５８の出力はロー信号になり、二つのスイッチ５４及
び５６は第二の位置に切換えられ、Ｄ／Ａコンバータ４
４と駆動回路４６との導通が遮断されると共に積分回路
５２が接地される。従って駆動回路４６に対する指令電
圧が図７に示されている如く漸次低下し、これによりモ
ータ２２へ出力される制御電流の電圧も漸次低減され、
最終的にはパワーアシストが中止される。

【００２８】図８は本発明による電動式パワーステアリ
ング装置の第二の実施例に於ける電子制御装置を示すブ
ロック線図である。尚図８に於て図３に示された部分に
対応する部分には図３に於て付された符号と同一の符号
が付されている。

【００２９】この実施例に於ては、Ｄ／Ａコンバータ４
４と駆動回路４６との間にスイッチ装置６２が設けら
れ、積分回路５２はそのコンデンサ側の端子にて常時駆
動回路４６と接続された状態に設定されている。スイッ
チ装置６２はＤ／Ａコンバータ４４と駆動回路４６との
導通及び積分回路５２の抵抗器側の端子の接地を制御す
るようになっており、図示の実施例に於ては二つのスイ
ッチ６４及び６６よりなる二連スイッチである。

【００３０】スイッチ６４は図示の如くＤ／Ａコンバー
タ４４と駆動回路４６とを接続する閉位置とこれらの間
の導通を遮断する開位置とに切換わり、スイッチ６６は
積分回路５２の抵抗器側の端子の接地を阻止する開位置
と該端子を接地する閉位置とに切換わるようになってい
る。これらのスイッチの開閉はウォッチドッグタイマ５
８よりの信号によって制御され、ウォッチドッグタイマ
５８の出力がハイ信号であるときにはスイッチ６４及び
６６はそれぞれ閉位置及び開位置に維持され、ウォッチ
ドッグタイマよりの信号がロー信号になるとスイッチ６
４及び６６はそれぞれ開位置及び閉位置に切換えられる
ようになっている。

【００３１】従って第二の実施例に於ても、マイクロコ
ンピュータ３２のＣＰＵ３４が正常に作動しているとき
には、ウォッチドッグタイマ５８の出力がハイ信号であ
ることによりスイッチ６４が閉位置に維持されスイッチ
６６が開位置に維持され、Ｄ／Ａコンバータ４４と駆動
回路４６とが導通状態に維持され、これにより所要のパ
ワーアシスト制御が実行される。

【００３２】これに対しマイクロコンピュータ３２のＣ
ＰＵ３４の動作に異常が生じると、ウォッチドッグタイ
マ５８の出力はロー信号になり、スイッチ６４は開位置
へ切換えられスイッチ６６は閉位置へ切換られ、Ｄ／Ａ
コンバータ４４と駆動回路４６との導通が遮断されると
共に積分回路５２が接地され、これにより駆動回路４６
に対する指令電圧が漸次低下せしめられ、モータ２２へ
出力される制御電流の電圧が漸次低減される。

【００３３】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００３４】例えば上述の各実施例に於てはマイクロコ
ンピュータ３２のＣＰＵ３４の異常がウォッチドッグタ
イマ５８により検出され、ＣＰＵに異常が生じると積分
回路５２が接地されることにより駆動回路４６に対する
指令電圧が漸次低下されるようになっているが、スイッ
チ５４及び５６、６４及び６６は電動式パワーステアリ
ング装置のＣＰＵ３４以外の部分の異常をも検出する異
常検出手段による異常の検出に応答して切換えや開閉が
制御されるよう構成されてもよい。

【００３５】また上述の各実施例に於ては、マイクロコ
ンピュータのＣＰＵ３４に異常が生じた場合にのみ積分
回路５２が接地されることによって駆動回路４６に対す
る指令電圧が漸次低減されるようになっているが、ＣＰ
Ｕ以外の異常については例えば本願出願人と同一の出願
人による特願平５−１２３６２２号明細書及び図面に記
載されている如く、マイクロコンピュータ３２による演
算処理によって異常が検出され、異常検出に応答してＣ
ＰＵによるモータ駆動回路に対する指令電圧が漸次低減
されるよう構成されてもよい。

【００３６】更に図示の各実施例に於ては電圧漸減手段
は積分回路５２であるが、電圧漸減回路はモータ駆動指
令値演算回路に異常が生じた場合に駆動回路に対する指
令電圧を漸次低減し得る限り任意の構成のものであって
よい。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、パワーステアリング装置内に異常が発生す
るとその異常が異常検出手段Ｍ７によって検出され、切
換手段Ｍ８がその第二の切換状態に切換えられることに
より、指令値演算回路と駆動回路及び電圧漸減回路とが
遮断され且駆動回路と電圧漸減回路とが接続され電圧漸
減回路の電圧漸減が許容され、これにより駆動回路に対
する指令値電圧が漸次低下され、従って駆動回路よりモ
ータＭ１へ供給される駆動電流も漸次低下されるので、
操舵アシスト力を漸次低減し、これにより必要な操舵力
が急激に増大し車輌の操向性が急激に変化することを確
実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動式パワーステアリング装置の
構成を特許請求の範囲の記載に対応させて示す説明図で
ある。

【図２】本発明による電動式パワーステアリング装置の
第一の実施例を示す概略構成図である。

【図３】図２に示された電子制御装置を示すブロック線
図である。

【図４】図２及び図３に示された電子制御装置より達成
されるパワーアシスト制御ルーチンを示すフローチャー
トである。

【図５】トルクセンサにより検出される操舵トルクＴと
基本アシスト量Ｔabとの間の関係を示すグラフである。

【図６】車速センサにより検出される車速Ｖと車速係数
Ｋv との間の関係を示すグラフである。

【図７】電子制御装置のマイクロコンピュータのＣＰＵ
に異常が生じた場合に於ける駆動回路に対する指令電圧
の変化の一例を示すグラフである。

【図８】本発明による電動式パワーステアリング装置の
第二の実施例の電子制御装置を示すブロック線図であ
る。

【符号の説明】

１０…ステアリングホイール １２…ステアリングシャフト １４…ステアリングギヤボックス １６…ラックバー ２２…モータ ２４…電磁クラッチ ２６…トルクセンサ ２８…電子制御装置 ３０…車速センサ ３２…マイクロコンピュータ ５２…積分回路 ５４、５６…スイッチ ５８…ウォッチドッグタイマ ６０…警報ランプ ６４、６６…スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 尚 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車 株式会社内 (72)発明者 坪井 正昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵アシスト力を発生するモータと、車輌
   の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、検出された
   操舵状態に応じて前記モータを制御することにより操舵
   アシスト力を制御する制御手段とを有する電動式パワー
   ステアリング装置にして、前記制御手段はモータ駆動指
   令値演算回路と、モータ駆動回路と、電圧漸減回路と、
   前記パワーステアリング装置内の異常を検出する異常検
   出手段と、前記指令値演算回路と前記駆動回路及び前記
   電圧漸減回路とを接続し且前記電圧漸減回路の電圧漸減
   を阻止する第一の切換状態と、前記指令値演算回路と前
   記駆動回路及び前記電圧漸減回路とを遮断し且前記駆動
   回路と前記電圧漸減回路とを接続し前記電圧漸減回路の
   電圧漸減を許す第二の切換状態とに切換わる切換手段と
   を有し、前記切換手段は通常時には前記第一の切換状態
   を維持し前記異常検出手段により異常が検出されたとき
   には前記第二の切換状態に切換わるよう構成されている
   ことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。