JPH0796387B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
電動式パワーステアリング装置Info
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- JPH0796387B2 JPH0796387B2 JP7381686A JP7381686A JPH0796387B2 JP H0796387 B2 JPH0796387 B2 JP H0796387B2 JP 7381686 A JP7381686 A JP 7381686A JP 7381686 A JP7381686 A JP 7381686A JP H0796387 B2 JPH0796387 B2 JP H0796387B2
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-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
- B62D5/0481—Power-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
- B62D5/0484—Power-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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
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電動機駆動手段の動作の信頼性
を高めたものである。
しくは電動機を駆動する電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御信号を決定し、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。
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御信号を決定し、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。
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,82b,83b,84b）をそれぞれ一
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、ブリッジ回路の互いに
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（81,82）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、一方の接続点にはバッテリ
（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）を介してバッテリ（50）の負荷が
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）の接続点及び互いに隣合う第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）とドライブユニット（80）との間に接続した
リレーコイル（81c,82c,83c,84c）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（81
c,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。
84a）及びダイオード（81b,82b,83b,84b）をそれぞれ一
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、ブリッジ回路の互いに
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（81,82）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、一方の接続点にはバッテリ
（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）を介してバッテリ（50）の負荷が
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）の接続点及び互いに隣合う第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）とドライブユニット（80）との間に接続した
リレーコイル（81c,82c,83c,84c）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（81
c,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,84a）は開
く。この状態でトランジスタ（89）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（81
a,83a）を介して電流が流れる。また、トランジスタ（8
9）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（81a,83a）を介して流れる電流
は、電動機（４）、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。
（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,84a）は開
く。この状態でトランジスタ（89）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（81
a,83a）を介して電流が流れる。また、トランジスタ（8
9）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（81a,83a）を介して流れる電流
は、電動機（４）、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図の駆動回路は、第９図のリレー接点（81a）〜（8
4a）に代りにスイッチングトランジスタ（91,92,93,9
4）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（9
1）をオン状態とし、例えば第３のアーム（83）のトラ
ンジスタ（93）をPWM駆動する。このPWM制御でトランジ
スタ（93）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10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（４）、並びにダイオード（82
b）を介して還流する。電動機（４）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。
4a）に代りにスイッチングトランジスタ（91,92,93,9
4）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（9
1）をオン状態とし、例えば第３のアーム（83）のトラ
ンジスタ（93）をPWM駆動する。このPWM制御でトランジ
スタ（93）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10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（４）、並びにダイオード（82
b）を介して還流する。電動機（４）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） 以上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（81
a）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（４）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
に比例して電動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。
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（81
a）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（４）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
に比例して電動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に
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（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
路の形成される。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。従って、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。
の状態からトランジスタ（91）をオフ状態にするように
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（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
路の形成される。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。従って、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。
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、本発明に係る電動式パワース
テアリング装置は、４組の電界効果トランジスタから構
成されるブリッジ回路を備え、電動機駆動手段と電動機
との間にスイッチ手段を介装したことを特徴とする。ま
た、本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、電
源と電動機駆動手段との間にスイッチ手段を介装したこ
とを特徴とする。
テアリング装置は、４組の電界効果トランジスタから構
成されるブリッジ回路を備え、電動機駆動手段と電動機
との間にスイッチ手段を介装したことを特徴とする。ま
た、本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、電
源と電動機駆動手段との間にスイッチ手段を介装したこ
とを特徴とする。
この発明は、ブリッジ回路を構成する電界効果トランジ
スタにオン故障が発生し、電動機とブリッジ回路との間
に閉ループが形成され電動機が発生する誘起電圧に伴い
流れる誘起電流により、電動機に操舵方向と逆の方向に
働く制動力を、スイッチ手段で閉ループを開放して防止
することができる。また、電源と電動機駆動手段との間
にもスイッチ手段を設けたので、電動機駆動手段の短絡
等により電源が短絡される事故を防止することができ
る。
スタにオン故障が発生し、電動機とブリッジ回路との間
に閉ループが形成され電動機が発生する誘起電圧に伴い
流れる誘起電流により、電動機に操舵方向と逆の方向に
働く制動力を、スイッチ手段で閉ループを開放して防止
することができる。また、電源と電動機駆動手段との間
にもスイッチ手段を設けたので、電動機駆動手段の短絡
等により電源が短絡される事故を防止することができ
る。
（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明する。
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。
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
ング装置を示す系統図である。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（電動機制御手
段）、（３）は電動機を駆動する電動機駆動回路（電動
機駆動手段）、（４）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。
ング装置を示す系統図である。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（電動機制御手
段）、（３）は電動機を駆動する電動機駆動回路（電動
機駆動手段）、（４）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S1,S2およびS3,S4が電動機制御部（２）に入力され
る。操舵トルクセンサ（11）及び操舵回路センサ（12）
の出力（S1,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コンバ
ータ（21）やマイクロコンピュータユニット（MCU）（2
2）からなり、電動機（４）の制御信号を決定して出力
する。即ち、MCU（22）においては、操舵トルク検出信
号Ｔ（Ｔ＝|S1−S2|）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ューティDTを読み出し、操舵
回転数Ｎ（Ｎ＝|S3−S4|）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ューティ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。
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S1,S2およびS3,S4が電動機制御部（２）に入力され
る。操舵トルクセンサ（11）及び操舵回路センサ（12）
の出力（S1,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コンバ
ータ（21）やマイクロコンピュータユニット（MCU）（2
2）からなり、電動機（４）の制御信号を決定して出力
する。即ち、MCU（22）においては、操舵トルク検出信
号Ｔ（Ｔ＝|S1−S2|）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ューティDTを読み出し、操舵
回転数Ｎ（Ｎ＝|S3−S4|）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ューティ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。
上記電動機駆動回路（３）は、ドライブユニット（30）
と、４つのFET（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、その内容がダイオード接合により、素子としての互
いに隣合う第１並びに第２のFET（31,32）の接続点及び
この隣合う第１並びに第２のFET（31,32）と対称に位置
し互いに隣合う第３並びに第４のFET（33,34）の接続点
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FET（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）を介して電動機
（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（４）の電機子電流は電流検出回路
（40）で検出され、A/Dコンバータ（21）を介してMCU
（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FET（31）〜（34）のゲートをドライブ
ユニット（30）の出力信号で駆動することにより、FET
（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、正常時には上記リル
ー回路（39）と（54）には、リレー制御信号ORがOR＝１
として入力されて接続状態を維持しており、OR＝０が入
力されると遮断して電動機（４）の回路を開く。
と、４つのFET（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、その内容がダイオード接合により、素子としての互
いに隣合う第１並びに第２のFET（31,32）の接続点及び
この隣合う第１並びに第２のFET（31,32）と対称に位置
し互いに隣合う第３並びに第４のFET（33,34）の接続点
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FET（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）を介して電動機
（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（４）の電機子電流は電流検出回路
（40）で検出され、A/Dコンバータ（21）を介してMCU
（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FET（31）〜（34）のゲートをドライブ
ユニット（30）の出力信号で駆動することにより、FET
（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、正常時には上記リル
ー回路（39）と（54）には、リレー制御信号ORがOR＝１
として入力されて接続状態を維持しており、OR＝０が入
力されると遮断して電動機（４）の回路を開く。
上記電源回路（５）は、車載バッテリ（50）の電力を、
ヒューズ回路（51）、イグニッションスイッチなどのキ
ースイッチ（52）、ヒューズ回路（53）を介して、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FET（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MCU（22）等を作動させるためのものである。
ヒューズ回路（51）、イグニッションスイッチなどのキ
ースイッチ（52）、ヒューズ回路（53）を介して、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FET（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MCU（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、また電動機（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軸（72）を出力軸とした
ラックアンドピニオン形の構成を有する。
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、また電動機（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軸（72）を出力軸とした
ラックアンドピニオン形の構成を有する。
入力軸（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（721）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）、ピニオンケース（71
5）、軸受（716,717）を介して、ラックケース（73）を
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、ピ
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ト（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S3,S4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。操舵トルクセンサ（11）は、１
つの１次コイル（111）並びに２つの２次コイル（112,1
13）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
（115,116）で挟持された軸方向（図面左右方向）に変
位可能なピストン（117）に連結してある。このピスト
ン（117）の中ほどには凹部（117a）が形成してあり、
この凹部（117a）には、ピン（118）が係合している。
このピン（118）は、入力軸（71）の中心軸からわずか
に偏心してピニオンケース（715）に固定してあり、そ
の軸方向の変位量が回転トルクに比例するようになって
いる。従って、１次コイル（111）に制御装置（74）か
ら交番信号T1を入力し、２次コイル（112,113）でこの
信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S1,S2に対応する。
補助トルク発生用の電動機（４）は、プーリ（741）及
びコグベルト（742）を介して、出力値（72）と同軸状
に配置した減速機構（76）のプーリ（761）にその補助
トルクを伝達する。減速機構（76）は、ラック軸（72）
の一部に形成したボールネジ（762）にボール（763）を
介してボルトナット（764）を組合せたいわゆるボール
ナット機構をしている。
てあり、後述する出力軸（72）のラックギヤ（721）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）、ピニオンケース（71
5）、軸受（716,717）を介して、ラックケース（73）を
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、ピ
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ト（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S3,S4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。操舵トルクセンサ（11）は、１
つの１次コイル（111）並びに２つの２次コイル（112,1
13）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
（115,116）で挟持された軸方向（図面左右方向）に変
位可能なピストン（117）に連結してある。このピスト
ン（117）の中ほどには凹部（117a）が形成してあり、
この凹部（117a）には、ピン（118）が係合している。
このピン（118）は、入力軸（71）の中心軸からわずか
に偏心してピニオンケース（715）に固定してあり、そ
の軸方向の変位量が回転トルクに比例するようになって
いる。従って、１次コイル（111）に制御装置（74）か
ら交番信号T1を入力し、２次コイル（112,113）でこの
信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S1,S2に対応する。
補助トルク発生用の電動機（４）は、プーリ（741）及
びコグベルト（742）を介して、出力値（72）と同軸状
に配置した減速機構（76）のプーリ（761）にその補助
トルクを伝達する。減速機構（76）は、ラック軸（72）
の一部に形成したボールネジ（762）にボール（763）を
介してボルトナット（764）を組合せたいわゆるボール
ナット機構をしている。
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P0〜P64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、例えば
（P6−Ｙ）及び（P6−Ｎ）などの符号は、判断ブロック
（P6）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。
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P0〜P64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、例えば
（P6−Ｙ）及び（P6−Ｎ）などの符号は、判断ブロック
（P6）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（P0）すると、MCU（22）
などの初期設定が行われ（P1）、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。次に、操舵トルクセンサ（11）の検出信
号S1,S2を読込み（P3）、ステップP40以下のサブルーチ
ンで示すセンサの故障診断を実行する。引続いて、S1,S
2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（P6〜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図に示すようなデュ
ーティ値特性曲線DTを記憶させたメモリのテーブル
（１）をアクセスする（P10）。次に、操舵回転センサ
（12）の検出信号S3,S4を読込み（P11）、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,S4を演算して（P13）、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〜P1
7）。そして第５図に示すようなデューティ値特性曲線D
Nを記憶させたメモリのテーブル（２）をアクセスする
（P18）。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DT、回転速度を発生させるに必要な回転数制御信
号のデューティ値DNを得ることができ、これらのデュー
ティ値DTとDNにより制御信号T4が構成されている。
キーなどの操作によって起動（P0）すると、MCU（22）
などの初期設定が行われ（P1）、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。次に、操舵トルクセンサ（11）の検出信
号S1,S2を読込み（P3）、ステップP40以下のサブルーチ
ンで示すセンサの故障診断を実行する。引続いて、S1,S
2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（P6〜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図に示すようなデュ
ーティ値特性曲線DTを記憶させたメモリのテーブル
（１）をアクセスする（P10）。次に、操舵回転センサ
（12）の検出信号S3,S4を読込み（P11）、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,S4を演算して（P13）、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〜P1
7）。そして第５図に示すようなデューティ値特性曲線D
Nを記憶させたメモリのテーブル（２）をアクセスする
（P18）。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DT、回転速度を発生させるに必要な回転数制御信
号のデューティ値DNを得ることができ、これらのデュー
ティ値DTとDNにより制御信号T4が構成されている。
ステップP19では、各デューティ値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（P19−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ューティ値DD＝DT＋DN及
びデューティ値DU＝１を演算する（P20,P21）。一致し
ない場合（P19−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ューティ値DD＝DT及び
デューティ値DU＝１−DNを演算する（P22,P23）。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DD＝０かが判別され（P24）、DD＝０の
場合にはＲ＝Ｌ＝０とする（P26）。また、DD＝０でな
い場合には、フラグＦのチェックが行なわれる（P2
5）。Ｆ＝１の場合にはＲ＝0,L＝１とし（P27）、Ｆ＝
１でない場合にはＲ＝1,L＝０とする（P28）。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DD,DUからなるトルク制御信号T4を出
力し、ステップP60で電動機系の故障診断を（P60）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T
3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DD,DUはトルク信号T4の内
容であるデューティ値であり、例えばDDはブリッジの一
組のFET（31）と（33）のうち、一方のFET（33）に、DU
はその他方のFET（31）に付与され、本実施例ではDU,DD
がPWM信号である。
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（P19−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ューティ値DD＝DT＋DN及
びデューティ値DU＝１を演算する（P20,P21）。一致し
ない場合（P19−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ューティ値DD＝DT及び
デューティ値DU＝１−DNを演算する（P22,P23）。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DD＝０かが判別され（P24）、DD＝０の
場合にはＲ＝Ｌ＝０とする（P26）。また、DD＝０でな
い場合には、フラグＦのチェックが行なわれる（P2
5）。Ｆ＝１の場合にはＲ＝0,L＝１とし（P27）、Ｆ＝
１でない場合にはＲ＝1,L＝０とする（P28）。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DD,DUからなるトルク制御信号T4を出
力し、ステップP60で電動機系の故障診断を（P60）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T
3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DD,DUはトルク信号T4の内
容であるデューティ値であり、例えばDDはブリッジの一
組のFET（31）と（33）のうち、一方のFET（33）に、DU
はその他方のFET（31）に付与され、本実施例ではDU,DD
がPWM信号である。
次にセンサ故障診断（P40）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
ンサ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S1をＡに、S2をＢに夫々置数する（P42,P43）。
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に夫々置数する（P44,
P45）。そして（Ａ＋Ｂ）/2なる演算をしこれをｄとし
（P46）、このｄが予め設定した各検出信号（S1〜S4）
の下限値ａと上限値ｂの間の範囲内にあるかどうかが判
別される（P47,P48）。この範囲内にある場合には、夫
々次の各ステップR5又はP13に戻る。この範囲内にない
場合には、Ｒ＝Ｌ＝0,DD＝DU＝０リレー制御信号OR＝０
とし（P50〜P52）、各信号R,L,DD,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（54）
と（39）に出力して（P53）、制御処理を停止する（P5
4）。そして、リレー回路（54）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、電動駆動回路（３）お
よび電動機（４）の駆動が停止し、マニュアルステアリ
ングに移行する。
８図（ｂ）に基づき説明する。すなわち、操舵トルクセ
ンサ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S1をＡに、S2をＢに夫々置数する（P42,P43）。
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に夫々置数する（P44,
P45）。そして（Ａ＋Ｂ）/2なる演算をしこれをｄとし
（P46）、このｄが予め設定した各検出信号（S1〜S4）
の下限値ａと上限値ｂの間の範囲内にあるかどうかが判
別される（P47,P48）。この範囲内にある場合には、夫
々次の各ステップR5又はP13に戻る。この範囲内にない
場合には、Ｒ＝Ｌ＝0,DD＝DU＝０リレー制御信号OR＝０
とし（P50〜P52）、各信号R,L,DD,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（54）
と（39）に出力して（P53）、制御処理を停止する（P5
4）。そして、リレー回路（54）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、電動駆動回路（３）お
よび電動機（４）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P60に
おいては、電流検出回路（40）からの検出信号S5を読込
み（P61）、第４図に示すトルク制御デューティDTの許
容範囲Ｃにあるかどうかが判別される（P62,P63）。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S5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（P64）、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,DD＝DU＝０、OR＝０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OR＝
０によりリレー回路（54）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。
おいては、電流検出回路（40）からの検出信号S5を読込
み（P61）、第４図に示すトルク制御デューティDTの許
容範囲Ｃにあるかどうかが判別される（P62,P63）。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S5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（P64）、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,DD＝DU＝０、OR＝０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OR＝
０によりリレー回路（54）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に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FET（31）〜（34）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、MCU（22）でリレー回路（39）を
遮断状態とするこ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（４）に制動電流が流れるような
ことはなくなり、装置の信頼性を高めることができる。
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FET（31）〜（34）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、MCU（22）でリレー回路（39）を
遮断状態とするこ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（４）に制動電流が流れるような
ことはなくなり、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）
とする場合について説明したが、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。
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）
とする場合について説明したが、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、異常時には２つのスイッチ手段によ
り駆動手段が電源のみならず電動機からも遮断されるた
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。そして、一方のスイッチ手段が故
障した場合でも他方のスイッチ手段により電動機と電源
とを遮断できるため、二重のフェイルセーフを達成でき
る。
り駆動手段が電源のみならず電動機からも遮断されるた
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。そして、一方のスイッチ手段が故
障した場合でも他方のスイッチ手段により電動機と電源
とを遮断できるため、二重のフェイルセーフを達成でき
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ローチャート、第９図（ａ）〜
（ｄ）及び第10図（ａ）〜（ｄ）は従来装置の説明図で
ある。 図面において、（３）は電動機駆動手段、（４）は電動
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。
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ローチャート、第９図（ａ）〜
（ｄ）及び第10図（ａ）〜（ｄ）は従来装置の説明図で
ある。 図面において、（３）は電動機駆動手段、（４）は電動
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。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−175262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−50873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−163766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−156863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−63264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−130781（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−7331（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】４組の電界効果トランジスタから構成され
るブリッジ回路の入力端子間に電源が接続される一方、
前記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、この電動機駆動手段により前記電
動機を通電して電動機動力をステアリング系に作用させ
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前記電動機と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。 - 【請求項２】前記電源と前記電動機駆動手段との間にス
イッチ手段を介装したことを特徴とする請求項１記載の
電動式パワーステアリング装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7381686A JPH0796387B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 電動式パワーステアリング装置 |
| DE19873710591 DE3710591A1 (de) | 1986-03-31 | 1987-03-31 | Motorgetriebenes servolenkungssystem |
| GB8707598A GB2188599B (en) | 1986-03-31 | 1987-03-31 | Motor-driven power steering system |
| US07/033,409 US4765426A (en) | 1986-03-31 | 1987-03-31 | Motor driven power steering system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7381686A JPH0796387B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 電動式パワーステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62231871A JPS62231871A (ja) | 1987-10-12 |
| JPH0796387B2 true JPH0796387B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=13529059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7381686A Expired - Lifetime JPH0796387B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 電動式パワーステアリング装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4765426A (ja) |
| JP (1) | JPH0796387B2 (ja) |
| DE (1) | DE3710591A1 (ja) |
| GB (1) | GB2188599B (ja) |
Cited By (6)
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| FR2802492A1 (fr) | 1999-12-16 | 2001-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Systeme de direction a assistance electrique |
| US6903524B2 (en) | 2003-04-10 | 2005-06-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electric motor-driven power steering apparatus |
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| WO2010007672A1 (ja) | 2008-07-16 | 2010-01-21 | 三菱電機株式会社 | 電動パワーステアリング装置、及び制御装置一体型電動機 |
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| DE102006052423B4 (de) * | 2006-06-23 | 2016-12-15 | Mitsubishi Electric Corp. | Servolenkungsvorrichtung |
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| US4985666A (en) * | 1988-08-30 | 1991-01-15 | Sony Corporation | Safety device for video cassette recorder |
| JP2715473B2 (ja) * | 1988-09-19 | 1998-02-18 | アイシン精機株式会社 | 電動パワーステアリング装置のフエイルセイフ装置 |
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