JP2002308124A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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Abstract
理的に分離することにより、それぞれ別々に製造するこ
とができ、トルクセンサ、電動モータの個別調整も独立
して行うことのできる電動パワーステアリング装置を実
現する。 【解決手段】操舵トルクセンサ12及び制御回路13を
収容したセンサモジュール1、並びに電動モータM及び
モータ駆動回路14を収容したモータモジュール2を備
え、前記センサモジュール1及びモータモジュール2
は、互いに分離された状態で電動パワーステアリング装
置に装着されている。
Description
角、ヨーレートなどで現される車両の操舵状態に基づい
て電動モータを駆動制御する電動パワーステアリング装
置に関するものである。
アリングシャフトを介して、ステアリング機構にステア
リングホイールの回転が伝達されるとともに、ステアリ
ング機構に、操舵角、操舵トルク、ヨーレート等に応じ
た電動モータからの操舵補助力が伝達されるようになっ
ている。従来、この電動モータに、操舵トルクセンサ、
操舵トルクセンサ信号の処理回路(センサモジュー
ル)、および電動モータの駆動回路(モータモジュー
ル)を収容した筐体を一体的に取り付け、これにより、
配線距離を短くして組み立て性を向上させた電動パワー
ステアリング装置が提案されている(特開平8-11730号
公報参照)。
リング装置では、センサモジュールおよびモータモジュ
ールを単一のマイクロコンピュータを搭載した同一の基
板に設けているので、操舵トルクセンサ、または電動モ
ータの規格(例えば車種に応じた電動モータの容量)が
変わるたびに、基板ごと作り直さなければならない。こ
のため、車種ごとに基板を設計する必要があり、設計の
手間がかかり、コストアップにつながっていた。
びモータモジュールを物理的に分離することにより、そ
れぞれ別々に製造することができ、操舵トルクセンサ、
操舵角センサ、ヨーレートセンサ等のセンサ、電動モー
タの個々のばらつきの調整も独立して行うことのできる
電動パワーステアリング装置を実現することを目的とす
る。
の電動パワーステアリング装置は、操舵状態検出手段及
び制御回路(13)を収容した第1のモジュール(1)、並び
に電動モータ(M)及びモータ駆動回路(14)を収容した第
2のモジュール(2)を備え、前記第1のモジュール及び
第2のモジュールは、互いに分離された状態で電動パワ
ーステアリング装置に装着されているものである。
操舵状態を検出して目標アシスト量の演算を行い、第2
のモジュールでは、目標アシスト量に基づいてこの電動
モータの回転制御を行う。したがって、電動モータの容
量が変わっても、第2のモジュールのみの変更で対応が
可能となり、さまざまの車種に対応が可能となり、コス
トダウンが図れる。前記操舵状態検出手段は、操舵トル
クに応じて目標アシスト量の演算を行う場合は、操舵ト
ルクを検出する操舵トルクセンサ(12)であってもよ
い。また、舵角又は車両のヨーレートに応じて目標アシ
スト量の演算を行う場合は、舵角センサ又はヨーレート
センサであってもよい。
ルクセンサであってもよい。この位相差式操舵トルクセ
ンサは、ステアリングホイール側の舵角、モータ側の舵
角の位相差を検出できるとともに、ステアリングホイー
ル側の絶対舵角およびモータ側の絶対舵角をそれぞれ検
出することができる。これにより、モータ側に通常設け
られる操舵角センサと二重に舵角を検出することがで
き、どちらかに異常が生じても他方のデータによりアシ
スト(操舵補助)の継続を可能にすることができる。
ルは、それぞれ中央処理回路(30a,30b,40)を備えている
ことが好ましい。これにより、「操舵状態検出手段」を
第1のモジュールで容易に個別調整することができ、電
動モータを第2のモジュールで容易に個別調整すること
ができる。前記第1のモジュール及び第2のモジュール
の中央処理回路は互いに通信線(3a,3b)で結ばれ、通信
により、それぞれに異常がないかどうかを相互に監視す
ることが好ましい。
段の補正機能を有することが好ましい。これにより、操
舵状態検出手段の個別誤差や組み立て誤差、環境変化、
経年変化などにより生じる変動を補正することができ
る。前記第2のモジュールは、電動モータの補正機能を
有することがこのましい。これにより、電動モータの個
別誤差や組み立て誤差、環境変化、経年変化などにより
生じる変動を補正することができる。
付図面を参照しながら詳細に説明する。電動パワーステ
アリング装置においては、ステアリングホイールの回転
は、ステアリングシャフトを介して、ステアリング機構
に機械的に伝達される。ステアリング機構又はステアリ
ングシャフトには、電動ブラシレスモータ(以下「電動
モータ」という)から操舵補助力が伝達されるようにな
っている。
ャフトの先端に形成されたピニオンと、ピニオンに歯合
する車両の左右方向(車幅方向)に延びたラック軸とを
備えている。ラック軸の両端には、タイロッドがそれぞ
れ結合されており、このタイロッドは、それぞれ操舵輪
としての前左右輪を支持するナックルアームに連結され
ている。この構成により、ステアリングホイールが操作
されてステアリング軸が回転されると、この回転がピニ
オン及びラック軸によって、車両の左右方向に沿う直線
運動に変換される。これによって、前左右輪FL,FR
の転舵が行われる。
グホイール側に結合された入力軸と、ステアリング機構
側に結合された出力軸とに分割されていて、これらの入
力軸及び出力軸は、トーションバーによって互いに連結
されている。トーションバーは、操舵トルクに応じて捩
れを生じ、この捩れの量及び方向が、操舵トルクセンサ
によって検出される。また、出力軸に関連して、この出
力軸の回転角を検出することによりステアリング機構の
操舵角を検出する操舵角センサが設けられている。
出するヨーレートセンサ(振動ジャイロ、光ファイバジ
ャイロなどで構成される)が設けられている。以下に説
明する実施形態では、操舵トルクセンサを搭載するセン
サモジュールを例示している。しかし、本発明は、これ
に限られるものではなく、操舵角センサやヨーレートセ
ンサを搭載するセンサモジュールについても適用がある
ことを予め断っておく。
13とをセンサモジュール(第1のモジュールに相当す
る)1に収容し、電動モータMとモータ駆動回路14と
をモータモジュール(第2のモジュールに相当する)2
に収容し、これらのモジュール1,2が通信線3を介し
て相互に接続された状態を示す図である。なお、操舵ト
ルクセンサ12から制御回路13へ信号を送るケーブル
(図示せず)は、センサモジュール1の中に収容されて
いる。モータ駆動回路14から電動モータMを駆動する
信号を送るケーブル及び端子は、後に図5〜図7を参照
しながら説明する。
しての、位相差式操舵トルクセンサを示す斜視図であ
る。トーションバー21の上端部に連結された筒状部2
2に検出対象となる金属羽根車(ターゲット)23が装
着され、トーションバー21の下端部に連結された筒状
部25に検出対象となる金属羽根車24が装着されてい
る。操舵トルクセンサ12の中のMRセンサ(磁気抵抗
効果素子)により、両方の羽根車23,24の回転位相
差が検出され、これにより、トーションバー21にかか
るトルクが検出される。MRセンサは、二重に設けられ
ていて、いずれかの検出に支障が生じても、トルクの検
出が可能であり、アシストを継続することができる。ま
た、金属羽根車23又は24の絶対位置が検出可能とな
っていて、これにより、絶対舵角の検出も可能となって
いる。したがって、前記操舵角センサと二重検出系を構
成することができ、いずれかの検出に支障が生じても、
舵角の検出が可能となる。
回路13に入力される。制御回路13は、操舵トルクセ
ンサ12によって検出される操舵トルクに応じて電動モ
ータMの目標アシスト電流を定め、通信線3を通じて出
力する(図1参照)。一方、電動モータMの筐体には、
モータ駆動回路14が装着されており(図1参照)、モ
ータ駆動回路14は、前記通信線3を通じて得られる目
標アシスト電流信号に基づいて、操舵トルクに応じた操
舵補助力がステアリングシャフトに与えられるように、
電動モータMを駆動制御する。
るためのブロック構成図である。制御回路13には、メ
インCPU30aとサブCPU30bの2つのCPUを
備えている。サブCPU30bは、メインCPU30a
の故障(フェイル)時に備えて設けられているものであ
る。以下、メインCPU30aの機能を説明する。操舵
トルクセンサ12から送られてくる位相差検出信号は、
A/D変換器31によりディジタル信号に変換される。
目標アシスト電流演算部32は、このディジタル信号に
基づいて操舵をアシストするため電動モータMに供給す
る目標アシスト電流を演算する。演算された電流値の信
号は、シリアル通信インターフェイス回路33によりシ
リアル変換され、ドライバを通してシリアル通信ライン
3aに送り出される。
するときに必要とされる操舵トルクセンサ12の出力信
号のゲインのばらつきの補正値、同出力信号のオフセッ
ト補正値等の個別誤差が書き込まれる不揮発性メモリEE
PROM35が備えられている。このEEPROMへの書き込み
は、操舵トルクセンサ12につないだ状態の制御回路1
3の出荷前調整時に行う。EEPROM35に書き込まれた値
は、個々の操舵トルクセンサ12の特性に応じた値とな
っている。
らず、経年使用後にも、再度書き込みが可能になってい
る。これにより、操舵トルクセンサ12の環境変化、経
年変化に基づく個別誤差が補正できるようになってい
る。また、目標アシスト電流演算部32で用いられた舵
角、舵角速度、操舵トルク、フェイル情報、目標アシス
ト電流などの情報は、CAN(Control Area Network)コ
ントローラ36に収集され、CANドライバ37を通し
てCANバスに送り出される。また、CANバスから車
速情報がCANコントローラ36を通して目標アシスト
電流演算部32に提供され、演算に用いられる。
ク図である。モータ駆動回路14は、CPU40を備え
ている。シリアル通信ライン3a,3bを通じて制御回
路13とつながれている。シリアル通信ライン3a,3
bからの信号は、ドライバ41a,41b、シリアル通
信インターフェイス回路42を介して電流制御演算回路
43に入力される。この電流制御演算回路43におい
て、目標アシスト電流に応じた出力信号が生成され、モ
ータ駆動部44に供給される。当該出力信号はモータ駆
動部44でPWM変調された電流信号に変換され、この
信号により電動モータMが駆動される。一方、電動モー
タMに流れる電流、ロータ位置、フェイル検出の情報
は、CANコントローラ45、CANドライバ46を通
してCANバスに送り出される。
前記CPU40は、シリアル通信ライン3a,3bを通
して、それぞれに異常がないかどうか相互に監視されて
いる。このモータ駆動回路14にEEPROM47が備えら
れ、ここに、組み合わされる電動モータMのコギングト
ルクリップル、ブラシレスモータの誘起電圧等のばらつ
きの補正値が、書き込まれている。この書き込みは、出
荷前調整時に行われる。EEPROM47に書き込まれた値
は、個々の電動モータMの特性に応じた値となってい
る。
らず、経年使用後にも、再度書き込みが可能になってい
る。これにより、電動モータMの環境変化、経年変化に
基づく個別誤差が補正できるようになっている。図5〜
図7は、モータモジュール2におけるモータ駆動回路1
4と電動モータMとの接続状態を示す斜視図である。図
5は端子51のみによる接続状態を示している。図5
(a)は、電動モータMの上側面における接続を、図5(b)
は、電動モータMの端面における接続を示している。
接続状態を示している。図6(a)は、電動モータMの上
側面における接続を、図6(b)は、電動モータMの端面
における接続を示している。ねじ止めすることにより、
端子52同士は圧接され、接続はさらに確実になる。図
7は一部溶接による端子54の接続を示している。図7
(a)は、電動モータMの上側面における接続を、図7(b)
は、電動モータMの端面における接続を示している。こ
の溶接により、端子54同士は圧接され、接続はさらに
確実になる。
による接続(図5)よりも、ねじ止め(図6)、または
溶接(図7)による接続が好ましいといえる。以上で、
本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前
記の形態に限定されるものではない。例えば、本発明
は、(1)操舵角センサを構成要素とするセンサモジュ
ールについても適用がある。この場合は、制御回路13
は、操舵角センサにより検出された舵角値に基づいて、
目標アシスト電流を演算する機能を有する。また、
(2)ヨーレートセンサを構成要素とするセンサモジュ
ールについても適用があり、この場合は、制御回路13
は、ヨーレートセンサにより検出されたヨーレートに基
づいて、目標アシスト電流を演算する。また、(3)操
舵トルクセンサ、操舵角センサ、ヨーレートの中の任意
の2つ以上の組み合わせにより、目標アシスト電流を演
算する場合にも適用がある。この場合は、センサモジュ
ールに当該2種類以上のセンサと制御回路が収容される
こととなる。
ことが可能である。
2の筐体に装着された制御回路13と、電動モータMの
筐体に装着されたモータ駆動回路14とが通信線を介し
て相互に接続された状態を示す図である。
ある。
構成図である。
ロック構成図である。
と電動モータMとのコネクタのみによる接続状態を示す
斜視図である。
と電動モータMとのねじ止めによる接続状態を示す斜視
図である。
と電動モータMとの溶接による接続状態を示す斜視図で
ある。
Claims (9)
- 【請求項1】車両の操舵状態を検出する操舵状態検出手
段と、操舵状態検出手段によって検出された車両の操舵
状態に基づいて、電動モータを制御する制御信号を生成
する制御手段と、前記制御手段の出力に基づいて、電動
モータを駆動する信号を生成するモータ駆動手段とを備
えた電動パワーステアリング装置において、 前記操舵状態検出手段及び制御手段を収容した第1のモ
ジュール、並びに前記電動モータ及びモータ駆動回路を
収容した第2のモジュールを備え、 前記第1のモジュール及び第2のモジュールは、互いに
分離された状態で電動パワーステアリング装置に装着さ
れていることを特徴とする電動パワーステアリング装
置。 - 【請求項2】前記操舵状態検出手段は、操舵トルクを検
出する操舵トルクセンサであることを特徴とする請求項
1記載の電動パワーステアリング装置。 - 【請求項3】前記操舵トルクセンサは、位相差式操舵ト
ルクセンサであることを特徴とする請求項2記載の電動
パワーステアリング装置。 - 【請求項4】前記操舵状態検出手段は、操舵角を検出す
る舵角センサであることを特徴とする請求項1記載の電
動パワーステアリング装置。 - 【請求項5】前記操舵状態検出手段は、車両のヨーレー
トを検出するヨーレートセンサであることを特徴とする
請求項1記載の電動パワーステアリング装置。 - 【請求項6】前記第1のモジュール及び第2のモジュー
ルは、それぞれ中央処理回路を備えていることを特徴と
する請求項1記載の電動パワーステアリング装置。 - 【請求項7】前記2つの中央処理回路は、通信により、
それぞれに異常がないかどうかを相互に監視する機能を
有することを特徴とする請求項6記載の電動パワーステ
アリング装置。 - 【請求項8】前記第1のモジュールは、操舵状態検出手
段の補正機能を有することを特徴とする請求項1記載の
電動パワーステアリング装置。 - 【請求項9】前記第2のモジュールは、電動モータの補
正機能を有することを特徴とする請求項1記載の電動パ
ワーステアリング装置。
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