JP3572801B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機の出力で操舵力を補助するようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動パワーステアリング装置にあっては、ステアリングホイールが固定された入力軸に操舵トルクを検出するトルクセンサを取り付け、このトルクセンサのトルク検出値に応じて電動機を駆動することによって、操舵力に応じた操舵補助トルクを発生させ、操舵力のアシストを行うようにしている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、制御装置において、トルクセンサのトルク検出値等、各種検出信号をもとに、電動機で発生する操舵補助トルクを制御するようにしている。そのため、トルクセンサ等の各種センサ或いは制御装置自体に異常が発生した場合等には、電動機に対して正確な制御を行うことができなくなるため、各種センサ或いは制御装置等の異常監視を行い、異常を検出した場合には、装置を停止させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電動パワーステアリング装置においては、各種センサ或いは制御装置等、装置に何らかの異常が発生した場合には、電動機への電流供給を即座に停止するようにしている。そのため、例えば、電動パワーステアリング装置での操舵補助トルクによるアシストを伴ってステアリングホイールを据え切りロック付近まで操舵している状態で、制御装置或いは各種センサに異常が発生した場合には、電動機への電流供給を停止して操舵補助トルクによるアシストを停止させるが、このとき、電動機による操舵補助トルクが急になくなるため、タイヤの捩じれ力等、操舵系の弾性変形の戻り力により、ステアリングシャフトに対してこれを中立位置に戻そうとする力が働き、ステアリングホイールが中立位置方向に戻ろうとし、ドライバに負担がかかるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、電動パワーステアリングによるアシスト中に電動機を停止させるときに発生する、ステアリングホイールを中立状態に戻そうとする力を抑制することのできる電動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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、車両の操舵系に連結され操舵補助トルクを発生する電動機と、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、当該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに応じて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記電動機と前記電動機駆動制御手段との間を遮断する遮断手段と、当該遮断手段の作動と共に前記電動機の端子間を所定時間短絡する第１の短絡手段と、当該第１の短絡手段での短絡により前記電動機が回生制動状態となって生じる起電力に応じて作動し、且つ前記電動機の端子間を所定時間短絡する第２の短絡手段と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
この請求項１の発明では、車両の操舵系の操舵トルクに応じて電動機駆動手段により電動機が駆動されて、操舵系に対して電動機が操舵補助トルクを発生し、これによりドライバの操舵操作が容易に行われる。そして、例えば電動機駆動手段に異常が発生した場合等、電動機を停止させる場合には、遮断手段によって電動機と電動機駆動手段との間が遮断状態に制御されると共に第１の短絡手段により電動機の端子間が短絡される。このとき、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力が大きい場合には、電動機が回生制動状態となって起電力が発生するからこれにより第２の短絡手段が作動し、例えば捩じれの戻り力による影響をステアリングホイールがうけなくなるとみなすことができるまで短絡を行うようにすれば、電動機の回生制動により捩じれの戻り力が確実に抑制される。
【０００８】
逆に、捩じれの戻り力が小さい場合には、電動機が発生する起電力が小さいから第２の短絡手段は作動せずに、第１の短絡手段の短絡が開放された時点で電動機の短絡が開放される。よって、前記第２の短絡手段が作動するのに充分な時間だけ第１の短絡手段により電動機９の端子間の短絡を行うようにすれば、捩じれの戻り力が小さく第２の短絡手段が作動しないと判断される時点で電動機の短絡が開放され、短絡状態で操舵されることにより電動機が負荷となることが回避される。
【０００９】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置によれば、前記第２の短絡手段は、自己保持リレーで構成され、そのコイル部は前記第１の短絡手段と前記電動機との間に介挿され、前記第２の短絡手段は、前記第１の短絡手段が作動状態となったときに前記コイル部を励磁する前記起電力に応じて作動するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
この請求項２の発明によれば、前記第１の短絡手段が作動して電動機の端子間を短絡したときに、電動機が回生制動状態となることによって第２の短絡手段を形成するコイル部が励磁される。このとき、電動機が発生する起電力が大きい場合にはコイル部が励磁されることによって第２の短絡手段が作動して電動機の端子間が短絡され、起電力が小さい場合には第２の短絡手段は作動しないから、第２の短絡手段は、操舵系の捩じれの戻り力の大きさに応じて作動制御される。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の電動パワーステアリング装置によれば、電動機を停止させるときには、第１の短絡手段により電動機の端子間を所定時間短絡し、この短絡に伴って電動機が回生制動状態となって発生する起電力が大きいとき、すなわち、操舵系の捩じれの戻り力が大きいときに第２の短絡手段を作動させて引き続き電動機の端子間の短絡を行うようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力が大きい場合には、電動機が回生制動状態となって捩じれの戻り力を抑制することができ、捩じれの戻り力が小さい場合には、第１の短絡手段の短絡が終了した時点で電動機の端子間の短絡が開放されるから、電動機を短絡している状態で操舵することにより電動機が負荷として作動することを、より早い段階で回避することができ、操舵操作を容易に行うことができる。
【００１２】
また、請求項２の電動パワーステアリング装置によれば、前記第１の短絡手段が作動して電動機の端子間を短絡したときに、第２の短絡手段を形成するコイル部が励磁されるようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力の大きさに応じて第２の短絡手段を容易に作動制御することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態を示す概略構成図である。図中、１はステアリングシャフトであり、このステアリングシャフト１は自在継手２を介して連結されたアッパシャフト１ａとロアシャフト１ｂとから構成されている。アッパシャフト１ａの上端にはステアリングホイール３が固定されていると共に、ロアシャフト１ｂの下端には、自在継手４を介してピニオンシャフト５が連結されていて、このピニオンシャフト５の下端に設けたピニオンがステアリングギヤボックス６の内部でラック軸７のラックと噛合している。上記ステアリングホイール３、ステアリングシャフト１、自在継手２，４、ピニオンシャフト５及びラック軸７によって操舵系を構成している。
【００１４】
上記ピニオンシャフト５は、減速ギヤ機構８を介してモータ９の回転軸９ａに連結されている。この減速ギヤ機構８は、ケーシング８ａ内で互いに噛合する駆動ギヤ８ｂと従動ギヤ８ｃとからなり、従動ギヤ８ｃがピニオンシャフト５に固定されていると共に、駆動ギヤ８ｂが回転軸９ａに固定されている。モータ９は、例えば直流サーボ電動機で構成され、電磁クラッチ９ｂ及び回転軸９ａを介して、その回転力が減速ギヤ機構８へと伝達される。
【００１５】
また、ステアリングシャフト１には、ステアリングホイール３に付与されてステアリングシャフト１に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ１０が設けられている。この操舵トルクセンサ１０は、例えば、同一の作用構成を有する図示しない、メインポテンショメータとサブポテンショメータとから構成され、操舵トルクをアッパシャフト１ａに設けたトーションバーの捩じれ角変位に変換し、この捩じれ角変位をボールねじ部材により直進運動に変換し、ポテンショメータの摺動接触子に連結されたレバーをボールねじ部材により可動させ、摺動接触子から出力される抵抗値を可変するように構成されている。そして、ドライバがステアリングホイール３を操舵することによって、各ポテンショメータで検出されるステアリングシャフト１に生じる捩じれの大きさと方向とに応じたアナログ電圧からなる操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ を出力し、例えば、ステアリングホイール３が非操舵状態であり中立状態にある場合には、所定の中立電圧を操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ として出力し、これよりステアリングホイール３を右切りするとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧より増加する電圧を、左切りするとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧より減少する電圧を出力するようになっている。
【００１６】
１１は、車速を検出するための車速検出センサであり、例えば変速機の出力軸の回転数を検出して、これに対応した周期のパルス信号からなる車速検出信号Ｖを出力する。
【００１７】
１２は、モータ９の駆動制御を行う電動機駆動手段としての制御装置であり、バッテリ等の電源１３に接続されている。この制御装置１２には、図２に示すように、前記操舵トルクセンサ１０からの操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ と、車速センサ１１からの車速検出信号Ｖと、が供給される。そして、制御装置１２は、これら入力信号に基づき前記モータ９の回転方向及びその駆動量を指定するモータ制御信号ＺＭ ，電磁クラッチ９ｂを制御するクラッチ制御信号ＺＣ 及び電源１３からの供給電源を供給又は遮断制御する電源制御信号ＺＲ を出力する制御回路２０と、前記モータ制御信号ＺＭ が供給されこれに基づきモータ９を駆動制御するモータ駆動回路３０と、前記電源制御信号ＺＲ が供給されこれに基づき電源１３からモータ駆動回路３０への供給電源を供給又は遮断制御する遮断回路６１と、前記制御回路２０からの後述の異常検出信号ＺＥ を入力したとき所定の処理を行って前記モータ９を停止させる故障監視回路６５とから構成されている。
【００１８】
前記制御回路２０は、Ａ／Ｄ変換器２１Ｍ ，２１Ｓ 及び２２と、マイクロコンピュータ２４とを備えている。
このマイクロコンピュータ２４は、入力インタフェース回路２４ａ及び出力インタフェース回路２４ｂと、演算処理装置２４ｃと、記憶装置２４ｄとを少なくとも有し、入力インタフェース回路２４ａには上記操舵トルクセンサ１０の操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ がそれぞれＡ／Ｄ変換器２１Ｍ ，２１Ｓ を介して供給されると共に、車速センサ１１の車速検出信号ＶがＡ／Ｄ変換器２２を介して供給される。また、出力インタフェース回路２４ｂからは操舵補助トルクに応じて形成された、モータ９を駆動制御するモータ制御信号ＺＭ が直接出力されると共に、電磁クラッチ９ｂへのクラッチ制御信号ＺＣ 及び遮断回路６１への電源制御信号ＺＲ が直接出力される。
【００１９】
そして、前記演算処理装置２４ｃは、操舵トルクセンサ１０からの操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ と、車速センサ１１からの車速検出信号Ｖと、をそれぞれＡ／Ｄ変換器２１Ｍ ，２１Ｓ 及び２２を介して操舵トルクＴＭ 及びＴＳ ，車速検出値Ｖとして入力し、操舵トルクＴＭ が所定設定値Ｔα以上である時に、車速検出値Ｖ及び操舵トルクＴＭ に基づいて、モータ９に所定の操舵補助トルクを発生させるための目標電流値Ｉ０ 及び回転方向を設定し、これらをもとにモータ９の駆動制御を行うための駆動量及び回転方向を特定するモータ制御信号ＺＭ を出力する。
【００２０】
また、演算処理装置２４ｃは、例えば前記操舵トルクセンサ１０からの操舵トルクＴＭ 及びＴＳ に基づき、これら両者が一致するかどうか、或いは、その検出値が操舵トルクセンサ１０に断線、短絡等が発生していることを表す値ではないか等によって操舵トルクセンサ１０等各種センサの異常検出を行い、異常検出時には異常時の所定の処理を実行する。
【００２１】
また、演算処理装置２４ｃでは、操舵トルクＴＭ が所定設定値Ｔα未満であるときには、モータ９による操舵補助トルクを発生させる必要がないものとして、モータ９を駆動しない。
【００２２】
さらに、演算処理装置２４ｃでは、ウォッチドッグタイマを有し、このウォッチドッグタイマからのウォッチドッグパルスに基づいて所定の異常対処処理を行うと共に、ウォッチドッグパルスを異常検出信号ＺＥ として故障監視回路６５に出力する。
【００２３】
前記記憶装置２４ｄには、上記演算処理装置２４ｃでの演算処理に必要な処理プログラム等を記憶していると共に、演算処理装置２４ｃの演算結果等を逐次記憶する。
【００２４】
一方、前記モータ駆動回路３０は、図３に示すように、制御回路２０から出力されるモータ制御信号ＺＭ が供給されるゲート駆動回路３１と、ブリッジ回路３６とを備えていて、ブリッジ回路３６は、例えば、Ｎチャネル接合形ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のトランジスタがそれぞれ直列に接続された２つのトランジスタＴｒ１ 及びＴｒ２ 、Ｔｒ３ 及びＴｒ４ が並列に接続されて形成されている。そして、トランジスタＴｒ１ 及びＴｒ３ の接続点が遮断回路６１を介して電源１３に接続され、Ｔｒ２ 及びＴｒ４ の接続点が接地されていると共に、Ｔｒ１ とＴｒ２ との接続点及びＴｒ３ とＴｒ４ との接続点間に、モータ９とブリッジ回路３６との間を遮断する故障監視回路６５を介してモータ９が接続されている。
【００２５】
前記遮断回路６１は、例えば常開接点を有するリレースイッチで構成され、ブリッジ回路３６への電源１３の供給電源をＯＮ／ＯＦＦ制御するものであり、制御回路２０での異常監視に基づく電源制御信号ＺＲ により制御されるようになされ、異常発生時にはブリッジ回路３６への供給電源を遮断するようになされている。
【００２６】
そして、前記ゲート駆動回路３１は、例えばパルス幅変調回路，論理回路等で構成され、マイクロコンピュータ２４からのモータ制御信号ＺＭ で特定されるモータ９の回転方向及び駆動量に基づいてブリッジ回路３６の各トランジスタＴｒ１ 〜Ｔｒ４ に電圧供給を行うことによって、モータ９への駆動電流の供給制御を行っており、故障監視回路６５によりモータ９とブリッジ回路３６との間が接続状態であるとすると、例えば、電流方向が右として指定された場合には、トランジスタＴｒ２ 及びＴｒ３ のゲート端子に電圧供給を行うことによって、電源１３の供給電源が遮断回路６１を介してブリッジ回路３６に供給され、トランジスタＴｒ３ ，モータ９，トランジスタＴｒ２ の方向に電流が流れて、モータ９が正回転、すなわち、右回転する。
【００２７】
逆に、電流方向が左として指定された場合には、トランジスタＴｒ１ 及びＴｒ４ のゲート端子に電圧供給を行うことによって、電源１３からの供給電源がブリッジ回路３６に供給され、トランジスタＴｒ１ ，モータ９，トランジスタＴｒ４ の方向に電流が流れて、モータ９が逆回転、すなわち、左回転する。そして、このとき、ゲート駆動回路３１で、指定された駆動量に応じて例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ） 信号を形成し、このＰＷＭ信号に基づいてトランジスタＴｒ１ 又はＴｒ３ のゲート端子への電圧供給を行うことによって、モータ９に流れる電流量を制御し、モータ９をモータ制御信号ＺＭ で指定された方向に指定された駆動量だけ駆動するようになっている。
【００２８】
前記故障監視回路６５は、図３に示すように、前記制御回路２０の演算処理装置２４ｃからの異常検出信号ＺＥ を入力する故障検出器６５ａと、故障検出器６５ａによって作動制御されるリレーＲ１ 〜Ｒ３ を有するモータ停止制御回路６５ｂとから構成されている。
【００２９】
そして、リレーＲ１ はそのコイル部Ｌ１ の一端が電源１３に接続され、他端が故障検出器６５ａに接続され、その接点部Ｓ１ はモータ９の一方の端子とブリッジ回路３６の例えばトランジスタＴｒ３ 及びＴｒ４ の接続点との間に介挿されている。そして、コイル部Ｌ１ が励磁されたときブリッジ回路３６とモータ９の一方の端子との間を接続状態にするようになっている。また、リレーＲ２ は自己保持リレーであって、その一方のコイル部Ｌ２１の一端は電源１３に接続され、他端は故障検出器６５ａに接続されている。また、他方のコイル部Ｌ２２は、モータ９の端子間に介挿されている。そして、その接点部Ｓ２ は、可動接点ａと固定接点ｂ及びｃとから構成され、可動接点ａはモータ９の一方の端子とコイル部Ｌ２２との間に接続され、固定接点ｂは開放され、固定接点ｃはモータ９の他方の端子とコイル部Ｌ２２との間に接続されている。そして、コイル部Ｌ２２が励磁されたとき、可動接点ａと固定接点ｃとが接続されてリレーＲ２ によりモータ９の端子間が短絡され、コイル部Ｌ２１が励磁されたとき、可動接点ａと固定接点ｃとが遮断されてリレーＲ２ によるモータ９の端子間の短絡が開放されるようになっている。このとき、コイル部Ｌ２２が励磁されて可動接点ａと固定接点ｃとが一旦接続状態となると、コイル部Ｌ２２が励磁されなくなった場合でもこの接続状態は維持され、コイル部Ｌ２１が励磁されたときに、可動接点ａと固定接点ｃとが遮断されるようになっている。
【００３０】
そして、リレーＲ３ は、そのコイル部Ｌ３ の一端が電源に接続され、他端が故障検出器６５ａに接続され、その接点部Ｓ３ はモータ９の一方の端子とコイル部Ｌ２２との間に介挿されている。そして、コイル部Ｌ３ が励磁されたとき、モータ９の端子間を短絡するようになっている。
【００３１】
したがって、コイル部Ｌ３ が励磁されて、モータ９の端子間が短絡され、この短絡によりモータ９が回生制動状態となったときに、モータ９に生じる起電力によってコイル部Ｌ２２が励磁され、これによって、リレーＲ２ の可動接点ａと固定接点ｃとが接続状態に制御されるようになっている。
【００３２】
そして、各コイル部Ｌ１ ，Ｌ２１，Ｌ３ への励磁は、故障検出器６５ａによって行われ、故障検出器６５ａでは、起動時にコイル部Ｌ１ ，Ｌ２１を励磁してブリッジ回路３６とモータ９とを接続状態にすると共に、リレーＲ２ によるモータ９の端子間の短絡を行わない状態に制御し、制御回路２０から異常検出信号ＺＥ を入力したとき、コイル部Ｌ１ への励磁を停止してブリッジ回路３６とモータ９との間を遮断し、また、コイル部Ｌ３ を所定時間励磁してリレーＲ３ を作動させ、モータ９の端子間を所定時間短絡する。さらに、異常検出信号ＺＥ を入力してから所定時間経過後、リレーＲ２ のコイル部Ｌ２１を励磁し、可動接点ａと固定接点ｃとを遮断状態に制御する。
【００３３】
ここで、リレーＲ１ が遮断手段に対応し、リレーＲ２ が第１の短絡手段に対応し、リレーＲ３ が第２の短絡手段に対応している。
次に、上記実施の形態の動作を、図４に示すタイムチャートに基づいて説明する。
【００３４】
故障検出器６５ａでは、起動されると、リレーＲ１ のコイル部Ｌ１ を励磁してブリッジ回路３６とモータ９とを接続状態に制御する。また、リレーＲ２ のコイル部Ｌ２１を励磁して可動接点ａと固定接点ｃとを遮断状態にしてモータ９の端子間を短絡しない状態に制御する。
【００３５】
このとき、リレーＲ３ は励磁されないから、モータ９の端子間は短絡されない状態となる。
そして、演算処理装置２４ｃでは、操舵トルクセンサ１０からのメインポテンショメータの検出値である操舵トルクＴＭ 及び車速センサ１１からの車速検出値Ｖに基づいて、操舵補助力制御を行う。すなわち、操舵トルクＴＭ が所定値Ｔα以上であるか否かを判定して操舵系にモータ９による操舵補助トルクを発生させる必要があるか否か、を判定し、例えば車両が直進走行している場合等ドライバが操舵操作を行わない場合には、操舵トルクＴＭ が所定値Ｔαより小さいから、ステアリングシャフト１に操舵トルクが発生しておらず、操舵補助トルクを発生させる必要がないものとして、クラッチ制御信号ＺＣ をオフとして出力しモータ９を駆動しない。
【００３６】
また、例えば車両が直進走行している状態から旋回に移行する場合等、ドライバが操舵を行った場合には、操舵トルクＴＭ が、所定値Ｔαよりも大きくなるから、電磁クラッチ９ｂを、モータ９の回転力を減速ギヤ機構８に伝達可能なオン状態に制御するクラッチ制御信号ＺＣ を出力し、車速センサ１１からの車速検出値Ｖと操舵トルクＴＭ とをもとに、例えば、予め設定し所定の記憶領域に格納している、車速と操舵トルクと目標電流値との対応を表す制御マップ等に基づいて、操舵トルクＴＭ 及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助トルクをモータ９に発生させるための目標電流値Ｉ０ を設定する。そして、操舵トルクＴＭ に基づきモータ９の回転方向を特定し、目標電流値Ｉ０ 及び回転方向を指定するモータ制御信号ＺＭ をゲート駆動回路３１に出力する。
【００３７】
例えば、ステアリングホイール３を右操舵した場合には、操舵トルクＴＭ は、右操舵したので、中立電圧Ｖ０ よりも大きい電圧値となる。これに基づき制御回路２０では、右操舵されたことを認識し、車速検出値Ｖと操舵トルクＴＭ とに基づいて例えば予め設定した制御マップ等に基づいて目標電流値Ｉ０ を設定し、右方向に目標電流値Ｉ０ に応じたモータ９の駆動量だけ駆動するよう指定するモータ制御信号ＺＭ を形成し出力する。
【００３８】
これを受けてゲート駆動回路３１では、トランジスタＴｒ２ ，Ｔｒ３ をオン状態、トランジスタＴｒ１ 及びＴｒ４ をオフ状態に制御する。このとき、故障監視回路６５では、ブリッジ回路３６とモータ９とを接続状態に制御しているから、電源１３からの供給電源がトランジスタＴｒ３ ，モータ９，トランジスタＴｒ４ の方向に流れてモータ９が右回転し、モータ９の回転力が減速ギヤ機構８を介して操舵系に伝達されることによって、ドライバは、右方向へのステアリングホイール３の操作を容易に行うことができる。
【００３９】
逆に、ドライバが左操舵した場合には、操舵トルクＴＭ が中立電圧Ｖ０ よりも小さい電圧値となることから、制御回路２０では左方向に操舵されたことを認識し、回転方向は左としてモータ制御信号ＺＭ を出力する。これによって、トランジスタＴｒ２ ，Ｔｒ３ がオフ状態、トランジスタＴｒ１ 及びＴｒ４ がオン状態に制御され、電源１３からの供給電圧がトランジスタＴｒ１ ，モータ９，トランジスタＴｒ４ の方向に流れることから、モータ９が左回転し、ドライバは、左方向へのステアリングホイール３の操作を容易に行うことができる。
【００４０】
そして、これら処理を繰り返し行い、操舵トルクＴＭ 及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助トルクを発生させて、ドライバの操舵操作を容易にする。
また、演算処理装置２４ｃでは、各センサの異常検出を行っていて、例えば操舵トルクセンサ１０の場合には、操舵トルクＴＭ ，ＴＳ に基づいて、操舵トルクＴＭ とＴＳ とがほぼ一致する値であるか、或いは、正常時に操舵トルクＴＭ 及びＴＳ がとり得る値よりも大きいかどうか、又は、小さいかどうか等により、操舵トルクＴＭ 及びＴＳ が操舵トルクセンサ１０に断線或いは短絡等が発生しているとみなされる値ではないか等、操舵トルクＴＭ ，ＴＳ に基づいて操舵トルクセンサ１０の異常監視処理を行う。そして、異常監視処理での結果、操舵トルクセンサ１０に異常があると判断された場合には、ドライバに対して異常通知を行う等の所定の処理を実行する。
【００４１】
そして、この状態から、例えば、図４に示すように、演算処理装置２４ｃに異常が発生し、ウオッチドッグタイマが作動してウォッチドッグパルスが出力されると、ウォッチドッグパルスは異常検出信号ＺＥ として故障検出器６５ａに入力される（時点ｔ１ ）。
【００４２】
故障検出器６５ａでは、これを受けて、励磁コイルＬ１ への励磁を停止すると共に、励磁コイルＬ３ への励磁を開始する。これによって、リレーＲ１ が遮断状態となってブリッジ回路３６とモータ９との間が遮断され、また、リレーＲ３ が接続状態となって、リレーＲ３ ，コイル部Ｌ２２，モータ９からなる閉回路が形成されて、モータ９の端子間が短絡される。
【００４３】
このとき、ステアリングホイール１が大きく操舵されている状態、つまり、モータ９による操舵補助トルクが大きい場合には、モータ９による操舵補助トルクが突然なくなることから、操舵に伴う操舵系の捩じれの戻り力がモータ９に作用し、モータ９が回生制動状態となる。
【００４４】
これによって、モータ９に起電力が発生し、モータ９，リレーＲ３ ，コイル部Ｌ２２からなる閉回路に電流が流れる。このときこの起電力が大きい場合、すなわち、大きく操舵された場合等、操舵系の弾性変形による捩じれの戻り力が大きい場合には、コイル部Ｌ２２に流れる電流が大きい。よって、モータ９の起電力によってコイル部Ｌ２２に流れる電流が、接点部Ｓ２ が作動可能な電流値を越えると（時点ｔ２ ）、接点部Ｓ２ が作動して、可動接点ａと固定接点ｃとが接続状態となり、モータ９，リレーＲ２ からなる閉回路が形成されてモータ９の端子間が短絡される。
【００４５】
そして、故障検出器６５ａでは、時点ｔ１ でコイル部Ｌ３ への励磁を開始してから所定時間経過した時点ｔ３ で、励磁を停止する。この所定時間は、コイル部Ｌ３ の励磁に伴いリレーＲ３ が作動してモータ９の端子間が短絡されたときに、モータ９の起電力が接点部Ｓ２ を作動可能な値であるときの、コイル部Ｌ２２が起電力により励磁されて接点部Ｓ２ が作動するまでの時間であって、例えば、０．５〜１秒程度である。
【００４６】
そして、コイル部Ｌ３ への励磁が時点ｔ３ で停止されると、この時点でリレーＲ３ が遮断状態となり、リレーＲ３ によるモータ９の端子間の短絡が開放されるが、時点ｔ２ でリレーＲ２ が作動しているから、リレーＲ２ によってモータ９の端子間は引き続き短絡された状態に維持される。そして、故障検出器６５ａでは、時点ｔ１ から所定時間経過した時点ｔ４ で、コイル部Ｌ２１への励磁を、可動接点ａが作動可能な所定時間だけ行い、可動接点ａと固定接点ｃとを遮断状態に制御して、リレーＲ２ によるモータ９の端子間の短絡を開放する。これによって、モータ９の端子間はリレーＲ２ 及びＲ３ の何れによっても短絡されない状態となる。
【００４７】
ここで、コイル部Ｌ２１を励磁する時点ｔ４ を決定する所定時間は、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力をステアリングホイール３がうける時間が０．３〜０．５秒程度であることから、捩じれの戻り力を抑制して所定時間をかけて徐々にステアリングホイール３を中立位置に戻すように設定され、例えば１秒程度に設定される。
【００４８】
よって、演算処理装置２４ｃに異常が発生し、リレーＲ１ によってモータ９への電流供給を遮断した時点で、モータ９の端子間を短絡しているから、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力がモータ９に作用し、モータ９が回生制動状態となって、捩じれの戻り力を抑制する。よって、ステアリングホイール３に伝達される捩じれの戻り力を抑制することができ、ステアリングホイール３は、モータ９の端子間が短絡された時点ｔ１ から時点ｔ４ にかけて、操舵状態から緩やかに中立状態へと移行する。
【００４９】
一方、演算処理装置２４ｃに異常が発生した時点で、ステアリングホイール３の操舵を行っていない場合、或いは、大きく操舵していない場合等には、タイヤの捩じれ力等、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力が小さいから、時点ｔ１ でリレーＲ３ を作動してモータ９の端子間を短絡した場合でも、モータ９が発生する起電力が小さい。そのため、コイル部Ｌ２２に流れる電流が小さいから、接点部Ｓ２ は作動しない。
【００５０】
したがって、故障検出器６５ａでは、時点ｔ１ でコイル部Ｌ３ に対して励磁を開始した時点から所定時間経過後の時点ｔ３ でコイル部Ｌ３ への励磁を停止するから、この時点で、モータ９の短絡が解除されることになる。
【００５１】
よって、例えば、直進走行中に演算処理装置２４ｃに異常が発生してモータ９への電流供給が遮断された直後に、旋回状態に移行する等により操舵操作が行われた場合、捩じれの戻り力が小さいことから、捩じれの戻り力が小さいとみなされる時点ｔ３ でモータ９の端子間の短絡が解除されるから、モータ９が負荷となってステアリングホイール３の操舵が重くなることを回避することができる。
【００５２】
したがって、演算処理装置２４ｃに異常が発生したとき、つまり、操舵系の操舵トルクに応じてモータ９を駆動制御させることができない状態に陥った場合には、モータ９の端子間に２つの閉回路を形成して２段階に短絡するようにし、まずリレーＲ３ によって所定時間短絡し、モータ９の起電力が大きいとき、すなわち、操舵系の捩じれの戻り力が大きいときに、リレーＲ２ を作動させて捩じれの戻り力の影響をステアリングホイール３が受けなくなるまでの間短絡するようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力によるステアリングホイール３に対する影響を確実に軽減することができる。
【００５３】
また、操舵系の捩じれの戻り力が小さい場合には、リレーＲ２ を作動させないようにしたから、演算処理装置２４ｃに異常が発生した直後にドライバが操舵を行った場合には、モータ９の捩じれの戻り力が小さいことから、モータ９の端子間の短絡はリレーＲ３ が開放された時点で開放されることになり、よって、モータ９が負荷となることはなく、操舵操作を容易に行うことができる。
【００５４】
また、上記実施の形態では、捩じれの戻り力が大きいときのみ、この戻り力の影響をステアリングホイールが受けなくなるまで短絡するようにしたから、モータ９の端子間の短絡を効果的に行うことができ、短絡に伴いモータ９が負荷となることを最小限に抑えることができる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、複数のリレーを設けてこれを作動制御することによってモータ９の停止制御を行うようにしたから、制御回路２０に異常が発生し適切な制御信号を出力することができない場合でも、操舵系の弾性変形による捩じれの戻り力による影響を回避することができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態では、制御回路２０をマイクロコンピュータによって構成した場合について説明したが、これに限らず加算器、積分演算器等の電子回路を組み合わせて構成することも可能である。
【００５７】
また、上記実施の形態では、ブリッジ回路のスイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用いた場合について説明したが、これに限らず、電界効果トランジスタ等を適用することも可能である。同様に、故障監視回路のリレーに変えてトランジスタ等のスイッチング素子を適用することも可能である。
【００５８】
また、上記実施の形態では、ブリッジ回路によってモータを駆動する場合について説明したが、これに限らず、例えば、双方向接点リレー等によって駆動回路を形成し、これによってモータを駆動制御するようにすることも可能である。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、メインポテンショメータとサブポテンショメータとから構成される操舵トルクセンサを適用した場合について説明したがこれに限るものではなく、１つのポテンショメータで構成される操舵トルクセンサを適用することも可能である。
【００６０】
また、上記実施の形態では、制御回路２４の異常をウォッチドッグタイマによって検出するようにした場合について説明したが、これに限らず、例えば制御回路２４への電源供給状況、或いは、データ通信内容等に基づいて制御回路２４の異常を検出するようにすることも可能であり、要は、制御回路２４から正常な制御信号が出力されていない状態であることが検出できればよい。また、例えばトルクセンサ等の各種センサの異常を検出した場合に異常検出信号ＺＥ を故障検出器６５ａに出力するようにすれば、何らかの異常によりモータ９を停止させる場合でも、操舵に伴う操舵系の捩じれの戻り力による影響をステアリングホイール３が受けることなく停止させることができる。また、異常発生時に関わらず、例えばモータ９による操舵補助中等にモータ９を停止させる場合でも適用することができる。
【００６１】
さらに、上記実施の形態では、リレーＲ２ によるモータ９の端子間の短絡を、リレーＲ１ が作動してから所定時間経過後に開放するようにした場合について説明したが、例えばモータ９の回生制動に伴い生じる起電力を検出し、捩じれの戻り力によるモータ９の回転が停止したとみなすことができるとき、リレーＲ２ による短絡を開放するようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る制御装置の一例を示すブロック図である。
【図３】図２のモータ駆動回路３０及び故障監視回路６５の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の動作説明に供するタイミングチャートである。
【符号の説明】
３ ステアリングホイール
９ モータ
９ｂ 電磁クラッチ
１０ 操舵トルクセンサ
１１ 車速センサ
１２ 制御装置
１３ 電源
１４ 電圧検出回路
２０ 制御回路
３０ モータ駆動回路
３１ ゲート駆動回路
３６ ブリッジ回路
６５ 故障監視回路
６５ａ 故障検出器
６５ｂ モータ停止制御回路
Ｔｒ１ 〜Ｔｒ４ トランジスタ
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機の出力で操舵力を補助するようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動パワーステアリング装置にあっては、ステアリングホイールが固定された入力軸に操舵トルクを検出するトルクセンサを取り付け、このトルクセンサのトルク検出値に応じて電動機を駆動することによって、操舵力に応じた操舵補助トルクを発生させ、操舵力のアシストを行うようにしている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、制御装置において、トルクセンサのトルク検出値等、各種検出信号をもとに、電動機で発生する操舵補助トルクを制御するようにしている。そのため、トルクセンサ等の各種センサ或いは制御装置自体に異常が発生した場合等には、電動機に対して正確な制御を行うことができなくなるため、各種センサ或いは制御装置等の異常監視を行い、異常を検出した場合には、装置を停止させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電動パワーステアリング装置においては、各種センサ或いは制御装置等、装置に何らかの異常が発生した場合には、電動機への電流供給を即座に停止するようにしている。そのため、例えば、電動パワーステアリング装置での操舵補助トルクによるアシストを伴ってステアリングホイールを据え切りロック付近まで操舵している状態で、制御装置或いは各種センサに異常が発生した場合には、電動機への電流供給を停止して操舵補助トルクによるアシストを停止させるが、このとき、電動機による操舵補助トルクが急になくなるため、タイヤの捩じれ力等、操舵系の弾性変形の戻り力により、ステアリングシャフトに対してこれを中立位置に戻そうとする力が働き、ステアリングホイールが中立位置方向に戻ろうとし、ドライバに負担がかかるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、電動パワーステアリングによるアシスト中に電動機を停止させるときに発生する、ステアリングホイールを中立状態に戻そうとする力を抑制することのできる電動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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、車両の操舵系に連結され操舵補助トルクを発生する電動機と、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、当該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに応じて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記電動機と前記電動機駆動制御手段との間を遮断する遮断手段と、当該遮断手段の作動と共に前記電動機の端子間を所定時間短絡する第１の短絡手段と、当該第１の短絡手段での短絡により前記電動機が回生制動状態となって生じる起電力に応じて作動し、且つ前記電動機の端子間を所定時間短絡する第２の短絡手段と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
この請求項１の発明では、車両の操舵系の操舵トルクに応じて電動機駆動手段により電動機が駆動されて、操舵系に対して電動機が操舵補助トルクを発生し、これによりドライバの操舵操作が容易に行われる。そして、例えば電動機駆動手段に異常が発生した場合等、電動機を停止させる場合には、遮断手段によって電動機と電動機駆動手段との間が遮断状態に制御されると共に第１の短絡手段により電動機の端子間が短絡される。このとき、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力が大きい場合には、電動機が回生制動状態となって起電力が発生するからこれにより第２の短絡手段が作動し、例えば捩じれの戻り力による影響をステアリングホイールがうけなくなるとみなすことができるまで短絡を行うようにすれば、電動機の回生制動により捩じれの戻り力が確実に抑制される。
【０００８】
逆に、捩じれの戻り力が小さい場合には、電動機が発生する起電力が小さいから第２の短絡手段は作動せずに、第１の短絡手段の短絡が開放された時点で電動機の短絡が開放される。よって、前記第２の短絡手段が作動するのに充分な時間だけ第１の短絡手段により電動機９の端子間の短絡を行うようにすれば、捩じれの戻り力が小さく第２の短絡手段が作動しないと判断される時点で電動機の短絡が開放され、短絡状態で操舵されることにより電動機が負荷となることが回避される。
【０００９】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置によれば、前記第２の短絡手段は、自己保持リレーで構成され、そのコイル部は前記第１の短絡手段と前記電動機との間に介挿され、前記第２の短絡手段は、前記第１の短絡手段が作動状態となったときに前記コイル部を励磁する前記起電力に応じて作動するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
この請求項２の発明によれば、前記第１の短絡手段が作動して電動機の端子間を短絡したときに、電動機が回生制動状態となることによって第２の短絡手段を形成するコイル部が励磁される。このとき、電動機が発生する起電力が大きい場合にはコイル部が励磁されることによって第２の短絡手段が作動して電動機の端子間が短絡され、起電力が小さい場合には第２の短絡手段は作動しないから、第２の短絡手段は、操舵系の捩じれの戻り力の大きさに応じて作動制御される。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の電動パワーステアリング装置によれば、電動機を停止させるときには、第１の短絡手段により電動機の端子間を所定時間短絡し、この短絡に伴って電動機が回生制動状態となって発生する起電力が大きいとき、すなわち、操舵系の捩じれの戻り力が大きいときに第２の短絡手段を作動させて引き続き電動機の端子間の短絡を行うようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力が大きい場合には、電動機が回生制動状態となって捩じれの戻り力を抑制することができ、捩じれの戻り力が小さい場合には、第１の短絡手段の短絡が終了した時点で電動機の端子間の短絡が開放されるから、電動機を短絡している状態で操舵することにより電動機が負荷として作動することを、より早い段階で回避することができ、操舵操作を容易に行うことができる。
【００１２】
また、請求項２の電動パワーステアリング装置によれば、前記第１の短絡手段が作動して電動機の端子間を短絡したときに、第２の短絡手段を形成するコイル部が励磁されるようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力の大きさに応じて第２の短絡手段を容易に作動制御することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態を示す概略構成図である。図中、１はステアリングシャフトであり、このステアリングシャフト１は自在継手２を介して連結されたアッパシャフト１ａとロアシャフト１ｂとから構成されている。アッパシャフト１ａの上端にはステアリングホイール３が固定されていると共に、ロアシャフト１ｂの下端には、自在継手４を介してピニオンシャフト５が連結されていて、このピニオンシャフト５の下端に設けたピニオンがステアリングギヤボックス６の内部でラック軸７のラックと噛合している。上記ステアリングホイール３、ステアリングシャフト１、自在継手２，４、ピニオンシャフト５及びラック軸７によって操舵系を構成している。
【００１４】
上記ピニオンシャフト５は、減速ギヤ機構８を介してモータ９の回転軸９ａに連結されている。この減速ギヤ機構８は、ケーシング８ａ内で互いに噛合する駆動ギヤ８ｂと従動ギヤ８ｃとからなり、従動ギヤ８ｃがピニオンシャフト５に固定されていると共に、駆動ギヤ８ｂが回転軸９ａに固定されている。モータ９は、例えば直流サーボ電動機で構成され、電磁クラッチ９ｂ及び回転軸９ａを介して、その回転力が減速ギヤ機構８へと伝達される。
【００１５】
また、ステアリングシャフト１には、ステアリングホイール３に付与されてステアリングシャフト１に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ１０が設けられている。この操舵トルクセンサ１０は、例えば、同一の作用構成を有する図示しない、メインポテンショメータとサブポテンショメータとから構成され、操舵トルクをアッパシャフト１ａに設けたトーションバーの捩じれ角変位に変換し、この捩じれ角変位をボールねじ部材により直進運動に変換し、ポテンショメータの摺動接触子に連結されたレバーをボールねじ部材により可動させ、摺動接触子から出力される抵抗値を可変するように構成されている。そして、ドライバがステアリングホイール３を操舵することによって、各ポテンショメータで検出されるステアリングシャフト１に生じる捩じれの大きさと方向とに応じたアナログ電圧からなる操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ を出力し、例えば、ステアリングホイール３が非操舵状態であり中立状態にある場合には、所定の中立電圧を操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ として出力し、これよりステアリングホイール３を右切りするとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧より増加する電圧を、左切りするとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧より減少する電圧を出力するようになっている。
【００１６】
１１は、車速を検出するための車速検出センサであり、例えば変速機の出力軸の回転数を検出して、これに対応した周期のパルス信号からなる車速検出信号Ｖを出力する。
【００１７】
１２は、モータ９の駆動制御を行う電動機駆動手段としての制御装置であり、バッテリ等の電源１３に接続されている。この制御装置１２には、図２に示すように、前記操舵トルクセンサ１０からの操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ と、車速センサ１１からの車速検出信号Ｖと、が供給される。そして、制御装置１２は、これら入力信号に基づき前記モータ９の回転方向及びその駆動量を指定するモータ制御信号ＺＭ ，電磁クラッチ９ｂを制御するクラッチ制御信号ＺＣ 及び電源１３からの供給電源を供給又は遮断制御する電源制御信号ＺＲ を出力する制御回路２０と、前記モータ制御信号ＺＭ が供給されこれに基づきモータ９を駆動制御するモータ駆動回路３０と、前記電源制御信号ＺＲ が供給されこれに基づき電源１３からモータ駆動回路３０への供給電源を供給又は遮断制御する遮断回路６１と、前記制御回路２０からの後述の異常検出信号ＺＥ を入力したとき所定の処理を行って前記モータ９を停止させる故障監視回路６５とから構成されている。
【００１８】
前記制御回路２０は、Ａ／Ｄ変換器２１Ｍ ，２１Ｓ 及び２２と、マイクロコンピュータ２４とを備えている。
このマイクロコンピュータ２４は、入力インタフェース回路２４ａ及び出力インタフェース回路２４ｂと、演算処理装置２４ｃと、記憶装置２４ｄとを少なくとも有し、入力インタフェース回路２４ａには上記操舵トルクセンサ１０の操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ がそれぞれＡ／Ｄ変換器２１Ｍ ，２１Ｓ を介して供給されると共に、車速センサ１１の車速検出信号ＶがＡ／Ｄ変換器２２を介して供給される。また、出力インタフェース回路２４ｂからは操舵補助トルクに応じて形成された、モータ９を駆動制御するモータ制御信号ＺＭ が直接出力されると共に、電磁クラッチ９ｂへのクラッチ制御信号ＺＣ 及び遮断回路６１への電源制御信号ＺＲ が直接出力される。
【００１９】
そして、前記演算処理装置２４ｃは、操舵トルクセンサ１０からの操舵トルク検出信号ＴＭ ，ＴＳ と、車速センサ１１からの車速検出信号Ｖと、をそれぞれＡ／Ｄ変換器２１Ｍ ，２１Ｓ 及び２２を介して操舵トルクＴＭ 及びＴＳ ，車速検出値Ｖとして入力し、操舵トルクＴＭ が所定設定値Ｔα以上である時に、車速検出値Ｖ及び操舵トルクＴＭ に基づいて、モータ９に所定の操舵補助トルクを発生させるための目標電流値Ｉ０ 及び回転方向を設定し、これらをもとにモータ９の駆動制御を行うための駆動量及び回転方向を特定するモータ制御信号ＺＭ を出力する。
【００２０】
また、演算処理装置２４ｃは、例えば前記操舵トルクセンサ１０からの操舵トルクＴＭ 及びＴＳ に基づき、これら両者が一致するかどうか、或いは、その検出値が操舵トルクセンサ１０に断線、短絡等が発生していることを表す値ではないか等によって操舵トルクセンサ１０等各種センサの異常検出を行い、異常検出時には異常時の所定の処理を実行する。
【００２１】
また、演算処理装置２４ｃでは、操舵トルクＴＭ が所定設定値Ｔα未満であるときには、モータ９による操舵補助トルクを発生させる必要がないものとして、モータ９を駆動しない。
【００２２】
さらに、演算処理装置２４ｃでは、ウォッチドッグタイマを有し、このウォッチドッグタイマからのウォッチドッグパルスに基づいて所定の異常対処処理を行うと共に、ウォッチドッグパルスを異常検出信号ＺＥ として故障監視回路６５に出力する。
【００２３】
前記記憶装置２４ｄには、上記演算処理装置２４ｃでの演算処理に必要な処理プログラム等を記憶していると共に、演算処理装置２４ｃの演算結果等を逐次記憶する。
【００２４】
一方、前記モータ駆動回路３０は、図３に示すように、制御回路２０から出力されるモータ制御信号ＺＭ が供給されるゲート駆動回路３１と、ブリッジ回路３６とを備えていて、ブリッジ回路３６は、例えば、Ｎチャネル接合形ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のトランジスタがそれぞれ直列に接続された２つのトランジスタＴｒ１ 及びＴｒ２ 、Ｔｒ３ 及びＴｒ４ が並列に接続されて形成されている。そして、トランジスタＴｒ１ 及びＴｒ３ の接続点が遮断回路６１を介して電源１３に接続され、Ｔｒ２ 及びＴｒ４ の接続点が接地されていると共に、Ｔｒ１ とＴｒ２ との接続点及びＴｒ３ とＴｒ４ との接続点間に、モータ９とブリッジ回路３６との間を遮断する故障監視回路６５を介してモータ９が接続されている。
【００２５】
前記遮断回路６１は、例えば常開接点を有するリレースイッチで構成され、ブリッジ回路３６への電源１３の供給電源をＯＮ／ＯＦＦ制御するものであり、制御回路２０での異常監視に基づく電源制御信号ＺＲ により制御されるようになされ、異常発生時にはブリッジ回路３６への供給電源を遮断するようになされている。
【００２６】
そして、前記ゲート駆動回路３１は、例えばパルス幅変調回路，論理回路等で構成され、マイクロコンピュータ２４からのモータ制御信号ＺＭ で特定されるモータ９の回転方向及び駆動量に基づいてブリッジ回路３６の各トランジスタＴｒ１ 〜Ｔｒ４ に電圧供給を行うことによって、モータ９への駆動電流の供給制御を行っており、故障監視回路６５によりモータ９とブリッジ回路３６との間が接続状態であるとすると、例えば、電流方向が右として指定された場合には、トランジスタＴｒ２ 及びＴｒ３ のゲート端子に電圧供給を行うことによって、電源１３の供給電源が遮断回路６１を介してブリッジ回路３６に供給され、トランジスタＴｒ３ ，モータ９，トランジスタＴｒ２ の方向に電流が流れて、モータ９が正回転、すなわち、右回転する。
【００２７】
逆に、電流方向が左として指定された場合には、トランジスタＴｒ１ 及びＴｒ４ のゲート端子に電圧供給を行うことによって、電源１３からの供給電源がブリッジ回路３６に供給され、トランジスタＴｒ１ ，モータ９，トランジスタＴｒ４ の方向に電流が流れて、モータ９が逆回転、すなわち、左回転する。そして、このとき、ゲート駆動回路３１で、指定された駆動量に応じて例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ） 信号を形成し、このＰＷＭ信号に基づいてトランジスタＴｒ１ 又はＴｒ３ のゲート端子への電圧供給を行うことによって、モータ９に流れる電流量を制御し、モータ９をモータ制御信号ＺＭ で指定された方向に指定された駆動量だけ駆動するようになっている。
【００２８】
前記故障監視回路６５は、図３に示すように、前記制御回路２０の演算処理装置２４ｃからの異常検出信号ＺＥ を入力する故障検出器６５ａと、故障検出器６５ａによって作動制御されるリレーＲ１ 〜Ｒ３ を有するモータ停止制御回路６５ｂとから構成されている。
【００２９】
そして、リレーＲ１ はそのコイル部Ｌ１ の一端が電源１３に接続され、他端が故障検出器６５ａに接続され、その接点部Ｓ１ はモータ９の一方の端子とブリッジ回路３６の例えばトランジスタＴｒ３ 及びＴｒ４ の接続点との間に介挿されている。そして、コイル部Ｌ１ が励磁されたときブリッジ回路３６とモータ９の一方の端子との間を接続状態にするようになっている。また、リレーＲ２ は自己保持リレーであって、その一方のコイル部Ｌ２１の一端は電源１３に接続され、他端は故障検出器６５ａに接続されている。また、他方のコイル部Ｌ２２は、モータ９の端子間に介挿されている。そして、その接点部Ｓ２ は、可動接点ａと固定接点ｂ及びｃとから構成され、可動接点ａはモータ９の一方の端子とコイル部Ｌ２２との間に接続され、固定接点ｂは開放され、固定接点ｃはモータ９の他方の端子とコイル部Ｌ２２との間に接続されている。そして、コイル部Ｌ２２が励磁されたとき、可動接点ａと固定接点ｃとが接続されてリレーＲ２ によりモータ９の端子間が短絡され、コイル部Ｌ２１が励磁されたとき、可動接点ａと固定接点ｃとが遮断されてリレーＲ２ によるモータ９の端子間の短絡が開放されるようになっている。このとき、コイル部Ｌ２２が励磁されて可動接点ａと固定接点ｃとが一旦接続状態となると、コイル部Ｌ２２が励磁されなくなった場合でもこの接続状態は維持され、コイル部Ｌ２１が励磁されたときに、可動接点ａと固定接点ｃとが遮断されるようになっている。
【００３０】
そして、リレーＲ３ は、そのコイル部Ｌ３ の一端が電源に接続され、他端が故障検出器６５ａに接続され、その接点部Ｓ３ はモータ９の一方の端子とコイル部Ｌ２２との間に介挿されている。そして、コイル部Ｌ３ が励磁されたとき、モータ９の端子間を短絡するようになっている。
【００３１】
したがって、コイル部Ｌ３ が励磁されて、モータ９の端子間が短絡され、この短絡によりモータ９が回生制動状態となったときに、モータ９に生じる起電力によってコイル部Ｌ２２が励磁され、これによって、リレーＲ２ の可動接点ａと固定接点ｃとが接続状態に制御されるようになっている。
【００３２】
そして、各コイル部Ｌ１ ，Ｌ２１，Ｌ３ への励磁は、故障検出器６５ａによって行われ、故障検出器６５ａでは、起動時にコイル部Ｌ１ ，Ｌ２１を励磁してブリッジ回路３６とモータ９とを接続状態にすると共に、リレーＲ２ によるモータ９の端子間の短絡を行わない状態に制御し、制御回路２０から異常検出信号ＺＥ を入力したとき、コイル部Ｌ１ への励磁を停止してブリッジ回路３６とモータ９との間を遮断し、また、コイル部Ｌ３ を所定時間励磁してリレーＲ３ を作動させ、モータ９の端子間を所定時間短絡する。さらに、異常検出信号ＺＥ を入力してから所定時間経過後、リレーＲ２ のコイル部Ｌ２１を励磁し、可動接点ａと固定接点ｃとを遮断状態に制御する。
【００３３】
ここで、リレーＲ１ が遮断手段に対応し、リレーＲ２ が第１の短絡手段に対応し、リレーＲ３ が第２の短絡手段に対応している。
次に、上記実施の形態の動作を、図４に示すタイムチャートに基づいて説明する。
【００３４】
故障検出器６５ａでは、起動されると、リレーＲ１ のコイル部Ｌ１ を励磁してブリッジ回路３６とモータ９とを接続状態に制御する。また、リレーＲ２ のコイル部Ｌ２１を励磁して可動接点ａと固定接点ｃとを遮断状態にしてモータ９の端子間を短絡しない状態に制御する。
【００３５】
このとき、リレーＲ３ は励磁されないから、モータ９の端子間は短絡されない状態となる。
そして、演算処理装置２４ｃでは、操舵トルクセンサ１０からのメインポテンショメータの検出値である操舵トルクＴＭ 及び車速センサ１１からの車速検出値Ｖに基づいて、操舵補助力制御を行う。すなわち、操舵トルクＴＭ が所定値Ｔα以上であるか否かを判定して操舵系にモータ９による操舵補助トルクを発生させる必要があるか否か、を判定し、例えば車両が直進走行している場合等ドライバが操舵操作を行わない場合には、操舵トルクＴＭ が所定値Ｔαより小さいから、ステアリングシャフト１に操舵トルクが発生しておらず、操舵補助トルクを発生させる必要がないものとして、クラッチ制御信号ＺＣ をオフとして出力しモータ９を駆動しない。
【００３６】
また、例えば車両が直進走行している状態から旋回に移行する場合等、ドライバが操舵を行った場合には、操舵トルクＴＭ が、所定値Ｔαよりも大きくなるから、電磁クラッチ９ｂを、モータ９の回転力を減速ギヤ機構８に伝達可能なオン状態に制御するクラッチ制御信号ＺＣ を出力し、車速センサ１１からの車速検出値Ｖと操舵トルクＴＭ とをもとに、例えば、予め設定し所定の記憶領域に格納している、車速と操舵トルクと目標電流値との対応を表す制御マップ等に基づいて、操舵トルクＴＭ 及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助トルクをモータ９に発生させるための目標電流値Ｉ０ を設定する。そして、操舵トルクＴＭ に基づきモータ９の回転方向を特定し、目標電流値Ｉ０ 及び回転方向を指定するモータ制御信号ＺＭ をゲート駆動回路３１に出力する。
【００３７】
例えば、ステアリングホイール３を右操舵した場合には、操舵トルクＴＭ は、右操舵したので、中立電圧Ｖ０ よりも大きい電圧値となる。これに基づき制御回路２０では、右操舵されたことを認識し、車速検出値Ｖと操舵トルクＴＭ とに基づいて例えば予め設定した制御マップ等に基づいて目標電流値Ｉ０ を設定し、右方向に目標電流値Ｉ０ に応じたモータ９の駆動量だけ駆動するよう指定するモータ制御信号ＺＭ を形成し出力する。
【００３８】
これを受けてゲート駆動回路３１では、トランジスタＴｒ２ ，Ｔｒ３ をオン状態、トランジスタＴｒ１ 及びＴｒ４ をオフ状態に制御する。このとき、故障監視回路６５では、ブリッジ回路３６とモータ９とを接続状態に制御しているから、電源１３からの供給電源がトランジスタＴｒ３ ，モータ９，トランジスタＴｒ４ の方向に流れてモータ９が右回転し、モータ９の回転力が減速ギヤ機構８を介して操舵系に伝達されることによって、ドライバは、右方向へのステアリングホイール３の操作を容易に行うことができる。
【００３９】
逆に、ドライバが左操舵した場合には、操舵トルクＴＭ が中立電圧Ｖ０ よりも小さい電圧値となることから、制御回路２０では左方向に操舵されたことを認識し、回転方向は左としてモータ制御信号ＺＭ を出力する。これによって、トランジスタＴｒ２ ，Ｔｒ３ がオフ状態、トランジスタＴｒ１ 及びＴｒ４ がオン状態に制御され、電源１３からの供給電圧がトランジスタＴｒ１ ，モータ９，トランジスタＴｒ４ の方向に流れることから、モータ９が左回転し、ドライバは、左方向へのステアリングホイール３の操作を容易に行うことができる。
【００４０】
そして、これら処理を繰り返し行い、操舵トルクＴＭ 及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助トルクを発生させて、ドライバの操舵操作を容易にする。
また、演算処理装置２４ｃでは、各センサの異常検出を行っていて、例えば操舵トルクセンサ１０の場合には、操舵トルクＴＭ ，ＴＳ に基づいて、操舵トルクＴＭ とＴＳ とがほぼ一致する値であるか、或いは、正常時に操舵トルクＴＭ 及びＴＳ がとり得る値よりも大きいかどうか、又は、小さいかどうか等により、操舵トルクＴＭ 及びＴＳ が操舵トルクセンサ１０に断線或いは短絡等が発生しているとみなされる値ではないか等、操舵トルクＴＭ ，ＴＳ に基づいて操舵トルクセンサ１０の異常監視処理を行う。そして、異常監視処理での結果、操舵トルクセンサ１０に異常があると判断された場合には、ドライバに対して異常通知を行う等の所定の処理を実行する。
【００４１】
そして、この状態から、例えば、図４に示すように、演算処理装置２４ｃに異常が発生し、ウオッチドッグタイマが作動してウォッチドッグパルスが出力されると、ウォッチドッグパルスは異常検出信号ＺＥ として故障検出器６５ａに入力される（時点ｔ１ ）。
【００４２】
故障検出器６５ａでは、これを受けて、励磁コイルＬ１ への励磁を停止すると共に、励磁コイルＬ３ への励磁を開始する。これによって、リレーＲ１ が遮断状態となってブリッジ回路３６とモータ９との間が遮断され、また、リレーＲ３ が接続状態となって、リレーＲ３ ，コイル部Ｌ２２，モータ９からなる閉回路が形成されて、モータ９の端子間が短絡される。
【００４３】
このとき、ステアリングホイール１が大きく操舵されている状態、つまり、モータ９による操舵補助トルクが大きい場合には、モータ９による操舵補助トルクが突然なくなることから、操舵に伴う操舵系の捩じれの戻り力がモータ９に作用し、モータ９が回生制動状態となる。
【００４４】
これによって、モータ９に起電力が発生し、モータ９，リレーＲ３ ，コイル部Ｌ２２からなる閉回路に電流が流れる。このときこの起電力が大きい場合、すなわち、大きく操舵された場合等、操舵系の弾性変形による捩じれの戻り力が大きい場合には、コイル部Ｌ２２に流れる電流が大きい。よって、モータ９の起電力によってコイル部Ｌ２２に流れる電流が、接点部Ｓ２ が作動可能な電流値を越えると（時点ｔ２ ）、接点部Ｓ２ が作動して、可動接点ａと固定接点ｃとが接続状態となり、モータ９，リレーＲ２ からなる閉回路が形成されてモータ９の端子間が短絡される。
【００４５】
そして、故障検出器６５ａでは、時点ｔ１ でコイル部Ｌ３ への励磁を開始してから所定時間経過した時点ｔ３ で、励磁を停止する。この所定時間は、コイル部Ｌ３ の励磁に伴いリレーＲ３ が作動してモータ９の端子間が短絡されたときに、モータ９の起電力が接点部Ｓ２ を作動可能な値であるときの、コイル部Ｌ２２が起電力により励磁されて接点部Ｓ２ が作動するまでの時間であって、例えば、０．５〜１秒程度である。
【００４６】
そして、コイル部Ｌ３ への励磁が時点ｔ３ で停止されると、この時点でリレーＲ３ が遮断状態となり、リレーＲ３ によるモータ９の端子間の短絡が開放されるが、時点ｔ２ でリレーＲ２ が作動しているから、リレーＲ２ によってモータ９の端子間は引き続き短絡された状態に維持される。そして、故障検出器６５ａでは、時点ｔ１ から所定時間経過した時点ｔ４ で、コイル部Ｌ２１への励磁を、可動接点ａが作動可能な所定時間だけ行い、可動接点ａと固定接点ｃとを遮断状態に制御して、リレーＲ２ によるモータ９の端子間の短絡を開放する。これによって、モータ９の端子間はリレーＲ２ 及びＲ３ の何れによっても短絡されない状態となる。
【００４７】
ここで、コイル部Ｌ２１を励磁する時点ｔ４ を決定する所定時間は、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力をステアリングホイール３がうける時間が０．３〜０．５秒程度であることから、捩じれの戻り力を抑制して所定時間をかけて徐々にステアリングホイール３を中立位置に戻すように設定され、例えば１秒程度に設定される。
【００４８】
よって、演算処理装置２４ｃに異常が発生し、リレーＲ１ によってモータ９への電流供給を遮断した時点で、モータ９の端子間を短絡しているから、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力がモータ９に作用し、モータ９が回生制動状態となって、捩じれの戻り力を抑制する。よって、ステアリングホイール３に伝達される捩じれの戻り力を抑制することができ、ステアリングホイール３は、モータ９の端子間が短絡された時点ｔ１ から時点ｔ４ にかけて、操舵状態から緩やかに中立状態へと移行する。
【００４９】
一方、演算処理装置２４ｃに異常が発生した時点で、ステアリングホイール３の操舵を行っていない場合、或いは、大きく操舵していない場合等には、タイヤの捩じれ力等、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力が小さいから、時点ｔ１ でリレーＲ３ を作動してモータ９の端子間を短絡した場合でも、モータ９が発生する起電力が小さい。そのため、コイル部Ｌ２２に流れる電流が小さいから、接点部Ｓ２ は作動しない。
【００５０】
したがって、故障検出器６５ａでは、時点ｔ１ でコイル部Ｌ３ に対して励磁を開始した時点から所定時間経過後の時点ｔ３ でコイル部Ｌ３ への励磁を停止するから、この時点で、モータ９の短絡が解除されることになる。
【００５１】
よって、例えば、直進走行中に演算処理装置２４ｃに異常が発生してモータ９への電流供給が遮断された直後に、旋回状態に移行する等により操舵操作が行われた場合、捩じれの戻り力が小さいことから、捩じれの戻り力が小さいとみなされる時点ｔ３ でモータ９の端子間の短絡が解除されるから、モータ９が負荷となってステアリングホイール３の操舵が重くなることを回避することができる。
【００５２】
したがって、演算処理装置２４ｃに異常が発生したとき、つまり、操舵系の操舵トルクに応じてモータ９を駆動制御させることができない状態に陥った場合には、モータ９の端子間に２つの閉回路を形成して２段階に短絡するようにし、まずリレーＲ３ によって所定時間短絡し、モータ９の起電力が大きいとき、すなわち、操舵系の捩じれの戻り力が大きいときに、リレーＲ２ を作動させて捩じれの戻り力の影響をステアリングホイール３が受けなくなるまでの間短絡するようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力によるステアリングホイール３に対する影響を確実に軽減することができる。
【００５３】
また、操舵系の捩じれの戻り力が小さい場合には、リレーＲ２ を作動させないようにしたから、演算処理装置２４ｃに異常が発生した直後にドライバが操舵を行った場合には、モータ９の捩じれの戻り力が小さいことから、モータ９の端子間の短絡はリレーＲ３ が開放された時点で開放されることになり、よって、モータ９が負荷となることはなく、操舵操作を容易に行うことができる。
【００５４】
また、上記実施の形態では、捩じれの戻り力が大きいときのみ、この戻り力の影響をステアリングホイールが受けなくなるまで短絡するようにしたから、モータ９の端子間の短絡を効果的に行うことができ、短絡に伴いモータ９が負荷となることを最小限に抑えることができる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、複数のリレーを設けてこれを作動制御することによってモータ９の停止制御を行うようにしたから、制御回路２０に異常が発生し適切な制御信号を出力することができない場合でも、操舵系の弾性変形による捩じれの戻り力による影響を回避することができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態では、制御回路２０をマイクロコンピュータによって構成した場合について説明したが、これに限らず加算器、積分演算器等の電子回路を組み合わせて構成することも可能である。
【００５７】
また、上記実施の形態では、ブリッジ回路のスイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用いた場合について説明したが、これに限らず、電界効果トランジスタ等を適用することも可能である。同様に、故障監視回路のリレーに変えてトランジスタ等のスイッチング素子を適用することも可能である。
【００５８】
また、上記実施の形態では、ブリッジ回路によってモータを駆動する場合について説明したが、これに限らず、例えば、双方向接点リレー等によって駆動回路を形成し、これによってモータを駆動制御するようにすることも可能である。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、メインポテンショメータとサブポテンショメータとから構成される操舵トルクセンサを適用した場合について説明したがこれに限るものではなく、１つのポテンショメータで構成される操舵トルクセンサを適用することも可能である。
【００６０】
また、上記実施の形態では、制御回路２４の異常をウォッチドッグタイマによって検出するようにした場合について説明したが、これに限らず、例えば制御回路２４への電源供給状況、或いは、データ通信内容等に基づいて制御回路２４の異常を検出するようにすることも可能であり、要は、制御回路２４から正常な制御信号が出力されていない状態であることが検出できればよい。また、例えばトルクセンサ等の各種センサの異常を検出した場合に異常検出信号ＺＥ を故障検出器６５ａに出力するようにすれば、何らかの異常によりモータ９を停止させる場合でも、操舵に伴う操舵系の捩じれの戻り力による影響をステアリングホイール３が受けることなく停止させることができる。また、異常発生時に関わらず、例えばモータ９による操舵補助中等にモータ９を停止させる場合でも適用することができる。
【００６１】
さらに、上記実施の形態では、リレーＲ２ によるモータ９の端子間の短絡を、リレーＲ１ が作動してから所定時間経過後に開放するようにした場合について説明したが、例えばモータ９の回生制動に伴い生じる起電力を検出し、捩じれの戻り力によるモータ９の回転が停止したとみなすことができるとき、リレーＲ２ による短絡を開放するようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る制御装置の一例を示すブロック図である。
【図３】図２のモータ駆動回路３０及び故障監視回路６５の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の動作説明に供するタイミングチャートである。
【符号の説明】
３ ステアリングホイール
９ モータ
９ｂ 電磁クラッチ
１０ 操舵トルクセンサ
１１ 車速センサ
１２ 制御装置
１３ 電源
１４ 電圧検出回路
２０ 制御回路
３０ モータ駆動回路
３１ ゲート駆動回路
３６ ブリッジ回路
６５ 故障監視回路
６５ａ 故障検出器
６５ｂ モータ停止制御回路
Ｔｒ１ 〜Ｔｒ４ トランジスタ
Claims (2)
- 車両の操舵系に連結され操舵補助トルクを発生する電動機と、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、当該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに応じて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記電動機と前記電動機駆動制御手段との間を遮断する遮断手段と、当該遮断手段の作動と共に前記電動機の端子間を所定時間短絡する第１の短絡手段と、当該第１の短絡手段での短絡により前記電動機が回生制動状態となって生じる起電力に応じて作動し、且つ前記電動機の端子間を所定時間短絡する第２の短絡手段と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
- 前記第２の短絡手段は、自己保持リレーで構成され、そのコイル部は前記第１の短絡手段と前記電動機との間に介挿され、前記第２の短絡手段は、前記第１の短絡手段が作動状態となったときに前記コイル部を励磁する前記起電力に応じて作動するようにした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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12190996A JP3572801B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 電動パワーステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12190996A JP3572801B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 電動パワーステアリング装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH09301200A JPH09301200A (ja) | 1997-11-25 |
| JP3572801B2 true JP3572801B2 (ja) | 2004-10-06 |
Family
ID=14822918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12190996A Expired - Lifetime JP3572801B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3572801B2 (ja) |
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-
1996
- 1996-05-16 JP JP12190996A patent/JP3572801B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH09301200A (ja) | 1997-11-25 |
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