JP3831861B2 - Comparison switch for electric power steering system - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールを操作したとき、その操舵トルクにアシストトルクを付加して操作性を良くする電動式パワーステアリングシステムの異常検出制御装置における比較スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動式パワーステアリングシステムにおいては、例えば、特開昭６４−５６２７４号公報或いは特開平２−２９３２６０号公報等に開示されているように、操舵トルクとアシストトルクを電気信号に変換し、これらを電気制御ユニット（以下ＥＣＵと云う）により制御している。
【０００３】
ＥＣＵには、これらの制御回路とともに、故障検出機構及びアシスト禁止機構が設けられている。即ち、操舵トルクとアシストトルクの関係が許容範囲を越えたときこれらをソフト的に比較して故障検出を行い、さらに、この検出信号に基づいてアシスト禁止の制御を行っている。
【０００４】
この電動式パワーステアリングシステムのＥＣＵにおいては、操舵トルクからアシストトルクを演算する制御回路とともに、電気的に構成された故障検出機構及びアシスト禁止機構が設けられているので、これらを構成するハードやソフトが必要であり、システムが複雑になってコスト高になるという問題がある。
【０００５】
出願人は、特願平９−３２３０２号において、これらの問題を解決した基本発明を開示している。この発明の目的は、操舵トルク及びアシストトルクを機械的変位量に変換し、これらを直接比較し故障検出機構及びアシスト禁止機構を一体化し、制御許容範囲を拡大したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した発明には、操舵トルク及びアシストトルクの機械的変位量を効率よく比較スイッチに伝達する手段、及びこれら機械的変位量を簡単な構成で比較するとともに全体を小形に構成するという新たな問題があった。
出願人は鋭意研究の結果、本願発明を完成したのである。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成で、操舵トルクを機械的変位量に変換できる電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明が採った手段は、実施例で使用する符号を付して説明すると、
ステアリングホイール１の操舵トルクを検出する入力トルク検出装置２０と、入力トルク検出装置２０の検出信号に対応したアシストモータ１０の付加トルクを検出する比例ソレノイド３０と、
入力トルク検出装置２０の出力に応じた変位量と比例ソレノイド３０の出力に応じた変位量とを比較して制御範囲を管理する比較スイッチ５０とを備えた電動式パワーステアリングシステムにおいて、
比較スイッチ５０を、
周縁部にストッパ６１を有し中心軸５４を取着したケース５１と、
円弧状の接点７３を有し嵌合筒部７１ａがケース５１の中心軸５４に嵌合して中心軸５４の周りに回動可能に取着され一方の側面がストッパ６１に圧接される第１の電極７０と、
円弧状の接点８３を有し嵌合筒部８１ａが第１の電極７０の嵌合筒部７１ａの外周に嵌合するとともに嵌合筒部８１ａ上端の凹部８１ｄに第１の電極７０の中心部７１ｄを収容してケース５１の中心軸５４の周りを回動し、一方の側面がストッパ６１に圧接される第２の電極８０と、
第１及び第２の電極７０，８０の各接点７３，８３に接触し比例ソレノイド３０の出力に応じて変位するブラシ８９とから構成したので、両電極７０，８０がケース５１内を回動変位するので、直線移動の場合に比べて全体を小形化することができ、また、各接点７３，８３が同一平面上を移動するので、これに接触するブラシ８９の製作が簡単になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例につき図面を参照して説明する。
まず、電動式パワーステアリングシステムに関して図１７，図１８を参照して説明する。ステアリングホイール１を操作すると、その操舵トルクはギヤーケース２の入力軸３に伝達され、出力軸４の下端のピニオンを介してラック５を駆動する。このラック５は操舵リンク６を介して車輪７の方向を変える。
【００１０】
一方、ギヤーケース２に取付けられたトルクセンサ８が操舵トルクを検出し、その電気信号が電気制御装置（以下ＥＣＵと云う）９に入力される。そして、ＥＣＵ９からの信号に基づいてアシストモータ１０が駆動される。このアシストモータ１０は、モータ軸１１にウォームギヤー１２が連結されており、これに噛み合うウォームホィール１３と、ウォームホィール１３と一体化された図示しないピニオンを介してアシストトルクがラック５に伝達される。このラック５は、ステアリングホイール１の出力軸４とともに、アシストモータ１０の出力軸１４により駆動されるので、操作性が著しく改善される。尚、本実施例においてはウォームギヤーを使った減速装置を用いているが、これに限定されるものではなく減速装置であれば、どのような構成のものを用いても良い。
【００１１】
つぎに、操舵トルクを検出するトーションバー方式の入力トルク検出装置２０について図１９，図２０をも参照して説明する。
入力軸３及び出力軸４は、それぞれギヤーケース２に回転可能に取付けられている。トーションバー２１は上端部がピン２２により入力軸３に一体化され、下端が出力軸４の孔部４ａに一体的に圧入されている。従って、入力軸３に入力されたトルクは、トーションバー２１を介して出力軸４に伝達される。
【００１２】
一方、入力軸３の外側にはスリーブ２３が嵌合されている。このスリーブ２３には軸方向に平行な長溝２４と、傾斜溝２５が形成されている。そして、長溝２４には出力軸４に固定されたピン２６が挿入され、傾斜溝２５には入力軸３に固定されたピン２７が挿入されている。即ち、スリーブ２３は出力軸４に対して軸方向には移動するが、円周方向には回転しない。
【００１３】
ここで操舵トルクが入力軸３から出力軸４へ伝達されるとき、トーションバー２１にねじり角が発生して、入力軸３と出力軸４との間に円周方向のずれが発生する。従って、入力軸３に固定されたピン２７は傾斜溝２５内を移動して、スリーブ２３がその軸方向へ所定量例えば寸法Ｈだけ上昇する。入力トルク検出装置２０は、この寸法Ｈを検出量として取り出すもので、スリーブ２３の外周面には溝２８が形成されている。
【００１４】
つぎに、アシストモータ１０の付加トルクを検出する比例ソレノイド３０について図１〜図５を参照して説明する。
ハウジング３１は有底円筒状をなしており、中心部に取着した球軸受３２にローターシャフト３３が回動可能に取着されている。アクチュエータ３４は、コアー３５の４箇の磁極にそれぞれコイル３６を巻回して構成されており、中心部に圧入されたステータパイプ３７をローターシャフト３３に挿入して、ハウジング３１に固定されている。コイル３６は、両端部がハウジング３１の端子台３８に取付けられており、アシストモータ１０に直列に接続されている。
【００１５】
永久磁石３９は、有底円筒状のヨーク４０の内周部に取付けられている。ローターシャフト３３の下端部にはヨーク４０の中心部が固着されていて、これにより永久磁石３９がアクチュエータ３４の外周部に回動可能に配置されている。ヨーク４０の底面には長孔４１が形成されており、これにアクチュエータ３４から突設されたピン４２が挿入されて、ヨーク４０の回動角度を規制している。
【００１６】
ローターシャフト３３の上端部は、ハウジング３１からアクチュエータ３４の反対側に突出しており、ここに渦巻ばね４３の中心部が固定されている。また、渦巻ばね４３の外周自由端部は、固定枠４４を介してハウジング３１に固定されている。この固定枠４４をハウジング３１に固定する位置は、渦巻ばね４３に沿って任意に変えることができ（図５に二点鎖線で示す）、これにより、渦巻ばね４３の有効長さが変化するので、渦巻ばね４３のばね定数が調節できるようになっている。
【００１７】
尚、渦巻ばね４３を覆うように、カバー４５がハウジング３１に取付けられている。
また、ヨーク４０の外底部には絶縁板４６を介して後述する比較スイッチ５０のブラシ８９が取付けられている。
【００１８】
つぎに比較スイッチ５０について図６及び図７をも参照して説明する。
ケース５１は、円筒状をなしており、中央の両側面部に取付片５２が設けられ、この取付片５２の上下にそれぞれ円筒部５１ａ，５１ｂが、また、中心部に軸受部５１ｃが形成されている。
変位レバー５３は、中心軸としても機能するレバー軸５４と、円筒部５１ｂ内においてレバー軸５４の端部に固着された円板５５と、円板５５の周縁部に突設されたピン５６とから構成されている。
この変位レバー５３は、レバー軸５４が軸受部５１ｃに嵌合して、ケース５１に中心に回動可能に取着されている。
【００１９】
ばね５７は、ケース５１と変位レバー５３との間に介装されて、変位レバー５３を一方向に付勢し、比較スイッチ５０が入力トルク検出装置２０に取付けられた作動時においてピン５６をスリーブ２３の溝２８に隙間なく圧接している。
また、円筒部５１ａ内に位置してレバー軸５４の中間部に駆動円板５８が固着されており、これの端部に駆動レバー５９が取付けられている。
尚、ケース５１の縁部には端子台６０が取着されており、これの両端面部がストッパ６１となっている。
【００２０】
ケース５１には、端子台６０を挟んで両側に対をなす第１の電極７０及び第２の電極８０が互いに側面を対向させて配設されている。
第１の電極７０は、ステアリングホイール１が一方向例えば右方向に操作されたとき駆動レバー５９により図７における時計方向へ即ちストッパ６１と反対の方向へ駆動される。また、第２の電極８０は、ステアリングホイール１が他方向例えば左方向に操作されたとき反時計方向へ駆動される。
以下これらについて説明する。
【００２１】
第１の電極７０は、第１のホルダー７１と、この第１のホルダー７１の上面に固定された絶縁板製の第１の接点基板７２とから構成され、この第１の接点基板７２の表面にＺ字状の第１の接点７３が面一状態に配設されている。
第１の接点７３は、内周部の円弧状の接点７３ａが短く、外周部の円弧状の接点７３ｂは長く形成され、両者は連結片７３ｃにより連結されている。
【００２２】
この第１のホルダー７１は、扇形状をなしており、中心部に嵌合筒部７１ａが突設され、この嵌合筒部７１ａがレバー軸５４に嵌合している。この第１のホルダー７１には、同心円状に径大の大リブ７１ｂ及び径小の小リブ７１ｃが突設されており、この間に第１の接点基板７２が円周方向に移動可能に挿入されている。そして、この第１の接点基板７２は、第１の接点７３の位置を所望に調節した後、２個の長孔７４に挿入されたねじ７５により第１のホルダー７１に固定される。
【００２３】
尚、位置調整の目安となるように、第１のホルダー７１には１本の基準線７６ａが刻まれ、第１の接点基板７２には、基準線７６ａに対応して複数本の目盛り線７６ｂが刻印されている。
この第１の電極７０は、レバー軸５４に挿入されたばね７７により中心方向に付勢されて、外周縁部の当接部７８がストッパ６１に当接している。
【００２４】
第２の電極８０は、第２のホルダー８１と、この第２のホルダー８１の上面に固定された絶縁板製の第２の接点基板８２とから構成され、この第２の接点基板８２の表面にＺ字状の第２の接点８３が面一状態に配設されている。
この第２の接点８３は、第１の接点７３と同様に、内周部の円弧状の接点８３ａが短く、外周部の円弧状の接点８３ｂは長く形成され、両者は連結片８３ｃにより連結されている。
【００２５】
この第２のホルダー８１は、第１のホルダー７１と対称な扇形状をなしており、中心部に突設された嵌合筒部８１ａが第１のホルダー７１の嵌合筒部７１ａの外周部に嵌合している。また、嵌合筒部８１ａの上端に形成した凹部８１ｄに第１のホルダー７１の中心部７１ｄを収容している。
【００２６】
この第２のホルダー８１にも、同心円状に径大の大リブ８１ｂ及び径小の小リブ８１ｃが突設されており、この間に第２の接点基板８２が円周方向に移動可能に挿入されている。そして、この第２の接点基板８２は、第２の接点８３を所望の位置に調節した後、２個の長孔８４に挿入されたねじ８５により第２のホルダー８１に固定される。尚、第２のホルダー８１及び第２の接点基板８２には第１の電極７０と同様に位置調整の目安となる基準線８６ａ及び目盛り線８６ｂが刻印されている。
【００２７】
この第２の電極８０は、中心においては、嵌合筒部８１ａに挿入されたばね８７により中心方向に付勢されて外周縁部の当接部８８がストッパ６１に当接している。
【００２８】
また、第１の電極７０の当接部７８と第２の電極８０の当接部８８間には、駆動レバー５９が両側部を接するように挿入されている。
【００２９】
端子台６０には２本の接触片６２が取付けられ、これの先端部はそれぞれ第１の接点７３の内側の接点７３ａ及び第２の接点８３の内側の接点８３ａに接触している。
【００３０】
ブラシ８９は、比例ソレノイド３０のヨーク４０の外底部に、絶縁板４６を介して取付けられている。これは、基部の両端から突出した接触片８９ａを備えており、接触片８９ａの端部はそれぞれ第１の接点７３の外側の接点７３ｂ及び第２の接点８３の外側の接点８３ｂに接触している。
端子台６０には図２に示す２本の引出し線６３が接続されており、ブラシ８９及び接触片６２が接点７３及び接点８３に接触している間は通電状態を呈し、離反したときに断電状態に切り替わる。
【００３１】
この比較スイッチ５０は、変位レバー５３のピン５６を入力トルク検出装置２０のスリーブ２３の溝２８に挿入して、ケース５１の取付片５２を入力トルク検出装置２０に固定される。
つぎに、ケース５１の他面部の周縁部に、比例ソレノイド３０のハウジング３１を嵌合して、ブラシ８９を接点７３ｂ及び接点８３ｂに接触させ、ハウジング３１をケース５１に図示しないねじにより固定する。
これにより比例ソレノイド３０が比較スイッチ５０に対して同心状態に組立てられる。
【００３２】
上記比較スイッチ５０によれば、つぎの効果を奏するものである。
（１）第２の電極８０の嵌合筒部８１ａを第１の電極７０の嵌合筒部７１ａに嵌挿したので、第１の電極７０及び第２の電極８０がケース５１の中心軸の周りを回動する。従って、比例ソレノイド３０の出力を変換した同心状に回動するブラシ８９との比較が簡単にできる。
【００３３】
（２）しかも、嵌合筒部８１ａ上端の凹部８１ｄに第１の電極７０の中心部７１ｄを収容したので、第１の電極７０及び第２の電極８０が第１の電極７０と同一平面上に配置される。従って、組立が容易であり、また、ブラシ８９先端の高さ調節が容易にできる。
【００３４】
（３）さらに、第１の電極７０及び第２の電極８０は、側面が対向して配置され、それぞれ反対方向に交互に移動するので、移動空間を共用することができ、全体を小形化できる。
【００３５】
ここで、比較スイッチ５０が制御範囲を管理する手順について説明する。
操舵トルクによる入力トルク検出装置２０の検出量（第１及び第２の電極７０，８０の移動量）と、アシストトルクによる第２検出装置３０の検出量（ブラシ８９の移動量）との関係は、図９に示す制御線Ｃに沿って制御される。この際、図９において、後述するように、ｑｒｓｔｑ’ｒ’ｓ’ｔ’で囲まれた制御許容範囲は、正常時は第１の電極７０の接点７３，第２１の電極８０の接点８３がブラシ８９を介して接触して電源ラインが通電状態にあり正常状態で稼働されることを示し、制御許容範囲を越えた斜線部分では、ブラシ８９が第１の電極７０の接点７３または第２１の電極８０の接点８３から逸脱して電源ラインが断電状態に切換わり、異常範囲（フェールエリア）となることを示すものである。
【００３６】
つぎに、比較スイッチ５０の作用に関して図８〜図１４を参照して説明する。
ステアリングホイール１が右方向に操作されたとき、第１の電極７０の接点７３が図７における時計回り方向へ移動され、左方向に操作されたとき第２１の電極８０の接点８３が反時計回り方向へ移動される。その作用は同じであるので、ステアリングホイール１が右方向に操作された場合を例にして説明する。
【００３７】
１，操舵トルク及びアシストトルクがともに加わっていない場合（図８のＳＴＥＰ１０）は、図９におけるＯ点（制御許容範囲）に相当し、図１０に示すように、第１の電極７０の接点７３及び第２１の電極８０の接点８３にブラシ８９が接触して、通電状態にある。
【００３８】
２，操舵トルクとアシストトルクが正常関係にある（制御線Ｃに沿って移動する）場合（ＳＴＥＰ１１）
図９におけるＨ点に相当し、第１の電極７０の接点７３及びブラシ８９が図１０に示す関係を維持しながら移動する。また、ブラシ８９は第２１の電極８０の接点８３上を移動するが、通電状態は維持される（図１１）。
そして、更にブラシ８９が移動して図９に示すＪ点に達すると、図１２に示すように第１の電極７０の接点７３を超えて（ＳＴＥＰ１２）電源は断電状態に切り替わる。
【００３９】
３，操舵トルクよりもアシストトルクが大き過ぎる場合（ＳＴＥＰ１３）
ブラシ８９が第１の電極７０の接点７３よりも早く進行する。ブラシ８９がｑ’ｔ線に達するまでは通電状態にある（図１１）。そして、ブラシ８９がｑ’ｔ線を超えると｛図９に示すＫ点（フェールエリア）｝、ブラシ８９は第１の電極７０の接点７３を通過して絶縁基板上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する（図１２）。
【００４０】
４，操舵トルクよりもアシストトルクが小さ過ぎる場合（ＳＴＥＰ１３）
第１の電極７０の接点７３がブラシ８９よりも早く進行する。ブラシ８９がｓｒ線に達するまでは通電状態にある（図１１）。そして、ブラシ８９がｓｒ線を超えると｛図９に示すＬ点（フェールエリア）｝、ブラシ８９または接触片６２が第１の電極７０の接点７３を通過して絶縁基板上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する（図１３）。
【００４１】
５，アシストトルクが逆方向に作用した場合（ＳＴＥＰ１４、図１４）
ブラシ８９が反対方向に移動するので、ブラシ８９がｑｒ線に達するまでは通電状態にある。そして、ブラシ８９がｑｒ線を超えると｛図９に示すＭ点（フェールエリア）｝、ブラシ８９は第２１の電極８０の接点８３を通過して絶縁基板上に移動して、電源が断電状態となり、故障を検出する。
【００４２】
つぎに、これらの制御回路及びフェールセーフ機能について図１５を参照して説明する。
イグニッションスイッチ９１をオンにすると、エンジンスタータ連動リレーの接点９２がオンされて、直流電源９３が回路に接続される。エンジンスタータ接点９２にはリレーコイル９４が直列に接続されており、エンジンスタータ連動リレーの接点９２がオフになってもその接点９５及び接点９６が自己保持される。接点９５は、比較スイッチ５０及びリレーコイル９４に直列に接続されており、また、接点９６はアシストモータ１０及び比例ソレノイド３０に直列に接続されている。尚、リレー９４と並列にコンデンサ９７が接続されている。又、接点９２は接点９５と並列に接続されていても良い。
【００４３】
つぎに、図１６において、ステアリングホイール１を操作すると、入力トルク検出装置２０が操舵トルクを検出し、また、比例ソレノイド３０がアシストトルクを検出する。そして、両者を比較スイッチ５０で比較して（図１６のＳＴＥＰ２０）、その関係が制御許容範囲であれば、比較スイッチ５０が通電状態を保持し（ＳＴＥＰ２４）、パワーアシストが継続される。
【００４４】
一方、その関係が異常範囲になると、即ちフェールエリアに入ると、前述のように、比較スイッチ５０が故障を検出して断電状態となり、リレー９４がオフとなるので（ＳＴＥＰ２１）、その接点９５及び接点９６も同時にオフとなる。
これにより、モータ１０が断電されて（ＳＴＥＰ２２）、アシストトルクは零となり、アシスト禁止を実施する。即ち、異常を検出するとフェールセーフ機能が働いてマニュアルステアリングに切換えられるのである（ＳＴＥＰ２３）。
【００４５】
尚、本実施例においては、急ハンドルや振動等により比較スイッチ５０が瞬間的に断電状態となっても、コンデンサ９７の容量に応じた時間だけ接点９５及び接点９６が自己保持されるので、その分、誤フェールの発生が未然に防止できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の電動式パワーステアリングシステムは、入力トルク検出装置の出力に応じて変位する比較スイッチの第１及び第２の電極を配置し、中心軸の周りを回動可能に構成したので、組立てが容易であって、接点とブラシとの接触を確実になし得る。さらに、機器全体を小形化することができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一部を破断して示す比較スイッチ及び比例ソレノイドの斜視図である。
【図２】 比較スイッチ及び比例ソレノイドの縦断正面図である。
【図３】 比較スイッチ及び比例ソレノイドの分解図である。
【図４】 比例ソレノイドのアクチュエータと磁石の関係を示す平面図である。
【図５】 比例ソレノイドのカバーを取除いた平面図である。
【図６】 第１及び第２の電極の分解斜視図である。
【図７】 第１及び第２の電極の平面図である。
【図８】 比較スイッチの制御形態を示すフローチャートである。
【図９】 アシスト特性及びフェールエリアを示すグラフである。
【図１０】 比較スイッチの機械的変位の第１の状態を示す図である。
【図１１】 比較スイッチの機械的変位の第２の状態を示す図である。
【図１２】 比較スイッチの機械的変位の第３の状態を示す図である。
【図１３】 比較スイッチの機械的変位の第４の状態を示す図である。
【図１４】 比較スイッチの機械的変位の第５の状態を示す図である。
【図１５】 制御回路図である。
【図１６】 制御を示すフローチャートである。
【図１７】 システムを説明するブロック図である。
【図１８】 要部の縦断正面図である。
【図１９】 入力トルク検出装置の縦断正面図である。
【図２０】 入力トルク検出装置のスリーブの正面図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
９ 電気制御装置
１０ アシストモータ
２０ 入力トルク検出装置
３０ 比例ソレノイド
５０ 比較スイッチ
５１ ケース
５３ 変位レバー
５４ レバー軸（中心軸）
５９ 駆動レバー
６１ ストッパ
７０ 第１の電極
７１ 第１のホルダー
７１ａ嵌合筒部
７１ｄ中心部
７２ 第１の接点基板
７３ 接点
８０ 第２の電極
８１ 第２のホルダー
８１ａ嵌合筒部
８１ｄ凹部
８２ 第２の接点基板
８３ 接点
８９ ブラシ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a comparison switch in an abnormality detection control device for an electric power steering system that improves the operability by adding an assist torque to the steering torque when the steering wheel is operated.
[0002]
[Prior art]
In the conventional electric power steering system, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-56274 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-293260, the steering torque and the assist torque are converted into electric signals. Is controlled by an electric control unit (hereinafter referred to as ECU).
[0003]
In addition to these control circuits, the ECU is provided with a failure detection mechanism and an assist prohibition mechanism. That is, when the relationship between the steering torque and the assist torque exceeds the allowable range, they are compared with each other in software to detect a failure, and further, assist prohibition control is performed based on this detection signal.
[0004]
In the ECU of this electric power steering system, an electrically configured failure detection mechanism and assist prohibition mechanism are provided along with a control circuit that calculates assist torque from the steering torque. There is a problem that the system becomes complicated and expensive.
[0005]
The applicant discloses a basic invention that solves these problems in Japanese Patent Application No. 9-32302. An object of the present invention is to convert a steering torque and an assist torque into a mechanical displacement amount, directly compare them, and integrate a failure detection mechanism and an assist prohibition mechanism to expand a control allowable range.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described invention, there is a new problem that means for efficiently transmitting mechanical displacement amounts of steering torque and assist torque to the comparison switch, and comparing these mechanical displacement amounts with a simple configuration and making the whole small. was there.
The applicant completed the present invention as a result of earnest research.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a comparison switch of an electric power steering system that can convert a steering torque into a mechanical displacement amount with a simple configuration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Means taken by the present invention to solve this problem will be described with reference numerals used in the embodiments.
An input torque detection device 20 for detecting the steering torque of the steering wheel 1; a proportional solenoid 30 for detecting an additional torque of the assist motor 10 corresponding to the detection signal of the input torque detection device 20;
In the electric power steering system provided with a comparison switch 50 that compares the displacement amount according to the output of the input torque detection device 20 and the displacement amount according to the output of the proportional solenoid 30 to manage the control range,
The comparison switch 50 is
A case 51 having a stopper 61 at the periphery and having a central shaft 54 attached thereto;
A fitting cylinder portion 71 a having an arcuate contact 73 is fitted to the central shaft 54 of the case 51, is pivotally attached around the central shaft 54, and one side surface is pressed against the stopper 61. An electrode 70 of
The fitting cylinder portion 81a has an arc-shaped contact 83 and is fitted to the outer periphery of the fitting cylinder portion 71a of the first electrode 70, and the central portion of the first electrode 70 is formed in the recess 81d at the upper end of the fitting cylinder portion 81a. A second electrode 80 accommodating 71d, rotating around the central axis 54 of the case 51, and having one side surface pressed against the stopper 61;
Since the brush 89 is in contact with the contacts 73 and 83 of the first and second electrodes 70 and 80 and is displaced in accordance with the output of the proportional solenoid 30, both the electrodes 70 and 80 are rotationally displaced in the case 51. As a result, the overall size can be reduced as compared with the case of linear movement, and the contact points 73 and 83 move on the same plane, so that it is easy to manufacture the brush 89 in contact therewith.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, an electric power steering system will be described with reference to FIGS. When the steering wheel 1 is operated, the steering torque is transmitted to the input shaft 3 of the gear case 2 and drives the rack 5 via a pinion at the lower end of the output shaft 4. The rack 5 changes the direction of the wheels 7 via the steering link 6.
[0010]
On the other hand, a torque sensor 8 attached to the gear case 2 detects a steering torque, and an electric signal thereof is input to an electric control device (hereinafter referred to as ECU) 9. Then, the assist motor 10 is driven based on a signal from the ECU 9. In the assist motor 10, a worm gear 12 is connected to a motor shaft 11, and assist torque is transmitted to the rack 5 via a worm wheel 13 that meshes with the worm wheel 13 and a pinion (not shown) integrated with the worm wheel 13. . Since the rack 5 is driven by the output shaft 14 of the assist motor 10 together with the output shaft 4 of the steering wheel 1, the operability is remarkably improved. In the present embodiment, the speed reducer using the worm gear is used, but the present invention is not limited to this, and any structure may be used as long as it is a speed reducer.
[0011]
Next, a torsion bar type input torque detection device 20 for detecting a steering torque will be described with reference to FIGS.
The input shaft 3 and the output shaft 4 are each rotatably attached to the gear case 2. The torsion bar 21 has an upper end integrated with the input shaft 3 by a pin 22 and a lower end press-fitted into the hole 4 a of the output shaft 4 integrally. Therefore, the torque input to the input shaft 3 is transmitted to the output shaft 4 via the torsion bar 21.
[0012]
On the other hand, a sleeve 23 is fitted to the outside of the input shaft 3. The sleeve 23 is formed with a long groove 24 parallel to the axial direction and an inclined groove 25. A pin 26 fixed to the output shaft 4 is inserted into the long groove 24, and a pin 27 fixed to the input shaft 3 is inserted into the inclined groove 25. That is, the sleeve 23 moves in the axial direction with respect to the output shaft 4, but does not rotate in the circumferential direction.
[0013]
Here, when the steering torque is transmitted from the input shaft 3 to the output shaft 4, a torsion angle is generated in the torsion bar 21, and a circumferential shift occurs between the input shaft 3 and the output shaft 4. Accordingly, the pin 27 fixed to the input shaft 3 moves in the inclined groove 25, and the sleeve 23 rises by a predetermined amount, for example, a dimension H in the axial direction. The input torque detection device 20 takes out the dimension H as a detection amount, and a groove 28 is formed on the outer peripheral surface of the sleeve 23.
[0014]
Next, the proportional solenoid 30 for detecting the additional torque of the assist motor 10 will be described with reference to FIGS.
The housing 31 has a bottomed cylindrical shape, and a rotor shaft 33 is rotatably attached to a ball bearing 32 attached to the center. The actuator 34 is configured by winding coils 36 around four magnetic poles of a core 35, and a stator pipe 37 press-fitted into the center is inserted into the rotor shaft 33 and fixed to the housing 31. Both ends of the coil 36 are attached to the terminal block 38 of the housing 31, and are connected in series to the assist motor 10.
[0015]
The permanent magnet 39 is attached to the inner peripheral portion of the bottomed cylindrical yoke 40. The central portion of the yoke 40 is fixed to the lower end portion of the rotor shaft 33, whereby the permanent magnet 39 is rotatably arranged on the outer peripheral portion of the actuator 34. A long hole 41 is formed in the bottom surface of the yoke 40, and a pin 42 projecting from the actuator 34 is inserted into the elongated hole 41 to restrict the rotation angle of the yoke 40.
[0016]
The upper end portion of the rotor shaft 33 protrudes from the housing 31 to the opposite side of the actuator 34, and the central portion of the spiral spring 43 is fixed thereto. Further, the outer peripheral free end of the spiral spring 43 is fixed to the housing 31 via a fixed frame 44. The position at which the fixing frame 44 is fixed to the housing 31 can be arbitrarily changed along the spiral spring 43 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 5), whereby the effective length of the spiral spring 43 changes. The spring constant of the spiral spring 43 can be adjusted.
[0017]
A cover 45 is attached to the housing 31 so as to cover the spiral spring 43.
Further, a brush 89 of a comparison switch 50 described later is attached to the outer bottom portion of the yoke 40 via an insulating plate 46.
[0018]
Next, the comparison switch 50 will be described with reference to FIGS.
The case 51 has a cylindrical shape, and mounting pieces 52 are provided on both sides of the center. Cylindrical portions 51a and 51b are formed above and below the mounting pieces 52, respectively, and a bearing portion 51c is formed at the center. Yes.
The displacement lever 53 includes a lever shaft 54 that also functions as a central axis, a disc 55 that is fixed to the end of the lever shaft 54 in the cylindrical portion 51b, and a pin 56 that projects from the peripheral portion of the disc 55. It is composed of
The displacement lever 53 is attached to the case 51 so as to be rotatable about the lever 51 with the lever shaft 54 fitted into the bearing portion 51c.
[0019]
The spring 57 is interposed between the case 51 and the displacement lever 53 to urge the displacement lever 53 in one direction. When the comparison switch 50 is attached to the input torque detection device 20, the pin 56 is sleeved. 23 is in pressure contact with the groove 28 without any gap.
Further, a drive disc 58 is fixed to an intermediate portion of the lever shaft 54 located in the cylindrical portion 51a, and a drive lever 59 is attached to an end portion thereof.
Note that a terminal block 60 is attached to the edge of the case 51, and both end portions of the terminal block 60 serve as stoppers 61.
[0020]
The case 51 is provided with a first electrode 70 and a second electrode 80 which are paired on both sides of the terminal block 60 with the side surfaces facing each other.
The first electrode 70 is driven in the clockwise direction in FIG. 7, that is, in the direction opposite to the stopper 61 when the steering wheel 1 is operated in one direction, for example, in the right direction. The second electrode 80 is driven in the counterclockwise direction when the steering wheel 1 is operated in the other direction, for example, the left direction.
These will be described below.
[0021]
The first electrode 70 includes a first holder 71 and a first contact substrate 72 made of an insulating plate fixed to the upper surface of the first holder 71, and the surface of the first contact substrate 72. The Z-shaped first contact 73 is arranged in a flush state.
The first contact 73 is formed such that the arcuate contact 73a on the inner peripheral part is short, the arcuate contact 73b on the outer peripheral part is formed long, and both are connected by a connecting piece 73c.
[0022]
The first holder 71 has a fan shape, and a fitting cylinder portion 71 a is projected from the center, and the fitting cylinder portion 71 a is fitted to the lever shaft 54. The first holder 71 is provided with a large-diameter large rib 71b and a small-diameter small rib 71c concentrically, and the first contact board 72 is inserted so as to be movable in the circumferential direction. ing. The first contact board 72 is fixed to the first holder 71 by screws 75 inserted into the two long holes 74 after the position of the first contact 73 is adjusted as desired.
[0023]
In addition, one reference line 76a is engraved on the first holder 71 so as to be a guide for position adjustment, and a plurality of scale lines 76b corresponding to the reference line 76a are formed on the first contact board 72. Is imprinted.
The first electrode 70 is biased in the center direction by a spring 77 inserted into the lever shaft 54, and the contact portion 78 at the outer peripheral edge is in contact with the stopper 61.
[0024]
The second electrode 80 includes a second holder 81 and a second contact substrate 82 made of an insulating plate fixed to the upper surface of the second holder 81, and the surface of the second contact substrate 82. A Z-shaped second contact 83 is arranged in a flush state.
As with the first contact 73, the second contact 83 is formed such that the inner arc-shaped contact 83a is short, the outer arc-shaped contact 83b is long, and both are connected by a connecting piece 83c. ing.
[0025]
The second holder 81 has a fan shape symmetrical to the first holder 71, and the fitting cylinder part 81 a protruding from the center is an outer peripheral part of the fitting cylinder part 71 a of the first holder 71. Is fitted. Further, the central portion 71d of the first holder 71 is accommodated in a concave portion 81d formed at the upper end of the fitting cylinder portion 81a.
[0026]
The second holder 81 is also provided with a large-diameter large rib 81b and a small-diameter small rib 81c concentrically, and the second contact board 82 is inserted so as to be movable in the circumferential direction. ing. The second contact board 82 is fixed to the second holder 81 by screws 85 inserted into the two long holes 84 after adjusting the second contact 83 to a desired position. The second holder 81 and the second contact board 82 are engraved with a reference line 86a and a scale line 86b that are used for position adjustment as in the case of the first electrode 70.
[0027]
At the center, the second electrode 80 is urged in the center direction by a spring 87 inserted into the fitting cylinder portion 81a, and the contact portion 88 of the outer peripheral edge is in contact with the stopper 61.
[0028]
Further, a drive lever 59 is inserted between the contact portion 78 of the first electrode 70 and the contact portion 88 of the second electrode 80 so as to contact both side portions.
[0029]
Two contact pieces 62 are attached to the terminal block 60, and the tip portions thereof are in contact with the contact 73 a inside the first contact 73 and the contact 83 a inside the second contact 83, respectively.
[0030]
The brush 89 is attached to the outer bottom portion of the yoke 40 of the proportional solenoid 30 via an insulating plate 46. This includes contact pieces 89a protruding from both ends of the base, and the end portions of the contact pieces 89a are in contact with the contact 73b outside the first contact 73 and the contact 83b outside the second contact 83, respectively. Yes.
The two lead wires 63 shown in FIG. 2 are connected to the terminal block 60. While the brush 89 and the contact piece 62 are in contact with the contact 73 and the contact 83, they are energized and disconnected when they are separated. Switch to power state.
[0031]
In the comparison switch 50, the pin 56 of the displacement lever 53 is inserted into the groove 28 of the sleeve 23 of the input torque detection device 20, and the attachment piece 52 of the case 51 is fixed to the input torque detection device 20.
Next, the housing 31 of the proportional solenoid 30 is fitted to the peripheral portion of the other surface portion of the case 51, the brush 89 is brought into contact with the contact 73b and the contact 83b, and the housing 31 is fixed to the case 51 with a screw (not shown).
As a result, the proportional solenoid 30 is assembled concentrically with the comparison switch 50.
[0032]
The comparison switch 50 has the following effects.
(1) Since the fitting cylinder part 81a of the second electrode 80 is fitted and inserted into the fitting cylinder part 71a of the first electrode 70, the first electrode 70 and the second electrode 80 are arranged on the central axis of the case 51. Rotate around. Therefore, a comparison with the concentrically rotating brush 89 obtained by converting the output of the proportional solenoid 30 can be easily performed.
[0033]
(2) Moreover, since the central portion 71d of the first electrode 70 is accommodated in the concave portion 81d at the upper end of the fitting cylinder portion 81a, the first electrode 70 and the second electrode 80 are flush with the first electrode 70. Placed in. Therefore, assembly is easy and the height of the tip of the brush 89 can be easily adjusted.
[0034]
(3) Furthermore, since the first electrode 70 and the second electrode 80 are disposed so that the side surfaces thereof are opposed to each other and move alternately in opposite directions, the movement space can be shared, and the entire size can be reduced. .
[0035]
Here, the procedure in which the comparison switch 50 manages the control range will be described.
The relationship between the detection amount of the input torque detection device 20 based on the steering torque (the movement amount of the first and second electrodes 70 and 80) and the detection amount of the second detection device 30 based on the assist torque (the movement amount of the brush 89) is Control is performed along a control line C shown in FIG. At this time, as will be described later in FIG. 9, the control allowable range surrounded by qrstq'r's't 'is that the contact 73 of the first electrode 70 and the contact 83 of the 21st electrode 80 are normal. The contact with the brush 89 indicates that the power supply line is in an energized state and is operated in a normal state. In the shaded portion exceeding the control allowable range, the brush 89 is contacted with the contact 73 or the 21st electrode of the first electrode 70. This indicates that the power line is deviated from the contact 83 of the electrode 80 and is switched to the disconnection state, resulting in an abnormal range (fail area).
[0036]
Next, the operation of the comparison switch 50 will be described with reference to FIGS.
When the steering wheel 1 is operated to the right, the contact 73 of the first electrode 70 is moved clockwise in FIG. 7, and when the steering wheel 1 is operated to the left, the contact 83 of the 21st electrode 80 is counterclockwise. Moved in the direction. Since the operation is the same, the case where the steering wheel 1 is operated rightward will be described as an example.
[0037]
1, when neither the steering torque nor the assist torque is applied (STEP 10 in FIG. 8) corresponds to the point O (control allowable range) in FIG. 9, and as shown in FIG. 10, the contact 73 of the first electrode 70 The brush 89 is in contact with the contact 83 of the 21st electrode 80 and is in an energized state.
[0038]
2. When steering torque and assist torque are in a normal relationship (moves along control line C) (STEP 11)
This corresponds to point H in FIG. 9, and the contact 73 and the brush 89 of the first electrode 70 move while maintaining the relationship shown in FIG. Further, the brush 89 moves on the contact 83 of the 21st electrode 80, but the energized state is maintained (FIG. 11).
Then, when the brush 89 further moves and reaches the point J shown in FIG. 9, the power source is switched to the disconnection state beyond the contact 73 of the first electrode 70 (STEP 12) as shown in FIG.
[0039]
3. When assist torque is too larger than steering torque (STEP 13)
The brush 89 advances faster than the contact 73 of the first electrode 70. The brush 89 is energized until it reaches the q't line (FIG. 11). When the brush 89 exceeds the q′t line {point K shown in FIG. 9 (fail area)}, the brush 89 passes through the contact 73 of the first electrode 70 and moves onto the insulating substrate, and the power supply is turned on. A power failure state occurs and a failure is detected (FIG. 12).
[0040]
4. When the assist torque is too small than the steering torque (STEP 13)
The contact 73 of the first electrode 70 advances faster than the brush 89. The brush 89 is energized until it reaches the sr line (FIG. 11). Then, when the brush 89 exceeds the sr line {point L (fail area) shown in FIG. 9}, the brush 89 or the contact piece 62 passes through the contact 73 of the first electrode 70 and moves onto the insulating substrate, The power supply is turned off and a failure is detected (FIG. 13).
[0041]
5. When assist torque acts in the opposite direction (STEP 14, FIG. 14)
Since the brush 89 moves in the opposite direction, it is energized until the brush 89 reaches the qr line. When the brush 89 exceeds the qr line {M point (fail area) shown in FIG. 9}, the brush 89 passes through the contact 83 of the 21st electrode 80 and moves onto the insulating substrate, and the power supply is cut off. A state is detected and a failure is detected.
[0042]
Next, these control circuits and fail-safe functions will be described with reference to FIG.
When the ignition switch 91 is turned on, the contact 92 of the engine starter interlocking relay is turned on, and the DC power supply 93 is connected to the circuit. A relay coil 94 is connected in series to the engine starter contact 92, and even if the contact 92 of the engine starter interlocking relay is turned off, the contact 95 and the contact 96 are self-held. The contact 95 is connected in series to the comparison switch 50 and the relay coil 94, and the contact 96 is connected in series to the assist motor 10 and the proportional solenoid 30. A capacitor 97 is connected in parallel with the relay 94. The contact 92 may be connected in parallel with the contact 95.
[0043]
Next, in FIG. 16, when the steering wheel 1 is operated, the input torque detecting device 20 detects the steering torque, and the proportional solenoid 30 detects the assist torque. Then, both are compared by the comparison switch 50 (STEP 20 in FIG. 16). If the relationship is within the control allowable range, the comparison switch 50 maintains the energized state (STEP 24), and the power assist is continued.
[0044]
On the other hand, if the relationship becomes an abnormal range, that is, if the failure area is entered, as described above, the comparison switch 50 detects a failure and becomes disconnected, and the relay 94 is turned off (STEP 21). At the same time, the contact 96 is also turned off.
As a result, the motor 10 is disconnected (STEP 22), the assist torque becomes zero, and the assist prohibition is performed. That is, when an abnormality is detected, the fail-safe function is activated to switch to manual steering (STEP 23).
[0045]
In this embodiment, even if the comparison switch 50 is momentarily disconnected due to a sudden handle, vibration, or the like, the contact 95 and the contact 96 are self-held for a time corresponding to the capacity of the capacitor 97. Accordingly, the occurrence of erroneous failure can be prevented.
[0046]
【The invention's effect】
In the electric power steering system according to the present invention, the first and second electrodes of the comparison switch that are displaced according to the output of the input torque detection device are arranged and configured to be rotatable around the central axis. It is easy and can ensure contact between the contact and the brush. Furthermore, an excellent effect that the entire device can be miniaturized is achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a comparison switch and a proportional solenoid shown with a part thereof broken away.
FIG. 2 is a longitudinal sectional front view of a comparison switch and a proportional solenoid.
FIG. 3 is an exploded view of a comparison switch and a proportional solenoid.
FIG. 4 is a plan view showing a relationship between a proportional solenoid actuator and a magnet.
FIG. 5 is a plan view with the proportional solenoid cover removed.
FIG. 6 is an exploded perspective view of first and second electrodes.
FIG. 7 is a plan view of first and second electrodes.
FIG. 8 is a flowchart showing a control mode of a comparison switch.
FIG. 9 is a graph showing assist characteristics and a fail area.
FIG. 10 is a diagram showing a first state of mechanical displacement of the comparison switch.
FIG. 11 is a diagram illustrating a second state of mechanical displacement of the comparison switch.
FIG. 12 is a diagram illustrating a third state of mechanical displacement of the comparison switch.
FIG. 13 is a diagram showing a fourth state of mechanical displacement of the comparison switch.
FIG. 14 is a diagram showing a fifth state of mechanical displacement of the comparison switch.
FIG. 15 is a control circuit diagram.
FIG. 16 is a flowchart showing control.
FIG. 17 is a block diagram illustrating a system.
FIG. 18 is a longitudinal front view of the main part.
FIG. 19 is a longitudinal front view of the input torque detection device.
FIG. 20 is a front view of a sleeve of the input torque detection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 9 Electric control apparatus 10 Assist motor 20 Input torque detection apparatus 30 Proportional solenoid 50 Comparison switch 51 Case 53 Displacement lever 54 Lever axis (central axis)
59 Driving lever 61 Stopper 70 First electrode 71 First holder 71a fitting tube portion 71d central portion 72 First contact board 73 Contact point 80 Second electrode 81 Second holder 81a fitting tube portion 81d concave portion 82 2 contact board 83 contact 89 brush

Claims (1)

ステアリングホイールの操舵トルクを検出する入力トルク検出装置と、
前記入力トルク検出装置の検出信号に対応したアシストモータの付加トルクを検出する比例ソレノイドと、
前記入力トルク検出装置の出力に応じた変位量と前記比例ソレノイドの出力に応じた変位量とを比較して制御範囲を管理する比較スイッチとを備えた電動式パワーステアリングシステムにおいて、
前記比較スイッチを、
周縁部にストッパを有し中心軸を取着したケースと、
円弧状の接点を有し嵌合筒部が前記ケースの中心軸に嵌合して該中心軸の周りに回動可能に取着され一方の側面がストッパに圧接される第１の電極と、
円弧状の接点を有し嵌合筒部が前記第１の電極の嵌合筒部の外周に嵌合するとともに嵌合筒部上端の凹部に前記第１の電極の中心部を収容して前記ケースの中心軸の周りを回動し、一方の側面がストッパに圧接される第２の電極と、
前記第１及び第２の電極の各接点に接触し前記比例ソレノイドの出力に応じて変位するブラシと
から構成したことを特徴とする電動式パワーステアリングシステムの比較スイッチ。An input torque detection device for detecting the steering torque of the steering wheel;
A proportional solenoid for detecting an additional torque of the assist motor corresponding to the detection signal of the input torque detection device;
In the electric power steering system comprising a comparison switch for managing a control range by comparing a displacement amount according to the output of the input torque detection device and a displacement amount according to the output of the proportional solenoid,
The comparison switch,
A case with a stopper on the periphery and a central shaft attached;
A first electrode having an arc-shaped contact and a fitting cylinder portion fitted to the central axis of the case and rotatably attached around the central axis, and having one side surface pressed against the stopper;
The fitting cylinder portion has an arcuate contact and is fitted to the outer periphery of the fitting cylinder portion of the first electrode, and the central portion of the first electrode is accommodated in the recess at the upper end of the fitting cylinder portion. A second electrode that rotates about the central axis of the case and has one side surface pressed against the stopper;
A comparison switch for an electric power steering system, characterized by comprising a brush that contacts each contact point of the first and second electrodes and is displaced in accordance with the output of the proportional solenoid.

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