JPS6338082A - 電動パワ−ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、車両操舵のためにステアリングホイールなど
の操舵手段に加えるべき力を軽減するパワーステアリン
グ装置に関し、特に、電動機を含んでなる電動駆動機構
を有し、操舵手段から車輌走行方向を定める方向設定機
構に加えられた操舵力を検出して、この操舵力の大きさ
に対応した補助操舵力を、該電動駆動機構から方向設定
機構に加える電動パワーステアリング装置に関する。

（従来の技術） タイヤの向きを変える場合、車輌が停止しているときや
低速で走行しているときには、ステアリングホイールを
回動するのに大きな力が必要である。特に、最近ではＦ
Ｆ車が増えており、この種の車輌は前輪が駆動軸となる
ので、さらに大きな操舵力を必要とする。

そこで、運転者の操舵力を補助するパワーステアリング
装置が提案された。これは、運転者の操舵力に応じて駆
動力を発生し、この力を車輌走行方向を定める方向設定
機構（以下、操舵系という）に伝達するようにしたもの
である。現在実用化されているパワーステアリング装置
はほとんどが油圧式である。すなわち、制御バルブ、油
圧シリンダおよびポンプ等を備えて、操舵力に応じて油
を移動させることにより補助操舵力を発生する。

一般に、この種の装置では、制御バルブ、油圧シリンダ
およびポンプ等の構成要素が分散配置されて、パイプ接
続されるが、該パイプは圧力損失が大きくなるために所
定以上の曲率でしか曲げることができない。また、油圧
式パワーステアリング装置では、油漏れがないようにシ
ールを確実に行なわなければならず、装置取り付は時の
取り扱いが面倒である。このため、ＦＦ車のように、残
りの空４１１が少ない車輌においては、パワーステアリ
ング装置を取り付ける上での問題が多い。

このような問題を解決するものとして電動機を駆動源と
し、操舵手段から操舵系に加えられた操舵力を検出して
、この操舵力の大きさに対応した補助操舵力を、電動機
から操舵系に印加する電動パワーステアリング装置が提
案されている。

これによれば、装置が小型化してスペースユーティリテ
ィが向上するのみならず、電子制御装置との組合せで、
従来の油圧式パワーステアリング装置では付加装置を必
要とした種々の補助操舵力（例えば、車速に応じた補助
操舵力）を発生し得る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、この種の電動パワーステアリング装置では、
操舵手段から操舵系に加えられた操舵力を検出する操舵
力検出手段の精度に、非常に高いイ８頼性が要求される
。つまり、該操舵力検出手段が異常な信号を出力すると
、それに応じた異常な補助操舵力が操舵系に印加されて
しまう。具体的には、例えば、走行中の車内の温度上昇
により、ドライバが操舵していないにもかかわらず、操
舵力検出手段が誤動作して異常検出信号を発生すると、
それに応じた補助操舵力が操舵系に印加されて、ドライ
バの意志とは無関係に車輌の走行方向が変ってしまう（
以下、オートステアという）という事態が生じ得る。

このような事態に備えて、電動機の給電ラインにリレー
手段を介挿し、操舵力検出手段が異常な検出信号を出力
すると、該リレー手段により給電ラインを遮断する電動
パワーステアリング装置が提案されている。これによれ
ば、異常発生時には、電動機の給電ラインを遮断してし
まうので、マニュアル操舵となり、オートステアや操舵
系のロックを防止することができる。

ところが、一般に、この種の装置に使用されるリレー手
段の応答遅れは２０ＩＩＩＳ〜３０鵬ｓ程度であり、操
舵力検出手段が温度ドリフトした場合のように、比較的
縁やかに変化する異常信号が出力された場合には、小電
力で電動機が付勢されるのでこのリレー手段の応答性は
問題とならないが、操舵力検出手段の出力信号ラインが
断線、あるいは、短絡した場合のように、急激に最大値
あるいは最小値に変化する異常信号が出力されると、大
電力で電動機が付勢されるのでこのリレー手段の応答性
が問題となる。すなわち、リレー手段が応答して電動機
の給電ラインを遮断するまでの間に、電動機が大電力で
付勢され、操舵系に誤った大きな補助操舵力が印加され
、車輌走行に重大な危険を招く虞れがある。

本発明は、電動パワーステアリング装置の操舵力検出手
段の検出異常による電動駆動機構の誤動作を確実に防止
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点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においては、操舵力検
出手段により操舵手段から加えられた操舵力を検出して
、この操舵力の大きさに対応した補助操舵力を、ｆｆｉ
動駆動機構から操舵系に加える電動パワーステアリング
装置において、操舵力検出手段の検出操舵力が所定範囲
を超えると検出異常を示す異常信号を出力する異常検出
手段；および、操舵力検出手段の検出操舵力に応じて電
動駆動機構の電動機を付勢し、異常検出手段が異常信号
を出力したときには電動駆動機構の電動機を消勢する付
勢手段；を備える。

（作用） これによれば、操舵力検出手段の検出異常があると、電
動駆動機構の電動機が付勢されないので検出異常による
電動駆動機構の誤動作を確実に防止することができる。

いいかえると、従来技術においては、検出異常があると
、付勢中の電動機を停止していたので、異常発生から電
動機停止までの応答遅れが問題となったが、本発明にお
いては、検出異常があると、電動機を付勢しないので、
応答遅れは全くなくなる。

このような付勢手段は、例えば、検出操舵力に応じて、
それが大きいときには広いパルス幅の、小さいときには
広いパルス幅の、前記電動機の通電／非通電を設定する
通電制御パルスを出力するパルス発生手段、異常検出手
段が異常信号を出力したとき、パルス発生手段の通電制
御パルス出力を阻止する阻止手段、前記電動機の給電ラ
インに介挿されたスイッチング手段、および、通電制御
パルスのある間、スイッチング手段を通電付勢するスイ
ッチングドライバ、を備えることによりもたらされる。

これにおいては、異常検出手段が異常イご号を出力した
ときには通電制御パルスが阻止されるので前記電動機が
付勢されない。

また、特に、異常検出手段は、一旦異常信号を発した後
は継続して異常信号を出力するものとすることにより、
そ九以降の車輌の安全走行が確実となる。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例の機構部の構成概要を示す。

ステアリングホイールｌが固着された第１ステアリング
シヤフト２には、第１ユニバーサルジヨイント４で第２
ステアリングシヤフト５が結合されている。第２ステア
リングシヤフト５には第２ユニバーサルジヨイント６で
ロッド７が結合されている。このロッド７には、減速機
９の、ピニオンギア（後述する２２）が形成された出力
軸（後述する２１）に結合されている。該ピニオンギア
（２２）は、タイロッド１０に固着されたラック１１に
噛合っている。タイロッド１０は車軸１２のステアリン
グナックルアーム１６に結合されている。車輪１２の車
軸にはショックアブソーバ１３が結合されており、この
ショックアブソーバ１３のサスペンションアッパーサポ
ート１４に車体（図示せず）が結合されている。１５は
アッパーサポート１４と車軸の間の振動緩衝用のコイル
スプリング、１８はロワーサスペンションアーム、１９
はスタビライザーバーである。

減速機９の内部構造を第２ａ図および第３図に示す。ロ
ッド７の上端は第２ユニバーサルジヨイント６を介して
第２ステアリングシヤフト５に結合されている（第１図
参照）。ロッド７の上端部のやや下方に、ピン２９によ
り減速機ケース３１に軸支持されたスリーブ３０が固着
されている（第２ａ図参照）。ロッド７はスリーブ３０
を貫通し、かつ出力軸２１の内方に進入して、その下端
部にはピン２０により出力軸２１が固着されている。出
力軸２１は減速機ケース２４に軸支持されており、その
下端部に形成されたピニオンギア２２がラック１１に噛
合っている。したがって、ステアリングホイール１　（
第１図）が回転すると。

第１ステアリングシャフト２．第１ユニバーサルジヨイ
ント４．第２ステアリングシヤフト５および第２ユニバ
ーサルジヨイント６、ならびにロッド７を介して、出力
軸２１が回転駆動され、これにより出力軸２１に形成さ
れたピニオンギア２２と噛合うラック１１が第２ａ図の
紙面と垂直な方向（第１図ではタイロッド１０の延びる
方向）に駆動されて、車輪１２（第１図）の向きが変わ
る。

また、出力軸２１の中空の上端にはリングギア２３が形
成されており、ケース２４に軸支持された中間ギア２５
に噛合っている。中間ギア２５と同軸でかつ一体のもう
１つの中間ギア２６は入力ギア２７に噛合っている。入
力ギア２７は電動機８の出力回転軸２８に固着されてお
り、電動機８が付勢されると、ギアトレイン２７−２６
．２５−２３を経て出力軸２１が回転し、出力軸２１に
形成されたピニオンギア２２と噛合うラック１１が第２
ａ図の紙面と垂直な方向（第１図ではタイロッド１０の
延びる方向）に駆動されて、車軸１２（第１図）の向き
が変わる。

このように、ステアリングホイール１の回転、および、
電動機８の正逆転付勢、のいずれによっても車輪１２の
向きが変わる。

前記スリーブ３０にはホイール３２が回転可能に製箔さ
れている。すなわち、スリーブ３０がホイール３２を貫
通している。スリーブ３０の外側面には第４図に示すよ
うに、スリーブ３０の中心軸に対して斜交した丸底溝３
３が形成されており、この丸底溝３３にボール３４がは
められている。

このボール３４は、ホイール３２に支持されている。ホ
イール３２には小幅の溝３５が形成さ九ており、この溝
３５に、出力軸２１の上端に固着されたピン３６の上端
が進入している。このピン３６がホイール３２の回転を
拘束する。

ロッド７が回転するとスリーブ３０と出力軸２１が回転
するが、スリーブ３０はロッド７の上端に、出力軸２１
はロッド７の下端にそれぞれ固着されいるので、出力軸
２１の負荷が大きいとロッド７がねじれる。このねじれ
量相当分、スリーブ３０と出力軸２１の回転角度がずれ
、ホイール３２はピン３６を介して出力軸２１と同じく
回転するようになっているので、回転角度のずれは、ス
リーブ３０とホイール３２の回転角度のずれとなる。

ところで、第２ａ図のＩ［Ｂ−ＪＩＢ線断面図を第２ｂ
図に示す。この第２ｂ図を参照すると、スリーブ３０お
よび出力軸２１は、この部分で平面状に成形されており
、それぞれ対向して２面子部を構成している。この２面
幅部は、所定値を超えるスリーブ３０と出力軸２１の回
転角度のずれを制限している。

すなわち、２面幅部で制限された範囲内では、該回転角
度のずれ相当分、ホイール３２に対してスリーブ３０が
余分に回転することになり、スリーブ３０の溝３３がス
リーブ３０の中心軸に斜交しているので、この溝３３に
よりボール３４が上方又は下方に押され、ボール３４を
支持しているホイール３２が上方又は下方に移動する。

したがって、ステアリングホイール１に加えられる操舵
トルク（操舵力）が前記所定値以下であれば、該トルク
はロッド７のねじれに対応し、該ねじれ量に対応してホ
イール３２が上、下位置に移動する。

いいかえると、ホイール３２の上下方向の偏移（正確に
は、操舵トルク零位置から上、下に移動した量）は、前
記所定値以下の操舵トルクに対応する。

ホイール３２はリング状の溝３７を有し、該溝３２にボ
ール３９が係合されている。この様子を第３図に示す。

ボール３９は弾性板３８の一端に支持されている。

弾性板３８の他端は固定されている。弾性板３８には、
おもて面と裏面にそれぞれ１個、の合計２個の歪検出素
子（歪に応じて抵抗値が変わる電気素子）でなるトルク
センサ４０が接合されている。

これら２個の歪検出素子はシリーズ接続され、接続点の
電位（一方が圧縮応力を他方が引張応力を受けてそれぞ
れ抵抗値が変化する）がトルク検出信号として取り出さ
れる。しかして、ステアリングホイール１に加えられた
操舵トルクに対応してロッド７がねじれ、ホイール３２
が零位置から上移動または上移動すると、溝３７とボー
ル３９との係合で弾性板３８が上反り又は不及りに曲り
、トルクセンサ４０がホイール３２の偏移量（操舵トル
ク零位置からの偏移量）、すなわちロッド７のねじれ量
、つまりは印加された操舵トルク、を示す電気信号を発
生する。前述したように、ロッド７のねじれ量は、出力
軸２１とスリーブ３０とに形成された２面幅部により制
限されているので、トルクセンサ４０は、第１１図に示
すように、前記所定範囲内の操舵トルクの印加に対して
は線形の、該所定範囲を超える操舵トルクの印加に対し
ては飽和する出力となる。

第５図に、トルクセンサ４０の出力信号に基づいて、電
動機８の回転付勢を行なう電気制御装置の構成ブロック
図を、第６図に各ブロックの詳細な構成回路図をそれぞ
れ示す。なお、第５図の各ブロック内に示したグラフは
当該ブロックの電気的入出力特性を示すものであり、横
軸は入力レベルを、縦軸は出力レベルを、それぞれ表わ
す。

まず、第５図および第６図を参照して各ブロックを説明
する。

＜Ｂｌブロック〉 集積回路ＩＣＩ　　（この例ではμＰ　Ｃ１４３０５Ｈ
を使用している）を主体とする定電圧回路であり、イグ
ニッションスイッチＩＧが投入されると車上バッテリＢ
しｔのバッテリ電圧（電源電圧）が印加されて各ブロッ
クに定電圧Ｖｃｃを供給する。

＜８２ブロツク〉 演算増幅器ｏｐ２を中心として構成される差動増幅回路
であり、バッテリ電圧（電源電圧）が、抵抗器Ｒ１およ
びＲ２により電圧Ｖｃｃを分圧した値より小さいとき、
それらの差分に対応する正の電圧Ｖｅを出力する。なお
、ｏｐ２の入力側に平滑回路を有し、瞬間的な電源電圧
の変動による誤差動を防止している。

＜８６ブロツク〉 第１参照電圧ｖｌ設定回路であり、ｖｌは、可変把抗器
ＶＲＩによりトルクセンサ４０の中立電位（トルクの印
加がないときの電位）に等しく設定される。第１参照電
圧■１は、Ｂ４ブロック。

Ｂ５ブロックおよびＢ７ブロックに与えられる。

＜８４ブロツク〉 演算増幅器ｏｐ４ａ、　ｏｐ４ｂを中心としてなるＰＩ
Ｄ補償回路（比例積分微分補償回路）であり、操舵系の
機械的な遅れによるトルクセンサ４０の出力信号（トル
ク検出信号）のゆらぎを平滑している。

このブロックには、Ｂ６ブロックより第１参照電圧Ｖｔ
が与えられており、直流入力については該電圧ｖ１との
差分を線形増幅する。

なお、以下の説明においては、このＢ４ブロック出力を
トルク検出信号という。

前述したように、ロッド７のねじれ量が、出力軸２１と
スリーブ３０とに形成さ汎た２面幅部により制限されて
いるので、トルク検出信号の最大値は２．２Ｖ、最小値
は０．８■となる。トルク検出信号と印加された操舵ト
ルクの関係を第１１図に示した。

＜３３ブロツク〉 ２つの演算増幅器ｏｐ３ａ、　ｏｐ３ｂおよびアンドゲ
ートＡＮ６を中心に構成されるウィンドコンパレ−タで
あり、設定レベル範囲を外れるトルク検出信号（より詳
しくは、Ｂ４ブロック前段の演算増幅器ｏｐ４ａを中心
とする積分回路の出力信号）を検出する。トルク検出信
号が設定上限レベル以上になると演算増幅器ｏｐ３ａを
中心とするコンパレータが低レベルＬを出力しくオープ
ンコレクタ出力）、トルク検出信号が設定下限レベル以
下になると演算増幅器ｏｐ３ｂを中心とするコンパレー
タが低レベルＬを出力しくオープンコレクタ出力）、こ
れらの出力の論理積がアンドゲートＡＮ６より出力され
る。アンドゲートＡＮ６出力は、高レベルＨでトルクセ
ンサ４０の正常検出を、低レベルＬでトルクセンサ４０
の異常検出を示すセンサ異常検出信号ａとなる。本実施
装置のトルク検出信号は、第１１図に示すように、正常
検出時は、１．５ｖを中心に最大値が２．２Ｖ、最小値
が０．８■となる。したがって上限レベルを２．５Ｖ、
下限レベルを０．５ｖとして、これを外れると異常検出
と見做す。ただし、上記各コンパレータには、チャタリ
ング防止のためにヒステリシス特性を持たせである。

＜８５ブロツク〉 演算増幅器ｏｐ５を中心に構成されるトルク検出イご号
と第１参照電圧■１とを比較するコンパレータであり、
ステアリングホイールｌが左右いずれの方向に回動され
たかを示す回動信号ｄを出力する。この回路にはチャタ
リング防止のためにヒステリシス特性を持たせている。

つまり、回動信号ｄとして、トルク検出４Ｂ号が第１参
照電圧ｖ１近傍の値以上であればステアリングホイール
１の右方回動を示す低レベルＬ（オープンコレクタ出力
）を出力し、トルク検出信号が第１参照電圧ｖ１近傍の
値以下であればステアリングホイールｌの左方回動を示
す高レベルＨ（オープンコレクタ出力）を出力する。

＜８７ブロツク〉 演算増幅器ｏｐ７ａを中心に構成した第１差動増幅回路
、演算増幅器ｏｐ７ｂを中心に構成した第２差動増幅回
路および、演算増幅器ｏｐ７ｃを中心に構成した線形増
幅回路より構成される。第１差動増幅回路では第１参照
電圧■１以下のトルク検出信号の差分（つまりステアリ
ングホイールｌの左方回動分）を増幅し、第２差動増幅
回路では第１参照電圧■！以上のトルク検出信号の差分
（つまりステアリングホイールｌの右方回動分）を増幅
し、それぞれの出力を加算して、線形増幅回路において
線形増幅する。Ｂ７ブロツクの出力信号、つまり、トル
ク検出信号の絶対値（厳密にいうと、第１参照電圧■１
に対する差分の絶対値：以下絶対トルク信号という）は
、ＢＩＯブロックおよびＢｌｌブロックに与えられる。

＜３８ブロツク〉 集積回路ＩＣ２（本実施例ではμＰＣｌ５５５を使用し
ている）を中心とする鋸歯状波発生回路である。

＜８９ブロツク〉 Ｂ８ブロックの鋸言状波出力に、第２参照電圧■２を加
算（Ｖ２により鋸歯状波をシフト）する加算回路である
。この第２参照電圧ｖ２は、ドライバ席に備わる操舵力
可変ボリュームおよび可変抵抗器Ｖ　Ｒ２において設定
さ九る。

＜　Ｂ１０ブロック〉 演算増幅器ｏｐｌＯを中心としてなるコンパレータであ
り、パワートランジスタＱ３およびＱ４の不感帯（Ｑ３
．Ｑ４がオフとなる領域）を設定している。ここでは、
可変抵抗器ＶＲ３による設定電圧と絶対トルク（４号（
Ｂ７出力）とを比較し、絶対ドルクイご号が設定電圧以
上であれば応答信号θを高レベルＨ（オープンコレクタ
出力）に、絶対トルク信号が設定電圧以下であれば応答
信号ｅを低レベルＬ（オープンコレクタ出力）にして出
力する。応答信号ｅは高レベルＨで応答ありを、低レベ
ルして応答なしを示す。なお、この回路にはチャタリン
グ防止のためにヒステリシス特性を持たせている。

＜ｎｔｔブロック〉 “　　演耐増幅器ｏｐＨを中心に構成されたコンパレー
タであり、クランプ後の絶対トルク信号（後述するｒ３
１６出力のクランプ信号によりクランプされる）Ａと、
シフト後の鋸歯状波（Ｉ３８出力）Ｂとを比較する。こ
の−出力態様を第１０図に示したが、信号Ａが信号Ｂよ
り大きいとき高レベルＨ（オープンコレクタ出力）を、
信号Ｂが信号Ａより大きいとき低レベルＬ（オープンコ
レクタ出力）を、ＰＷＭ信号信号口て出力する。

ところで、前述のＢＩＯブロックの、前記可変抵抗器Ｖ
Ｒ３による設定電圧を、ＰＷＭ信号信号口レベルＨとな
る信号Ａの電圧より低く設定している。

つまり、ＰＷＭ信号信号口信号Ａが不感帯より大きくな
らないと高レベルＨとならない。これにより、電動機８
の駆動が円滑になる。

＜　８１２．　Ｂ　１３ブロツク〉 それぞれ同一構成の電流検出回路であり、シャント抵抗
Ｒ３両端の電圧を演算増幅器０Ｐ１２を含んでなる差動
増幅器で差動増幅し、シャント抵抗Ｒ４両端の電圧を演
算増幅器０ｐ１３を含んでなる差動増幅器で差動増幅し
ている。それぞれの増幅回器の入力には保護回路が設け
られている。

くＢ１４ブロツク〉 演算増幅器ｏｐ１４を中心に構成される非反転増幅器で
あり、これにおいてＢ１２出力とＢ１３出力とを加算す
る。Ｂ１４出力が電流検知信号である。

＜８１５ブロツク〉 演算増幅器ｏｐ１５を中心に構成される非反転増幅器で
あり、これにおいてＢ１４出力の電流検知信号に、Ｂ２
の出力電圧■ｃを加算する。つまり、電源電圧が低下す
ると、Ｖａが高くなるので、電流検知信号が高い側にシ
フトされる。

〈Ｂ１６ブロツク〉 演算増幅器ｏｐ１６を中心とする積分回路であり、シフ
ト後の電流検知信号を平均化し、クランプ信号として出
力する。これにおいては、可変抵抗器ＶＲ４において設
定される電圧より電流検知信号（シフト後）が高いとき
、その差分に応じてクランプ信号を低くする。つまり、
クランプ信号は、電源電圧（バッテリＢｔ、を電圧）が
低いほど、また、電動機８の付勢電流が大きいほど低い
値に設定される。この・クランプ信号は、ダイオードＤ
１のカソードに印加され、絶対トルク信号（Ｂ７出力）
をクランプする。

クランプ後の信号Ａと絶対トルク信号およびクランプ信
号の相関を第９図に示す。第９図を参照すると、クラン
プ信号が充分高いときには信号Ａは絶対トルク信号とな
り、クランプ信号が低くなると、信号Ａの最大値が低く
なる。したがって、第１０図に示すように、絶対トルク
信号が破線のように増加しても、クランプ信号により実
線の如くクランプされるため、ＰＷＭ信号信号口ルス幅
はクランプ信号に応じた幅より広くはならない。このこ
とは、電動機８の付勢量が制限されることを意味する。

くＢ１７ブロツク〉 演算増幅器ｏｐ１７を中心とする電動機８の付勢電流の
異常検出回路であり、電流検知信号（シフト後）と設定
値とを比較するコンパレータである。

これにおいては、電流検知信号（シフト後）が設定値以
下であれば電流異常検出信号すを異常なしを示す高レベ
ルＨ（オープンコレクタ出力）とし、′セ流倹知（ｙ号
（シフト後）が設定値を超えると′電流異常検出信号す
を異常ありを示す低レベルＬとする。電流具ｔｉｔ検出
信号すはＲＬブロックに与えられる。後述するが、−担
、電流異常検出信号すが低レベルＬになると、以降はＰ
ＷＭ信号信号口止され、メインリレーＭＲが消勢される
。

くＢ１８ブロツク〉 演算増幅器０Ｐ１８を中心とする電動機８の付勢電流の
異常検出回路であり、電流検知信号（シフト後）と設定
値とを比較するコンパレータである。

これにおいては、電流検知信号（シフト後）が可変抵抗
器ＶＲ５による設定電圧以下であればＰＷＭ阻止イご号
ｇを阻止なしを示す高レベルＨ（オープンコレクタ出カ
ンとし、電流検知信号（シフト後）が該設定電圧を超え
るとＰＷＭ阻止信号ｇを阻止ありを示す低レベルＬとす
る。ＰＷＭ阻止信号ｇはメインロジックＭＬに与えられ
る。

なお、後述するが、このＢ１８出力のＰＷＭ阻止信号ｇ
はＰＷＭ信号（厳密にはＭＬのアントゲ−）−ＡＮ２．
ＡＮ３出力）を負クランプして電動機８の付勢を阻止す
る。過大付勢電流の場合には、付勢を阻止することによ
り、電流検知信号が小さくなるのでｐ　Ｗ　Ｍ　ＩＩＩ
Ｉ止信号ｇは阻止なしく高レベルト１）に転じ、８１８
はあたかもＰＷＭ信号をチョップする如く作用してｆｆ
１ｖＪＪＷ８の平均付勢電流を小さくする。

また、８１６の設定電圧くＢ１８の設定電圧くＢ１７の
設定電圧、の関係にあるので、電ｉ電圧（バッテリＢ　
ｔ、ｔ、ｆｆｉ圧）が低く、また、電動機８の付勢電流
が大きくなると、まずＰＷＭ信号ｆのパルス幅を制限し
、続いてＰＷＭ信号（厳密にはＭＬのアンドゲートＡＮ
２．ＡＮ３出力）をチョップし、なおもその状ｊｍｃ電
ｇ電圧低および／または付勢電流大）が改善されない時
はＰＷＭ信号ｆを阻止するとともにメインリレーＭＲに
より電動機８に対する給電を遮断する。

くＲ［４ブロツク〉 アンドゲートＡＮ７およびラッチ回路ＩＣ３よりなるロ
ジック回路であり、入力のセンサ異常検出信号ａおよび
電流異常検出信号すと出力信号Ｃとの相関を次の第１表
に示す。なお、第１表においては高レベルを＋　ＨＩ＋
、低レベルを”　Ｌ　”と示している。

第　　　　　１　　　　　表 イグニッションスイッチＩＧが投入された当初は、ラッ
チ回路ＩＣ３がリセットされるので出力信号Ｃは高レベ
ルＨとなり、その後、センサ異常検出信号ａおよび？ｌ
電流異常検出信号がともに異常なしくともに高レベル！
−（）である限り高レベルＨとなる。しかし、−担いず
れかの信号が異常ありを示す低レベルＬどなると出力信
号Ｃは低レベルＬとなり、ラッチ回路ＩＣ３でラッチさ
れて、イグニッションスイッチＩＧを再投入しない限り
それのまま保持されろ。

出力信号ＣはリレードライバＲＤおよびメインロジック
ＭＬに与えられる。

＜ＲＤブロック〉 トランジスタＴＲｌ０およびＴＲＩＩよりなるリレード
ライバであり、ＴＲ１０のベース入力（ＲＬ出力信号Ｃ
）が高レベルＨのとき、電動機８のｉｔ源クライン後述
するパワートランジスタＱｌおよびＱ２のエミッタとバ
ッテリＢｔ、ｔ、を接続するライン）に介挿されている
メインリレーＭＲを付勢する。

メインリレーＭＲの給電ラインに介挿されているスイッ
チＴＨ３Ｗは、パワートランジスタＱｌ。

Ｑ２．Ｑ３およびＱ４の放熱板に取り付けられている過
熱防止用のサーマルスイッチであり、Ｑ１〜Ｑ４の少な
くとも１つが過熱して、放熱板の温度が所定値を超える
とスイッチを開いてＭＲの給電ラインを遮断する。

＜ＭＬブロック〉 アンドゲートＡＮＤ、ＡＮ２．ＡＮ３．ＡＮ４およびＡ
Ｎ５を主体とするロジック回路である。

アンドゲートＡＮＩには、ＲＬブロック出力の信号Ｃお
よびＢ１１ブロックのＰＷＭ信号ｆが印加される。つま
り、ＡＮＩは、センサ異常検出信号ａまたは電流異常検
出信号すが異常ありの場合にＰＷＭ信号を阻止する。Ａ
ＮＩ出力はＡＮ２およびＡＮ３の１入力端子に与えられ
る。

アンドゲートＡＮ２の他入力端子には、トランジスタＴ
ＲＩにより回動信号ｄを反転した信号が与えられている
。したがって、ＡＮ２は回動信号ｄが低レベルＬ（つま
り右転）のときＡＮＩ出力のＰＷＭ信号を出力する。Ａ
Ｎ２出力はペースドライバＩ３Ｄに与えられるが、ダイ
オードＤ２のカソードにはＰＷＭ阻止阻止信号部加され
ているので、該信号ｇが低レベルＬであると負クランプ
されて出力が阻止される。

アンドゲートＡＮ３の他入力端子には、回動信号ｄが与
えられている。したがって、ＡＮ３は回動信号ｄが高レ
ベルＨ（つまり主転）のときＰＷＭ信号（ＡＮＩ出力信
号）を出力する。ＡＮ３出力はペースドライバＢＤに与
えられるが、ダイオードＤ３のカソードにはＰＷＭ阻止
阻止信号部加されているので、該信号ｇが低レベルＬで
あると負クランプされて出力が阻止される。

アンドゲートＡＮ４の１入力端子にはトランジスタＴＲ
Ｉにより回動信号ｄを反転した信号が与えられ、他入力
端子にはＢＩＯブロック出力の応答信号ｅが与えられて
いる。したがって、ＡＮ４は回動信号ｄが低レベルＬ（
つまり左転）で応答信号ｅが高レベルＨのとき、高レベ
ルＨを出力する。

アンドゲートＡＮ５の１入力端子には回動信号ｄが、他
入力端子にはＢＩＯブロック出力の応答信号ｅが、それ
ぞれ与えられている。したがって、Ａ　Ｎ　５は回動信
号ｄが高レベルＨ（つまり主転）で応答信号ｅが高レベ
ルＨのとき、高レベルＨを出力する。

＜ＢＤブロック〉 ペースドライバＢＤは、トランジスタＴＲ２およびＴＲ
３よりなるパワートランジスタＱ１のベースドライビン
グ回路、トランジスタＴＲ４およびＴＲ５よりなるパワ
ートランジスタＱ２のベースドライビング回路、トラン
ジスタＴＲ６およびＴＲ７よりなるパワートランジスタ
Ｑ３のベースドライビング回路、およびトランジスタＴ
Ｒ８およびＴＲ９よりなるパワートランジスタＱ４のベ
ースドライビング回路を擁している。レベルを別にすれ
ば入出力に変化を与えるものではないのでパススルーと
考えてかまわない。

＜ＴＭＩ、ＴＭ２ブロック〉 電動′ｖ１８を正逆転付勢するパワートランジスタＱｌ
、Ｑ２．Ｑ３およびＱ４よりなる。ＱｌおよびＱ２のコ
レクタは（第５図に示すようにそれぞれ１つのトランジ
スタと考えて）、メインリレーＭＲのリレー接点を介し
て車上バッテリＢｔ、ｔプラス極に、Ｑ３およびＱ４の
エミッタは（第５図に示すようにそれぞれ１つのトラン
ジスタと考えて）シャント抵抗Ｒ４またはＲ３を介して
して車上バッテリＢｅ！、のマイナス極に接続されてい
る。

パワー１ヘランジスタＱ１は、通常動作時（センサ異常
検出信号ａおよび電流異常検出信号すが異常なし、ＰＷ
Ｍ阻止信号が阻止なし二以下同じ）において１回動信号
ｄが低レベルＬ（つまり左転）のときＰＷＭ信号により
オン／オフ制御さ九；パワートランジスタＱ２は１通常
動作時において。

回動信号ｄが高レベルＨ（つまり主転）のときＰ”ｖＶ
Ｍ信号によりオン／オフ制御され；パワートランジスタ
Ｑ３は、ＡＮ４出力によりオン／オフ制御（回動信号ｄ
が低レベルして応答信号ｅが高レベルＨのときオン）さ
れ；パワートランジスタＱ４は、ＡＮ５出力によりオン
／オフ制御（回動信号ｄが高レベルＨで応答信号ｅが高
レベルＨのときオン）される。

電動機８は、パワートランジスタＱ１およびＱ３がオン
のとき正転付勢され、パワートランジスタＱ２およびＱ
４がオンのとき逆転付勢される。

ここで、メインロジックＭＬの入力信号ｃ、ｄ。

ｅ、ｆおよびｇに対するパワートランジスタＱｌ。

Ｑ２．Ｑ３およびＱ４のベース印加信号を次の第２表に
まとめる。ただし、第２表において、′＊″はｄｏｎ’
ｔ　ｃａｒｅ　（ドントケア：高レベルＨでも低レベル
Ｌでも良い）を、−″はｄｏｎ’ｊ　ｄｅｔｅｒｍｉｎ
ｅ（ドントデターミン：出力を考慮しない）を、゛且″
はＰＷＭ制御を、入力イａ号Ｃｒ　ｄ、ｅｒ　　ｆおよ
びｇの”　Ｈ”またはＬ′″は高レベル１４または低レ
ベルＬ人力を（ＩＣレベル）、パワートランジスタＱｌ
、Ｑ２．Ｑ３およびＱ４のベース印加信号の”　Ｈ”ま
たは′Ｌ″は高レベルＨ（オンレベル）または低レベル
Ｌ（カットオフレベル）入力を、それぞれ示すものとす
る。

以上説明した電気制御装置（第５図および第６図）によ
る本実施例の電動パワーステアリング装置の一連の動作
を説明する。

（１）イグニッションスイッチＩＧが投入されると構成
各ブロックに所定の定電圧が供給されて待機状態となる
。

（２）車輌のドライバがステアリングホイール１を右方
向に回動すると、前述のように操舵系が機械的に駆動さ
れて車輪１２の姿勢が、車輌を右転回する向きに変更さ
れるとともに、操舵力がトルクセンサ４０において検出
され、該トルクセンサ４０はトルク検出信号として中立
電位より高い信号を出力する。また、車輌のドライバが
ステアリングホイール１を左方向に回動すると、前述の
ように操舵系が機械的に駆動されて車輪１２の姿勢が、
車輌を左転回する向きに変更されるとともに、操舵力が
トルクセンサ４０において検出され、該トルクセンサ４
０はトルク検出信号として中立電位より低い信号を出力
する。

（３）第１Ｏ図に示すように、トルク検出信号の大きさ
、すなわち絶対トルク信号（クランプ後）Ａと、鋸歯状
波（シフト後）Ｂとを比較して、信号Ａが大きいときに
高レベルＨを出力しているので、ＰＷＭ信号信号列ルス
幅は印加された操舵力に比例する。このＰＷＭ信号信号
列る間、電動機８が付勢される。

また、トルク検出（ｉ号の中立電位に対する大小がステ
アリングホイール１の回動力向を表わす回動信号ｄ（低
レベルＬが右方向、高レベルＨが左方向）となるので、
車輌のドライバがステアリングホイール１を右方向に回
動した場合には、加えた操舵力に対応する付勢電力（平
均値）で電動機８が正転付勢され、車輌のドライバがス
テアリングホイールｌを左方向に回動した場合には、加
えた操舵力に対応する付勢電力（平均値）で電動機８が
逆転付勢される。

電動機８の正逆転付勢により、補助操舵力が操舵系に印
加されるので、ドライバの操舵力は少なくなり、所定の
操舵力に収斂する。この収斂値は操舵力可変ボリューム
において調整できる。

（４）トルクセンサ４０の異常検出があり、トルク検出
信号が異常値（０，５〜２．５ｖ外）となると、センサ
異常検出信号ａを低レベルＬとする。この信号ａにより
、ＲＬブロックは、それ以後継続して低レベルＬとなる
信号Ｃを出力し、アントゲ−１〜ＡＮＩにおいてＰＷＭ
信号信号列止する。また、信号Ｃが低レベルＬになると
メインリレーＭＲを消勢して電動機８の電源ラインを遮
断する。信号ＣはイグニッションキーＩＧを再投入しな
いと高レベルＨに戻らない。

したがって、トルクセンサ４０の異常検出があった後は
電動機８の付勢がなくなる。この場合、ステアリングホ
イール１は、マニュアル操舵の重さとなる。

（５）電源電圧（Ｂｔ、ｈ電圧）が低下すると、電動機
８の付勢ＩＥ！流（平均値）を検出した電流検知信号が
、高い値にシフトされ、これにより低い値のクランプ信
号が設定される。クランプ信号は、絶対トルク信号をク
ランプするので、第９図に示すようにクランプ信号が低
下すると、信号Ａの最大値が制限される。信号Ａの最大
値が制限されると、第１０図に示す如＜、ＰＷＭ信号信
号列ルス幅の最大値が制限される。つまり、第８図に示
すように、電源電圧が低下すると、入力トルク（操舵力
）の、より小さな値で電動機付勢電力が飽和する。

電源電圧と電動機８の最大付勢電力の関係は、第７図の
グラフで示される。

シフト後の電流検知信号がより高い値１こなると、ＰＷ
Ｍμ■止信号ｇを発生してＰＷＭ借号ｆ　（通常動作状
態の条件付き：ＡＮ２．ＡＮ３出力）を負クランプする
。これにより？％！流検知信号は低い値となるので、Ｐ
ＷＭ阻止信号ｇがなくなり、これを繰り返すことになる
。つまり、ＰＷＭ信号信号列い周期でチョップすること
により電動機８の付勢電力（平均値）を低くする。

シフト後の電流検知信号がさらに高い値になると、電流
異常検出信号すを低レベルＬとする。この信号すにより
、ＲＬブロックは、それ以後継続して低レベルＬどなる
信号Ｃを出力し、アンドゲートＡＮＩにおいてＰＷＭ信
号信号列止する。また、信号Ｃが低レベルＬになるとメ
インリレーＭＲを消勢して電動機８の電源ラインを遮断
する。信号ＣはイグニッションキーＩＧを再投入しない
と高レベル１」に戻らない・ （６）パワートランジスタＱ１〜Ｑ４がオーバーヒート
した場合には、メインリレーＭＲを消勢して電動機８の
給電ラインを遮断する。

〔発明の効果〕

以上述べたとおり、本発明によれば、操舵力検出手段の
検出異常があると、電動駆動機構の電動機を付勢しない
ので応答遅れは全くなくなり、検出異常による電動駆動
機構の誤動作を確実に防止することができる。

また、実施例で説明したように、付勢手段は、例えば、
検出操舵力に応じて、それが大きいときには広いパルス
幅の、小さいときには広いパルス幅の、前記電動機の通
電／非通電を設定する通電制御パルスを出力するパルス
発生手段、異常検出手段が異常信号を出力したとき、パ
ルス発生手段の通電制御パルス出力を阻止する阻止手段
、前記電動機の給電ラインに介挿されたスイッチング手
段、および、通電制御パルスのある間、スイッチング手
段を通電付勢するスイッチングドライバ。

を備えることによりもたらされる。

また、特に、異常検出手段は、−担異常信号を発した後
は継続して異常信号を出力するものとすることにより、
それ以降の車輌の安全走行が確実となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の機械構造部の構成概要を示
す斜視図である。 第２ａ図は第１図に示す減速機９の拡大断面図であり、
第３図のｎＡ−１１Ａ線断面図である。 第２ｂ図は第２ａ図のＪＩＢ−１１８ｕ断面図である。 第３図は第２図のｔｎ−ｎＸ線断面図である。 第４図は第２図および第３図に示すスリーブ３０の外側
面を示す平面図である。 第５図は第１図に示した装置の電気制御系の構成を示す
ブロック図である。 第６図は第５図に示す各ブロックの詳細を示す回路図で
ある。 第７図は第１図に示した装置の電１ｊＸ電圧と電動機の
最大付勢電力との相関を示すグラフである。 第８図は第１図に示した装置の印加操舵力と電動機の付
勢電力および電源電圧の相関を示すグラフである。 第９図は絶対トルク信号と第６図の信号Ａおよびクラン
プ信号の相関を示すグラフである。 第１０図は第６図に示すＢｌｌブロックの入出力動作の
一例を示す波形図である。 第１１図は操舵力とトルク検出信号との相関を示すグラ
フである。 ｌニステアリングホイール ２．５ニステアリングシヤフト ４．６：ユニバーサルジヨイント １．２．４，５．６：　　（操舵手段）７：ロッド　　
　　８：電動機（電動機）９：減速機　　　　８，９：
　　（電動駆動機構）１０：タイロッド　　１１：ラン
ク １２：＋ｊｊ輸　　　　　１３：ショソクアブソーバ１
４：サスペンションアッパーサポート１５：コイルスプ
リング １６：ステアリングナツクルアーム １８：ロワーサスペンシゴンアーム 】９ニスタビライザバー ２０：ピン　　　　　　２１：出力軸 ２２：ピニオンギア ７．１０，１１，１６．２２　：　　（走行方向設定機
構）２３：リングギア　　２４，３１　：減速機ケース
２５．２６：中間ギア　　２７：入力ギア２８：回転軸
　　　　２９：ピン ３０ニスリーブ　　　３２：ホイール ３３．３５．３７　：溝　　　３４．３９　：ボール３
６：結合ピン　　　３ａ二弾性板 ４０：トルクセンサ　４０．Ｂ４　：　　（操舵力検出
手段）ＭＬ：メインロジック（阻止手段） ８７、Ｂ８．Ｂ９，１３１１　：　　（パルス発生手段
）Ｑｌ、０２．Ｑ３．Ｑ４　：パワートランジスタ（ス
イッチング手段） ８Ｄ二ペースドライバ（スイッチングドライバ）［３７
，［１Ｂ、［１９，８１１，ＭＬ、１１３０．Ｏｆ〜Ｑ
４：（付勢手段）肛：メインリレー（リレー手段） １（Ｄ：リレードライバ（リレードライバ）ＲＬ：リレ
ーロジック（保持手段） Ｂ３：（第１比較手段、第２比較手段２合成手段）Ｂ３
．ＲＬ　：　　（異常検出手段） ＴＩＩＳＷ　：サーマルスイッチ Ｂｊｊ　：車上バッテリ 特許出願人　アイシン精機株式会社 声２ａ図 箪３図 声４図 第８１図 笑９　口 晃１０田

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）車体に対する車輪の向きを定める走行方向設定機
   構； 走行方向設定機構に結合され、走行方向設定機構を駆動
   する操舵手段； 操舵手段から走行方向設定機構に印加された操舵力を検
   出する操舵力検出手段； 操舵力検出手段の検出操舵力が所定範囲を超えると検出
   異常を示す異常信号を出力する異常検出手段； 走行方向設定機構に結合される、電動機を含んでなる電
   動駆動機構；および、 操舵力検出手段の検出操舵力に応じて、それが大きいと
   きには高電力で、小さいときには低電力で、電動駆動機
   構の電動機を付勢し、異常検出手段が異常信号を出力し
   たときには電動駆動機構の電動機を消勢する、付勢手段
   ； を備える電動パワーステアリング装置。
2. （２）付勢手段は、検出操舵力に応じて、それが大きい
   ときには広いパルス幅の、小さいときには狭いパルス幅
   の、前記電動機の通電／非通電を設定する通電制御パル
   スを出力するパルス発生手段；前記異常検出手段が異常
   信号を出力したとき、パルス発生手段の通電制御パルス
   出力を阻止する阻止手段；前記電動機の給電ラインに介
   挿されたスイッチング手段；および、通電制御パルスの
   ある間、スイッチング手段を通電付勢するスイッチング
   ドライバ；を備える前記特許請求の範囲第（１）項記載
   の電動パワーステアリング装置。
3. （３）付勢手段は、さらに、前記電動機の給電ラインに
   介挿されたリレー手段；および、前記通電制御パルスの
   ある間、リレー手段を通電付勢するリレードライバ；を
   含む前記特許請求の範囲第（２）項記載の電動パワース
   テアリング装置。
4. （４）異常検出手段は、検出操舵力が所定範囲内であれ
   ば通電制御パルスのオンレベルに相当する信号を出力し
   、検出操舵力が所定範囲を超えると通電制御パルスのオ
   フレベルに相当する異常信号を出力する２値化手段であ
   り；阻止手段は、該異常信号とパルス発生手段の出力通
   電阻止パルスとの論理積を出力する論理ゲートである、
   前記特許請求の範囲第（２）項記載の電動パワーステア
   リング装置。
5. （５）異常検出手段は、検出操舵力が所定範囲を超える
   と、それ以降継続して異常信号を出力する、前記電動機
   を消勢する、前記特許請求の範囲第（１）項記載の電動
   パワーステアリング装置。
6. （６）異常検出手段は、検出操舵力を所定上限値と比較
   し、前者が後者を超えると上限異常信号を出力する第１
   比較手段；検出操舵力を所定下限値と比較し、前者が後
   者を下まわると下限異常信号を出力する第２比較手段；
   上限異常信号および下限異常信号を合成して前記異常信
   号を出力する合成手段；および、異常信号を保持する保
   持手段；を備える前記特許請求の範囲第（５）項記載の
   電動パワーステアリング装置。