(57)【要約】  【課題】モータ駆動回路に短絡故障が生じた場合に、モータとモータ駆動回路との間に閉ループが形成されるのを防止することができながら、発熱の問題を回避することができ、かつ、消費電力量の低減を図ることができる車両用操舵装置を提供する。  【解決手段】電動パワーステアリング装置には、ラッチングリレー１２が備えられている。ラッチングリレー１２は、永久磁石を備え、通常時は、その永久磁石の磁力により、直列回路１０Ｕの接続点２０ＵとＵ相巻線１１Ｕとを接続／切断する接点１４Ｕおよび直列回路１０Ｖの接続点２０ＶとＶ相巻線１１Ｖとを接続／切断する接点１４Ｖが閉じられた状態を維持する。モータ駆動回路４に短絡故障が生じると、接点１４Ｕ，１４Ｖが開放され、直列回路１０Ｕの接続点２０ＵとＵ相巻線１１Ｕとの間および直列回路１０Ｖの接続点２０ＶとＶ相巻線１１Ｖとの間が切断される。【選択図】        図１
2007083772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材の操作に応じて、車両の転舵輪に転舵力を与える車両用操舵装置において、
転舵力を発生するためのモータと、
前記モータを駆動するためのモータ駆動回路と、
前記モータと前記モータ駆動回路との間に介在され、永久磁石を備え、その永久磁石の磁力により、前記モータと前記モータ駆動回路とを接続／切断する接点が閉じられた状態を維持するスイッチ手段とを含むことを特徴とする、車両用操舵装置。
【請求項２】
操作部材の操作に応じて、車両の転舵輪に転舵力を与える車両用操舵装置において、
転舵力を発生するためのモータと、
前記モータを駆動するためのモータ駆動回路と、
前記モータと前記モータ駆動回路とを接続／切断する接点と、
この接点を開方向に付勢する付勢手段と、
電力が供給されていない状態で、前記付勢手段の付勢力に抗して前記接点を閉状態に維持し、電力が供給されると、その接点の閉状態を解除するアクチュエータとを含むことを特徴とする、車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動パワーステアリング装置などの車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、電動パワーステアリング装置では、３相ブラシレスモータが駆動源として採用されており、ステアリングホイールの操作に基づいて、その３相ブラシレスモータが制御されることにより、ステアリングホイールの操作に応じた操舵補助力が３相ブラシレスモータから発生される。
３相ブラシレスモータは、３相ブリッジ回路により駆動されるのが一般的である。３相ブリッジ回路は、車両に搭載されたバッテリとグランドとの間に接続されており、３相ブラシレスモータの各相に対応して、２個のスイッチング素子の直列回路を並列に備えている。各直列回路は、２個のスイッチング素子の接続点で、３相ブラシレスモータのそれぞれ対応する相巻線に接続されている。各直列回路のスイッチング素子にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を与えると、それらのスイッチング素子がＰＷＭ信号のデューティでオン／オフし、そのデューティに応じた電流が３相ブリッジ回路から３相ブラシレスモータに供給される。そのため、ステアリングホイールの操作に応じたデューティのＰＷＭ信号を作成することにより、３相ブラシレスモータにステアリングホイールの操作に応じた電流値の電流を供給することができ、その結果、ステアリングホイールの操作に応じた操舵補助力を３相ブラシレスモータから発生させることができる。
【０００３】
このような構成では、モータ駆動回路内のスイッチング素子に短絡故障が生じると、バッテリからモータ駆動回路に過電流が供給されて、バッテリから駆動回路への給電経路上での発熱や他のスイッチング素子の破壊などの問題を発生するおそれがある。そこで、スイッチング素子の短絡故障が生じた場合には、そのフェイルセーフとして、バッテリからモータ駆動回路への給電経路が切断されて、バッテリからモータ駆動回路への給電が停止されるようになっている。
【０００４】
ところが、スイッチング素子に短絡故障が生じている場合に、３相ブラシレスモータの少なくとも１つの相巻線を含む閉ループが形成されることがある。この閉ループが形成されると、バッテリから３相ブリッジ回路に電力が供給されていない状態で、ステアリングホイールを操作したときに、３相ブラシレスモータに誘導電流が発生して、ステアリングホイールが極度に重くなったり、ステアリングホイールの重さにむら（トルクリップル）が生じたりする。
【０００５】
この問題に対処すべく、従来の電動パワーステアリング装置では、３相ブリッジ回路と３相ブラシレスモータとの間にノーマルオープンのリレーが介在されている。そして、通常は、そのリレーに駆動電流を供給して、リレーをオンにしておき、スイッチング素子の短絡故障が生じると、リレーへの駆動電流の供給を停止し、リレーをオフにすることにより、３相ブリッジ回路と３相ブラシレスモータとの間に閉ループが形成されることを防止している。
【特許文献１】特開２００４−１０６６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の構成では、スイッチング素子の短絡故障が生じていない間、常にリレーに駆動電流を供給し続けなければならず、リレーからの発熱や消費電力量が大きいといった問題があった。
そこで、この発明の目的は、モータ駆動回路に短絡故障が生じた場合に、モータとモータ駆動回路との間に閉ループが形成されるのを防止することができながら、発熱の問題を回避することができ、かつ、消費電力量の低減を図ることができる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、操作部材（１）の操作に応じて、車両の転舵輪（３）に転舵力を与える車両用操舵装置において、転舵力を発生するためのモータ（Ｍ）と、前記モータを駆動するためのモータ駆動回路（４）と、前記モータと前記モータ駆動回路との間に介在され、永久磁石を備え、その永久磁石の磁力により、前記モータと前記モータ駆動回路とを接続／切断する接点（１４Ｕ，１４Ｖ）が閉じられた状態を維持するスイッチ手段（１２）とを含むことを特徴とする、車両用操舵装置である。
【０００８】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、モータとモータ駆動回路との間にスイッチ手段が介在されており、モータ駆動回路に短絡故障が生じたときに、そのスイッチ手段の接点を開くことにより、モータとモータ駆動回路との間に閉ループが形成されるのを防止することができる。そのため、モータ駆動回路への電力の供給が遮断されている状態で、操作部材が操作されたときに、モータに誘導電流が発生するのを防止することができる。その結果、操作部材が極度に重くなったり、操作部材の重さにむらが生じたりするのを防止することができる。しかも、短絡故障が生じていない期間には、スイッチ手段に電力を供給しなくてよいので、消費電力量の低減を図ることができる。また、発熱の問題を回避することができる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、操作部材（１）の操作に応じて、車両の転舵輪（３）に転舵力を与える車両用操舵装置において、転舵力を発生するためのモータ（Ｍ）と、前記モータを駆動するためのモータ駆動回路（４）と、前記モータと前記モータ駆動回路とを接続／切断する接点（１７Ｕ，１７Ｖ）と、この接点を開方向に付勢する付勢手段（１８Ｕ，１８Ｖ）と、電力が供給されていない状態で、前記付勢手段の付勢力に抗して前記接点を閉状態に維持し、電力が供給されると、その接点の閉状態を解除するアクチュエータ（２１）とを含むことを特徴とする、車両用操舵装置である。
【００１０】
この構成によれば、アクチュエータにより接点が閉状態に維持されている状態では、モータとモータ駆動回路とが接続され、モータ駆動回路からモータに電力を供給することができ、モータ駆動回路に短絡故障が生じたときには、アクチュエータに電力を供給し、その閉状態を解除して、接点を開くことにより、モータとモータ駆動回路との間に閉ループが形成されるのを防止することができる。そのため、モータ駆動回路への電力の供給が遮断されている状態で、操作部材が操作されたときに、モータに誘導電流が発生するのを防止することができる。その結果、操作部材が極度に重くなったり、操作部材の重さにむらが生じたりするのを防止することができる。しかも、短絡故障が生じていない期間には、アクチュエータに電力を供給しなくてよいので、消費電力量の低減を図ることができる。また、発熱の問題を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を図解的に示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両に搭載されて用いられ、操作部材としてのステアリングホイール１の操作に応じて、３相ブラシレスモータからなる電動モータＭを駆動し、この電動モータＭが発生する動力を操舵機構２に伝達することにより、操舵機構２による操舵（車両の転舵輪３の転舵）を補助するものである。
【００１２】
この電動パワーステアリング装置は、電動モータＭに駆動電流を供給するためのモータ駆動回路４と、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含むＰＷＭ信号生成手段および各相電流値演算手段としてのマイクロコンピュータ５と、ステアリングホイール１に加えられた操舵トルクを検出するためのトルクセンサ６と、車両の走行速度（車速）を検出するための車速センサ７とを備えている。
【００１３】
モータ駆動回路４は、３相インバータ回路からなり、電源（たとえば、車載バッテリ）ＶｂとグランドＧとの間に、スイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ）８Ｕ，９Ｕの直列回路１０Ｕと、スイッチング素子８Ｖ，９Ｖの直列回路１０Ｖと、スイッチング素子８Ｗ，９Ｗの直列回路１０Ｗとを並列に接続した構成を有している。
スイッチング素子８Ｕ，９Ｕの直列回路１０Ｕは、これら２個のスイッチング素子８Ｕ，９Ｕの接続点２０Ｕで、電動モータＭのＵ相巻線１１Ｕに接続されている。また、スイッチング素子８Ｖ，９Ｖの直列回路１０Ｖは、これら２個のスイッチング素子８Ｖ，９Ｖの接続点２０Ｖで、電動モータＭのＶ相巻線１１Ｖに接続され、スイッチング素子８Ｗ，９Ｗの直列回路１０Ｗは、これら２個のスイッチング素子８Ｗ，９Ｗの接続点２０Ｗで、電動モータＭのＷ相巻線１１Ｗに接続されている。
【００１４】
マイクロコンピュータ５には、トルクセンサ６の出力信号および車速センサ７の出力信号が入力されるようになっている。マイクロコンピュータ５は、トルクセンサ６および車速センサ７の出力信号に基づいて、電動モータＭの各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに流れるべき電流の目標電流値を設定する。一方、マイクロコンピュータ５は、各相目標電流値と各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに実際に流れている各相電流値との偏差に基づいて、電動モータＭの各相ごとにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その各相ＰＷＭ信号をモータ駆動回路４の各直列回路１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗのスイッチング素子に入力する。これにより、モータ駆動回路４の各直列回路１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗのスイッチング素子がそれらに入力されるＰＷＭ信号のデューティに応じてオン／オフする。その結果、操舵トルクおよび車速に応じた電流が電動モータＭに流れ、この電動モータＭから操舵トルクおよび車速に応じた駆動力（転舵力）が発生される。
【００１５】
さらに、この電動パワーステアリング装置には、モータ駆動回路４の直列回路１０Ｕの接続点２０Ｕと電動モータＭのＵ相巻線１１Ｕとの間およびモータ駆動回路４の直列回路１０Ｖの接続点２０Ｖと電動モータＭのＶ相巻線１１Ｖとの間を切断するためのラッチングリレー１２と、このラッチングリレー１２を駆動するためのリレー駆動回路１３とが備えられている。
【００１６】
ラッチングリレー１２は、永久磁石を備え、通常時は、その永久磁石の磁力により、直列回路１０Ｕの接続点２０ＵとＵ相巻線１１Ｕとを接続／切断する接点１４Ｕおよび直列回路１０Ｖの接続点２０ＶとＶ相巻線１１Ｖとを接続／切断する接点１４Ｖが閉じられた状態を維持する、パルス入力によってオン／オフが切り替わり、その状態を自己保持するリレーである。そして、モータ駆動回路４のスイッチング素子８Ｕ，９Ｕ，８Ｖ，９Ｖ，８Ｗ，９Ｗに短絡故障が生じ、モータ駆動回路４に過電流が流れると、マイクロコンピュータ５は、そのフェイルセーフとして、電源Ｖｂからモータ駆動回路４への給電を遮断させるとともに、リレー駆動回路１３を介してラッチングリレー１２を作動させて、接点１４Ｕ，１４Ｖを開放し、直列回路１０Ｕの接続点２０ＵとＵ相巻線１１Ｕとの間および直列回路１０Ｖの接続点２０ＶとＶ相巻線１１Ｖとの間を切断する。
【００１７】
これにより、モータ駆動回路４のスイッチング素子８Ｕ，９Ｕ，８Ｖ，９Ｖ，８Ｗ，９Ｗに短絡故障が生じたときに、電動モータＭとモータ駆動回路４との間に閉ループが形成されるのを防止することができる。そのため、電源Ｖｂからモータ駆動回路４への電力の供給が遮断されている状態で、ステアリングホイール１が操作されたときに、電動モータＭに誘導電流が発生するのを防止することができる。その結果、ステアリングホイール１が極度に重くなったり、ステアリングホイール１の重さにむら（トルクリップル）が生じたりするのを防止することができる。
【００１８】
また、スイッチング素子８Ｕ，９Ｕ，８Ｖ，９Ｖ，８Ｗ，９Ｗの短絡故障が生じていない期間、ラッチングリレー１２に電力を供給しなくてもよいので、消費電力量の低減を図ることができる。また、ラッチングリレー１２からの発熱を抑制することができる。
なお、この実施形態では、ラッチングリレー１２を用いた構成を取り上げたが、そのラッチングリレー１２に代えて、図２に示すような構成が採用されてもよい。
【００１９】
図２は、ラッチングリレー１２に代えて採用可能な構成を示す斜視図である。この図２に示す構成は、モータ駆動回路４の直列回路１０Ｕの接続点２０Ｕに接続された駆動回路側配線１５Ｕと、電動モータＭのＵ相巻線１１Ｕに接続されたモータ側配線１６Ｕと、駆動回路側配線１５Ｕとモータ側配線１６Ｕとを接続／遮断する接点１７Ｕと、モータ駆動回路４の直列回路１０Ｖの接続点２０Ｖに接続された駆動回路側配線１５Ｖと、電動モータＭのＶ相巻線１１Ｖに接続されたモータ側配線１６Ｖと、駆動回路側配線１５Ｖとモータ側配線１６Ｖとを接続／遮断する接点１７Ｖとを備えている。
【００２０】
接点１７Ｕ，１７Ｖは、金属薄板からなり、それぞれ一端部が駆動回路側配線１５Ｕ，１５Ｖに上方から対向している。また、接点１７Ｕ，１７Ｖの他端部は、それぞれ付勢手段としてのばね部材１８Ｕ，１８Ｖを介して、モータ側配線１６Ｕ，１６Ｖに固定されている。
ばね部材１８Ｕ，１８Ｖは、それら自身が、それぞれ接点１７Ｕ，１７Ｖを開方向（接点１７Ｕ，１７Ｖがそれぞれ駆動回路側配線１５Ｕ，１５Ｖから離間する方向）に弾性付勢する付勢力を有するとともに、Ｖ字状に屈曲形成されて、接点１７Ｕ，１７Ｖをさらに開方向に付勢するための付勢部１９Ｕ，１９Ｖを一体的に備えている。これにより、接点１７Ｕ，１７Ｖに外力が加えられていない状態では、それぞればね部材１８Ｕ，１８Ｖの付勢力により接点１７Ｕ，１７Ｖが開き、駆動回路側配線１５Ｕ，１５Ｖとモータ側配線１６Ｕ，１６Ｖとの各間が切断される。
【００２１】
また、この図２に示す構成は、接点１７Ｕ，１７Ｖ間に架設された止め具２０と、この止め具２０により接点１７Ｕ，１７Ｖを閉じた状態で維持し、またその状態を解除するためのアクチュエータとしての直動ソレノイド２１とを備えている。
直動ソレノイド２１は、電力が供給されていない状態で可動部２２が本体から突出し、電力が供給されると、可動部２２が本体側に退避する構成となっている。通常時は、直動ソレノイド２１の可動部２２が止め具２０に対して接点１７Ｕ，１７Ｖと反対側から当接し、止め具２０の上方への移動が規制されることにより、接点１７Ｕ，１７Ｖがそれぞれ駆動回路側配線１５Ｕ，１５Ｖと接触した状態が維持される。そして、モータ駆動回路４（図１参照）に過電流が流れると、そのフェイルセーフとして、直動ソレノイド２１が作動（駆動）されて、直動ソレノイド２１の可動部２２が止め具２０から離間される。これにより、止め具２０の上方への移動が許容され、ばね部材１８Ｕ，１８Ｖの付勢力によって、接点１７Ｕ，１７Ｖが駆動回路側配線１５Ｕ，１５Ｖから離間する。その結果、駆動回路側配線１５Ｕ，１５Ｖとモータ側配線１６Ｕ，１６Ｖとの各間が切断される。
【００２２】
この図２に示す構成によっても、モータ駆動回路４のスイッチング素子８Ｕ，９Ｕ，８Ｖ，９Ｖ，８Ｗ，９Ｗ（図１参照）に短絡故障が生じたときに、電動モータＭとモータ駆動回路４との間に閉ループが形成されるのを防止することができる。また、スイッチング素子８Ｕ，９Ｕ，８Ｖ，９Ｖ，８Ｗ，９Ｗの短絡故障が生じていない期間、直動ソレノイド２１に電力を供給しなくてもよいので、消費電力量の低減を図ることができる。また、発熱の問題を生じるおそれもない。
【００２３】
以上、この発明の２つの実施形態を説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、モータ駆動回路４のスイッチング素子８Ｕ，９Ｕ，８Ｖ，９Ｖ，８Ｗ，９Ｗに短絡故障が生じたときに、直列回路１０Ｕの接続点２０ＵとＵ相巻線１１Ｕとの間および直列回路１０Ｖの接続点２０ＶとＶ相巻線１１Ｖとの間を切断する構成を例にとったが、直列回路１０Ｖの接続点２０ＶとＶ相巻線１１Ｖとの間および直列回路１０Ｗの接続点２０ＷとＷ相巻線１１Ｗとの間が切断されてもよいし、直列回路１０Ｗの接続点２０ＷとＷ相巻線１１Ｗとの間および直列回路１０Ｕの接続点２０ＵとＵ相巻線１１Ｕとの間が切断されてもよい。さらには、直列回路１０Ｕの接続点２０ＵとＵ相巻線１１Ｕとの間、直列回路１０Ｖの接続点２０ＶとＶ相巻線１１Ｖとの間および直列回路１０Ｗの接続点２０ＷとＷ相巻線１１Ｗとの間がすべて切断されてもよい。
【００２４】
また、上記の実施形態では、電動パワーステアリング装置を取り上げたが、この発明は、電動パワーステアリング装置に限らず、電動モータにより駆動されるオイルポンプの発生油圧によって操舵補助力を発生する電動ポンプ式のパワーステアリング装置など、他の種類のパワーステアリング装置に適用されてもよい。また、ステアリングホイールと操舵機構とが機械的に切り離されていて、電動モータの駆動力を操舵機構に与えることにより車両の転舵輪の操舵を達成するようにした、ステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システムなど、パワーステアリング装置以外の車両用操舵装置に適用されてもよい。
【００２５】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を図解的に示すブロック図である。
【図２】図１のラッチングリレーに代えて採用可能な構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：ステアリングホイール、３：転舵輪、４：モータ駆動回路、１２：ラッチングリレー、１４Ｕ，１４Ｖ：接点、１７Ｕ，１７Ｖ：接点、１８Ｕ，１８Ｖ：ばね部材、２１：直動ソレノイド、Ｍ：電動モータ
【図１】
2007083772.tif 000003
【図２】
2007083772.tif 000004