JPH0818564B2 - 制御信号を検証する手段を備えた操舵組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、動力補助操舵システムに関し、特に動力補
助操舵システムのための改良された電気制御装置に関す
る。

〔従来技術〕 多数の公知の自動車用の動力補助操舵システムがあ
る。あるものは液体圧力を使いることにより補助作用を
生じ、また他のものは電力を用いることによる。

ラック／ピニオン歯車セットを用いる電力補助操舵シ
ステムは、（ｉ）ピニオン軸と結合された操舵入力軸に
対して回転作用力を加えるか、あるいは（ii）ラックが
載置された操舵部材に対して線形作用力を加えるため電
動機を使用することにより動力補助作用を生じる。この
ようなシステムにおける電動機は、典型的には、（ｉ）
車両の操舵ハンドルに加えられる運転者の入力トルク、
および（または）（ii）車両の速度に応答して制御され
る。

米国特許第3,983,953号においては、電動機が入力操
舵軸に対して結合され、かつ車両の運転者により操舵ハ
ンドルに対して加えられるトルクに応答して付勢され
る。この電気制御システムは、トルク・センサと車両速
度センサとを含む。コンピュータが、両方のセンサによ
り与えられる出力信号を受取る。コンピュータは、加え
られるトルクと車速とに応じて電動機により与えられる
補助作用量を制御する。

米国特許第4,415,054号は、ラック歯列を有する操舵
部材を囲繞する回転自在なアマチュアを有する補助用電
動機を使用する。この補助用電動機のアマチュアの回転
運動は、ボール／ナット駆動装置を介して操舵部材の線
形運動を生じる。トルク検出装置が操舵コラムと結合さ
れて、操舵ハンドルに対して運転者が加えた入力トルク
を検出する。このトルク検出装置は、トーション・バー
の両端部の回転撓み量を検出するための磁石／ホール効
果センサを使用する。電気制御装置がトルク検出装置か
らの信号を監視して、これに応答して補助用電動機を制
御する。

従前の電動補助操舵システムは、制御系の電子部品ま
たは運転者が加えた入力トルクを測定するため用いられ
る素子の電気的な故障を検出するための要素を含んでい
なかった。しかし、このような故障は、補助電動機に対
して望ましくない電気的な潜在駆動力を加えさせるおそ
れがあるため危険である。もしこれが生じたとすれば、
運転者が要求せずあるいは予期しない時でも車両が急に
向きを変えるおそれがある。

ホール効果素子を用いるトルク・センサの故障は、例
えばこのような問題を生じ得る。ホール効果素子は、０
乃至12ボルトDCの範囲内で作動し、６ボルトDCの出力で
は入力トルクを表わさない。運転者が車両を操舵するた
め入力トルクを加える時、トーション・バーが捻れ、ホ
ール効果素子をして操舵方向に従って６ボルトDCより大
きいか小さなDC電圧を生じさせる。もし電気回路の開路
もしくは短絡がトルク検出素子において生じるものとす
れば、出力は12ボルトまで跳上るかあるいは０ボルトま
で降下するおそれがあり、このため車両の操舵が望まし
くない状態および予期せざる状態となる。

〔発明の概要〕

本発明は、電気的な補助動力操舵システムにおける故
障を検出して、故障状態として定義される状態の発生と
同時に補助電動機の作動を消勢するための回路を提供す
るものである。補助電動機は、もし２つの冗長トルク・
センサの内の一方がセンサ毎の検査もしくはセンサの限
界逸脱検査において故障を生じるならば消勢される。補
助電動機は、もし電動機が過剰補助作用を生じることが
判定されるか、あるいは電動機により与えられる補助方
向が運転者により入力される操舵方向と一致しなけえば
同様に消勢される。

本発明の特質は、（ｉ）電子的に制御される動力補助
操舵システムに対し、また（ii）補助電動機を用いる動
力補助操舵システムに対して適用し得る。

本発明によれば、車両の操舵ハンドルの回転運動と同
時に車両の操舵可能輪を旋回させる操舵装置組立体が提
供される。この組立体は、車両の操舵ハンドルを車両の
操舵可能輪と機械的に結合するための装置を含む。この
機械的な結合装置は、共に回転運動するように操舵ハン
ドルと結合された入力軸と、ピニオン歯車と、前記入力
軸をピニオン歯車に対して弾性的に結合するトーション
部材と、ピニオン歯車と駆動作用的に係合されるラック
歯列を持つ操舵部材とを含む。この操舵部材は、ピニオ
ン歯車の回転運動が操舵部材を軸方向に駆動して操舵輪
を旋回させるように車両の操舵輪に対して結合されてい
る。前記操舵組立体は更に、第１と第２の電気信号を生
じる捻リ検出装置を含み、この第１と第２の電気信号は
各々操舵ハンドルに加えられた入力トルク量と共に比例
的に変化する。この第１と第２の電気信号は、（ｉ）車
両の操舵ハンドルにトルクが加えられない時略々等しい
値にあり、かつ（ii）操舵ハンドルに対して入力トルク
を加えると同時に略々等しい値から反対方向に変化す
る。電子制御装置が捻リ検出装置と結合されている。前
記制御装置は、２つの生成された電気信号の１つに従っ
て制御信号を生じる装置と、この制御信号を生成された
電気信号の他方により検証する装置と、入力軸とピニオ
ン歯車および（または）操舵部材とに対して直接駆動作
用的に結合されて前記制御信号に応答してその運動を補
佐する補助電動機とを含む。

望ましい実施態様に従って、前記捻リ検出装置は第１
と第２の線形ホール効果素子を含み、その各々は前記入
力軸またはピニオン歯車の一方と結合された線形ホール
効果センサと、入力軸またはピニオン歯車の他方と結合
された磁石組立体とを含んでいる。各磁石組立体は、
（ｉ）入力トルクが前記操舵ハンドルに加えられない時
は各線形ホール効果センサがその関連する磁石組立体の
磁極間の略々中央にあり、（ii）操舵トルクが操舵ハン
ドルに対して第１の方向に加えられる時は第１の線形ホ
ール効果素子の線形ホール効果センサがその関連する磁
石組立体のＮ極に近付くように運動しかつ第２の線形ホ
ール効果素子の線形ホール効果センサがその関連する磁
石組立体のＳ極に近付くように運動し、また（iii）操
舵トルクが操舵ハンドルに対して第２の方向に加えられ
る時は第１の線形ホール効果素子の線形ホール効果セン
サがその関連する磁石組立体のＳ極に近付くように運動
しかつ第２の線形ホール効果素子の線形ホール効果セン
サがその関連する磁石組立体のＮ極に近付くように運動
するように離れて配置されたＮ極とＳ極とを有する。

本発明の操舵装置組立体は更に、もし制御信号が前記
補助電動機により与えられる過大な補助作用を生じるか
どうかを判定する装置を含む複数の故障検出回路を提供
する。この判定は、制御信号を生じるため用いられたも
の以外の電気信号とこの制御信号を比較することにより
行なわれる。過剰の補助作用が生じることの判定に基い
て補助電動機の作動を消勢する別の装置が設けられる。

本発明による別の故障検出回路は、制御信号が補助電
動機をこの制御信号の前記の他方により示される方向と
一致する方向に駆動させるかどうかを判定する装置を含
む。前記補助電動機が前記の生成された電気信号の前記
の他方により示される方向と一致しない方向に駆動され
ることの判定がなされる時、前記補助電動機の作動を消
勢する別の装置が提供される。

本発明による更に別の故障検出回路は、第１と第２の
生成された電気信号の値を加算する装置と、前記第１と
第２の生成された電気信号を和が予め定めた量より更に
多く予め定めた値から変動するかどうかを判定する装置
と、前記の和が予め定めた量より更に多く予め定めた値
から変動することの判定と同時に前記補助電動機の作動
を消勢する装置とを含む。この特定の故障検出回路は、
トルクが操舵ハンドルに対して加えられない時、等しい
値の信号を出力するよう構成された２つの線形ホール効
果素子を使用することに基いている。出力信号は、入力
トルクが操舵ハンドルに対して加えられる時等しい大き
さで反対方向に変動する。この故障検出回路は、リード
線の断線または開路、および捻リ検出装置における短絡
回路の有無を検査することになる。また、この故障検出
回路は、操舵ハンドルに対して加えられた入力トルクの
付加と同時に適正な信号を出力しない故障線形ホール効
果センサについて検査する。

本発明による更に他の故障検出回路は、最大および最
小の予め定めた値に対する前記第１と第２の生成された
各電気信号の比較のための装置と、この比較装置が第１
と第２の生成された電気制御信号のいずれか前記の予め
定めた最大値および最小値の外側にあることを判定する
時補助電動機の作動を消勢する装置とを提供する。

本発明の他の特徴および長所については、図面に関し
て以下の詳細な記述を参照することにより当業者には明
らかになるであろう。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は、本発明による動力補助操舵システムを示す
概略ブロック図、 第２図は動力補助操舵システムの一部の部分断面平面
図、 第３図は第２図の線３−３に関する断面図、 第４図は別の構造を示す第３図に示された図と類似の
図、 第５図は第４図の一部を拡大尺度で示す部分図、 第６図は第５図の線６−６に関する断面図、 第７図は第２図の一部を拡大尺度で示す部分断面図、 第８図は第６図のトルク・センサ組立体の配置を示す
概略図、 第8A図は入力軸とピニオン軸との間の相対的回転角度
に対するトルク・センサ組立体からの出力信号の関係を
示すグラフ、 第９図は第１図に示される電子素子の概略図、 第10図は第９図の線10−10に関する断面図、 第11図および第12図は第１図に示される電子素子の詳
細な機能ブロック図、および 第13図は運転者が加える入力トルク量に対する正規化
された捻リ信号の関係を示すグラフである。

〔発明の最良の実施形態〕

本発明のいくつかの特質は、操舵補助作用が液体圧力
もしくは電力のどちらかを用いて供給されるかに拘ら
ず、操舵の補助量を変化させる電子制御装置を備えたど
んな動力補助操舵システムに対しても適用可能である。
説明の目的のため、本発明については、ラック／ピニオ
ン歯車セット、ラック歯列を有する操舵部材のウォーム
部分を包囲するボール・ナット式駆動組立体、およびボ
ール・ナット駆動組立体のナット部分と駆動作用的に係
合する補助電動機を備えた操舵システムに関して記述す
る。ボール・ナット駆動組立体は、補助電動機の回転運
動を操舵部材の線形運動に変換して駆動装置の操舵を助
ける。本発明は、このような装置に限定されるものでは
ない。

第１図においては、動力補助操舵システム20は、操舵
コラムに配置されかつ運転者が操作する操舵ハンドル26
と操舵部材24との間に作用的に結合されたトーション・
バー22を含む。操舵部材24は、一部にラック歯列55を、
また他の部分にねじ部56を周知の方法で有する。操舵部
材24は、車両の操作可能即ち操舵可能な車輪と作用力を
伝達する係合状態にある。

車両の操舵ハンドル26は、トーション・バー22を介し
て操舵部材24に対して機械的に結合されている。車両の
操舵ハンドル26に対して加えられる運転者の入力作用
力、および車両の操作可能即ち操舵可能輪の旋回に対す
る抵抗は、操舵コラムおよびトーション・バー22におけ
るトルクを生じて運転者の入力作用力に比例する量だけ
撓む。電子的な位置センサ30は、トーション・バー22の
捻り量を、また従って加えられたトルクを表わす電気信
号を生じる。トーション・バー22と電子的位置センサ30
の組合せが捻りセンサ31を構成する。

電子的な制御装置32（ECU）は、電子的位置センサ30
の出力信号を受取る。ECU32はまた、従来の速度信号ゼ
ネレータ34により支えられる速度信号と、回路38によっ
て生じる他の入力信号とを監視する。以下に述べる実施
態様においては、回路38は車両の運転者により手動操作
可能なスイッチを含む。ECU32は、その入力信号に応答
して電動機制御信号を生じる。この電動機制御信号は、
（ｉ）電子的位置センサ30により検出される如き加えら
れたトルク量、（ii）速度信号ゼネレータ34から測定さ
れる如き車両の速度、および（iii）運転者により手動
設定される入力制御信号38の関数として変化する。電動
機制御信号は電動機駆動回路35に対して加えられ、この
回路が電動機36を制御する。電動機36はボール・ナット
駆動組立体200を介して操舵部材24を駆動して、運転者
の操舵の完了を助ける。

第２図乃至第４図および第７図においては、ラック／
ピニオン歯車セット55、46を有する動力補助舵システム
20が示される。車両の操舵ハンドル26は、周知の方法で
入力軸42に対して作用的に結合されている。第３図に最
もよく示されるように、入力軸42はピニオン・タワー44
内に延長してトーション・バー22のみを介してピニオン
歯車46に対して機械的に結合されている。トーション・
バー22は、一端部で入力軸42に対して、また他端部でピ
ニオン歯車46に対して固定されている。トーション・バ
ー22は、その端部に対して加えられるトルクの作用下で
撓みを生じる。

ピニオン・タワー44の開口部に位置する弾性に富むシ
ール50は入力軸42と封止作用的に係合し、これによりピ
ニオン・タワー44の内部をピニオン・タワー周りの外部
から封止する。環状のベアリング52、54はそれぞれ軸42
とピニオン歯車46を同軸の位置関係に保持して、その間
の相対的な回転運動を許容する。

操舵部材24は、ラック歯列55を有する第１の部分と、
ねじ部即ちウォーム歯列を有する第２の部分56（第２図
および第７図）とを含む。ピニオン歯車46は、操舵部材
24のラック歯列55と噛合う螺旋状歯列を有する。操舵部
材24は、車両の操舵可能輪に対してタイ・ロッド57、58
を介して周知の方法で作用的に結合されている。

路面とタイヤとの間の摩擦が操舵に対する抵抗を生じ
る。操舵抵抗量は、操舵輪が係合する地面の性質と、車
両の速度とに依存している。車両を操舵するためには、
運転者はこの操舵抵抗に打勝つため操舵ハンドルに対し
て充分なトルクを加えなければならない。運転者によっ
て操舵ハンドル26に対して加えられる入力トルクは、入
力軸42をピニオン歯車46に対して回転させるは、相対的
な回転量は加えられる入力トルクの量およびトーション
・バー22に依存している。入力軸42およびピニオン歯車
46の隣接端部は、その間の相対的回転量を操舵ハンドル
26に対して入力トルクが全く加えられない時存在する中
立の相対的位置から約±４゜に制限する機械的なストッ
パ（図示せず）を有する。

モータ・ハウジング60（第２図）は操舵部材24を囲繞
し、一端部でピニオン・ハウジング62に対してボルト止
めされている。ピニオン・タワー44は、ピニオン・ハウ
ジング62に対してボルト止めされている。外側ハウジン
グ64は、モータ・ハウジング60の他端部に対してボルト
止めされている。タイ・ロッド57、58は、周知の方法で
操舵部材24の反対側端部で結合されている。ダスト・ブ
ーツ70、72はそれぞれ、タイ・ロッド57とピニオン・ハ
ウジング62間、およびタイ・ロッド58と外側ハウジング
64間に結合され、周囲の汚染物質が操舵システムに侵入
することを阻止する。操舵部材24は、ピニオン歯車46と
組合されてブッシュ76により外側ハウジング64内に、ま
たヨーク78（第３図）によりピニオン・ハウジング62内
に半径方向に支持されている。

これから述べる実施態様の捻りセンサ31は、トーショ
ン・バーの捻れの程度を測定するための線形ホール効果
位置センサを使用する。ホール効果素子の作用原理およ
び２つの部材の相対的位置を測定するホール効果素子の
一般的な使用方法は当技術においては周知であり、従っ
て詳細には論述しない。簡潔に言えば、線形ホール効果
センサが１つの部材に固定され、磁石が他方の部材に固
定されている。線形ホール効果センサにより生じる出力
電圧はセンサに対する磁石の位置に依存し、センサは更
に２つの部材の相対的位置に依存している。

第３図乃至第６図においては、位置センサ組立体30が
入力軸42およびピニオン歯車46に対し作用的に結合さ
れ、その間の相対的な回転量従って運転者が加える入力
トルク量を測定する。組立体30は、入力軸42に対して固
定された第１の円筒状部分82と、ピニオン歯車46に固定
された第２の円筒状部分84とを含む。支持部90、92は前
記円筒状部分82に対して取付けられ、かつ直径方向に対
向位置関係にあることが望ましい。支持部90、92はそれ
ぞれ基板94、96を支持し、この基板が更に線形ホール効
果センサ98、100をそれぞれ支持している。線形ホール
効果センサ98は、円筒状部分84における凹部内に支持さ
れた関連した磁石組立体104を有する。線形ホール効果
センサ100は、第２の円筒状部分84の凹部に支持された
関連する磁石組立体106を同様に有する。ホール効果セ
ンサ98、100を第２の円筒状部分84側に支持し、磁石組
立体104、106を第１の円筒状部分82側に支持することも
可能である。

第８図によれば、磁石組立体104は第１の磁石110と第
２の磁石112とを有する。これら磁石110、112は距離を
隔てて置かれ、極片114により連結されている。

磁石110、112は、磁石110のＮ極と磁石112のＳ極とが
線形ホール効果センサ98に対面するように配置されてい
る。線形ホール効果センサ98および磁石組立体104は、
線形ホール効果センサ98が磁石組立体104に対して軸方
向に整合され、かつトーション・バー22が捻られない
時、即ち車両の操舵ハンドル26に対して入力トルクが加
えられない時は磁石110と112の中間にあるように、第１
の円筒状部分82と第２の円筒状部分84とに関して配置さ
れている。このような整合状態を達成する１つの方法お
よび装置については、本発明の譲受人に対して譲渡され
参考のため本文に引用されるDrutchas等の米国特許出願
第596,655号に詳細に開示されている。

線形ホール効果センサ100と関連する磁石組立体106
は、極片124で連結された第１の磁石120と第２の磁石11
2を有する。線形ホール効果センサ98に関して先に述べ
たように、線形ホール効果センサ100が磁石120、122と
軸方向に整合されかつトーション・バー22が捻られない
時その中間に位置されるように、磁石組立体106と線形
ホール効果センサ100が配置されている。

線形ホール効果センサ98と、その関連する磁石組立体
104と、トーション・バー22との組合せは、以下本文に
おいては捻りセンサＡと呼ぶ。線形ホール効果センサ10
0と、その関連する磁石組立体106と、トーション・バー
22との組合せは、以下本文において捻りセンサＢと呼
ぶ。

第８図および第8A図においては、もし入力軸42がピニ
オン歯車46に対し回転されて線形ホール効果センサ98を
磁石110に近付くように運動させるならば、線形ホール
効果センサ100は磁石120に近付くように運動することに
なる。もし入力軸42がピニオン歯車46に対して回転され
て線形ホール効果センサ98を磁石112に対し近付くよう
に運動させるならば、線形ホール効果センサ100は磁石1
22に対して近付くように運動することになる。このよう
に、捻りセンサＡ、Ｂからの出力信号は、入力軸42とピ
ニオン歯車46間に相対的な回転運動が生じる時、左右対
称となるように等しいが反対の量だけ変化することにな
る。これらの電圧は、操舵の方向およびトルクを示す信
号を生じるため用いられる。

ECU32は、線形ホール効果センサＡとＢに対して８ボ
ルトDCの電圧ソースを提供する。各センサは、関連する
ホール・センサがそれらの関連する磁石組立体の磁石の
中間にくる時（即ち、操舵が中立にある時）、供給電圧
の判分（即ち、４ボルトDC）を出力するようにバイアス
が掛けられている。入力軸がピニオン軸に対して一方向
に回転される（例えば、右回りを行なう）時、捻りセン
サＡからの出力電圧が４ボルトDCより高くなるが、捻り
センサＢからの出力電圧は４ボルトDCより低く低下す
る。入力軸42とピニオン歯車46との間の相対的な回転運
動中の捻りセンサＡとＢの出力信号の変化は、第8A図の
グラフに示されるように大きさが等しく方向が反対とな
る。この大きさが等しく方向が反対の出力電圧の変化
は、１つの線形ホール効果センサは磁石のＳ極に近付く
ように運動すると同時に他方の線形ホール効果センサは
磁石のＮ極に近付くように運動する故に生じる。

捻りセンサはリボン・ケーブル130を介してECU32と結
合されている。リボン・ケーブル130は延長部132、134
を有するリボン・スプール131の周囲に巻付けられて、
電子的位置センサ30の円筒状部分82の半径方向外方に突
出している。結合箱136（第３図）はピニオン・タワー4
4内の空間内に収受される。リボン・ケーブル130の一端
部は、結合箱136内に収受され、これまた結合箱136内に
収受された外部ケーブル（図示せず）との電気的な接続
を行なうようになっており、ECU32と捻りセンサＡとＢ
間の電気的接続を提供する。

リボン・ケーブル130の他端部は分れている。８ボル
トDC供給回線、接地線および戻り回線は捻りセンサＡと
接続され、また８ボルトDC供給回線、接地線および別の
戻り回線は捻りセンサＢと接続されている。リボン・ケ
ーブル130は、操舵輪を中心即ち直進位置から両方向に
予め定めた回転数旋回させるように円筒状部分82のスプ
ール131の周囲に緩く巻付けられている。車両の操舵輪
を１つの方向に旋回させるとリボン・ケーブル130を巻
付けることになり、また車両の操舵輪を他の方向に旋回
することはリボン・ケーブル130を巻戻すことになる。
リボン・ケーブル130は、ケーブルを折曲げることなく
車両の操舵ハンドル26の最大巻き数を許容するように巻
付けられるべきである。

捻りセンサＡ、Ｂの各々は、ケーブル130に対して結
合された３本のリード線を有して２本の入力供給回線と
１本のセンサ出力回線とを提供する。捻りセンサＡ、Ｂ
はそれぞれ、リボン・ケーブル130からのその３本の関
連したリード線を固定する応力逃し片140、142を有す
る。

第２図および第７図においては、補助電動機36がモー
タ・ハウジング60内に配置され、操舵部材24を囲繞して
いる。電動機36は、コミュテータ板152と電気的に結合
されかつ４つの離間した永久磁石153により囲繞された
アマチュア151を含む４極永久磁石DCモータである。磁
石153は希土類元素の磁石かあるいは予め組立てられた
セラミック磁石のいずれでもよいものとする。磁石は、
モータ・ハウジング60の内部に固定されている。隣接す
る磁石がアマチュア151と対向する別の極を有する。電
動機36はピニオン歯車46に補助の回転力を与えるように
用いることもできるが、以下の記載では操舵部材24に軸
線方向の補助力を与える例について説明する。

ブラシ・ホルダ組立体154はピニオン・ハウジング62
の内孔155内にねじ込まれ、４つの等間隔に置かれたブ
ラシ収受孔156を有する。各ブラシ収受孔156は、電気ブ
ラシ157を摺動自在に収受している。ブラシ157は、ばね
158によりコミュテータ板152に対し偏倚されている。各
ブラシ157は、電気コネクタ160または161と結合するた
めこれと関連する金属製のブラシ保持具159を有する。1
80゜離れたブラシは、コネクタ160と結合された１対と
一緒に接続され、他の対のブラシはコネクタ161と接続
されている。結合チューブ170は、アマチュア151に対し
て結合され、このアマチュアの軸方向外方に延長してい
る。結合チューブ170は、ニードル・ベアリング174によ
って一端部172で回転自在に支持されている。コミュテ
ータ板152は、プタスチックのコミュテータ絶縁支持部1
75内へ鋳込まれている。絶縁支持部175は、結合チュー
ブ170に対してプレス嵌めされている。補助電動機36が
電動機駆動回路35により付勢される時、アマチュア15
1、結合チューブ170およびコミュテータ板152は、磁石1
53がハウジング60内で静止状態に止まる時、操舵部材24
の周囲に回転する。

ボール・ナット駆動組立体200は、操舵部材24のウォ
ーム部即ちねじ部56と駆動作用的に係合する。このボー
ル・ナット駆動組立体200は、主胴部204と小径の延長部
206とを有する略々円筒状のナット203を含む。延長部20
6の内壁面207は、結合チューブ170の端部210に位置され
る半径方向に突出するスプライン208により駆動作用的
に係合された内方に向いたスプラインを有する。アマチ
ュア151と結合チューブ170が電動機36の付勢と同時に回
転する時、ナット203はこれと共に回転するように駆動
される。

スラスト・ベアリング212は、主胴部204の一端部213
と外側ハウジング64の内表面214との間に配置されてい
る。別のスラスト・ベアリング215は、主胴部204の他端
部216とスパナ・ナット217の凹部224との間に配置され
る。このスパナ・ナット217は、外側ハウジング64の内
表面のねじ部218に螺合される。スパナ・ナット217のラ
グ凹部219は、スパナ・ナットを所定位置にねじ込むた
め使用される。スパナ・ナット217の側面はボール・ナ
ット駆動組立体200に荷重を与える。

Ｏリング225が外側ハウジング64の内表面214の環状溝
220内に保持されて、スラスト・ベアリング212と接触し
ている。別のＯリング221は、スパナ・ナット217の凹部
部224の内壁面223の環状溝222内に保持されている。Ｏ
リング221は、スラスト・ベアリング215と接触してい
る。Ｏリング225、221は、ボール・ナット駆動組立体20
0の作動中生じる騒音を減衰する。各スラスト・ベアリ
ング212、215は２つの環状凹部233、234を含む。複数の
ボール235がレース間に閉じ込められている。閉鎖カッ
プ236がこの２つのレース233、234を一緒に保持する。

ボール・ナット駆動組立体200は、主胴部204の内ねじ
部238と操舵部材24のウォーム部即ちねじ部56との間に
機械的な結合を提供する複数のボール237を含む。循環
チューブ239が、ナット203の回転中ボール237を再循環
させる。電動機36は、結合チューブ170を、従ってナッ
ト203を回転するように駆動する時、ボール237が操舵部
材24を強制して直線状に運動させる。このように、ボー
ル・ナット駆動組立体200は、回転運動を直線状運動に
変換する歯車箱として作用する。

環状のフェルト・ワイパ240、242はそれぞれナット20
3の主胴部204の両側に配置されて、塵埃がボール・ナッ
ト駆動組立体200に侵入することを阻止する。ピン244、
245およびピン246、247は、それぞれフェルト・ワイパ2
40、242をナット203の主胴部204に対して軸方向に固定
された位置に保持する。

操舵部材24は、ブッシュ76およびピニオン・ハウジン
グ62内のヨーク／ピニオン78、46の組合せのみにより、
ハウジング60、62、64に対して支持部されている。ボー
ル・ナット駆動組立体200は前記ハウジングに対して軸
方向に固定されているが、操舵部材24の半径方向運動に
より半径方向に「浮遊」し得る。

結合チューブ170は、一端部210においてボール・ナッ
ト駆動組立体200により支持され、またその他端部172に
おいてはニードル・ベアリング174により支持されてい
る。もし操舵部材24がハウジング60、62、64に対して半
径方向に運動するならば、結合チューブ170はその一端
部においてボール・ナット203と共に運動し、かつその
他端部172において枢動する。使用中、操舵部材24はそ
の２つの支持部76とピニオン・ハウジング62内のヨーク
／ピニオンの組合せとの間で僅かに荷重下にあって、ナ
ット204の場所における操舵部材24の半径方向の変位を
生じる。このような条件下では、ボール・ナット駆動組
立体200は、操舵部材24が固渋する時浮遊状態となり、
これによりボール・ナット駆動組立体200の固渋を阻止
する。

また、もしボール・ナット駆動組立体200がハウジン
グ60、62、64に対して半径方向に固定されるならば、ブ
ッシュ76、ボール・ナット駆動組立体200およびヨーク
／ピニオンの組合せとの間の正確な整合状態を確保する
厳しい公差を持つことが必要となろう。ボール・ナット
駆動組立体200の固渋は、もし充分な整合が得られなか
った場合に運転中に生じることがあり得る。上記のスラ
スト・ベアリング212、215を用いるボール・ナット駆動
組立体200の浮遊支持構造は、ボール・ナット駆動組立
体200が操舵部材24のどんな半径方向の運動に追従する
ことを許容することにより公差の問題を緩和する。ボー
ル・ナット駆動組立体200の固渋はこのようにして阻止
される。

第９図は、ECU32および関連する電気素子のブロック
図である。第９図に示されるように、捻りセンサ31は、
各々が２つの線形ホール効果捻りセンサＡ、Ｂの対応す
るものからの２つの出力信号を生じる。捻りセンサの出
力信号は各々、操舵ハンドル26に体して加えられる運転
者が加えた作用力の量を表わしている。電子制御装置32
は、捻りセンサＡおよびＢからのアナログ出力信号をデ
ィジタル的に符号化した信号へ変換するコンバータ・ラ
ッチ250を含む。ディジタル信号は、索引テーブル回路2
54の入力側に加えられる。索引テーブル回路254の別の
入力は、選択スイッチ38の出力側と接続されている。車
両の速度の逆関数として補助作用の程度を変調させるこ
とが望ましい。車速信号ゼネレータ34の出力は速度コン
バータ255に対して接続され、このコンバータは更に索
引テーブル回路254に対して接続されている。本システ
ムは、車速が第１の値より低い時最大の補助作用力を許
し、かつ車速が第２の値に達する時は最小の補助作用力
まで低減するように設計されることが望ましい。

選択スイッチ38は、所要の操舵の「感覚」を選択する
ように運転者により手動でセットされる。ここで述べて
いる実施態様においては、選択スイッチ38は２位置スイ
ッチである。第１のスイッチ位置は「標準的な」補助作
用の「感覚」を選択し、また第２のスイッチ位置は操舵
中の「比較的固い操舵感覚」を生じることになる「スポ
ーツ感覚」を選択する。速度コンバータ255により変換
される速度信号ゼネレータ34の出力信号、選択スイッチ
38の位置およびコンバータ・ラッチ250からの信号に従
って、索引テーブルから１つの値が選択される。この値
は、動力制御ロジック256およびパルス巾変調信号ゼネ
レータ258に対して出力される。

パルス巾変調信号ゼネレータ258は、パルス巾変調出
力信号を動力制御ロジック256に対して与え、このロジ
ックは更に信号を電動機駆動回路35内の駆動回路260に
対して出力する。動力制御ロジック256から駆動回路260
に対して与えられた出力信号は、電動機36に与えられた
方向および電流量を制御する。電動機36により生じたト
ルクの大きさおよび方向は、駆動回路260により電動機
に対して与えられる方向および電流量に依存する。

昇圧コンバータ274がリレー272を介して車両のバッテ
リに接続されている。昇圧コンバータ274により生じた
供給電圧が駆動回路260に対して与えられる。昇圧コン
バータからの電圧は、駆動回路260内のあるソリッドス
テート・スイッチを制御するため必要である。駆動回路
260中のこのソリッドステート・スイッチは、電動機36
のターミナルに跨ってバッテリを周期的に断続する。電
動機36により引出される電流量は、バッテリが電動機36
に跨がって接続される時間の百分比に比例する。この時
間の百分比は、PWM信号ゼネレータ258により与えられる
パルス期間変調出力信号のデューティ・サイクル（「オ
ン」時間の比率）により設定される。

デューティ・サイクル折返し回路264は電動機36によ
り引出される電流の大きさおよび駆動回路の温度を監視
する。デューティ・サイクル折返し回路264は、パルス
巾変調信号ゼネレータ258から出力されるパルス巾変調
信号のデューティ・サイクルを必要に応じて制限して、
過剰電流が電動機36に対して加えられることを防止し、
あるいは駆動回路260の加熱を防止する。

電力が点火スイッチ266を介して電子制御装置32に与
えられ、点火スイッチ266が作動位置にある時、前記ス
イッチがバッテリを電圧調整器268に接続する。この電
圧調整器は＋８および＋５ボルトDCを供給する。

故障検出回路270が、電子制御装置32の作動の諸相を
監視する。もし故障検出回路270が電子制御装置32の作
動中に異常を検出するならば、リレー接点272が開路さ
れる。接点272は、車両のバッテリと駆動回路260間の回
線で接続されている。その結果、接点272が開路する時
電動機36に対する電力が遮断される。補助作用力はこの
ようにして、故障が検出される時消勢される。

電動機36によって実質的な電力量が最大の補助条件中
に消費されるため、また駆動電流がパルス巾変調状態に
おいて生成られるため、車両のバッテリから電動機駆動
回路35まで伸びるリードにより電磁障害が生じ得る。も
し電動機駆動回路がピニオン・タワー44上に取付けられ
るならば、車両のバッテリと電動機駆動回路との間の距
離は略々数ｍ（数フィート）になり得る。

第９図および第10図においては、車両のバッテリの正
のターミナルから電動機駆動回路35まで接続された２本
のリード線282、284およびバッテリの負のターミナルか
ら電動機駆動回路35まで接続された２本の負のリード線
286、288を有するインダクタンスの小さなケーブル280
が示される。このリード線は、第９図は線10−10に沿う
面からケーブル280を見た時＋、−、＋、−間で交番す
るように配置されている。＋＋リード線を含む面は、−
−リード線を含む面に対して略々直角をなしている。ケ
ーブル280は、略々10cm（４インチ）毎に完全な１回転
を生じるように撚じられている。

＋および−の導線における電流は大きさが等しく方向
が反対であり、従って電流により生じる磁界も同様に大
きさが等しく方向が反対となる。このため、各対の隣接
する導線を取囲む全磁束は略々零となる。電流が流れる
時は磁界は生じないため、電流が急激に除去される時は
磁界の減衰がなく、従って電磁障害はほとんど生じな
い。ケーブル280はこのように電磁気放出および電圧の
過渡状態を低減する。しかし、接続ケーブルは可撓性に
富み、同軸ケーブルよりも著しく安価である。

第11図および第12図は、第９図において全体的形態で
示されたシステムの詳細な機能ブロック図である。第11
図および第12図は一緒に１つの機能ブロック図を構成
し、これにおいては丸で囲んだ英字の大文字Ａ〜Ｌによ
り連結部が示されている。第11図における丸で囲んだ大
文字のＡで終る接続回線は、第12図の丸で囲んだ大文字
Ａで終る回線と接続される、即ちその接続である。他の
連結部も同様に相互に連結される。

次に、第11図および第12図を一枚の図面として見れ
ば、捻りセンサ31が捻りセンサＡと捻りセンサＢとを含
む。第8A図においては、捻りセンサＡ、Ｂからの出力信
号はそれぞれ２乃至６ボルトDCの範囲にある。各センサ
は、入力トルクが操舵ハンドル26に対して加えられない
時、４ボルトDCの出力信号を生じる。捻りセンサＡ、Ｂ
からの出力信号は、入力トルクが加えられて左方または
右方への操舵を行なう時、４ボルトの「無負荷」出力か
ら等しいが反対方向に変化する。増幅器300は、捻りセ
ンサＡからの出力信号を増幅し、増幅された信号をフィ
ルタ302に対して出力する。フィルタ302は、増幅された
信号の出力に存在し得るノイズをフィルタで除去する。
ソリッドステート・スイッチ304がフィルタ302に対して
並列に接続されてフィルタ302にバイパスさせるが、そ
の動作については以下において更に詳細に記述する。同
様に、増幅器310は、捻りセンサＢからの出力信号を増
幅し、増幅された信号をフィルタ312に対して出力す
る。フィルタ312は、捻りセンサＢからの増幅された信
号に存在するかも示れないノイズをフィルタで除去す
る。ソリッドステート・スイッチ314は、フィルタ312に
対して並列に接続されてフィルタ312をバイパスさせる
が、その動作については以下に更に記述する。

ソリッドステート・スイッチ320、322は、それぞれフ
ィルタ302、312の出力側に接続されている。ソリッドス
テート・スイッチ320、322の出力は、一緒にA/Dコンバ
ータ326に対して接続される。コンバータ326は捻りセン
サＡ、Ｂからのアナログ出力信号を２進化10進ディジタ
ル出力信号の多重化されたストリームに変換する。

フリップフロップ328は、スイッチ322を制御するその
Ｑ出力と、ソリッドステート・スイッチ320を制御する
その出力とを有する。A/Dコンバータ326の変換の終了
（EOC）出力回線330はフリップフロップ328の入力側に
接続されている。遅延回路322は、変換の終了出力回線3
30とA/Dコンバータ326の変換開始（SC）入力334との間
に接続されている。

フリップフロップ328は、スイッチ320、322の一方を
閉路し、スイッチ322、320の他方を開路する。例えば、
スイッチ320は閉路されスイッチ322が開路されるものと
しよう。このように、捻りセンサＡの出力は、コンバー
タ326の入力側と接続されている。コンバータがアナロ
グ／ディジタル変換プロセスを完了した後、EOC出力330
がフリップフロップ328の状態をパルスして変化させ
る。フリップフロップ328の出力がトグルする時、スイ
ッチ322が閉路しスイッチ320が開路する。センサＢの出
力は、このようにディジタルへの変換のためコンバータ
に対して接続される。EOCパルスは、遅延回路332を通っ
た後SCの入力側に達する時、次の変換が開始する。遅延
回路322は、次の変換が始められる前に、スイッチが開
閉するに充分な時間を許容するため設けられる。

ラッチ340、342は、それぞれセンサＡ、Ｂからディジ
タル信号を受取るためA/Dコンバータ326の出力側に接続
されている。これらラッチは、フリップフロップ328の
出力によって制御される。フリップフロップ328はその
時閉路されたソリッドステート・スイッチ320、322と対
応するラッチ340、342を付勢し、その結果捻りセンサＡ
の変換された信号がラッチ340においてラッチされ、捻
りセンサＢからの変換された出力信号がラッチ342にお
いてラッチされる。A/Dコンバータ326の出力の最上位ビ
ット346がフリップフロップ348に対して接続される。捻
りセンサＡがフリップフロップ328によりラッチされる
と同時に最上位ビット（MSB）をラッチするように、フ
リップフロップ348はフリップフロップ328により制御さ
れる。捻りセンサＡの変換された出力信号の最上位ビッ
トは、電動機36の作動方向を制御するため使用される。

上記のように、捻りセンサＡ、Ｂは、２ボルト乃至６
ボルトDCの範囲内で作動する。故障回路270の一方の故
障回路350は、変換された信号が６ボルトDCより大きい
かあるいは２ボルトDCより小さいかを判定するため、即
ち捻りセンサＡ、Ｂがその通常の作動限界の外側で作動
しているかどうかを判定するため、捻りセンサＡ、Ｂか
らの変換された出力信号から４つの最上位ビットを監視
する。故障回路350の出力は、リレー272を制御するリレ
ー制御回路660、662と接続されている。もし捻りセンサ
ＡまたはＢのいずれかの出力が２〜６ボルトの作動範囲
の外側にあるならば、駆動回路260に対する給電はリレ
ー272の開路により遮断される。このプロセスについて
は以下に詳細に記述する。故障回路350はA/Dコンバータ
326の出力側に直接接続され、またこのため、制御逸脱
信号が誤って生成されないことを保証するため、アナロ
グ／ディジタル変換過程の間のブランキングを必要とす
る。ブランキング回路は当技術においては周知であり、
簡単にするため、本文においては詳細には記さない。当
業者は適当なディジタル素子によるブランキング回路に
対する必要を容易に認識するものと考える。例えば、変
換操作中、A/Dコンバータの出力は過渡値を出力するこ
とになる。監視回路が直接コンバータの出力側に接続さ
れる時、コンバータがEOC信号により示されるその変換
を完了するまでは、監視回路の出力はブランキングされ
ねばならない、即ち出力が消勢されねばならない。信号
のブランキングの必要を排除する別の実施態様は、故障
回路350への入力をラッチ340、342からの出力にするこ
とである。ラッチの出力は、変換過程におけるコンバー
タ326の出力に存在する過渡値の影響を受けない。

第8A図に関して述べたように、捻りセンサＡおよびＢ
の各々からの出力信号は、入力トルクが加えられない時
は、４ボルトDCに等しい。トルクが左方または右方の操
舵を実行するため加えられる時、入力軸42とピニオン歯
車46との間の相対的回転運動は捻りセンサＡとＢからの
出力信号を「トルクのない」値から大きさが同じである
が反対方向に変動させる。故障回路270の１つである故
障回路355は、捻りセンサＡおよびＢが実際に同じ大き
さで反対方向に変化することを保証するため捻りセンサ
ＡおよびＢの変換された出力を監視する。ラッチ340、3
42の出力からの４つの最上位ビットがディジタル加算器
356において加算される。捻りセンサＡ、Ｂの出力信号
が「トルクのない」状態の間出力される４ボルトDC信号
から大きさが等しく反対方向に変化するため、出力信号
の和は一定の状態を維持する筈である。

振幅決定回路358は、加算器356の出力を監視してラッ
チ340、342から出力された４つの最上位ビットの和が８
ボルトDCを表わするディジタル値と略々等しいことを即
ち８ボルトを中心に予め定めた許容量を越えないことを
保証する。振幅決定回路358は、捻りセンサＡ、Ｂから
出力信号の和が一定の値に止まるかどうかを表わす信号
を出力する。この故障検査は、本文においてしばしばセ
ンサ対センサの検査と呼ばれる。

フリップフロップ328は、「方向」のフリップフロッ
プ348とラッチ340を同時にトリガーする。フリップフロ
ップ348の出力はこのようにラッチされ、ディジタル化
された値の最上位ビットは捻りセンサＡからの出力信号
を表わている。捻りセンサＡの出力のディジタル値は、
索引テーブル回路254からの値を選択するため使用され
る値の１つである。

増幅器300は、捻りセンサＡからの出力信号が４ボル
トDCである時、増幅器300からの出力信号が、A/Dコンバ
ータの最上位ビットをディジタル値の「LOW（０）」の
状態からディジタル値「HIGH（１）」の状態に変化させ
るように設計されている。最上位ビットは、その時、捻
りセンサの信号が４ボルトDCより高いか低いかを示し、
これにより加えられた操舵トルクの方向を示す。５ボル
トDCで給電されるA/Dコンバータの場合、捻りセンサＡ
が４ボルトDCの時、増幅器300はA/Dコンバータに対して
2.5ボルトの信号が送られるようにしなければならな
い。増幅器310の利得は、故障回路355により行なわれる
センサ対センサの検査が適正に作動するように、増幅器
300の利得と等しくなければならない。

捻りセンサＡからの出力信号が約3.9884ボルトDCであ
る時、最上位ビットから最下位ビットまでのA/Dコンバ
ータの出力は011111111となる。捻りセンサＡからの出
力信号における11.6ミリボルトの変化毎に、A/Dコンバ
ータ326からの出力は２進数１だけ比例的に増分もしく
は減分する。捻りセンサＡの出力が約11.6ミリボルトだ
け増えて4.0000ボルトDCとなると、A/Dコンバータは最
上位ビットから最下位ビットまでが100000000となるよ
う切換え動作を生じる。捻りセンサＡからの出力信号が
４ボルトより高く上昇し続ける時、A/Dコンバータから
の出力信号は捻りセンサＡの出力における11.6ミリボル
トの上昇毎に２進数１だけ増分することになる。

A/Dコンバータ326からの最上位ビットはフリップフロ
ップ348においてラッチされて、方向の検出のためだけ
に用いられる。先に示したように、MSBは一方向への転
回に対する２進数値「１」を有し、また他の方向への転
回に対する２進数値「０」を有する。捻りセンサＡから
の出力電圧が3.9884ボルトDCから4.0000ボルトDCまで上
昇する時、８つの次の上位ビットは11111111から000000
00へ切換わる。この８つの次の上位ビットは、それ自体
で見ると意味が曖味である。例えば、ラッチＡにおいて
ラッチされるうディジタル・コード01110000は、捻りセ
ンサＡからの1.2992ボルトDCに等しい出力電圧を表示し
得る。最上位ビット（ラッチ348においてラッチされる
如き）は、このジレンマを解消するため用いられる。フ
リップフロップ348の出力（変換された捻りセンサＡの
信号の最上位ビット）により制御される１組の排他的OR
ゲート360は、フリップフロップ348の出力が１の状態に
ある時はラッチ340の出力の各ビットを反転し、またフ
リップフロップ348の出力が他の状態にある時はビット
を変化させずに転送する。基本的に、排他的ORゲート36
0と組合されるフリップフロップ348は、A/Dコンバータ
の出力を捻りセンサが運転者が加えた入力トルクがない
ことを示す電圧を出力する値付近に正規化し、即ち出力
A/Dコンバータの出力を捻りセンサＡからの略々４ボル
トDCの出力信号に正規化する。

第13図は、運転者が加えた操舵量の関数として排他的
ORゲート360からの正規化された出力信号を示すグラフ
である。排他的ORゲート360からの正規化された出力
は、捻りセンサＡの出力が４ボルトDCである時０に等し
い。排他的ORゲート360の出力は、捻りセンサＡの信号
が４ボルトDCより高いか低い時に増加する。このよう
に、排他的ORゲート360は、加えられた入力トルクの絶
対値に等しいディジタル値を出力する。操舵方向は、フ
リップフロップ348に対してラッチされる最上位ビット
によって示される。

排他的ORゲート360からの出力は、プログラム可能読
出し専用メモリー（PROM）364のアドレス指定のため用
いられる。PROM364は、補助電動機36により加えられる
入力トルク（捻りセンサＡにより測定される如き）の関
数として与えられる補助量の値を含む複数の索引テーブ
ルを含む。他のアドレス入力は、手動スイッチおよび車
両の速度センサから得られる。

車両速度センサ34は、車両の速度に比例する周波数を
有する信号を生じる。このような速度センサは当技術に
おいては周知であり、本文においては説明しない。速度
信号コンバータ255が速度センサ34の出力側に接続され
ている。この速度信号コンバータは、速度センサの信号
からノイズをフィルタする車両の速度センサ34に接続さ
れたフィルタ372を含む。速度信号コンバータは更に、
予め定めた時間にわたって速度センサの信号のサイクル
数をカウントするフィルタ372の出力側に接続された周
波数カウンウタ374を含む。周波数カウンタは、このカ
ウントを表わす、従って車両の速度を表わす信号を出力
する。速度コンバータは更に、周波数カウンタ374の出
力におけるカウントを監視しかつその時の車速が複数の
速度範囲のどの範囲内に該当するかを判定する速度検出
器378を含んでいる。この速度検出器は、例えば、０〜1
4、15〜29、30〜44、または45マイル／時より大きな値
の速度範囲へ車速を識別することができる。速度デコー
ダ378は、その時の車速が該当するのはどの速度範囲に
あるかを示すディジタル符号化信号を出力する。速度デ
コーダ378の出力は、PROM364のアドレス入力回線に対し
て接続される。各速度デコーダの出力の値は、PROM364
内の異なるトルクの入出力索引テーブルを選択する。異
なる入力トルク対出力トルクの制御特性は、このように
して、異なる速度範囲の各々について求めることができ
る。

選択スイッチ38は、PROM364と接続され、またPROM364
内部の２組の索引テーブルのどれがトルクおよび速度信
号によりアドレス指定されるかを判定するために用いら
れる。この選択スイッチは、２位置スイッチであって、
第１の位置では「標準的な補助力の感覚」を、また第２
の位置では「スポーツ感覚」を生じることが望ましい。
このように、PROM364からの出力信号は、（ｉ）捻りセ
ンサＡにより検出される運転者が加えた入力トルク量、
（ii）車両の速度信号34、および（iii）選択スイッチ3
8の位置に依存している。PROM364の出力は、補助電動機
36に加えられる電流量を制御し、この電動機は更に補助
操舵量を制御する。

点火スイッチ266が走行位置にある時、電子制御装置3
2に対して給電される。運転者は、もし点火スイッチが
「走行」位置へ切換えられた瞬間に全量の補助力を与え
られたならば操舵輪に引きを感じることがあり得る。例
えば、もし運転者が一方の手を操舵ハンドル26上に置い
て始動過程の間トルクを加えてにたならば、このような
状態が生じることになる。点火キーを最初に「走行」位
置に回す時、急激補助作用が即時に与えられることにな
る。このため操舵ハンドルが迅速に回転することにな
る。次に、キーを更に「始動」位置へ回すと、補助作用
力は得られない。車両の運転者は、車両の操舵ハンドル
を最初に早く回す作用が急激に止まったことで補助作用
が喪失することを感じることになる。運転者は車両の操
舵ハンドルの急激な停止を感じるが、ここで生じるのは
全補助力作用から無補助力作用即ち手動の操舵への切換
りである。車両が発進してキーを「走行」位置へ回した
後、全補助作用が再び得られ、また車両の操舵ハンドル
は再び加れられたトルクに応答して急速に転回すること
になる。

車両の始動中の操舵ハンドルの急激な運動感覚を防止
するため、緩速始動回路がPWM信号ゼネレータ回路258の
一部として提供される。この始動回路は、パワーオンの
「クリア」（回路への電力の供給開始後、わずかな時間
は電動機には電力を供給しないようにした状態）がタイ
ムアウトとなった後に付勢される。このパワーアップの
「クリア」状態は、リレー制御ロッジク（660、662）内
の回路により生じる。この回路は、５ボルトDC電源と接
地との間のコンデンサ402と直列に接続された抵抗400を
含む。抵抗400とコンデンサ402との間の接合部は、フリ
ップフロップ404およびANDゲート406に対して接続され
ている。

フリップフロップ404は、周知の方法でRSフリップフ
ロップ機能を生じるように交差結合されたNANDゲート40
8、410を含む。最初にパワーアップが生じると、抵抗40
0とコンデンサ402の接合点414がローの状態となる。NAN
Dゲート410の出力416は、このようにハイの状態に強制
されることになる。NANDゲート406の出力は次いでロー
となり、またコンデンサ402がANDゲート406の切換え閾
値電圧へ変化した後でのみ、ディジタル値ローからディ
ジタルウ値ハイの状態へ切換わることになる。

ANDゲート406の出力は、緩速始動カウンタ420（第12
図）のロード入力側に接続される。クロック421は緩速
始動カウンタ420に対してクロック・パルスを与える。
緩速始動カウンタ420は、ANDゲート406がディジタル値
ローからディジタル値ハイの状態へ切換わる時カウント
を開始する。コンパレータ422が緩速始動カウンタ420の
カウントX2をPROM364の出力X1と比較する。この比較の
目的は、２つの値X1とX2のどちらが小さいかを判定する
ことである。コンパレータ422は、ソリッドステート多
重化スイッチ426と接続されている。このソリッドステ
ート・スイッチ426は、コンパレータ422により決定され
る如き値X2またはX1の小さな方を出力する、即ち通す。
スイッチ426の出力はパルス巾変調信号である。

緩速始動カウンタは、最初のカウントがカウンタに対
して予めセットされることを許容する「プリセット」入
力を含む。０に等しいカウントは、このプリセット入力
においてハード・ワイアドされるう。ANDゲート406の出
力、従ってカウンタ420の入力LOADがローの状態に保持
される限り（即ち、パワー・オンの「クリア」の間）、
０のカウントはカウンタにロードされる。従って、この
カウンタは２進数「０」に出力する。一旦ANDゲート406
の出力が、従ってカウンタ420の回線LOADがハイの状態
になると（即ち、パワー・オンの「クリア」の後）、カ
ウンタは０から加算を開始する。カウンタは、桁送り
（CO）がカウンタの使用可能状態（CE）を消勢するまで
加算を続行する。

車両が始動しつつある時、トルンが車両の操舵ハンド
ルに加えられつつあるものと仮定する。PROM364が、補
助電動機を正常に制御して加えられた入力トルク量に比
例する補助量を生じることになるディジタル制御値X1を
出力することになる。しかし、最初に、緩速始動カウン
タ420の出力X2はPROM364の出力X1よりも小さい。このた
め、値X2がPROMの出力X1の代りにパルス変調回路に対し
て最初に加えられる。コンパレータ422は、緩速始動カ
ウンタ420からのカウントX2がPROM364からの出力X1の値
と等しいかあるいはこれを越えるまで、緩速始動カウン
タからのカウントX2を通し続けるようにスイッチ426を
制御する。補助作用力の大きさは、スイッチ426の出力
が増加するに伴なって蓄積し続ける。

補助作用力の蓄積速度は、クロック421のクロック周
波数に依存している。このクロック周波数は、最初の力
の付加後に予め定めた量の時間が経過した後のみ、最大
の補助作用力が得られるよう選択される。初期の0.2秒
の遅れ（パワー・オンの「クリア」）と、クロック421
に対するクロック・パルス速度が、緩速始動カウンタが
０から最大0.8秒をカウントする如きものであること
が、車両の始動中操舵ハンドルの急激な運動を防止する
上で充分であることが判った。一旦緩速始動カウンタの
カウンタ420がその最大カウントに達すると、桁送り線
（CO）がこれ以上のカウントを不能にさせ、これにより
カウント出力X2が最大カウントに止まる。その後、出力
X1は常にX2より小さいかこれと等しくなり、従って信号
X1はスイッチ426により通されることになる。

ソリッドステート・スイッチ426の出力は、カウンタ4
30と接続される。カウンタ430は、パルス巾変調信号を
生じるため用いられる減算カウンタである。カウンタ43
0は、スイッチ426の出力からのロードされた最初の値か
ら０まで減算する。カウンタ430は、システムのクロッ
ク434により生じた2.3mHzのクロック信号によりクロッ
クされる。除算回路436は、システム・クロックの周波
数を256で除算して9kHzの信号を生じる。この9kHzの信
号は、カウンタ430の入力LOADに対して加えられる。

スイッチ426から通された値X1またはX2がカウンタ430
に対してロードされる時カウンタ430の桁送り出力はデ
ィジタル値ハイに切換わり、カウンタ430におけるカウ
ントが０に達するまでハイの状態に維持するが、この状
態は更にスイッチ426からのカウンタ430にロードされた
信号X1またはX2の大きさに依存する。従って、カウンタ
430からの出力信号は、9kHzの周波数とPROM346からの値
X1と緩速始動カウンタ420からの値X2の小さな方により
制御されるデューティ・サイクルとを有するパルス巾変
調信号である。緩速始動カウンタ420により与えられる
１秒の後、値X2は最大値となり、かつカウンタ430から
の出力パルスのデューティ・サイクルは常にX2より小さ
いかあるいはこれと等しいPROM364の出力X1により専ら
制御される。カウンタ430の出力は、ANDゲート440を介
してORゲート444、446に対して送られる。ORゲート444
および446の出力は、電動機駆動回路260の入力側に加え
られる。

ORゲート444および446は駆動回路ロジック256の一部
をなす。このORゲートはフリップフロップ450と共働し
て、駆動回路260に対する駆動信号を生じる。フリップ
フロップ450は、２つの交差接続されたNANDゲート452、
454から形成され、主としてフリップフロップ348の出力
により制御される。想起されるように、フリップフロッ
プ348は捻りセンサＡからの最上位ビットを格納し、こ
のビットは運転者からの入力トルクにより開始される操
舵の方向を表わしている。フリップフロップ348の出力
は、ANDゲート452の１つの入力側に直接加えられ、また
インバータ456を介してANDゲート454の１つの入力側に
直接加えらる。フリップフロップ348の出力は、以下に
述べるように回路の故障が検出されないことを前提にし
て、NANDゲート452、454の出力の状態を制御する。

NANDゲート452の出力はインバータ455と接続され、こ
のインバータは更に駆動回路460と接続されている。NAN
Dゲート452の出力もまたORゲート444の他の入力側と接
続されている。一方、NANDゲート454の出力は、更に駆
動回路462と接続されたインバータ461に対して接続され
ている。NANDゲート454の出力もまたORゲート446の他の
入力側と接続されている。RSフリップフロップ回路450
とORゲート444、446との間の接続は、パルス巾変調信号
をORゲート444、446の一方のみから出力させることを許
すと共に、一時に駆動回路460、462の一方のみの付勢を
許すことによって、補助電動機36の回転方向を制御す
る。

ANDゲート440からの出力は、PWM信号のデューティ・
サイクルを監視するPWMセンサ464（第11図）に対して接
続（回線「Ａ」）されている。センサ464は、PWM信号の
デューティ・サイクルが25％より小さな時１つの信号を
生じ、またPWM信号のデューティ・サイクルが25％より
大きいかこれと等しい時に第２の信号を生じる。PWMセ
ンサ464からの出力信号は、両方のフィルタ・バイパス
・スイッチ304および314を制御するため用いられる。PW
M信号のデューティ・サイクルが25％より小さい時、セ
ンサ464により生じる信号がソリッドステート・バイパ
ス・スイッチ304、314を閉路して、フィルタ回路302、3
12をそれぞれバイパスする。PWM信号のデューティ・サ
イクルが25％より大きいかあるいはこれと等しい時、ソ
リッドステート・スイッチ304、314が開路され、フィル
タ302、312を回路中に有効にする。PWM信号のデューテ
ィ・サイクルが25％と等しいかあるいはこれより大きい
時、操舵システムの利得が大きくなり、このことは安定
性問題に通じるものである。フィルタを使用しないと、
このような安定性の問題は車両の操舵輪における「チャ
タリング」として現れる。フィルタの使用は、システム
の全応答における不安定性を生じないように操舵システ
ム安定化させるのである。しかし、デューティ・サイク
ルが25％より小さい時は、フィルタ302、312の連続的な
使用は望ましくない「中心感覚」をもたらす結果とな
る。この「中心感覚」を改善するために、フィルタ30
2、312をそれぞれスイッチ304、314により短絡すること
により、フィルタが回路から作用的に取外される。

上述した「中心感覚」とは、操作者が操舵ハンドルを
その中心位置からわずかなトルクで動かし舵取の微調整
を行うときの感覚を意味する。また、デューティ・サイ
クルの上述した特定の値は、設計者が選ぶもので、ここ
で示した25％という値は一例である。一般に、操舵シス
テムのゲイン（入力として操舵ハンドルに加えるトルク
と最終的に得られる補助トルクとの比）は入力トルクが
大きくなるにしたがって大きくなるようになっている。
このゲインが大きい部分では上述のようにフィルタを用
いたほうがシステムの安定性の上で望ましい。しかし、
フィルタの存在はシステムの応答の遅れを生じたり小さ
なトルク変化を不感応にしたりするので、小さなトルク
を操作ハンドルに加えるときもそれが存在すると、微調
整するときの操作者の感覚が損なわれる。したがって入
力トルクの小さな範囲ではフィルタをバイパスすること
が望ましいのである。

ORゲート444、446およびインバータ455、461により与
えられる信号は、それぞれ駆動回路260に含まれるＨ−
ブリッジ500の対応するタップを制御するため用いられ
る。補助電動機36は、FET502、504、506および508を含
むＨ−ブリッジ500に跨がって作用的に接続されてい
る。この２つの上段のFET502、504間の接合点は、電源
リレー接点272の片側に接続されている。このリレー接
点272の他の端部は、車両のバッテリの正のターミナル
と接続されている。左上および左下のFET502、506間の
接合点は補助電動機36の片側と接続され、また右上と右
下のFET504、508間の接合点は補助電動機36の他の側と
接続されている。２つの下段のFET506、508間の接合点
は分路抵抗514と接続されている。分路抵抗514の他端部
は、バッテリの負のターミナルと接続されている。スナ
ッバ回路520は、FET502、504の接合点とバッテリの負の
ターミナルとの間のＨ−ブリッジの両側に接続されてい
る。このスナッバの目的は、補助電動機36の付勢中のソ
リッドステートＨ−ブリッジ500を跨いで生じ得る切換
え時の過渡的状態をフィルタで除くことである。

Ｈ−ブリッジの２つの下段のFET506、508のゲート
は、各インターフェース増幅器を介してORゲート444お
よび446の出力により駆動される。更に、増幅器520は、
ORゲート444の出力側と接続されている。増幅器522は同
様にORゲート446の出力側に接続されている。増幅器522
の出力はトランジスタ回路530と接続され、この回路は
更にFET506のゲートと接続されている。増幅器520の出
力は同様にトランジスタ回路532と接続され、この回路
はまたFET508のゲートと接続されている。２つの上段の
FET502、504のゲートは駆動増幅器460、462の出力によ
り駆動される。

昇圧コンバータ560、562は、それぞれ12ボルトのバッ
テリ電圧を15ボルトDCおよび27ボルトDCに変換する。増
幅器520、522は、昇圧コンバータ560によって給電さ
れ、また増幅器460、462は昇圧コンバータ562によって
給電される。昇圧コンバータの目的は、FET502、504、5
06および508を適正にオンにすることができることを保
証することにある。典型的には、FETのゲートにおける
電圧は、FETが完全にオンになるためソースにおける電
圧より高い15ボルトなければならない。

電動機36を第１の方向に付勢するためには、NANDゲー
ト452の出力がハイとなりかつNANDゲート454の出力がロ
ーとなるように、方向のRSフリップフロップ450がフリ
ップフロップ348の出力によりセットされる。次いで増
幅器462の出力は略々27ボルトDCとんり、これが右上のF
ET504を「オン」に切換える。増幅器460の出力は略々接
地電位となり、左上のFET502を「オフ」の状態に維持す
る。ORゲート444の入力540がハイの状態であると、ORゲ
ート444の出力はANDゲート440の出力とは独立的にハイ
となる。この時増幅器520の出力は略々15ボルトDCとな
り、回路532のトランジスタを連続的に「オン」にし、
また右下のFET508を連続的に「オフ」にさせる。増幅器
462の出力（この時27ボルトDC）は、抵抗544を介して回
路532のトランジスタのベースに接続され、FET506が
「オン」となる時に右下のFET508は実際に「オフ」とな
ることを保証する。この冗長性は電動機駆動システムの
安全作動を強化する。

左下のFET506の導通状態はパルス巾変調される。ORゲ
ート446の入力546は、ORゲート446の入力548がANDゲー
ト440の出力からのパルス巾変調信号である間ローの状
態に保持される。増幅器522は、ANDゲート440からのパ
ルス巾変調信号に応答してFET506をオンおよびオフの状
態にする。その結果、右上のFET504が操舵中連続的に
「オン」の状態となるが、左下のFET506は「オン」と
「オフ」の状態に切換えられる（これにより、分路抵抗
514を介して電動機36の他の側とバッテリの負のターミ
ナルとの間のパルス巾変調接続を生じる）。

電動機を反対方向に付勢するために、RSフリップフロ
ップ回路450がフリップフロップ348の出力により切換え
られて、NANDゲート452の出力がディジタル値ローとな
り、NANDゲート454の出力はディジタル値ハイとなる。
このため、左上のFET502は連続的なオンの状態に維持さ
れ、右下のFET508はNANDゲート440の出力側からのパル
ス巾変調信号に応答してパルスされる。他のFET504、50
6は共に、オフの状態に維持される。本例における方向
の冗長性は、増幅器460の出力が抵抗550を介して回路53
0のトランジスタのベースと接続されるため生じる。抵
抗550により生じる接続は、FET502が「オン」である限
りFET506が「オフ」であることを保証する。

補助電動機に対して出力される電流を電動機に流れる
電流の絶対値（分路抵抗514の両側の電圧降下を測定す
ることにより検出される）の関数として、またＨ−ブリ
ッジ500のFETの温度の関数として補助電動機に対して出
力される電流を制御することが望ましい。

FET502、504、506および508は全て、共通のヒート・
シンクに載置されている。温度の検出素子570は、その
温度を測定するためヒート・シンクに対して取付けられ
ている。温度検出素子570の出力は非線形関数発生回路5
72に対して接続され、この回路は温度検出素子570から
の出力電圧の非線形関数である電圧を出力する。非線形
回路572の出力は、差動増幅器574の負の入力側に接続さ
れる。正の入力である信号は、分路抵抗514における信
号から得られる。

分路抵抗514の下部のFET506、508との接合点は最初に
増幅器576と接続され、この増幅器は補助電動機36の付
勢中分路抵抗514の両側に生じるパルス信号を増幅す
る。増幅器576からの出力パルスの振幅は、分路抵抗を
流れる電流量と共に変化する。例えば、その出力電圧
は、分路抵抗514を流れる略々50ミリボルト／アンペア
の電流となる。

増幅器576の出力は、スイッチ582の片側と接続されて
いる。スイッチ582の他の側は、直列抵抗578と分路コン
デンサ580を含むRCフィルタ回路と接続されている。増
幅器586は、抵抗578とコンデンサ580との接合点間に接
続されている。コンデンサ580間の電圧は、分路抵抗514
を流れる電流を表わす抵抗514の両側の累計電圧であ
る。スイッチ582は、信号がインバータ584により反転さ
れた後に、カウンタ430からのパルス巾変調信号により
制御される。スイッチ582は、PWM信号がオフである間開
き、PWM信号のオン時間中閉じられる。スイッチ582と、
抵抗578と、コンデンサ580の組合せはサンプリング兼保
持回路として機能し、この回路においてはスイッチ582
が閉じられる時PWM信号のオン時間において分路抵抗の
両側の電圧がサンプルされる。

コンパレータ574は、電動機に対し加えられる電流を
略々表わす増幅器586からの電圧を、FET502、504、50
6、508を保持するヒート・シンクの温度を表わす回路57
2からの電圧と比較する。コンパレータ574は、温度セン
サ570により検出される如きある与えられた温度におい
て、電動機を流れる電流がある量を越えないことを保証
する。実際に回路572の出力が、温度と共に変化する基
準電圧を生じる。ヒート・シンクの温度が上昇するに伴
い、電動機を流れることを許される最大電流が減少す
る。

増幅器586の出力における電動機電流を表わす信号も
また、別のコンパレータ588の正の入力側に対して加え
られる。コンパレータ588の負の入力は、５ボルトDC電
源兼接地に跨がって接続されたポテンショメータ590と
接続され、コンパレータ588に対する基準電圧を生じる
ように調整される。コンパレータ588は、分路抵抗514を
流れる電流を表わす増幅器586からの電圧を、ポテンシ
ョメータ590により確立される基準電圧と比較する。コ
ンパレータ588は、電動機に対して加えられる電圧がポ
テンショメータ590により設定される絶対値を越えない
ことの検査手段として用いられる。

NORゲート592は、コンパレータ574とコンパレータ588
の出力に接続されている。NORゲート592は、ANDゲート4
40の他の入力側と接続されている。NORゲート592の出力
は、電動機を流れる電流の絶対値とFETのある温度に対
して電動機を流れる電流が共に制限内にある時、ハイと
なる。もし電動機を流れる電流がポテンショメータ590
によりセットされた絶対制限値を越えるならば、あるい
はもし電動機を流れる電流が検出された温度と関数的に
関連する制限値を越えるならば、NORゲート592の出力は
ハイからローの状態へ切換わる。

NORゲート592の出力がハイの時、カウンタ430からのP
WM信号はANDゲート440により通される。しかし、もしNO
Rゲート592の出力がPWMパルスの間ローとなるならば、A
NDゲート440の出力は、例えカウンタ430からのPWM信号
が依然としてハイであってもローに切換わることにな
る。従って、デューティ・サイクルァ折返し回路264
は、必要な時２つの電流検査に応じて、カウンタ430か
ら出力されるPWMパルスの後縁部を切捨てることにな
る。従って、この回路は、実際に、電動機電流を減少さ
せることが必要な時、PWM信号のデューティ・サイクル
を減殺即ち「折返し」を行なう。

もし電動機36にして加えられる電流の絶対値がポテン
ショメータ590によりセットされた予め定めた値を越え
るならば、デューティ・サイクルがNORゲート592のロー
となる出力により切取られて、ANDゲート440の出力をロ
ーに強制する。もし電動機を流れる電流が温度センサ57
0、およびこれまたNORゲート592をローにさせてANDゲー
ト440の出力におけるPWM信号のデューティ・サイクルを
切取らせる回路572によって確立された可変限界値を越
えるならば、同じことが生じる。

故障回路270の各部については、センサ対センサの検
査回路358および限度外センサ検査回路350に関して記述
した。未だ記述しない別の故障回路270は、PWM値過剰検
査回路600（第11図）である。PWM値過剰検査回路600
は、ORゲート444およびORゲート446の出力を組合わせる
NANDゲート602を含む。補助電動機36を駆動するため出
力されるPWM信号はORゲート444またはORゲート446に存
在することになり、またこのため、NANDゲート602の出
力側にも常に現われることになる。コンパレータ604
は、その負の出力が直列抵抗606および分路コンデンサ6
08を含むPWM再変調フィルタを介してNANDゲート602の出
力側へ接続される。増幅器604に対する負の入力は、こ
のようにPWM信号のデューティ・サイクルと比例するDC
電圧を受取る。コンパレータ604の正の入力は、５ボル
ト電源に跨がって接地されるポテンショメータ610と接
続される。もしデューティ・サイクルがポテンショメー
タ610のセッティングにより確立される予め定められた
値を越えるならば、コンパレータ604の出力はハイから
ローへ切換わる。

PWM信号のデューティ・サイクルが小さい時、コンパ
レータ604の正の入力における基準電圧がコンパレータ6
04の負の入力における再変調されたPWM電圧より高くな
る。PWM信号のデューティ・サイクルが増加するに伴
い、コンパレータ604の負の入力における電圧が上昇す
ることになる。一旦再変調されたPWM電圧がコンパレー
タ604の正の入力における基準電圧を越えると、コンパ
レータ604の出力はディジタル値ハイの状態からディジ
タル値ローの状態へ切換わる。この状態が生じると、捻
りセンサの出力は操舵ハンドルの高い入力トルクを示し
ていなければならない。（さもなければ、高いPWMデュ
ーティ・サイクルは生じない。）回路618の残部はこれ
らの条件の一致について検査する。

コンパレータ604の出力はORゲート612の１つの入力側
と接続されている。ORゲート612の他の２つの入力は、
コンパレータ614および616を含むウィンドウ・コンパレ
ータから得られる。捻りセンサＢの出力は、コンパレー
タ614の正の入力側およびコンパレータ616の負の入力側
に作用的に接続される。５ボルト電源と接地との間に直
列に接続された抵抗620、622、624を含む抵抗回路618が
提供される。抵抗620、622間の接合点は、コンパレータ
614の負の入力側と接続される。抵抗622、624間の接合
点は、コンパレータ616の正の入力側と接続されてい
る。

抵抗620、622間の接合点における電圧が4.5ボルトDC
となりかつ抵抗622、624の接合点における電圧が3.5ボ
ルトDCとなるように、回路618の抵抗が選択されるもの
としよう。運転者の操舵ハンドルに対して入力トルクが
加えられない時、捻りセンサＢの出力は４ボルトDCとな
る。４ボルトDCがコンパレータ614、616に対して加えら
れると、その各々はディジタル値ローの出力を生じる。
入力トルクが運転者の操舵ハンドルに対して加えられな
いため、コンパレータ604の出力はディジタル値ハイと
なり、ORゲート612の出力をディジタル値ハイにする。
入力トルクが車両の操舵ハンドルに対して加えられる
と、捻りセンサＢの出力は最初の４ボルトDCレベルから
上昇するかあるいは低下することになる。

過酷な操舵が行なわれつつありかつ大きなトルクが操
舵ハンドルに対して加えられるものと仮定しよう。捻り
センサＢの出力は、この時電圧が上昇する。一旦捻りセ
ンサＢからの出力信号が4.5ボルトDCを越えると、差動
増幅器614の出力はディジタル値ローからディジタル値
ハイへ切換わることになる。もし、コンパレータ614の
正の入力側に対する入力信号が4.5ボルトに達するに先
立って、１つのPWM信号が生成され、この信号がコンパ
レータ604をディジタル値ハイからディジタル値ローの
状態へ切換えさせるならば、ORゲート612の出力はディ
ジタル値ハイの状態からディジタル値ローの状態へ切換
わることになる。この状態は、高いデューティ・サイク
ルが捻りセンサの出力信号と一致しないため、異常な状
態を表わす。このようにORゲート612の出力側における
ディジタル値ローは故障状態を表示し、ORゲート612の
出力側における保持されたディジタル値ハイは故障のな
い状態を表示する。同様に、もし入力トルクが操舵ハン
ドルに対して電圧を捻りセンサＢの出力から低下させる
方向に加えられるならば、コンパレータ616は、コンパ
レータ604がディジタル値ハイからディジタルローへ切
換わる前に、ディジタル値ローからディジタル値ハイへ
切換わることが予期される。もしそうでなければ、ORゲ
ート612の出力はローに低下して、異常条件が検出され
たことを表示する。

１つの入力（PWM信号）が捻りセンサＡの出力の関数
でありかつ他の入力（ウィンドウ・コンパレータに対す
る入力）が捻りセンサＢの実際の出力であるため、過剰
PWM値検査回路600はまた一般に捻りセンサＡおよびＢの
出力を比較する。

別の故障検出回路270は、方向の検査回路630である。
方向検査回路630は、方向の制御フリップフロップ450の
状態をディジタル化された捻りセンサＢの出力信号の
「方向」のビットの状態と比較する。もし２つの信号の
状態が一定であれば、回路630はディジタル値ハイを出
力する。回路630の出力におけるディジタル値ローは、
２つの信号が一致しないこと、またこのため故障が存在
することを示す。

回路630は２つのNORゲート632および634を含み、その
各々は方向制御フリップフロップ450（第12図）から信
号を受取る。更に、NORゲート632はインバータ455を介
してフリップフロップ450のNANDゲート452の出力（回線
Ｈ）に対し接続され、NORゲート634はインバータ461を
介してNANDゲート454の出力（回線Ｉ）に対して接続さ
れている。フリップフロップ450が捻りセンサＡにより
決定される如く操舵の方向を表示するように設計されて
いることを想起されたい。NORゲート632の他の入力はＢ
ラッチ342の出力からの最上位ビットに接続され、NORゲ
ート634の他方の入力はインバータ636を介してＢラッチ
342の出力からの最上位ビットに接続されている。NORゲ
ート632、634の出力はNORゲート638の入力側に接続さ
れ、このゲートの出力はインバータ640によって反転さ
れる。インバータ640の出力は、検査回路630の出力を表
わす。

A/Dコンバータ326により生成される如きディジタル化
された捻りセンサＢの出力信号の最上位ビットは、Ｂラ
ッチ342においてラッチされる。変換された捻りセンサ
Ａ信号に対する最上位ビットがフリップフロップ348に
おいてラッチされ、フリップフロップ348の出力がセン
サＡの信号の最上位ビットから反転されることを想起さ
れたい。

捻りセンサＡの信号の最上位ビットがディジタル値ハ
イであり、１つの方向の操舵を表示するものとしよう。
フリップフロップ348の出力はこの時ローである。この
ディジタル値ローの信号はNANDゲート452およびインバ
ータ456に対して入力され、このためRSフリップフロッ
プ450回路をNANDゲート452の出力がディジタル値ハイで
ありかつNANDゲート454の出力がディジタル値ローであ
る状態にセットする。NANDゲート452、454の出力がイン
バータ455、461をそれぞれ通った後、ディジタル値ロー
がNORゲート632に対して入力され、ディジタル値ハイが
NORゲート634に対して入力される。Ｂラッチからの最上
位ビットは、フリップフロップがA/Dコンバータ326の出
力から入力された最上位ビットを反転するため、またセ
ンサＡおよびＢが加えられるトルクと反対の方向に応答
するため、フリップフロップ348からの最上位ビット
（即ち、ディジタル値ロー）と同じでなければならな
い。従ってセンサＢの最上位ビットは、信号がインバー
タ636により反転された後、ディジタル値ローをNORゲー
ト632に対して入力し、またディジタル値ハイをNORゲー
ト634に対して入力することになる。NORゲート634の出
力はこの時ディジタル値ローとなり、NORゲート632の出
力はディジタル値ハイとなる。NORゲート638の出力はこ
の時ディジタル値ローとなる。インバータ640の出力側
におけるその結果生じたディジタル値ハイは、捻りセン
サＡおよび捻りセンサＢが同じ方向の操舵状態を検出す
ることを示している。捻りセンサＡおよびＢがその代り
に異なる方向を表示したならば、インバータ640の出力
はディジタル値ローとなるであろう。

方向の誤りを発見する検査は、入力トルクが操舵ハン
ドルに対して加えられていない時は無効化されるべきで
ある。これは、この時にはディジタル化されたねじりセ
ンサ信号の「方向」のビットが一致しないことは普通で
ありかつ許容されるからである。この時トルクが加えら
れていないため、これは偽の故障である。方向の検査の
禁止は、ORゲート641を介して回路630の出力をゲートす
ることにより行なわれる。ORゲート641の１つの入力が
回路630の出力側に接続されるが、他方は空白状態の検
出器642の出力側に接続される。空白状態の検出器642の
入力は、PROM346の出力側に接続される。空白状態検出
器は、PROM364から補助作用が索引テーブルから要求さ
れない時はディジタル値ハイを出力し、また補助作用が
要求される時はディジタル値ローを出力する。補助作用
が要求されない時、空白状態検出器642から出力される
ハイの状態がORゲート641の出力をハイに強制し、これ
により実際に検出検査回路630からの偽の故障の発生を
阻止する。

別の故障検出回路270は、電圧調整器268からの出力電
圧ならびにバッテリ電圧を監視する電圧レベル検査回路
650を含む。もし電圧の検査が公差内に含まれるなら
ば、ディジタル値ハイが電圧検査回路650の出力側に現
われる。

限度外センサ検査回路350、センサ対センサの検査回
路358、方向検査回路630、過剰PWM信号検査回路600およ
び電圧検査回路650を含む故障回路270は全て、２つのリ
レー制御故障回路660、662と接続されている。故障回路
660、662は内容、接続および作用において同じものであ
り、このためその１つのみについて詳細に述べる。

各故障回路からの出力は、NANDゲート670の対応する
入力側に加えられ、その出力はフリップフロップ404のN
ANDゲート408に対して入力される。もし故障検出回路の
各々が「進行」即ち「通過」の条件を検出するならば、
ディジタル値ハイがANDゲート670の全ての入力に存在す
ることにより、ディジタル値ハイをNANDゲート408に対
して出力させる。NANDゲート670の出力がハイである限
り、フリップフロップ404はこれがパワーアップと同時
にセットされた状態を維持する。初期の状態において
は、NANDゲート408の出力はローとなり、NANDゲート410
の出力はハイとなる。フリップフロップ404がその最初
の状態にある時、ANDゲート406の出力はハイとなる。も
し故障が生じるならば、ANDゲート670の出力はローとな
り、このためフリップフロップ404にトグル動作を強制
し、ANDゲート406の出力をローへの低下を強制する。

故障回路660、662の出力はそれぞれソリッドステート
・スイッチ680、682に対して接続される。ディジタル値
ハイがANDゲート406から出力される時、これらスイッチ
はその低インピーダンス状態即ち「閉路」状態にある。
故障が存在しない時は、スイッチ680、682の両者は閉路
され、これにより励磁コイル688を付勢して、主電力リ
レー272を閉路して駆動回路260に対して給電する。もし
故障が生じるならば、ANDゲート670に対する入力の１つ
は（回路により検出される故障に従って）ローとなり、
フリップフロップ404にトグル動作させ、NANDゲート410
の出力をディジタル値ローへ低減させる。次いで、AND
ゲート406の出力はディジイタル値ローへ切換わり、こ
れによりソリッドステート・スイッチ680、682を開路す
る。故障検出回路660、662は、ソリッドステート・スイ
ッチ680、682と組合わされて、もし故障回路の１つが故
障を生じるならば、他の故障回路が故障の場合でも依然
としてその関連するソリッドステート・スイッチを開路
させるよう使用可能となるように冗長性を提供し、これ
により駆動回路260に対する給電を禁止する。

回路の更に安全な特性として、空白状態検出回路642
の出力はNORゲート700の１つの入力に対して接続され
る。故障回路660、662の出力はそれぞれ、インバータ70
2、704を介してNORゲート700の他の入力側に接続されて
いる。NORゲート700の出力は、RSフリップフラップ450
の両方のNANDゲート452と454の入力側に接続されてい
る。NORゲート700の出力は、方向制御フリップフロップ
450の両出力を使用禁止状態にすることができる。故障
が存在せず、空白状態検出回路642が補助作用が要求さ
れることを検出する時、NORゲート700の出力はハイとな
る。フリップフロップ450はこれにより、フリップフロ
ップ348の出力に応答してセットまたはリセットされる
ように付勢される。もし空白状態検出回路が空白（即
ち、加えられる入力トルクがない）状態を検出し、ある
いはいずれかの故障回路が故障条件を検出するならば、
NORゲート700の出力はローとなる。NORゲート700の出力
におけるローの状態は、両方のNANDゲート452、454から
ハイの状態を出力させることによりフリップフロップ45
0を禁止状態にする。この状態は、Ｈ−ブリッジ500のFE
T502、504の双方をオフにして、これにより電動機36に
対する全ての給電を止める。

本文に述べた本発明の実施態様は、2.3MHzのシステム
・クロック周波数と、256の除算を用いてPWM信号に対し
て9KHzを生じるものである。PWM信号に対する15.6KHzの
周波数を生じるため256除算と共に4.0MHzのシステム・
クロック周波数の使用により、車両のラジオに電気的な
妨害を生じることなく車両内の機械的な可聴騒音を低減
させることが判った。

本発明については望ましい実施態様に関して本文に述
べた本文を読んで理解すれば、多くの変更および修正が
可能である。このような変更および修正が文尾の請求の
範囲内に該当する限りその全てを包含することが本願の
意図するところである。

フロントページの続き (72)発明者 ゴービス，フィリップ・エイ アメリカ合衆国ミシガン州48088，ウォー ルド・レイク，ワバッソ 235 (72)発明者 ゲスト，フィリップ・キュー，ジュニアー アメリカ合衆国ミシガン州48072，オーク ランド，イレヴン・マイル・ロード 762 (72)発明者 グレーヴス，ジェームス・エル アメリカ合衆国ミシガン州48073，ロイヤ ル・オーク，シルヴァン 3080 (72)発明者 ワンド，トーマス・ジェイ アメリカ合衆国ミシガン州48188，キャン トン，バッキンガム 336 (56)参考文献 特開 昭61−275057（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−222869（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−254829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−103416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−203198（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−4838（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−182279（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭45−36967（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭50−7331（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の操舵ハンドルの回転と同時に車両の
   操舵輪を転回させる操舵組立体において、 車両の操舵ハンドルを車両の操舵輪と機械的に結合する
   手段と、 第１と第２の電気信号を生じる捻り検出手段とを設け、
   該第１と第２の電気信号は各々前記操舵ハンドルに加え
   られる入力トルク量の関数として変化し、前記第１と第
   ２の電気信号は（ｉ）トルクが車両の操舵ハンドルに対
   して加えられない時は実質的に等しい値であり、また
   （ii）入力トルクを操舵ハンドルに加えると前記の実質
   的に等しい値から互いに逆方向に変化し、 前記２つの電気信号の一方に従って制御信号を発生する
   手段と、前記生成された電気信号の他方により前記制御
   信号を検証する手段とを含む前記捻り検出手段に対し接
   続された電子的制御手段と、 車両の運転者の操舵を助けるため操舵補助作用を生じる
   補助操舵手段とを設け前記補助作用量が前記制御信号に
   応答することを特徴とする操舵組立体。
2. 【請求項２】前記捻り検出手段は、トーション・バーに
   より結合された２つの同軸状の軸部を含み、前記操舵ハ
   ンドルに加えられる入力トルクは前記トーション・バー
   に捻れを生じかつ前記同軸状軸部を相互に回転させ、各
   々が前記軸部の一方と結合されたホール効果セルと前記
   軸部の他方と結合された磁石組立体とを含む第１と第２
   のホール効果素子とを含み、各磁石組立体は、（ｉ）入
   力トルクが前記操舵ハンドルに対して加えられない時は
   各ホール効果セルがその関連する磁石組立体の磁極の略
   々中間に置かれ、かつ（ii）操舵トルクが前記操舵ハン
   ドルに対して第１の方向に入力される時は、前記第１の
   ホール効果素子のホール効果セルがその関連する磁石組
   立体のＮ極に近付くよう運動しかつ前記第２ホール効果
   素子のホール効果セルがその関連する磁石組立体のＳ極
   に近付くよう運動し、（iii）操舵トルクが前記操舵ハ
   ンドルに対して第２の方向に入力される時は、前記第１
   のホール効果素子のホール効果セルがその関連する磁石
   組立体のＳ極に近付くよう運動しかつ前記第２のホール
   効果素子のホール効果セルがその関連する磁石組立体の
   Ｎ極に近付くよう運動するように、距離を隔てて配置さ
   れたＮ極とＳ極を有することを特徴とする請求の範囲第
   １項記載の操舵組立体。
3. 【請求項３】前記制御信号を検証する前記手段が、前記
   ２つの電気信号の前記他方と前記制御信号とに応答し
   て、前記制御信号により大きな補助量が指令されつつあ
   るも、それが前記２つの電気信号の内の前記他方のもの
   における対応する値により正当化されない時を判定する
   手段と、前記判定と同時に前記補助操舵手段を消勢する
   手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の
   操舵組立体。
4. 【請求項４】前記制御信号を検証する前記手段が、前記
   制御信号が前記補助操舵手段をして前記の生成された電
   気信号の前記他方により示される方向と一致する方向に
   おける操舵補助作用を生じさせるかどうかを判定する手
   段と、操舵補助作用が前記の生成された電気信号の前記
   他方により示される方向と一致しない方向に加えられる
   判定がなされる時、前記補助操舵手段を消勢する手段と
   を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の操舵組
   立体。
5. 【請求項５】前記第１と第２の生成された電気信号の各
   々と入力トルクとの間の関係が、該第１と第２の生成さ
   れた電気信号の和が加えられる入力トルクとは独立的に
   実質的に一定の状態を維持するように、互いに変化の大
   きさが等しいことを特徴とする請求の範囲第１項記載の
   操舵組立体。
6. 【請求項６】前記第１と第２の生成された電気信号の各
   々について２進符号化された値を確立する手段と、該第
   １と第２の生成された電気信号の確立された２進符号化
   値を加算する手段と、前記第１と第２の生成された電気
   信号の前記の加算された２進符号化値が予め定めた量よ
   り多く予め定めた２進符号化値から変化するかどうかを
   判定する手段と、前記の加算された２進符号化値が前記
   の予め定めた量より多く前記の予め定めた２進符号化値
   から変化することの判定と同時に、前記補助操舵手段を
   消勢する手段とを更に設けることを特徴とする請求の範
   囲第５項記載の操舵組立体。
7. 【請求項７】最大および最小の予め定めた値に対し前記
   第１と第２の生成された電気信号の各々を比較する手段
   と、該比較手段が前記第１と第２の生成された電気信号
   のいずれか一方が前記の予め定めた最大および最小の値
   の外側にあることを判定する時前記補助操舵手段を消勢
   する手段とを更に設けることを特徴とする請求の範囲第
   １項記載の操舵組立体。
8. 【請求項８】車両の操舵ハンドルの回転と同時に車両の
   操舵輪を転回させる操舵組立体において、 車両の操舵ハンドルを車両の操舵輪と機械的に結合する
   手段を設け、該手段は前記操舵ハンドルに対して共に回
   転するように結合された入力軸と、 ピニオン歯車と、 該ピニオン歯車に対して前記入力軸を弾性的に結合する
   捻り部材と、 前記ピニオン歯車により駆動作用的に係合され、かつ前
   記車両の前記操舵輪と結合されたラック歯列を有する操
   舵部材とを含み、前記ピニオン歯車の回転運動が前記操
   舵部材を軸方向に駆動して前記操舵輪を転回させ、 第１と第２の電気信号を生じる捻り検出手段を設け、該
   第１と第２の電気信号は各々前記操舵ハンドルに加えら
   れる入力トルク量の関数として変化し、前記第１と第２
   の電気信号は、（ｉ）トルクが車両の操舵ハンドルに対
   して加えられない時は実質的に等しい値であり、また
   （ii）入力トルクを操舵ハンドルに加えると前記の実質
   的に等しい値から互いに逆方向に変化し、 前記２つの生成された電気信号の一方に従って制御信号
   を生じる手段と、前記生成された電気信号の他方により
   前記制御信号を検証する手段とを含む前記捻り検出手段
   に対し接続された電子的制御手段と、 前記制御信号に応答して運動を助けるため、前記ピニオ
   ン歯車、または前記操舵部材に対して駆動作用的に直接
   結合された補助操舵電動機とを設けることを特徴とする
   操舵組立体。
9. 【請求項９】前記捻り検出手段が第１と第２のホール効
   果素子を含み、その各々は前記入力軸またはピニオン歯
   車の一方と結合された１つのホール効果セルと該入力軸
   またはピニオン歯車の他方と結合された磁石組立体とを
   含み、各磁石組立体は、（ｉ）入力トルクが前記操舵ハ
   ンドルに対して加えられない時は各ホール効果セルがそ
   の関連する磁石組立体の磁極の略々中間に置かれ、かつ
   （ii）操舵トルクが前記操舵ハンドルに対して第１の方
   向に入力される時は、前記第１のホール効果素子のホー
   ル効果セルが関連する磁石組立体のＮ極に近付くよう運
   動しかつ前記第２のホール効果素子のホール効果セルが
   その関連する磁石組立体のＳ極に近付くよう運動し、ま
   た（iii）操舵トルクが前記操舵ハンドルに対して第２
   の方向に入力される時は、前記第１のホール効果素子の
   ホール効果セルがその関連する磁石組立体のＳ極に近付
   くよう運動しかつ前記第２のホール効果素子のホール効
   果セルがその関連する磁石組立体のＮ極に近付くよう運
   動するように、距離を隔てて配置されたＮ極とＳ極を有
   することを特徴とする請求の範囲第８項記載の操舵組立
   体。
10. 【請求項１０】前記制御信号を生じる前記手段が、方向
    の信号を生じて前記補助操舵電動機を１つまたは他の方
    向に駆動し、これにより前記操舵部材を１つまたは他の
    方向に駆動することを特徴とする請求の範囲第８項記載
    の操舵組立体。
11. 【請求項１１】前記制御信号を検証する前記手段が、前
    記２つの電気信号の前記他方と前記制御信号とに応答し
    て、前記制御信号により大きな補助量が指令されつつあ
    るも、それが前記２つの電気信号の内の前記他方のもの
    における対応する値により正当化されない時を判定する
    手段と、前記判定と同時に前記補助操舵電動機の作動を
    禁止する手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第８
    項記載の操舵組立体。
12. 【請求項１２】前記制御信号を検証する前記手段が、該
    制御信号が前記補助操舵電動機をして前記生成された電
    気信号の前記他方により示される方向と一致する方向に
    駆動させるかどうかを判定する手段と、前記操舵補助電
    動機が前記の生成された電気信号の前記他方により示さ
    れる方向と一致しない方向に駆動される判定がなされる
    時、前記補助操舵電動機の作動を禁止する手段とを含む
    ことを特徴とする請求の範囲第８項記載の操舵組立体。
13. 【請求項１３】前記第１と第２の生成された電気信号の
    各々と入力トルクとの間の関係が、該第１と第２の生成
    された電気信号の和が前記の加えられた入力トルクとは
    独立的に実質的に一定の状態を維持するように、互いに
    変化の大きさが等しいことを特徴とする請求の範囲第８
    項記載の操舵組立体。
14. 【請求項１４】前記第１と第２の生成された電気信号の
    各々について２進符号化された値を確立する手段と、該
    第１と第２の生成された電気信号の確立された２進符号
    化値を加算する手段と、前記第１と第２の生成された電
    気信号の前記の加算された２進符号化値が予め定めた量
    より多く予め定めた２進符号化値から変化するかどうか
    を判定する手段と、前記の加算された２進符号化値が前
    記の予め定めた量より多く前記の予め定めた２進符号化
    値から変化することの判定と同時に、前記補助操舵電動
    機の作動を禁止する手段とを更に設けることを特徴とす
    る請求の範囲第13項記載の操舵組立体。
15. 【請求項１５】最大および最小の予め定めた値に対し前
    記第１と第２の生成された電気信号の各々を比較する手
    段と、該比較手段が前記第１と第２の生成された電気信
    号のいずれか一方が前記の予め定めた最大および最小の
    値の外側にあることを判定する時、前記補助操舵電動機
    の作動を禁止する手段とを更に設けることを特徴とする
    請求の範囲第８項記載の操舵組立体。