JP2924516B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車輌のパワ
ーステアリング装置に係り、更に詳細には電動式パワー
ステアリング装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車輌の電動式パワーステアリ
ング装置は、従来より一般に、クラッチ及びステアリン
グギヤボックスを介してラックバーの如きステアリング
リンケージ部材を駆動するモータと、モータの回転を制
御する制御装置とを有し、制御装置は種々のセンサの検
出結果に基づきモータを制御することにより所要の操舵
アシスト力を発生するようになっている。

【０００３】かかる電動式パワーステアリング装置の一
つとして、例えば特開昭６３−２１５４６１号公報に記
載されている如く、クラッチが解放された状態に於てモ
ータを駆動し、モータの無負荷電流によりモータの異常
を判別するよう構成された電動式パワーステアリング装
置が従来より知られている。かくして構成された電動式
パワーステアリング装置によれば、ロックの如きモータ
の回転不能の異常をクラッチ解放時に確実に検出するこ
とができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
の電動式パワーステアリング装置に於ては、クラッチを
解放しなければモータの異常を検出することができない
ため、車輌の走行中にはモータの異常を検出することが
できず、実質的に車輌の停止中にしかモータの異常を監
視することができない。従って車輌の走行中にモータが
ロックの如き異常を生じ回転不能になってもクラッチを
積極的に解放することができないため、パワーステアリ
ング装置を速やかにマニュアルステアリング装置として
機能させることができず、車輌の運転者はクラッチに於
ける滑りにより生じる過大な摩擦力に抗して操舵しなけ
ればならないという問題がある。

【０００５】本発明は、従来の電動式パワーステアリン
グ装置に於ける上述の如き問題に鑑み、車輌の走行中常
にモータのロックを監視することができ、これにより車
輌の走行中にモータがロックした場合には即座にクラッ
チを解放してマニュアルステアリング装置として機能さ
せることが可能であるよう改良された電動式パワーステ
アリング装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、図１に示されている如く、操舵アシスト力
を発生するモータＭ１と、操舵トルク検出手段Ｍ２と、
少くとも操舵トルクに応じて前記モータを制御すること
により操舵アシスト力を制御する制御手段Ｍ３とを有す
る電動式パワーステアリング装置にして、操舵角速度検
出手段Ｍ４と、前記モータの回転角速度を検出する回転
角速度検出手段Ｍ５と、操舵角速度及び操舵トルクがそ
れぞれ対応する基準値以上であり且前記モータＭ１の回
転角速度が該モータの回転角速度に対応する基準値以下
であるときに前記モータのロックと判定するロック判定
手段Ｍ６とを有することを特徴とする電動式パワーステ
アリング装置によって達成される。

【０００７】

【作用】モータがロックすると、車輌の運転者がステア
リングホイールを転舵し操舵角速度がある値以上になっ
てもモータは全く回転することができないため操舵トル
クが異常に高くなる。またモータが正常であっても操舵
輪のタイヤが縁石等に当っておりタイヤの切れ角が正常
に変化することができない場合にも同様の現象が生じる
が、この場合にはタイヤの弾性変形によりタイヤの切れ
角は僅かに変化し、これによりモータの回転角速度もあ
る値以上になる。従って操舵角速度及び操舵トルクがそ
れぞれ対応する基準値以上である場合に於てモータの回
転角速度が該モータの回転角速度に対応する基準値以下
であるか否かを判定することによりモータがロックした
か否かを確実に検出することができる。

【０００８】上述の如き構成によれば、操舵角速度検出
手段Ｍ４及び操舵トルク検出手段Ｍ２によりそれぞれ検
出される操舵角速度及び操舵トルクがそれぞれ対応する
基準値以上である場合に於て、回転角速度検出手段Ｍ５
により検出されるモータの回転角速度が該モータの回転
角速度に対応する基準値以下であるときにロック判定手
段Ｍ６によりモータのロックと判定されるので、車輌の
走行中にもモータのロックを確実に検出することが可能
であり、これによりモータがロックした場合にはパワー
ステアリング装置を速かにマニュアルステアリング装置
に切換えることが可能になる。

【０００９】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００１０】図２は本発明による電動式パワーステアリ
ング装置の一つの実施例を示す概略構成図、図３は図２
に示された電子制御装置を示すブロック線図である。

【００１１】図２に於て、１０はステアリングホイール
を示しており、ステアリングホイール１０はステアリン
グシヤフト１２及びステアリングギヤボックス１４を介
してラックバー１６を駆動するようになっている。ステ
アリングシャフト１２には歯車減速機構１８によりパワ
ーユニット２０が駆動接続されている。パワーユニット
２０はモータ２２と、歯車減速機構１８とモータ２２と
を選択的に駆動接続する電磁クラッチ２４とを有してい
る。

【００１２】図示の実施例に於ては、ステアリングシャ
フト１２には操舵角θを検出する操舵角センサ２６及び
操舵トルクＴを検出するトルクセンサ２８が設けられて
おり、これらのセンサの出力は電子制御装置３２へ供給
されるようになっている。また電子制御装置３２には車
速センサ３４により検出された車速Ｖを示す信号及び回
転角センサ３６により検出されたモータ２２の回転角φ
を示す信号も入力されるようになっている。

【００１３】図３に詳細に示されている如く、電子制御
装置３２はマイクロコンピュータ３８を含み、マイクロ
コンピュータ３８は中央処理ユニット（ＣＰＵ）４０
と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）４２と、ランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）４４と、入力ポート装置４６
と、出力ポート装置４８とを有し、これらは双方向性の
コモンバス５０により互いに接続されている。

【００１４】入力ポート装置４６には操舵角センサ２６
により検出された操舵角θを示す信号、トルクセンサ２
８により検出された操舵トルクＴを示す信号、車速セン
サ３４により検出された車速Ｖを示す信号及び回転角セ
ンサ３６により検出されたモータの回転角φを示す信号
が入力されるようになっている。入力ポート装置４６は
それに入力された信号を適宜に処理し、ＲＯＭ４２に記
憶されている制御プログラムに基くＣＰＵ４０の指示に
従い、ＣＰＵ及びＲＡＭ４４へ処理された信号を出力す
るようになっている。

【００１５】ＲＯＭ４２は図４に示された制御プログラ
ム及び図５、図６に示されたグラフに対応するマップを
記憶している。ＣＰＵ４０は図４に示された制御プログ
ラムに基き後述の如く種々の演算及び信号の処理を行う
ようになっている。出力ポート装置４８はＣＰＵ４０の
指示に従い駆動回路５２を経てモータ２２へ制御信号を
出力し、また駆動回路５４を経て電磁クラッチ２４へ制
御信号を出力し、更にモータがロックした旨の判別が行
われたときには警報ランプ５６を点灯するようになって
いる。

【００１６】次に図４に示されたフローチャートを参照
して図示の実施例の作動について説明する。尚電子制御
装置３２による制御は図２には示されていないイグニッ
ションスイッチが閉成されることにより開始される。ま
た図４に示されたフローチャートに於て、Ｎはモータが
ロックした旨の判定回数を示している。

【００１７】まずステップ１０に於ては駆動回路５４を
経て電磁クラッチ２４へ制御信号が出力されることによ
りクラッチが接続され、ステップ２０に於ては操舵角セ
ンサ２６により検出された操舵角θを示す信号、トルク
センサ２８により検出された操舵トルクＴを示す信号、
車速センサ３４により検出された車速Ｖを示す信号、及
び回転角センサ３６により検出されたモータの回転角φ
を示す信号の読込みが行われる。

【００１８】ステップ３０に於てはステップ２０に於て
読込みまれた操舵トルクＴに基き図５に示されたグラフ
に対応するマップより基本アシスト量Ｔabが演算され、
ステップ４０に於てはステップ２０に於て読込みまれた
車速Ｖに基き図６に示されたグラフに対応するマップよ
り車速係数Ｋv が演算され、ステップ５０に於てはステ
ップ３０に於て演算された基本アシスト量Ｔabとステッ
プ４０に於て演算された車速係数Ｋv との積としてアシ
スト量Ｔa が演算される。

【００１９】ステップ６０に於ては操舵角θが微分され
ることにより操舵角速度θd が演算されると共に、操舵
角速度θd の絶対値が基準値θdo（正の定数）以上であ
るか否かの判別が行われ、｜θd ｜≧θdoである旨の判
別、即ちステアリングホイール１０が転舵されている旨
の判別が行われたときにはステップ７０へ進み、｜θｄ
｜≧θdoではない旨の判別、即ち車輌が実質的に直進走
行状態又は旋回保舵状態にある旨の判別が行われたとき
にはステップ９０へ進む。

【００２０】ステップ７０に於ては操舵トルクＴの絶対
値が基準値Ｔo （正の定数）以上であるか否かの判別、
即ちモータ２２の回転不能に起因して操舵トルクの絶対
値が通常の操舵時には生じない高い値であるか否かの判
別が行われ、｜Ｔ｜≧Ｔo である旨の判別が行われたと
きにはステップ８０へ進み、｜Ｔ｜≧Ｔo ではない旨の
判別が行われたときにはステップ９０へ進む。

【００２１】ステップ８０に於てはモータの回転角φが
微分されることによりモータの回転角速度φd が演算さ
れると共に、回転角速度φd の絶対値が基準値φdo（正
の定数）以下であるか否かの判別、即ち図には示されて
いない操舵輪が縁石等に当接することにより切れ角が変
化することが困難な状況にあるか否かの判別が行われ、
｜φd ｜≦φdoである旨の判別が行われたときにはステ
ップ１１０へ進み、｜φd ｜≦φdoではない旨の判別が
行われたときにはステップ９０へ進む。

【００２２】尚上述のステップ６０〜８０に於ける判定
基準値θdo、Ｔo 、φdoはそれぞれ対応する判別が適正
に行われるよう例えば実験的に求められてよい。

【００２３】ステップ９０に於ては異常判定回数Ｎが０
であるか否かの判別が行われ、Ｎ＝０である旨の判別が
行われたときにはそのままステップ１３０へ進み、Ｎ＝
０ではない旨の判別が行われたときにはステップ１００
に於て回数Ｎが０にリセットされた後ステップ１３０へ
進む。またステップ１１０に於ては回数Ｎが１インクリ
メントされ、ステップ１２０に於ては回数Ｎが３である
か否かの判別が行われ、Ｎ＝３ではない旨の判別が行わ
れたときにはステップ１３０に於てアシスト量Ｔa に対
応する制御信号が駆動回路５２を経てモータ２２へ出力
されることにより、操舵アシスト力がアシスト量Ｔa に
対応する値に制御された後ステップ２０へ戻り、Ｎ＝３
である旨の判別が行われたときにはステップ１４０へ進
む。

【００２４】ステップ１４０に於てはモータ２２への通
電が停止されると共に電磁クラッチ２４への制御信号の
出力が停止されることによって該クラッチが解放され、
ステップ１５０に於ては警報ランプ５６へ制御信号が出
力されることにより警報ランプが点灯され、これにより
モータがロックした旨の警報が車輌の運転者に発せられ
る。

【００２５】かくして図示の実施例によれば、ステップ
３０に於て基本アシスト量Ｔabが図５に示されたグラフ
に対応するマップより演算され、ステップ４０に於て車
速係数Ｋv が図６に示されたグラフに対応するマップよ
り演算され、ステップ５０に於てアシスト量Ｔa が基本
アシスト量Ｔabと車速係数Ｋv との積として演算され
る。

【００２６】そしてモータがロックしておらず正常であ
る場合は、ステップ７０に於てノーの判別が行われるこ
とにより、或いは操舵輪が縁石等に当接することにより
切れ角が変化することが困難な状況にある場合にはステ
ップ７０に於てイエスの判別が行われステップ８０に於
てノーの判別が行われることにより、ステップ１３０に
於てアシスト量Ｔa に対応する制御信号がモータ２２へ
出力され、これにより操舵アシスト力は操舵トルクに対
応すると共に車速が高いほど低くなるよう制御されるの
で、低車速域に於ける軽快な操舵が確保されると共に高
車速域に於ける良好な操縦安定性が確保される。

【００２７】これに対しモータがロックすると、ステア
リングホイール１０が転舵されてもモータは全く回転す
ることができず操舵トルクＴの絶対値が基準値Ｔo 以上
になるので、ステップ７０及び８０に於てイエスの判別
が行われる。そしてこの判別、即ちモータがロックした
旨の判別が連続して３回行われるとステップ１２０に於
てイエスの判別が行われ、ステップ１４０に於てモータ
２２への通電が停止されると共にクラッチ２４への制御
信号の出力が停止されることによって該クラッチが解放
され、これによりパワーステアリング装置はマニュアル
ステアリング装置に切換えられ、更にステップ１５０に
於て警報ランプ５６が点灯され、車輌の運転者にモータ
がロックした旨の警報が発せられる。

【００２８】また図示の実施例によれば、モータがロッ
クした旨の判定が連続して３回行われない限りステップ
１４０及び１５０は実行されないので、モータがロック
していると誤って判定され、その判定結果に基き実際に
はモータがロックしていないにも拘らずステップ１４０
及び１５０が実行されてしまうこと、即ち警報ランプ５
６が点灯されること及びパワーステアリング装置がマニ
ュアルステアリング装置に切替えられてしまうことが確
実に防止される。

【００２９】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、操舵角速度検出手段Ｍ４及び操舵トルク検
出手段Ｍ２によりそれぞれ検出される操舵角速度及び操
舵トルクがそれぞれ対応する基準値以上である場合に於
て、回転角速度検出手段Ｍ５により検出されるモータの
回転角速度が該モータの回転角速度に対応する基準値以
下であるときにロック判定手段Ｍ６によりモータＭ１の
ロックと判定されるので、車輌の走行中にもモータのロ
ックを確実に検出することができ、これによりモータが
ロックした場合にはパワーステアリング装置を速かにマ
ニュアルステアリング装置に切換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動式パワーステアリング装置の
構成を特許請求の範囲の記載に対応させて示す説明図で
ある。

【図２】本発明による電動式パワーステアリング装置の
一つの実施例を示す概略構成図である。

【図３】図２に示された電子制御装置を示すブロック線
図である。

【図４】図２及び図３に示された電子制御装置より達成
される制御フローを示すフローチャートである。

【図５】トルクセンサにより検出された操舵トルクＴと
基本アシスト量Ｔabとの間の関係を示すグラフである。

【図６】車速センサにより検出された車速Ｖと車速係数
Ｋv との間の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…ステアリングホイール １２…ステアリングシャフト １４…ステアリングギヤボックス １６…ラックバー ２２…モータ ２４…電磁クラッチ ２６…操舵角センサ ２８…トルクセンサ ３２…電子制御装置 ３４…車速センサ ３６…回転角センサ ５６…警報ランプ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 119:00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵アシスト力を発生するモータと、操舵
   トルク検出手段と、少くとも操舵トルクに応じて前記モ
   ータを制御することにより操舵アシスト力を制御する制
   御手段とを有する電動式パワーステアリング装置にし
   て、操舵角速度検出手段と、前記モータの回転角速度を
   検出する回転角速度検出手段と、操舵角速度及び操舵ト
   ルクがそれぞれ対応する基準値以上であり且前記モータ
   の回転角速度が該モータの回転角速度に対応する基準値
   以下であるときに前記モータのロックと判定するロック
   判定手段とを有することを特徴とする電動式パワーステ
   アリング装置。