JPH0455166A - 電動式パワーステアリング装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、自動車などの電動式パワーステアリング装
置に関する。

従来の技術 この種の電動式パワーステアリング装置として、電動モ
ータによりクラッチを介して操舵力の補助を行なうもの
が知られている。

発明が解決しようとする課題 このような電動式パワーステアリング装置においては、
クラッチ駆動電源の電圧の低下やクラッチ駆動回路の故
障などによりクラッチの締結トルクが低下し、操舵力補
助中にクラッチに滑りが発生しても、これを検出するこ
とができず、操舵力補助量が不足するうえ、このような
状態が長く続くとクラッチが焼付くおそれもあり、非常
に危険である。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、クラッチの滑
りを検出できる安全な電動式パワーステアリング装置を
提供することにある。

課題を解決するための手段 この発明による電動式パワーステアリング装置は、 クラッチを介して操舵力を補助するための電動モータ、 電動モータの回転を検出するだめの回転センサ、 回転センサの出力から電動モータの回転を検出する回転
検出手段、 回転検出手段により検出された電動モータの相対回転位
置の最大値と最小値の差を監視してこの差がハンドルの
左と右の最大操舵位置の差に相当する値を越えた場合に
クラッチの異常として検出する監視手段、 および監視手段によって異常が検出されたときに電動モ
ータによる操舵力補助を禁止する手段を備えているもの
である。

作　　　用 クラッチに滑りが発生していない場合、モータの回転量
とハンドルの回転量は対応しており、モータの回転位置
はハンドルを左の最大操舵位置まで回したときの回転位
置とハンドルを右の最大操舵位置まで回したときの回転
位置の間の一定範囲内を変化する。このため、モータの
相対回転位置の最大値と最小値の差は、ハンドルを左の
最大操舵位置まで回したときの回転位置とハンドルを右
の最大操舵位置まで回したときの回転位置の差を越える
ことがない。

クラッチに滑りが発生ずると、ハンドルの回転量に比べ
てモータの回転量が大きくなり、モータの相対回転位置
の最大値と最小値の差が、ハンドルを左の最大操舵位置
まで回したときの回転位置とハンドルを右の最大操舵位
置まで回したときの回転位置の差を越える。そして、こ
れが監視手段により異常として検出され、モータによる
操舵力補助が禁ＩＪニされる。

実　　施　　例 以下、図面を参照して、この発明の実施例について説明
する。

第１図は、電動式パワーステアリング装置の概略構成を
示している。

この装置は、操舵力を補助するための電動モータ（１）
、モータ（１）とステアリング系との間に設けられた電
磁クラッチ（２〉、ステアリングシャフトの入力トルク
を検出するためのトルクセンサ（３）、車速を検出する
ための車速センサ（４）、モータ（１）の回転を検出す
るための回転センサ（５〉、ならびにこれらのセンサ（
３）　（４）　（５）の出力に基づいてモータ（１）お
よびクラッチ（２）を制御する制御装置（６〉を備えて
いる。

制御装置（６）はマイクロコンピュータによって構成さ
れ、操舵力補助量制御手段（７）、回転検出手段（８）
、監視手段り９）およびフェイルセーフ手段（１０）を
備えている。制御装置（８）の電源回路（１１）が、キ
ースイッチ（１２）を介してバッテリ（主電源＞　（１
３）に接続されている。

モータ（１）はモータ駆動回路（１４）を介して、クラ
ッチ（２）はクラッチ駆動回路（１５）を介してそれぞ
れ制御装置（６）に接続されている。モータ駆動回路（
１４）とクラッチ駆動回路（１５）は、フェイルリレー
（１６）を介してバッテリ（１３）に接続されており、
フェイルリレー（１６）はリレー駆動回路（１７）を介
して制御装置（６）に接続されている。また、モータ駆
動回路（１４）は、電流検出回路（１８）を介して制御
装置（６）に接続されている。

キースイッチ（１２）、トルクセンサ（３）、車速セン
サ（４）および回転センサ（５）は、インタフェース（
１９）を介して制御装置（６）に接続されている。また
、キースイッチ（１２）に接続されたアラームランプ（
２０）は、アラームランプ駆動回路（２１）を介して制
御装置（６）に接続されている。

回転検出手段（８）は、回転センサ（５）からの回転信
号を読込み、モータ（１）の回転位置を検出する。なお
、回転センサ（５）としては、たとえば特開平２−２４
２６６号公報などに示されているような公知の適宜なも
のを使用することができる。

操舵力補助量制御手段（７）は、トルクセンサ（３）の
検出トルク、車速センサ（４）の検出速度などに基づい
てモータ駆動回路（１４）などを制御し、これによって
モータ（１）による操舵力補助量を制御する。

監視手段（９）は、クラッチ（２）がオンになっている
間、回転検出手段（８）の出力より、モータ（１）の相
対回転位置の最大値と最小値を更新して、これらの差（
最大回転差）を求め、この差に基づいてクラッチ（２）
の滑りを検出する。

すなわち、監視手段には、予め、ハンドルの左と右の最
大操舵位置の差（ハンドルの最大回転量）に相当するモ
ータ（１）の回転位置の差（モータ（１）の最大回転量
）がモータ（１）の最大許容回転量として設定されてい
る。この最大許容回転量は、クラッチ（２）に滑りが生
じていない場合に、ハンドルを左の最大操舵位置から右
の最大操舵位置まで回したときのモータ（１）の回転量
に相当する。監視手段（９）は、モータ（１）の最大回
転差を監視し、この差が最大許容回転量を越えると、ク
ラッチ（２）に滑りが生じていると判断する。そして、
監視手段（９）によりクラッチ（２）の滑りが検出され
ると、フェイルセーフ手段（ｌＯ）により、モータ（１
）による操舵力補助を禁止するフェイルセーフ処理が行
なわれる。

クラッチ（２）に滑りが発生していない場合、モータ（
１）の回転量とハンドルの回転量は対応しており、モー
タ（１）の回転位置はハンドルを左の最大操舵位置まで
回したときの回転位置とハンドルを右の最大操舵位置ま
で回したときの回転位置の間の一定範囲内を変化する。

このため、モータ（１）の相対回転位置の最大値と最小
値の差（最大回転差）は、ハンドルを左の最大操舵位置
まで回したときの回転位置とハンドルを右の最大操舵位
置まで回したときの回転位置の差（最大許容回転量）を
越えることがない。

ところが、クラッチ（１）に滑りが発生すると、ハンド
ルの回転量に比べてモータ（１）の回転量が大きくなり
、モータの最大回転差が最大許容回転量を越える。した
がって、上記のようにモータ（１）の最大回転差が最大
許容回転量を越えるかどうかを監視することにより、ク
ラッチ（２）の滑りを検出することができる。

なお、回転検出手段（８）により検出したモータ（１）
の回転位置を操舵力補助量制御手段（７）によるハンド
ルの戻し制御、ダンピング制御などに利用することもで
きる。

次に、第２図のフローチャートを参照して、上記の処理
をさらに詳しく説明する。なお、このプログラムは、一
定の時間間隔で繰返し実行される。

第２図において、まず、回転センサ（５）からモータ回
転位置θを読込む（ステップ１０１）。

次に、検出したモータ回転位置θが最大値θｌｌ１ａＸ
より大きいかどうかを調べ（ステップ１０２）、大きけ
れば、θｌ１ｌａｘにθをセットしてθ＋ｎａｘを更新
しくステップ１０３　）　、ステップ１０４に進む。

ステップ１０２においてθがθｍａｘより大きくなけれ
ば、０ＩＩｌａＸを更新せずに、そのままステップ、１
０４に進む。ステップ１０４では、モータ回転位置θが
最小値θ１ｎより小さいかどうかを調べ、小さければ、
θ１ｎにθをセットしてθｍｉｎを更新しくステップ１
０５　）　、ステップ１０６に進む。ステップ１０４に
おいてθがθｍｉｎより小さくなければ、θｍｉｎを更
新せずに、そのままステップ１０６に進む。ステップ１
０６では、θ＋＋＋ａＸとθｍｉｎの差θＳ　（最大回
転差）を求める。

次に、最大回転差θＳが最大許容回転量θａより小さい
かどうかを調べ（ステップ１０７　）　、小さければ、
クラッチ（２）に滑りが生じていないと判断して、処理
を終了する。ステップ１０７においてθＳがθａより小
さくなければ、クラッチ（２）に滑りが生じていると判
断し、フェイルセーフ処理を行なう（ステップ１０８）
。

ステップ１０８のフェイルセーフ処理の１例が、第３図
に示されている。

第３図において、まず、フェイルリレー（１６）をオフ
しくステップ２０１）。次に、クラッチ（２）をオフす
る（ステップ２０２）。次に、モータ（１）への出力を
オフする（ステップ２０３）。そして、アラームランプ
（２０）をオンしくステップ２０４）ステップ２０１に
戻る。

第４図は、回転センサ（５）とその読取り回路（２２）
の１例を示している。

第４図において、回転センサ（５）には２相式インクリ
メンタル形シフトエンコーダ（２３）が使用されている
。読取り回路（２２）にはアップダウンカウンタ（２４
）が設けられており、モータ（１）すなわちエンコーダ
（２３）が正回転すると、エンコーダ（２３）からパル
スが発生されるたびにカウンタ（２４）のカウント値が
１ずつインクリメント（増加）し、エンコーダ（２３）
が逆回転すると、エンコーダク２８）からパルスが発生
されるたびにカウンタ（２４）のカウント値が１ずつデ
クリメント（減少）する。そして、このカウント値が、
ビット数ｒ（たとえば８）のデジタル値で制御装置（６
）の回転検出手段（８）に入力する。

回転検出手段（８）において、単にカウンタ（２４）の
出力からモータ（１）の回転位置を求めるようにした場
合、カウンタ（２４）のビット数「は限られているため
、ハンドルの左の最大操舵位置から右の最大操舵位置ま
でのモータ（１）の回転位置をすべて検出できないこと
がある。これを可能にするには、エンコーダ（２３）の
分解能を落すか、アップダウンカウンタを追加して出力
ビツト数を拡張する必要がある。ところが、エンコーダ
（２３）の分解能を落すと、検出精度が低下し、アップ
ダウンカウンタを追加すると、コストアップになる。

この実施例では、上記の問題を解決するため、回転検出
手段（８）が次のようにして１個のカウンタ（２４）の
出力からモータ（＋）の回転位置をｒの２倍のピッ）・
数でカウントして、モータ（１）の回転位置を検出して
いる。このため、次の説明から明らかなように、エンコ
ーダ（２３）の分解能を落さずに、しかもアップダウン
カウンタを追加することなく、カウントのビット数を拡
張し、検出範囲を拡張して、ハンドルの左の最大操舵位
置から右の最大操舵位置までのモータ（１）の回転位置
をすべて検出できるようになる。

回転検出手段（８）のメモリには、ビット数ｒの２個の
カウントエリア、すなわち８ビツトの上位データ（カウ
ント値）θＨ，を記憶する上位カウントエリアと８ビッ
トの下位データ（カラ］　２ ント値）　６Ｌ、を記憶する下位カウントエリアが設け
られている。下位カウントエリアには、カウンタ（２４
）の出力がそのまま読込まれる。上位カウントエリアは
カウンタ（２４）の出力を拡張するためのものであり、
下位データθＬイの繰上りまたは繰下りによって１ずつ
インクリメントまたはデクリメントされる。そして、こ
れら２個のカウントエリアで２ｒのビット数のカウント
を行なうようになっている。

回転検出手段（８）は、一定のサンプリング時間ごとに
カウンタ（２４）の出力を読込む。このサンプリング時
間は、カウンタ（２４）の出力データの変化量がいかな
る操舵状況下においても一定の値（２’−’−１）以上
とならないように決められる。なお、この値を判断基準
値θｒと呼ぶことにする。そして、サンプリング時間ご
とに、カウンタ（２４）の出力の前回の値と今回の値の
変化量を判断基準値θｒと比較することにより、下位カ
ウントエリアからの繰上りまたは繰下りの有無を判断し
、必要に応じて上位カウントエリアのインクリメントま
たはデクリメントを行なう。

次に、第５図のフローチャートを参照して、上記の処理
をさらに詳細に説明する。このプログラムは、一定の時
間間隔で繰返し実行される。

第５図において、まず、サンプリングタイマがタイムア
ツプしたかどうかを調べる（ステップ３０■）。このタ
イマは上記サンプリング時間間隔を定めるだめのもので
あり、これがタイムアツプしていなければ、サンプリン
グ時間が到来していないことになり、そのまま処理を終
了し、タイマがタイムアツプしていれば、ステップ３０
２以下の検出処理を行なう。ステップ３０２においては
、カウンタ（２４）の出力を読込み、これを今回の下位
カウントエリアに今回の下位データθＬ、としてセット
する。次に、メモリの前回の下位カウントエリアから前
回の下位データθＬｎ−１を読出す（ステップ３０３）
。なお、前回の下位データ几。−１は、後述するように
、前回のサンプリング時に前回の下位カウントエリアに
セットされている。次に、今回の下位データｅＬｎが前
回の下位データθＬ０−１より大きいかどうかを調べる
（ステップ３０４）。θＬｎがθＬ。

より大きいのは、正回転で下位データＯＬ、に繰上りが
ない場合か、逆回転で下位データθＬ、に繰下りがある
場合かのいずれかである。この場合は、θ１．．．−９
１．ｏ−＋が判断基準値θｒより大きいかどうかを調べ
る（ステップ３０５）。θＬ、−〇Ｌ。−１がｏｒより
大きいのは、逆回転で下位データθＬ０に繰下がりがあ
る場合であり、この場合は、上位カウントエリアの上位
データθＨ７を１デクリメントしくステップ３０Ｇ　）
　、ステップ３０７に進む。ステップ３０５においてθ
Ｌ、−〇Ｌｎ−１がｏｒより大きくないのは、正回転で
下位データθＬ６に繰上りがない場合であり、この場合
は、そのままステップ３０７に進む。ステップ３０４に
おいてθＬ、がθＬ６−１より大きくないのは、逆回転
で下位データθＬ０に繰下りがない場合か、正回転で下
位データθＬｆｉに繰上りがある場合かのいずれかであ
る。この場合は、６Ｌ、Ｉ−ｆｌＬ、が判断基準値θ【
より大きいかどうかを調べる（ステップ３０８）。θＬ
７−１−〇しわがｏｒより大きいのは、正回転で下位デ
ータθＬ０に繰上りがある場合であり、この場合は、上
位カウントエリアの上位データθＨ，，を１インクリメ
ントしくステップ３０９）、ステップ３０７に進む。ス
テップ３０８においてθＬｎ−１−〇しわがｏｒより大
きくないのは、逆回転で下位データθＬ、に繰下りがな
い場合であり、この場合は、そのままステップ３０７に
進む。

ステップ３０７では、今回の下位データｅＬｏを前回の
カウントエリアにセットして前回の下位データθＬｎ−
１とし、処理を終了する。

発明の効果 この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、上
述のように、クラッチの滑りを検出することができ、ク
ラッチの滑りによる事故を未然に防止して、装置の安全
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す電動式パワ一ステアリ
ング装置のブロック図、第２図はクラッチの滑り検出処
理の１例を示すフローチャート、第３図はフェイルセー
フ処理の１例を示すフローチャート、第４図は回転セン
サとその読取り回路の１例を示すブロック図、第５図は
回転検出手段による回転検出処理の１例を示すフローチ
ャートである。 （１）・・・電動モータ、（２）・・・電磁クラッチ、
（５）・・・回転センサ、（８）・・・回転検出手段、
（９）・・・監視手段、（ｉｏ）・・・フェイルセーフ
手段。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 クラッチを介して操舵力を補助するための電動モータ、 電動モータの回転を検出するための回転センサ、 回転センサの出力から電動モータの回転を検出する回転
   検出手段、 回転検出手段により検出された電動モータの相対回転位
   置の最大値と最小値の差を監視してこの差がハンドルの
   左と右の最大操舵位置の差に相当する値を越えた場合に
   クラッチの異常として検出する監視手段、 および監視手段によつて異常が検出されたときに電動モ
   ータによる操舵力補助を禁止する手段を備えている電動
   式パワーステアリング装置。