JPH06305439A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽微な異常が発生し操舵アシスト力が漸次低
減される過程に於て重大な異常が発生した場合にも、確
実にパワーアシストを中止する。 【構成】 操舵アシスト力を発生するモータＭ１と、操
舵トルク検出装置Ｍ２と、少くとも操舵トルクに応じて
所定のアシスト比にて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装置Ｍ３とを有する電動式パ
ワーステアリング装置。パワーステアリング装置内に重
大な異常が発生すると第一の異常検出処理装置Ｍ４によ
りモータの制御を中止し、パワーステアリング装置内に
軽微な異常が発生すると第二の異常検出処理装置Ｍ５に
よりアシスト比を所定の値まで漸次変更し、更に第二の
異常検出処理装置による処理中に重大な異常が発生する
と第三の異常検出処理装置Ｍ６によりモータの制御を中
止する。

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、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、制御装置はトルクセンサの如き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、例えば特開平１−１５６１７２号公報に記載
されている如く、パワーステアリング装置内の異常を検
出する異常検出手段と、パワーステアリング装置内に異
常が検出されると操舵アシスト力を所定の値に切換える
異常時処理手段とを有し、異常時処理手段は検出された
異常がモータ電流異常や電源電圧異常の如き重大な異常
であるときにはモータの回転制御を停止してパワーアシ
ストを中止し、異常が車速センサやトルクセンサのオフ
セットの如き軽微な異常であるときには操舵アシスト力
を漸次低減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。

【０００４】上述の如き電動式パワーステアリング装置
によれば、パワーステアリング装置に重大な異常が発生
すると、パワーアシストが中止され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換えられるの
で、モータが不適切に制御され不適当なパワーアシスト
が行われることが確実に防止され、またパワーステアリ
ング装置に軽微な異常が発生すると、モータにより発生
される操舵アシスト力が急激に零に低減されるのではな
く漸次低減されるので、不適当なパワーアシストが行わ
れることが確実に防止されるだけでなく操舵フィーリン
グが急激に変化することが確実に回避される。

【０００５】

【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、パワーステ
アリング装置に軽微な異常が発生し異常時処理手段によ
って操舵アシスト力が漸次低減される過程に於てパワー
ステアリング装置に重大な異常が発生すると、その重大
な異常が異常時処理手段によって検出されず、そのため
パワーステアリング装置に重大な異常が発生しているに
も拘らずパワーアシストが中止されないという問題があ
る。

【０００６】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、パワーステアリ
ング装置に軽微な異常が発生し操舵アシスト力が漸次低
減される過程に於てパワーステアリング装置に重大な異
常が発生した場合にも、確実にパワーアシストが中止さ
れパワーステアリング装置がマニュアルステアリング装
置に切換えられ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。

【０００７】

【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所定のアシスト比にて前記
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、前記パワーステアリング装置内の重大な異常を
検出し前記モータの制御を中止する第一の異常検出処理
手段Ｍ４と、前記パワーステアリング装置内の軽微な異
常を検出し前記アシスト比を所定の値まで漸次変更する
第二の異常検出処理手段Ｍ５と、前記第二の異常検出処
理手段による処理中に前記パワーステアリング装置内の
重大な異常を検出し前記モータの制御を中止する第三の
異常検出処理手段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。

【０００８】

【作用】上述の如き構成によれば、パワーステアリング
装置内の重大な異常を検出しモータの制御を中止する第
一の異常検出処理手段Ｍ４及びパワーステアリング装置
内の軽微な異常を検出しアシスト比を所定の値まで漸次
変更する第二の異常検出処理手段Ｍ５に加えて、第二の
異常検出処理手段による処理中にパワーステアリング装
置内の重大な異常を検出しモータの制御を中止する第三
の異常検出処理手段Ｍ６が設けられているので、パワー
ステアリング装置内に軽微な異常が発生し第二の異常検
出処理手段によってアシスト比が所定の値まで漸次変更
されている過程に於てパワーステアリング装置に重大な
異常が発生した場合には、その重大な異常が第三の異常
検出処理手段によって検出され、モータの制御が中止さ
れることにより確実にパワーアシストが中止され、パワ
ーステアリング装置は確実にマニュアルステアリング装
置に切換えられる。

【０００９】

【課題を解決するための手段の補足説明】本明細書に於
て、「重大な異常」とはパワーアシストを継続すること
が車輌の走行上重大な障害となり、そのためパワーアシ
スト制御を即座に中止してパワーステアリング装置をマ
ニュアルステアリング装置に切換える必要がある異常を
意味し、「軽微な異常」とはパワーアシストを継続する
ことが車輌の走行上重大な障害とはならないが最適なパ
ワーアシストを行うことができず、そのため異常発生時
のアシスト比を所定の値まで漸次変更すること（特にア
シスト比を漸次低減し最終的にはパワーステアリング装
置をマニュアルステアリング装置に切換えること）が好
ましい異常を意味する。

【００１０】本発明の一つの実施例によれば、トルク検
出手段は一対設けられ、一方のトルク検出手段のみのオ
フセットの如き異常は軽微な異常として処理されるが、
両方のトルク検出手段のオフセットの如き異常は重大な
異常と同様に処理される。かかる構成によれば、両方の
トルク検出手段にオフセット異常が発生した場合には、
それぞれのトルク検出手段に生じた異常は軽微な異常で
あってもパワーステアリング装置全体としては重大な異
常と同様に処理されるので、不適切なパワーアシスト制
御が継続されることが確実に防止される。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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
してステアリングリンケージ部材としてのラックバー１
６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。

【００１４】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
それぞれ操舵トルクＴ1 及びＴ2 を検出するトルクセン
サ２８及び３０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。

【００１５】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。

【００１６】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及び３０よりの出力操舵トルクＴ1 及びＴ2 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、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。

【００１７】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
御信号を出力するようになっている。

【００１８】更に電子制御装置３２はパワーステアリン
グ装置に異常が発生したか否かを診断し、その異常が重
大である場合には警報ランプ５６へ制御信号を出力して
警報ランプを点滅させると共にモータの回転制御を直ち
に中止し、異常が軽微である場合には警報ランプを点灯
すると共にモータの回転出力を漸次低減するようになっ
ている。

【００１９】尚図示の実施例に於ては、トルクセンサ２
８若しくは３０に許容範囲を越えるオフセットが発生し
た場合、モータ２２が制御信号に対応する回転数回転し
ているか否かを検出する回転角センサ２６の出力パルス
の不整列、電子制御装置３２の駆動回路５２等の異常は
重大な異常として処理され、トルクセンサ２８又は３０
の断線、ショート、ノイズ重畳、温度ドリフト等の軽微
なオフセット、車速センサ３４の断線、ショート、出力
パルスの不整列、ノイズ重畳、操舵角センサ２６の断
線、ショート、出力パルスの不整列、ノイズ重畳、中点
ずれ等は軽微な異常として処理され、例外的に二つのト
ルクセンサ２８及び３０の両者にオフセット等の異常が
生じた場合は重大な異常と同様に処理される。

【００２０】またパワーステアリング装置に異常が生じ
たか否かの診断及び異常が重大な異常であるか軽微な異
常であるかの判別は、本発明の要旨をなすものではない
ので、これらについての詳細な説明を省略するが、異常
の診断及び判別は当技術分野に於て従来より提案されて
いる任意の方法により実施されてよい。

【００２１】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。尚図４に示
されたフローチャートに於て、フラグＦはパワーステア
リング装置に軽微な異常が生じているか否かに関するも
のであり、１は軽微な異常が生じていることを示してい
る。

【００２２】まずステップ１０に於てはクラッチ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、それぞれトルクセンサ２８及び
３０により検出された操舵トルクＴ1 及びＴ2 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２２の回
転角φを示す信号の読込みが行われる。

【００２３】ステップ３０に於てはパワーステアリング
装置に重大な異常が発生したか否かの判別が行われ、重
大な異常が発生している旨の判別が行われたときにはス
テップ１２０へ進み、重大な異常が発生していない旨の
判別が行われたときにはステップ４０へ進む。ステップ
４０に於てはフラグＦが１であるか否かの判別、即ちパ
ワーステアリング装置に軽微な異常が発生しているか否
かの判別が行われ、Ｆ＝１である旨の判別が行われたと
きにはステップ８０へ進み、Ｆ＝１ではない旨の判別が
行われたときにはステップ５０へ進む。

【００２４】ステップ５０に於てはパワーステアリング
装置に軽微な異常が発生したか否かの判別が行われ、軽
微な異常が発生していない旨の判別が行われたときには
ステップ６０に於てアシスト比の分子ＫがＡ（正の整
数）にセットされ、軽微な異常が発生している旨の判別
が行われたときにはステップ７０に於て警報ランンプ５
６が点灯されると共にフラグＦが１にセットされ、更に
ステップ８０に於てアシスト比の分子Ｋが１デクリメン
トされる。

【００２５】ステップ９０に於てはアシスト比の分子Ｋ
が０であるか否かの判別が行われ、Ｋ＝０である旨の判
別が行われたときにはステップ１００に於て電磁クラッ
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、図４に示されたルーチンによるパ
ワーアシスト制御を終了し、Ｋ＝０ではない旨の判別が
行われたときにはステップ１１０へ進む。

【００２６】ステップ１１０に於てはトルクセンサ２８
及び３０の両者が故障したか否かの判別、即ち二つのト
ルクセンサの何れにも断線、ショート等の異常が生じた
か否かの判別が行われ、少なくとも一方のトルクセンサ
が正常である旨の判別が行われたときにはステップ１４
０へ進み、二つのトルクセンサが故障している旨の判別
が行われたときにはステップ１２０へ進む。

【００２７】ステップ１２０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滅さ
れ、これによりパワーステアリング装置に重大な異常が
発生した旨の警報が車輌の運転者に発せられ、ステップ
１３０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、図４に示されたルーチ
ンによるパワーアシスト制御を終了する。

【００２８】ステップ１４０に於てはトルクセンサ２
８、３０により検出された操舵トルクＴ1 、Ｔ2 に基づ
き下記の数１に従って操舵トルクの平均値Ｔが演算され
ると共に、操舵トルクの平均値Ｔに基づき図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１５０に於ては下記の数２に従って基
本アシスト量Ｔabが補正される。

【００２９】

【数１】Ｔ＝（Ｔ1 ＋Ｔ2 ）／２

【数２】Ｔab＝（Ｋ／Ａ）・Ｔab

【００３０】ステップ１６０に於てはステップ２０に於
て読込みまれた車速Ｖに基づき図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
１７０に於てはステップ１５０に於て演算された補正後
の基本アシスト量Ｔabとステップ１６０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、ステップ１８０に於てはアシスト量Ｔa に対応する
電圧の制御信号が駆動回路５２を経てモータ２２へ出力
され、これにより所要のアシスト力が発生され、しかる
後ステップ２０へ戻る。

【００３１】かくして図示の実施例によれば、ステップ
１４０に於て基本アシスト量Ｔabが操舵トルクの平均値
Ｔに基づき図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１５０に於て基本アシスト量Ｔabが
補正演算され、ステップ１６０に於て車速係数Ｋv が車
速Ｖに基づき図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１７０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。

【００３２】そしてパワーステアリング装置に異常が生
じておらずそれが正常に作動している場合には、ステッ
プ３０、５０、１１０に於てノーの判別が行われること
により、ステップ１８０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
シスト力は実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。

【００３３】これに対しパワーステアリング装置に重大
な異常が生じると、ステップ３０に於てイエスの判別が
行われ、ステップ１２０に於て警報ランプ５６が点滅さ
れ、車輌の運転者にパワーステアリング装置に重大な異
常が生じている旨の警報が発せられ、またステップ１３
０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る。

【００３４】また図示の実施例によれば、パワーステア
リング装置に軽微な異常が生じると、ステップ５０に於
てイエスの判別が行われ、ステップ７０に於て警報ラン
プ５６が点灯され、車輌の運転者にパワーステアリング
装置に軽微な異常が生じている旨の警報が発せられ、ま
たステップ８０及び１５０によりアシスト比Ｋ／Ａが０
になるまで漸次低減されつつステップ１４０〜１８０が
実行される。従ってこの場合にはパワーステアリング装
置は即座にマニュアルステアリング装置に切換えられる
のではなく、アシスト比を漸次低減しつつパワーアシス
トが継続され、アシスト比が０になった段階に於てパワ
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
換えられる。

【００３５】また図示の実施例によれば、パワーステア
リング装置に軽微な異常が生じアシスト比を漸次低減し
つつパワーアシストが継続されている過程に於てパワー
ステアリング装置に重大な異常が生じると、ステップ３
０に於てイエスの判別が行われ、必ずステップ１２０及
び１３０が実行されるので、これによりパワーステアリ
ング装置に軽微な異常が生じていない状況に於て重大な
異常が生じた場合と同様、車輌の運転者に重大な異常が
生じている旨の警報が発せられると共にパワーステアリ
ング装置は確実にマニュアルステアリング装置に切換え
られる。

【００３６】更に図示の実施例によれば、二つのトルク
センサのそれぞれに生じた異常が軽微であっても両方の
トルクセンサに異常が生じれば、ステップ１１０に於て
イエスの判別が行われることによってステップ１２０及
び１３０が実行され、この場合にも車輌の運転者に重大
な異常が生じている旨の警報が発せられると共にパワー
ステアリング装置は確実にマニュアルステアリング装置
に切換えられる。

【００３７】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。

【００３８】例えば上述の実施例に於ては、ステップ１
４０に於ける基本アシスト量Ｔabの演算は二つのトルク
センサ２８及び３０により検出された操舵トルクＴ1 及
びＴ2 の平均値Ｔに基き演算されるようになっている
が、基本アシスト量はトルクセンサ２８及び３０の一方
により検出された操舵トルクに基き演算されてもよく、
その場合にはステップ５０に於て一方のトルクセンサに
軽微な異常が発生した旨の判別が行われたときには、他
方の正常なトルクセンサにより検出された操舵トルクに
基き基本アシスト量が演算されるよう構成されてよい。

【００３９】また上述の実施例に於ては、ステップ９０
に於てアシスト比の分子Ｋが０であるか否かの判別が行
われ、Ｋ＝０である旨の判別が行われるとステップ１０
０に於てクラッチが解放され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換えられるようになっ
ているが、ステップ９０に於ける判別は分子Ｋが例えば
分母Ａの半分の如き所定値Ｂになったか否かの判別とし
て行われ、Ｋ＝Ｂである旨の判別が行われたときにはク
ラッチを解放するのではなくステップ８０を迂回し分子
Ｋを常にＢに設定してステップ１１０以降が実行され、
これによりパワーステアリング装置に軽微な異常が発生
した場合には低減されたアシスト比にてパワーアシスト
制御が継続されるよう構成されてもよい。

【００４０】

【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、パワーステアリング装置内の重大な異常を
検出しモータの制御を中止する第一の異常検出処理手段
Ｍ４及びパワーステアリング装置内の軽微な異常を検出
しアシスト比を所定の値まで漸次変更する第二の異常検
出処理手段Ｍ５に加えて、第二の異常検出処理手段によ
る処理中にパワーステアリング装置内の重大な異常を検
出しモータの制御を中止する第三の異常検出処理手段Ｍ
６が設けられており、従ってパワーステアリング装置内
に軽微な異常が発生し第二の異常検出処理手段によって
アシスト比が所定の値まで漸次変更されている過程に於
てパワーステアリング装置に重大な異常が発生した場合
には、その重大な異常が第三の異常検出処理手段によっ
て検出されるので、モータの制御を中止して確実にパワ
ーアシストを中止することができ、これによりパワース
テアリング装置を確実に且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
されるパワーアシスト制御ルーチン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の平
均値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 ２２…モータ ２４…電磁クラッチ ２６…操舵角センサ ２８、３０…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 (72)発明者 坪井 正昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車 株式会社内 (72)発明者 渡辺 智之 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車 株式会社内

Claims (1)

【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所定の
   アシスト比に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、前記パワーステアリング装置内
   の重大な異常を検出し前記モータの制御を中止する第一
   の異常検出処理手段と、前記パワーステアリング装置内
   の軽微な異常を検出し前記アシスト比を所定の値まで漸
   次変更する第二の異常検出処理手段と、前記第二の異常
   検出処理手段による処理中に前記パワーステアリング装
   置内の重大な異常を検出し前記モータの制御を中止する
   第三の異常検出処理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。