JPH0725344A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操舵輪の縁石当りに起因して誤って異常判定
が行われパワーアシストが中止されることを防止する。 【構成】 少くとも操舵トルクに応じて操舵アシスト力
を発生するモータＭ２と、操舵アシスト力を操舵部材へ
伝達するクラッチＭ３と、モータを制御する制御装置Ｍ
４と、操舵トルクが所定値以上のときに異常判定を行う
異常判定装置Ｍ５とを有する。異常判定に応答してクラ
ッチ解放装置Ｍ６によりクラッチを解放すると共に、ク
ラッチが解放され且車速が基準値以下であるときにモー
タへ回転指令信号を出力し回転検出装置Ｍ８によりモー
タの回転が検出されると誤判定判断装置Ｍ９により異常
判定を誤判定と判断し、それに応答してクラッチ接続装
置Ｍ１０によりクラッチを接続する。

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、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操舵部材を駆
動するモータと、モータへ供給される駆動電流を制御す
ることによりモータの回転を制御する制御装置とを有
し、制御装置は少くとも操舵トルクセンサにより検出さ
れる操舵トルクに基き操舵アシスト量を演算し操舵アシ
スト量に応じてモータへの駆動電流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６３−１７５２６２号公報に記
載されている如く、トルクセンサにより検出される操舵
トルクが所定値以上のときにパワーステアリング装置の
異常と判定し、モータへの駆動電流の供給を停止してパ
ワーアシストを中止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】かかる電動式パワーステアリング装置によ
れば、操舵トルクがパワーステアリング装置の正常作動
時には生じないような値になると、そのことに応答して
モータへの駆動電流の供給が中止されるので、モータや
操舵トルクセンサ等に異常が生じているにも拘らずパワ
ーアシストが継続されることが防止され、これにより不
適切なパワーアシストが行われることが防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしモータや操舵ト
ルクセンサが正常であっても、操舵輪が縁石に当った状
態にて操舵輪がその縁石に押付けられる方向に操舵され
る場合にも操舵トルクが所定値以上の高い値になるた
め、上述の如き従来のパワーステアリング装置に於ては
モータや操舵トルクセンサ等が正常に作動しているにも
拘らずパワーステアリング装置の異常と判定され、モー
タへの駆動電流の供給が停止されてパワーアシストが中
止されてしまう虞れがある。

【０００６】本発明は、上述の如き従来の電動式パワー
ステアリング装置に於ける叙上の如き問題に鑑み、操舵
輪の縁石当りに起因して誤ってパワーステアリング装置
が異常であると判定されパワーアシストが中止されてし
まうことがない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、操舵トルクを検
出する操舵トルク検出手段Ｍ１と、少くとも操舵トルク
に応じて操舵アシスト力を発生するモータＭ２と、操舵
アシスト力を操舵部材へ伝達するクラッチＭ３と、前記
モータを制御する制御手段Ｍ４と、操舵トルクが所定値
以上のときにパワーステアリング装置の異常と判定する
異常判定手段Ｍ５とを有する電動式パワーステアリング
装置にして、前記異常判定手段による異常判定に応答し
て前記クラッチを解放するクラッチ解放手段Ｍ６と、車
速を検出する車速検出手段Ｍ７と、前記モータの回転を
検出する回転検出手段Ｍ８と、前記クラッチが解放され
且車速が基準値以下であるときに前記モータへ回転指令
信号を出力し前記回転検出手段により前記モータの回転
が検出されると前記異常判定手段による異常判定を誤判
定と判断する誤判定判断手段Ｍ９と、前記誤判定判断手
段により誤判定の判断がされたとき前記クラッチを接続
するクラッチ接続手段Ｍ１０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】操舵輪が縁石に当った状態に於て操舵輪がその
縁石に押付けられる方向に操舵されると、操舵輪は実質
的にステア変化することができないため操舵トルクが所
定値以上の高い値になり、またモータは回転することが
できないが、操舵輪が縁石より離れる方向へ操舵される
場合には操舵輪は支障なくステア変化することができ、
モータも回転することができる。また操舵輪が縁石当り
し操舵不能の状態になるのは一般に車速が非常に低い場
合である。従って車速がある基準値以下の状態に於て操
舵トルクが所定値以上の高い値になった場合には、モー
タに対し回転指令信号を出力しその場合にモータが回転
するか否かを検出することにより、操舵トルクが所定値
以上の高い値になったことが操舵輪の縁石当りに起因す
るものであるか或いは操舵トルクセンサ等の異常に起因
するものであるかを判定することができる。

【０００９】上述の如き構成によれば、異常判定手段に
より異常の判定が行われると、そのことに応答してクラ
ッチ解放手段によりクラッチが解放され、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。そしてクラッチが解放され且車速検出手段により検
出される車速が基準値以下であるときには、誤判定判断
手段によりモータへ回転指令信号が出力され回転検出手
段によりモータが回転するか否かが検出される。モータ
が回転しないときにはクラッチは解放された状態に維持
され、モータの回転が検出されると異常判定手段による
異常判定が誤判定と判断され、クラッチ接続手段により
クラッチが接続される。

【００１０】従って操舵トルクが所定値以上の高い値に
なることが操舵トルクセンサ等の異常に起因する場合に
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、これにより不適切なパワーアシ
ストが行われることが確実に防止され、操舵トルクが所
定値以上の高い値になることが操舵輪の縁石当りに起因
する場合にはそのことが確実に検出され、これにより操
舵トルクセンサ等が正常に作動しているにも拘らずパワ
ーアシストが中止されてしまう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。

【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と、
それぞれ操舵トルクＴm 及びＴs を検出するメイントル
クセンサ２８及びサブトルクセンサ３０とが設けられて
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、図には示されていない
電源によりバックアップされたランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）４５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により検出された操舵トルクＴm 及びＴs 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、図５に示された制御プ
ログラム及び図６及び図７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、図５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２
２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、更にトルクセンサ２８
等に異常が発生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。

【００１８】上述の如く構成された電動式パワーステア
リング装置に於て、メインクルクセンサ２８により検出
される操舵トルクＴm がパワーステアリング装置の正常
作動時の変動範囲を越える値になる事態として以下の五
つの場合がある。 Ｃ１： メイントルクセンサ２８の異常 Ｃ２： 駆動回路５２の異常（出力低下） Ｃ３： 駆動回路５２の異常（保持故障） Ｃ４： モータ自身のロック Ｃ５： 操舵輪の縁石当り

【００１９】下記の表１に示されている如く、上述の異
常のうちモータの回転角φに変化があるのはＣ１及びＣ
２の場合であり、Ｃ３〜Ｃ５の場合にはモータの回転角
は変化しない。またＣ５の場合には車速が０又は非常に
小さい場合に限られるので、車速がある基準値以下の場
合に電磁クラッチ２４を解放しモータに対し駆動指令信
号を出力した場合に於けるモータの回転角φの変化の有
無によりＣ５の場合を特定することができる。尚上述の
Ｃ３及びＣ４の両者を広義のモータロックと呼ぶことと
する。

【表１】 場合 回転角φの変化 車速Ｖ 駆動指令後のφの変化 Ｃ１ 有 断定不可 有 Ｃ２ 有 断定不可 有 Ｃ３ 無 断定不可 無 Ｃ４ 無 断定不可 無 Ｃ５ 無 ほぼ０ 有

【００２０】次に図４及び図５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。

【００２１】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及び３０により検出された操舵トルクＴm 及
びＴs を示す信号、車速センサ３４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を示す信号の読込みが行われる。

【００２２】ステップ３０に於ては図６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に於て読込まれ
た車速Ｖに基き図７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に於ては下
記の数１に従ってステップ３０に於て演算された基本ア
シスト量Ｔabと車速係数Ｋv との積としてアシスト量Ｔ
a が演算される。

【数１】Ｔa ＝Ｔab・Ｋv

【００２３】ステップ６０に於てはメイントルクセンサ
２８により検出された操舵トルクＴm の絶対値が基準値
Ｔmc（正の定数）以上であるか否かの判別が行われ、｜
Ｔm｜≧Ｔmcではない旨の判別が行われたときにはステ
ップ１５０へ進み、｜Ｔm ｜≧Ｔmcである旨の判別が行
われたときにはステップ７０へ進む。ステップ７０に於
てはモータの回転角φの時間微分値φd が演算されると
共に、時間微分値φdが実質的に０であるか否かの判
別、即ちモータ２２の回転角の変化があるか否かの判別
が行われ、モータの回転角の変化がない旨の判別が行わ
れたときにはステップ１１０へ進み、回転角の変化があ
る旨の判別が行われたときにはステップ８０へ進む。

【００２４】ステップ８０に於てはメイントルクセンサ
２８により検出された操舵トルクＴm とサブトルクセン
サ３０により検出された操舵トルクＴs との偏差の絶対
値が基準値Ｔc （正の定数）を越えているか否かの判
別、即ちメイントルクセンサが正常であるか否かの判別
が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ９０に
於てＲＡＭ４５にメイントルクセンサの異常を示すダイ
アグノーシスのコード信号が記憶された後ステップ１７
０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１００
に於てモータに対する駆動回路５２の出力低下の異常を
示すコード信号がＲＡＭ４５に記憶された後ステップ１
７０へ進む。

【００２５】ステップ１１０に於ては車速Ｖが基準値Ｖ
o （正の定数）以下であるか否かの判別、即ち車輌が停
車状態又は極く低車速での走行状態にあるか否かの判別
が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１６０
へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１２０に
於て電磁クラッチ２４の制御信号の出力が停止されるこ
とによってクラッチが解放されると共に駆動回路５２を
経てモータ２２へ駆動電流が出力される。尚この場合操
舵トルクＴm の符号に応じて操舵トルクが減少する方向
の駆動電流がモータへ供給される。例えば右旋回方向へ
の操舵時にステップ６０に於て肯定判別が行われたとき
には、モータを左旋回方向へ回転させる駆動電流が供給
される。

【００２６】ステップ１３０に於てはモータの回転角の
時間微分値φd の絶対値が基準値φc （正の定数）を越
えているか否かの判別、即ちモータの回転角の変化があ
るか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときには
ステップ１４０に於て電磁クラッチ２４へ制御信号が出
力されることによってクラッチが接続され、ステップ１
５０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、否定判別が行われたときにはステ
ップ１６０に於て広義のモータロックが生じていること
を示すコード信号がＲＡＭ４５に記憶された後ステップ
１７０へ進む。

【００２７】ステップ１７０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クラッチが解放され、或
いはクラッチが解放された状態に維持され、ステップ１
８０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、これによりメイントル
クセンサ２８等に異常が生じた旨の警報が車輌の運転者
に発せられる。

【００２８】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が操舵トルクＴm 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４０に於て車速係数Ｋv が車速Ｖに基づき
図７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Ｔ
abと車速係数Ｋv との積として演算される。

【００２９】そしてトルクセンサ２８等に異常が生じて
おらずこれらが正常に作動している状況に於て操舵が行
われる場合には、操舵トルクＴm の絶対値は基準値Ｔmc
以上にはならずステップ６０に於て否定判別が行われる
ので、ステップ１５０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、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。

【００３０】これに対しトルクセンサ２８の異常、駆動
回路５２の異常、モータ２２のロックの如き異常が生じ
ると、操舵トルクＴm の絶対値が基準値Ｔmc以上にな
り、ステップ６０に於て肯定判別が行われる。そしてス
テップ７０に於てモータの回転角の変化があるか否かの
判別が行われ、モータの回転角変化がある旨の判別が行
われたときにはステップ８０に於て操舵トルクＴm の絶
対値が高い値になったことがメイントルクセンサ２８の
異常に起因するか或いは駆動回路５２の出力低下に起因
するかの判定が行われ、何れの場合にもステップ１７０
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。

【００３１】またステップ７０に於てモータの回転角変
化がない旨の判別が行われたときには、ステップ１１０
に於て車輌が停車状態又は極く低車速での走行状態にあ
るか否かの判別が行われ、車輌が停車状態又は極く低車
速での走行状態にある旨の判別が行われたときにはステ
ップ１２０に於てクラッチ２４が解放された状態にてモ
ータ２２の回転が試みられ、ステップ１３０に於てモー
タの回転角変化がある旨の判別が行われたときにはステ
ップ７０に於て否定判定が行われたことが操舵輪の縁石
当りに起因する場合であるので、ステップ１４０及び１
５０に於て通常のパワーアシスト制御が実行される。

【００３２】これに対しステップ１３０に於て否定判
別、即ちモータが無負荷状態であるにも拘らず回転しな
い旨の判別が行われると、この場合は広義のモータロッ
クの場合であるので、ステップ１７０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られ
る。

【００３３】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。

【００３４】例えば上述の実施例に於ては、トルクセン
サが二つ設けられ、ステップ８０に於けるメイントルク
センサが正常であるか否かの判別は二つのトルクセンサ
の検出結果の偏差の大小により判別されるようになって
いるが、一つのトルクセンサのみが設けられ、ステップ
８０に於けるトルクセンサが正常であるか否かの判別は
例えば本願出願人による出願に係る特願平４−２７６６
１６号明細書及び図面に記載された方法の如く任意の方
法により行われてよい。

【００３５】また上述の実施例に於ては、ステップ１２
０に於て操舵トルクが減少する方向の駆動電流がモータ
へ供給されるようになっているが、ステップ１１０に於
て肯定判別が行われたときにはモータへそれを両方向へ
回転させる駆動電流を相前後して供給し、モータが何れ
かの方向へ回転するときにはステップ１４０へ進み、何
れの方向にも回転しないときにはステップ１６０へ進む
よう構成されてもよい。

【００３６】

【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、操舵トルクが所定値以上の高い値になるこ
とが操舵トルク検出手段等の異常に起因する場合には、
パワーステアリング装置を即座にマニュアルステアリン
グ装置に切換えて不適切なパワーアシストが行われるこ
とを確実に防止することができ、また操舵トルクが所定
値以上の高い値になることが操舵輪の縁石当りに起因す
る場合には、そのことを確実に検出し、これにより操舵
トルクセンサ等が正常に作動しているにも拘らずパワー
アシストが中止されてしまうことを確実に防止すること
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の一部を示すフロー
チャートである。

【図５】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の残りの部分を示す
フローチャートである。

【図６】メイントルクセンサにより検出された操舵トル
クＴm 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７】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 (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 137:00 (72)発明者 岩崎 尚 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】操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段
   と、少くとも操舵トルクに応じて操舵アシスト力を発生
   するモータと、操舵アシスト力を操舵部材へ伝達するク
   ラッチと、前記モータを制御する制御手段と、操舵トル
   クが所定値以上のときにパワーステアリング装置の異常
   と判定する異常判定手段とを有する電動式パワーステア
   リング装置にして、前記異常判定手段による異常判定に
   応答して前記クラッチを解放するクラッチ解放手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、前記モータの回転を検
   出する回転検出手段と、前記クラッチが解放され且車速
   が基準値以下であるときに前記モータへ回転指令信号を
   出力し前記回転検出手段により前記モータの回転が検出
   されると前記異常判定手段による異常判定を誤判定と判
   断する誤判定判断手段と、前記誤判定判断手段により誤
   判定の判断がされたとき前記クラッチを接続するクラッ
   チ接続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。