JP2004058895A - Electric steering gear - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動により操舵アシストを行う電動操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、モータ駆動により操舵アシストを行う電動操舵装置としては、例えば特開2001−138929号公報に記載されるように、モータに流れる電流に基づいてモータの過熱状態の検出を行う電動パワーステアリング装置が知られている。この装置は、モータの電流値に基づいてモータの発熱量を推定し、モータの過熱状態を検出しようとするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータが過熱状態となるのは、頻繁にハンドル操舵が行われる場合のほか、操舵力伝達系の摩耗などの劣化が進みモータ負荷が増大化したような場合もある。このため、操舵力伝達系の劣化を検出しようとするときに、モータの過熱状態を検出しただけでは、ハンドル操作に起因するものか、操舵力伝達系の劣化に起因するものかどうか検出することが困難である。
【0004】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、操舵力伝達系の劣化を適切に検出できる電動操舵装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る電動操舵装置は、車両に搭載され、ハンドル操作に応じモータを駆動させて操舵制御を行う電動操舵装置において、 車両の車速が所定の車速以上であるときのモータの出力状態に基づいて、モータの出力を転舵輪側へ伝達させる操舵伝達機構の劣化度を判断する判断手段を備えたことを特徴とする。
【0006】
また本発明に係る電動操舵装置は、判断手段が、車速が所定の車速以上であるときのモータに流れる電流値に関する物理量に基づいて劣化度を判断することを特徴とする。
【0007】
また本発明に係る電動操舵装置は、判断手段が、車速が所定の車速以上であって電流値に関する物理量が所定値以上であるときに操舵伝達機構が寿命に達したと判断することを特徴とする。
【0008】
また本発明に係る電動操舵装置は、操舵伝達機構がモータの出力を減速させて転舵輪側へ伝達させる減速機であることを特徴とする。
【0009】
これらの発明によれば、車速が所定以上であるときのモータの出力状態に基づいて操舵伝達機構の劣化度を判断することにより、ハンドルの据え切りによってモータの出力が増加する場合に操舵伝達機構の劣化と判断することが避けられ、減速機などの操舵伝達機構の劣化度を適切に検出することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0011】
図1は実施形態に係る電動操舵装置の構成概要図である。
【0012】
本図に示すように、電動操舵装置1には、ハンドル2の操舵力を転舵輪3に伝達させる操舵伝達系に伝達比可変機構4が設けられている。伝達比可変機構4は、ハンドル2の操舵角と転舵輪3の転舵角の伝達比を可変とするものである。伝達比可変機構4の入力軸5は、ハンドル2に接続されている。
【0013】
また、伝達比可変機構4の出力軸6は、ラックアンドピニオンなどで構成されるギヤ装置7を介して転舵輪3、3に接続されている。ギヤ装置7は、出力軸6の回転入力によりタイロッド8を移動させて転舵輪3、3を転舵させる。
【0014】
入力軸5には、操舵角センサ10が設けられている。操舵角センサ10は、入力軸5の回転状態に基づいて、ハンドル2の操舵角度を検出する操舵角検出手段として機能する。
【0015】
伝達比可変機構4には、モータ30、減速機40及びロック機構50が収容されている。モータ30は、ハンドル2の操作に応じて駆動する電動機であり、ハンドル2の操作に応じた駆動電流を操舵制御器20から受けて駆動し、操舵のアシスト力を発生させる。
【0016】
モータ30のステータ31は、伝達比可変機構4のハウジング4aに取り付けられている。モータ30のロータ32は、減速機40を介して出力軸6に接続されている。減速機40は、モータ30の回転出力を減速して出力する減速手段であり、モータ30の出力を転舵輪3側へ伝達させる操舵伝達機構の一部として機能する。
【0017】
モータ30の出力は、減速機40で減速されて出力軸6に出力される。減速機40としては、例えば遊星歯車機構が用いられる。この減速機40において、各歯車間の潤滑剤として例えばグリースが用いられる。
【0018】
また、伝達比可変機構4には、回転センサ21が設けられている。回転センサ21は、モータ30の回転軸33の回転位置を検出する回転検出手段として機能する。
【0019】
操舵角センサ10及び回転センサ21の検出信号は、操舵制御器20に入力される。操舵制御器20は、電動操舵装置1の装置全体の制御を行うものであり、例えばCPU、ROM、RAM、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成される。
【0020】
また、操舵制御器20には、車両に設置される車速センサ22の検出信号が入力される。車速センサ22は、車両の走行速度を検出する車速検出手段として機能する。
【0021】
また、操舵制御器20は、モータ30へ駆動電流を供給する。その際、モータ30に流れる電流値に基づいて、モータ出力状態であるモータ30の出力トルクを推定し、そのモータ30の出力トルクに基づき減速機40の劣化度を判断する判断手段として機能する。なお、モータ電流値によりモータトルクを推定しているが、実際にモータトルクを検出し、そのモータトルク基づいて減速機40の劣化度を判断することも可能である。
【0022】
また、操舵制御器20は、操舵角センサ10、車速センサ22などの検出信号に基づいて伝達比可変機構4に駆動信号を出力して伝達比を調整し操舵制御を行う。
【0023】
図2に本実施形態に係る電動操舵装置の動作を示すフローチャートを示す。
【0024】
本図のS10に示すように、イグニッションスイッチがオンされることにより制御処理が開始され、車速V及びモータ30の電流Iの読み込みが行われる。車速Vの読み込みは、車速センサ22の出力信号に基づいて行われる。
【0025】
そして、S12に移行し、車両の車速Vが予め設定される車速値Vx以上であるか否かが判断される。車速値Vxとしては、ハンドル2の据え切りでないことを判断することができる下限車速が設定され、例えば5km/hに設定される。
【0026】
S12にて車両の車速Vが車速値Vx以上でないと判断されたときには、ハンドル2の据え切りによりモータ出力が増大化しているおそれがあるとして、制御処理を終了する。
【0027】
一方、S12にて車両の車速Vが車速値Vx以上であると判断されたときには、S14に移行し、モータ30の出力が所定以上であるが否かが判断される。この判断は、モータ30に流れる電流Iの物理値が所定値以上であるか否かに基づいて行われる。例えば、モータ30に流れる電流Iが予め設定される電流値Ix以上であるか否かに基づいて行われる。このとき、電流値Ixは、車速Vが小さいほど大きい値になるように設定するのが望ましい。
【0028】
また、モータ30の電流Iの物理値として、電流Iそのものではなく、電流二乗積算値ΣI2を用いてもよい。すなわち、電流二乗積算値ΣI2が予め設定される電流二乗積算値ΣIx2以上であるか否かに基づいて、モータの出力状態が判断される。この場合も、電流二乗積算値ΣIx2は、車速Vが小さいほど大きい値になるように設定するのが望ましい。
【0029】
そして、S14にて、モータ30の出力が所定以上であると判断されたときには、操舵伝達機構である減速機40の劣化度が所定以上である又は減速機40が寿命であるとして、劣化処理が行われる(S16)。一方、S14にて、モータ30の出力が所定以上でないと判断されたときには、制御処理を終了する。
【0030】
劣化処理としては、例えば、減速機40の劣化したこと、減速機40の交換又は減速機40のメンテナンスなどがインストルメントパネルなどに表示される。また、劣化処理として、ロック機構50によるロックが行われる。この場合、入力軸5と出力軸6が機械的に直結した状態となり、モータ30及び減速機40の作動なく、操舵が可能となる。
【0031】
以上のように、本実施形態に係る電動操舵装置1によれば、車速Vが所定の車速値Vx以上であるときのモータ30の出力状態に基づいて操舵伝達機構である減速機40の劣化度を判断することにより、ハンドル2の据え切りによりモータ30の出力が増加する場合に減速機40の劣化と判断するようなことが避けられ、減速機40の劣化度を適切に検出することができる。
【0032】
本実施形態に係る電動操舵装置1は、伝達比可変機構4の作動により、低車速では運転者による操舵に対する操舵量が大きく、高車速では運転者による操舵に対する操舵量が低速時に比べて小さくなるように操舵制御している。このような操舵制御により、低車速ではより車両の方向転換を容易にし、高車速では走行安定性を高めることができる。一方、このようにして操舵制御を行うと、高車速時では、モータ30が動く量が減少し、操舵伝達機構の正常時と劣化時におけるモータトルクの差が現れにくい。このため、電動操舵装置1において、ハンドル2の据え切りでない車速以上であって、操舵伝達機構の劣化状態とそうでないときのモータトルク差が現れる上限車速以下の車速範囲でのみ、上述した操舵伝達機構の劣化検出を行うことが好ましい。これによって、より劣化状態を正確に把握することができる。
【0033】
また、操舵伝達機構として機能低下を生じやすい減速機40の劣化度又は寿命を検出するのに有用である。
【0034】
なお、本実施形態では、モータ30の出力状態を電流Iに関する物理量に基づいて推定する場合について説明したが、本発明に係る電動操舵装置はそのようなものに限られるものではなく、モータ30の温度を検出してモータ30の出力状態を検出するものであってもよい。
【0035】
また、本実施形態では、操舵伝達機構として減速機40の劣化度、寿命を検出する場合について説明したが、その他操舵伝達機構を構成するもの劣化度、寿命を検出に適用してもよい。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、操舵伝達機構の劣化度を適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る電動操舵装置の構成図である。
【図2】図1の電動操舵装置における動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…電動操舵装置、2…ハンドル、3…転舵輪、4…伝達比可変機構、5…入力軸、6…出力軸、10…操舵角センサ、20…操舵制御器、21…回転センサ、22…車速センサ、30…モータ、40…減速機(操舵伝達機構)、50…ロック機構。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric steering device that performs steering assist by driving a motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an electric steering device that performs steering assist by driving a motor, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-138929, an electric power steering device that detects an overheated state of a motor based on a current flowing through the motor is known. Are known. This device estimates the amount of heat generated by the motor based on the current value of the motor, and attempts to detect an overheated state of the motor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, the motor may be overheated not only when the steering wheel is frequently operated, but also when the motor load increases due to deterioration such as wear of the steering force transmission system. Therefore, when trying to detect the deterioration of the steering force transmission system, it is necessary to detect whether the overheating state of the motor alone is caused by the steering operation or the deterioration of the steering force transmission system. Is difficult.
[0004]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an electric steering device capable of appropriately detecting deterioration of a steering force transmission system.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, an electric steering device according to the present invention is mounted on a vehicle, and in an electric steering device that performs steering control by driving a motor in accordance with a steering operation, an output state of the motor when a vehicle speed of the vehicle is equal to or higher than a predetermined vehicle speed. And a judgment means for judging the degree of deterioration of the steering transmission mechanism for transmitting the output of the motor to the steered wheels based on the control signal.
[0006]
Further, the electric steering device according to the present invention is characterized in that the judging means judges the degree of deterioration based on a physical quantity relating to a current value flowing through the motor when the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined vehicle speed.
[0007]
Further, the electric steering device according to the present invention is characterized in that the judging means judges that the steering transmission mechanism has reached the end of its life when the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined vehicle speed and a physical quantity related to a current value is equal to or higher than a predetermined value. I do.
[0008]
Further, the electric steering apparatus according to the present invention is characterized in that the steering transmission mechanism is a reduction gear that reduces the output of the motor and transmits the output to the steered wheels.
[0009]
According to these inventions, by determining the degree of deterioration of the steering transmission mechanism based on the output state of the motor when the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined value, the steering transmission mechanism is increased when the output of the motor increases due to the turning of the steering wheel. The deterioration of the steering transmission mechanism such as the speed reducer can be appropriately detected.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
[0011]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric steering device according to an embodiment.
[0012]
As shown in the figure, the electric steering device 1 is provided with a variable transmission ratio mechanism 4 in a steering transmission system that transmits the steering force of the steering wheel 2 to the steered wheels 3. The variable transmission ratio mechanism 4 varies the transmission ratio between the steering angle of the steering wheel 2 and the steered angle of the steered wheels 3. The
[0013]
Further, the output shaft 6 of the variable transmission ratio mechanism 4 is connected to the steered wheels 3, 3 via a gear device 7 composed of a rack and pinion or the like. The gear device 7 moves the tie rod 8 in response to the rotation input of the output shaft 6 to steer the steered wheels 3.
[0014]
The
[0015]
The variable transmission ratio mechanism 4 accommodates the
[0016]
The
[0017]
The output of the
[0018]
In addition, the transmission ratio variable mechanism 4 is provided with a
[0019]
The detection signals of the
[0020]
Further, a detection signal of a
[0021]
The steering
[0022]
Further, the steering
[0023]
FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of the electric steering apparatus according to the present embodiment.
[0024]
As shown in S10 in this figure, the control process is started by turning on the ignition switch, and the vehicle speed V and the current I of the
[0025]
Then, the flow shifts to S12, where it is determined whether or not the vehicle speed V of the vehicle is equal to or higher than a preset vehicle speed value Vx. As the vehicle speed value Vx, a lower limit vehicle speed at which it can be determined that the steering wheel 2 is not stationary is set, for example, 5 km / h.
[0026]
When it is determined in S12 that the vehicle speed V of the vehicle is not equal to or higher than the vehicle speed value Vx, it is determined that there is a possibility that the motor output has increased due to the stationary steering of the steering wheel 2, and the control process ends.
[0027]
On the other hand, when it is determined in S12 that the vehicle speed V is equal to or higher than the vehicle speed value Vx, the process proceeds to S14, and it is determined whether the output of the
[0028]
Further, as the physical value of the current I of the
[0029]
Then, when it is determined in S14 that the output of the
[0030]
As the deterioration process, for example, the deterioration of the
[0031]
As described above, according to the electric steering apparatus 1 according to the present embodiment, the deterioration degree of the
[0032]
In the electric steering apparatus 1 according to the present embodiment, the steering amount for the driver's steering is large at a low vehicle speed, and the steering amount for the driver's steering is small at a high vehicle speed, compared with the low speed, due to the operation of the transmission ratio variable mechanism 4. The steering is controlled as follows. Such steering control makes it easier to change the direction of the vehicle at low vehicle speeds and enhances running stability at high vehicle speeds. On the other hand, when the steering control is performed in this manner, the amount of movement of the
[0033]
Further, it is useful for detecting the degree of deterioration or the life of the
[0034]
In the present embodiment, a case has been described in which the output state of the
[0035]
In the present embodiment, the case where the deterioration degree and the life of the
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to appropriately detect the degree of deterioration of the steering transmission mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of the electric steering device of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric steering device, 2 ... Steering wheel, 3 ... Steering wheel, 4 ... Transmission ratio variable mechanism, 5 ... Input shaft, 6 ... Output shaft, 10 ... Steering angle sensor, 20 ... Steering controller, 21 ... Rotation sensor, 22 ... vehicle speed sensor, 30 ... motor, 40 ... reduction gear (steering transmission mechanism), 50 ... lock mechanism.
Claims (4)
前記車両の車速が所定の車速以上であるときの前記モータの出力状態に基づいて、前記モータの出力を転舵輪側へ伝達させる操舵伝達機構の劣化度を判断する判断手段を備えたこと、
を特徴とする電動操舵装置。In an electric steering device mounted on a vehicle and performing steering control by driving a motor in accordance with a steering wheel operation,
A determination unit configured to determine a degree of deterioration of a steering transmission mechanism that transmits an output of the motor to a steered wheel based on an output state of the motor when the vehicle speed of the vehicle is equal to or higher than a predetermined vehicle speed;
An electric steering device characterized by the above-mentioned.
を特徴とする請求項1に記載の電動操舵装置。The determining means determines the degree of deterioration based on a physical quantity related to a current value flowing through the motor when the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined vehicle speed;
The electric steering apparatus according to claim 1, wherein:
を特徴とする請求項2に記載の電動操舵装置。When the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined vehicle speed and the physical quantity related to the current value is equal to or higher than a predetermined value, the determining unit determines that the steering transmission mechanism has reached the end of its life.
The electric steering apparatus according to claim 2, wherein:
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電動操舵装置。The steering transmission mechanism is a reduction gear that reduces the output of the motor and transmits the output to the steered wheels.
The electric steering device according to any one of claims 1 to 3, wherein
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