JP2003127880A - パワーステアリング装置 - Google Patents
パワーステアリング装置Info
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- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
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Abstract
を判定することができるパワーステアリング装置を提供
する。 【解決手段】電子制御ユニット2は、トルク演算部2
1、乗算部22、時間積分部23、加算部24およびE
EPROM25を備えている。トルク演算部21は、電
動モータに流れるモータ電流値Iにトルク定数Ktrgを
乗じることにより、電動モータの発生トルクを演算す
る。乗算部22は、電動モータの発生トルクとモータ角
速度ωとを乗算することにより、電動モータMの仕事率
Uを求める。時間積分部23は、乗算部22から入力さ
れる仕事率Uを時間積分することにより、イグニッショ
ンキースイッチがオンされている間に電動モータがした
仕事∫Udtを求め、その求めた仕事∫UdtをEEPRO
M25に記憶されている負荷積算値に加算して、この加
算値を新たな負荷積算値としてEEPROM25に書き
込む。
Description
生トルクまたは電動モータによって駆動されるオイルポ
ンプの発生油圧によって操舵補助するパワーステアリン
グ装置に関する。
舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワ
ーステアリング装置が用いられている。このようなパワ
ーステアリング装置には、たとえば、電動モータの発生
トルクを操舵補助力としてステアリング機構に与える電
動式のものや、電動モータによりオイルポンプを駆動し
て、オイルポンプからパワーシリンダに作動油を供給
し、このパワーシリンダの発生トルクを操舵補助力とし
てステアリング機構に与える電動油圧ポンプ式のものが
ある。
エンジンの寿命などで廃棄される車両の中には、まだ十
分に使用可能な電動モータやこの電動モータを駆動制御
するための電子制御ユニットを備えたステアリング装置
を搭載しているものがある。しかし、これまでの使用に
よる劣化の進み具合が判らず、そのため、今後の耐用年
数を推定できないので、電動モータや電子制御ユニット
を、廃棄される車両から回収して再利用するといったこ
とはできなかった。
たは電子制御ユニットの劣化状態を判定することができ
るパワーステアリング装置を提供することである。
目的を達成するための請求項1記載の発明は、ステアリ
ング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構(1)
に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であっ
て、ステアリング操作に応じて駆動制御される電動モー
タ(M)と、この電動モータの劣化状態を判定するため
の要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段(25,2
04)とを含むことを特徴とするパワーステアリング装
置である。
る対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、劣化状態判定要素記憶手段に電動モ
ータの劣化状態を判定するための要素が記憶されている
から、たとえば、この電動パワーステアリング装置が搭
載された車両が廃棄処分される際に、劣化状態判定要素
記憶手段に記憶されている判定要素に基づいて、電動モ
ータの劣化状態を判定することができ、その電動モータ
を車両から回収して再利用可能か否かを判定することが
できる。また、廃棄される多数の車両に搭載されていた
劣化状態判定要素記憶手段から読み出した判定要素の統
計を取ることにより、電動モータの使用年数と劣化状態
との関係などを調べることができ、電動モータの寿命設
計の最適化を図ることが容易になる。
るための要素は、請求項2記載のように、上記電動モー
タに作用した負荷の積算値であってもよいし、請求項3
記載のように、上記電動モータに作用した負荷の履歴で
あってもよい。また、請求項4記載のように、上記電動
モータの周囲の雰囲気温度に基づいて演算された劣化量
の積算値であってもよい。さらに、請求項5記載のよう
に、上記電動モータの周囲の雰囲気温度に基づいて演算
された劣化量の履歴であってもよいし、請求項6記載の
ように、上記電動モータの周囲の雰囲気温度の履歴であ
ってもよい。
に応じた操舵補助力をステアリング機構(1)に与えて
操舵補助するパワーステアリング装置であって、上記ス
テアリング機構に与えられる操舵補助力を制御するため
の電子制御ユニット(2)と、この電子制御ユニット
(2)の劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化
状態判定要素記憶手段(204)とを含むことを特徴と
するパワーステアリング装置である。
手段に電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要
素が記憶されているから、たとえば、この電動パワース
テアリング装置が搭載された車両が廃棄処分される際
に、劣化状態判定要素記憶手段に記憶されている判定要
素に基づいて、電子制御ユニットの劣化状態を判定する
ことができ、その電子制御ユニットを車両から回収して
再利用可能か否かを判定することができる。また、廃棄
される多数の車両に搭載されていた劣化状態判定要素記
憶手段から読み出した判定要素の統計を取ることによ
り、電子制御ユニットの使用年数と劣化状態との関係な
どを調べることができ、電子制御ユニットの寿命設計の
最適化を図ることが容易になる。
判定するための要素は、請求項8記載のように、上記電
子制御ユニットの周囲の雰囲気温度に基づいて演算され
た劣化量の積算値であってもよいし、請求項9記載のよ
うに、上記電子制御ユニットの周囲の雰囲気温度に基づ
いて演算された劣化量の履歴であってもよい。さらに、
請求項10記載のように、上記電子制御ユニットの周囲
の雰囲気温度の履歴であってもよい。
グ機構に与えるべき操舵補助力の発生源であってもよ
く、上記電子制御ユニットは、操舵補助力の発生源とし
ての電動モータをステアリング操作に応じて駆動制御す
るものであってもよい。さらに、上記電動モータは、上
記ステアリング機構に与えるべき操舵補助力の発生源と
してのパワーシリンダに作動油を供給するためのオイル
ポンプの駆動源であってもよく、さらに、上記電子制御
ユニットは、上記オイルポンプの駆動源としての電動モ
ータをステアリング操作に応じて駆動制御するものであ
ってもよい。
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、この
発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の
基本的な構成を示す概念図である。この電動パワーステ
アリング装置は、車両のステアリング機構1に関連して
設けられ、このステアリング機構1に操舵補助力を与え
るためのものである。
操作されるステアリングホイール11と、このステアリ
ングホイール11に連結されたステアリングシャフト1
2と、ステアリングシャフト12の先端に設けられたピ
ニオンギヤ13と、車両の幅方向に延びたラックバー1
4とを含む。ラックバー14には、ラックギヤ部14a
が形成されていて、このラックギヤ部14aにピニオン
ギヤ13が噛合している。また、ラックバー14の両端
には、タイロッドやナックルアームなど(図示せず)を
介して、それぞれ舵取り用の車輪LW,RWが結合され
ており、ラックバー14の車幅方向の直線運動は、タイ
ロッドやナックルアームなどによって車輪LW,RWの
転舵力に変換される。
2の回転は、ピニオンギヤ13およびラックギヤ部14
aによってラックバー14の直線運動に変換され、さら
に、その直線運動の方向に応じた転舵力に変換されて車
輪LW,RWに伝達される。ステアリングシャフト12
は、ステアリングホイール11側に結合された入力側シ
ャフト12Aと、ラックバー14側に結合された出力側
シャフト12Bとに分割されている。入力側シャフト1
2Aと出力側シャフト12Bとは、これらの相対的な回
転により捩れを生じるトーションバー15で互いに連結
されている。また、出力側シャフト12Bには、減速機
構16が介装されており、この減速機構16を介して、
電動モータMの回転力が操舵補助力として入力されるよ
うになっている。
ら駆動電流が供給されるようになっている。電子制御ユ
ニット2には、トーションバー15に生じる捩れの方向
および大きさを操舵トルクとして検出するトルクセンサ
31、電動モータMのロータの回転位置(ロータ回転位
置)を検出するロータ回転位置センサ32、電動モータ
Mに流れる電流(モータ電流)を検出するモータ電流セ
ンサ33、およびこの電動パワーステアリング装置が搭
載された車両の走行速度(車速)を検出する車速センサ
34が接続されている。電子制御ユニット2は、トルク
センサ31、ロータ回転位置センサ32および車速セン
サ34に基づいて電流指令値を設定し、この電流指令値
およびモータ電流センサ33によって検出されるモータ
電流の値に基づいて、電動モータMに流れる駆動電流を
フィードバック制御する。
ニット2は、電動モータMに作用した負荷の積算値を求
め、その求めた負荷積算値を電動モータMの劣化状態
(劣化の進み具合)を判定する際の要素として記憶する
機能を有している。これにより、この電動パワーステア
リング装置が搭載された車両が廃棄処分される際に、電
子制御ユニット2に記憶されている負荷積算値に基づい
て、電動モータMの劣化状態を判定することができ、た
とえば、その電動モータMを車両から回収して再利用可
能か否かを判定することができる。また、その際に電子
制御ユニット2から読み出した負荷積算値の統計を取る
ことにより、電動モータMの使用年数と負荷との関係な
どを調べることができ、電動モータMの寿命設計の最適
化を図ることが容易になる。
積算値記憶機能について説明するためのブロック図であ
る。電子制御ユニット2は、負荷積算値を算出するため
のトルク演算部21、乗算部22、時間積分部23およ
び加算部24、ならびに負荷積算値を記憶させておくた
めのEEPROM(電気的に消去/書込可能なROM)
25を備えている。トルク演算部21、乗算部22、時
間積分部23および加算部24は、電子制御ユニット2
に内蔵されたCPUがプログラム処理を実行することに
よりソフトウェア的に実現される。
3によって検出されるモータ電流値Iに予め定めるトル
ク定数Ktrgを乗じることにより、電動モータMから発
生されるトルクKtrg・I(Nm)を演算する。そし
て、その演算したトルクKtrg・Iを乗算部22に入力
する。乗算部22にはまた、ロータ回転位置センサ32
によって検出されるロータ回転位置の時間微分値である
モータ角速度ωが入力されるようになっている。乗算部
22は、トルク演算部21から入力されるトルクKtrg
・Iとモータ角速度ω(rad/s)とを乗算することに
より、電動モータMの仕事率Uを求め、その求めた仕事
率U=Ktrg・I・ω(Nm・rad/s)を時間積分部2
3に入力する。
れる仕事率Uを時間積分する。トルク演算部21および
乗算部22における演算は、車両のイグニッションキー
スイッチがオンにされ、ロータ回転位置センサ32およ
びモータ電流センサ33による検出が続けられている間
中繰り返し行われる。よって、時間積分部23では、イ
グニッションキースイッチがオンされている間に電動モ
ータMによって行われた仕事∫Udtが求められることに
なる。この電動モータMによって行われた仕事∫Udt
は、イグニッションキースイッチがオンされている間に
電動モータMに作用した負荷の合計量に等しい。
いる間に時間積分部23で求められた仕事∫Udtは、イ
グニッションキースイッチがオフされたことに応答して
加算部24に入力される。加算部24は、時間積分部2
3から仕事∫Udtが入力されると、EEPROM25に
記憶されている負荷積算値を読み出す。そして、その読
み出した負荷積算値に時間積分部23から入力された仕
事∫Udtを加算し、この加算値を新たな負荷積算値とし
てEEPROM25に書き込む。これにより、この電動
パワーステアリング装置の車両搭載後に電動モータMが
行った仕事∫Udtの積算値、言い換えれば電動モータM
に作用した負荷の積算値がEEPROM25に記憶され
ることになる。
説明するためのブロック図である。上述の第1の実施形
態では、電子制御ユニット2が、電動モータMに作用し
た負荷の積算値を求め、その求めた負荷積算値を電動モ
ータMの劣化状態を判定する際の要素として記憶する機
能を有しているとした。これに対して、この実施形態で
は、電子制御ユニット2(図1参照)が、電動モータM
の周囲の雰囲気温度に基づいて電動モータMの劣化量を
演算し、その演算した劣化量の積算値を電動モータMの
劣化状態を判定する際の要素として記憶する機能を有し
ている。
御ユニット2は、電動モータMの劣化量の積算値を算出
するための劣化速度演算部201、時間積分部202お
よび加算部203、ならびに劣化量の積算値を記憶して
おくためのEEPROM204を備えている。劣化速度
演算部201、時間積分部202および加算部203
は、電子制御ユニット2に内蔵されたCPUがプログラ
ム処理を実行することによりソフトウェア的に実現され
る。
寿命と電動モータMの周囲の雰囲気温度Tとの関係を定
めたアレニウスの式を用いて、電動モータMの劣化速度
Vを演算する。アレニウスの式は、電動モータMの寿命
をLとして、 L=A・exp(B/T) と表される(ただし、AおよびBは、電動モータMごと
に定められた定数)。そして、電動モータMの劣化速度
Vは、電動モータの寿命Lの逆数であることから、 V=1/L=A-1・exp(−B/T) ・・・・・・(1) と表すことができる。そこで、劣化速度演算部201
は、上記第(1)式に従って、電動モータMの劣化速度V
を求める。雰囲気温度Tは、電動モータMに関連して設
けられた温度センサによって検出されてもよいし、電子
制御ユニット2に内蔵された温度センサの検出値に基づ
いて演算により求められてもよい。
ータMの劣化速度Vは、時間積分部202に入力される
ようになっている。時間積分部202は、劣化速度演算
部201から入力される劣化速度Vを時間積分する。劣
化速度演算部201における演算は、車両のイグニッシ
ョンキースイッチがオンにされている間中繰り返し行わ
れる。よって、時間積分部202では、イグニッション
キースイッチがオンされている間における電動モータM
の劣化量∫Vdtが求められることになる。
いる間に時間積分部202で求められた劣化量∫Vdt
は、イグニッションキースイッチがオフされたことに応
答して加算部203に入力される。加算部203は、時
間積分部202から劣化量∫Vdtが入力されると、EE
PROM204に記憶されている劣化量積算値を読み出
す。そして、その読み出した劣化量積算値に時間積分部
202から入力された劣化量∫Vdtを加算し、この加算
値を新たな劣化量積算値としてEEPROM204に書
き込む。これにより、この電動パワーステアリング装置
の車両搭載後における電動モータMの劣化量∫Vdtの積
算値がEEPROM204に記憶されることになる。
の効果を得ることができる。すなわち、電動パワーステ
アリング装置が搭載された車両が廃棄処分される際に、
電子制御ユニット2のEEPROM204に記憶されて
いる電動モータMの劣化量の積算値に基づいて、電動モ
ータMの劣化状態を判定することができ、たとえば、そ
の電動モータMを車両から回収して再利用可能か否かを
判定することができる。また、その際にEEPROM2
04から読み出した劣化量積算値の統計を取ることによ
り、電動モータMの使用年数と劣化量との関係などを調
べることができ、電動モータMの寿命設計の最適化を図
ることが容易になる。
説明したが、この発明はさらに他の形態で実施すること
もできる。たとえば、上述の第1の実施形態において、
EEPROM25には、電動モータMに作用した負荷の
積算値を記憶させるとしたが、EEPROM25の記憶
容量が十分であれば、図2に破線で示すように、時間積
分部23において求められた電動モータMの仕事∫Udt
を、たとえば、車両のイグニッションキースイッチがオ
フされる毎にEEPROM25に追記していくことによ
り、EEPROM25に電動モータMがした仕事(電動
モータMに作用した負荷)の履歴を記憶させるようにし
てもよい。
ータMの周囲の雰囲気温度Tに基づいて電動モータMの
劣化量∫Vdtを演算し、その演算した劣化量∫Vdtの積
算値を電動モータMの劣化状態を判定する際の要素とし
てEEPROM204に記憶させるとしたが、EEPR
OM204の記憶容量が十分であれば、図3に破線で示
すように、時間積分部202において求められた電動モ
ータMの劣化量∫Vdtを、たとえば、車両のイグニッシ
ョンキースイッチがオフされる毎にEEPROM204
に追記していくことにより、EEPROM204に電動
モータMの劣化量∫Vdtの履歴を記憶させるようにして
もよい。
動モータMの周囲の雰囲気温度Tを所定の周期でEEP
ROM204に追記していくことにより、電動モータM
の周囲の雰囲気温度Tの履歴をEEPROM204に記
憶させるようにしてもよい。この場合、電動パワーステ
アリング装置が搭載された車両が廃棄処分される際に、
EEPROM204から雰囲気温度Tの履歴を読み出し
て、たとえば、各雰囲気温度Tによる電動モータMの劣
化量∫Vdtを演算して、その演算した劣化量∫Vdtまた
は劣化量の積算値に基づいて、電動モータMの劣化状態
を判定すればよい。
て、劣化速度演算部201は、アレニウスの式に基づく
上記第(1)式に従って、電動モータMの周囲の雰囲気温
度Tの影響による電動モータMの劣化速度Vを求める構
成としたが、10℃2倍則に基づく下記第(2)式に従っ
て、電動モータMの周囲の雰囲気温度Tの影響による電
動モータMの劣化速度Vを求める構成にしてもよい。 V=V0・2(T-T0)/10 ・・・・・・(2) ただし、V0は、温度T0の雰囲気中で動作する電動モ
ータMの寿命の逆数また、電動モータMに限らず、電子
制御ユニット2の雰囲気温度の履歴、電子制御ユニット
2の雰囲気温度に基づいて演算された電子制御ユニット
2の劣化量の履歴、または、電子制御ユニット2の劣化
量の積算値を、電子制御ユニット2の劣化状態を判定す
る際の要素としてEEPROM204に記憶させてもよ
い。電子制御ユニット2に内蔵された回路中の電解コン
デンサは、雰囲気温度によって容量減少の度合いが異な
るので、電子制御ユニット2の雰囲気温度の履歴などを
EEPROM204に記憶させておくことにより、たと
えば、電動パワーステアリング装置が搭載された車両が
廃棄処分される際に、EEPROM204にの記憶され
ているデータを読み出して、電子制御ユニット2の劣化
状態を判定することができる。さらに、その電子制御ユ
ニット2を車両から回収して再利用可能か否かを判定す
ることができる。また、その際にEEPROM204か
ら読み出したデータの統計を取ることにより、電子制御
ユニット2の使用年数と劣化量との関係などを調べるこ
とができ、電子制御ユニット2の寿命設計の最適化を図
ることが容易になる。
ング装置に限らず、電動モータでオイルポンプを駆動
し、このオイルポンプからの作動油をステアリング機構
に結合されたパワーシリンダに供給して、パワーシリン
ダから操舵補助力を発生させる電動ポンプ式パワーステ
アリング装置に適用することもできる。その他、特許請
求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施
すことが可能である。
リング装置の基本的な構成を示す概念図である。
について説明するためのブロック図である。
のブロック図である。
Claims (10)
- 【請求項1】ステアリング操作に応じた操舵補助力をス
テアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリン
グ装置であって、 ステアリング操作に応じて駆動制御される電動モータ
と、 この電動モータの劣化状態を判定するための要素を記憶
する劣化状態判定要素記憶手段とを含むことを特徴とす
るパワーステアリング装置。 - 【請求項2】上記電動モータの劣化状態を判定するため
の要素は、上記電動モータに作用した負荷の積算値を含
むことを特徴とする請求項1記載のパワーステアリング
装置。 - 【請求項3】上記電動モータの劣化状態を判定するため
の要素は、上記電動モータに作用した負荷の履歴を含む
ことを特徴とする請求項1または2記載のパワーステア
リング装置。 - 【請求項4】上記電動モータの劣化状態を判定するため
の要素は、上記電動モータの周囲の雰囲気温度に基づい
て演算された劣化量の積算値を含むことを特徴とする請
求項1ないし3のいずれかに記載のパワーステアリング
装置。 - 【請求項5】上記電動モータの劣化状態を判定するため
の要素は、上記電動モータの周囲の雰囲気温度に基づい
て演算された劣化量の履歴を含むことを特徴とする請求
項1ないし4のいずれかに記載のパワーステアリング装
置。 - 【請求項6】上記電動モータの劣化状態を判定するため
の要素は、上記電動モータの周囲の雰囲気温度の履歴を
含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記
載のパワーステアリング装置。 - 【請求項7】ステアリング操作に応じた操舵補助力をス
テアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリン
グ装置であって、 上記ステアリング機構に与えられる操舵補助力を制御す
るための電子制御ユニットと、 この電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要素
を記憶する劣化状態判定要素記憶手段とを含むことを特
徴とするパワーステアリング装置。 - 【請求項8】上記電子制御ユニットの劣化状態を判定す
るための要素は、上記電子制御ユニットの周囲の雰囲気
温度に基づいて演算された劣化量の積算値を含むことを
特徴とする請求項7記載のパワーステアリング装置。 - 【請求項9】上記電子制御ユニットの劣化状態を判定す
るための要素は、上記電子制御ユニットの周囲の雰囲気
温度に基づいて演算された劣化量の履歴を含むことを特
徴とする請求項7または8記載のパワーステアリング装
置。 - 【請求項10】上記電子制御ユニットの劣化状態を判定
するための要素は、上記電子制御ユニットの周囲の雰囲
気温度の履歴を含むことを特徴とする請求項7ないし9
のいずれかに記載のパワーステアリング装置。
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