JP2005067280A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動パワーステアリング装置において、第１、第２モータを主モータあるいは副モータとして使用する際に、それらの損耗を均等化する。
【解決手段】 電動パワーステアリング装置は、操舵トルク伝達経路上に第１、第２モータＭａ，Ｍｂを配置し、その一方をアシスト制御の開始時から作動する主モータとし、その他方を主モータの出力の不足時に作動する副モータとする。第１モータＭａを主モータとして第２モータＭｂを副モータとする第１の制御状態と、第２モータＭｂを主モータとして第１モータＭａを副モータとする第２の制御状態とを切替手段４３で切り替え可能とし、記憶手段４１に記憶された第１、第２モータＭａ，Ｍｂの通算起動回数に基づいてアシスト制御の開始毎に第１、第２の制御を交互に切り替える。これにより、特定のモータが作動時間の長い主モータとして継続的に使用される事態を回避し、第１、第２モータＭａ，Ｍｂの損耗を均一化して寿命を延ばすことができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ステアリングハンドルに入力される操舵トルクを車輪に伝達する操舵トルク伝達経路上に第１モータおよび第２モータを配置した電動パワーステアリング装置に関する。

ステアリングハンドルにステアリングシャフトを介して接続されたピニオンシャフトに設けたピニオンを、ステアリングギヤボックスに摺動自在に支持されたラックバーに設けたラックに噛合させるとともに、前記ピニオンシャフトに設けたウオームホイールにモータの回転軸に設けたウオームを噛合させることで、ドライバーがステアリングハンドルに加える操舵トルクをモータが発生するアシストトルクでアシストする電動パワーステアリング装置が、下記特許文献１により公知である。
特開２００１−１０６１０１号公報

ところで、ＲＶ車両のような高軸荷重の車両に電動パワーステアリング装置を搭載する場合、大きなアシストトルクを得るために２個のモータを設けることが考えられる。この場合、第１、第２モータの両方を常に作動させる必要はないため、アシストの開始時には第１モータだけを作動させ、その後に必要なアシスト量が増加して第１モータの出力だけでは不足する状態になったとき、更に第２モータを作動させて必要なアシスト量を確保することが望ましい。

しかしながら、上述したような制御を採用すると、第１モータの通算作動時間が必ず第２モータの通算作動時間よりも長くなるため、第２モータが殆ど損耗していないのに第１モータの損耗が進んでしまう可能性がある。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、電動パワーステアリング装置の第１、第２モータを主モータあるいは副モータとして使用する際に、それらの損耗を均等化することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングハンドルに入力される操舵トルクを車輪に伝達する操舵トルク伝達経路上に第１モータおよび第２モータを配置した電動パワーステアリング装置であって、第１モータを主モータとして第２モータを副モータとする第１の制御状態と、第２モータを主モータとして第１モータを副モータとする第２の制御状態とを切り替え可能としたことを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、イグニッションスイッチがオンされる毎に、第１の制御および第２の制御を切り替えることを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、アシスト制御の開始毎に、第１の制御および第２の制御を切り替えることを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、第１、第２モータの作動時間が均等になるように、第１の制御および第２の制御を切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置が提案される。

請求項１の構成によれば、電動パワーステアリング装置の第１、第２モータのうち、第１モータを主モータとして第２モータを副モータとする第１の制御状態と、第２モータを主モータとして第１モータを副モータとする第２の制御状態とを切り替えるので、特定のモータが作動時間の長い主モータとして継続的に使用される事態を回避し、第１、第２モータの損耗を均一化して寿命を延ばすことができる。

請求項２の構成によれば、イグニッションスイッチがオンされる毎に第１の制御および第２の制御を切り替えるので、第１モータが主モータとなる頻度と第２モータが主モータとなる頻度とを同じにして、第１、第２モータの損耗を均一化することができる。

請求項３の構成によれば、アシスト制御の開始毎に第１の制御および第２の制御を切り替えるので、第１モータが主モータとなる頻度と第２モータが主モータとなる頻度とを同じにして、第１、第２モータの損耗を均一化することができる。

請求項４の構成によれば、第１、第２モータの作動時間が均等になるように第１の制御および第２の制御を切り替えるので、作動時間が短いモータを主モータにして第１、第２モータの損耗を均一化することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１は電動パワーステアリング装置の全体斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は第１、第２モータの切替制御を説明するフローチャート、図５は第１、第２モータの制御系のブロック図である。

図１に示すように、ステアリングハンドル１１と一体に回転する上部ステアリングシャフト１２は、上部ユニバーサルジョイント１３、下部ステアリングシャフト１４および下部ユニバーサルジョイント１５を介して、減速機ケース１６から上方に突出するピニオンシャフト１７に接続される。減速機ケース１６の下端に接続されたステアリングギヤボックス１８の左右両端から突出するタイロッド１９，１９が、左右の車輪ＷＬ，ＷＲの図示せぬナックルに接続される。減速機ケース１６には第１、第２モータＭａ，Ｍｂが支持されており、これらの第１、第２モータＭａ，Ｍｂの作動が、減速機ケース１６の内部に収納した操舵トルクセンサＳｔからの信号が入力される電子制御ユニットＵにより制御される。

図２および図３に示すように、減速機ケース１６はステアリングギヤボックス１８と一体の下部ケース２１と、その上面にボルト２２…で結合された中間ケース２３と、その上面にボルト２４…で結合された上部ケース２５とで構成されており、ステアリングギヤボックス１８および上部ケース２５にボールベアリング２６，２７で前記ピニオンシャフト１７が回転自在に支持される。ピニオンシャフト１７の下端に設けられたピニオン２８が、ステアリングギヤボックス１８の内部に左右移動自在に支持したラックバー２９に設けられたラック３０に噛合する。ステアリングギヤボックス１８に形成した貫通孔１８ａに押圧部材３１が摺動自在に収納されており、貫通孔１８ａを閉塞するナット部材３２との間に配置したスプリング３３で押圧部材３１をラックバー２９の背面に向けて付勢することで、ラックバー２９の撓みを抑制してラック３０をピニオン２８に正しく噛合させることができる。

減速機ケース１６の内部に延びる第１モータＭａおよび第２モータＭｂの回転軸３４ａ，３４ｂは、各々一対のボールベアリング３５，３６で下部ケース２１に回転自在に支持される。第１モータＭａおよび第２モータＭｂの回転軸３４ａ，３４ｂに設けられた第１、第２ウオーム３７ａ，３７ｂは、ピニオンシャフト１７に固定された共通のウオームホイール３８の直径方向両側に噛合する。第１、第２ウオーム３７ａ，３７ｂおよびウオームホイール３８は減速機３９を構成する。また第１、第２モータＭａ，Ｍｂおよび減速機３９はアシストトルク入力手段４０を構成する。

電子制御ユニットＵは、操舵トルクセンサＳｔで検出した操舵トルクをパラメータとし、マップ検索により目標モータ駆動電流を算出し、第１、第２モータＭａ，Ｍｂに供給される電流が前記目標モータ駆動電流に一致するようにフィードバック制御を行う。このようにして第１、第２モータＭａ，Ｍｂが駆動されると、それらの回転軸３４ａ，３４ｂに設けた第１、第２ウオーム３７ａ，３７ｂに噛合するウオームホイール３８に第１、第２モータＭａ，Ｍｂからのアシストトルクが伝達されることで、ドライバーがステアリングハンドル１１に加える操舵トルクがアシストされる。

このとき、第１、第２モータＭａ，Ｍｂは同時に作動せず、先ずその一方だけを作動させ、その後に必要なアシスト量が増加して前記一方のモータの出力だけでは不足する状態になったとき、更に他方のモータを作動させて必要なアシスト量を確保するようになっている。

以下、電子制御ユニットＵで行われる第１、第２モータＭａ，Ｍｂの制御の内容を、図４のフローチャートおよび図５のブロック図を参照して説明する。

先ず、ステップＳ１で、ドライバーがステアリングハンドル１１を操作して電動パワーステアリング装置に対するアシスト指令が出力されると、ステップＳ２で、記憶手段４１に記憶された第１、第２モータＭａ，Ｍｂの通算起動回数（ＣＰＷＲ）を主モータ選択手段４２に読み込む。通算起動回数とは、車両の完成時からの電動パワーステアリング装置の起動回数を積算したもので、第１、第２モータＭａ，Ｍｂが交換されたような特殊な場合を除いてリセットされることはない。

続くステップＳ３で、主モータ選択手段４２に読み込んだ通算起動回数の最下位ビットが「０」であれば、ステップＳ４，Ｓ５で第１、第２モータＭａ，Ｍｂをそれぞれ主モータおよび副モータとして選択し、切替手段４３を図５の実線位置に切り替える。その結果、主モータである第１モータＭａは主制御ロジック４４によりパワードライブユニット４５を介して制御され、アシスト開始時から駆動される。その後、第１モータＭａの出力だけでは不足する場合に、副モータである第２モータＭｂがフェード制御ロジック４６によりパワードライブユニット４７を介して制御され、その出力で第１モータＭａの出力を補って必要なアシスト量を確保する。

一方、前記ステップＳ３で、主モータ選択手段４２に読み込んだ通算起動回数の最下位ビットが「１」であれば、ステップＳ６，Ｓ７で第１、第２モータＭａ，Ｍｂをそれぞれ副モータおよび主モータとして選択し、切替手段４３を図５の鎖線位置に切り替える。その結果、主モータである第２モータＭｂは主制御ロジック４４によりパワードライブユニット４７を介して制御され、アシスト開始時から駆動される。その後、第２モータＭｂの出力だけでは不足する場合に、副モータである第１モータＭａがフェード制御ロジック４６によりパワードライブユニット４５を介して制御され、その出力で第２モータＭｂの出力を補って必要なアシスト量を確保する。

そしてステップＳ８で、記憶手段４１に記憶された第１、第２モータＭａ，Ｍｂの通算起動回数をインクリメントする。

以上のように、電子制御ユニットＵが第１モータＭａを主モータとして第２モータＭｂを副モータとする第１の制御状態と、第２モータＭｂを主モータとして第１モータＭａを副モータとする第２の制御状態とを切り替えるので、第１モータＭａだけが、あるいは第２モータＭｂだけが主モータとして継続的に使用される事態を回避し、第１、第２モータＭａ，Ｍｂの損耗を均一化して寿命を延ばすことができる。特に、アシスト制御の開始毎に第１の制御および第２の制御を交互に切り替えるので、第１モータＭａが主モータとなる頻度と第２モータＭｂが主モータとなる頻度とを同じにして、第１、第２モータＭａ，Ｍｂの損耗をより精度良く均一化することができる。

次に、図５に基づいて第１実施例の変形例を説明する。

第１実施例では記憶手段４１に第１、第２モータＭａ，Ｍｂの通算起動回数が記憶されているが、この変形例では記憶手段４１に第１、第２モータＭａ，Ｍｂの通算作動時間が記憶されている。主モータ選択手段４２は、記憶手段４１に記憶された第１、第２モータＭａ，Ｍｂの通算作動時間に基づいて、通算作動時間が少ない一方のモータを主モータとして選択する。その結果、やがて第１、第２モータＭａ，Ｍｂの通算作動時間の大小関係が入れ代わると、今度は他方のモータが主モータとして選択されることで、第１モータＭａが主モータとなる頻度と第２モータＭｂが主モータとなる頻度とを同じにして、第１、第２モータＭａ，Ｍｂの損耗をより精度良く均一化することができる。

しかして、この変形例によっても、前述した第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。

図６および図７は本発明の第２実施例を示すもので、図６は電動パワーステアリング装置の全体斜視図、図７は図６の７−７線拡大断面図である。

第１実施例ではステアリングハンドル１１により直接駆動されるピニオンシャフト１７をアシストトルク入力手段４０でアシストしていたが、第２実施例では前記ピニオンシャフト１７（第１ピニオンシャフト１７）とは別個の第２ピニオンシャフト１７′をアシストトルク入力手段４０でアシストするようになっている。

即ち、第２実施例では、第１ピニオンシャフト１７に設けた第１ピニオン２８は、ドライバーがステアリングハンドル１１に加えた操舵トルクをそのままラック３０に伝達するだけであり、第２ピニオンシャフト１７′を駆動するアシストトルク入力手段４０はステアリングギヤボックス１８の左端側に設けられている。アシストトルク入力手段４０の構造は第１実施例のものとほぼ同一であり、第１実施例の部材と対応する部材には第１実施例と同じ符号が付してある。

図２および図７を比較すると明らかなように、第２実施例の減速機ケース１６は上部ケース２５を備えておらず、ステアリングギヤボックス１８および中間ケース２３にボールベアリング２６，２７を介して短い第２ピニオンシャフト１７′が支持される。そして第２ピニオンシャフト１７′の下端に設けた第２ピニオン２８′が、ラックバー２９のラック３０に噛合する。第２実施例のアシストトルク入力手段４０のその他の構造は、第１実施例のそれと同じである。

しかして、この第２実施例によっても、第１、第２モータＭａ，Ｍｂを第１実施例と同様に制御することで、第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、第１、第２実施例では第１、第２モータＭａ，Ｍｂを同じ減速機ケース１６に設けているが、それらを別個の減速機ケースに設けても良い。

また実施例では電動パワーステアリング装置に対するアシスト指令が出力される毎に主モータおよび副モータを入れ替えているが、イグニッションスイッチがオンされる毎に主モータおよび副モータを入れ替えても同様の効果を達成することができる。

また実施例では副モータの作動時間が主モータの作動時間よりも短い設定としたが、両モータの作動時間が同等で負荷が異なる場合にも、本発明を好適に適用することができる。

第１実施例に係る電動パワーステアリング装置の全体斜視図 図１の２−２線拡大断面図 図２の３−３線断面図 第１、第２モータの切替制御を説明するフローチャート 第１、第２モータの制御系のブロック図 第２実施例に係る電動パワーステアリング装置の全体斜視図 図６の７−７線拡大断面図

符号の説明

１１ ステアリングハンドル
Ｍａ 第１モータ（モータ）
Ｍｂ 第２モータ（モータ）
ＷＬ 車輪
ＷＲ 車輪

Claims (4)

1. ステアリングハンドル（１１）に入力される操舵トルクを車輪（ＷＬ，ＷＲ）に伝達する操舵トルク伝達経路上に第１モータ（Ｍａ）および第２モータ（Ｍｂ）を配置した電動パワーステアリング装置であって、
   第１モータ（Ｍａ）を主モータとして第２モータ（Ｍｂ）を副モータとする第１の制御状態と、第２モータ（Ｍｂ）を主モータとして第１モータ（Ｍａ）を副モータとする第２の制御状態とを切り替え可能としたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. イグニッションスイッチがオンされる毎に、第１の制御および第２の制御を切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. アシスト制御の開始毎に、第１の制御および第２の制御を切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 第１、第２モータ（Ｍａ，Ｍｂ）の通算作動時間が均等になるように、第１の制御および第２の制御を切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。