JP2016114493A - 電動パワーステアリングの検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両搭載時の状況をより正確に再現した状況で検査することが可能な電動パワーステアリングの検査装置を提供する。【解決手段】入力軸１、出力軸２、入力軸１および出力軸２を連結するトーションバー３、トーションバー３のねじれ角を検出するトルクセンサ４、およびトルクセンサ４によって検出されたねじれ角に基づいて出力軸２にトルクを付与するアシストモータ５、を備えた電動パワーステアリングＢ１の検査を行う電動パワーステアリングの検査装置Ａ１であって、入力軸１へ検査トルクを付与するトルク入力手段７１と、出力軸２におけるトルクを検出するトルク検出手段７２と、を備えており、トルク入力手段７１からの検査トルク付与とトルク検出手段７２による検出を行う検査モードと、トルク入力手段７１から付与される検査トルクの値を一定とした状態で、アシストモータ５にパルス状の電流を供給して振動を発生させる振動付与モードと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電動パワーステアリングの検査装置に関する。

電動パワーステアリングは、ステアリングホイールに伝えられる運転者の操舵力を増幅させて車輪の駆動を行うユニットである。一般的な電動パワーステアリングは、例えば、ステアリングシャフトなどの入力軸に取り付けられたトーションバーのねじれ角をトルクセンサで検出する。ＥＣＵと呼ばれるコントロールユニットは、検出したねじれ角の大きさに基づき、出力軸に付与すべきアシストトルクを決定する。そして、ＥＣＵは、アシストモータを駆動制御することにより、出力軸にアシストトルクを付与する。

特許文献１には、電動パワーステアリングの検査を行うための検査装置の一例が開示されている。この検査装置は、組み立てが完了し車両への取り付けがなされる前の段階において、電動パワーステアリングの動作が適切になされるかを検査するものである。具体的には、入力軸に検査トルクを付与する。この検査トルク付与に応じて、アシストモータによるアシストがなされる。かかる状況において、トーションバーに対して車輪側に取り付けられる出力軸でのトルクを検出する。検査トルクと出力軸での検出トルクとの関係から、電動パワーステアリングが適切に作動しているか否かが判断される。

しかしながら、上述した検査装置によって検査される電動パワーステアリングは、組み立てが完了したばかりのものがほとんどである。これに対し、検査を終了した後に車両に搭載された電動パワーステアリングは、走行などに起因する振動を受ける等の環境に曝される。このため、検査装置による検査結果が適切であっても、車両搭載後にある程度以上の振動を受けると、電動パワーステアリングの動作に支障をきたしてしまうことが懸念される。

特開２０１４−１８５８９７号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、車両搭載時の状況をより正確に再現した状況で検査することが可能な電動パワーステアリングの検査装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される電動パワーステアリングの検査装置は、入力軸、出力軸、前記入力軸および前記出力軸を連結するトーションバー、前記トーションバーのねじれ角を検出するねじれ角検出部、および前記ねじれ角検出部によって検出された前記ねじれ角に基づいて前記出力軸にトルクを付与するアシストモータ、を備えた電動パワーステアリングの検査を行う電動パワーステアリングの検査装置であって、前記入力軸へ検査トルクを付与するトルク入力手段と、前記出力軸におけるトルクを検出するトルク検出手段と、を備えており、前記ねじれ角検出部による前記ねじれ角の検出および前記アシストモータによるトルクの付与を有効とした状態で、前記トルク入力手段からの検査トルク付与と前記トルク検出手段による検出を行う検査モードと、前記トルク入力手段から付与される検査トルクの値を一定とした状態で、前記アシストモータにパルス状の電流を供給することにより、前記電動パワーステアリングに振動を発生させる振動付与モードと、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、前記電動パワーステアリングの検査を、完成直後の状態だけでなく、走行時に想定される振動を付与した後の状態で行うことができる。これにより、完成直後には潜在化していた前記電動パワーステアリングの不具合を、振動付与によって顕在化させることができる。しかも、この振動付与モードは、前記電動パワーステアリングの駆動源である前記アシストモータを用いて行うため、たとえば検査装置に振動を発生させるための専用のモータなどの駆動源を備える必要がない。したがって、前記電動パワーステアリングによれば、車両搭載時の状況をより正確に再現した状況で前記電動パワーステアリングを検査することが可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係る電動パワーステアリングの検査装置の一例を示す全体概略図である。 本発明に係る電動パワーステアリングの検査装置の一例による検査を示すフローチャートである。 本発明に係る電動パワーステアリングの検査装置の一例における振動付与モードを示す全体概略図である。 本発明に係る電動パワーステアリングの検査装置の一例における検査モードの入力トルクと出力トルクとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る電動パワーステアリングの検査装置の一例を示している。本実施形態の検査装置Ａ１は、電動パワーステアリングＢ１を検査するものであり、トルク入力手段７１、トルク検出手段７２および制御部７３を備えている。

電動パワーステアリングＢ１は、ステアリングホイールＳｈに伝えられる運転者の操舵力を増幅させて車輪の駆動を行うユニットであり、入力軸１、出力軸２、トーションバー３、トルクセンサ４、アシストモータ５、減速機５１およびコントロールユニット６を備えている。

入力軸１は、ステアリングホイールＳｈが取り付けられることにより、ステアリングホイールＳｈを介して運転手の操舵力が入力される軸である。なお、電動パワーステアリングＢ１における検査においてはステアリングホイールＳｈが取り付けられていることは必須ではなく、同図においては想像線で示している。

出力軸２は、車輪（図示略）側に位置する軸であり、車輪を転舵するためのトルクが出力される軸である。

トーションバー３は、入力軸１と出力軸２とを連結している。トーションバー３は、入力軸１に操舵力が入力されると、このトルクに応じてねじれ変形を生じうるものである。

トルクセンサ４は、トーションバー３に生じたねじれ変形のねじれ角を検出するセンサであり、本発明で言うねじれ角検出部に相当する。トルクセンサ４の具体的な構成は特に限定されないが、その一例としては、出力軸２に嵌合された磁石部と、この磁石部を囲むように入力軸１に嵌合されたホール素子部とを有する構成が挙げられる。ホール素子部に対して磁石部が相対回転すると、その回転角がトーションバー３のねじれ角として検出され、ねじれ角検出信号Ｓｔｂとして出力される。

アシストモータ５は、電動パワーステアリングＢ１によるアシストの駆動源である。アシストモータ５は、出力軸２に対して減速機５１を介して連結されている。減速機５１は、アシストモータ５の駆動力を出力軸２へと伝達する機構であり、たとえば、ウォームギヤによって構成されている。この場合、アシストモータ５のシャフトには、ウォーム（ねじ歯車）が取り付けられ、出力軸２にはウォームホイール（はす歯歯車）が取り付けられる。

コントロールユニット６は、電動パワーステアリングＢ１においてトルクセンサ４のねじれ角検出信号Ｓｔｂに基づいてアシストモータ５へのアシスト電流Ｉｔａを決定し供給する制御を行うものである。また、コントロールユニット６は、当該機能に加えて乗用車の走行に供する種々の装置や機構の動作制御を行ってもよく、ＥＣＵと称される場合がある。また、本実施形態においては、電動パワーステアリングＢ１の制御部７３からのモード指令信号Ｓｍにしたがって、後述する検査モードと振動付与モードとが搭載されている。

係る構成とされた電動パワーステアリングＢ１は、組み立てが完了した後であって車両への搭載前の段階で、検査装置Ａ１に装填される。トルク入力手段７１は、電動パワーステアリングＢ１の入力軸１に連結されるものであり、入力軸１に検査トルクを入力する手段である。トルク入力手段７１の具体的な構成は特に限定されないが、たとえばモータが挙げられる。このようなトルク入力手段７１の場合、制御部７３によって決定されあるいは供給されるトルク電流Ｉｔｉによってトルクを発生する。

トルク検出手段７２は、電動パワーステアリングＢ１の出力軸２に連結されるものであり、出力軸２から出力されるトルクを検出する手段である。トルク検出手段７２の具体的な構成は特に限定されないが、たとえば出力軸２の回転を停止させうるブレーキを具備する構成が挙げられる。このようなトルク検出手段７２の場合、出力軸２の回転を停止させるためにブレーキが発揮する停止力の大きさが出力軸２から出力されるトルクの大きさと相関する。そして、トルク検出手段７２は、そのトルクの大きさをトルク検出信号Ｓｔｏとして出力する。

制御部７３は、電動パワーステアリングＢ１における検査を制御するものであり、一般的には、ＣＰＵ、メモリ、インターフェースなどを具備する。本実施形態においては、制御部７３は、検査におけるモードをモード指令信号Ｓｍによってコントロールユニット６に指令する。また、制御部７３は、トルク入力手段７１へのトルク電流Ｉｔｉの供給や、トルク検出手段７２からのトルク検出信号Ｓｔｏの受信を行う。さらに、制御部７３は、検出結果に基づいて、電動パワーステアリングＢ１の適否を判断する機能を有する。

次いで、電動パワーステアリングＢ１による検査装置Ａ１の検査の一例について以下に述べる。

図２は、検査装置Ａ１による検査のフローチャートを示している。図１に示したように検査装置Ａ１に電動パワーステアリングＢ１が装填されると、検査開始のステップが実行される。

次いで、電動パワーステアリングＢ１は、制御部７３によるモード選択処理などによって、図３に示す振動付与モードを実行する。振動付与モードにおいては、トルク入力手段７１から付与される検査トルクの値が一定とされる。本実施形態においては、振動付与モードの典型例として、トルク入力手段７１から検査トルクが付与されない例について説明する。すなわち、トルク入力手段７１からの検査トルクの値が０で一定である例であり、トルク電流Ｉｔｉは供給されない。また、トルク検出手段７２による有意な検出はなされず、トルク検出信号Ｓｔｏは出力されない。

また、制御部７３は、コントロールユニット６に対して振動付与モードをとらせるモード指令信号Ｓｍを送信する。これを受けたコントロールユニット６は、振動付与モードに応じたアシスト電流Ｉｔａをアシストモータ５に供給する。振動付与モードにおけるアシスト電流Ｉｔａとしては、パルス電流が与えられる。このパルス電流は、検査装置Ａ１に、たとえば走行時に生じうる振動を擬似的に発生させることを目的として供給される。パルス信号の周波数は、たとえば１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの周波数が適宜選択される。この周波数は、走行時に頻繁に生じると想定される値に一定に設定されてもよいし、走行時に生じると想定される下限周波数から上限周波数までを連続して、または段階的に設定してもよい。このようなパルス電流とされたアシスト電流Ｉｔａがアシストモータ５に供給されると、アシストモータ５が加振源となり、電動パワーステアリングＢ１が振動する。アシストモータ５による加振は、予め定められた時間、あるいは任意に取り付けられた振動センサ（図示略）による振動検出結果に基づいた時間、継続される。以上の処理を終えると、振動付与モードが終了する。

次いで、電動パワーステアリングＢ１は、制御部７３によるモード選択処理などによって、図２に示す検査モードを実行する。検査モードにおいては、図１に示すように、制御部７３からモード指令信号Ｓｍが送信され、コントロールユニット６が検査モードをとる。このモードでは、コントロールユニット６は、トルクセンサ４からのねじれ角検出信号Ｓｔｂを受信し、このねじれ角検出信号Ｓｔｂに基づいてアシスト電流Ｉｔａを決定し、またアシストモータ５にアシスト電流Ｉｔａを供給する。すなわち、検査装置Ａ１は、車両に搭載した際に通常発揮すべき操舵力の増幅機能を発揮する状態とされる。

制御部７３は、トルク入力手段７１に対してトルク電流Ｉｔｉを供給する。トルク電流Ｉｔｉの大きさと時間との関係は特に限定されないが、車両の通常の運転において入力軸１に入力される大きさおよび向きのトルクが満遍なく付与されることが好ましい。トルク電流Ｉｔｉの供給によってトーションバー３にねじり変形が生じると、トルクセンサ４からのねじれ角検出信号Ｓｔｂに基づいてコントロールユニット６がアシスト電流Ｉｔａをアシストモータ５に供給する。出力軸２には、トルク入力手段７１からの検査トルクとアシストモータ５からのトルクとが付与されることとなり、その合計されたトルクがトルク検出手段７２によって検出され、トルク検出信号Ｓｔｏとして制御部７３に送信される。

図４は、トルク電流Ｉｔｉの一例を採用した場合の、入力軸１への入力トルクＴＩと出力軸における出力トルクＴＯとの関係を示している。本例においては、入力トルクＴＩは、点Ｐ０、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ１、点Ｐ３、点Ｐ４、点Ｐ３、点Ｐ０の順で、連続的に付与されている。点Ｐ０は、入力トルクＴＩが０の点である。点Ｐ１、点Ｐ２と点Ｐ３、点Ｐ４とは、ステアリングホイールＳｈの操舵方向が互いに反対側であることを意味する。電動パワーステアリングＢ１のコントロールユニット６のアシストパターンは、本例においては、点Ｐ０から点Ｐ１および点Ｐ０から点Ｐ３の領域においては、アシストを行わなず、点Ｐ１から点Ｐ２および点Ｐ３から点Ｐ４の領域においてアシストを行う設定とされている。

図示されたカーブは、設計において理想とされる状態に検査装置Ａ１がある場合の入力トルクＴＩと出力トルクＴＯとの関係を示している。すなわち、入力トルクＴＩが、０から一方向に増大し、極大値を経由して減少し、０を経由して反対方向に増大し、極大値を経由して０に戻っている。このような履歴を入力トルクＴＩが経た場合に、出力トルクＴＯの値が、一つの線上、または一つの線を中心とする所定の帯状領域に収まると、検査装置Ａ１が適切な状態であると判断される。

一方、振動付与モードの振動によって、検査装置Ａ１のいずれかの部位に不具合が生じた場合、これに起因して、出力トルクＴＯが上述した一つの線上、または一つの線を中心とする所定の帯状領域から外れる。トルク検出手段７２による検出結果が、かかる不具合を示すものである場合、制御部７３は、その検査装置Ａ１を不適切なものとして判断する。

次に、検査装置Ａ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、電動パワーステアリングＢ１の検査を、完成直後の状態だけでなく、走行時に想定される振動を付与した後の状態で行うことができる。これにより、完成直後には潜在化していた電動パワーステアリングＢ１の不具合を、振動付与によって顕在化させることができる。しかも、この振動付与モードは、電動パワーステアリングＢ１の駆動源であるアシストモータ５を用いて行うため、検査装置Ａ１に振動を発生させるための専用のモータなどの駆動源を備える必要がない。したがって、電動パワーステアリングＢ１によれば、車両搭載時の状況をより正確に再現した状況で電動パワーステアリングＢ１を検査することが可能である。

本発明に係る電動パワーステアリングの検査装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電動パワーステアリングの検査装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

図４に示した入力トルクＴＩの付与パターンは一例であり、電動パワーステアリングＢ１の不具合を判断しうるパターンであれば様々なパターンを採用できる。図２に示したフローチャートにおいては、振動付与モードを一回実施した後に、検査モードを一回実施しているが、振動付与モードおよび検査モードの少なくともいずれかを複数回実施してもよい。

また、検査モードを一旦中断し、振動付与モードを実施した後に、検査モードを再開してもよい。この場合、たとえば、図４おける点Ｐ１と点Ｐ２との間の任意の点において入力トルクＴＩを一定に保持する。この際、入力トルクＴＩの大きさに応じて、アシストモータ５からトルクが付与されている。そして、入力トルクＴＩが一定とされた状態およびアシストモータ５からのトルクが付与された状態を維持しつつ、検査モードから振動付与モードにモードを変更する。そして、アシストモータ５には、トルク付与に必要とされるアシスト電流Ｉｔａに、上述した振動を発生するためのアシスト電流Ｉｔａを加えた電流を供給する。これにより、上述した点において電動パワーステアリングＢ１に振動が付与される。この振動付与を所定時間実行した後に、振動付与モードから検査モードに復帰する。このような構成によっても、車両搭載時の状況をより正確に再現した状況で電動パワーステアリングＢ１を検査することが可能である。

Ａ１ 検査装置
Ｂ１ 電動パワーステアリング
１ 入力軸
２ 出力軸
３ トーションバー
４ トルクセンサ
５ アシストモータ
５１ 減速機
６ コントロールユニット
７１ トルク入力手段
７２ トルク検出手段
７３ 制御部
Ｓｈ ステアリングホイール
Ｓｔｂ ねじれ角検出信号
Ｉｔａ アシスト電流
Ｓｍ モード指令信号
Ｉｔｉ トルク電流
Ｓｔｏ トルク検出信号
ＴＩ 入力トルク
ＴＯ 出力トルク

Claims (1)

1. 入力軸、出力軸、前記入力軸および前記出力軸を連結するトーションバー、前記トーションバーのねじれ角を検出するねじれ角検出部、および前記ねじれ角検出部によって検出された前記ねじれ角に基づいて前記出力軸にトルクを付与するアシストモータ、を備えた電動パワーステアリングの検査を行う電動パワーステアリングの検査装置であって、
   前記入力軸へ検査トルクを付与するトルク入力手段と、
   前記出力軸におけるトルクを検出するトルク検出手段と、を備えており、
   前記ねじれ角検出部による前記ねじれ角の検出および前記アシストモータによるトルクの付与を有効とした状態で、前記トルク入力手段からの検査トルク付与と前記トルク検出手段による検出を行う検査モードと、
   前記トルク入力手段から付与される検査トルクの値を一定とした状態で、前記アシストモータにパルス状の電流を供給することにより、前記電動パワーステアリングに振動を発生させる振動付与モードと、を備えることを特徴とする、電動パワーステアリングの検査装置。

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