JP2019123475A - 電動パワーステアリングシステムのベルトドライブの健康状態を測定する方法。 - Google Patents
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Abstract
Description
ユーザーがハンドルを回すと、ステアリングコラムは歯車とステアリングラックの歯部とを噛み合わせてステアリングラックを移動させる。同時にステアリングコラムに装着されたトルクセンサーは電子制御ユニットに情報を伝達する。続いて、モーターは電子制御ユニットの指令によって主動輪を駆動するとともにベルトを作動させる。ベルトはナットに被さる被動輪を駆動するとともにナットを回転させる。続いてナットはステアリングラックのねじ部を移動させる。上述した稼働方式により、パワーステアリング機能をユーザーに提供する。
ずれ現象に伴ってベルトドライブの老化が進行するため、電動パワーステアリングシステムは補助パワーを十分に生じることができなくなる。或いは、ベルトが断裂したうえで方向転換を行う際、補助パワーが急になくなるため、危険を招く。従って、ずれ現象を測定することによって電動パワーステアリングシステムのベルトドライブの健康状態を確実に把握することは重視すべきである。
しかしながら、上述した特許文献1の測定方法に基づいて求めた健康状態数値、即ち電動パワーステアリングシステム全体に対する健康状態数値から、単一部品を対象に健康状態を探ることはできない。つまり、稼働中のベルトを対象に健康状態を測定することによってベルトが突然に断裂してドライバーを危険に巻き込むことを避けることはできない。
前記電動パワーステアリングシステムはピニオンステアリング機構、小歯車、ナットおよびモーターを備える。ピニオンステアリング機構はハウジングおよびステアリングラックを有する。ハウジングは第一開口部および第二開口部を有する。ステアリングラックは第一開口部および第二開口部を貫通するようにハウジング内に装着され、歯部およびねじ部を有する。小歯車はステアリングコラムに連結され、ステアリングラックの歯部と噛み合うように装着される。ナットはハウジング内のステアリングラックのねじ部に締め付けられる。モーターはハウジングに固定され、少なくとも一つの回転子、出力軸、主動輪、被動輪およびベルトを有する。回転子は出力軸を回転させる。主動輪は出力軸に接続される。被動輪はナットに被さる。ベルトは主動輪および被動輪に被さる。電動パワーステアリングシステムのベルトドライブの健康状態を測定する方法は下記のステップを含める。ステップa)即ち情報の測定は、第一センサーによってステアリングコラムの運転時間当たりの回転数を測定し、第一測定データを作成し、第二センサーによって回転子の時間当たりの回転数を測定し、第二測定データを作成することである。ステップb)即ち情報の判読は、回転子とステアリングコラムとの相対的な回転関係および判断基準がデータベースに予め保存してある電子制御ユニット(ECU)によって第一測定データおよび第二測定データを読み取ることである。ステップc)即ちずれ状態の判断は次の通りである。第一測定データまたは第二測定データおよびデータベース内の回転関係に基づいて電子制御ユニットは対比データを作成し、第二測定データまたは第一測定データと対比データとを比較する。両者の差が閾値より小さい場合が正常と判定される。両者の差が閾値より大きい場合がずれ現象と判定される。
図1から図3に示すように、第1実施形態による電動パワーステアリングシステムのベルトドライブの健康状態を測定する方法は電動パワーステアリングシステム10に応用される。電動パワーステアリングシステム10はピニオンステアリング機構11、小歯車12、ナット13およびモーター14を備える。
両者の差が閾値より小さい(例えば閾値の10%)場合が正常と判定される。両者の差が閾値より大きい場合がずれ現象と判定される。
図1から図4および図6に示すように、本発明の第2実施形態による電動パワーステアリングシステムのベルトドライブの健康状態を測定する方法は第1実施形態に対し、さらにステップd)を含む。
ステップd)即ち健康状態の診断は次のとおりである。電子制御ユニット17はずれ現象の発生した時間を記録し、予め設定した時間帯(例えば2秒間)において、あらかじめ電子制御ユニット17に保存された頻度閾値(2回/2秒)よりずれ現象の発生頻度が小さい場合を警戒状態と判定し、ずれ現象の発生頻度が頻度閾値より大きい場合を危険状態と判定する。ステップd)において危険状態が判明した場合、電子制御ユニット17は警告情報を発信することによってユーザーに警告する。つまり、健康状態の判断結果は異なるランプで表示され、ユーザーに注意を促す。
出力信号、即ち出力値が高出力条件より大きい場合は高出力状態と判定される。ずれ現象が発生しない場合は正常状態と判定される。非高出力状態下でずれ現象が発生した場合は危険状態と判定される。高出力状態下でずれ現象が発生し、発生頻度が頻度閾値より小さい場合は警戒状態と判定される。高出力状態下でずれ現象が発生し、発生頻度が頻度閾値より大きい場合は危険状態と判定される。上述したステップにより、使用状況を詳細に切り分け、ユーザーの要望に近づけることができる。
11 ピニオンステアリング機構(pinion steering mechanism)
111 ハウジング
111a 第一開口部
111b 第二開口部
112 ステアリングラック(steering rack)
112a 歯部(toothed portion)
112b ねじ部(screwed portion)
12 小歯車(pinion)
121 ステアリングコラム(steering column)
13 ナット
14 モーター
142 出力軸
143 主動軸
144 被動軸
145 ベルト
15 第一センサー
16 第二センサー
17 電子制御ユニット
18 トルクセンサー
19 電流センサー
21 タイロッド(tie rod)
D データベース
前記電動パワーステアリングシステムはピニオンステアリング機構、小歯車、ナットおよびモーターを備える。ピニオンステアリング機構はハウジングおよびステアリングラックを有する。ハウジングは第一開口部および第二開口部を有する。ステアリングラックは第一開口部および第二開口部を貫通するようにハウジング内に装着され、歯部およびねじ部を有する。小歯車はステアリングコラムに連結され、ステアリングラックの歯部と噛み合うように装着される。ナットはハウジング内のステアリングラックのねじ部に螺合される。モーターはハウジングに固定され、少なくとも一つの回転子、出力軸、主動輪、被動輪およびベルトを有する。回転子は出力軸を回転させる。主動輪は出力軸に接続される。被動輪はナットに被さる。ベルトは主動輪および被動輪に被さる。電動パワーステアリングシステムのベルトドライブの健康状態を測定する方法は下記のステップを含める。ステップa)即ち情報の測定は、第一センサーによってステアリングコラムの運転時間当たりの回転数を測定し、第一測定データを作成し、第二センサーによって回転子の時間当たりの回転数を測定し、第二測定データを作成することである。ステップb)即ち情報の判読は、回転子とステアリングコラムとの相対的な回転関係および判断基準がデータベースに予め保存してある電子制御ユニット(ECU)によって第一測定データおよび第二測定データを読み取ることである。ステップc)即ちずれ状態の判断は次の通りである。第一測定データまたは第二測定データおよびデータベース内の回転関係に基づいて電子制御ユニットは対比データを作成し、第二測定データまたは第一測定データと対比データとを比較する。両者の差が閾値より小さい場合が正常と判定される。両者の差が閾値より大きい場合がずれ現象と判定される。
Claims (5)
- 電動パワーステアリングシステムに応用され、ステップa)からステップc)を含み、
前記電動パワーステアリングシステムは、ピニオンステアリング機構、小歯車、ナットおよびモーターを備え、
前記ピニオンステアリング機構は、ハウジングおよびステアリングラックを有し、前記ハウジングは第一開口部および第二開口部を有し、前記ステアリングラックは第一開口部および第二開口部を貫通するようにハウジング内に装着され、歯部およびねじ部を有し、
前記小歯車は、ステアリングコラムに連結され、前記ステアリングラックの前記歯部と噛み合うように装着され、
前記ナットは、前記ハウジング内の前記ステアリングラックの前記ねじ部に締め付けられ、
前記モーターは、前記ハウジングに固定され、少なくとも一つの回転子、出力軸、主動輪、被動輪およびベルトを有し、前記回転子は前記出力軸を回転させ、前記主動輪は前記出力軸に接続され、前記被動輪は前記ナットに被さり、前記ベルトは前記主動輪および前記被動輪に被さり、
前記ステップa)即ち情報の測定は、第一センサーによって前記ステアリングコラムの運転時間当たりの回転数を測定し、第一測定データを作成し、第二センサーによって前記回転子の時間当たりの回転数を測定し、第二測定データを作成することであり、
前記ステップb)即ち情報の判読は、前記回転子と前記ステアリングコラムとの相対的な回転関係および判断基準がデータベースに予め保存してある電子制御ユニット(ECU)によって前記第一測定データおよび前記第二測定データを読み取ることであり、
前記ステップc)即ちずれ状態の判断は、前記第一測定データまたは前記第二測定データおよび前記データベース内の前記回転関係に基づいて前記電子制御ユニットが対比データを作成し、前記第二測定データまたは前記第一測定データと前記対比データとを比較し、両者の差が閾値より小さい場合を正常と判定し、両者の差が前記閾値より大きい場合をずれ現象と判定することであることを特徴とする、
電動パワーステアリングシステムのベルトドライブの健康状態を測定する方法。 - 前記第一測定データおよび前記第二測定データは、回転角度、角速度および角加速度のいずれか一つまたはその組み合わせであ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システムのベルトドライブの健康状態を測定する方法。
- 前記ステップc)において、ずれ現象が発生した際、前記電子制御ユニットは警告情報を発信することによって注意を呼びかけ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システムのベルトドライブの健康状態を測定する方法。
- さらに健康状態を診断するステップd)を含み、前記ステップd)において、前記電子制御ユニットはずれ現象の発生した時間を記録し、予め設定した時間帯において、あらかじめ前記電子制御ユニットに保存された頻度閾値よりずれ現象の発生頻度が小さい場合を警戒状態と判定し、ずれ現象の発生頻度が前記頻度閾値より大きい場合を危険状態と判定す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システムのベルトドライブの健康状態を測定する方法。
- 前記ステップd)において、さらに前記ステアリングコラムに位置するトルクセンサーによって運転手の出力を測定するか、電流センサーによって前記モーターの出力を測定し、出力信号を前記電子制御ユニットに出力し、続いて高出力条件を設定し、前記出力信号、即ち出力値が前記高出力条件より大きい場合は高出力状態と判定され、ずれ現象が発生しない場合は正常状態と判定され、非高出力状態下でずれ現象が発生した場合は危険状態と判定され、高出力状態下でずれ現象が発生し、前記発生頻度が前記頻度閾値より小さい場合は警戒状態と判定され、高出力状態下でずれ現象が発生し、前記発生頻度が前記頻度閾値より大きい場合は危険状態と判定されることを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリングシステムのベルトドライブの健康状態を測定する方法。
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