JP3912217B2

JP3912217B2 - 電動操舵装置

Info

Publication number: JP3912217B2
Application number: JP2002221653A
Authority: JP
Inventors: 慎利中津; 巡児河室; 隆博小城
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP2004058895A

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。

Claims

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、
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。
前記判断手段は、前記車速が所定の車速以上であるときの前記モータに流れる電流値に関する物理量に基づいて、前記劣化度を判断すること、
を特徴とする請求項１に記載の電動操舵装置。
前記判断手段は、前記車速が所定の車速以上であって前記電流値に関する物理量が所定値以上であるときに、前記操舵伝達機構が寿命に達したと判断すること、
を特徴とする請求項２に記載の電動操舵装置。
前記操舵伝達機構は、前記モータの出力を減速させて前記転舵輪側へ伝達させる減速機であること、
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。