JP4019873B2

JP4019873B2 - 舵角比制御装置

Info

Publication number: JP4019873B2
Application number: JP2002273047A
Authority: JP
Inventors: 仁小野; 裕介加藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: DE60218594T2; EP1304276B1; EP1304276A1; JP2003182622A; US20030079932A1; DE60218594D1; US6705420B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータ等の電動駆動機構が駆動されることで、ステアリング操作による操舵角と操向車輪の転舵角との舵角比が変更可能な舵角比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動モータの回転駆動力を利用して、ステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置及びステアリング操作による操舵角と操向車輪の転舵角との舵角比を変化させる可変舵角比操舵装置においては、長時間にわたって、ステアリングの端当てロック位置での保舵、及び据え切りが繰り返されると、電動モータに大電流が流れることになり、電動モータが過熱してしまうといった虞がある。
【０００３】
このような電動モータの過熱を防ぎ保護することを目的とした電動モータの過熱保護方法として、例えば、ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと、ステアリングと一体に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢する電動モータと、操舵トルクの大きさに応じて電動モータを駆動するコントロールユニットとを備え、コントロールユニットが電動モータの巻線温度を推定し、この巻線温度がある制限温度を超えた場合に、電動モータの角速度を決定している逆起電力定数値を過熱された巻線温度に基づいて減少補正し、電動モータの温度保護制御を行うように構成された電動パワーステアリング装置の制御装置がある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１００９１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例における電動パワーステアリング装置の制御装置は、コントロールユニットで推定された電動モータの巻線温度がある制限温度を超えた場合に、逆起電力定数値を減少補正することにより、電動モータの角速度は制限されて電流値を抑制することが可能となり、電動モータの過熱保護を行っている。電動パワーステアリング装置において、上記のように電動モータの角速度を制限して電流を抑制する過熱保護方法では、電流値そのものを制限する場合のようにトルク不足となることは防止できるが、角速度を制限することにより、電動モータの応答性が低下し、これに応じてステアリング操作に対するトルクアシスト動作の応答性も低下してしまう。
【０００６】
さらに、上記過熱保護方法を、電動モータにより舵角比を変更する可変舵角比操舵装置において適用した場合には、入力側となるステアリング操作による操舵角に追従して出力される操向車輪の転舵角と、その経過時間との関係は、図９に示すように、電動モータにおける角速度制限が無く通常の電流値が与えられた場合には、電動モータの応答性は良好であり、例えばステアリングを反時計方向に端当てしたロック位置から時計方向に端当てするロック位置まで操作したときに、ステアリング中立位置からの操舵角を表す曲線Ｌａに応じた目標転舵角を表す曲線Ｌｂに対して、実線図示の曲線Ｌ１で示すように、実際の転舵角は略等しく、追従性が損なわれることなく応答できる。しかし、同一負荷で電動モータにおける角速度を制限して電流値を抑制した場合には、電動モータの応答性に遅れが発生することにより曲線Ｌｂで表す目標転舵角に対して、点線図示の曲線Ｌ２で示すように実際の転舵角の到達が遅れてしまい、その追従性を確保することができないという未解決の課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、電動モータにより、ステアリング操作の操舵角と操向車輪の転舵角との舵角比を変更可能にしている舵角比制御装置において、操舵角に対する転舵角の良好な追従性を保ちつつ、電動モータの過熱を防止することができる舵角比制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る舵角比制御装置は、運転者の操作によるステアリング操作手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、電動駆動機構により操向車輪の転舵角を前記操舵角で除した舵角比を変更可能な舵角比可変手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段で検出された車速に基づいて前記舵角比を決定する舵角比決定手段と、該舵角比決定手段により決定された舵角比に基づいて前記舵角比可変手段を制御する舵角比制御手段と、前記電動駆動機構の温度を検出する電動駆動機構温度検出手段とを備え、前記舵角比決定手段は、前記電動駆動機構温度検出手段で検出される前記電動駆動機構の温度が上昇して所定温度を超えたときには、前記電動駆動機構の温度が所定温度以下であるときの舵角比よりも小さい舵角比で、且つ前記電動駆動機構の温度が高いほど小さい舵角比を決定することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に係る舵角比制御装置は、運転者の操作によるステアリング操作手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、転舵される操向車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、前記転舵角を前記操舵角で除した舵角比を電動駆動機構により変更可能な舵角比可変手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段で検出された車速に基づいて前記舵角比を決定する舵角比決定手段と、該舵角比決定手段で決定された舵角比に基づいて操向車輪の目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、該目標転舵角算出手段で算出された目標転舵角と前記転舵角検出手段で検出された転舵角とが一致するように前記舵角比可変手段の電動駆動機構を制御する舵角比制御手段と、前記電動駆動機構の温度を検出する電動駆動機構温度検出手段とを備え、前記舵角比決定手段は、前記電動駆動機構温度検出手段で検出される前記電動駆動機構の温度が上昇して所定温度を超えたときには、前記電動駆動機構の温度が所定温度以下であるときの舵角比よりも小さい舵角比で、且つ前記電動駆動機構の温度が高いほど小さい舵角比を決定することを特徴としている。
【００１０】
さらに、請求項３に係る舵角比制御装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記舵角比決定手段は、前記電動駆動機構の温度が所定温度以下であるときには、予め決定された車速と通常用舵角比との関係を示す通常用舵角比算出制御マップを参照して、前記車速検出手段で検出された車速に基づいて通常用舵角比を決定し、前記電動駆動機構の温度が所定温度を超えたときには、予め決定された、所定の車速域を複数に分割した各車速域における電動駆動機構温度と過熱保護用舵角比との関係を示す過熱保護用舵角比算出制御マップを参照して、前記車速検出手段で検出された車速及び前記電動駆動機構温度検出手段で検出された電動駆動機構温度に基づいて過熱保護用舵角比を決定することを特徴としている。
【００１１】
さらに、請求項４に係る舵角比制御装置は、請求項１乃至３の何れかに係る発明において、前記舵角比制御手段は、前記電動駆動機構温度検出手段で検出される前記電動駆動機構の温度が前記所定温度を超え、さらに所定温度より高い過熱温度を超えた場合に、前記電動駆動機構を停止させることを特徴としている。
さらに、請求項５に係る舵角比制御装置は、請求項２又は３に係る発明において、前記ステアリング操作手段に連結された入力軸と、該入力軸と機械的に独立して操向車輪に連結された出力軸と、異常作動指令が入力されたときに前記入力軸及び前記出力軸を機械的に結合する異常時結合手段とを有し、前記舵角比制御手段は、前記電動駆動機構温度検出手段で検出される前記電動駆動機構の温度が所定温度を超え、さらに所定温度より高い過熱温度を超えた場合に、前記異常時結合手段に対して異常作動指令を出力してから、前記電動駆動機構を停止させることを特徴としている。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に係る舵角比制御装置によれば、舵角比決定手段は、前記電動駆動機構の温度が所定温度を超えたときには、前記電動駆動機構の温度が所定温度以下であるときの舵角比よりも小さい舵角比で、且つ前記電動駆動機構の温度が高いほど小さい舵角比を決定するので、電動駆動機構に対する負荷軽減を実現することにより、電動駆動機構の良好な応答性を保ちつつ、最大許容電流を制限した場合と同様に、電動駆動機構の過熱保護を行うことができるという効果が得られる。
【００１３】
また、請求項２に係る舵角比制御装置によれば、舵角比決定手段で決定された舵角比に基づいて算出された目標転舵角と転舵角検出手段で検出された転舵角とが一致するように舵角比可変手段が制御されるように構成されているので、ステアリング操作により操舵される入力軸と、操向車輪に転舵される出力軸とが機械的に独立している場合でも、フィードバックされる操向車輪の実転舵角に基づいて精度のよい舵角制御を行うことができ、尚且つ請求項１に係る発明の効果が得られる。
【００１４】
さらに、請求項３に係る舵角比制御装置によれば、舵角比決定手段は、前記電動駆動機構の温度が所定温度以下であるときには、予め決定された車速と通常用舵角比との関係を示す通常用舵角比算出制御マップを参照して、車速検出手段で検出された車速に基づいて通常用舵角比を決定するように構成されているので、車速に最適な通常用舵角比を容易に決定することができ、また電動駆動機構の温度が所定温度を超えたときには、予め決定された、所定の車速域を複数に分割した各車速域における電動駆動機構温度と過熱保護用舵角比との関係を示す過熱保護用舵角比算出制御マップを参照して、車速と電動駆動機構温度とに基づいて過熱保護用舵角比を決定するように構成されているので、車速及び電動駆動機構の過熱状況に最適な過熱保護用舵角比を容易に決定することができるという効果が得られる。
【００１５】
さらに、請求項４に係る舵角比制御装置によれば、舵角比制御手段は、電動駆動機構の温度が所定温度を超え、さらに所定温度より高い過熱温度を超えた場合に、電動駆動機構を停止させるように構成されているので、過熱保護を行っても電動駆動機構が過熱し続ける異常過熱や、過熱保護が間に合わない程の急激な過熱等により電動駆動機構が焼損することを確実に防止することができるという効果が得られる。
【００１６】
さらに、請求項５に係る舵角比制御装置によれば、舵角比制御手段は、電動駆動機構の温度が所定温度を超え、さらに所定温度より高い過熱温度を超えた場合に、異常時結合手段に対して異常作動指令を出力して、入力軸と出力時とを機械的に結合してから、電動駆動機構を停止させるように構成されているので、電動駆動機構を停止させても、ステアリング操作を継続することができ、尚且つ請求項４に係る発明の効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示す概略構成図であり、図中、１はステアリングホイールであって、このステアリングホイール１はステアリングシャフト２を介して舵角比可変機構３の入力側に連結されている。舵角比可変機構３の出力側は、ピニオンシャフト４、ステアリングギア５、タイロッド６、ナックルアーム７、を経て車輪８に連結されている。舵角比可変機構３には、舵角比を変更する電動駆動機構としての電動モータ９が備えられており、図示しないロータリエンコーダにより電動モータ９の回転角及び回転方向とが検出されている。ここで、舵角比可変機構３が舵角比可変手段に対応している。
【００１８】
さらに、電動モータ９には電動モータの温度Ｔ_Mを検出する電動駆動機構温度検出手段としてのモータ温度センサ１０が、そして、ステアリングシャフト２には運転者により操作されるステアリングホイール１の操舵角θ_Sを検出する操舵角検出手段としての操舵角センサ１１が、また、図示しない４輪のうち少なくとも１つの車輪に、その回転速度に応じた周波数の車輪速Ｖを出力する車速検出手段としての車速センサ１２が装着されている。
【００１９】
舵角比可変機構３は、例えば特開平１１−９９９５６号公報に開示されているように、軸心が或る一定の範囲（Ａ₀〜Ａ₂）で移動可能な入力軸があり、この入力軸と出力軸との間の偏心量を変更することにより、両者の回転角の間に、或る差を生じさせることができる。すなわち、電動モータ９の回転駆動力を利用して入力軸の軸心位置を適宜移動させることにより出力角と入力角との舵角比（Ｒ₀〜Ｒ₂）の変更が可能となっている。
【００２０】
この舵角比可変機構３における電動モータ９が、制御装置１３によって駆動制御されている。この制御装置１３は、例えばマイクロコンピュータで構成され、モータ温度センサ１０で検出した温度Ｔ_Mと、操舵角センサ１１で検出した操舵角θ_Sと、車速センサ１２で検出した車速Ｖとが入力される。この制御装置１３で、後述する図２の電動モータ温度過熱保護処理を実行して、算出された処理結果に基づいて、電動モータ９へ駆動指令を出力し、また電動モータ９の温度が所定温度よりも高い過熱温度を超えた場合に警報回路１４へ警報信号を出力するように構成されている。
【００２１】
次に、上記の第１の実施形態の動作を制御装置１３で実行する図２の電動モータ過熱保護処理手順を示すフローチャートを用いて説明する。
制御装置１３では、常時、図２に示す電動モータ過熱保護処理手順を実行する。この電動モータ過熱保護処理手順は、先ず、ステップＳ１、ステップＳ２及びステップＳ３で、車速センサ１２で検出された車速Ｖ、操舵角センサ１１で検出した操舵角θ_S及びモータ温度センサ１０で検出したモータ温度Ｔ_Mとを読込んでから、ステップＳ４に移行する。
【００２２】
このステップＳ４では、モータ温度センサ１０で検出した温度Ｔ_Mがある所定温度Ｔ₁を超えているか否かを判定している。このときの所定温度Ｔ₁は、電動モータ９の寿命に影響を与えない上限温度に設定することが望ましい。この判定結果がＴ_M≦Ｔ₁であるときは、電動モータ９の温度が正常であると判断され、ステップＳ５に移行する。
【００２３】
このステップＳ５では、図３に示した、車速Ｖと、転舵される操向車輪の出力角θ_OUTとステアリング操作による入力角θ_INとの通常用舵角比Ｒ（θ_OUT／θ_IN）との関係を示した通常用舵角比算出制御マップを参照して、前記ステップＳ１で読込んだ車速Ｖに基づいて通常用舵角比Ｒを決定する。この通常用舵角比算出制御マップは、制御装置１３に設けたメモリに予め記憶されており、図３に示すように、横軸に車速Ｖを、縦軸に通常用舵角比Ｒをとり、車速Ｖが“０”から或る設定車速Ｖ₁までの低車速域にあるときに通常用舵角比Ｒは一定の高舵角比Ｒ_MAXとなり、車速がこのＶ₁を越えて徐々に増加すると、これに反比例して非線形に通常用舵角比Ｒは減少するように設定されている。
【００２４】
続いて、ステップＳ６に移行して、前記ステップＳ５で決定された通常用舵角比Ｒに基づく舵角比制御量Ｃ_Rを、舵角比可変機構３における電動モータ９に対する駆動信号として出力することにより、通常の舵角比制御を行い、前記ステップＳ１に戻る。
一方、前記ステップＳ４の判定結果がＴ_M＞Ｔ₁であるときは、電動モータ９に影響を及ぼす過熱と判断されて、ステップＳ７に移行し、モータ温度センサ１０で検出したモータ温度Ｔ_Mが、Ｔ₁より高い値の過熱温度Ｔ₂を超えているか否かを判定している。この所定温度Ｔ₂は、即時に緊急停止を要するに至らない電動モータ作動上の上限温度となるような温度に設定することが望ましい。すなわち、この判定結果がＴ_M≦Ｔ₂であるときは、電動モータ９の緊急停止を要する程の過熱はないものと判断され、ステップＳ８に移行する。
【００２５】
このステップＳ８では、前記ステップＳ１で読込まれた車速Ｖに基づいて、図４に示した、所定の車速域を複数に分割した各車速域における、モータ温度Ｔ_Mと、転舵される操向車輪の出力角θ_OUTとステアリング操作による入力角θ_INとの過熱保護用舵角比Ｒ’（θ_OUT／θ_IN）との関係を示した過熱保護用舵角比算出制御マップを選定する。この過熱保護用舵角比算出制御マップは、予め設定した車速範囲毎に設けられ、これらが、制御装置１３に設けたメモリに夫々記憶されており、車速Ｖが例えは“０ｋｍ／ｈ”のときの、過熱保護用舵角比算出制御マップを図４に示すように、横軸に温度Ｔ_Mを、縦軸に過熱保護用舵角比Ｒ’をとり、点線で図示した所定温度Ｔ₁以下における通常用の舵角比Ｒ_MAXに対して、実線図示した過熱保護用舵角比Ｒ’は、モータ温度Ｔ_Mが所定温度Ｔ₁を超えてさらなる所定温度Ｔ₂に達するまで徐々に上昇すると、これに反比例して非線形に構造的に決定されるコンベンショナルギア比Ｒ_Cに向かって小さくなるように設定されている。また、車速Ｖが例えば“２０ｋｍ／ｈ”のときは、一点鎖線で図示したように、車速Ｖが“０ｋｍ／ｈ”のときの過熱保護用舵角比Ｒ’に対して、より小さな値となるように設定されている。
【００２６】
続くステップＳ９では、前記ステップＳ８で選定された過熱保護用舵角比制御マップを参照して、前記ステップＳ３で読込んだモータ温度Ｔ_Mに基づいて過熱保護用舵角比Ｒ’を決定してから前記ステップＳ６に移行する。
この前記ステップＳ６に移行してからの処理は、前述した通常時の舵角制御と同様に、前記通常用舵角比Ｒに替わり前記ステップＳ９で決定された過熱保護用舵角比Ｒ’に基づいた舵角比制御量Ｃ_R’を舵角比可変機構３における電動モータ９に対する駆動信号として出力することにより、過熱保護時の舵角比制御を行い、前記ステップＳ１に戻る。
【００２７】
ここで、図５に示すように、通常用舵角比Ｒでは、ステアリング操作による入力角θ_INを表す曲線Ｌ_INに対して、曲線Ｌ_OUTに示すように転舵される出力角はθ_OUTとなるが、過熱保護用舵角比Ｒ’に変更されると、同一入力角θ_INに対して曲線Ｌ_OUT’で表す出力角をθ_OUT’まで下げることにより舵角比は小さくされる。これにより、電動モータ９に対する負荷トルクは軽減されるので、小電流で良好な応答性を保ち、且つ舵角比可変動作の遅れを抑制している。
【００２８】
さらに、運転者により素早いステアリング操作がなされたときの、入力角と出力角の舵角比及び電流値と、経過時間との関係を図６に示す。この図６の（ａ）に示したように、過熱保護時は舵角比が小さくされているので、図５において前述した場合と同様に、ステアリング操作が素早い場合でも、入力角θ_INに対して出力角θ_OUT’の追従性が悪化することは無いが、舵角比変更動作が素早い分、図６（ｂ）で実線図示した電動モータ９に対する指令電流は増加する。しかしながら、良好な追従性により電流が増加するのは短時間なので、このときの発熱量は、図６（ａ）で点線図示したように電動モータ９の電流値を規制した過熱保護により転舵角の追従性が悪化し、その結果、図６（ｂ）で点線図示したように所要時間が増えてしまったときの発熱量と同等になる。したがって、運転者により素早いステアリング操作がなされても、ステアリング操作に対する良好な追従性を保ちつつ、電流値を規制した場合と同様の電動モータ過熱保護を実現できる。
【００２９】
そして、前記ステップＳ７の判定結果がＴ_M＞Ｔ₂であるときは、電動モータ９の緊急停止を要する程の過熱と判断されて、ステップＳ１０に移行して、電動モータ９の制御を停止させる。そして、続くステップＳ１１で電動モータ９に生じた異常過熱を運転者に警告すべく、警報回路１４に対して警報信号を出力して、この警報回路で警報音を発するか又は表示灯を点灯してから前記ステップＳ１に戻る。
【００３０】
この第１の実施形態における図２の処理において、ステップＳ１の処理と車速センサ１２で車速検出手段、ステップＳ２の処理と操舵角センサ１１で操舵角検出手段及びステップＳ３の処理とモータ温度センサ１０で電動駆動機構温度検出手段に夫々対応し、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ８及びステップＳ９の処理が舵角比決定手段に対応し、ステップＳ６及びステップＳ１０の処理が舵角比制御手段に対応している。
【００３１】
したがって、今、モータ温度センサ１０で検出される電動モータ９の温度Ｔ_Mが所定温度Ｔ₁以下にあるときには、ステップＳ５から続く通常の舵角制御が行われる。このとき、予め制御装置１３に記憶されている通常用舵角比算出制御マップを参照して、車速Ｖに応じた通常用舵角比Ｒが決定される。すなわち、車速Ｖが車両の車庫入れ時等で低車速域にあるときには、運転者によるステアリング操作を軽くするために舵角比は大きくし、また車速Ｖが徐々に増してゆき高車速域になると、車両の過敏な動きを抑制するために小さくされる。この決定された通常用舵角比に基づく舵角比制御量Ｃ_Rが駆動信号として電動モータ９に対して出力され、電動モータ９が回転駆動されることにより舵角比可変機構３において、入力軸の軸心を移動させ、この入力軸と出力軸との偏心量を変えることで舵角比を変更する。
【００３２】
この状態から、電動モータ９の温度Ｔ_Mが徐々に上昇して所定温度Ｔ₁を超えて所定温度Ｔ₂以下となる場合には、ステップＳ７から続く電動モータ加熱保護時の舵角制御が開始される。先ず、制御装置１３は車速Ｖが低車速域にあるときには、低車速用の加熱保護用舵角比制御マップを選定して、その過熱保護用制御マップを参照することにより、読込まれた電動モータの温度Ｔ_Mに基づいて加熱保護用舵角比Ｒ’を決定し、記憶する。
【００３３】
このとき車速Ｖが一定で、モータ温度Ｔ_Mが上昇してゆく場合、決定される過熱保護用舵角比Ｒ’は小さくされてゆき、また検出されるモータ温度Ｔ_Mが一定で、車速Ｖが徐々に増加してゆく場合、所定の車速域を複数に分割した各車速域毎に過熱保護用舵角比算出制御マップは変更されるので、過熱保護以前の舵角比Ｒより常に小さい値をとりつつ、車速Ｖの増加と共に徐々に小さくされてゆく。すなわち、過熱保護用舵角比Ｒ’は、車速Ｖ及びモータ温度Ｔ_Mの変化に基づいて、絶えず変更されている。そして、決定された過熱保護用舵角比Ｒ’に基づく舵角比制御量Ｃ_Rが電動モータ９に対する駆動信号として出力され、舵角比可変機構３における舵角比を変更している。
【００３４】
そして、電動モータ９の温度Ｔ_Mが過熱保護を行っても上昇を続ける異常過熱や過熱保護が間に合わない程の急激な過熱により、所定温度Ｔ₂を超えた場合には、電動モータ９を緊急停止させて、その旨を表す警報が発せられる。
このように、電動モータ９の温度Ｔ_M及び車速Ｖを検出し、このモータ温度Ｔ_Mが所定温度Ｔ₁を超えて過熱されたとき、制御装置１３は、車速Ｖに応じた過熱保護用舵角比算出マップを選定し、これを参照してモータ温度Ｔ_Mに基づいた過熱保護用舵角比Ｒ’を決定する。この決定された過熱保護用舵角比Ｒ’に基づく舵角比制御量Ｃ_Rを電動モータ９に対して出力し、舵角比可変機構４における入力軸と出力軸との舵角比を小さくしている。このため、電動モータ９に対する負荷トルクの軽減を実現し、その良好な応答性と転舵角の追従性の正確性を保ちつつ、電動モータ９に対する許容電流を制限した場合と同様の過熱保護を行うことができる。
【００３５】
なお、上記第１実施形態においては、過熱保護用舵角比Ｒ’により、入力角θ_INに対する出力角θ_OUT’が通常時の出力角θ_OUTよりも小さくなる構成について説明したが、モータ過熱保護時に入力角θ_INに対する通常時の定格出力角θＲ_OU _Tを所望するときには、運転者によるステアリング操作の増量が必要となるので、この場合には、過熱保護用舵角比Ｒ’により出力角θ_OUT’が小さくされても、通常時の入力角θ_INに対する定格出力角θＲ_OUTが得られるように、予め構造的に決定されている入力角θ_INに対する出力角θ_OUTの舵角比を大きく設定しておけばよい。
【００３６】
また、上記第１実施形態においては、運転者のステアリング操作による操舵角θ_Sを基準にして転舵角θ_Wを変えて舵角比を変更させた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、逆に転舵角θ_Wを基準にして操舵角θ_Sを変えて舵角比を変更させる構成としてもよい。
さらに、上記第１実施形態においては、電動モータ９に温度センサ１０を取付けて電動モータ９の温度を検出する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ９の端子間電圧及び電流値に基づいて算出される端子間抵抗値より、温度を推定する構成としてもよい。
【００３７】
さらに、上記第１実施形態においては、運転者によるステアリング操作に補助負荷付勢するための油圧シリンダ及び電動駆動機構を有さない装置について説明したが、これに限定されるものではなく、パワーステアリング装置に適用させた構成としてもよい。
また、上記第１実施形態においては、２輪操舵車を前提にした構成について説明したが、これに限定されるものではなく、４輪操舵車における前後輪及び後輪の操舵角制御に適用させた構成としてもよく、この場合は、車速センサの他に車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、タイヤと路面間の摩擦係数を検出する摩擦係数検出センサ、路面の勾配を検出する傾斜センサ及び車両の前後方向や横方向の加速度を検出する加速度検出センサ等の車両状態を読込み、これら各種センサに基づいて舵角比を決定するとよい。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態を図７及び図８に基づいて説明する。
この第２の実施形態は、前述した第１実施形態における、ステアリング操作により操舵される入力軸と操向車輪を転舵する出力軸とを、舵角比可変機構３を介して機械的に結合した構成に替えて、入力軸及び出力軸を機械的に独立させた所謂ステアリング・バイ・ワイヤ式の舵角比制御装置である。
【００３９】
すなわち、第２の実施形態では、概略構成を図７で示すように、前述した第１実施形態における舵角比可変機構３を省略して、入力軸としてのステアリングシャフト２と出力軸としてのピニオンシャフト４とを機械的に独立させると共に、電動モータ９の回転力を、その回転速度を減速し、トルクを増大させる減速機１５を介してピニオンシャフト４に伝達することで転舵量を制御する。したがって、この電動モータ９及び減速機１５が舵角比可変手段に対応している。また、操舵角センサ１１と減速機１５との間には、後述する異常時に異常作動指令の入力によってステアリングシャフト２及びピニオンシャフト４を機械的に結合する異常時結合手段としての異常時結合機構１６が配設されており、ピニオンシャフト４には車輪８の転舵角θ_Wを出力する転舵角センサ１７が装着されている。
【００４０】
異常時結合機構１６は、例えば、電磁クラッチで構成され、異常作動指令としての励磁電流を供給した通電状態で、ステアリングシャフト２とピニオンシャフト４とを機械的に結合するように構成されている。以上のことを除いては、図１と同様の構成を有するため、図１との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００４１】
そして、制御装置１３で実行される電動モータ過熱保護処理は、図８に示すように第１の実施形態における図２の処理に、ステップＳ２１〜ステップＳ２５が追加された構成とされており、図２との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
すなわち、ステップＳ１〜ステップＳ３で各種信号を読込んだ後に、さらにステップＳ２１に移行して転舵角センサ１７により検出された車輪８の転舵角θ_Wを読込んで、ステップＳ４に移行する。また、モータ温度Ｔ_Mが所定温度Ｔ₁以下にあるときに、ステップＳ５により通常用舵角比Ｒを決定し、これをＲ_Sと記憶してから移行するステップＳ２２では、前記通常用舵角比Ｒ_Sに基づいて、前記ステップＳ２で読込まれた操舵角θ_Sから操向車輪の目標転舵角θ_W ^*（Ｒ_S・θ_S）を算出してからステップＳ２３に移行する。
【００４２】
このステップＳ２３では、前記ステップＳ２１で読込んだ転舵角θ_Wと、前記ステップＳ２２で算出された目標転舵角θ_W ^*と、減速機１５の減速比とに基づいて、電動モータ８に対する転舵角制御量Ｃθを算出する。そして、続くステップＳ６で、この転舵角制御量Ｃθを電動モータ９に対する駆動信号として出力することにより、通常の舵角制御を行い、前記ステップＳ１に戻る。
【００４３】
また、前記ステップＳ７の判定結果がＴ_M＞Ｔ₂であるときは、電動モータ９が緊急停止を要するほど過熱した異常時であると判断して、ステップＳ２４に移行する。このステップＳ２４では、電動モータ９に生じた異常過熱を運転者に警告すべく、警報回路１４に対して警報信号を出力して、この警報回路で警報音を発するか又は表示灯を点灯してからステップＳ２５に移行する。
【００４４】
ステップＳ２５では、異常時結合機構１６に励磁電流を供給して、ステアリングシャフト２と、ピニオンシャフト４とを機械的に結合してから、前記ステップＳ１０に移行し、電動モータ９を停止させて、この電動モータ過熱保護処理を終了する。
ここで、図８の処理において、ステップＳ１の処理と車速センサ１２で車速検出手段、ステップＳ２の処理と操舵角センサ１１で操舵角検出手段及びステップＳ３の処理とモータ温度センサ１０で電動駆動機構温度検出手段、ステップＳ２１の処理と転舵角センサ１７で転舵角検出手段に、夫々対応し、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ８及びステップＳ９の処理が舵角比決定手段に対応し、ステップＳ２２の処理が目標転舵角算出手段に対応し、ステップＳ２３、ステップＳ６及びステップＳ１０の処理が舵角比制御手段に対応している。
【００４５】
したがって、今、モータ温度センサ１０で検出される電動モータ９の温度Ｔ_Mが所定温度Ｔ₁以下にあるときには、通常用舵角比Ｒが決定される。このとき、運転者によりステアリングホイール１が中立位置にある状態から、例えば時計方向に操作されると、決定された舵角比Ｒに基づく舵角比制御量Ｃθが駆動信号として電動モータ９に対して出力され、電動モータ９が時計方向に回転駆動されることにより、出力側のピニオンシャフト４に対して同じく時計方向の回転駆動力を伝達し、その回転駆動量を変えることで転舵角を制御しながら操向車輪を操舵している。また、運転者が逆にステアリングホイール１を反時計方向に操作するときも、上記の手順でピニオンシャフト４の回転量を制御することで転舵角を制御する。
【００４６】
この状態から、電動モータ９の温度Ｔ_Mが徐々に上昇して所定温度Ｔ₁を超えて所定温度Ｔ₂以下となる場合には、ステップＳ７から続く電動モータ加熱保護時の舵角制御が開始され、車速Ｖに応じた加熱保護用舵角比制御マップを選定して、その過熱保護用制御マップを参照することにより、読込まれた電動モータの温度Ｔ_Mに基づいて加熱保護用舵角比Ｒ’を決定する。
【００４７】
そして、Ｒ_Sとして記憶された過熱保護用舵角比Ｒ’と操舵角検出手段で検出された操舵角θ_Sとにより目標転舵角θ_W ^*（Ｒ_S・θ_S）を算出し、この目標転舵角θ_W ^*と操舵角センサ１１で検出された操舵角θ_Wと減速機１５の減速比とに基づいて電動モータ９に対する駆動信号としての転舵角制御量Ｃθを算出して出力する。
【００４８】
また、電動モータ９の温度Ｔ_Mが過熱保護を行っても上昇を続ける異常過熱や過熱保護が間に合わない程の急激な過熱により、所定温度Ｔ₂を超えた異常時には、先ず、その旨を表す警報を発する。次いで、異常時結合機構１６へ励磁電流の供給を開始することで、ステアリングシャフト２とピニオンシャフト４とを機械的に結合してから、電動モータ９を緊急停止する。
【００４９】
このように、ステアリング操作による操舵角θ_Sと決定された舵角比とに基づいて目標転舵角θ_W ^*算出して、この目標転舵角θ_W ^*に転舵角センサ１７で検出する転舵角θ_Wが一致するように電動モータ９は出力側のピニオンシャフト８を回転させているので、ステアリングシャフト２とピニオンシャフト４とが機械的に切り離されている場合でも、フィードバックされる操向車輪２の実転舵角θ_Wに基づいて精度のよい舵角比制御を行うことができると共に、前述した第１実施形態と同様に電動モータ９の過熱保護を行うことができる。
【００５０】
また、電動モータ９の温度Ｔ_Mが、所定温度Ｔ₁より高い値の過熱温度Ｔ₂を超えた場合には、異常時結合機構１６により、ステアリングシャフト２とピニオンシャフト４を機械的に結合してから、電動モータ９を停止させるように構成されているので、ステアリング操作を継続することができると共に、前述した第１実施形態と同様に、過熱保護を行っても電動駆動機構が過熱し続ける異常過熱や、過熱保護が間に合わない程の急激な過熱等により電動モータ９が焼損することを確実に防止することができる。
【００５１】
なお、上記第２実施形態では、異常時結合機構１６に、電磁クラッチを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、油圧式クラッチ、ドグクラッチ等のクラッチを電気的に作用させたり、他の機械的結合手段を適用したりしてもよい。更には、ステアリングシャフトをリングギヤに、ピニオンシャフトをピニオンキャリアに、サンギヤをブレーキに夫々連結した遊星歯車を適用し、通常時はブレーキを開放してサンギヤを自由回転させ、異常時にブレーキを作動させてサンギヤを固定することにより、ステアリングシャフトからピニオンシャフトに回転力を伝達できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるコントローラで実行する電動モータ過熱保護制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態における車速と通常用舵角比との関係を示した通常用舵角比算出制御マップである。
【図４】本発明の第１の実施形態において、或る車速範囲毎に用意されたモータ温度と過熱保護用舵角比との関係を示した過熱保護用舵角比算出制御マップである。
【図５】本発明の第１の実施形態において、入力角と出力角との舵角比と、経過時間との関係を示したグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態において、入力角と出力角との舵角比及び電流値と、経過時間との関係を示したグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるコントローラで実行する電動モータ過熱保護制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】従来例において、入力角と出力角の舵角比と、経過時間との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１ステアリングホイール（ステアリング操作手段）
３舵角比可変機構
８車輪
９電動モータ（電動駆動機構）
１０温度センサ（電動駆動機構温度検出手段）
１１操舵角センサ
１２車速センサ
１３制御装置
１５減速機
１６異常時結合機構
１７転舵角センサ

Claims

運転者の操作によるステアリング操作手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、操向車輪の転舵角を前記操舵角で除した舵角比を電動駆動機構により変更可能な舵角比可変手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段で検出された車速に基づいて前記舵角比を決定する舵角比決定手段と、該舵角比決定手段により決定された舵角比に基づいて前記舵角比可変手段の電動駆動機構を制御する舵角比制御手段と、前記電動駆動機構の温度を検出する電動駆動機構温度検出手段とを備え、
前記舵角比決定手段は、前記電動駆動機構温度検出手段で検出される前記電動駆動機構の温度が上昇して所定温度を超えたときには、前記電動駆動機構の温度が所定温度以下であるときの舵角比よりも小さい舵角比で、且つ前記電動駆動機構の温度が高いほど小さい舵角比を決定することを特徴とした舵角比制御装置。
運転者の操作によるステアリング操作手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、転舵される操向車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、前記転舵角を前記操舵角で除した舵角比を電動駆動機構により変更可能な舵角比可変手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段で検出された車速に基づいて前記舵角比を決定する舵角比決定手段と、該舵角比決定手段で決定された舵角比に基づいて操向車輪の目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、該目標転舵角算出手段で算出された目標転舵角と前記転舵角検出手段で検出された転舵角とが一致するように前記舵角比可変手段の電動駆動機構を制御する舵角比制御手段と、前記電動駆動機構の温度を検出する電動駆動機構温度検出手段とを備え、
前記舵角比決定手段は、前記電動駆動機構温度検出手段で検出される前記電動駆動機構の温度が上昇して所定温度を超えたときには、前記電動駆動機構の温度が所定温度以下であるときの舵角比よりも小さい舵角比で、且つ前記電動駆動機構の温度が高いほど小さい舵角比を決定することを特徴とした舵角比制御装置。
前記舵角比決定手段は、前記電動駆動機構の温度が所定温度以下であるときには、予め決定された車速と通常用舵角比との関係を示す通常用舵角比算出制御マップを参照して、前記車速検出手段で検出された車速に基づいて通常用舵角比を決定し、前記電動駆動機構の温度が所定温度を超えたときには、予め決定された、所定の車速域を複数に分割した各車速域における電動駆動機構温度と過熱保護用舵角比との関係を示す過熱保護用舵角比算出制御マップを参照して、前記車速検出手段で検出された車速及び前記電動駆動機構温度検出手段で検出された電動駆動機構温度に基づいて過熱保護用舵角比を決定することを特徴とした請求項１又は２に記載の舵角比制御装置。
前記舵角比制御手段は、前記電動駆動機構温度検出手段で検出される前記電動駆動機構の温度が前記所定温度を超え、さらに所定温度より高い過熱温度を超えた場合に、前記電動駆動機構を停止させることを特徴とした請求項１乃至３の何れかに記載の舵角比制御装置。
前記ステアリング操作手段に連結された入力軸と、該入力軸と機械的に独立して操向車輪に連結された出力軸と、異常作動指令が入力されたときに前記入力軸及び前記出力軸を機械的に結合する異常時結合手段とを有し、前記舵角比制御手段は、前記電動駆動機構温度検出手段で検出される前記電動駆動機構の温度が所定温度を超え、さらに所定温度より高い過熱温度を超えた場合に、前記異常時結合手段に対して異常作動指令を出力してから、前記電動駆動機構を停止させることを特徴とした請求項２又は３に記載の舵角比制御装置。