JPH03227770A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電動式パワーステアリング装置の改良に関する
。

（従来の技術） 従来、電動式パワーステアリング装置として、例えば特
開昭６２−２９４６７号公報に開示されるように、ステ
アリングホイールの操舵トルクを受けて車輪を操舵する
ステアリング機構と、このステアリング機構に機械的に
連結された電動モータとを備え、ステアリングホイール
の操舵トルクに応じて電動モータへの給電を制御して、
電動モータによってステアリングホイールの操舵トルク
をアシストするようにしたものが知られている。

このものでは、操舵トルクを検出するトルクセンサ、車
速を検出する車速センサ、ステアリングホイールの舵角
を検出する舵角センサ等のセンサを備えているが、何ら
かの原因によってセンサの出力が過大になった場合、あ
るいは制御回路の故障等により電動モータに過大な電流
が流れた場合に、制御系に異常が発生したとして電動式
パワーステアリング装置の電源回路を０ＦＦＬ、あるい
はステアリング機構と電動モータとの間に設けられたク
ラッチ機構をＯＦＦしてパワーアシストを停止し、過大
なパワーアシストによるハンドルの切り過ぎなどの不具
合の発生を防止することが行われる。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来のものでは、原因の如何に拘らず制御系の異常
発生時には一律にパワーアシストを停止するようにして
いるが、仮に異常発生の原因が特定のセンサの故障であ
ることが判別できれば、この故障したセンサを除く他の
センサの出力信号を適宜生かしてパワーアシストを続行
するなどの柔軟な対応が可能になる。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、舵角センサなどハンドル舵角
を検出するための手段が故障して制御系に異常が発生し
たときに、このハンドル舵角検出手段の故障を簡単な方
法で判断できるようにすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、操舵トルクが所
定値以上検出されているにもかかわらす舵角の変動が所
定時間以上検出されないときは、ハンドル舵角検出手段
が故障していると判断するようにしている。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、第１図に示すよ
うに、ステアリングホイールの操舵トルクを受は車輪を
操舵するステアリング機構２０と、このステアリング機
ｊＭ　２０に機械的に連結され、ステアリングホイール
の操舵トルクをアシストする電動モータ３０と、上記ス
テアリングホイールの操舵トルクを検出するハンドルト
ルク検出手段４１と、上記ステアリングホイールの舵角
を検出するハンドル舵角検出手段４２と、上記ハンドル
トルク検出手段４１及びハンドル舵角検出手段４２の出
力を受け、ステアリングホイールの操舵トルク及び舵角
に応じて上記電動モータ３０への給電を制御する制御手
段７１と、上記ハンドルトルク検出手段４１及びハンド
ル舵角検出手段４２の出力を受け、操舵トルクが所定値
以上検出されているにもかかわらず舵角の変動が所定時
間以上検出されないときは、ハンドル舵角検出手段４２
が故障していると判断して故障信号を出力する故障判定
手段７２とを備える構成としている。

（作用） 上記の構成により、本発明では、ハンドルトルク検出手
段４１により検出された操舵トルク及びハンドル舵角検
出手段４２により検出された舵角に基づいて、制御手段
７１により電動モータ３０への給電が制御され、この電
動モータ３０によりステアリングホイールの操舵トルク
がアシストされてステアリング機構２０に伝達される。

その場合、ハンドル舵角検出手段４２が故障すると通常
その出力は変動しなくなる。そこで、故障判定手段７２
により、操舵トルクが所定値以上検出されているにもか
かわらす舵角の変動が所定時間以上検出されないときは
、ハンドル舵角検出手段４２が故障していると判断して
故障信号が出力される。したがって、別途に故障を検出
する手段を設けることなく、簡単な方法でハンドル舵角
検出手段の故障を判断できる。ここで、据切りロック時
及び旋回走行時等においては、操舵トルクが所定値以上
検出されているにもかかわらず舵角の変動がないという
状態になり得るが、このような状態は長くは続かないの
で、所定時間以上舵角の変動が検出されないという条件
により、こういう場合の誤判断が防止される。更に、ハ
ンドルに手を乗せているだけで操舵していないという場
合には、操舵トルクは検出されているにもかかわらず舵
角の変動がないという状態になり得るが、この場合に対
しても、操舵トルクが所定値以上検出されているという
条件により、誤判断が防止される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例を示す。同図において、１は車
両の左右の前輪であって、ステアリングナックル（図示
省略）を介して鉛直軸まわりに回動できるように車体に
連結されている。このステアリングナックルにはナック
ルアーム（図示省略）が取付けられている。これら二本
の車輪１はステアリング機構２０によって操舵される。

上記ステアリング機構２０について説明する。

上記左右の車輪１のナックルアームはラックジヨイント
２１によって連結され、このラックジヨイント２１の中
央部にはラック２２が設けられている。一方、車体には
ステアリングシャフト２４が設けられている。このステ
アリングシャフト２４の一端は車室内に導入され、その
端部にはステアリングホイール２が取付けられている。

また、このステアリングシャフト２４の他端にはピニオ
ン２３が取付けられ、このピニオン２３が上記ラック２
２に噛合している。よってステアリングホイール２を回
動操作すると、その操舵トルクを受１之でステアリング
機構２０により左右の車輪１が左右に操舵されるように
なっている。

上記ステアリング機構２０のステアリングシャフト２４
には電動モータ３０が機械的に連結されている。すなわ
ち、電動モータ３０の駆動軸はギヤ機構を介してステア
リングシャフト２４に連結されていて、電動モータ３０
の駆動トルクによってステアリングホイール２の操舵ト
ルクをアシストするようにしている。電動モータ３０の
駆動トルクは電動モータ３０への供給電流値に応じて決
まる。この電動モータ３０の駆動軸にはクラッチ３２が
設けられ、異常発生時に電動モータ３０の駆動トルクの
ステアリングシャフト２４への伝達を遮断してフェイル
セーフを実行するようにしている。上記電動モータ３０
およびクラッチ３２はコントローラ４０によって制御さ
れる。

上記ステアリングシャフト２４にはハンドルトルク検出
手段としてのトルクセンサ４１が設けられ、このトルク
センサ４１によって上記ステアリングホイール２の操舵
トルクを検出するようにしている。また、ステアリング
シャフト２４にはハンドル舵角検出手段としての舵角セ
ンサ４２が設けられ、この舵角センサ４２によって上記
ステアリングホイール２の舵角を検出するようにしてい
る。また、車体の運転席には、舵角センサ４２の故障時
にＯＮ作動するワーニングランプ３３が設けられている
。このワーニングランプ３３は上記コントローラ４０に
よって制御される。さらに、この車両にはエンジンの回
転数を検出する回転数センサ４３、車両の速度を検出す
る車速センサ４４、オルターネータの電圧を検出する電
圧センサ４５が設けられている。また、エンジンに連結
されたトランスミッションには、リバース位置へのシフ
ト状態を検出するリバーススイッチ４６が設けられてい
る。これら各センサ類４１〜４６の出力信号はコントロ
ーラ４０に入力されている。

上記コントローラ４０の概略構成を第３図に示す。同図
において５０はＣＰＵであって、このＣＰＵ５０は定電
圧回路５１によって駆動される。

リバーススイッチ４６、電圧センサ４５、車速センサ４
４、回転数センサ４３の出力信号はデジタルバッファ５
２で処理されてＣＰＵ５０に入力される。その場合にリ
バーススイッチ４６および電圧センサ４５の出力信号は
波形処理回路およびカウンタ５３．５４を通される。ま
た、トルクセンサ４１および舵角センサ４２の出力信号
はアナログバッファ５５で処理され、さらにＡ／Ｄコン
バータ５６でＡ／Ｄ変換されてからＣＰＵ５０に入力さ
れる。

一方、ＣＰＵ５０から出力された電動モータ制御用の信
号は、Ｄ／Ａコンバータ５７でＤ／Ａ変換されてから電
流制御回路５８、ドライバ６０、パワー回路６１を経て
電動モータ３０に入力される。その場合、電流制御回路
５８にはフェイルセーフ論理回路５９から信号が入力さ
れていて、フェイル時に電動モータ３０への電流供給を
遮断するとともにクラッチ３２を分離する。また、６２
は上記パワー回路６１の電流値を検出する電流険出回路
であって、この電流検出回路６２の出力は電流制御回路
５８に人力されているとともに上記Ａ／Ｄコンバータ５
６でＡ／Ｄ変換されてからＣＰＵ５０に入力されている
。

また、６３はクラッチ３２の制御系に供給する電流を制
御する電流制御回路、６４はクラッチ３２の駆動系を制
御する駆動回路である。この駆動回路６４の出力はモニ
タ回路６５によって検出されてＣＰＵ５０に人力されて
いる。

次に、上記コントローラ４０の制御を第４図のフローに
基づいて説明する。スタート後、まずステップＳ１で車
速■、操舵トルクＴ、舵角θＨを読み込む。そして、ス
テップＳ２で各柾制御量を演算する。すなわち、まず、
舵角速度を表わす舵角θＨの微分値θＨ及び舵角加速度
を表わす舵角θＨの２階微分値υＨを演算し、次に第５
図に基づいて操舵トルクＴに応じたアシスト力ＡＴを演
算し、第６図に基づいて先に求めた舵角θＨの微分値θ
Ｈに応じたアシスト力ＡθＨを演算し、第７図および第
８図に基づいて車速Ｖに応じた補正値α、β゛を演算し
、第９図に基づいて先に求めた舵角θＨの２階微分値υ
Ｈに応じたアシスト力ＡυＨを演算し、第１０図に基づ
いて舵角θＨに応じたアシスト力ＡθＨを演算する。次
にステップＳ３で操舵トルクＴが微小な所定値Ｔ。より
大きいか否かを判定する。そして、ＴＮＴ。のときは運
転者が単にハンドルに手を乗せているだけで操舵しよう
としている状態ではないと判断してそのままリターンす
る。一方、Ｔ≧Ｔｏと判定したときはステップＳ４に進
み、舵角θＨの微分値θＨ（舵角速度）が零であるか否
かを判定する。そして、θＨが零でないとき、つまり舵
角に変動があったときはステップＳ５に進み、電動モー
タ３０によるアシスト力Ａを“Ａ−α−ＡＴ−β−Ａθ
Ｈ＋ＡＤＨ−ＡθＨ”より演算して、このアシスト力Ａ
に応じて電動モータ３０への供給電流値を制御してリタ
ーンする。ここで、第５図に示すようにアシスト力ＡＴ
は操舵トルクＴの増大に応じて大きく設定されていて、
操舵トルクＴが大きいほどアシスト力Ａが大きく設定さ
れ、運転者の操舵力が軽減される。その場合、第７図に
示すように補正値αは車速Ｖの増大に応じて小さくなる
ように設定されているので、高車速になるほどアシスト
力Ａが小さくなって操舵安定性が確保される。

また、第６図に示すようにアシスト力ＡθＨは舵角θＨ
の微分値θＨ（舵角速度）の増大に応じて太き（設定さ
れていて、舵角速度が大きいほどアシスト力Ａの減量が
大きく設定され、操舵時の抵抗感が増して操舵フィーリ
ングが良好になる。その場合、第８図に示すように補正
値βは車速Ｖの増大に応じて大きくなるように設定され
ているので、高車速になるほどアシスト力Ａの減量が大
きくなってフィーリングが向上する。また、第９図に示
すようにアシスト力ＡυＨは舵角θＨの２階微分値υＨ
の増大に応じて大きく設定されていて、舵角加速度が大
きいほどアシスト力Ａが大きく設定される。これによっ
て電動モータ３０の慣性を打ち消すようにして操舵に対
する電動モータ３０の出力を追従遅れをなくすようにし
ている。また、第１０図に示すように、アシスト力Ａθ
ＨはθＨが所定値までは零で所定値以上ではθＨの増大
に応じて大きく設定されていて、舵角θＨが大きくなる
ほどアシスト力への減量が大きく設定されている。この
ことによって、ハンドルのセンタ付近でハンドルの遊び
領域をつくり、更にハンドルをきっていくにしたがって
ハンドルが重くなっていくという従来からの操舵フィー
リングを残すようにして異和感をなくすとともに、ハン
ドルを元の中立位置に戻そうとする力、即ちセルファラ
イニングトルクを発生させるようにしている。

一方、上記ステップＳ４でθＨが零であって、舵角に変
動がないと判定されたときはステップＳ６に進み、ステ
ップＳ３及びＳ４で判定された“Ｔ≧Ｔ、かつθＨ−０
“の条件が所定時間維持されたか否かを判定する。そし
て、所定時間経過していないＮｏのときはステップＳ１
に戻る。

方、所定時間経過したときは舵角センサ４２が故障して
いると判断してステップＳ７に進む。すなわち、通常、
舵角センサ４２が故障するとその出力は一定値を維持し
て変動しなくなり、このときに操舵が実行されると、操
舵トルクＴが検出されているにもかかわらず舵角θＨの
変動がないという状態になる。その場合、舵角センサが
正常であっても据切りロック時や旋回走行時においては
、上記と同様に操舵トルクＴが検出されなから舵角θＨ
の変動がなくなる。しかし、このような据切りロック操
作や旋回走行は長くは続かないので、ステップＳ６で所
定時間経過したか否かを判定することで、上記据切りロ
ック時や旋回走行時の場合を除外してステップ８７以下
の処理を実行できる。

そして、舵角センサ４２の故障に対応してステップＳ７
で電動モータ３０によるアシスト力Ａを“Ａ−α・ＡＴ
”より演算して、このアシスト力Ａに応じて電動モータ
３０への供給電流値を制御する。ここで、このステップ
Ｓ７における演算はステップＳ５における演算から舵角
に関する項を全て排除したもので、即ち、舵角に基づく
制御を全て中止して操舵トルクに基づく制御のみにした
ものである。これによって舵角センサの故障の影響を回
避できる。次にステップＳ８で、ワーニングランプ３３
をＯＮ作動させる信号を出力してリターンする。

上記フローにおいて、ステップＳ＋、Ｓ２及びＳ５によ
り、トルクセンサ（ハンドルトルク検出手段）４１及び
舵角センサ（ハンドル舵角検出手段）４２の出力を受け
、ステアリングホイール２の操舵トルク及び舵角に応じ
て電動モータ３０への給電を制御する制御手段７１を構
成している。

また、ステップＳ３．ＳＪ及びＳ６により、トルクセン
サ（ハンドルトルク検出手段）４１及び舵角センサ（ハ
ンドル舵角検出手段）４２の出力を受け、操舵トルクが
所定値以上検出されているにもかかわらず舵角の変動が
所定時間以上検出されていないときは、舵角センサ（ハ
ンドル舵角検出手段）４２が故障していると判断して故
障信号を出力する故障判定手段７２を構成している。

したがって、上記実施例においては、操舵トルクＴが所
定値Ｔ。以上検出されているにもかかわらず舵角θＨの
変動が所定時間検出されないときは、故障判定手段７２
により、舵角センサ（ハンドル舵角検出手段）４２の故
障と判断して、電動モータ３０への給電の制御における
舵角に基づくものは全て中止して操舵トルクに基づくも
のだけにするとともに、ワーニングランプ３３をＯＮ作
動させる信号を出力するので、舵角センサ（ハンドル舵
角検出手段）４２の故障を検出する手段を別途に設ける
必要なく簡単な方法で舵角センサ４２の故障を判断でき
る。また、舵角センサ故障時には、センサ故障による影
響を最小限に抑えてパワーアシストを続行して安全性の
確保を図ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の電動式パワーステアリン
グ装置によれば、ステアリングホイールの操舵トルクを
受けて車輪を操舵するステアリング機構と、このステア
リング機構に機械的に連結され、ステアリングホイール
の操舵トルクをアシストする電動モータとを備え、ステ
アリングホイールの操舵トルクと舵角に応じて電動モー
タへの給電を制御し、操舵トルクが所定値以上検出され
ているにもかかわらず舵角の変動が所定時間以上検出さ
れないときは、ハンドル舵角検出手段の故障と判断して
故障信号を出力するようにしたので、ハンドル舵角検出
手段の故障を検出するための手段を別途に設けることな
く、簡単な方法でハンドル舵角検出手段の故障を判断す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図以下は実施例を示し、第２図は全体概略構成図、
第３図はコントローラの構成図、第４図はコントローラ
の制御を示すフローチャート図、第５図は操舵トルクと
アシスト力との関係を示すマツプ図、第６図は舵角の微
分値とアシスト力との関係を示すマツプ図、第７図及び
第８図は車速と補正値との関係を示すマツプ図、第９図
は舵角の２階微分値とアシスト力との関係を示すマツプ
図、第１０図は舵角とアシスト力との関係を示すマツプ
図である。 ２・・・ステアリングホイール ２０・・・ステアリング機構 ３０・・・電動モータ ４１・・・トルクセンサ（ハンドルトルク検出手段）４
２・・・舵角センサ（ハンドル舵角検出手段）７１・・
・制御手段 ７２・・・故障判定手段 第 図 ２・・・ステアリングホイール ２０・・・ステアリング機構 ３０・・・電動モータ ４１・・・トルクセンサ（ハンドルトルク検出手段）４
２・・・舵角センサ（ハンドル舵角検出手段）７１・・
制御手段 ７２・・・故障判定手段 い 第２ 図 Ｔ 第５図 ｅ＋ 第 図 ｅ＋ 第９ 図 ■ 第７ 図 ■ 第 図 θＨ 第１０ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステアリングホィールの操舵トルクを受けて車輪
   を操舵するステアリング機構と、このステアリング機構
   に機械的に連結され、ステアリングホィールの操舵トル
   クをアシストする電動モータと、 上記ステアリングホィールの操舵トルクを検出するハン
   ドルトルク検出手段と、 上記ステアリングホィールの舵角を検出するハンドル舵
   角検出手段と、 上記ハンドルトルク検出手段及びハンドル舵角検出手段
   の出力を受け、ステアリングホィールの操舵トルク及び
   舵角に応じて上記電動モータへの給電を制御する制御手
   段と、 上記ハンドルトルク検出手段及びハンドル舵角検出手段
   の出力を受け、操舵トルクが所定値以上検出されている
   にもかかわらず舵角の変動が所定時間以上検出されない
   ときは、ハンドル舵角検出手段が故障していると判断し
   て故障信号を出力する故障判定手段と を備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング装
   置。