JPH04138965A - 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に係り、更に
詳しくは、トルクセンサ及び車速センサの出力に応じて
制御されるアシストモータの回転駆動力によりステアリ
ングシャフトを駆動してハンドル操舵力を補助（アシス
ト）する電動式パワーステアリング装置に関する。

〔背景技術〕

従来、乗用車等においては、ハンドル入力軸とトルク伝
達軸の間に設けられたトーションバー式トルクセンサ及
び車速センサの出力に応して、ハンドル入力軸に減速機
構部を介して連結されたアシストモータの電流量を制御
し、該アシストモータの回転力によりハンドル操舵力を
アシストする車速感応型の電動式パワーステアリング装
置が比較的多く採用されている。このような装置では、
ある一定速度以上の高速領域では、ハンドル操舵力がア
シストされると却って危険であるため、通常アシストモ
ータと減速機構部との間に電磁クラッチが設けられ、こ
の電磁クラッチが「オフ（ＯＦＦ）Ｊとなることにより
、いわゆるマニュアル・ステアリングに切り換えられる
ようになっているものが多い。

一方、この種の装置では、アシストモータの機械的拘束
故障、即ち、いわゆるモータロック発生時に、電磁クラ
ッチを「オン（ＯＮ）　Ｊ　Ｌ、たままでは、ハンドル
が回らなくなるおそれがあった。

このため、従来においても、■電磁クラッチを「オフ（
ＯＦＦ）Ｊ　Ｌ、て、アシストモータと減速機構部とを
切り離した状態で、アシストモータに瞬時電流を印加し
、当該モータが慣性にて回転する時に発生する起電力を
一定時間経過後に所定の闇値と比較することにより、モ
ータロックを検出する方法（特開昭６３−２１５４６１
号）や、■アシストモータのモータ軸の回転位置を検出
する回転検出器を備え、トルクセンサにより検出される
ハンドル操舵トルクの値に応じて制御部により駆動され
るモータ軸の回転位置を随時回転検出器により検出し、
トルクが異常に高い場合にモータが回転していなければ
、モータロックと判定する方法（特開平２−２４２６６
号）等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例の■の発明にあっては、クラッチがつながっ
た状態では、モータロックの検出はできないため、走行
中にモータロックが発生した場合にこれを検出すること
ができなかった。しかし、このような場合、モータロッ
クが発生すると操舵不能となって非常に危険であるため
、特にモータロックの検出が必要であると考えられる。

また、上記■の発明にあっては、操舵トルクが大きく且
つモータが回転しない状態は、モータロック時以外２例
えば、ハンドルを一番端まで回してそれ以上回らない時
や、車輪が溝等にはまって固定された時等にも起こるが
、かかる場合に、誤ってモータロックの判定がなされる
可能性が高いという不都合があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来例の有する不都合を改善し
、とくに、走行中のモータロックに起因する操舵不能を
回避し得るとともに、モータロックの誤検出を有効に防
止し得る電動式パワーステアリング装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ハンドル入力軸に設けられ、ハンドルの操舵
トルクを検出するトルクセンサと、当該車輌の車速を検
出する車速センサと、前記ハンドル入力軸に減速機構部
を介して連結され、その回転力により前記ハンドルの操
舵力をアシストするアシストモータと、当該アシストモ
ータと前記減速機構部との間に介装され１両者を連結・
離脱せしめる電磁クラッチと、前記両センサの出力信号
を入力し所定の基準に従って前記アシストモータのモー
タ電流及び電磁クラッチのオン・オフを制御する制御部
とを備えている。また、ハンドルの操舵角を検出する舵
角センサを、制御部に併設している。そして、制御部が
、舵角センサ及び車速センサの出力に基づき当該車輌が
直進状態か否かを判定する直進状態判定機能と、直進状
態であれば前記トルクセンサの出力に基づきモータロッ
クを検出するモータロック検出機能と、モータロックが
検出された場合に電磁クラッチに制御信号を出力してア
シストモータを減速機構から離脱させるフェールセーフ
機能とを有している、という構成を採っている。これに
よって、前述した目的を達成しようとするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づい
て説明する。

第１図には、本発明の一実施例のパワーステアリング装
置が示されている。この第１図において、パワーステア
リング装置１は、車体５０の前部に装備されている。

このパワーステアリング装置１は、一端にノ＼ンドル２
を有するハンドル入力軸としてのステアリングシャフト
３と、このステアリングシャフト３の他端に図示しない
ユニバーサルジヨイントを介して連結されたトルク伝達
軸４と、このトルク伝達軸４からの伝達トルクによりタ
イロッド５（及び図示しないナックルアーム）を介して
左右前輪６Ａ、６Ｂを操舵するステアリングギヤ部７と
を備えている。

この内、ステアリングシャフト３は、ステアリングコラ
ム８により回転自在に支持され、該ステアリングシャフ
ト３のステアリングコラム８内の部分には図示しないト
ーションバーが装備されている。また、ステアリングコ
ラム８のハンドル２と反対側の端部には、前記トーショ
ンバーのねじれ角を検出するトルクセンサ１１が設けら
れている。また、ステアリングシャフト３とトルク伝達
軸４との連結部近傍には、ギヤボックス１２内に収納さ
れた図示しない減速機構部を介してその回転力によりス
テアリングシャフト３を回転駆動してハンドル２の操舵
力をアシスト（補助）するアシストモータ９が装備され
ている。

前記減速機構部は、モータ９側の回転をステアリングシ
ャフト３に減速して伝達するとともに、ハンドル２側の
トルクをモータ９側に伝えることなく該ハンドル入力ト
ルクによりトルク伝達軸４を回動せしめることを可能と
する構造とする必要があることから、本実施例では、い
わゆ゛るウオームギヤ機構を含んで構成されており、当
該減速機構部とアシストモータ９との間には、当該両者
を相互に連結・離脱せしめる電磁クラッチ１０が設けら
れている。このため、本実施例では、電磁クラッチ１０
が「ＯＮ」状態では、アシストモータ９（の出力軸）の
回転が減速機構部により減速されてステアリングシャフ
ト３に伝達され、該ステアリングシャフト３がアシスト
モータ９の回転方向に応じて所定方向に回転させられる
ようになっている。この一方、電磁クラッチ１０がｒＯ
ＦＦ」状態では、ハンドル入力トルクにより、トルク伝
達軸４を回転させ得る。即ち、マニュアルステアリング
により操舵可能な構造となっている。

更に、本実施例では、ハンドル操舵角を検出するための
舵角センサとしてのポテンショメータ１３が、ステアリ
ングシャフト３のトルクセンサ１１の近傍に装備されて
いる。即ち、このポテンショメータ１３は、ステアリン
グシャフト３０基準点からの回転角をハンドル操舵角と
して検出し、当該検出角に対応する電圧信号を出力する
ものである。

前記ステアリングギヤ部７は、トルク伝達軸４に一体的
に装備された図示しないピニオンと、このピニオンに噛
合するとともに、タイロッド５に連結された図示しない
ラックとからなるラックアンドピニオン機構が用いられ
ている。このため、トルク伝達軸４が回転すると、その
回転がステアリングギヤ部７により減速されてタイロッ
ド５に伝達され、該タイロッド５が第１図の矢印Ｘ−Ｘ
”方向に往復運動するようになっている。

第１図において、符号２０はこの装置１の制御部として
のコントローラを示し、符号１５は電源としてのバッテ
リを示す。

次に、この実施例における制御系について、第２図に基
づいて説明する。

第２図において、コントローラ２０には、車速センサ（
スピードメータ）１４と、前述したトルクセンサ１１及
びポテンショメータ１３の信号が入力されるようになっ
ており、このコントローラ２０は、実際には、マイコン
等を含んで構成される。また、このコントローラ２０は
、第１図ないし第２図に示すように、アシストモータ９
及び電磁クラッチ１０に接続され、走行中は、通常、ト
ルクセンサ１１．車速センサ１４の出力信号に基づいて
、所定の演算（トルクセンサ出力によるハンドル操舵ト
ルクの演算、速度に応じたアシスト力の算出等）を行い
アシストモータ９のアシスト力の大きさと方向を決定し
、当該モータ電流値を制御するようになっている。

次に、本実施例の特徴である走行中のコントローラ２０
のモータロック検出時動作について、第３図のフローチ
ャートに沿って説明する。

まず最初に、コントローラ２０の図示しないＣＰＵでは
、ポテンショメータ１３から舵角θを読み込み（ステッ
プ５１０１）、当該舵角θが５″以下か否かを判断する
ことにより、ハンドル２が中立位置にあるか否かを判断
する（３１０２）。

そして、θ≦５°でない場合には、図示しないカウンタ
のカウント数Ｎをゼロにして該カウンタをリセットする
（３１１０）。

この一方、ステップ５１０２でθ≦５°の場合には、車
速センサ１４から車速■を読み込み（Ｓ１０３）、当該
車速が５　［ｋｍ／ｈ）を越えているか否かを判断する
ことにより直進状態であるか否かを判定する（３１０４
）［直進状態判定機能〕。

そして、車速■が５　（ｋｍ／ｈ）以下の場合には、停
止中或いは停止直前又は走行開始直後であるので、モー
タロック検出の重要性はそれほど高くなく且つ誤って検
出するおそれがあるので、カウンタをリセット後（ＳＬ
ＩＯ）、ステップ５１０１に戻る。一方、車速■が５　
（ｋｍ／ｈ）を越えている場合には、直進走行中である
と判定して、トルクセンサ１１からハンドル操舵トルク
Ｔを読み込み（Ｓ１０５）、当該トルクＴが閾値Ｔｓ　
　（この値は、非常に高い値１例えば８０（ｋｇｆｃｍ
）に設定されている。）以上か否かを判断する（Ｓ１０
６）。ここで、トルクＴが閾値Ｔｓより小さければ、Ｃ
ＰＵでは、モータロックのおそれはないと判断して、カ
ウンタをリセット（３１１０）後、ステップ５１０１に
戻る。

この一方、上記ステップ５１０６でトルクＴが閾値Ｔｓ
以上であれば、ＣＰＵでは、カウンタのカウント数Ｎを
Ｎ＋１にしてカウントアツプを行い（Ｓ１０７）、カウ
ント数Ｎが設定値Ｎ８以上か否かを判断する（３１０Ｂ
）。そして、カウント数Ｎ＜Ｎｓの場合には、トルクＴ
が一時的に高くなっていることも考えられるので、ステ
ップ５１０１に戻り上記の制御動作を繰り返す。この−
方、ステップ３１０Ｂで、カウント数Ｎ≧Ｎ、の場合に
は、直進状態で所定時間（例えば、このプログラムの１
サイクルの所要時間をｌ（ｍｓｅＣ〕とすると、Ｎ、（
ｍｓｅｃ））　　トルクＴが高い状態が続いているので
、モータロック状態と判断して〔モータロック検出機能
〕、モータ電流をゼロにするとともに、電磁クラッチ１
０をｒＯＦＦ」するための制ｍｖｓ信号を出力する（Ｓ
１０９）〔フェールセーフ機能〕。この結果、電磁クラ
ッチ１０により、アシストモータ９が減速機構部から離
脱され、いわゆるマニュアルステアリングにより操舵可
能となる。

以上説明したように、本実施例によると、コントローラ
２０が、直進状態で５　（ｌａｗ／ｈ）以上の速度で走
行中にトルクセンサ１１の出力によりモータロックを判
断するようになっていることから、■路面摩擦係数μが
高い道路で、ハンドルを据切りした時、■高グリップタ
イヤ使用時に、ハンドルを裾切りした時、■ハンドルを
一番端まで回した時、■車輪が溝等に嵌まって固定され
てしまった時、■大きなコーナリングフォースがかかっ
た時等のトルクセンサ１，１の出力値が非常に高い値を
示す場合に、誤ってモータロックの判断を行うという不
都合を防止することができる。また、所定時間１例えば
Ｎ、（ｍｓｅｃ）以上、ハンドル操舵トルクＴが所定の
閾値Ｔ８３例えば８０ｋｇｆ１を越えた場合に、モータ
ロックと判断するようになっていることから、走行中に
前輪が縁石等にぶつかって一時的にトルクセンサ１１の
出力値が非常に高い値を示す場合にも、誤ってモータロ
ックの判断を行うこともない。この一方、モータロック
と判断された場合には、コントローラ２０により、アシ
ストモータ９の電流値が「ゼロ」となるよう電流制御が
おこなわれるとともに、電磁クラッチ１０がｒＯＦＦＪ
されるので、減速機構部がアシストモータ９から離脱し
て、マニュアルステアリングにより操舵可能となり、こ
れにより、走行中操舵不能となるのを有効に防止できる
。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成され機能するので、これに
よると、制御部の直進状態判定機能と、モータロック検
出機能とにより、直進中にモータロックの検出が行われ
ることから、停止中や旋回中にトルクセンサ出力が異常
に高い値を示す場合が良くあるが、かかる場合に誤って
モータロックを検出するという不都合を防止することが
でき、この一方、モータロックが検出された場合には、
制御部のフェールセーフ機能により電磁クラッチがｒＯ
ＦＦ、制御され、アシストモータが減速機構部から離脱
せしめられるので、操舵が可能となる。

従って、走行中のモータロックに起因する操舵不能を回
避し得るとともに、モータロックの誤検出を有効に防止
することができるという従来にない優れた電動式パワー
ステアリン装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体的な構成を示す説明図
、第２図は第１図の実施例の制御系の構成を示すブロッ
ク図、第３図はコントローラの主要な制御プログラムを
示すフローチャートである。 ２・・・・・・ハンドル、３・・・・・・ハンドル入力
軸としてのステアリングシャフト、９・・・・・・アシ
ストモータ、１０・・・・・・電磁クラッチ、１１・・
・・・・トルクセンサ、１２・・・・・・減速機構部を
収納したギヤボックス、１３・・・・・・舵角センサと
してのポテンショメータ、１４・・・・・・車速センサ
、２０・・・・・・制御部としてのコントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドル入力軸に設けられ、ハンドルの操舵トル
   クを検出するトルクセンサと、当該車輌の車速を検出す
   る車速センサと、前記ハンドル入力軸に減速機構部を介
   して連結され、その回転力により前記ハンドルの操舵力
   をアシストするアシストモータと、当該アシストモータ
   と前記減速機構部との間に介装され、両者を連結・離脱
   せしめる電磁クラッチと、前記両センサの出力信号を入
   力し所定の基準に従って前記アシストモータのモータ電
   流及び電磁クラッチのオン・オフを制御する制御部とを
   備えた電動式パワーステアリング装置において、 前記ハンドルの操舵角を検出する舵角センサを、前記制
   御部に併設するとともに、当該制御部が、前記舵角セン
   サ及び車速センサの出力に基づき当該車輌が直進状態か
   否かを判定する直進状態判定機能と、直進状態であれば
   前記トルクセンサの出力に基づきモータロックを検出す
   るモータロック検出機能と、モータロックが検出された
   場合に前記電磁クラッチに制御信号を出力してアシスト
   モータを減速機構から離脱させるフェールセーフ機能と
   を有していることを特徴とした電動式パワーステアリン
   グ装置。