KR20170038064A - 파워 스티어링 장치 및 파워 스티어링 장치의 제어 회로 - Google Patents

파워 스티어링 장치 및 파워 스티어링 장치의 제어 회로 Download PDF

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KR20170038064A
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power steering
torque
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KR1020177005911A
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미츠오 사사키
마코토 고토
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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 전동 모터의 회전수, 조타 속도, 또는 조타 토크의 소정 주파수 범위 내에서의 주기적인 변화의 유무에 기초하여 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 파워 스티어링 장치 및 파워 스티어링 장치의 제어 회로를 제공한다.

Description

파워 스티어링 장치 및 파워 스티어링 장치의 제어 회로{POWER STEERING DEVICE, AND POWER-STEERING-DEVICE CONTROL CIRCUIT}
본 발명은 파워 스티어링 장치 및 파워 스티어링 장치의 제어 회로에 관한 것이다.
종래의 파워 스티어링 장치에서는, 랙 바를 수용하는 하우징 내에 우적(雨滴) 센서를 설치하여 장치의 이상을 검출하고 있다. 상기 설명의 기술에 관계되는 일례가 특허문헌 1에 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2006-111032호 공보
전술한 종래 장치에 있어서, 이상 검출을 위한 센서를 이용하지 않고 장치의 이상을 검출해 주었으면 하는 요구가 있다.
본 발명의 목적은, 파워 스티어링 장치에 있어서, 이상 검출을 위한 센서를 이용하지 않고 장치의 이상을 검출하는 것에 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전동 모터의 회전수, 조타 속도, 또는 조타 토크의 소정 주파수 범위 내에서의 주기적인 변화의 유무에 기초하여 장치의 이상을 검출한다.
도 1은 실시예 1의 파워 스티어링 장치(1)의 정면도이다.
도 2는 도 1의 일부 단면도이다.
도 3은 조타 기구(2)의 단면도이다.
도 4는 실시예 1의 컨트롤 유닛(6)의 제어 블록도이다.
도 5는 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 6은 실시예 1 및 실시예 3의 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 7은 실시예 1 및 실시예 2의 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 8은 실시예 1의 녹 이상 검출 제어 처리 시의 녹 이상 발생 시에 있어서의 동작을 도시한 타임차트이다.
도 9는 실시예 2의 컨트롤 유닛(6)의 제어 블록도이다.
도 10은 실시예 2의 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 11은 실시예 3의 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 12는 실시예 4의 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 13은 실시예 4의 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
〔실시예 1〕
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면에 기초하는 실시예를 이용하여 설명한다.
[파워 스티어링 장치의 구성]
도 1은 실시예 1의 파워 스티어링 장치(1)의 정면도이고, 도 2는 도 1의 일부 단면도이며, 도 3은 조타 기구(2)의 단면도이다.
실시예 1의 파워 스티어링 장치(1)는, 조타 기구(2), 전동 모터(3), 볼나사 기구(4), 토크 센서(5) 및 컨트롤 유닛(6)을 구비한다.
조타 기구(2)는 조타축(7) 및 랙 바(8)를 갖는다. 조타축(7)은 스티어링 샤프트(9), 피니언 샤프트(10) 및 토션 바(11)를 갖는다. 스티어링 샤프트(9)는 스티어링 휠과 일체로 회전한다. 피니언 샤프트(10)는 토션 바(11)를 통해 스티어링 샤프트(9)와 접속되어 있다. 피니언 샤프트(10)의 외주에는 피니언 톱니(10a)가 형성되어 있다. 피니언 톱니(10a)는 랙 바(8)의 외주에 형성된 랙 톱니(8a)와 맞물려 있다. 랙 바(8)는, 조타축(7)의 회전에 따라 차체 폭 방향으로 축 방향 운동한다. 랙 바(8)는 강재 등의 철계 금속 재료를 이용하여 형성되어 있다. 랙 바(8)의 양단에는 한 쌍의 타이 로드(12, 12)의 단부가 접속되어 있다. 스티어링 샤프트(9)의 일부, 피니언 샤프트(10) 및 랙 바(8)는, 기어 하우징(13)에 수용되어 있다. 기어 하우징(13)은 알루미늄 합금을 이용하여 형성되어 있다. 기어 하우징(13)에는 토크 센서(5)가 수용되어 있다. 토크 센서(5)는, 토션 바(11)의 비틀림량에 기초하여 조타 기구(2)에 발생하는 조타 토크(토션 바 토크)를 검출한다. 기어 하우징(13)의 차폭 방향 양단에는, 더스트 부츠(dust boots; 14)의 차폭 방향 내측단이 고정되어 있다. 더스트 부츠(14)는, 고무 등을 이용하여 주름상자 고리 형상으로 형성되어 있다. 더스트 부츠(14)의 차폭 방향 외측단은, 타이 로드(12)의 차폭 방향 내측단에 고정되어 있다.
전동 모터(3)는 3상 브러시리스 모터이다. 전동 모터(3)는, 조타 기구(2)에 조타력을 부여하는 것으로, 모터 샤프트(15), 로터(16) 및 스테이터(17)를 갖는다. 이들은 모터 하우징(18)에 수용되어 있다. 모터 하우징(18)은 기어 하우징(13)에 고정되어 있다. 모터 샤프트(15)는 로터(16)와 일체로 설치되어 있다. 모터 샤프트(15)에는 입력 풀리(19)가 부착되어 있다. 입력 풀리(19)에는 벨트(20)가 걸려 있다. 로터(16)는 모터 하우징(18)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 스테이터(17)는 모터 하우징(18)에 고정되어 있다. 모터 하우징(18)에는 컨트롤 유닛(6)이 수용되어 있다. 컨트롤 유닛(6)은, 제어 기판이며, 토크 센서(5)에 의해 검출된 토션 바 토크 등에 기초하여, 전동 모터(3)를 구동 제어하는 모터 토크 지령(지령 전류값)을 연산하여, 전동 모터(3)를 제어하는 어시스트 제어를 실시한다.
볼나사 기구(4)는 조타 기구(2)와 전동 모터(3) 사이에 설치되어 있다. 볼나사 기구(4)는 전동 모터(3)의 회전력을 조타 기구(2)에 전달하는 감속기이다. 볼나사 기구(4)는 전타축(轉舵軸)측 볼나사홈(21), 너트(22), 너트측 볼나사홈(23), 볼(24) 및 튜브(순환 부재)(25)를 갖는다. 전타축측 볼나사홈(21)은, 랙 바(8)의 외주측에 형성된 나선형의 홈이다. 너트(22)는 랙 바(8)를 포위하도록 설치되어 있다. 너트(22)는 강재를 이용하여 환형으로 형성되어 있다. 너트(22)는, 기어 하우징(13)에 대해 회전 가능하게, 또한 축 방향 이동 불가능하게 지지되어 있다. 너트(22)의 외주에는 출력 풀리(40)가 고정되어 있다. 출력 풀리(40)에는 벨트(20)가 걸려 있다. 너트측 볼나사홈(23)은 너트(22)의 내주에 형성된 나선형의 홈이다. 너트측 볼나사홈(23)은, 전타축측 볼나사홈(21)과 함께 볼 순환홈(26)을 구성한다. 볼(24)은 볼 순환홈(26) 내에 복수 설치되어 있다. 볼(24)은 강재를 이용하여 형성되어 있다. 튜브(25)는, 너트(22)의 외주측에 설치되고, 볼 순환홈(26)의 일단측 또는 타단측에 도달한 볼(24)은, 튜브(25)를 통해 볼 순환홈(26)의 타단측 또는 일단측으로 복귀된다.
실시예 1의 파워 스티어링 장치(1)는 전동 모터(3)의 회전력을, 입력 풀리(19), 벨트(20), 출력 풀리(40)를 통해 볼나사 기구(4)에 전달하고, 랙 바(8)에 축 방향 구동력을 부여함으로써 운전자의 조타를 어시스트한다.
도 4는 실시예 1의 컨트롤 유닛(6)의 제어 블록도이다.
컨트롤 유닛(6)은 어시스트 제어부(모터 제어 회로)(29), 모터 제어부(30), 녹 검출부(이상 검출 회로)(31) 및 전원 차단 장치(32)를 갖는다. 어시스트 제어부(29)는, 차속 센서(27)로부터의 차속, 토크 센서(5)로부터의 토션 바 토크 및 타각 센서(28)로부터의 타각이 입력된다. 어시스트 제어부(29)는 차속, 토션 바 토크 및 타각에 기초하여 모터 토크 지령을 연산하여, 모터 제어부(30)에 출력한다. 모터 제어부(30)는, 모터 토크 지령에 기초하여 전동 모터(3)의 각 상에 전류 지령값을 연산한다. 모터 제어부(30)는, 전동 모터(3)의 각 상에 흐르는 모터 전류값이 전류 지령과 일치하도록 전동 모터(3)의 전류를 제어한다. 모터 전류값은 전류 센서(34)에 의해 검출된다.
녹 검출부(31)는 모터 회전수, 토션 바 토크 및 타각(타각으로부터 구해지는 타각 속도)에 기초하여, 볼나사 기구(4)에 있어서 녹의 발생에 기인하는 이상(이하, 녹 이상이라고도 말함), 구체적으로는 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화에 따르는 조타의 걸림을 검출한다. 한편, 볼나사 기구(4)의 파손이나 기어 하우징(13) 내로의 이물질 혼입 시에 있어서도, 녹의 발생 시와 마찬가지로 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 녹 검출부(31)에서는, 이들 이상에 대해서도 검출 가능하다. 모터 회전수는 회전수 센서(35)에 의해 검출된다. 녹 검출부(31)는, 모터 회전수 신호 및 토션 바 토크 신호를 로우 패스 필터 처리하는 로우 패스 필터(31a)를 갖는다. 녹 검출부(31)는, 이상이 검출된 경우, 경고 장치(차재 탑재 기기)(33)에 대해 경고 요구를 출력한다. 경고 장치(33)는, 예컨대 경고등을 점등시켜 운전자에게 이상을 알린다. 경고음을 내어도 좋다. 또한, 녹 검출부(31)는, 이상이 검출된 경우, 다음으로 이그니션 스위치가 온되었을 때, 전원 차단 장치(32)에 대해 전원 차단 요구를 출력하여, 어시스트 제어를 중지한다. 전원 차단 장치(32)는, 전원 차단 요구를 받은 경우, 전동 모터(3)에 공급되는 전력을 차단한다.
[녹 이상 검출 제어 처리]
도 5, 도 6 및 도 7은, 실시예 1의 녹 검출부(31)에 의해 실행되는 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다.
단계 S1에서는 운전자에 의해 이그니션 스위치가 온된다.
단계 S2에서는 전회까지(단계 S1에서 이그니션 스위치가 온되기 전까지) 녹 이상이 확정되어 있는지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S3으로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S4로 진행한다. 녹 이상이 확정되어 있는지의 여부는, EEPROM 데이터로부터 녹 이상 확정 플래그를 판독하여, 녹 이상 확정 플래그가 세트되어 있는 경우에 녹 이상이 확정되어 있다고 판정한다.
단계 S3에서는 전원 차단 장치(32)에 대해 전원 차단 요구를 출력하여, 어시스트 제어를 중지한다(매뉴얼 스티어링).
단계 S4에서는 방향 판단 플래그가 세트되어 있는지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S5로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S9로 진행한다.
단계 S5에서는 모터 회전수가 상승하고 있는지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S6으로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S18로 진행한다. 모터 회전수의 증가는, 전회의 연산 주기에 있어서의 모터 회전수와 이번의 연산 주기에 있어서의 모터 회전수의 비교에 의해 행한다.
단계 S6에서는 방향 판단 플래그를 리셋한다.
단계 S7에서는 방향 판단 플래그의 리셋측 주파수 검출 카운터를 카운트 업한다.
단계 S8에서는 방향 판단 플래그의 세트측 주파수 검출 카운터를 클리어한다.
단계 S9에서는 타각이 소정 범위 내인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S10으로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S31로 진행한다. 소정 범위는, 랙 바(8)가 스트로크 엔드 부근에 도달하지 않는 타각의 범위이며, 예컨대 -450~450[deg]으로 한다.
단계 S10에서는 어시스트 제한값이 저하되어 있지 않은지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S11로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S31로 진행한다. 어시스트 제어부(29)는, 전동 모터(3)의 전압이나 온도가 높아지면, 모터 보호를 위해서 모터 토크 지령을 어시스트 제한값에 의해 제한하고 있다. 어시스트 제한값이 정상값(예컨대 6.3[N])을 유지하고 있는 경우에는, 어시스트 제한값이 저하되어 있지 않다고 판정한다.
단계 S11에서는 타각 속도(조타 속도)가 소정 범위 내인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S12로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S31로 진행한다. 타각 속도는 타각 센서(28)에 의해 검출된 타각을 미분하여 구한다. 소정 범위는, 녹의 발생에 따르는 조타의 걸림이 발생하는 타각 속도이며, 예컨대 5~45[deg/sec]로 한다. 여기서, 소정 범위의 하한(제4 소정값)을 5[deg/sec]로 하고 있는 것은, 녹의 발생에 기인하는 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화가 발생하지 않는 비조타 상태(거의 조타되어 있지 않은 상태)를 제외하기 위함이다. 또한, 소정 범위의 상한(제5 소정값)을 45[deg/sec]로 하고 있는 것은, 녹의 발생에 기인하는 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화가 발생하지 않는 강제 조타 상태(운전자에 의해 강제적으로 조타되어 있는 상태)를 제외하기 위함이다.
단계 S12에서는 로우 패스 필터(31a)에 의해 토션 바 토크 신호[토크 센서(5)의 신호]를 로우 패스 필터 처리한다. 로우 패스 필터(31a)의 컷오프 주파수는, 노이즈를 제거할 수 있는 주파수이며, 예컨대 6[㎐]으로 한다.
단계 S13에서는 로우 패스 필터(31a)에 의해 모터 회전수 신호를 로우 패스 필터 처리한다.
단계 S14에서는 토션 바 토크에 평균화 처리를 행한다. 평균화 처리는, 소정 연산 주기 내의 토션 바 토크의 평균값을 구하는 처리이다.
단계 S15에서는 토션 바 토크의 평균값이 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S16으로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S31로 진행한다. 소정값은, 예컨대 5[Nm]로 한다. 여기서, 볼나사 기구(4)에 녹 등의 이상이 발생하고 있지 않은 정상 시에 있어서, 타각 속도가 5~45[deg/sec]의 범위에 있는 경우, 토션 바 토크의 평균값은 4[Nm] 정도이다. 따라서, 토션 바 토크의 평균값이 5[Nm] 이상인 경우에는 볼나사 기구(4)에 이상이 발생하고 있다고 판정할 수 있다.
단계 S16에서는 토션 바 토크가 증가하고, 또한 모터 회전수가 저하되어 있는지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S17로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S31로 진행한다. 토션 바 토크의 증가는, 전회의 연산 주기에 있어서의 토션 바 토크와 이번의 연산 주기에 있어서의 토션 바 토크의 비교에 의해 행한다. 모터 회전수의 저하 판정에 대해서도 마찬가지이다.
단계 S17에서는 방향 판단 플래그를 세트한다.
단계 S18에서는 방향 판단 플래그의 세트측 주파수 검출 카운터를 카운트 업한다.
단계 S19에서는 모터 회전수 변동의 주파수가 소정 범위 내인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S20으로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S31로 진행한다. 소정 범위는, 녹의 발생에 기인하는 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화의 주파수 범위 2~3[㎐]에 대해, 상하한에 마진을 갖게 한 범위이며, 예컨대 1~5[㎐]로 한다. 여기서, 주파수의 상한을 5[㎐]로 하고 있는 것은, 토션 바(11)의 공진(공진 주파수는 5[㎐]보다 큼)과의 혼동을 억제하기 위함이다. 또한, 주파수의 하한을 1[㎐] 이상으로 하고 있는 것은, 녹의 발생에 기인하는 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화가 발생하지 않는 차량의 직진 상태를 제외하기 위함이다. 모터 회전수 변동의 주파수는, 방향 판단 플래그가 리셋되고 나서 다음번 리셋되기까지의, 리셋측 주파수 검출 카운터의 카운트값과 세트측 주파수 검출 카운터의 카운트값의 합에 연산 주기를 곱한 값(주기)의 역수로 한다.
단계 S20에서는 회전수 증가측(방향 판단 플래그의 리셋측)의 주파수 검출 카운터를 클리어한다.
단계 S21에서는 모터 회전수 변동의 1주기에 있어서의 모터 회전수의 최대 회전수 및 최소 회전수를 산출한다.
단계 S22에서는 최소 회전수의 부호와 최대 회전수의 부호가 일치하고 있는지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S23으로 진행하고, NO인 경우에는 리턴으로 진행한다. 녹 이상에 따르는 조타의 걸림이 발생하고 있을 때, 모터 회전수의 부호는 변화하지 않는다. 따라서, 모터 회전수의 부호가 반전된 경우에는, 다른 요인에 의해 모터 회전수가 변동하고 있을 가능성이 높기 때문에, 이 경우에는 이상 검출을 캔슬하여, 오검출을 억제한다.
단계 S23에서는 최대 회전수와 최소 회전수의 차인 회전수 변동을 산출한다.
단계 S24에서는 회전수 변동이 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S25로 진행하고, NO인 경우에는 리턴으로 진행한다. 소정값은, 녹 이상에 따르는 조타의 걸림이 발생하고 있다고 예측할 수 있는 회전수 변동이며, 예컨대 100[rpm]으로 한다.
단계 S25에서는 이상 검출 카운터를 카운트 업한다.
단계 S26에서는 이상 검출 카운터가 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S27로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S28로 진행한다. 소정값은, 예컨대 10으로 한다.
단계 S27에서는 녹 이상을 확정한다.
단계 S28에서는 이상 검출 카운터를 유지한다.
단계 S29에서는 차량측의 경고 장치(33)에 대해 경고 요구 신호를 출력한다.
단계 S30에서는 EEPROM 데이터의 녹 이상 확정 플래그를 세트하고, 녹 이상이 확정된 것을 기록한다.
단계 S31에서는 이상 검출 카운터를 클리어한다.
[실시예 1의 녹 이상 검출 방법에 대해]
파워 스티어링 장치에 있어서, 더스트 부츠의 파손 등에 의해 랙 바를 수용하는 하우징에 물이나 더스트가 침입하면, 강재를 이용하여 형성된 감속기(볼나사 기구)에 녹이 발생한다. 녹이 진행되면, 스티어링 로크의 우려가 있기 때문에, 녹의 발생을 검출하여 파워 스티어링 기능의 정지나 운전자에의 경고를 행할 필요가 있다. 이 대책으로서, 종래의 파워 스티어링 장치에서는, 하우징 내에 우적 센서를 설치하여 하우징 내로의 물의 침입을 검출하고 있다. 그러나, 이 구성을 채용한 경우, 우적 센서의 추가를 강요받아, 비용 상승 등의 단점이 있다.
볼나사 기구에 녹이 발생한 경우, 조타 시에 볼나사 기구의 작동 부하가 주기적으로 변화함으로써, 조타의 걸림이 발생한다. 그래서, 실시예 1의 파워 스티어링 장치(1)에서는, 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화를 검출함으로써, 녹 이상을 검출한다. 녹의 발생에 기인하는 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화는, 모터 회전수, 타각 속도 및 토션 바 토크의 주기적인 변화로서 나타난다. 구체적으로는, 녹의 발생에 기인하는 조타의 걸림이 발생하고 있는 경우, 토션 바 토크의 하강, 상승과 모터 회전수 및 타각 속도의 상승, 하강이 동기하여 발생한다. 모터 회전수, 타각 속도 및 토션 바 토크는, 모두 파워 스티어링 장치에 이미 존재하는 센서에 의해 검출 또는 산출 가능하다. 실시예 1에서는, 모터 회전수 및 토션 바 토크의 주기적인 변화에 기초하여 녹 이상을 검출하고 있기 때문에, 이상 검출을 위한 센서를 추가하지 않고 녹 이상을 검출할 수 있다. 또한, 타각 속도가 높은 상태, 거의 조타하고 있지 않은 상태, 운전자에 의해 강제적으로 조타되어 있는 상태, 랙 바(8)가 스트로크 엔드 부근에 있는 상태 및 어시스트 제한 시에는 녹 이상을 검출하지 않음으로써, 다른 요인(토션 바의 공진 등)에 의한 모터 회전수 등의 주기적인 변화와의 혼동을 억제할 수 있어, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
도 8은 실시예 1의 녹 이상 검출 제어 처리 시의 녹 이상 발생 시에 있어서의 동작을 도시한 타임차트이다.
시점 t1에서는, 토션 바 토크가 증가하고 있고, 또한 모터 회전수가 저하되기 시작하기 때문에, 방향 판단 플래그가 세트된다. 시점 t1~t2의 구간에서는, 방향 판단 플래그의 세트측 주파수 카운터가 카운트 업된다.
시점 t2에서는, 모터 회전수가 상승을 시작하기 때문에, 방향 판단 플래그가 리셋되고, 방향 판단 플래그의 세트측 주파수 카운터가 클리어된다. 시점 t2~t3의 구간에서는, 방향 판단 플래그의 리셋측 주파수 카운터가 카운트 업된다.
시점 t3에서는, 토션 바 토크가 증가하고 있고, 또한 모터 회전수가 저하되기 시작하기 때문에, 방향 판단 플래그가 세트된다. 시점 t3~t4의 구간에서는, 방향 판단 플래그의 세트측 주파수 카운터가 카운트 업된다.
시점 t4에서는, 모터 회전수가 상승을 시작하기 때문에, 방향 판단 플래그가 리셋되고, 방향 판단 플래그의 세트측 주파수 카운터가 클리어된다. 이때, 방향 판단 플래그가 리셋되었을 때의 리셋측 주파수 카운터의 카운트값과 세트측 주파수 카운터의 카운트값의 합으로부터 구해지는 주파수는 소정 범위(1~5[㎐]) 내이며, 회전수 변동이 소정값(100[rpm]) 이상이기 때문에, 이상 검출 카운터가 카운트 업된다.
시점 t5에서는, 토션 바 토크가 증가하고 있고, 또한 모터 회전수가 저하되기 시작하기 때문에, 방향 판단 플래그가 세트된다.
시점 t5 이후는, 시점 t3~t4의 처리가 반복되고, 이상 검출 카운터가 소정값(10)이 된 시점에서, 녹 이상이 확정되어, EEPROM 데이터의 녹 이상 확정 플래그가 세트되고, 경고 장치(33)에 의해 운전자에게 녹 이상의 경고가 이루어진다.
실시예 1에 있어서는, 이하에 열거하는 효과를 나타낸다.
(1-1) 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축(7)과, 조타축(7)의 회전에 따라 축 방향 운동하고 철계 금속 재료로 형성된 랙 바(8)를 갖는 조타 기구(2)와, 조타 기구(2)에 조타력을 부여하는 전동 모터(3)와, 조타 기구(2)와 전동 모터(3) 사이에 설치되고, 전동 모터(3)의 회전력을 조타 기구(2)에 전달하는 감속기로서, 랙 바(8)의 외주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼나사홈(21)과, 랙 바(8)를 포위하도록 철계 금속 재료에 의해 환형으로 형성되고, 랙 바(8)에 대해 회전 가능하게 설치된 너트(22)와, 너트(22)의 내주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 가지며 전타축측 볼나사홈(21)과 함께 볼 순환홈(26)을 구성하는 너트측 볼나사홈(23)과, 철계 금속 재료로 형성되고 볼 순환홈(26) 내에 설치된 복수의 볼(24)과, 너트(22)의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 너트(22)의 외측에 설치되고, 복수의 볼(24)이 볼 순환홈(26)의 일단측으로부터 타단측으로 순환 가능하게 볼 순환홈(26)의 일단측과 타단측을 접속하는 튜브(25)를 갖는 볼나사 기구(4)를 구비하는 감속기와, 조타 기구(2)에 발생하는 토션 바 토크를 검출하는 토크 센서(5)와, 토션 바 토크에 기초하여, 전동 모터(3)를 구동 제어하는 모터 토크 지령값을 연산하여, 전동 모터(3)에 출력하는 컨트롤 유닛(6)과, 컨트롤 유닛에 설치되고, 모터 회전수의 소정 주파수 범위(1~5[㎐]) 내에서의 주기적인 변화의 유무에 기초하여 장치의 이상(녹 이상)을 검출하는 녹 검출부(31)를 갖는다.
따라서, 이상 검출을 위한 센서를 이용하지 않고 장치의 이상을 고정밀도로 검출할 수 있다.
(2-2) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 조타 기구(2)는, 조타축(7)에 설치된 토션 바(11)를 구비하고, 토크 센서(5)는, 토션 바(11)의 비틀림량에 기초하여 토션 바 토크를 검출하며, 녹 검출부(31)에 있어서의 소정 주파수는, 토션 바(11)의 공진 주파수(5[㎐] 초과) 미만으로 설정된다.
따라서, 토션 바(11)의 공진과의 혼동을 억제할 수 있다.
(3-3) 상기 (2-2)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)에 있어서의 소정 주파수는, 5[㎐] 이하로 설정된다.
파워 스티어링 장치에 이용되는 토션 바(11)의 공진 주파수(5[㎐] 초과)를 고려한 경우, 녹 검출부(31)에 있어서의 소정 주파수를 5헤르츠 이하로 설정함으로써, 토션 바(11)의 공진과의 혼동을 억제할 수 있다.
(4-4) 상기 (2-2)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)에 있어서의 소정 주파수는, 1[㎐] 이상으로 설정된다.
소정 주파수가 1[㎐] 미만이 되는 직진 상태에서는, 녹의 발생에 기인하는 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화는 발생하지 않는다. 따라서, 직진 상태에서는, 녹 이상을 검출하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(5-5) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)는, 토션 바 토크 및 모터 회전수에 기초하여 장치의 이상을 검출한다.
녹의 발생에 기인하여 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 증대가 발생한 경우, 모터 회전수는 하강하고, 토션 바 토크는 상승한다. 이 하강과 상승의 조합을 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(6-6) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)는, 모터 회전수가 제1 소정값보다 하강한 주기, 타각 속도가 제2 소정값보다 하강한 주기, 또는 토션 바 토크가 제3 소정값보다 상승한 주기에 기초하여 장치의 이상을 검출한다.
녹의 발생에 기인하여 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 증대가 발생한 경우, 모터 회전수 및 타각 속도는 녹이 발생하고 있지 않은 정상 시에 상정되는 값(제1 소정값 및 제2 소정값)보다 하강하고, 그 후 상승한다. 한편, 토션 바 토크는 녹이 발생하고 있지 않은 정상 시에 상정되는 값(제3 소정값)보다 상승하고, 그 후 하강한다. 이 하강과 상승의 조합을 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(7-7) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)는, 타각 속도가 5[deg/sec] 이상 45[deg/sec] 이하일 때, 장치의 이상을 검출한다.
타각 속도가 5[deg/sec] 미만이 되는 비조타 상태, 및 타각 속도가 45[deg/sec]를 초과하는 강제 조타 상태에서는, 녹의 발생에 기인하는 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화는 발생하지 않는다. 따라서, 비조타 상태 및 강제 조타 상태에서는 녹 이상을 검출하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(8-9) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 컨트롤 유닛(6)에 설치된 로우 패스 필터(31a)를 구비하고, 녹 검출부(31)는, 로우 패스 필터(31a)에 의해 필터 처리된 전동 모터(3)의 회전수 및 토션 바 토크의 신호에 기초하여 장치의 이상을 검출한다.
따라서, 로우 패스 필터(31a)에 의해 모터 회전수 신호 및 토션 바 토크 신호로부터 고주파 노이즈가 제거되기 때문에, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(9-10) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)는, 토션 바 토크의 소정 기간 내에서의 평균값이 소정값보다 높을 때 장치의 이상을 검출한다.
볼나사 기구(4)의 작동에 이상이 발생했을 때에는, 토션 바 토크의 평균값도 상승하기 때문에, 이 토션 바 토크의 상승도 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(10-12) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)는, 랙 바(8)가 스트로크 엔드 부근까지 이동한 상태[타각이 소정 범위(-450~450[deg]) 외]에서의 모터 회전수, 타각 속도 및 토션 바 토크의 정보를 장치의 이상의 검출에 사용하지 않는다.
스트로크 엔드 부근에서는, 모터 회전수 및 타각 속도는 거의 제로가 되고, 또한 부딪침 상태에서는 토션 바 토크가 통상보다 커진다. 이들은 오검출 요인이 될 수 있기 때문에, 스트로크 엔드 부근에서의 정보를 이상 검출에 사용하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(11-13) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)는, 장치의 이상을 검출했을 때, 운전자에게 이상을 알리는 경고 장치(33)에 장치의 이상에 관한 신호를 출력한다.
따라서, 장치의 이상이 검출되었을 때에는, 경고등이나 경고음으로 운전자에게 알림으로써, 안전성을 높일 수 있다.
(12-14) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)는, 녹 검출부(31)에 의해 검출된 장치의 이상 이외의 원인에 의해 모터 토크 지령값에 어시스트 제한값에 의한 제한이 가해진 상태에서의 모터 회전수, 타각 속도 및 토션 바 토크의 정보를 장치의 이상의 검출에 사용하지 않는다.
볼나사 기구(4)의 작동의 이상과는 상이한 요인에 의해 모터 토크 지령값에 제한이 가해진 상태에서는, 그것이 원인이 되어 모터 회전수, 타각 속도 및 토션 바 토크에 영향을 끼칠 가능성이 있다. 이들은 오검출 요인이 될 수 있기 때문에, 이 상태에서의 정보를 이상 검출에 사용하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(13-15) 파워 스티어링 장치의 제어 회로로서, 파워 스티어링 장치는, 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축(7)과, 조타축(7)의 회전에 따라 축 방향 운동하고 철계 금속 재료로 형성된 랙 바(8)를 갖는 조타 기구(2)와, 조타 기구(2)에 조타력을 부여하는 전동 모터(3)와, 조타 기구(2)와 전동 모터(3) 사이에 설치되고, 전동 모터(3)의 회전력을 조타 기구(2)에 전달하는 감속기로서, 랙 바(8)의 외주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼나사홈(21)과, 랙 바(8)를 포위하도록 철계 금속 재료에 의해 환형으로 형성되고, 랙 바(8)에 대해 회전 가능하게 설치된 너트(22)와, 너트(22)의 내주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 가지며 전타축측 볼나사홈(21)과 함께 볼 순환홈(26)을 구성하는 너트측 볼나사홈(23)과, 철계 금속 재료로 형성되고 볼 순환홈(26) 내에 설치된 복수의 볼(24)과, 너트(22)의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 너트(22)의 외측에 설치되고, 복수의 볼(24)이 볼 순환홈(26)의 일단측으로부터 타단측으로 순환 가능하게 볼 순환홈(26)의 일단측과 타단측을 접속하는 튜브(25)를 갖는 볼나사 기구(4)를 구비하는 감속기와, 조타 기구(2)에 발생하는 토션 바 토크를 검출하는 토크 센서(5)로 구성되며, 토션 바 토크에 기초하여, 전동 모터(3)를 구동 제어하는 모터 토크 지령값을 연산하여, 전동 모터(3)에 출력하는 어시스트 제어부(29)와, 모터 회전수의 소정 주파수 범위 내에서의 주기적인 변화의 유무에 기초하여 장치의 이상을 검출하는 녹 검출부(31)를 갖는다.
따라서, 이상 검출을 위한 센서를 이용하지 않고 장치의 이상을 고정밀도로 검출할 수 있다.
(14-16) 상기 (13-15)에 기재된 파워 스티어링 장치의 제어 회로에 있어서, 조타 기구(2)는 조타축(7)에 설치된 토션 바(11)를 구비하고, 토크 센서(5)는 토션 바(11)의 비틀림량에 기초하여 토션 바 토크를 검출하며, 녹 검출부(31)에 있어서의 소정 주파수는, 토션 바(11)의 공진 주파수(5[㎐]보다 큼) 미만으로 설정된다.
따라서, 토션 바(11)의 공진과의 혼동을 억제할 수 있다.
(15-17) 상기 (13-15)에 기재된 파워 스티어링 장치의 제어 회로에 있어서, 녹 검출부(31)는, 토션 바 토크 및 모터 회전수에 기초하여 장치의 이상을 검출한다.
녹의 발생에 기인하여 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 증대가 발생한 경우, 모터 회전수는 하강하고, 토션 바 토크는 상승한다. 이 하강과 상승의 조합을 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(16-18) 상기 (13-15)에 기재된 파워 스티어링 장치의 제어 회로에 있어서, 녹 검출부(31)는, 모터 회전수가 제1 소정값보다 하강한 주기, 타각 속도가 제2 소정값보다 하강한 주기, 또는 토션 바 토크가 제3 소정값보다 상승한 주기에 기초하여 장치의 이상을 검출한다.
녹의 발생에 기인하여 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 증대가 발생한 경우, 모터 회전수 및 타각 속도는 녹이 발생하고 있지 않은 정상 시에 상정되는 값(제1 소정값 및 제2 소정값)보다 하강하고, 그 후 상승한다. 한편, 토션 바 토크는 녹이 발생하고 있지 않은 정상 시에 상정되는 값(제3 소정값)보다 상승하고, 그 후 하강한다. 이 하강과 상승의 조합을 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(17-19) 상기 (13-15)에 기재된 파워 스티어링 장치의 제어 회로에 있어서, 녹 검출부(31)는, 타각 속도가 5[deg/sec] 이상 45[deg/sec] 이하일 때, 장치의 이상을 검출한다.
타각 속도가 5[deg/sec] 미만이 되는 비조타 상태, 및 타각 속도가 45[deg/sec]를 초과하는 강제 조타 상태에서는, 녹의 발생에 기인하는 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 변화는 발생하지 않는다. 따라서, 비조타 상태 및 강제 조타 상태에서는 녹 이상을 검출하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
〔실시예 2〕
실시예 2는, 녹 이상 검출 제어 처리에 있어서, 각 차륜의 타이어 공기에 따라 토션 바 토크의 평균값과 비교하는 소정값을 변경하는 점에서 실시예 1과 상이하다. 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다.
도 9는 실시예 2의 컨트롤 유닛(6)의 제어 블록도이다.
실시예 2의 제어 블록은, 도 4에 도시된 실시예 1의 구성에 대해, 타이어 공기압 모니터 장치(36) 및 공기압 신호 입력부(37)를 추가한 점에서 상이하다.
타이어 공기압 모니터 장치(36)는, 각 차륜의 타이어의 공기압을 감시하고, 각 타이어의 공기압을 디스플레이에 표시한다. 또한, 타이어 공기압 모니터 장치(36)는, 타이어의 공기압이 정상 범위에서 벗어난 경우, 경고 장치(33)에 공기압 경고 신호를 출력한다. 경고 장치(33)는, 공기압 경고 신호를 입력했을 때, 예컨대 경고등을 점등시켜 운전자에게 타이어의 공기압의 이상을 알린다. 경보음을 내어도 좋다. 공기압 경고 신호는, 공기압 신호 입력부(37)에도 입력된다.
녹 검출부(31)는, 공기압 신호 입력부(37)에 공기압 경고 신호가 입력된 경우, 녹 이상 검출 제어 처리에 있어서 토션 바 토크의 평균값과 비교하는 소정값을, 공기압 경고 신호가 입력되지 않는 경우보다 높은 값으로 보정한다.
[녹 이상 검출 제어 처리]
도 5, 도 7 및 도 10은, 실시예 2의 녹 검출부(31)에 의해 실행되는 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다. 이하, 실시예 1의 녹 이상 검출 제어 처리와 상이한 부분에 대해 설명한다.
단계 S41에서는, 타이어의 공기압이 정상 범위 내인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S42로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S43으로 진행한다.
단계 S42에서는, 단계 S15에서 이용되는 소정값을 타이어 공기압 정상 시의 값으로 설정한다. 타이어 공기압 정상 시의 값은, 예컨대 5[Nm]로 한다.
단계 S43에서는, 단계 S15에서 이용되는 소정값을 타이어 공기압 이상 시의 값으로 변경한다. 타이어 공기압 이상 시의 값은, 정상 시보다 높은 값이며, 예컨대 6[Nm]으로 한다.
실시예 2에 있어서는, 실시예 1의 효과에 더하여, 이하의 효과를 나타낸다.
(18-11) 상기 (9-10)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 컨트롤 유닛(6)은, 타이어의 공기압의 저하에 관한 신호인 공기압 경고 신호가 입력되는 공기압 신호 입력부(37)를 구비하고, 녹 검출부(31)는, 공기압 경고 신호가 입력될 때, 토션 바 토크의 소정 기간 내에서의 평균값과 비교하는 소정값을, 공기압 경고가 입력되지 않을 때의 값(5[Nm])보다 높은 값(6[Nm])으로 보정한다.
타이어[특히 조향륜(操向輪)]의 공기압이 저하된 경우, 볼나사 기구(4)의 작동 부하가 증대하기 때문에, 볼나사 기구(4)에 녹이 발생하고 있지 않아도, 토션 바 토크의 소정 기간 내에서의 평균값이 5[Nm] 이상이 되는 경우가 있다. 그래서, 타이어의 공기압이 정상 범위에서 벗어난 경우에는, 토션 바 토크의 평균값과 비교하는 소정값을 보다 높은 값으로 보정함으로써, 타이어의 공기압 저하에 의한 볼나사 기구(4)의 작동 부하에 대한 영향을 배제 또는 억제하여 이상 검출을 행할 수 있다. 따라서, 타이어의 공기압 저하 시에 있어서의 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
〔실시예 3〕
실시예 3은, 녹 이상 검출 제어 처리에 있어서, 녹 검출을 판정하기 위한 주파수 범위를 모터 회전수에 따라 보정하는 점에서 실시예 1과 상이하다. 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다.
[녹 이상 검출 제어 처리]
도 5, 도 6 및 도 11은, 실시예 3의 녹 검출부(31)에 의해 실행되는 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다. 이하, 실시예 1의 녹 이상 검출 제어 처리와 상이한 부분에 대해 설명한다.
단계 S51에서는 모터 회전수에 따라, 단계 S19에서 이용되는 소정 범위를 보정한다. 소정 범위는, 모터 회전수가 높을수록 높은 값으로 한다. 예컨대, 모터 회전수를 저속, 중속, 고속의 3개의 영역으로 분할하고, 저속 시는 소정 범위를 0.8~4.8[㎐]로 하며, 중속 시는 소정 범위를 1~5[㎐]로 하며, 고속 시는 소정 범위를 2~6[㎐]으로 한다.
실시예 3에 있어서는, 실시예 1의 효과에 더하여, 이하의 효과를 나타낸다.
(19-8) 상기 (1-1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서, 녹 검출부(31)는, 모터 회전수가 높을수록, 소정 주파수의 값을 보다 높은 값으로 보정한다.
모터 회전수나 타각 속도가 높을수록, 볼나사 기구(4)의 작동 부하 변화의 발생 주기는 짧아진다. 따라서, 모터 회전수에 따라 이상 판정을 행하는 주파수 범위를 변화시킴으로써, 모터 회전수나 타각 속도에 관계없이, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
〔실시예 4〕
실시예 4는, 녹 이상 검출 제어 처리가 실시예 1과 상이하다. 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다.
실시예 4의 녹 검출부(31)에서는, 모터 회전수, 토션 바 토크, 타각에 더하여 차속을 입력해서, 모터 회전수, 토션 바 토크, 타각 및 차속에 기초하여, 볼나사 기구(4)에 있어서 녹의 발생에 따르는 이상을 검출한다.
[녹 이상 검출 제어 처리]
도 12 및 도 13은, 실시예 4의 녹 검출부(31)에 의해 실행되는 녹 이상 검출 제어 처리의 흐름을 도시한 흐름도이다. 한편, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 10에 도시된 흐름도와 동일한 처리를 행하는 단계에는, 동일한 단계 번호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
단계 S10 및 단계 S9에서 NO라고 판정된 경우에는 단계 S76으로 진행한다.
단계 S61에서는 차속이 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S62로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S76으로 진행한다. 소정값은, 정차 시의 정지 상태에서의 스티어링 조작이나 연석(緣石) 올라앉음 등이 발생하고 있지 않다고 판정할 수 있는 속도이며, 예컨대 10[㎞/h]으로 한다. 차속이 소정값 미만인 경우에는, 정지 상태에서의 스티어링 조작이나 연석 올라앉음에 의해 볼나사 기구(4)의 작동 부하가 커지고 있을 가능성이 있기 때문에, 이상 검출을 캔슬하여, 오검출을 억제한다.
단계 S62에서는 타각, 타각 속도(또는 모터 회전수)로부터 1회의 전타를 산출한다. 1회의 전타란, 스티어링 휠을 타각 중립 위치로부터 우측 또는 좌측으로 조작한 후, 스티어링 휠이 다시 타각 중립 위치로 복귀하기까지의 시간적인 구간으로 한다.
단계 S63에서는 1회의 전타 중의 최대 타각 속도를 검출한다.
단계 S64에서는 1회의 전타 중의 최대 타각 속도가 소정값 이하인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S41로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S66으로 진행한다. 소정값은, 녹의 발생에 따르는 조타의 걸림이 발생하는 타각 속도이며, 예컨대 300[deg/sec]으로 한다. 여기서, 볼나사 기구(4)에 녹 등의 이상이 발생하고 있지 않은 정상 시에 있어서, 1회의 전타 중에 있어서의 최대 타각 속도는 400[deg/sec] 정도이다. 따라서, 최대 타각 속도가 300[deg/sec] 이하인 경우에는, 볼나사 기구(4)에 이상이 발생하고 있다고 판정할 수 있다.
단계 S42에서는 타이어 공기압 정상 시의 값을, 예컨대 8[Nm]로 한다.
단계 S43에서는 타이어 공기압 이상 시의 값을, 정상 시보다 높은 값으로서, 예컨대 9[Nm]로 한다.
단계 S15에서는 토션 바 토크가 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S65로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S66으로 진행한다. 소정값은, 예컨대 8[Nm]로 한다. 여기서, 볼나사 기구(4)에 녹 등의 이상이 발생하고 있지 않은 정상 시에 있어서, 타각 속도가 45[deg/sec]를 초과하는 범위에 있는 경우, 1회의 전타 중에 있어서의 토션 바 토크의 최대값은 5[Nm] 정도이다. 토션 바 토크가 8[Nm] 이상이 된 경우에는, 볼나사 기구(4)에 이상이 발생하고 있을 가능성이 높다고 판정할 수 있다.
단계 S65에서는 토크 이상 카운터를 카운트 업한다.
단계 S66에서는 토크 이상 카운터를 클리어한다.
단계 S67에서는 토크 이상 카운터가 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S68로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S70으로 진행한다. 소정값은, 예컨대 10으로 한다.
단계 S68에서는 토션 바 토크가 소정값(8[Nm]) 이상이 되었을 때의 최대 타각 속도를 유지한다.
단계 S69에서는 정상 판단 카운터를 클리어한다.
단계 S70에서는 이상 검출 카운터가 0보다 큰지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S71로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S76으로 진행한다.
단계 S71에서는 토션 바 토크가 소정값(8[Nm]) 이상이 되었을 때의 최대 타각 속도보다 높은 타각 속도, 또한 토션 바 토크가 소정값 이하인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S72로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S76으로 진행한다. 조타의 걸림이 발생했을 때의 타각 속도보다 높은 타각 속도일 때에 조타의 걸림이 발생하지 않는 경우, 볼나사 기구(4)에 이상이 발생하고 있지 않다고 판정할 수 있다.
단계 S72에서는 정상 판단 카운터를 카운트 업한다.
단계 S73에서는 정상 판단 카운터가 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. YES인 경우에는 단계 S74로 진행하고, NO인 경우에는 단계 S76으로 진행한다. 소정값은, 예컨대 10으로 한다.
단계 S74에서는 이상 검출 카운터를 클리어한다.
단계 S75에서는 토션 바 토크가 소정값 이상이 되었을 때의 최대 타각 속도를 클리어한다.
단계 S76에서는 정상 판단 카운터를 유지한다.
[실시예 4의 녹 이상 검출 방법에 대해]
모터 회전수 또는 타각 속도가 높은 상태에서는, 저μ노면이나 고속 주행 상태와 마찬가지로 볼나사 기구(4)의 작동 부하는 낮아진다. 따라서, 이 상태에서 토션 바 토크가 높아진다고 하는 것은, 볼나사 기구(4)에 있어서 녹 등에 의한 이상이 발생하고 있을 가능성이 높다. 따라서, 타각 속도가 높고, 또한 토션 바 토크가 높은 상태가 계속된 경우에는 녹 이상이라고 판정함으로써, 이상 검출을 위한 센서를 이용하지 않고 녹 이상을 검출할 수 있다. 또한, 거의 조타하고 있지 않은 상태, 운전자에 의해 강제적으로 조타되어 있는 상태, 차속이 소정값 이하인 상태, 타각 속도가 과도하게 높은 상태 및 어시스트 제한 시에는 녹 이상을 검출하지 않음으로써, 다른 요인(정지 상태에서의 스티어링 조작, 연석 올라앉음 등)에 의한 토션 바 토크의 증대와의 혼동을 억제할 수 있어, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. 한편, 타각 속도를 대신하여, 모터 회전수에 기초하여 장치의 이상을 검출하도록 해도 좋다.
실시예 4에 있어서는, 이하의 효과를 나타낸다.
(20-20) 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축(7)과, 조타축(7)의 회전에 따라 축 방향 운동하고 철계 금속 재료로 형성된 랙 바(8)를 갖는 조타 기구(2)와, 조타 기구(2)에 조타력을 부여하는 전동 모터(3)와, 조타 기구(2)와 전동 모터(3) 사이에 설치되고, 전동 모터(3)의 회전력을 조타 기구(2)에 전달하는 감속기로서, 랙 바(8)의 외주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼나사홈(21)과, 랙 바(8)를 포위하도록 철계 금속 재료에 의해 환형으로 형성되고, 랙 바(8)에 대해 회전 가능하게 설치된 너트(22)와, 너트(22)의 내주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 가지며 전타축측 볼나사홈(21)과 함께 볼 순환홈(26)을 구성하는 너트측 볼나사홈(23)과, 철계 금속 재료로 형성되고 볼 순환홈(26) 내에 설치된 복수의 볼(24)과, 너트(22)의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 너트(22)의 외측에 설치되고, 복수의 볼(24)이 볼 순환홈(26)의 일단측으로부터 타단측으로 순환 가능하게 볼 순환홈(26)의 일단측과 타단측을 접속하는 튜브(25)를 갖는 볼나사 기구(4)를 구비하는 감속기와, 조타 기구(2)에 발생하는 토션 바 토크를 검출하는 토크 센서(5)와, 토션 바 토크에 기초하여, 전동 모터(3)를 구동 제어하는 모터 토크 지령값을 연산하여, 전동 모터(3)에 출력하는 컨트롤 유닛(6)과, 컨트롤 유닛(6)에 설치되고, 타각 속도가 소정 범위(45~300[deg/sec]) 내 및 토션 바 토크가 소정값(8[Nm]) 이상일 때, 장치의 이상을 검출하는 이상 검출 회로를 갖는다.
따라서, 이상 검출을 위한 센서를 이용하지 않고 장치의 이상을 고정밀도로 검출할 수 있다.
〔다른 실시예〕
이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 설명하였으나, 본 발명의 구체적인 구성은 실시예에 나타낸 구성에 한정되는 것은 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등이 있어도 본 발명에 포함된다.
예컨대, 실시예에서는 모터 회전수의 소정 주파수 범위 내에서의 주기적인 변화의 유무에 기초하여 장치의 이상을 검출하는 예를 나타내었으나, 모터 회전수를 대신하여 타각 속도 또는 토션 바 토크를 이용해도 좋다.
실시예에서는, 토션 바 토크의 상승, 하강과 모터 회전수의 하강, 상승의 동기의 유무에 기초하여 장치의 이상을 검출하는 예를 나타내었으나, 모터 회전수를 대신하여 타각 속도를 이용해도 좋다.
실시예 3에서는, 모터 회전수가 높을수록, 모터 회전수 변동의 소정 주파수의 값을 보다 높은 값으로 보정하는 예를 나타내었으나, 모터 회전수를 대신하여, 타각 속도를 이용해도 좋다.
타각 속도의 신호를 로우 패스 필터 처리해도 좋다.
실시예 4에서는, 타각 속도가 소정 범위 내 및 토션 바 토크가 소정값 이상일 때 장치의 이상을 검출하는 예를 나타내었으나, 타각 속도를 대신하여 모터 회전수를 이용해도 좋다.
어느 실시예에 있어서도, 이상 검출을 위한 센서를 갖는 파워 스티어링 장치에 있어서, 이 센서가 실함(失陷)되어 센서에 의한 이상 검출을 할 수 없는 경우에 있어서 본 발명을 적용하도록 해도 좋다.
이하에, 실시예로부터 파악되는 기술적 사상의 일례에 대해 설명한다.
(a1) 파워 스티어링 장치로서,
스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하고 철계 금속 재료로 형성된 랙 바를 갖는 조타 기구와,
상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 상기 랙 바의 외주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 철계 금속 재료에 의해 환형으로 형성되고, 상기 랙 바에 대해 회전 가능하게 설치된 너트와, 상기 너트의 내주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼나사홈과, 철계 금속 재료로 형성되고 상기 볼 순환홈 내에 설치된 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 설치되고, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환 가능하게 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재를 갖는 볼나사 기구를 구비하는 상기 감속기와,
상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크를 검출하는 토크 센서와,
상기 조타 토크에 기초하여, 상기 전동 모터를 구동 제어하는 지령 전류값을 연산하여, 상기 전동 모터에 출력하는 컨트롤 유닛과,
상기 컨트롤 유닛에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전수, 상기 조타축의 회전수인 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 소정 주파수 범위 내에서의 주기적인 변화의 유무에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 이상 검출 회로를 구비하는 파워 스티어링 장치.
따라서, 이상 검출을 위한 센서를 추가하지 않고 장치의 이상을 고정밀도로 검출할 수 있다.
(a2) (a1)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 조타 기구는, 상기 조타축에 설치된 토션 바를 구비하고,
상기 토크 센서는, 상기 토션 바의 비틀림량에 기초하여 상기 조타 토크를 검출하며,
상기 이상 검출 회로에 있어서의 상기 소정 주파수는, 상기 토션 바의 공진 주파수 미만으로 설정되는 것인 파워 스티어링 장치.
따라서, 토션 바의 공진과의 혼동을 억제할 수 있다.
(a3) (a2)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로에 있어서의 상기 소정 주파수는, 5헤르츠 이하로 설정되는 것인 파워 스티어링 장치.
파워 스티어링 장치에 이용되는 토션 바의 공진 주파수를 고려한 경우, 이상 검출 회로에 있어서의 소정 주파수를 5헤르츠 이하로 설정함으로써, 토션 바의 공진과의 혼동을 억제할 수 있다.
(a4) (a2)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로에 있어서의 상기 소정 주파수는, 1헤르츠 이상으로 설정되는 것인 파워 스티어링 장치.
소정 주파수가 1헤르츠 미만이 되는 직진 상태에서는, 장치의 이상에 기인하는 감속기의 작동 부하의 주기적인 변화는 발생하지 않는다. 따라서, 직진 상태에서는, 이상을 검출하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a5) (a1)~(a4) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 토크 및 상기 모터 회전수 또는 상기 조타 속도에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
녹의 발생에 기인하여 볼나사 기구(4)의 작동 부하의 주기적인 증대가 발생한 경우, 모터 회전수 및 조타 속도는 하강하고, 토션 바 토크는 상승한다. 이 하강과 상승의 조합을 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a6) (a1)~(a5) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 전동 모터의 회전수가 제1 소정값보다 하강한 주기, 상기 조타 속도가 제2 소정값보다 하강한 주기, 또는 상기 조타 토크가 제3 소정값보다 상승한 주기에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
녹의 발생에 기인하여 볼나사 기구의 작동 부하의 주기적인 증대가 발생한 경우, 모터 회전수 및 타각 속도는 녹이 발생하고 있지 않은 정상 시에 상정되는 값(제1 소정값 및 제2 소정값)보다 하강하고, 그 후 상승한다. 한편, 토션 바 토크는 녹이 발생하고 있지 않은 정상 시에 상정되는 값(제3 소정값)보다 상승하고, 그 후 하강한다. 이 하강과 상승의 조합을 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a7) (a1)~(a6)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 속도가 제4 소정값 이상이고 상기 제4 소정값보다 큰 제5 소정값 이하일 때, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
따라서, 거의 조타되어 있지 않은 상태(조타 속도가 제4 소정값 미만), 및 운전자에 의해 강제적으로 조타되어 있는 상태(조타 속도가 제5 소정값 초과)에서는, 장치의 이상에 기인하는 감속기의 작동 부하의 주기적인 변화는 발생하지 않는다. 따라서, 비조타 상태 및 강제 조타 상태에서는 녹 이상을 검출하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a8) (a1)~(a7) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 모터 회전수 또는 상기 조타 속도가 빠를수록, 상기 소정 주파수의 값을 보다 높은 값으로 보정하는 것인 파워 스티어링 장치.
모터 회전수나 타각 속도가 높을수록, 볼나사 기구의 작동 부하의 발생 주기는 짧아진다. 따라서, 모터 회전수에 따라 이상 판정을 행하는 주파수 범위를 변화시킴으로써, 모터 회전수나 타각 속도에 관계없이, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a9) (a1)~(a8) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 컨트롤 유닛에 설치된 로우 패스 필터를 구비하고,
상기 이상 검출 회로는, 상기 로우 패스 필터에 의해 필터 처리된 상기 전동 모터의 회전수, 상기 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 신호에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
따라서, 로우 패스 필터에 의해 전동 모터의 회전수, 조타 속도, 또는 조타 토크의 신호로부터 고주파 노이즈가 제거되기 때문에, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a10) (a1)~(a9) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 토크의 소정 기간 내에서의 평균값이 소정값보다 높을 때, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
볼나사 기구의 작동에 이상이 발생했을 때에는, 조타 토크의 평균값도 상승하기 때문에, 이 조타 토크의 상승도 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a11) (a10)에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 컨트롤 유닛은, 타이어의 공기압의 저하에 관한 신호인 공기압 경고 신호가 입력되는 공기압 신호 입력부를 구비하고,
상기 이상 검출 회로는, 상기 공기압 경고 신호가 입력될 때, 상기 조타 토크의 소정 기간 내에서의 평균값과 비교하는 상기 소정값을, 상기 공기압 경고가 입력되지 않을 때보다 높은 값으로 보정하는 것인 파워 스티어링 장치.
공기압 경고 신호가 입력되는 상태에 있어서는, 타이어의 공기압의 저하가 원인이어도 조타 부하가 증대하지만, 상기한 바와 같이 구성함으로써, 이 공기압의 저하에 의한 조타 부하의 증대와의 혼동을 억제할 수 있다.
(a12) (a1)~(a11) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로는 상기 랙 바가 스트로크 엔드 부근까지 이동한 상태에서의 상기 모터 회전수, 상기 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 정보를, 상기 파워 스티어링 장치의 상기 이상의 검출에 사용하지 않는 것인 파워 스티어링 장치.
스트로크 엔드 부근에서는, 모터 회전수 및 타각 속도는 거의 제로가 되고, 또한 부딪침 상태에서는 조타 토크가 통상보다 커진다. 이들은 오검출 요인이 될 수 있기 때문에, 스트로크 엔드 부근에서의 정보를 이상 검출에 사용하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다
(a13) (a1)~(a12) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출했을 때, 운전자에게 이상을 알리는 차량 탑재 기기에, 상기 파워 스티어링 장치의 이상에 관한 신호를 출력하는 것인 파워 스티어링 장치.
따라서, 장치의 이상이 검출되었을 때에는, 경고등이나 경고음으로 운전자에게 알림으로써, 안전성을 높일 수 있다.
(a14) (a1)~(a13) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 이상 검출 회로에 의해 검출된 상기 파워 스티어링 장치의 이상 이외의 원인에 의해 상기 지령 전류값에 제한이 가해진 상태에서의 상기 모터 회전수, 상기 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 정보를, 상기 파워 스티어링 장치의 상기 이상의 검출에 사용하지 않는 것인 파워 스티어링 장치.
장치의 이상과는 상이한 요인에 의해 지령 전류값에 제한이 가해진 상태에서는, 그것이 원인이 되어 모터 회전수, 조타 속도 및 조타 토크에 영향을 끼칠 가능성이 있다. 이들은 오검출 요인이 될 수 있기 때문에, 이 상태에서의 정보를 이상 검출에 사용하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a15) 파워 스티어링 장치의 제어 회로로서,
상기 파워 스티어링 장치는,
스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하고 철계 금속 재료로 형성된 랙 바를 갖는 조타 기구와,
상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 상기 랙 바의 외주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 철계 금속 재료에 의해 환형으로 형성되고, 상기 랙 바에 대해 회전 가능하게 설치된 너트와, 상기 너트의 내주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼나사홈과, 철계 금속 재료로 형성되고 상기 볼 순환홈 내에 설치된 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 설치되고, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환 가능하게 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재를 갖는 볼나사 기구를 구비하는 상기 감속기와,
상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크를 검출하는 토크 센서
로 구성되며,
상기 파워 스티어링 장치의 상기 제어 회로는,
상기 조타 토크에 기초하여, 상기 전동 모터를 구동 제어하는 지령 전류값을 연산하여, 상기 전동 모터에 출력하는 모터 제어 회로와,
상기 전동 모터의 회전수, 상기 조타축의 회전수인 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 소정 주파수 범위 내에서의 주기적인 변화의 유무에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 이상 검출 회로
를 갖는 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
따라서, 이상 검출을 위한 센서를 추가하지 않고 장치의 이상을 고정밀도로 검출할 수 있다.
(a16) (a15)에 기재된 파워 스티어링 장치의 제어 회로에 있어서,
상기 조타 기구는, 상기 조타축에 설치된 토션 바를 구비하고,
상기 토크 센서는, 상기 토션 바의 비틀림량에 기초하여 상기 조타 토크를 검출하며,
상기 이상 검출 회로에 있어서의 상기 소정 주파수는, 상기 토션 바의 공진 주파수 미만으로 설정되는 것인 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
따라서, 토션 바의 공진과의 혼동을 억제할 수 있다.
(a17) (a15) 또는 (a16)에 기재된 파워 스티어링 장치의 제어 회로에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 토크 및 상기 모터 회전수 또는 상기 조타 속도에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
장치의 이상에 기인하여 감속기의 작동 부하의 주기적인 증대가 발생한 경우, 모터 회전수 및 조타 속도는 하강하고, 조타 토크는 상승한다. 이 하강과 상승의 조합을 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a18) (a15)~(a17) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치의 제어 회로에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 전동 모터의 회전수가 제1 소정값보다 하강한 주기, 상기 조타 속도가 제2 소정값보다 하강한 주기, 또는 상기 조타 토크가 제3 소정값보다 상승한 주기에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
장치의 이상에 기인하여 감속기의 작동 부하의 주기적인 증대가 발생한 경우, 모터 회전수 및 조타 속도는 정상 시에 상정되는 값(제1 소정값 및 제2 소정값)보다 하강하고, 그 후 상승한다. 한편, 조타 토크는 정상 시에 상정되는 값(제3 소정값)보다 상승하고, 그 후 하강한다. 이 하강과 상승의 조합을 더 고려함으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a19) (a15)~(a18) 중 어느 하나에 기재된 파워 스티어링 장치의 제어 회로에 있어서,
상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 속도가 제4 소정값 이상이고 상기 제4 소정값보다 큰 제5 소정값 이하일 때, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
따라서, 거의 조타되어 있지 않은 상태(조타 속도가 제4 소정값 미만), 및 운전자에 의해 강제적으로 조타되어 있는 상태(조타 속도가 제5 소정값 초과)에서는, 장치의 이상에 기인하는 감속기의 작동 부하의 주기적인 변화는 발생하지 않는다. 따라서, 비조타 상태 및 강제 조타 상태에서는 녹 이상을 검출하지 않음으로써, 이상 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
(a20) 파워 스티어링 장치로서,
스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하고 철계 금속 재료로 형성된 랙 바를 갖는 조타 기구와,
상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 상기 랙 바의 외주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 철계 금속 재료에 의해 환형으로 형성되고, 상기 랙 바에 대해 회전 가능하게 설치된 너트와, 상기 너트의 내주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼나사홈과, 철계 금속 재료로 형성되고 상기 볼 순환홈 내에 설치된 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 설치되고, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환 가능하게 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재를 갖는 볼나사 기구를 구비하는 상기 감속기와,
상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크를 검출하는 토크 센서와,
상기 조타 토크에 기초하여, 상기 전동 모터를 구동 제어하는 지령 전류값을 연산하여, 상기 전동 모터에 출력하는 컨트롤 유닛과,
상기 컨트롤 유닛에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전수가 소정 회전수 범위 내 또는 상기 조타축의 회전수인 조타 속도가 소정 범위 내, 및 상기 조타 토크가 소정값 이상일 때, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 이상 검출 회로
를 구비하는 파워 스티어링 장치.
따라서, 이상 검출을 위한 센서를 추가하지 않고 장치의 이상을 고정밀도로 검출할 수 있다.
상기 실시형태에 의하면, 이상 검출을 위한 센서를 추가하지 않고 장치의 이상을 검출할 수 있다.
이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태만을 설명하였으나, 본 발명의 신규의 교시나 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고 예시된 실시형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있는 것이 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함하는 것을 의도한다.
이상, 몇 가지 예에 기초하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명해 왔으나, 상기한 발명의 실시형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있고, 본 발명에는, 그 균등물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 전술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는 효과의 적어도 일부를 나타내는 범위에서, 특허청구의 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합, 또는 생략이 가능하다.
본원은 2014년 9월 24일자의 일본국 특허 출원 제2014-193902호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2014년 9월 24일자의 일본국 특허 출원 제2014-193902호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 전체로서 본원에 원용된다.
일본 특허 공개 제2006-111032호 공보(특허문헌 1)의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시는, 참조에 의해 전체로서 본원에 포함된다.
1: 파워 스티어링 장치 2: 조타 기구
3: 전동 모터 4: 볼나사 기구
5: 토크 센서 6: 컨트롤 유닛
7: 조타축 8: 랙 바
21: 전타축측 볼나사홈 22: 너트
23: 너트측 볼나사홈 24: 볼
25: 튜브(순환 부재)
29: 어시스트 제어부(모터 제어 회로) 31: 녹 검출부(이상 검출 회로)

Claims (20)

  1. 파워 스티어링 장치로서,
    스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하고 철계 금속 재료로 형성된 랙 바를 갖는 조타 기구와,
    상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
    상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 볼나사 기구를 구비하고, 상기 볼나사 기구는, 상기 랙 바의 외주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축(轉舵軸)측 볼나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 철계 금속 재료에 의해 환형으로 형성되고, 상기 랙 바에 대해 회전 가능하게 설치된 너트와, 상기 너트의 내주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼나사홈과, 철계 금속 재료로 형성되고 상기 볼 순환홈 내에 설치된 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 설치되고, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환 가능하게 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재를 갖는 상기 감속기와,
    상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크를 검출하는 토크 센서와,
    상기 조타 토크에 기초하여, 상기 전동 모터를 구동 제어하는 지령 전류값을 연산하여, 상기 전동 모터에 출력하는 컨트롤 유닛과,
    상기 컨트롤 유닛에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전수, 상기 조타축의 회전수인 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 정해진 주파수 범위 내에서의 주기적인 변화의 유무에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 이상 검출 회로
    를 구비하는 파워 스티어링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조타 기구는, 상기 조타축에 설치된 토션 바를 구비하고,
    상기 토크 센서는, 상기 토션 바의 비틀림량에 기초하여 상기 조타 토크를 검출하며,
    상기 이상 검출 회로에 있어서의 상기 정해진 주파수는, 상기 토션 바의 공진 주파수 미만으로 설정되는 것인 파워 스티어링 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이상 검출 회로에 있어서의 상기 정해진 주파수는, 5헤르츠 이하로 설정되는 것인 파워 스티어링 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 이상 검출 회로에 있어서의 상기 정해진 주파수는, 1헤르츠 이상으로 설정되는 것인 파워 스티어링 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 토크 및 상기 전동 모터의 회전수 또는 상기 조타 속도에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 전동 모터의 회전수가 제1 정해진 값보다 하강한 주기, 상기 조타 속도가 제2 정해진 값보다 하강한 주기, 또는 상기 조타 토크가 제3 정해진 값보다 상승한 주기에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 속도가 제4 정해진 값 이상이고 상기 제4 정해진 값보다 큰 제5 정해진 값 이하일 때, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 전동 모터의 회전수 또는 상기 조타 속도가 빠를수록, 상기 정해진 주파수의 값을 보다 높은 값으로 보정하는 것인 파워 스티어링 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤 유닛에 설치된 로우 패스 필터를 구비하고,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 로우 패스 필터에 의해 필터 처리된 상기 전동 모터의 회전수, 상기 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 신호에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 토크의 정해진 기간 내에서의 평균값이 정해진 값보다 높을 때, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 컨트롤 유닛은, 타이어의 공기압의 저하에 관한 신호인 공기압 경고 신호가 입력되는 공기압 신호 입력부를 구비하고,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 공기압 경고 신호가 입력될 때, 상기 조타 토크의 정해진 기간 내에서의 평균값과 비교하는 상기 정해진 값을, 상기 공기압 경고가 입력되지 않을 때보다 높은 값으로 보정하는 것인 파워 스티어링 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 랙 바가 스트로크 엔드 부근까지 이동한 상태에서의 상기 전동 모터의 회전수, 상기 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 정보를, 상기 파워 스티어링 장치의 상기 이상의 검출에 사용하지 않는 것인 파워 스티어링 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출했을 때, 운전자에게 이상을 알리는 차량 탑재 기기에, 상기 파워 스티어링 장치의 이상에 관한 신호를 출력하는 것인 파워 스티어링 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 이상 검출 회로에 의해 검출된 상기 파워 스티어링 장치의 이상 이외의 원인에 의해 상기 지령 전류값에 제한이 가해진 상태에서의 상기 전동 모터의 회전수, 상기 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 정보를, 상기 파워 스티어링 장치의 상기 이상의 검출에 사용하지 않는 것인 파워 스티어링 장치.
  15. 파워 스티어링 장치의 제어 회로로서,
    상기 파워 스티어링 장치는,
    스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하고 철계 금속 재료로 형성된 랙 바를 갖는 조타 기구와,
    상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
    상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 볼나사 기구를 구비하고, 상기 볼나사 기구는, 상기 랙 바의 외주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 철계 금속 재료에 의해 환형으로 형성되고, 상기 랙 바에 대해 회전 가능하게 설치된 너트와, 상기 너트의 내주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼나사홈과, 철계 금속 재료로 형성되고 상기 볼 순환홈 내에 설치된 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 설치되고, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환 가능하게 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재를 갖는 것인 감속기와,
    상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크를 검출하는 토크 센서
    로 구성되며,
    상기 조타 토크에 기초하여, 상기 전동 모터를 구동 제어하는 지령 전류값을 연산하여, 상기 전동 모터에 출력하는 모터 제어 회로와,
    상기 전동 모터의 회전수, 상기 조타축의 회전수인 조타 속도, 또는 상기 조타 토크의 정해진 주파수 범위 내에서의 주기적인 변화의 유무에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 이상 검출 회로
    를 구비하는 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
  16. 제15항에 있어서, 상기 조타 기구는, 상기 조타축에 설치된 토션 바를 구비하고,
    상기 토크 센서는, 상기 토션 바의 비틀림량에 기초하여 상기 조타 토크를 검출하며,
    상기 이상 검출 회로에 있어서의 상기 정해진 주파수는, 상기 토션 바의 공진 주파수 미만으로 설정되는 것인 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
  17. 제15항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 토크 및 상기 전동 모터의 회전수 또는 상기 조타 속도에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
  18. 제15항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 전동 모터의 회전수가 제1 정해진 값보다 하강한 주기, 상기 조타 속도가 제2 정해진 값보다 하강한 주기, 또는 상기 조타 토크가 제3 정해진 값보다 상승한 주기에 기초하여, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
  19. 제15항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 속도가 제4 정해진 값 이상이고 상기 제4 정해진 값보다 큰 제5 정해진 값 이하일 때, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 것인 파워 스티어링 장치의 제어 회로.
  20. 파워 스티어링 장치로서,
    스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하고 철계 금속 재료로 형성된 랙 바를 갖는 조타 기구와,
    상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
    상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 볼나사 기구를 구비하고, 상기 볼나사 기구는, 상기 랙 바의 외주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 철계 금속 재료에 의해 환형으로 형성되고, 상기 랙 바에 대해 회전 가능하게 설치된 너트와, 상기 너트의 내주측에 형성되고 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼나사홈과, 철계 금속 재료로 형성되고 상기 볼 순환홈 내에 설치된 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 설치되고, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환 가능하게 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재를 갖는 상기 감속기와,
    상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크를 검출하는 토크 센서와,
    상기 조타 토크에 기초하여, 상기 전동 모터를 구동 제어하는 지령 전류값을 연산하여, 상기 전동 모터에 출력하는 컨트롤 유닛과,
    상기 컨트롤 유닛에 설치되고, 상기 전동 모터의 회전수가 정해진 회전수 범위 내 또는 상기 조타축의 회전수인 조타 속도가 정해진 범위 내, 및 상기 조타 토크가 정해진 값 이상일 때, 상기 파워 스티어링 장치의 이상을 검출하는 이상 검출 회로
    를 포함하는 파워 스티어링 장치.
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