KR20170115523A - 파워 스티어링 장치 및 그 제어 장치 - Google Patents

파워 스티어링 장치 및 그 제어 장치 Download PDF

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KR20170115523A
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미츠오 사사키
마코토 고토
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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

파워 스티어링 장치(1)가, 컨트롤 유닛(33)에 마련되는 이상 검출 회로(50)를 구비한다. 상기 이상 검출 회로(50)는, 20∼25 ㎐의 주파수 범위 내에서 주기적으로 변화하는 조타 토크(Tr) 등의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)이 소정 값보다 클 때에, 장치의 이상이라고 판단한다.

Description

파워 스티어링 장치 및 그 제어 장치
본 발명은 차량에 적용되는 파워 스티어링 장치 및 그 제어 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 파워 스티어링 장치가 개시되어 있고, 그 파워 스티어링 장치에서는, 물방울 센서가, 기어 하우징 단부 안쪽 둘레에 설치된다. 이 물방울 센서에 의해 랙 바에 부착된 물방울을 검출하면, 상기 파워 스티어링 장치에 이상이 발생한 것으로서 운전자에게 알리도록 이루어진다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2006-111032호 공보
그러나, 특허문헌 1과 같은 파워 스티어링 장치에서는, 물방울의 침입에 의한 이상 검출을 위해 부가적인 물방울 센서가 필요하기 때문에, 상기 장치의 비용이 증가하여, 이상 검출 회로가 복잡해져 버린다.
본 발명은 특히, 조타 토크, 전동 모터의 지령 신호, 또는 전동 모터에 흐르는 모터 전류인, 조타력 정보의 값이 제1 주파수 이상, 제2 주파수 이하가 되는 소정 주파수 범위 내에서 주기적으로 변화하고, 또한 상기 소정 주파수 범위 내에 있어서의 상기 조타력 정보의 값이 소정 값보다 클 때에, 장치의 이상이라고 판단하는 이상 검출 회로를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 소정 주파수 범위 내에 있어서의 상기 조타력 정보의 값이 소정 값보다 큰 상태를 장치의 이상으로 하여 이상 검출을 행하도록 하였기 때문에, 물방울 센서와 같은 별도의 구성 요소를 이용하는 일 없이, 상기 조타력 정보의 값의 변화에 기초하여 장치의 이상을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
즉, 조타 기구에 녹이 생겨, 상기 소정 주파수 범위 내에 있어서의 상기 조타력 정보의 값이 증가하여 상기 소정 값보다 커졌을 때에 장치의 이상이라고 판단되기 때문에, 장치의 이상을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 파워 스티어링 장치를 화살표(A) 방향에서 본 도면이다.
도 3은 도 2의 B-B선을 따르는 파워 스티어링 장치의 단면도이다.
도 4는 도 1의 제어 유닛의 제어 블록도이다.
도 5의 (a)는 신품의 볼 나사 기구를 갖는 파워 스티어링 장치를 받침대 위에 설치하여 실험하였을 때의 데이터를 나타내는 그래프이고, (b)는 녹이 생긴 볼 나사 기구를 갖는 파워 스티어링 장치를 받침대 위에 설치하여 실험하였을 때의 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 6의 (a)∼(c)는 각각 포장 노면 상에서 실험하였을 때의 데이터를 나타내는 그래프이고, (d)∼(f)는 각각 자갈을 갖는 노면 상에서 실험하였을 때의 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 4에 있어서의 녹 검출부의 제어의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 4에 있어서의 녹 검출부의 제어의 제2 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 도 4에 있어서의 녹 검출부의 제어의 제3 실시예를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치(1)의 실시예를, 도면에 기초하여 설명한다.
도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이, 차량의 운전실 내에 배치되는 스티어링 휠(2)과, 차량의 전륜인 조타륜(3A, 3B)이, 조타 기구(4)에 의해 기계적으로 연결된다. 상기 조타 기구(4)는, 중간축(5) 및 자재 이음매(6)를 통해 일체적으로 회전하도록 연결되는 조타축(7)과, 상기 조타축(7)에 도시하지 않는 토션 바를 통해 연결되는 철계 금속 재료(강재)로 이루어지는 피니언축(8)과, 상기 피니언축(8)의 바깥 둘레에 마련되는 피니언(8A)과 맞물리는 랙(9A)이 바깥 둘레에 마련되는 철계 금속 재료(강재)로 이루어지는 랙 바(9)를 구비한다. 그리고, 랙 바(9)의 양단부는, 각각 볼 조인트(10, 11), 타이 로드(12, 13) 및 너클 아암(14, 15) 등을 통해 대응하는 조타륜(3A, 3B)에 연결된다.
이러한 구성에 의해, 운전자가 스티어링 휠(2)을 회전 조작하면, 이에 따라 중간축(5) 및 조타축(7)이 축 둘레로 회전하여 상기 토션 바가 비틀리고, 이에 의해 생기는 토션 바의 탄성력에 의해, 피니언축(8)이 조타축(7)에 추종하여 회전한다. 그리고, 상기 피니언축(8)의 회전 운동이 상기 랙(9A) 및 피니언(8A)으로 이루어지는 랙 & 피니언 기구에 의해 랙 바(9)의 축 방향을 따르는 직선 운동으로 변환되어, 볼 조인트(10, 11) 및 타이 로드(12, 13)를 통해 너클 아암(14, 15)이 차폭 방향으로 인장됨으로써, 조타륜(3A, 3B)의 방향이 변경된다.
또한, 상기 조타축(7) 및 피니언축(8)을 수용하는 센서 하우징(16)에는, 각종 정보를 검출하는 센서로서, 조타축(7)의 조타각을 검출하는 조타각 센서(17)(도 4)와, 상기 토션 바의 비틀어짐에 의한 조타축(7)과 피니언축(8)의 상대 회전 각도차에 기초하여 조타축(7)에 입력되는 조타 토크를 검출하는 토크 센서(18)(도 4)가 마련된다.
또한, 상기 랙 바(9)를 수용하는 기어 하우징(19)의 축 방향 양단에는, 각각 타이 로드(12, 13)의 일단측 바깥 둘레를 덮는 주름상자형의 부트(20, 21)가 마련된다. 상기 주름상자형의 부트(20, 21)는, 예컨대 합성 고무 재료 등에 의해 소정의 가요성을 확보하도록 형성되어, 상기 랙 바(9)나 후술하는 볼 나사 기구(22)로의 물이나 먼지 등의 침입을 방지한다.
조타 기구(4)에 조타력을 부여하는 전동 모터(23)는, 특히 도 3에 나타내는 바와 같이, 그 출력축(24)의 선단부 바깥 둘레에 고정 설치되는 입력 풀리(25)와, 랙 바(9)의 바깥 둘레에 고정 설치되는 출력 풀리(26)가 벨트(27)를 통해 접속됨으로써, 상기 랙 바(9)와 연계된다. 또한, 양 풀리(25, 26) 및 벨트(27)에 의해, 전달 기구가 구성된다. 그리고, 상기 출력 풀리(26)와 랙 바(9) 사이에는, 감속기인 나선형의 홈 형상을 갖는 볼 나사 기구(22)가 개재된다.
상기 볼 나사 기구(22)는, 랙 바(9)의 바깥 둘레면에 마련되며, 나선형의 홈 형상을 갖는 랙 바측 볼 나사홈(28)과, 상기 랙 바(9)를 포위하도록 환형으로 마련되며, 랙 바(9)에 대하여 회전 가능하게 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 너트(29)와, 그 너트(29)의 안쪽 둘레면에 마련되며, 랙 바측 볼 나사홈(22)과 함께 볼 순환홈(30)을 구성하는 나선형의 홈 형상을 갖는 너트측 볼 나사홈(31)과, 상기 볼 순환홈(30) 내에 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 복수의 볼(32)과, 너트(29)의 직경 방향 외측에 마련되며, 볼(32)이 볼 순환홈(30)의 일단측으로부터 타단측으로 순환할 수 있도록 볼 순환홈(30)의 일단측과 타단측을 접속하는 철계 금속 재료로 이루어지는 도시하지 않은 튜브(순환 부재)로 구성되고, 벨트(27)를 통해 전달되는 전동 모터(23)의 회전이 감속되면서 랙 바(9)의 직선 운동으로 변환되도록 이루어진다.
컨트롤 유닛으로서의 제어 유닛(ECU)(33)은, 전동 모터(23)와 일체로 구성되어, 각종 제어 처리를 기억 및 실행하는 기능을 가지고, 상기 조타각, 조타 토크 및 차속 등의 정보에 기초하여, 상기 조타 기구(4)에 조타 어시스트 토크를 부여하는 전동 모터(23)를 구동 제어한다. 이러한 제어 유닛(33)의 구체적인 구성에 대해서는, 이하에, 도 4에 기초하여 상세하게 서술한다.
도 4는 상기 제어 유닛(33)의 제어 구성의 상세를 나타내는 제어 블록도이다.
상기 제어 유닛(33)은, 토크 센서(18)가 검출하는 조타 토크의 신호인 조타 토크 신호(Tr)(이하, 「조타 토크(Tr)」라고 칭함)나, 예컨대 도시하지 않은 디퍼렌셜 기어에 설치되는 차속 센서(34)가 검출하는 차속 신호(Vs)(이하, 「차속(Vs)」이라고 칭함) 등에 기초하여 전동 모터(23)를 구동시키는 구동 전류(Io)를 연산하여, 이것을 전동 모터(23)측으로 출력하는 어시스트 전류 지령부(35)와, 조타 토크(Tr) 등에 기초하여 상기 파워 스티어링 장치(1)의 이상을 검출하여, 상기 어시스트 전류 지령부(35) 등을 제어하는 이상 검출 지령부(36)로 구성된다. 여기서, 토크 센서(18)는, 토크 센서(18)로부터의 조타 토크(Tr)를 수신하는, 상기 제어 유닛(33)에 마련되는 조타 토크 신호 수신부(37)에 접속된다. 차속 센서(34)는, 그 차속 센서(34)로부터의 차속(Vs)을 수신하는, 동일하게 제어 유닛(33)에 마련되는 차속 신호 수신부(38)에 접속된다.
상기 어시스트 전류 지령부(35)는, 차속(Vs)과 조타각 센서(17)가 검출하는 조타각 신호(θang)(이하, 「조타각(θang)」이라고 칭함)와 조타 토크(Tr)에 기초하여 전동 모터(23)를 구동 제어하는 모터 지령 전류 신호(TRr)(이하, 「모터 지령 전류(TRr)」라고 칭함)를 연산하는 어시스트 전류 연산부(39)와, 상기 모터 지령 전류(TRr)가 소정 상한값 이하가 되도록 제한하는 제한 회로(40)와, 상기 모터 지령 전류(TRr)에 기초하여 전동 모터(23)에 대한 모터 구동 신호(D)를 생성하는 모터 제어부(41)와, 상기 모터 구동 신호(D)에 따라 전동 모터(23)에 대하여 모터 구동 전류(Io)를 통전시키는 모터 구동부(42)로 구성된다. 또한, 모터 구동부(42)와 전동 모터(23) 사이에 개재되는 모터 전류 검출부(43)에 의해, 상기 전동 모터(23)에 실제로 흐르는 전류인 모터 실전류(Ir)가 모터 제어부(41)에 피드백되도록 이루어진다.
또한, 상기 전동 모터(23)에는, 출력축(24)의 회전 속도 신호(Ms)(이하, 「회전 속도(Ms)」라고 칭함)를 검출하는 모터 회전 속도 센서(44)가 부착된다. 모터 회전 속도 센서(44)는, 제어 유닛(33)에 마련되는 모터 제어부(41) 및 조타 속도 연산부(45)의 쌍방에 접속된다. 상기 모터 제어부(41)는, 모터 회전 속도 센서(44)가 검출하는 회전 속도(Ms)에 기초하여 모터 구동 신호(D)를 조정하고, 이에 의해, 상기 전동 모터(23)에 흐르는 모터 실전류(Ir)의 양을 제어한다. 또한, 상기 조타 속도 연산부(45)는, 상기 회전 속도(Ms)에 기초하여, 스티어링 휠(2)의 회전 속도인 조타 속도(Ss)를 연산한다. 또한, 조타 속도 연산부(45)는, 제어 유닛(33)에 마련되는 조타 속도 신호 수신부(46)에 접속되고, 그 조타 속도 신호 수신부(46)는, 상기 조타 속도 연산부(45)로부터의 조타 속도(Ss)를 수신한다.
상기 이상 검출 지령부(36)는, 녹 검출부(47)와, 그 녹 검출부(47)의 처리에 따라 도시하지 않은 워닝 램프(경고등)에 경고 표시하는 경고 지령부(48)와, 동일하게 녹 검출부(47)의 처리에 따라 전동 모터(23)의 통전을 차단하는 전원 차단부(49)로 구성되고, 상기 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)에 있어서의 녹의 발생에 기초하는 이상을 검출하여 운전자에게 알림으로써, 주의를 환기시키도록 한다.
상기 녹 검출부(47)는, 조타 속도(Ss)와, 조타 토크(Tr)인 조타력 정보에 기초하여 파워 스티어링 장치(1)의 이상을 판단하는 이상 검출 회로(50)를 구비한다. 또한, 조타 토크(Tr)가 증가하면, 이에 따라 모터 지령 전류(TRr)도 증가하고, 또한, 모터 지령 전류(TRr)가 증가하면, 이에 따라 모터 실전류(Ir)도 증가하기 때문에, 상기 조타력 정보로서 모터 지령 전류(TRr) 또는 모터 실전류(Ir)를 이용하여도 좋다. 상기 녹 검출부(47)는, 제한 회로(40)에 의해 모터 지령 전류(TRr)를 제한하는 경우에는, 조타 토크(Tr)가 상승하기 때문에, 상기 조타력 정보를 이상 판단에 이용하지 않도록 이루어진다.
상기 이상 검출 회로(50)는, 제어 유닛(33)의 도시하지 않는 마이크로 컴퓨터 내에 마련되는 프로그램을 갖도록 이루어지는 회로이다. 상기 마이크로 컴퓨터 내에서는, 조타력 정보가 디지털 데이터로서 처리된다. 또한, 상기 이상 검출 회로(50)는, 8∼12 ㎐, 20∼25 ㎐, 40∼50 ㎐의 주파수 범위로 각각 주기적으로 변화하는 조타력 정보의 주파수 성분을 추출하는 제1∼제3 밴드패스 필터(필터 회로)(51a, 51b, 51c)를 구비한다. 또한, 상기 20∼25 ㎐의 주파수 범위의 상한값인 25 ㎐는, 디지털 데이터인 상기 조타력 정보의 분해능 또는 상기 마이크로 컴퓨터의 분해능 이하의 값이다.
또한, 상기 20 ㎐ 및 25 ㎐는, 각각 청구범위에 기재되는 제1 주파수 및 제2 주파수에 대응한다.
도 5의 (a)는, 신품의 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)를 갖는 파워 스티어링 장치(1)를 받침대 위에 설치하여 조타 속도 30도/초로 조타하였을 때의 토션 바의 토크 변동에 따른 조타 토크(Tr)의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)을, 시간마다 작도하여 나타낸 그래프이다. 상기 피크 레벨(Trpl)은, 조타 토크(Tr)를 20∼25 ㎐의 주파수 범위에서 밴드패스 필터 처리하여 토크 변동에 따른 주파수 성분을 추출하고, 이 주파수 성분의 피크값(Trp)의 평균값을 취한 것이다. 상기 피크 레벨(Trpl)은, 주기적으로 변화하며, 피크 레벨(Trpl)의 값이 높을수록, 20∼25 ㎐의 주파수 범위에 많이 포함되게 된다.
또한, 도 5의 (b)는 염수에 9일간 침지하여 녹이 생기게 한 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)를 갖는 파워 스티어링 장치(1)를 받침대 위에 설치하여 동일하게 조타 속도 30도/초로 조타하였을 때의 토션 바의 토크 변동에 따른 조타 토크(Tr)의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)을, 시간마다 작도하여 나타낸 그래프이다. 상기 피크 레벨(Trpl)은, 조타 토크(Tr)를 동일하게 20∼25 ㎐의 주파수 범위로 밴드패스 필터 처리하여 토크 변동에 따른 주파수 성분을 추출하고, 이 주파수 성분의 피크값(Trp)의 평균값을 취한 것이다.
도 5의 (a)와 도 5의 (b)를 비교하면, 20∼25 ㎐의 주파수 범위에서 주기적으로 변화하는 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)에 대해서, 녹을 갖는 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)를 갖는 파워 스티어링 장치(1)의 값 쪽이, 신품의 볼 나사 기구(22)를 갖는 것의 값보다 높다. 즉, 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)에 녹이 생긴 것에 의해, 20∼25 ㎐의 주파수 범위에서, 토션 바의 토크 변동이 커졌다고 할 수 있다.
또한, 다른 주파수 범위, 즉 8∼12 ㎐ 및 40∼50 ㎐에 대해서도 상기 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)와 동일한 실험을 실시하였지만, 신품의 볼 나사 기구(22)를 갖는 파워 스티어링 장치(1)와, 녹을 갖는 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)를 갖는 것에서는, 주파수 성분의 피크 레벨의 차는 거의 없었다.
도 6의 (a)∼(c)는 각각, 신품의 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)를 갖는 파워 스티어링 장치(1)를 차량에 탑재하고, 포장 노면 상에서 소정 조타 속도로 조타하였을 때의 토션 바의 토크 변동에 따른 조타 토크(Tr)의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)을, 각각 시간마다 작도하여 나타낸 그래프이다. 도 6의 (a)∼(c)의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)은, 조타 토크(Tr)를 8∼12 ㎐, 20∼25 ㎐, 40∼50 ㎐의 주파수 범위에서 각각 밴드패스 필터 처리하여 토크 변동에 따른 주파수 성분을 추출하고, 이 주파수 성분의 피크값(Trp)의 평균값을 취한 것이다.
또한, 도 6의 (d)∼(f)는 각각, 신품의 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)를 갖는 파워 스티어링 장치(1)를 차량에 탑재하고, 자갈을 갖는 노면 상에서 소정 조타 속도로 조타하였을 때의 토션 바의 토크 변동에 따른 조타 토크(Tr)의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)을, 각각 시간마다 작도하여 나타낸 그래프이다. 도 6의 (d)∼(f)의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)은, 조타 토크(Tr)를 동일하게 8∼12 ㎐, 20∼25 ㎐, 40∼50 ㎐의 주파수 범위에서 각각 밴드패스 필터 처리하여 토크 변동에 따른 주파수 성분을 추출하고, 이 주파수 성분의 피크값(Trp)의 평균값을 취한 것이다.
도 6의 (a)와 도 6의 (d)를 비교하면, 8∼12 ㎐의 주파수 범위에서 주기적으로 변화하는 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)에 대해서, 자갈을 갖는 노면 상에서 조타하였을 때의 값 쪽이, 포장 노면 상에서 조타하였을 때의 값보다 높다.
마찬가지로, 도 6의 (b)와 도 6의 (e)를 비교해 보면, 20∼25 ㎐의 주파수 범위에서 주기적으로 변화하는 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)에 대해서, 자갈을 갖는 노면 상에서 조타하였을 때의 값 쪽이, 포장 노면 상에서 조타하였을 때의 값보다 높다.
마찬가지로, 도 6의 (c)와 도 6의 (f)를 비교해 보면, 40∼50 ㎐의 주파수 범위에서 주기적으로 변화하는 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)에 대해서, 자갈을 갖는 노면 상에서 조타하였을 때의 값 쪽이, 포장 노면 상에서 조타하였을 때의 값보다 높다.
이와 같이, 8∼12 ㎐, 20∼25 ㎐, 40∼50 ㎐의 주파수 범위 중 어디에 있어서도, 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)이, 자갈을 갖는 노면의 요철로부터 받는 진동의 영향에 의해 증가한다. 그러나, 20∼25 ㎐의 주파수 범위에 대해서는, 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)이, 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)의 녹에 기인한 진동에 의해서도 증가한다. 따라서, 본 실시예에서는, 노면의 요철에 의해 차량의 진동이 소정 미만 생기는 노면 예컨대 포장 노면을 양로(良路)로 하며, 또한, 노면의 요철에 의해 차량의 진동이 소정 이상 생기는 노면 예컨대 자갈을 갖는 노면을 악로(惡路)로 하여 노면 상황을 미리 판단해 두고, 양로 주행 중에, 20∼25 ㎐의 주파수 범위에 있어서의 조타 토크의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)의 변화에 기초하여, 상기 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)의 녹의 발생에 기초한 이상을 검출한다.
여기서, 양로 및 악로의 판단 기준에 대해서 설명한다.
차량의 직진 주행 중에, 8∼12 ㎐, 20∼25 ㎐, 40∼50 ㎐의 3가지의 주파수 범위에서 각각 주기적으로 변화하는 조타 토크의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl) 전부가 0.5 Nm보다 작을 때에는, 양로라고 판단된다. 여기서, 차량의 직진 주행의 조건은, 차속(Vs)이 15 ㎞/h보다 크고, 조타 토크(Tr)가 1 Nm보다 작고, 조타각(θang)이 30도보다 작고, 또한 조타 속도(Ss)가 5도/초보다 작은 것이다. 전술한 3가지의 주파수 범위의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl) 전부가 0.5 Nm보다 작은 상태가 2초간 계속된 경우에는, 녹 검출부의 후술하는 제어에 있어서, 양로 카운터값(Cntg)을 「1」로 한다.
또한, 차량의 직진 주행 중에, 8∼12 ㎐, 20∼25 ㎐, 40∼50 ㎐의 3가지의 주파수 범위의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl) 중 적어도 하나가, 0.5 Nm 이상일 때에는, 악로라고 판단된다. 이때, 상기 제어에서는, 양로 카운터값(Cntg)을 「0」으로 한다. 또한, 예컨대 고속 도로의 이음매 부분을 포함하는 파상로에 관해서는, 조타 토크(Tr)의 주파수 성분이 10 ㎐의 차수(토션 바 공진 주파수의 차수 성분)로 변동하기 때문에, 8∼12 ㎐의 주파수 범위에 있어서의 악로의 판단에 의해, 상기 파상로를 검출할 수 있다.
다음에, 상기 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)의 녹의 발생에 기초하는 이상 검출의 판단 기준에 대해서 설명한다. 차량의 양로 주행 중에 조타 속도 30∼90도/초로 조타하였을 때에, 8∼12 ㎐, 40∼50 ㎐의 2가지의 주파수 범위에 있어서의 조타 토크의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)의 쌍방이 0.5 Nm보다 작고, 또한 20∼25 ㎐의 주파수 범위에 있어서의 조타 토크의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)이 0.8 Nm보다 클 때에, 상기 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)의 녹이 발생하였다고 판단된다. 이러한 상태가 0.5초간 계속된 경우에는, 녹 검출 카운터값(Cntr)을 카운트 업한다. 또한, 조타 속도 30도/초 및 조타 속도 90도/초는, 각각 청구범위에 기재되는 제1 조타 속도 및 제2 조타 속도에 대응한다.
또한, 차량의 양로 주행 중에 조타 속도 30∼90도/초로 조타하였을 때에, 8∼12 ㎐, 20∼25 ㎐, 40∼50 ㎐의 3가지의 주파수 범위의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl) 전부가 0.5 Nm보다 작을 때에는, 상기 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)의 녹이 발생하지 않는 것으로 하여, 녹 검출 카운터값(Cntr)을 카운트 다운한다.
또한, 차량의 양로 주행 중에 조타 속도 30∼90도/초로 조타하였을 때에, 8∼12 ㎐, 40∼50 ㎐의 2가지의 주파수 범위의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)의 적어도 하나가 0.5 Nm 이상일 때에는, 악로라고 판단하여, 전회의 녹 검출 카운터값(Cntr)을 유지한다.
또한, 상기 이상 검출의 처리는, 차속(Vs)이 15 ㎞/h보다 크며, 또한 토션 바의 토크의 방향이, 조타 속도 방향과 일치하고 있을 때에 행해진다. 또한, 8∼12 ㎐의 주파수 범위의 하한값인 8 ㎐는, 인위적으로 조타 가능한 주파수보다 높은 값이다.
다음에, 도 7을 참조하여, 녹 검출부(47)의 제어의 제1 실시예를 설명한다.
먼저, 조타각 센서(17)로부터의 조타각(θang)을 취득하고(단계 1), 토크 센서(18)로부터의 조타 토크(Tr)를 취득한다(단계 2A). 그리고, 조타 토크(Tr)를, 8∼12 ㎐의 주파수 범위(단계 3), 20∼25 ㎐의 주파수 범위(단계 4) 및 40∼50 ㎐의 주파수 범위(단계 5)에서 밴드패스 필터 처리하여, 토크 변동에 따른 조타 토크(Tr)의 주파수 성분을 추출한다. 다음에, 각 주파수 범위에 있어서의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)을 산출한다(단계 6). 그리고, 차속 센서(34)로부터의 차속(Vs)을 취득하여(단계 7), 차속(Vs)이 소정 값 즉 15 ㎞/h보다 큰지를 판단하고(단계 8), 15 ㎞/h 이하인 경우에는, 녹 검출 카운터값(Cntr)이 소정 값, 예컨대 「5」 이상인지를 판단한다(단계 13). 녹 검출 카운터값(Cntr)이 「5」 이상인 경우에는, 상기 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)의 녹의 발생에 기초하는 이상으로 확정하여(단계 14), 운전자에게 통지한다. 또한, 녹 검출 카운터값(Cntr)이 「5」보다 작은 경우에는, 상기 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)의 녹이 발생하지 않은 것으로 하여, 처리를 종료한다.
또한, 단계 8에 있어서 차속이 15 ㎞/h보다 큰 경우에는, 차량이 직진 주행 중인지를 판단한다(단계 9). 직진 주행 중인 경우에는, 차량이 악로 주행 중인지를 판단한다(단계 10). 악로 주행 중인 경우에는, 양로 카운터값(Cntg)을 클리어하고(단계 11), 양로 주행 타이머(Tntg)를 클리어하여(단계 12), 단계 13으로 진행한다.
또한, 단계 10에 있어서, 양로 주행 중인 경우에는, 20∼25 ㎐의 주파수 범위의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)이 소정 값 즉 0.8 Nm보다 큰지 판단한다(단계 15). 0.8 Nm보다 큰 경우에는, 피크 레벨(Trpl)의 증가는 녹에 의한 것이 아니라 다른 원인에 의한 것이었다고 하여, 녹 검출 카운터값(Cntr)을 카운트 다운 또는 클리어하고(단계 19), 단계 13으로 진행한다. 또한, 단계 15에 있어서, 피크 레벨(Trpl)이 0.8 Nm 이하인 경우에는, 양로 주행 타이머(Tntg)를 증가시키고(단계 16), 양로 주행 타이머(Tntg)가 소정 값 이상인지 판단한다(단계 17). 소정 값 이상인 경우에는, 양로 카운터값(Cntg)을 카운트 업하여(단계 18), 단계 13으로 진행한다. 또한, 소정 값보다 작은 경우에는, 단계 13으로 진행한다.
또한, 단계 9에 있어서, 차량이 직진 주행 중이 아닌 경우(즉 조타가 행해지고 있는 경우)에는, 조타 속도(Ss)가 소정 범위 내 즉 30∼90도/초의 범위 내에 있는지를 판단한다(단계 20). 30∼90도/초의 범위 내에 없을 때에는, 단계 13으로 진행한다. 또한, 30∼90도/초의 범위 내에 있을 때에는, 양로 카운터값(Cntg)이 소정 값 즉 「1」 이상인지 판단한다(단계 21). 「1」보다 작은 경우에는, 단계 13으로 진행한다. 「1」 이상인 경우에는, 8∼12 ㎐, 20∼25 ㎐, 40∼50 ㎐의 3가지의 주파수 범위의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl) 전부가 소정 값 즉 0.5 Nm보다 작은지 판단한다. 3가지의 피크 레벨(Trpl) 전부가 0.5 Nm보다 작은 경우에는, 녹 검출 카운터값(Cntr)을 카운트 다운 또는 클리어하고(단계 27), 녹 검출 타이머(Tntr)를 클리어하여(단계 28), 단계 13으로 진행한다.
또한, 단계 22에 있어서, 3가지의 피크 레벨(Trpl) 전부가 0.5 Nm보다 작다고 하는 조건을 만족시키지 않는 경우에는, 20∼25 ㎐의 주파수 범위만의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)이 소정 값 즉 0.8 Nm보다 큰지 판단한다(단계 23). 0.8 Nm 이하인 경우에는, 녹 검출 타이머(Tntr)를 클리어하고(단계 28), 단계 13으로 진행한다. 0.8 Nm보다 큰 경우에는, 녹 검출 타이머(Tntr)를 증가시키고(단계 24), 녹 검출 타이머(Tntr)가 소정 값, 예컨대 「5」 이상인지 판단한다(단계 25). 「5」 이상인 경우에는, 단계 13으로 진행한다. 「5」보다 작은 경우에는, 녹 검출 카운터값(Cntr)을 카운트 업하고(단계 26), 단계 13으로 진행한다.
또한, 상기 실시예에서는, 차속이 15 ㎞/h보다 큰 경우에 상기 랙 바(9) 및 볼 나사 기구(22)의 녹의 발생에 기초하는 이상을 검출하도록 하고 있지만, 차속이 비교적 높은 소정 차속, 예컨대 고속 도로 주행 중의 80 ㎞/h 이상의 차속일 때에는 20∼25 ㎐의 주파수 범위의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl)을 이상 판단에 이용하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이것은, 예컨대 고속 도로 주행 중과 같은 소정 차속 이상일 때에는 조타 조작이 거의 행해지지 않을 가능성이 높기 때문에, 이때의 피크 레벨(Trpl)의 값을 이상 판단에 이용하지 않도록 하기 위해서이다. 이에 의해, 이상 판단의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 비교적 높은 소정 차속은, 청구범위에 기재되는 소정 차속에 대응한다.
이상과 같이 구성되는 파워 스티어링 장치(1)에 의하면, 소정 주파수 범위 내에 있어서의 조타력 정보의 값이 소정 값보다 큰 상태를 장치의 이상으로 하여 이상 판단을 행하도록 하였기 때문에, 물방울 센서와 같은 별도의 구성 요소를 이용하는 일 없이, 상기 조타력 정보의 값의 변화에 기초하여 장치의 이상을 정밀도 좋게 판단할 수 있다.
즉, 조타 기구에 녹이 생겨, 소정 주파수 범위 내에 있어서의 상기 조타력 정보의 값이 증가하여 상기 소정 값보다 커졌을 때에 장치의 이상이 판단되기 때문에, 장치의 이상을 정밀도 좋게 판단할 수 있다.
또한, 녹의 발생에 기초하는 장치의 이상 판단에, 소정 주파수 범위에 있어서의 주파수 성분의 피크 레벨(Trpl) 즉 피크값(Trp)의 평균값을 이용하도록 하였기 때문에, 노이즈 등의 영향에 의해 주파수 성분이 증가하여 버리는 것에 의한 오판단을 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 노면 상황의 판단에 20 ㎐보다 낮은 주파수를 이용하지 않도록 하였기 때문에, 운전자에의 주의 환기용의 노면 상의 요철부를 주행할 때에 생기는 20 ㎐보다 낮은 주파수에 의한 오판단을 억제하여, 장치의 이상 판단의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 20 ㎐보다 낮은 주파수는 인위적으로 조타 가능한 주파수보다 높기 때문에, 운전자에 의해 주기적인 조타 조작이 행해진 경우의 조타 속도에 의한 오판단을 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 녹의 발생에 기초한 장치의 이상 판단에 25 ㎐보다 높은 주파수를 이용하지 않도록 하였기 때문에, 보다 좁은 주파수 범위에서 녹의 발생을 검출함으로써, 장치의 이상 판단의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 조타 속도(Ss)가 30도/초보다 작을 때의 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않도록 이루어진다. 이것은, 차량의 직진 상태나 스티어링 휠(2)의 유지 상태와 같이 조타 속도(Ss)가 비교적 낮은 상태에 있어서는, 장치의 이상에 기인하는 조타력 정보의 값의 주기적인 변화는 나오기 어렵기 때문에, 이때의 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않도록 하기 위해서이다. 이에 의해, 녹의 발생 이외의 원인, 예컨대 노면의 요철 등의 진동에 의한 오판단을 억제하여, 이상 판단의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 차량이 직진 상태일 때의 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않도록 이루어진다. 이것은, 차량이 직진 상태라도, 배수구를 갖는 노면을 주행하고 있을 때에는, 이 노면에 의한 조타력 정보의 값의 변화가 소정 주파수 범위 내에 들어갈 가능성이 있기 때문에, 이때의 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않도록 하기 위해서이다. 이에 의해, 배수구를 갖는 노면에 의한 오판단을 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 전동 모터(23)의 회전 속도에 기초하여 조타 속도(Ss)를 연산하도록 하였기 때문에, 별도, 센서 등을 마련하는 일 없이, 조타 속도(Ss)를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 조타 속도(Ss)가 90도/초보다 클 때의 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않도록 이루어진다. 이것은, 조타 속도(Ss)가 비교적 큰 급 조타 시에 있어서는, 장치의 이상의 유무에 상관없이 조타력 정보의 값이 상승하는 경향이 있기 때문에, 이때의 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않도록 하기 위해서이다. 이에 의해, 이상 판단의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 20∼25 ㎐의 주파수 범위의 상한값인 25 ㎐는, 디지털 데이터인 상기 조타력 정보의 분해능 또는 상기 마이크로 컴퓨터의 분해능 이하의 값이다. 이것은, 상기 상한값을 상기 조타력 정보의 분해능 또는 상기 마이크로 컴퓨터의 분해능보다 높게 한 경우에, 마이크로 컴퓨터에서는, 상기 상한값을 적절하게 판단할 수 없기 때문에, 상한값을 전술한 바와 같은 값으로 한 것이다. 이에 의해, 마이크로 컴퓨터의 능력의 범위 이내에서 적절하게 이상 판단을 행할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 상기 조타력 정보의 값이 상기 소정 주파수 범위 내에 있어서 상기 소정 값보다 클 때에, 장치의 이상을 즉시 판단하는 것이 아니고, 이상 판단 카운터의 카운터값이 증가하여 소정 값에 도달하였을 때에 장치의 이상으로 판단하게 되기 때문에, 노이즈 등에 의한 오판단을 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 상기 조타력 정보의 값이 녹의 발생과는 관계없는 값으로 되돌아간 경우에 카운터값을 감소시킴으로써, 노이즈에 의한 카운터값의 축적을 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 제한 회로(40)에서 전동 모터(23)의 모터 지령 전류(TRr)를 제한할 때에는 조타 토크(Tr)가 상승하기 때문에, 이때의 조타력 정보의 값을 이용하지 않도록 함으로써, 이상 판단의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 상기 필터 회로를 이용하여, 용이하게 또한 적절하게 소정 주파수 범위 내의 조타력 정보를 추출할 수 있다.
도 8은 녹 검출부(47)의 제어의 제2 실시예를 나타내고 있다. 이 제어는, 도 7의 제1 실시예의 제어로부터 단계 15, 19를 생략한 것이다.
또한, 도 9는 녹 검출부(47)의 제어의 제3 실시예를 나타내고 있다. 이 제어는, 도 7의 제1 실시예의 제어로부터 단계 15, 19를 생략하고, 더욱, 도 7의 제어의 단계 2A의 「조타 토크 취득」을, 단계 2B의 「모터 회전 속도 취득」으로서 치환한 것이다. 전술한 바와 같이, 파워 스티어링 장치(1)의 이상을 판단하는 조타력 정보로서 조타 토크(Tr) 대신에 모터 실전류(Ir)를 이용할 수 있다. 상기 모터 실전류(Ir)는, 도 4의 실시예에서 설명한 바와 같이, 모터 회전 속도 센서(44)로부터의 회전 속도(Ms)에 의해 제어되는 것이다. 따라서, 단계 2B에 있어서, 조타 토크(Tr) 대신에 모터 회전 속도(Ms)를 취득함으로써, 제어된 모터 실전류(Ir)를 얻을 수 있고, 이것을 조타력 정보로서 이용할 수 있다.
또한, 상기 각 제어를, 차량의 이그니션 온에서 이그니션 오프까지의 기간을 1 트립으로 하였을 때의 복수 트립에 걸쳐 이상이 검출된 경우에, 파워 스티어링 장치(1)의 이상을 확정하도록 이용할 수 있다. 따라서, 보다 많은 정보에 기초하여 장치의 이상을 판단하게 되기 때문에, 이상 판단의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 실시예에 기초한 파워 스티어링 장치로서는, 예컨대, 이하에 서술하는 양태의 것이 생각된다.
파워 스티어링 장치는, 그 하나의 양태에 있어서, 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하며 철계 금속 재료로 이루어지는 랙 바를 갖는 조타 기구와, 상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와, 상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 마련되며, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 상기 랙 바의 바깥 둘레측에 마련되어 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼 나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 환형으로 마련되며, 상기 랙 바에 대하여 회전 가능하게 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 너트와, 상기 너트의 안쪽 둘레측에 마련되어 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼 나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼 나사홈과, 상기 볼 순환홈 내에 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 마련되며, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환할 수 있도록 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재로 구성되는 볼 나사 기구와, 상기 전동 모터를 구동 제어하는 컨트롤 유닛을 갖는다. 상기 컨트롤 유닛에는, 상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크의 신호를 수신하는 조타 토크 신호 수신부와, 상기 조타 토크의 신호에 기초하여 상기 전동 모터의 지령 신호를 연산하는 지령 신호 연산부와, 상기 조타 토크, 전동 모터의 지령 신호, 또는 상기 전동 모터에 흐르는 모터 전류인, 조타력 정보의 값이 제1 주파수 이상, 제2 주파수 이하가 되는 소정 주파수 범위 내에서 주기적으로 변화하고, 또한 상기 소정 주파수 범위 내에 있어서의 상기 조타력 정보의 값이 소정 값보다 클 때에, 장치의 이상이라고 판단하는 이상 검출 회로가 마련된다.
상기 파워 스티어링 장치의 바람직한 양태에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 토크, 상기 전동 모터의 지령 신호, 또는 상기 모터 전류의 소정 주파수 범위 내에 있어서의 값의 피크값의 평균값에 기초하여 장치의 이상을 판단한다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 제1 주파수보다 낮은 값을 이상 판단에 이용하지 않는다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 스티어링 휠의 회전 속도인 조타 속도의 신호를 수신하는 조타 속도 신호 수신부를 구비하고, 상기 제1 주파수는, 인위적으로 조타 가능한 주파수보다 높은 값으로 설정된다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 제2 주파수보다 높은 값을 이상 판단에 이용하지 않는다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 파워 스티어링 장치는, 조타 속도의 신호를 수신하는 조타 속도 신호 수신부를 구비하고, 상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 속도가 제1 조타 속도보다 작을 때의 상기 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않는다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 차량이 직진 주행 중일 때의 상기 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않는다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 조타 속도의 신호는, 상기 전동 모터의 회전 속도에 기초하여 연산된다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 컨트롤 유닛은, 조타 속도의 신호를 수신하는 조타 속도 신호 수신부를 구비하고, 상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 속도가 제2 조타 속도 이상일 때의 상기 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않는다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 조타력 정보의 값이 소정 주파수 범위 내에 있어서 상기 소정 값보다 클 때에, 이상 판단용의 카운터값을 카운트 업하고, 이상 판단 카운터의 카운터값이 소정 카운터값에 도달하였을 때에, 장치의 이상이라고 판단하는 이상 판단 카운터를 갖는다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 이상 판단 카운터는, 상기 조타력 정보의 값이 소정 주파수 범위 내에 있어서 소정 값보다 작아졌을 때, 상기 이상 판단용의 카운터값을 감소시킨다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 차량의 이그니션 온에서 이그니션 오프까지의 기간을 1 트립이라고 할 때, 상기 이상 검출 회로는, 복수 트립에 걸쳐 장치의 이상이 검출되었을 때에, 장치의 이상을 확정한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 전동 모터의 지령 신호가 소정 상한값 이하가 되도록 제한하는 제한 회로를 구비하고, 상기 이상 검출 회로는, 상기 제한 회로가 상기 전동 모터의 지령 신호를 제한하고 있을 때의 상기 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않는다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 소정 주파수 범위 내의 상기 조타력 정보를 추출하는 필터 회로를 구비한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 컨트롤 유닛은, 차속의 신호가 입력되는 차속 신호 수신부를 구비하고, 상기 이상 검출 회로는, 상기 차속이 소정 차속 이상일 때의 상기 조타력 정보는, 이상 판단에 이용하지 않는다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 파워 스티어링 장치의 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 컨트롤 유닛은, 마이크로 컴퓨터를 구비하고, 상기 이상 검출 회로는, 상기 마이크로 컴퓨터 내에 마련되는 프로그램을 갖는 회로로서, 상기 조타력 정보는, 상기 마이크로 컴퓨터 내에서 디지털 데이터로서 처리되고, 상기 제2 주파수는, 디지털 데이터인 상기 조타력 정보의 분해능 또는 상기 마이크로 컴퓨터의 분해능 이하의 값이다.
또한, 이상 설명한 실시예에 기초한 파워 스티어링 장치의 제어 장치로서는, 예컨대, 이하에 서술하는 양태의 것이 생각된다.
파워 스티어링 장치는, 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하며 철계 금속 재료로 이루어지는 랙 바를 갖는 조타 기구와, 상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와, 상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 마련되며, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 상기 랙 바의 바깥 둘레측에 마련되어 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼 나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 환형으로 마련되며, 상기 랙 바에 대하여 회전 가능하게 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 너트와, 상기 너트의 안쪽 둘레측에 마련되어 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼 나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼 나사홈과, 상기 볼 순환홈 내에 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 마련되며, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환할 수 있도록 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재로 구성되는 볼 나사 기구를 구비한다. 이 파워 스티어링 장치의 제어 장치는, 상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크의 신호를 수신하는 조타 토크 신호 수신부와, 상기 조타 토크의 신호에 기초하여 상기 전동 모터의 지령 신호를 연산하는 지령 신호 연산부와, 상기 조타 토크, 상기 전동 모터의 지령 신호, 또는 상기 전동 모터에 흐르는 모터 전류인, 조타력 정보의 값이 제1 주파수 이상, 제2 주파수 이하가 되는 소정 주파수 범위 내에서 주기적으로 변화하고, 또한 상기 소정 주파수 범위 내에 있어서의 상기 조타력 정보의 값이 소정 값보다 클 때에, 장치의 이상이라고 판단하는 이상 검출 회로를 갖는다.
상기 파워 스티어링 장치의 제어 장치의 바람직한 양태에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 제2 주파수보다 높은 값을 이상 판단에 이용하지 않는다.

Claims (18)

  1. 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하며 철계 금속 재료로 이루어지는 랙 바를 갖는 조타 기구와,
    상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
    상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 마련되며, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 상기 랙 바의 바깥 둘레측에 마련되어 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼 나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 환형으로 마련되며, 상기 랙 바에 대하여 회전 가능하게 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 너트와, 상기 너트의 안쪽 둘레측에 마련되어 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼 나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼 나사홈과, 상기 볼 순환홈 내에 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 마련되며, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환할 수 있도록 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재로 구성되는 볼 나사 기구와,
    상기 전동 모터를 구동 제어하는 컨트롤 유닛과,
    상기 컨트롤 유닛에 마련되며, 상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크의 신호를 수신하는 조타 토크 신호 수신부와,
    상기 컨트롤 유닛에 마련되며, 상기 조타 토크의 신호에 기초하여 상기 전동 모터의 지령 신호를 연산하는 지령 신호 연산부와,
    상기 컨트롤 유닛에 마련되며, 상기 조타 토크, 전동 모터의 지령 신호, 또는 상기 전동 모터에 흐르는 모터 전류인, 조타력 정보의 값이 제1 주파수 이상, 제2 주파수 이하가 되는 사전 결정된 주파수 범위 내에서 주기적으로 변화하고, 또한 상기 사전 결정된 주파수 범위 내에 있어서의 상기 조타력 정보의 값이 사전 결정된 값보다 클 때에, 장치의 이상이라고 판단하는 이상 검출 회로
    를 갖는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 토크, 상기 전동 모터의 지령 신호, 또는 상기 모터 전류의 사전 결정된 주파수 범위 내에 있어서의 값의 피크값의 평균값에 기초하여 장치의 이상을 판단하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 제1 주파수보다 낮은 값을 이상 판단에 이용하지 않는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 컨트롤 유닛은, 상기 스티어링 휠의 회전 속도인 조타 속도의 신호를 수신하는 조타 속도 신호 수신부를 구비하고,
    상기 제1 주파수는, 인위적으로 조타 가능한 주파수보다 높은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 제2 주파수보다 높은 값을 이상 판단에 이용하지 않는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    조타 속도의 신호를 수신하는 조타 속도 신호 수신부를 구비하고,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 속도가 제1 조타 속도보다 작을 때의 상기 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 이상 검출 회로는, 차량이 직진 주행 중일 때의 상기 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 조타 속도의 신호는, 상기 전동 모터의 회전 속도에 기초하여 연산되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤 유닛은, 조타 속도의 신호를 수신하는 조타 속도 신호 수신부를 구비하고,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 조타 속도가 제2 조타 속도 이상일 때의 상기 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 조타력 정보의 값이 사전 결정된 주파수 범위 내에 있어서 상기 사전 결정된 값보다 클 때에, 이상 판단용의 카운터값을 카운트 업하고, 이상 판단 카운터의 카운터값이 사전 결정된 카운터값에 도달하였을 때에, 장치의 이상이라고 판단하는 이상 판단 카운터를 갖는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 이상 판단 카운터는, 상기 조타력 정보의 값이 사전 결정된 주파수 범위 내에 있어서 사전 결정된 값보다 작아졌을 때, 상기 이상 판단용의 카운터값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    차량의 이그니션 온에서 이그니션 오프까지의 기간을 1 트립으로 할 때,
    상기 이상 검출 회로는, 복수 트립에 걸쳐 장치의 이상이 검출되었을 때에, 장치의 이상을 확정하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤 유닛은, 상기 전동 모터의 지령 신호가 사전 결정된 상한값 이하가 되도록 제한하는 제한 회로를 구비하고,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 제한 회로가 상기 전동 모터의 지령 신호를 제한하고 있을 때의 상기 조타력 정보의 값을 이상 판단에 이용하지 않는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 사전 결정된 주파수 범위 내의 상기 조타력 정보를 추출하는 필터 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤 유닛은, 차속의 신호가 입력되는 차속 신호 수신부를 구비하고,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 차속이 사전 결정된 차속 이상일 때의 상기 조타력 정보는, 이상 판단에 이용하지 않는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤 유닛은, 마이크로 컴퓨터를 구비하고,
    상기 이상 검출 회로는, 상기 마이크로 컴퓨터 내에 마련되는 프로그램을 갖는 회로로서,
    상기 조타력 정보는, 상기 마이크로 컴퓨터 내에서 디지털 데이터로서 처리되고,
    상기 제2 주파수는, 디지털 데이터인 상기 조타력 정보의 분해능 또는 상기 마이크로 컴퓨터의 분해능 이하의 값인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
  17. 스티어링 휠의 회전에 따라 회전하는 조타축과, 상기 조타축의 회전에 따라 축 방향 운동하며 철계 금속 재료로 이루어지는 랙 바를 갖는 조타 기구와, 상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와, 상기 조타 기구와 상기 전동 모터 사이에 마련되며, 상기 전동 모터의 회전력을 상기 조타 기구에 전달하는 감속기로서, 상기 랙 바의 바깥 둘레측에 마련되어 나선형의 홈 형상을 갖는 전타축측 볼 나사홈과, 상기 랙 바를 포위하도록 환형으로 마련되며, 상기 랙 바에 대하여 회전 가능하게 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 너트와, 상기 너트의 안쪽 둘레측에 마련되어 나선형의 홈 형상을 가지며 상기 전타축측 볼 나사홈과 함께 볼 순환홈을 구성하는 너트측 볼 나사홈과, 상기 볼 순환홈 내에 마련되는 철계 금속 재료로 이루어지는 복수의 볼과, 상기 너트의 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 너트의 외측에 마련되며, 상기 복수의 볼이 상기 볼 순환홈의 일단측으로부터 타단측으로 순환할 수 있도록 상기 볼 순환홈의 일단측과 타단측을 접속하는 순환 부재로 구성되는 볼 나사 기구를 구비하는 파워 스티어링 장치의 제어 장치로서,
    상기 조타 기구에 발생하는 조타 토크의 신호를 수신하는 조타 토크 신호 수신부와,
    상기 조타 토크의 신호에 기초하여 상기 전동 모터의 지령 신호를 연산하는 지령 신호 연산부와,
    상기 조타 토크, 상기 전동 모터의 지령 신호, 또는 상기 전동 모터에 흐르는 모터 전류인, 조타력 정보의 값이 제1 주파수 이상, 제2 주파수 이하가 되는 사전 결정된 주파수 범위 내에서 주기적으로 변화하고, 또한 상기 사전 결정된 주파수 범위 내에 있어서의 상기 조타력 정보의 값이 사전 결정된 값보다 클 때에, 장치의 이상이라고 판단하는 이상 검출 회로
    를 갖는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 이상 검출 회로는, 상기 제2 주파수보다 높은 값을 이상 판단에 이용하지 않는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
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