JP2005186747A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 誤った故障検出によりアシスト中止に至る不便を解消する電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 故障検出時であっても操向車輪の舵角が変化しなければ操舵補助を続行し、故障検出時に当該舵角が変化したとき操舵補助を停止する制御装置を設ける。
【選択図】 図4
【解決手段】 故障検出時であっても操向車輪の舵角が変化しなければ操舵補助を続行し、故障検出時に当該舵角が変化したとき操舵補助を停止する制御装置を設ける。
【選択図】 図4
Description
本発明は、主として自動車に用いられる電動パワーステアリング装置に関する。
電動パワーステアリング装置は、磁気センサを含むトルク検出器によって検出した操舵トルクに基づいて、モータにより操舵補助力を生じさせる装置である(例えば、特許文献1参照。)。従って、トルク検出器からモータに至るシステムに故障が発生すると、システムをフェールダウンさせ、アシストを中止させていた(例えば、本出願人による特願2002−149820)。
しかしながら、上記のような従来の電動パワーステアリング装置では、システムの電気系に電気的又は磁気的なノイズが入ると、誤ってアシストを中止させる場合があった。例えば、積雪の多い地方で路面に設置された融雪用のループコイルから漏れる磁界の影響を受けて磁気センサの出力が一時的に異常な値を示す場合があり、この結果、実際には何も異常がないにも関わらず、システムがフェールダウンしてアシストが効かなくなる。アシストが効かなくなると操舵が重くなり、ドライバには不便である。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、誤った故障検出によりアシスト中止に至る不便を解消する電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、誤った故障検出によりアシスト中止に至る不便を解消する電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
本発明は、トルク検出器によって検出される操舵トルクに基づいて操舵補助を行うシステムを備えた電動パワーステアリング装置であって、操向車輪の舵角を検出する舵角検出器と、前記システムの故障を検出する機能を有するとともに、故障検出時であっても前記操向車輪の舵角が変化しなければ操舵補助を続行し、故障検出時に当該舵角が変化したとき操舵補助を停止する制御装置とを備えたものである。
上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、故障検出時であっても操向車輪の舵角が変化しなければ操舵補助が続行されるので、ノイズ等の一時的な理由によりシステムの故障が検出されても、それが原因となって自転が生じない限りアシストを継続する。これは、自転が生じない限り、危険がないことに基づいている。
上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、故障検出時であっても操向車輪の舵角が変化しなければ操舵補助が続行されるので、ノイズ等の一時的な理由によりシステムの故障が検出されても、それが原因となって自転が生じない限りアシストを継続する。これは、自転が生じない限り、危険がないことに基づいている。
また、上記電動パワーステアリング装置において、制御装置は、故障検出状態で故障判定時間が経過すると警告信号を出力するようにしてもよい。
この場合、故障判定時間を超える故障信号があると警告信号を出力することができるので、ドライバに警告を与え、注意を喚起することができる。
この場合、故障判定時間を超える故障信号があると警告信号を出力することができるので、ドライバに警告を与え、注意を喚起することができる。
本発明によれば、ノイズ等の一時的な理由によりシステムの故障が検出されても、それが原因となって自転が生じない限りアシストを継続するので、誤った故障検出によりアシスト中止に至る不便を解消することができる。
図1は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。自動車等に搭載される当該装置は、操舵部材(ハンドル)1とピニオン2との間に操舵軸3が介在し、操舵部材1は入力軸32に、ピニオン2は出力軸33にそれぞれ接続されている。操舵軸3上には、トルク検出器3T及び舵角検出器3Sが構成されている。出力軸33にはウオームホイール4が取り付けられ、これが、モータ6の出力軸に取り付けられたウオーム5と噛み合っている。モータ6の回転は、ウオーム5及びウオームホイール4を介してピニオン2に伝達され、操舵補助力となる。ピニオン2の回転は、ラック7の直線運動に変換され、左右のタイロッド8を介して操向車輪9が転舵される。
上記トルク検出器3T及び舵角検出器3Sは、例えば図2に示す各要素によって構成されている。図2において、操舵軸3は、その中心に設けられたトーションバー31と、トーションバー31の入力側(上方)に固定された入力軸32と、トーションバー31の出力側(下方)に固定された出力軸33と、入力軸32に外嵌固定された第1ターゲット板34と、出力軸33に外嵌固定された第2ターゲット板35及び第3ターゲット板36とを備えている。入力軸32と出力軸33とは互いに同軸に配置されているが、相互には直接接続されず、トーションバー31を介して接続されている。また、第1ターゲット板34、第2ターゲット板35及び第3ターゲット板36も、互いに同軸に配置されている。
上記各ターゲット板34〜36は、平歯車状の形態を成し、磁性体から成る外周の歯が、入力軸32、出力軸33の各軸周りに周方向へ等間隔で凹凸の「ターゲット」を形成している。歯数は、第1ターゲット板34と第2ターゲット板35とが同数N(例えば36)で、第3ターゲット板36はNとは互いに素(1以外の公約数をもたない)である数(例えば35)である。
なお、上記の各ターゲット板34〜36は、入力軸32や出力軸33とは別体であって外嵌される構造であるが、入力軸32や出力軸33を磁性体とし、対応するターゲット板34〜36と一体に形成してもよい。
また、平歯車状のターゲット板34〜36に代えて、スリット状の多数の孔が周方向に等間隔で形成されたリング状のターゲットや、外周面に磁極のN・Sを交互に配置したターゲットを用いることもできる。
また、平歯車状のターゲット板34〜36に代えて、スリット状の多数の孔が周方向に等間隔で形成されたリング状のターゲットや、外周面に磁極のN・Sを交互に配置したターゲットを用いることもできる。
一方、上記各ターゲット板34〜36の外周の歯に対向して、3段2列に6個の磁気センサA1,B1,A2,B2,A3,B3が配置され、これらはセンサボックス15に収められている。センサボックス15は車体の所定位置に固定されている。磁気センサA1,B1は、第1ターゲット板34の外周の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。同様に、磁気センサA2,B2は、第2ターゲット板35の外周の互いに異なる周方向位置に対向して配置され、磁気センサA3,B3は、第3ターゲット板36の外周の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。
上記磁気センサA1〜A3,B1〜B3は、磁気抵抗素子(MR素子)等、磁界の作用により抵抗が変化する特性を有する素子を用いたもので、対向する各ターゲット板34〜36の外周の凹凸に応じて周期的に変化する信号電圧を出力する。従って、磁気センサA1,B1の出力は、入力軸32及び第1ターゲット板34の角変位に対応したものとなり、磁気センサA2,B2の出力は、出力軸33及び第2ターゲット板35の角変位に対応したものとなる。同様に、磁気センサA3,B3の出力は、出力軸33及び第3ターゲット板36の角変位に対応したものとなる。
上記磁気センサA1〜A3,B1〜B3の出力(図1におけるトルク検出器3T及び舵角検出器3Sの各出力に相当する。)は、A/Dコンバータ等(図示せず。)を介して、図1における制御装置10内の演算部11に入力される。駆動部13は、演算部11からの指令に基づいて、モータ6を駆動する。故障検出部12は、演算部11における各種演算値や、駆動部13からモータ6に供給されるモータ駆動電流を常に監視し、磁気センサA1〜A3,B1〜B3から制御装置10を経てモータ6に至るシステムの構成要素の故障(センサ故障、CPU故障等)を検出する機能を有する。運転席の計器パネルに設けられている表示灯などの警告信号出力部14は、故障検出部12に接続されており、故障検出部12による警告信号出力のオン/オフに応じて動作する。
図3は、上記トーションバー31、入力軸32、出力軸33、各ターゲット板34〜36、及び、磁気センサA1〜A3,B1〜B3を模式的に表した図である。第1ターゲット板34は、入力軸32と共に回転し、外周の凹凸により磁気センサA1,B1の出力信号が変化する。ここで、磁気センサA1とB1との配置の、対向する凹凸に対する電気角における位相差は、π/2であるように設定されている。磁気センサA1,B1からの出力信号(電圧)は、いずれも正弦波(又は余弦波)に近いものであり、互いに位相がπ/2ずれていることにより、各信号は、一方を正弦波とすれば、他方が余弦波である。
同様に、第2ターゲット板35は、出力軸33と共に回転し、外周の凹凸により磁気センサA2,B2の出力信号が変化する。磁気センサA2とB2との配置の、対向する凹凸に対する電気角における位相差は、π/2であるように設定されている。
同様に、第2ターゲット板35は、出力軸33と共に回転し、外周の凹凸により磁気センサA2,B2の出力信号が変化する。磁気センサA2とB2との配置の、対向する凹凸に対する電気角における位相差は、π/2であるように設定されている。
一方、第3ターゲット板36も、出力軸33と共に回転し、外周の凹凸により磁気センサA3,B3の出力信号が変化する。また同様に、周方向における磁気センサA3及びB3の位置は、それぞれ磁気センサA2及びB2と同じである。ここで、第3ターゲット板36の歯数(=35)が第2ターゲット板35の歯数(=36)より1少ないことにより、磁気センサA3,B3の出力は、磁気センサA2,B2の出力と比べて、出力軸33の回転量(2π/36)当たりに((2π/36)−(2π/35))の位相ずれを生じ、出力軸33の1回転で元に戻る。
ここで、操舵部材1の中立位置からの第1ターゲット板34,第2ターゲット板35,第3ターゲット板36の角変位をそれぞれθ1,θ2,θ3とする。磁気センサA1,B1の出力する信号は一方がsinθ1、他方がcosθ1であるから、第1ターゲット板34が磁気センサB1から磁気センサA1の方向へ回転する場合、磁気センサA1,B1の各出力VA1 ,VB1 は、VA1=sinθ1、VB1=cosθ1とみなすことができる。演算部11には、予め、センサ出力の中点電圧値を差し引いた磁気センサA1の出力とsin波とを対応させた参照テーブル(sin近似テーブル)が記憶されており、磁気センサA1の出力をsin値に近似させるようにしてある。また、同様に、センサ出力の中点電圧値を差し引いた磁気センサB1の出力とcos波とを対応させた参照テーブル(cos近似テーブル)も記憶されており、磁気センサB1の出力をcos値に近似させるようにしてある。
こうして、sinθ1、cosθ1が求まると、tanθ1をsinθ1/cosθ1から求め、その逆関数(tan−1)からそのときの角変位θ1を求めることができる。なお、tanθ1から角度θ1を求めるため、演算部11には、tan値とそれに対応する角度θとの参照テーブルであるtan探索テーブルが記憶されている。
同様にして、角変位θ2及びθ3を求めることができる。
同様にして、角変位θ2及びθ3を求めることができる。
演算部11は、上記の結果から、トルク演算値T及び舵角演算値θを、
T=K1(θ1−θ2) ...(1)
θ=K2(θ2−θ3) ...(2)
の演算により求める。但し、K1,K2は定数である。このトルク演算値Tに基づいてモータ6が駆動され、必要な操舵補助力が発生する。なお、上記(2)式により明らかなように、舵角演算値θは、θ2,θ3すなわち、第2ターゲット板35,第3ターゲット板36に依存しており、これらは出力軸33側に固定されている。従って、舵角演算値θは、操向車輪9の実際の舵角を正確に反映した値となる。
T=K1(θ1−θ2) ...(1)
θ=K2(θ2−θ3) ...(2)
の演算により求める。但し、K1,K2は定数である。このトルク演算値Tに基づいてモータ6が駆動され、必要な操舵補助力が発生する。なお、上記(2)式により明らかなように、舵角演算値θは、θ2,θ3すなわち、第2ターゲット板35,第3ターゲット板36に依存しており、これらは出力軸33側に固定されている。従って、舵角演算値θは、操向車輪9の実際の舵角を正確に反映した値となる。
次に、故障検出部12による故障判定の動作について図4のフローチャートを参照して説明する。故障検出部12によって最初に故障が検出されると、故障判定の動作が開始される。開始後、故障検出部12は、一定時間(例えば5ms)の時間待ちを行う(ステップS1)。一定時間経過後、故障検出部12は、再度故障発生か否かの判断を行い(ステップS2)、故障が解消していれば警告信号出力をオフの状態に維持して(ステップS8)故障判定処理を終える。
一方、故障が継続している場合には、故障検出部12は、最初の故障発生からの時間をカウントする(ステップS3)。続いて故障検出部12は、操向車輪9が自転(ドライバの意思によらない転舵)したかどうかを、舵角演算値θが変化したかどうか(無視できる程度の微小な変化は除く。)に基づいて判断する(ステップS4)。なお、ドライバの操舵により舵角演算値が変化する場合もあるが、自転の可能性がある限り、これも含めて自転として検出する。ここで、自転している場合は、即刻、駆動部13に、アシストを中止させる(ステップS5)。自転していない場合には、故障判定時間(例えば25ms)が経過したか否かを判断する(ステップS6)。なお、通常、5A程度の電流がモータ6に流れても摩擦等により操向車輪9は自転しない。従って、ノイズ等の理由によりドライバの意思によらない駆動指令がモータ6に与えられたとしても、それが5A程度相当であれば操向車輪9は自転しない。
また、ステップS6において故障判定時間が経過していない場合には、ステップS1に戻り、ステップS2,S3,S4,S6が一定回数(例えば4回)繰り返される。その間に自転が生じた場合は上述のようにアシスト中止となる。自転が生じることなく故障判定時間が経過した場合、故障検出部12は警告信号出力をオンにすることによりドライバに警告し(ステップS7)、ステップS1に戻る。但し、アシストは中止しない。故障検出部12は、故障判定時間の経過後も上記故障判定を継続し、故障が解消せず、かつ、自転が生じた場合はアシストを中止する。また、故障が解消した場合には警告信号出力オフとして(ステップS8)故障判定処理を終える。
図5の(a)は故障検出部12によって検出される故障信号の一例であり、故障判定時間Δt(=t2−t1)を超える時刻t1からt4までの故障信号であるとする。この期間内の時刻t2において、故障判定時間Δtが経過するが、(b)に示すように、舵角演算値が変化しない場合にはアシストを中止しない。故障判定時間の経過により警告信号出力オン(ステップS7)となるが、時刻t4において故障信号がなくなると、警告信号出力オフとなる(ステップS8)。一方、舵角演算値が(c)に示すように故障判定時間経過後の時刻t3において変化した場合(すなわち自転)、アシスト中止(ステップS5)となる。
上記のような処理動作により、ノイズ等の一時的な理由によりシステムの故障が検出されても、それが原因となって自転が生じない限りアシストが継続される。これは、自転が生じない限り、危険がないことに基づいている。但し、故障判定時間を超える故障信号があると警告信号出力オンとなることにより、ドライバに警告を与え、注意を喚起することができる。また、故障判定時間経過後も自転が生じた場合にはアシストを中止することができる。なお、一旦警告信号出力オンとなっても、その後、自転を生じる前に故障信号がなくなった場合には警告信号出力オフとなり、結果的に警告信号出力オンとなるのは短時間である。従って、結果的に不要な警告は、早期に解除することができる。
こうして、ノイズ等によって一時的に発生する故障に過度に敏感な反応をしてアシスト中止に至る不便をドライバに味わわせることなく、他方、自転に対しては確実にアシストを中止して安全を確保することができる。
こうして、ノイズ等によって一時的に発生する故障に過度に敏感な反応をしてアシスト中止に至る不便をドライバに味わわせることなく、他方、自転に対しては確実にアシストを中止して安全を確保することができる。
なお、上記の例ではトルク検出器と舵角検出器とが図2,3に示すように一体化されているが、両者は別個独立に設けられていてもよい。
3T トルク検出器
3S 舵角検出器
9 操向車輪
10 制御装置
12 故障検出部
14 警告信号出力部
3S 舵角検出器
9 操向車輪
10 制御装置
12 故障検出部
14 警告信号出力部
Claims (2)
- トルク検出器によって検出される操舵トルクに基づいて操舵補助を行うシステムを備えた電動パワーステアリング装置であって、
操向車輪の舵角を検出する舵角検出器と、
前記システムの故障を検出する機能を有するとともに、故障検出時であっても前記操向車輪の舵角が変化しなければ操舵補助を続行し、故障検出時に当該舵角が変化したとき操舵補助を停止する制御装置と
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記制御装置は、故障検出状態で故障判定時間が経過すると警告信号を出力する請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003429882A JP2005186747A (ja) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | 電動パワーステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003429882A JP2005186747A (ja) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | 電動パワーステアリング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005186747A true JP2005186747A (ja) | 2005-07-14 |
Family
ID=34788416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003429882A Withdrawn JP2005186747A (ja) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005186747A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014109037A1 (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-17 | トヨタ自動車株式会社 | 車両制御装置 |
-
2003
- 2003-12-25 JP JP2003429882A patent/JP2005186747A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014109037A1 (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-17 | トヨタ自動車株式会社 | 車両制御装置 |
CN104837704A (zh) * | 2013-01-10 | 2015-08-12 | 丰田自动车株式会社 | 车辆控制装置 |
JP5846319B2 (ja) * | 2013-01-10 | 2016-01-20 | トヨタ自動車株式会社 | 車両制御装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070306 |