JP2018095059A - Power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a power steering apparatus.
特許文献１に記載のパワーステアリング装置は、ラックバーを収容するハウジングの両端部に水分検知素子を設置し、ハウジング内への水分の浸入を検知している。
In the power steering device described in
しかしながら、上記従来技術にあっては、ハウジング内に浸入した水分の凍結に伴う装置の異常の有無を判断できないという問題があった。
本発明の目的の一つは、ハウジング内に浸入した水分の凍結に伴う装置の異常の有無を判断できるパワーステアリング装置を提供することにある。
However, the above prior art has a problem in that it cannot be determined whether or not there is an abnormality in the apparatus due to freezing of water that has entered the housing.
One of the objects of the present invention is to provide a power steering device that can determine whether or not there is an abnormality in the device due to freezing of water that has entered the housing.
本発明の一実施形態におけるパワーステアリング装置は、温度情報の信号とハウジング内に設けられた水分検知素子の出力信号とに基づき装置の異常の有無を判断する。 The power steering apparatus according to an embodiment of the present invention determines whether there is an abnormality in the apparatus based on a temperature information signal and an output signal of a moisture detection element provided in the housing.
よって、ハウジング内に浸入した水分の凍結に伴う装置の異常の有無を判断できる。 Therefore, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the apparatus due to freezing of moisture that has entered the housing.
〔実施形態１〕
図１は実施形態１のパワーステアリング装置1の軸方向断面図、図２は図１のS1-S1矢視断面図である。
パワーステアリング装置1は、エンジンを動力源とする車両に搭載されている。パワーステアリング装置1は、操舵機構2、電動モータ3、ボールねじ機構（伝達機構）4、ハウジング5および水分検知素子6を有する。
操舵機構2は、転舵輪である前輪を転舵させるもので、車体幅方向に延びるラックバー8を有する。ラックバー8は、鋼材等の鉄系金属材料を用いて形成されている。ラックバー8は、図外のステアリングホイールと接続されたステアリングシャフトの回転に応じて車体幅方向に移動する。ラックバー8の両端には、1対のタイロッド9,9の端部が接続されている。1対のタイロッド9,9には前輪が接続されている。
電動モータ3は、操舵機構2に操舵力を付与する。電動モータ3は、例えば三相ブラシレスモータである。電動モータ3のモータシャフト10には、入力プーリ11が取り付けられている。入力プーリ11の外周には、無端ベルト12の一端側が掛けられている。
FIG. 1 is a cross-sectional view in the axial direction of the
The
The steering mechanism 2 steers front wheels, which are steered wheels, and has a
The electric motor 3 applies a steering force to the steering mechanism 2. The electric motor 3 is, for example, a three-phase brushless motor. An
ボールねじ機構4は、操舵機構2と電動モータ3との間に設けられている。ボールねじ機構4は、電動モータ3の回転力を操舵機構2の推進力に変換する。ボールねじ機構4は、ナット13を有する。ナット13は、略円筒状に形成され、ラックバー8を包囲する。ナット13の外周には、出力プーリ14が固定されている。出力プーリ14の外径は入力プーリ11の外径よりも大きい。出力プーリ14の外周には、無端ベルト12の他端が掛けられている。ナット13は、ハウジング5に対し回転可能、かつ、軸方向移動不能に支持されている。ナット13の内周およびラックバー8の外周には、ボール循環溝15が形成されている。ボール循環溝15内には、複数のボール16が配置されている。複数のボール16は、ナット13の回転に応じてボール循環溝15の一端側または他端側へ移動する。ナット13の回転によりボール循環溝15の一端または他端に達したボール16は、図外のチューブを介してボール循環溝15の他端または一端へと戻される。
The ball screw mechanism 4 is provided between the steering mechanism 2 and the electric motor 3. The ball screw mechanism 4 converts the rotational force of the electric motor 3 into the propulsive force of the steering mechanism 2. The ball screw mechanism 4 has a
ハウジング5は、アルミニウム合金を用いて金型鋳造により形成されている。ハウジング5は、操舵機構収容部17、モータ収容部（電動モータ収容部、制御装置収容部）18およびボールねじ機構収容部（伝達機構収容部）19を有する。操舵機構収容部17は、内部に操舵機構2の一部（ステアリングシャフトの一部、ラックバー8等）を収容する。操舵機構収容部17の車幅方向両端には、ダストブーツ20の車幅方向内側端が固定されている。ダストブーツ20は、ゴム等を用いて蛇腹環状に形成されている。ダストブーツ20の車幅方向外側端は、タイロッド9と固定されている。モータ収容部18は、内部に電動モータ3を収容する。ボールねじ機構収容部19は、内部にボールねじ機構4を収容する。
水分検知素子6は、1対の金属端子（電極）を有し、１対の金属端子間の抵抗値の信号を出力する。水分検知素子6は、ボールねじ機構収容部19内に設置されている。水分検知素子6は、ハウジング5が車両に搭載された状態において、ボールねじ機構4のナット13と鉛直方向でオーバーラップする。
電動モータ3は、制御装置であるコントロールユニット7（図３参照）によって制御される。コントロールユニット7は、マイクロコンピュータが実装された制御基板である。コントロールユニット7は、電動モータ3と共にモータ収容部18に収容されている。コントロールユニット7は、操舵機構2に入力されたドライバの操舵トルク等に基づいて電動モータ3の出力トルクを制御し、ドライバの操舵負担を軽減するアシスト制御を実施する。
The
The
The electric motor 3 is controlled by a control unit 7 (see FIG. 3) which is a control device. The
図３は、実施形態１のコントロールユニット7の制御ブロック図である。
コントロールユニット7は、操舵トルク信号受信部21、運転状態信号受信部22、温度情報信号受信部23、水分情報信号受信部24、モータ制御部25、インバータ26および異常判断部27を有する。
操舵トルク信号受信部21は、操舵機構2の操舵トルクを検出するトルクセンサ31からの操舵トルク信号を受信する。トルクセンサ31は、ステアリングシャフトのトーションバー捩れ量に応じた操舵トルク信号を出力する。
運転状態信号受信部22は、車両の運転状態の信号を受信する。車両の運転状態の信号は、車速センサ32からの車速信号、エンジンの駆動状態の信号（エンジン回転数信号等）および操舵機構2の操舵状態の信号（操舵角信号等）である。
温度情報信号受信部23は、コントロールユニット7の制御基板上に実装された温度センサ33からの温度情報を受信する。
水分情報信号受信部24は、水分検知素子6の出力信号を受信する。
FIG. 3 is a control block diagram of the
The
The steering torque
The driving state
The temperature information
The moisture information
モータ制御部25は、車速信号および操舵トルク信号から電動モータ3の指令電流を生成する。モータ制御部25は、操舵トルク信号に対する指令電流が予め設定されたアシストマップを参照して指令電流を決定する。モータ制御部25は、アシストマップを複数種類備え、車速信号に応じて参照するアシストマップを切り替える。具体的には、車速が高いほど操舵トルク信号に対する指令電流の変化勾配が緩やかな特性を持つアシストマップを選択する。モータ制御部25は、電動モータ3に指令電流を流すための三相電圧指令を生成し、さらに、三相電圧指令と三角波キャリア信号を比較することでスイッチング信号を生成する。
インバータ26は、スイッチング信号に応じて駆動し、電動モータ3に三相の電流を供給する。各相の相電流は、電流センサ34により検出される。
異常判断部27は、温度センサ33の出力信号、水分検知素子6の出力信号、各車両の運転状態の信号（トルクセンサ31や車速センサ32等の出力信号）および水分検知素子6の出力信号を入力する。実施形態１の異常判断部27は、温度センサ33および水分検知素子6の出力信号に基づき、パワーステアリング装置1の異常の有無を判断する。異常とは、ハウジング5内に浸入した水分が凍結することにより、パワーステアリング装置1に動作不良が生じている状態、または動作不良が生じる可能性が高い状態とする。異常判断部27は、異常有りと判断した場合、警告装置35に対し警告信号を出力する。警告装置35は、警告信号が出力された場合、警告灯を点灯させてドライバに異常を知らせる。このとき、警告音を鳴らしてもよい。また、異常判断部27は、異常有りと判断した場合、電動モータ3の指令電流を0とし、アシスト制御を禁止する。
The
The
The
図４は、実施形態１のコントロールユニット7による異常判断処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、イグニッションスイッチ（車両の起動スイッチ）がオンされている間、所定の制御周期で繰り返し実行される。
ステップS1では、異常判断部27において、水分情報信号受信部24が受信した水分検知素子6の出力信号に基づき、ボールねじ機構収容部19内に水分が検知されたかを判定する。YESの場合はステップS1へ進み、NOの場合はステップS4へ進む。
ステップS2では、異常判断部27において、温度情報信号受信部23が受信した温度センサ33からの温度情報の信号からボールねじ機構収容部19内の温度を推定し、この推定温度が凍結判断閾値（水の凍結が予測される温度であって、例えば0℃）を下回っているかを判定する。YESの場合はステップS3へ進み、NOの場合はステップS4へ進む。このステップでは、まず、温度情報の信号を、例えば１次のローパスフィルタによりフィルタ処理を施す。ローパスフィルタの時定数は、温度変化に対する凍結状態の変化の遅れ要素を考慮して設定する。続いて、フィルタ処理後の信号が示す温度を減少補正してボールねじ機構収容部19内の温度を推定する。補正量は、モータ収容部18内の温度変化（例えば、電動モータ3）に応じて設定する。最後に、推定温度と凍結判断閾値との比較を行う。
ステップS3では、異常判断部27において、「異常有り」と判断する。
ステップS4では、異常判断部27において、「異常無し」と判断する。
ステップS5では、異常判断部27において、アシスト制御を禁止し、警告灯を点灯させる。モータ制御部25は、アシスト制御が禁止されている間、電動モータ3の指令電流を0とする。なお、アシスト中の場合は、操舵トルクの急変を抑制するために、指令電流を徐々に0まで低下させてもよい。また、高速走行中の場合は、車速が十分低下するのを待ってから指令電流を0としてもよい。
ステップS6では、モータ制御部25において、アシスト制御を継続する。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of abnormality determination processing by the
In step S1, the
In step S2, the
In step S3, the
In step S4, the
In step S5, the
In step S6, the
次に、実施形態１の作用効果を説明する。
パワーステアリング装置において、ダストブーツの破損等によりラックバーを収容するハウジングに雨水や泥水等の水分が浸入することがある。ここで、ハウジング内に水分が浸入しただけではパワーステアリング機能に影響は与えない。ところが、水分の凍結によりパワーステアリング装置1が動作不良になると、ステアリングロックのおそれがある。このため、アシスト制御の継続可否、警告信号の出力の可否、またはそのタイミングについて、適切な判断が要求される。これに対し、実施形態１のパワーステアリング装置1では、異常判断部27において、温度情報の信号と、ハウジング5内に設置された水分検知素子6の出力信号とに基づき、ハウジング5内に浸入した水分の凍結に伴うパワーステアリング装置1の異常の有無を判断する。ハウジング5内への水分の浸入は、水分検知素子6の出力信号から検出できる。そして、ハウジング5内の水分の凍結は、温度情報の信号から判断できる。よって、実施形態１のパワーステアリング装置1は、ハウジング5内に浸入した水分の凍結に伴うパワーステアリング装置1の異常の有無を判断できる。これにより、アシスト制御の継続可否、警告信号の出力の可否、またはそのタイミングについて適切に判断できる。
Next, the effect of
In a power steering apparatus, water such as rainwater and muddy water may enter the housing that houses the rack bar due to damage to the dust boots. Here, the power steering function is not affected only by moisture entering the housing. However, if the
異常判断部27は、ハウジング5内への水分の浸入を検知した場合であっても、当該水分が凍結している可能性が低いときには、「異常無し」と判断し、アシスト制御を継続する。一方、凍結している可能性が高いときには、「異常有り」と判断し、アシスト制御を禁止してドライバへ警告する。ハウジング5内に水分が浸入しただけではパワーステアリング機能に影響を与えないため、その場合はアシスト制御を継続することにより、ドライバの利便性を維持できる。一方、ハウジング5内の水分が凍結した場合には、パワーステアリング機能に支障が出るため、その場合はアシスト制御を禁止することにより、安全性を向上できる。よって、実施形態１のパワーステアリング装置1にあっては、ドライバの利便性の維持と安全性の向上との両立を実現できる。
温度情報を取得する温度センサ33は、コントロールユニット7を収容するモータ収容部18内に設置されている。温度センサ33およびコントロールユニット7が同一空間内（モータ収容部18内）にあるため、温度センサ33とコントロールユニット7との接続を容易化できる。
Even when it is detected that water has entered the
The
異常判断部27は、温度情報の信号の変化に対し遅れ要素をさらに考慮しハウジング5内の水分の凍結状態を判断する。雰囲気温度が凍結温度に達しても実際に水分が凍結状態となるまでには遅れがあるため、この遅れを考慮して異常の有無を判断することにより、パワーステアリング装置1の異常判断精度を向上できる。
異常判断部27は、モータ収容部18内の温度変化に応じて温度センサ33から得られた温度情報の信号を補正する。温度センサ33が設置されたモータ収容部18の温度は、インバータ26やマイクロプロセッサの発熱の影響を受ける。このため、温度センサ33により検出される温度は、ボールねじ機構収容部19内の温度よりも高い可能性がある。したがって、温度センサ33から得られた温度を、モータ収容部18内の温度変化に応じて減少補正することにより、ボールねじ機構収容部19の温度を精度よく推定できる。パワーステアリング装置1の各構成要素のうち、ボールねじ機構4は凍結の影響を最も受けやすく、凍結による動作不良を起こしやすい。よって、ボールねじ機構4が凍結しているか否かを正確に知ることで、パワーステアリング装置1の異常判断精度を向上できる。
The
The
水分検知素子6は、ハウジング5が車両に搭載された状態において、鉛直方向における高さがボールねじ機構4とオーバーラップする位置に設置されている。すなわち、ハウジング5内に浸入した水分が凍結することによってボールねじ機構4が影響を受ける水位レベルに水分検知素子6が設置されている。これにより、水分の浸入の有無のみならず、ボールねじ機構4への影響の大きさも含めた判断が可能となり、パワーステアリング装置1の異常判断精度を向上できる。
水分検知素子6は、ボールねじ機構4を収容するボールねじ機構収容部19内に設置されている。ボールねじ機構4は、コントロールユニット7と近接して設置されるため、水分検知素子6をボールねじ機構4と近接して配置することにより、水分検知素子6とコントロールユニット7との接続を容易化できる。
The
The
〔実施形態２〕
次に、実施形態２を説明する。基本的な構成は実施形態１と同じであるため、実施形態１と相違する部分のみ説明する。
図５は、実施形態２における図１のS1-S1矢視断面図である。
水分検知素子6は、ハウジング5が車両に搭載された状態において、鉛直方向における高さがハウジング5内の最下部に位置する。
図６は、実施形態２のコントロールユニット7による異常判断処理の流れを示すフローチャートである。図４に示した実施形態１の異常判断処理と異なるステップのみ説明する。
ステップS7では、異常判断部27において、警告灯を点灯させる。
ステップS8では、異常判断部27において、図４のステップS2と同様に、温度センサ33からの温度情報の信号からボールねじ機構収容部19内の温度を推定し、この推定温度が凍結判断閾値を下回っているかを判定する。このとき、水分検知素子6からの抵抗値の信号に基づいて水分の純度を推定し、推定した純度に応じて凍結判断閾値を変更する。
ステップS9では、異常判断部27において、異常判断条件が成立しているかを判定する。YESの場合はステップS3へ進み、NOの場合はステップS4へ進む。異常判断条件の成立は、以下の各条件の少なくとも１つを満足する場合とするが、状況に応じて複数の条件を組み合わせてもよい。
1. 車速が所定速度以上の場合
2. エンジン回転数が所定回転数以下の場合
3. 直近所定時間内の操舵頻度が所定回数以下の場合
4. 操舵トルクが異常に高い場合
5. 水分検知素子6の抵抗値が一旦低下した後、所定範囲内で増加した場合
ステップS10では、モータ制御部25において、図７に示すように、指令電流を参照するアシストマップを、指令電流の勾配がより急勾配となる特性を持つアシストマップに切り替え、当該アシストマップを参照してアシスト制御を継続する。
[Embodiment 2]
Next, Embodiment 2 will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only the differences from the first embodiment will be described.
5 is a cross-sectional view taken along the line S1-S1 in FIG.
In the state where the
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of abnormality determination processing by the
In step S7, the
In step S8, the
In step S9, the
1. When the vehicle speed is higher than the specified speed
2. When the engine speed is less than the specified speed
3. When the steering frequency within the most recent predetermined time is less than the predetermined number
4. When the steering torque is abnormally high
5. When the resistance value of the
次に、実施形態２の作用効果を説明する。
異常判断部27は、車速信号をさらに考慮してパワーステアリング装置1の異常の有無を判断する。一般的に、高速道路を走行しているときは市街地を走行しているときよりも操舵頻度が低下する。つまり、高速走行時は低速走行時よりも操舵頻度が低下する。操舵頻度が高いほどボールねじ機構4の動作により氷が粉砕されている可能性が高くなる。また、操舵頻度が高いほどインバータ26の発熱量は増大するため、ハウジング5内の水分は凍結していない可能性が高くなる。さらに、高速走行時は低速走行時よりも走行風の影響が大きいため、ハウジング5内の水分が冷えやすくなる。よって、車速信号を考慮することにより、パワーステアリング装置1の異常の有無の判断精度を向上できる。
異常判断部27は、エンジンの駆動状態（エンジン回転数）の信号をさらに考慮してパワーステアリング装置1の異常の有無を判断する。エンジンが停止状態またはエンジン回転数が低い場合、エンジンの発熱量が低いため、エンジン回転数が高い場合よりもハウジング5内の水分が冷えやすくなる。よって、エンジンの駆動状態を考慮することにより、パワーステアリング装置1の異常の有無の判断精度を向上できる。
Next, the effect of Embodiment 2 is demonstrated.
The
The
異常判断部27は、操舵機構2の操舵状態（操舵頻度）をさらに考慮してパワーステアリング装置1の異常の有無を判断する。直近所定時間内の操舵頻度が低いほどハウジング5内の水分が凍結している可能性が高くなる。また、操舵頻度が高いほどボールねじ機構4の動作により氷が粉砕されている可能性が高くなる。さらに、操舵頻度が高いほどインバータ26の発熱量は増大する。よって、操舵機構2の操舵状態を考慮することにより、パワーステアリング装置1の異常の有無の判断精度を向上できる。
異常判断部27は、操舵機構2の操舵トルク信号をさらに考慮してパワーステアリング装置1の異常の有無を判断する。操舵トルクが異常に上昇している場合は、ボールねじ機構4内の水分が凍結したことによりボールねじ機構4に動作不良が生じているおそれがある。よって、操舵トルクを考慮することにより、パワーステアリング装置1の異常の有無の判断精度を向上できる。
異常判断部27は、水分検知素子6における1対の電極間の抵抗値の信号をさらに考慮してパワーステアリング装置1の異常の有無を判断する。１対の電極間の抵抗値は、液体＜氷＜乾燥（空気）の状態に応じて変化する。よって、抵抗値を考慮することにより、パワーステアリング装置1の異常の有無の判断精度を向上できる。
The
The
The
異常判断部27は、水分検知素子6における1対の電極間の抵抗値の信号の変化履歴に基づき、ハウジング5内の水分の凍結状態を推定する。単に抵抗値が高いだけでは、乾燥状態か凍結状態かを判断することは困難である。しかし、一旦抵抗値が低下し、液体状の水分が有ることを検知した後、抵抗値が所定範囲内で増加した場合、水分が凍結した可能性が高い。よって、抵抗値の変化履歴を考慮することにより、パワーステアリング装置1の異常の有無の判断精度を向上できる。このとき、抵抗値の上昇に合わせて温度情報をさらに考慮することにより、判断精度をさらに向上できる。
異常判断部27は、水分検知素子6における1対の電極間の抵抗値の信号に基づき、水分の純度を推定する。水分の純度によって、温度に対する凍結温度（融点）が異なる。よって、水分の純度を考慮することにより、パワーステアリング装置1の異常の有無の判断精度を向上できる。
モータ制御部25は、異常判断部27が、ハウジング5内の水分が凍結していると判断するとき、指令電流を参照するアシストマップを、指令電流の勾配がより急勾配となる特性を持つアシストマップに切り替える。ボールねじ機構4内の水分が凍結している場合、操舵負荷が増大するため、ドライバの操舵負荷が増大する。そこで、ハウジング5内の水分が凍結した場合には、電動モータ3の出力を増大させることにより、ドライバの操舵負担を軽減でき、利便性を維持できる。
水分検知素子6は、ハウジング5が車両に搭載された状態において、鉛直方向における高さがハウジング5内の最下部に位置するように設置されている。これにより、ハウジング5内に水分が浸入した際、水分の浸入を早期に検知できる。この結果、水分の凍結状態の監視を早期に開始できる。
The
The
When the
The
〔実施形態３〕
次に、実施形態３を説明する。基本的な構成は実施形態１と同じであるため、実施形態１と相違する部分のみ説明する。
実施形態３では、コントロールユニット7による異常判断を、イグニッションスイッチのオフ中も継続する点で実施形態１と相違する。すなわち、イグニッションスイッチがオフの間、水分情報信号受信部24は、水分検知素子6の出力信号を継続して受信し、かつ、温度情報信号受信部23は、温度情報信号を継続して受信し、異常判断部27は、イグニッションスイッチがオフの間の水分検知素子6の出力信号および温度情報の信号に基づき、パワーステアリング装置1の異常の有無を判断する。異常判断部27は、イグニッションスイッチのオフ中に「異常有り」と判断した場合、次回起動時（イグニッションスイッチのオン時）に警告灯を点灯させる。
次に、実施形態３の作用効果を説明する。
イグニッションスイッチがオンされたときの温度が凍結温度よりも高い場合であっても、ハウジング5内の水分が凍結している可能性がある。また、イグニッションスイッチがオフされた時点では水分が検知されていなくても、その後、イグニッションスイッチのオフ中に水分が浸入する可能性がある。よって、イグニッションスイッチがオフの間の水分の検知情報と温度情報とに基づき、水分の有無および凍結の可能性を考慮することにより、さらに安全性を向上できる。
[Embodiment 3]
Next, Embodiment 3 will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only the differences from the first embodiment will be described.
The third embodiment is different from the first embodiment in that abnormality determination by the
Next, the function and effect of the third embodiment will be described.
Even when the temperature when the ignition switch is turned on is higher than the freezing temperature, the water in the
〔実施形態４〕
次に、実施形態４を説明する。基本的な構成は実施形態１と同じであるため、実施形態１と相違する部分のみ説明する。
図８は、実施形態４のコントロールユニット7による異常判断処理の流れを示すフローチャートである。図４に示した実施形態１の異常判断処理と異なるステップのみ説明する。
ステップS11では、モータ制御部25において、電動モータ3を振動させる指令信号を出力する。
ステップS12では、異常判断部27において、電動モータ3の電流値が所定電流値以上であるかを判定する。YESの場合はステップS5へ戻り、NOの場合はステップS4へ進む。
次に、実施形態４の作用効果を説明する。
モータ制御部25は、異常判断部27がハウジング5内に水分の浸入有り、かつ温度情報の信号が凍結判断閾値よりも低いと判断するとき、電動モータ3を振動させる指令信号を出力する。電動モータ3を振動させてナット13を左右に動かすことにより、凍結が始まった水分の凝固を遅延できる。
異常判断部27は、モータ制御部25が電動モータ3を振動させる指令信号を出力している間、電動モータ3の電流値の信号に基づき、ハウジング5内の水分の凍結状態を判断する。ハウジング5内の水分が凍結している場合、電動モータ3の負荷が上昇するため、これに伴い電流値を上昇するため、電流値を見ることで異常判断精度を向上できる。
[Embodiment 4]
Next, a fourth embodiment will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only the differences from the first embodiment will be described.
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of abnormality determination processing by the
In step S11, the
In step S12, the
Next, the effect of Embodiment 4 is demonstrated.
When the
The
〔実施形態５〕
次に、実施形態５を説明する。基本的な構成は実施形態１と同じであるため、実施形態１と相違する部分のみ説明する。
実施形態５の温度センサ33は、ボールねじ機構収容部19内に設置されている。コントロールユニット7の温度情報信号受信部23は、CAN通信経由で温度センサ33からの温度情報の信号を受信する。車両側に設置された温度センサ33の情報を使用することにより、よりボールねじ機構4側の温度に近い温度を取得できる。これにより、パワーステアリング装置1の異常判断精度を向上できる。
[Embodiment 5]
Next,
The
〔他の実施形態〕
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
水分検知素子を電動モータ収容部内に設置してもよい。
伝達機構はボールねじ機構に限らない。
本発明は、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両のパワーステアリング装置にも適用できる。特に内燃機関を持たない電気自動車では、内燃機関の余熱でハウジング内の温度を高められない。よって、外気温が低いとハウジング内の水分が凍結しやすいため、本発明の適用による効果は顕著である。電動車両の場合、車両の起動スイッチは、スタートスイッチやスタンバイスイッチ等である。
電動モータを振動させている間、電動モータの振動周波数の信号に基づき、ハウジング内の水分の凍結状態を判断してもよい。水分が凍結している場合、電動モータの動作に対する抵抗が大きくなるため、指令電流の振動周波数に対し電動モータの振動周波数は低くなる。
エンジンの駆動状態は、エンジン回転数に限らず、アイドリングストップ中か否かでもよい。電動車両の場合は、動力源の駆動状態としてモータやインバータの状態を監視すればよい。
操舵機構の操舵状態は、操舵頻度に限らず、操舵角、操舵速度、操舵累積時間等でもよい。
操舵負荷は、操舵トルクに限らず、電動モータの電流値信号でもよい。
[Other Embodiments]
Although the embodiment for carrying out the present invention has been described above, the specific configuration of the present invention is not limited to the configuration of the embodiment, and there are design changes and the like within the scope not departing from the gist of the invention. Are also included in the present invention.
You may install a moisture detection element in an electric motor accommodating part.
The transmission mechanism is not limited to the ball screw mechanism.
The present invention can also be applied to a power steering device for an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. In particular, in an electric vehicle having no internal combustion engine, the temperature in the housing cannot be increased due to the residual heat of the internal combustion engine. Therefore, when the outside air temperature is low, the moisture in the housing is likely to freeze, and thus the effect of the application of the present invention is remarkable. In the case of an electric vehicle, the start switch of the vehicle is a start switch, a standby switch, or the like.
While the electric motor is vibrated, the frozen state of moisture in the housing may be determined based on the vibration frequency signal of the electric motor. When the moisture is frozen, the resistance to the operation of the electric motor increases, so the vibration frequency of the electric motor is lower than the vibration frequency of the command current.
The driving state of the engine is not limited to the engine speed, and may be whether or not idling is stopped. In the case of an electric vehicle, the state of the motor or inverter may be monitored as the driving state of the power source.
The steering state of the steering mechanism is not limited to the steering frequency, and may be a steering angle, a steering speed, a steering accumulated time, or the like.
The steering load is not limited to the steering torque, and may be a current value signal of an electric motor.
以上説明した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
パワーステアリング装置は、その一つの態様において、転舵輪を転舵させる操舵機構と、前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、前記操舵機構と前記電動モータの間に設けられ前記電動モータの回転力を前記操舵機構に伝達する伝達機構と、前記操舵機構の少なくとも一部、前記伝達機構、および前記電動モータを収容するハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、水分を検知する水分検知素子と、マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、前記制御装置に設けられ、前記電動モータを駆動制御する指令電流を出力するモータ制御部と、前記制御装置に設けられ、温度情報の信号を受信する温度情報信号受信部と、前記制御装置に設けられ、前記水分検知素子の出力信号を受信する水分情報信号受信部と、前記制御装置に設けられ、前記温度情報の信号と前記水分検知素子の出力信号に基づき装置の異常の有無を判断する異常判断部と、を有する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記制御装置は、車両の運転状態の信号を受信する運転状態信号受信部を備え、前記異常判断部は、前記車両の運転状態の信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断する。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記異常判断部は、車速信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記異常判断部は、車両の動力源の駆動状態の信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断する。
The technical idea that can be grasped from the embodiment described above will be described below.
In one aspect thereof, the power steering device includes a steering mechanism that steers the steered wheels, an electric motor that applies a steering force to the steering mechanism, and the electric motor that is provided between the steering mechanism and the electric motor. A transmission mechanism that transmits rotational force to the steering mechanism; a housing that houses at least a part of the steering mechanism, the transmission mechanism, and the electric motor; and a moisture detection element that is provided in the housing and detects moisture. A control device on which a microcomputer is mounted; a motor control unit that outputs a command current for driving and controlling the electric motor; and a temperature that is provided in the control device and receives a temperature information signal. An information signal receiving unit, a moisture information signal receiving unit provided in the control device for receiving an output signal of the moisture detecting element, and the control device; Vignetting, having, an abnormality determination unit that determines the presence or absence of an abnormality of the apparatus based on the output signal of the signal with the moisture detection device of the temperature information.
In a more preferred aspect, in the above aspect, the control device includes a driving state signal receiving unit that receives a driving state signal of the vehicle, and the abnormality determination unit further considers the driving state signal of the vehicle. Determine if there is an abnormality.
In another preferable aspect, in any one of the above aspects, the abnormality determination unit further determines whether there is an abnormality in the apparatus by further considering a vehicle speed signal.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the abnormality determination unit further determines whether or not there is an abnormality in the apparatus by further considering a signal of a driving state of the power source of the vehicle.
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記異常判断部は、前記操舵機構の操舵状態の信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記異常判断部は、前記操舵機構の操舵トルク信号、または前記電動モータの電流値信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記水分検知素子は、１対の電極を有し、前記異常判断部は、前記１対の電極間の抵抗値の信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記異常判断部は、前記１対の電極間の抵抗値の信号の変化履歴に基づき、前記ハウジング内の水分の凍結状態を推定する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記異常判断部は、前記１対の電極間の抵抗値の信号に基づき、水分の純度を推定する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、車両の起動スイッチがオフの間、前記水分情報信号受信部は、前記水分検知素子の出力信号を継続して受信し、かつ前記温度情報信号受信部は、前記温度情報を継続して受信し、前記異常判断部は、前記車両の起動スイッチがオフの間の前記水分検知素子の出力信号および前記温度情報の信号に基づき、装置の異常の有無を判断する。
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the abnormality determination unit further determines whether or not there is an abnormality in the apparatus by further considering a steering state signal of the steering mechanism.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the abnormality determination unit determines whether there is an abnormality in the apparatus by further considering a steering torque signal of the steering mechanism or a current value signal of the electric motor.
In still another preferred aspect, in any of the above aspects, the moisture detection element includes a pair of electrodes, and the abnormality determination unit further considers a signal of a resistance value between the pair of electrodes. Determine if there are any abnormalities.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the abnormality determination unit estimates a frozen state of moisture in the housing based on a change history of a resistance value signal between the pair of electrodes.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the abnormality determination unit estimates the purity of moisture based on a resistance value signal between the pair of electrodes.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the moisture information signal receiving unit continuously receives an output signal of the moisture detection element while the vehicle start switch is off, and the temperature information signal The reception unit continuously receives the temperature information, and the abnormality determination unit is configured to detect an abnormality of the apparatus based on an output signal of the moisture detection element and a signal of the temperature information while the start switch of the vehicle is off. Judgment is made.
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記操舵機構の操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部を備え、前記モータ制御部は、前記操舵トルク信号に対する前記指令電流のマップを複数種類備えると共に、前記異常判断部が、前記ハウジング内の水分が凍結していると判断するとき、前記マップを切り替える。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記モータ制御部は、前記異常判断部が前記ハウジング内に水分の浸入有り、かつ温度情報の信号が所定温度以下と判断するとき、前記電動モータを振動させる指令信号を出力する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記異常判断部は、前記モータ制御部が前記電動モータを振動させる指令信号を出力している間の前記電動モータの電流値の信号、または前記電動モータの振動周波数の信号に基づき、前記ハウジング内の水分の凍結状態を判断する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記異常判断部は、前記温度情報の信号の変化に対し遅れ要素をさらに考慮し前記ハウジング内の水分の凍結状態を判断する。
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the control device includes a steering torque signal receiving unit that receives a steering torque signal of the steering mechanism, and the motor control unit receives the command for the steering torque signal. A plurality of types of current maps are provided, and the map is switched when the abnormality determination unit determines that the moisture in the housing is frozen.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the motor control unit is configured such that when the abnormality determination unit determines that moisture has entered the housing and a temperature information signal is equal to or lower than a predetermined temperature, A command signal for vibrating the motor is output.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the abnormality determination unit is a signal of a current value of the electric motor while the motor control unit is outputting a command signal that vibrates the electric motor, or Based on the vibration frequency signal of the electric motor, the frozen state of moisture in the housing is determined.
In yet another preferred aspect, in any one of the above aspects, the abnormality determination unit further determines a frozen state of moisture in the housing in consideration of a delay factor with respect to a change in the temperature information signal.
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記温度情報を取得する温度センサを備え、前記ハウジングは、前記制御装置を収容する制御装置収容部を備え、前記温度センサは、前記制御装置収容部内に設けられる。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記異常判断部は、前記制御装置収容部内の温度変化に応じて前記温度情報の信号を補正する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記温度情報信号受信部は、車両に設けられた温度センサの信号をCAN通信経由で受信する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記水分検知素子は、前記ハウジングが車両に搭載された状態において、鉛直方向における高さが前記伝達機構とオーバーラップする位置に設けられる。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ハウジングは、前記伝達機構を収容する伝達機構収容部と、前記電動モータを収容する電動モータ収容部を備え、前記水分検知素子は、前記伝達機構収容部または前記電動モータ収容部内に設けられる。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記水分検知素子は、前記ハウジングが車両に搭載された状態において、鉛直方向における高さが前記ハウジング内の最下部に位置するように設けられる。
In another preferred aspect, in any one of the above aspects, the apparatus includes a temperature sensor that acquires the temperature information, the housing includes a control device housing portion that houses the control device, and the temperature sensor includes the control device. It is provided in the accommodating part.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the abnormality determination unit corrects the signal of the temperature information in accordance with a temperature change in the control device housing unit.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the temperature information signal receiving unit receives a signal of a temperature sensor provided in the vehicle via CAN communication.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the moisture detection element is provided at a position where a height in a vertical direction overlaps the transmission mechanism in a state where the housing is mounted on a vehicle.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the housing includes a transmission mechanism accommodating portion that accommodates the transmission mechanism, and an electric motor accommodating portion that accommodates the electric motor, and the moisture detection element includes: It is provided in the transmission mechanism accommodating portion or the electric motor accommodating portion.
In still another preferred aspect, in any one of the above aspects, the moisture detection element is provided such that a height in a vertical direction is located at a lowermost part in the housing in a state where the housing is mounted on a vehicle. .
1 パワーステアリング装置
2 操舵機構
3 電動モータ
4 ボールねじ機構（伝達機構）
5 ハウジング
6 水分検知素子
7 コントロールユニット（制御装置）
18 モータ収容部（制御装置収容部、電動モータ収容部）
19 ボールねじ機構収容部（伝達機構収容部）
21 操舵トルク信号受信部
22 運転状態信号受信部
23 温度情報信号受信部
24 水分情報信号受信部
25 モータ制御部
27 異常判断部
33 温度センサ
1 Power steering device
2 Steering mechanism
3 Electric motor
4 Ball screw mechanism (transmission mechanism)
5 Housing
6 Moisture detector
7 Control unit (control device)
18 Motor housing (control device housing, electric motor housing)
19 Ball screw mechanism housing (transmission mechanism housing)
21 Steering torque signal receiver
22 Operation status signal receiver
23 Temperature information signal receiver
24 Moisture information signal receiver
25 Motor controller
27 Abnormality judgment section
33 Temperature sensor
Claims (20)
前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
前記操舵機構と前記電動モータの間に設けられ前記電動モータの回転力を前記操舵機構に伝達する伝達機構と、
前記操舵機構の少なくとも一部、前記伝達機構、および前記電動モータを収容するハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、水分を検知する水分検知素子と、
マイクロコンピュータが搭載された制御装置と、
前記制御装置に設けられ、前記電動モータを駆動制御する指令電流を出力するモータ制御部と、
前記制御装置に設けられ、温度情報の信号を受信する温度情報信号受信部と、
前記制御装置に設けられ、前記水分検知素子の出力信号を受信する水分情報信号受信部と、
前記制御装置に設けられ、前記温度情報の信号と前記水分検知素子の出力信号に基づき装置の異常の有無を判断する異常判断部と、
を有するパワーステアリング装置。 A steering mechanism for turning the steered wheels;
An electric motor for applying a steering force to the steering mechanism;
A transmission mechanism provided between the steering mechanism and the electric motor for transmitting the rotational force of the electric motor to the steering mechanism;
A housing that houses at least a part of the steering mechanism, the transmission mechanism, and the electric motor;
A moisture detecting element provided in the housing for detecting moisture;
A control device equipped with a microcomputer;
A motor control unit that is provided in the control device and outputs a command current for driving and controlling the electric motor;
A temperature information signal receiver provided in the control device for receiving a signal of temperature information;
A moisture information signal receiver provided in the control device for receiving an output signal of the moisture sensing element;
An abnormality determination unit that is provided in the control device and determines whether or not there is an abnormality in the device based on the temperature information signal and the output signal of the moisture detection element;
A power steering apparatus.
前記制御装置は、車両の運転状態の信号を受信する運転状態信号受信部を備え、
前記異常判断部は、前記車両の運転状態の信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The control device includes a driving state signal receiving unit that receives a driving state signal of the vehicle,
The abnormality determination unit is a power steering device that further considers a signal of the driving state of the vehicle and determines whether there is an abnormality in the device.
前記異常判断部は、車速信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 2,
The abnormality determination unit is a power steering apparatus that determines whether or not there is an abnormality in the apparatus by further considering a vehicle speed signal.
前記異常判断部は、車両の動力源の駆動状態の信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 2,
The abnormality determination unit is a power steering device that further considers a signal of a driving state of a power source of a vehicle and determines whether there is an abnormality in the device.
前記異常判断部は、前記操舵機構の操舵状態の信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 2,
The abnormality determination unit is a power steering device that further considers a steering state signal of the steering mechanism and determines whether there is an abnormality in the device.
前記異常判断部は、前記操舵機構の操舵トルク信号、または前記電動モータの電流値信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 2,
The abnormality determination unit is a power steering apparatus that further determines whether there is an abnormality in the apparatus by further considering a steering torque signal of the steering mechanism or a current value signal of the electric motor.
前記水分検知素子は、１対の電極を有し、
前記異常判断部は、前記１対の電極間の抵抗値の信号をさらに考慮し装置の異常の有無を判断するパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 1,
The moisture sensing element has a pair of electrodes,
The abnormality determination unit is a power steering device that further considers a signal of a resistance value between the pair of electrodes and determines whether there is an abnormality in the device.
前記異常判断部は、前記１対の電極間の抵抗値の信号の変化履歴に基づき、前記ハウジング内の水分の凍結状態を推定するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 7, wherein
The abnormality determination unit is a power steering device that estimates a frozen state of moisture in the housing based on a change history of a signal of a resistance value between the pair of electrodes.
前記異常判断部は、前記１対の電極間の抵抗値の信号に基づき、水分の純度を推定するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 7, wherein
The abnormality determination unit is a power steering device that estimates moisture purity based on a signal of a resistance value between the pair of electrodes.
車両の起動スイッチがオフの間、前記水分情報信号受信部は、前記水分検知素子の出力信号を継続して受信し、かつ前記温度情報信号受信部は、前記温度情報を継続して受信し、
前記異常判断部は、前記車両の起動スイッチがオフの間の前記水分検知素子の出力信号および前記温度情報の信号に基づき、装置の異常の有無を判断するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
While the start switch of the vehicle is off, the moisture information signal receiving unit continuously receives the output signal of the moisture detecting element, and the temperature information signal receiving unit continuously receives the temperature information,
The abnormality determination unit is a power steering apparatus that determines whether there is an abnormality in the apparatus based on an output signal of the moisture detection element and a signal of the temperature information while the start switch of the vehicle is off.
前記制御装置は、前記操舵機構の操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部を備え、
前記モータ制御部は、前記操舵トルク信号に対する前記指令電流のマップを複数種類備えると共に、前記異常判断部が、前記ハウジング内の水分が凍結していると判断するとき、前記マップを切り替えるパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The control device includes a steering torque signal receiving unit that receives a steering torque signal of the steering mechanism,
The motor control unit includes a plurality of types of maps of the command current with respect to the steering torque signal, and a power steering device that switches the map when the abnormality determination unit determines that moisture in the housing is frozen. .
前記モータ制御部は、前記異常判断部が前記ハウジング内に水分の浸入有り、かつ温度情報の信号が所定温度以下と判断するとき、前記電動モータを振動させる指令信号を出力するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The motor control unit is a power steering device that outputs a command signal for causing the electric motor to vibrate when the abnormality determination unit determines that moisture has entered the housing and the temperature information signal is equal to or lower than a predetermined temperature.
前記異常判断部は、前記モータ制御部が前記電動モータを振動させる指令信号を出力している間の前記電動モータの電流値の信号、または前記電動モータの振動周波数の信号に基づき、前記ハウジング内の水分の凍結状態を判断するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 12,
The abnormality determination unit is configured to generate an internal signal based on a current value signal of the electric motor or a vibration frequency signal of the electric motor while the motor control unit outputs a command signal for vibrating the electric motor. Power steering device that determines the frozen state of water.
前記異常判断部は、前記温度情報の信号の変化に対し遅れ要素をさらに考慮し前記ハウジング内の水分の凍結状態を判断するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The abnormality determination unit is a power steering device that further considers a delay factor with respect to a change in the temperature information signal and determines a frozen state of moisture in the housing.
前記温度情報を取得する温度センサを備え、
前記ハウジングは、前記制御装置を収容する制御装置収容部を備え、
前記温度センサは、前記制御装置収容部内に設けられるパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
A temperature sensor for acquiring the temperature information;
The housing includes a control device housing portion that houses the control device,
The temperature sensor is a power steering device provided in the control device housing.
前記異常判断部は、前記制御装置収容部内の温度変化に応じて前記温度情報の信号を補正するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 15, wherein
The abnormality determination unit is a power steering device that corrects the signal of the temperature information in accordance with a temperature change in the control device housing unit.
前記温度情報信号受信部は、車両に設けられた温度センサの信号をCAN通信経由で受信するパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The temperature information signal receiving unit is a power steering device that receives a signal of a temperature sensor provided in a vehicle via CAN communication.
前記水分検知素子は、前記ハウジングが車両に搭載された状態において、鉛直方向における高さが前記伝達機構とオーバーラップする位置に設けられるパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The moisture detection element is a power steering device provided at a position where a height in a vertical direction overlaps the transmission mechanism in a state where the housing is mounted on a vehicle.
前記ハウジングは、前記伝達機構を収容する伝達機構収容部と、前記電動モータを収容する電動モータ収容部を備え、
前記水分検知素子は、前記伝達機構収容部または前記電動モータ収容部内に設けられるパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The housing includes a transmission mechanism housing portion that houses the transmission mechanism, and an electric motor housing portion that houses the electric motor,
The moisture detection element is a power steering device provided in the transmission mechanism housing portion or the electric motor housing portion.
前記水分検知素子は、前記ハウジングが車両に搭載された状態において、鉛直方向における高さが前記ハウジング内の最下部に位置するように設けられるパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The moisture detection element is a power steering device provided so that a height in a vertical direction is located at a lowermost portion in the housing in a state where the housing is mounted on a vehicle.
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