JP2943535B2 - Electric power steering device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車輌のパワ
ーステアリング装置に係り、更に詳細には電動式パワー
ステアリング装置に係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power steering device for a vehicle such as an automobile, and more particularly to an electric power steering device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】自動車等の車輌の電動式パワーステアリ
ング装置は、従来より一般に、クラッチ及びステアリン
グギヤボックスを介してラックバーの如きステアリング
部材を駆動するモータと、モータの回転を制御する制御
装置とを有し、制御装置は種々のセンサの検出結果に基
づきモータを制御することにより所要の操舵アシスト力
を発生するようになっている。2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering device for a vehicle such as an automobile generally includes a motor for driving a steering member such as a rack bar via a clutch and a steering gear box, and a control device for controlling the rotation of the motor. The control device is configured to generate a required steering assist force by controlling the motor based on detection results of various sensors.

【０００３】かかる電動式パワーステアリング装置の一
つとして、例えば特開平１−２２３０７１号公報に記載
されている如く、クラッチが解放された状態に於てモー
タを駆動し、モータの無負荷電流によりモータの異常を
判別するよう構成された電動式パワーステアリング装置
が従来より知られている。かくして構成された電動式パ
ワーステアリング装置によれば、ロックの如きモータの
異常をクラッチ解放時に確実に検出することができる。As one of such electric power steering devices, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-223071, a motor is driven in a state where a clutch is released, and the motor is driven by a no-load current of the motor. 2. Description of the Related Art An electric power steering apparatus configured to determine an abnormality of a vehicle is conventionally known. According to the electric power steering apparatus configured as described above, it is possible to reliably detect a motor abnormality such as a lock when the clutch is released.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
の電動式パワーステアリング装置に於ては、クラッチを
解放しなければモータの異常を検出することができない
ため、車輌の走行中にはモータの異常を検出することが
できず、実質的に車輌の停止中にしかモータの異常を監
視することができない。従って車輌の走行中にモータが
ロックの如き異常を生じ回転不能になってもクラッチを
積極的に解放することができないため、パワーステアリ
ング装置を速やかにマニュアルステアリング装置として
機能させることができず、車輌の運転者はクラッチに於
ける滑りにより生じる過大な摩擦力に抗して操舵しなけ
ればならないという問題がある。However, in the conventional electric power steering apparatus as described above, the abnormality of the motor cannot be detected unless the clutch is released. The abnormality cannot be detected, and the abnormality of the motor can be monitored substantially only while the vehicle is stopped. Therefore, the clutch cannot be actively released even if the motor becomes abnormal, such as a lock, and cannot rotate while the vehicle is running, so that the power steering device cannot function promptly as a manual steering device. There is a problem that the driver must steer against excessive frictional force caused by slipping in the clutch.

【０００５】本発明は、従来の電動式パワーステアリン
グ装置に於ける上述の如き問題に鑑み、車輌の走行中常
にモータの異常を監視することができ、これにより車輌
の走行中にモータが回転不能になった場合には確実に且
即座にクラッチが解放され、速やかにマニュアルステア
リング装置として機能することができるよう改良された
電動式パワーステアリング装置を提供することを目的と
している。[0005] In view of the above-mentioned problems in the conventional electric power steering apparatus, the present invention can constantly monitor the abnormality of the motor during the running of the vehicle, whereby the motor cannot rotate during the running of the vehicle. It is an object of the present invention to provide an improved electric power steering device which can release the clutch surely and immediately when the engine speed becomes, and can quickly function as a manual steering device.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、図１に示されている如く、クラッチＣを介
してステアリングリンケージ部材Ｓを駆動するモータＭ
１と、車輌の操舵状態を検出する操舵状態検出手段Ｍ２
と、検出された操舵状態に応じて前記モータを制御する
制御手段Ｍ３とを有する電動式パワーステアリング装置
にして、前記モータの回転速度を検出する回転速度検出
手段Ｍ４と、前記モータの回転加速度を検出する回転加
速度検出手段Ｍ５と、前記モータの回転速度が実質的に
０であり且前記モータの回転加速度の絶対値が所定値以
上であるときには前記クラッチを解放するクラッチ解放
手段Ｍ６とを有することを特徴とする電動式パワーステ
アリング装置によって達成される。According to the present invention, a motor M for driving a steering linkage member S via a clutch C, as shown in FIG.
1, a steering state detecting means M2 for detecting the steering state of the vehicle
And an electric power steering device having control means M3 for controlling the motor in accordance with the detected steering state, a rotational speed detecting means M4 for detecting the rotational speed of the motor, and a rotational acceleration of the motor. A rotational acceleration detecting means for detecting the rotational acceleration; and a clutch releasing means for releasing the clutch when the rotational speed of the motor is substantially zero and the absolute value of the rotational acceleration of the motor is equal to or greater than a predetermined value. This is achieved by an electric power steering device characterized by the following.

【０００７】[0007]

【作用】パワーステアリング装置の作動中にモータにロ
ックの如き回転不能の異常が発生すると、モータは急激
にその回転速度を低下して停止するが、その場合のモー
タの回転速度の低下率はパワーステアリング装置の通常
の作動中に於けるモータ回転速度の低下率よりも遥かに
高いので、モータの回転速度が実質的に０であり且モー
タの回転加速度の絶対値が所定値以上であるか否かによ
り、モータに異常が発生したか否かを推定することがで
きる。When the motor is locked and the rotation is not possible during operation of the power steering device, the rotation speed of the motor is suddenly reduced and the motor is stopped. Since the rate of decrease of the motor rotational speed during the normal operation of the steering device is much higher, whether the rotational speed of the motor is substantially zero and the absolute value of the rotational acceleration of the motor is greater than or equal to a predetermined value or not. Thus, it can be estimated whether or not an abnormality has occurred in the motor.

【０００８】上述の如き構成によれば、回転速度検出手
段Ｍ４により検出されるモータＭ１の回転速度が実質的
に０であり且回転加速度検出手段Ｍ５により検出される
モータの回転加速度の絶対値が所定値以上であるときに
は、モータにロックの如き回転不能の異常が発生した可
能性が非常に高いので、クラッチ解放手段Ｍ６によりク
ラッチが解放され、これによりパワーステアリング装置
は確実に且速やかにマニュアルステアリング装置として
機能するようになる。According to the above configuration, the rotational speed of the motor M1 detected by the rotational speed detecting means M4 is substantially 0, and the absolute value of the rotational acceleration of the motor detected by the rotational acceleration detecting means M5 is If the value is equal to or greater than the predetermined value, it is highly probable that an unrotatable abnormality such as a lock has occurred in the motor. Therefore, the clutch is released by the clutch releasing means M6, whereby the power steering device reliably and promptly performs the manual steering operation. It will function as a device.

【０００９】[0009]

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【００１０】図２は本発明による電動式パワーステアリ
ング装置の一つの実施例を示す概略構成図、図３は図２
に示された電子制御装置を示すブロック線図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing one embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the electronic control device shown in FIG.

【００１１】図２に於て、１０はステアリングホイール
を示しており、ステアリングホイール１０はステアリン
グシヤフト１２及びステアリングギヤボックス１４を介
してステアリングリンケージ部材としてのラックバー１
６を駆動するようになっている。ステアリングシャフト
１２には歯車減速機構１８によりパワーユニット２０が
駆動接続されている。パワーユニット２０はモータ２２
と、歯車減速機構１８とモータ２２とを選択的に駆動接
続する電磁クラッチ２４とを有している。In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a steering wheel. The steering wheel 10 is a rack bar 1 serving as a steering linkage member via a steering shaft 12 and a steering gear box 14.
6 is driven. A power unit 20 is drivingly connected to the steering shaft 12 by a gear reduction mechanism 18. The power unit 20 is a motor 22
And an electromagnetic clutch 24 for selectively drivingly connecting the gear reduction mechanism 18 and the motor 22.

【００１２】図示の実施例に於ては、ステアリングシャ
フト１２には操舵角θを検出する操舵角センサ２６及び
それぞれ操舵トルクＴ1 及びＴ2 を検出するトルクセン
サ２８及び３０が設けられており、これらのセンサの出
力は電子制御装置３２へ供給されるようになっている。
また電子制御装置３２には車速センサ３４により検出さ
れた車速Ｖを示す信号及び回転角センサ３６により検出
されたモータ２２の回転角φを示す信号も入力されるよ
うになっている。In the illustrated embodiment, the steering shaft 12 is provided with a steering angle sensor 26 for detecting the steering angle θ and torque sensors 28 and 30 for detecting the steering torques T1 and T2, respectively. The output of the sensor is supplied to the electronic control unit 32.
A signal indicating the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 34 and a signal indicating the rotation angle φ of the motor 22 detected by the rotation angle sensor 36 are also input to the electronic control unit 32.

【００１３】図３に詳細に示されている如く、電子制御
装置３２はマイクロコンピュータ３８を含み、マイクロ
コンピュータ３８は中央処理ユニット（ＣＰＵ）４０
と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）４２と、ランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）４４と、入力ポート装置４６
と、出力ポート装置４８とを有し、これらは双方向性の
コモンバス５０により互いに接続されている。As shown in detail in FIG. 3, the electronic control unit 32 includes a microcomputer 38, which is a central processing unit (CPU) 40.
A read only memory (ROM) 42, a random access memory (RAM) 44, and an input port device 46
And an output port device 48, which are connected to each other by a bidirectional common bus 50.

【００１４】後述の如く、電子制御装置３２は作動開始
時に駆動回路５４を経て電磁クラッチ２４へ制御信号を
出力して歯車減速機構１８とモータ２２とを駆動接続す
ると共に、各センサにより検出された操舵トルクＴ1 、
Ｔ2 等に基き操舵アシスト量を演算し、アシスト量に対
応する電圧信号を駆動回路５２を経てモータ２２へ出力
するようになっている。更に電子制御装置３２は後に詳
細に説明する如くモータにロックの如き異常が発生した
虞れがある場合にはクラッチ２４への制御信号の出力を
停止し、これによりクラッチを解放するようになってい
る。As will be described later, at the start of operation, the electronic control unit 32 outputs a control signal to the electromagnetic clutch 24 via the drive circuit 54 to drive and connect the gear reduction mechanism 18 and the motor 22, and the signals are detected by the respective sensors. Steering torque T1,
The steering assist amount is calculated based on T2 or the like, and a voltage signal corresponding to the assist amount is output to the motor 22 via the drive circuit 52. Further, as will be described later in detail, the electronic control unit 32 stops outputting the control signal to the clutch 24 when there is a possibility that an abnormality such as lock occurs in the motor, thereby releasing the clutch. I have.

【００１５】次に図４に示されたフローチャートを参照
して図示の実施例の作動について説明する。Next, the operation of the illustrated embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【００１６】まずステップ１０に於てはクラッチ２４へ
制御信号が出力されることによりクラッチが接続され、
ステップ２０に於ては操舵角センサ２６等により検出さ
れた検出値を示す信号の読込みが行われ、ステップ３０
に於てはトルクセンサ２８、３０により検出された操舵
トルクＴ1 、Ｔ2 及び車速センサ３４により検出された
車速Ｖ等に基き操舵のアシスト量が演算される。ステッ
プ４０に於てはステップ２０に於て読込まれたモータの
回転角φを微分することによりモータの回転速度φd が
演算され、ステップ５０に於ては回転速度φd を更に微
分することによりモータの回転加速度φtdが演算され
る。First, in step 10, a control signal is output to the clutch 24 to connect the clutch.
In step 20, a signal indicating a detection value detected by the steering angle sensor 26 or the like is read, and in step 30
In this case, the steering assist amount is calculated based on the steering torques T1 and T2 detected by the torque sensors 28 and 30, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 34, and the like. In step 40, the rotation speed φd of the motor is calculated by differentiating the rotation angle φ of the motor read in step 20, and in step 50, the rotation speed φd is further differentiated to calculate the rotation speed of the motor. The rotational acceleration φtd is calculated.

【００１７】尚ステップ３０に於けるアシスト量の演算
は当技術分野に於てよく知られており、また本発明の要
旨をなすものではないので、アシスト量の演算の要領に
ついては詳細な説明を省略するが、アシスト量は少なく
とも操舵トルクに応じて演算される限り任意の態様にて
演算されてよい。Since the calculation of the assist amount in step 30 is well known in the art and does not form the subject of the present invention, the details of the calculation of the assist amount will be described in detail. Although omitted, the assist amount may be calculated in any mode as long as it is calculated at least according to the steering torque.

【００１８】ステップ６０に於てはモータの回転速度φ
d が０であるか否かの判別が行われ、φd ＝０ではない
旨の判別が行われたときにはステップ８０へ進み、ステ
ップ３０に於て演算されたアシスト量に対応する電圧の
制御信号が駆動回路５２を経てモータ２２へ出力され、
これにより所要のアシスト力が発生され、しかる後ステ
ップ２０へ戻る。In step 60, the rotational speed φ of the motor
It is determined whether or not d is 0. If it is determined that φd is not 0, the process proceeds to step 80, where the control signal of the voltage corresponding to the assist amount calculated in step 30 is output. Output to the motor 22 via the drive circuit 52,
As a result, a required assist force is generated, and thereafter, the process returns to step S20.

【００１９】ステップ６０に於てモータの回転速度φd
が０である旨の判別が行われたときには、ステップ７０
に於てモータの回転加速度φtdの絶対値が所定値α（正
の定数）以上であるか否かの判別が行われる。｜φtd｜
≧αではない旨の判別が行われたときにはステップ８０
へ進み、｜φtd｜≧αである旨の判別が行われたときに
ステップ９０に於てクラッチ２４への制御信号の出力が
停止されることによりクラッチが解放され、ステップ１
００に於て警報ランプ５６へ制御信号が出力されること
により警報ランプが点灯され、しかる後図４に示された
ルーチンによる制御を終了する。In step 60, the rotational speed φd of the motor
Is determined to be 0, step 70
Then, it is determined whether or not the absolute value of the rotational acceleration φtd of the motor is equal to or more than a predetermined value α (a positive constant). | Φtd |
When it is determined that ≧ α is not satisfied, step 80 is executed.
When it is determined that | φtd | ≧ α, the output of the control signal to the clutch 24 is stopped in step 90 to release the clutch.
When the control signal is output to the alarm lamp 56 at 00, the alarm lamp is turned on, and then the control according to the routine shown in FIG. 4 is terminated.

【００２０】尚モータがロックの如き異常を生じ回転不
能になった場合にそのことが確実に検出され、しかもモ
ータに異常が生じていないにも拘らずモータに異常が生
じた旨の判定が行われることがないよう、所定値αは車
輌の運転者により通常の操舵操作が行われている状況や
車輌の走行中に車輪が路面より反力を受ける状況に於て
モータの回転速度φd が０になる際にもモータの回転加
速度φtdの絶対値が到達することのない高い値に設定さ
れる。When the motor becomes abnormal, such as a lock, and cannot be rotated, it is reliably detected that the motor has become abnormal. In addition, it is determined that an abnormality has occurred in the motor although no abnormality has occurred in the motor. The predetermined value α is set so that the rotation speed φd of the motor is 0 in a situation where a normal steering operation is performed by a driver of the vehicle or a situation where the wheels receive a reaction force from the road surface while the vehicle is running. Is set to a high value at which the absolute value of the rotational acceleration φtd of the motor does not reach.

【００２１】かくして図示の実施例によれば、モータ２
２にロックの如き異常が発生し、モータの回転速度φd
が０になると共に回転加速度φtdの絶対値が所定値以上
になると、ステップ６０及び７０に於てイエスの判別が
行われ、ステップ９０に於てクラッチ２４が解放され、
ステップ１００に於て警報ランプ５６が点灯されるの
で、モータにロックの如き異常が発生した場合には確実
に且即座にクラッチを解放してパワーステアリング装置
を確実に且速やかにマニュアルステアリング装置として
機能させることができ、またモータに異常が生じたこと
が確実に車輌の運転者に知らされる。Thus, according to the illustrated embodiment, the motor 2
2 has an abnormality such as lock, and the motor rotation speed φd
Becomes zero and the absolute value of the rotational acceleration φtd becomes equal to or greater than a predetermined value, a YES determination is made in steps 60 and 70, and the clutch 24 is disengaged in step 90.
Since the alarm lamp 56 is turned on in step 100, when an abnormality such as a lock occurs in the motor, the clutch is reliably and immediately released, and the power steering device reliably and quickly functions as a manual steering device. And that the driver of the vehicle is notified that the motor has failed.

【００２２】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments, and various other embodiments may be made within the scope of the present invention. The possibilities will be clear to the skilled person.

【００２３】例えば上述の実施例に於ては、モータの回
転速度φd 及び回転加速度φtdは回転角センサ３６によ
り検出されたモータの回転角φをそれぞれ一階微分及び
二階微分することによりデジタル式に演算されるように
なっているが、回転速度φdは回転角センサにより検出
された回転角φを示す信号を微分回路に通すことによ
り、また回転加速度φd は微分回路により演算された回
転速度φd を示す信号を更に微分回路に通すことにより
アナログ式に演算されてもよい。For example, in the above-described embodiment, the rotational speed φd and the rotational acceleration φtd of the motor are digitally obtained by first and second derivatives of the rotational angle φ of the motor detected by the rotational angle sensor 36, respectively. The rotation speed φd is calculated by passing a signal indicating the rotation angle φ detected by the rotation angle sensor through a differentiation circuit, and the rotation acceleration φd is calculated by calculating the rotation speed φd calculated by the differentiation circuit. The indicated signal may be further processed in an analog manner by passing the signal through a differentiating circuit.

【００２４】[0024]

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、回転速度検出手段Ｍ４により検出されるモ
ータＭ１の回転速度が実質的に０であり且回転加速度検
出手段Ｍ５により検出されるモータの回転加速度の絶対
値が所定値以上であるときには、即ちモータにロックの
如き回転不能の異常が発生した可能性が非常に高いとき
には、クラッチ解放手段Ｍ６によりクラッチが確実に且
即座に解放されるので、パワーステアリング装置を確実
に且速やかにマニュアルステアリング装置として機能さ
せることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the rotational speed of the motor M1 detected by the rotational speed detecting means M4 is substantially 0 and the rotational speed is detected by the rotational acceleration detecting means M5. When the absolute value of the rotational acceleration of the motor is equal to or greater than a predetermined value, that is, when it is extremely likely that an abnormality such as locking has occurred in the motor, the clutch is reliably and immediately released by the clutch releasing means M6. Therefore, the power steering device can be reliably and promptly made to function as a manual steering device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明による電動式パワーステアリング装置の
構成を特許請求の範囲の記載に対応させて示す説明図で
ある。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an electric power steering device according to the present invention, corresponding to the description in the claims.

【図２】本発明による電動式パワーステアリング装置の
一つの実施例を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an electric power steering device according to the present invention.

【図３】図２に示された電子制御装置を示すブロック線
図である。FIG. 3 is a block diagram showing the electronic control device shown in FIG. 2;

【図４】図２及び図３に示された電子制御装置より達成
される制御フローを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a control flow achieved by the electronic control device shown in FIGS. 2 and 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…ステアリングホイール １２…ステアリングシャフト １４…ステアリングギヤボックス １６…ラックバー ２２…モータ ２４…電磁クラッチ ２６…操舵角センサ ２８、３０…トルクセンサ ３２…電子制御装置 ３４…車速センサ ３６…回転角センサ ５６…警報ランプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Steering wheel 12 ... Steering shaft 14 ... Steering gear box 16 ... Rack bar 22 ... Motor 24 ... Electromagnetic clutch 26 ... Steering angle sensor 28, 30 ... Torque sensor 32 ... Electronic control unit 34 ... Vehicle speed sensor 36 ... Rotation angle sensor 56 … Alarm lamp

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 119:00 137:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code FI B62D 119: 00 137: 00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】クラッチを介してステアリングリンケージ
部材を駆動するモータと、車輌の操舵状態を検出する操
舵状態検出手段と、検出された操舵状態に応じて前記モ
ータを制御する制御手段とを有する電動式パワーステア
リング装置にして、前記モータの回転速度を検出する回
転速度検出手段と、前記モータの回転加速度を検出する
回転加速度検出手段と、前記モータの回転速度が実質的
に０であり且前記モータの回転加速度の絶対値が所定値
以上であるときには前記クラッチを解放するクラッチ解
放手段とを有することを特徴とする電動式パワーステア
リング装置。1. An electric motor comprising: a motor for driving a steering linkage member via a clutch; steering state detecting means for detecting a steering state of a vehicle; and control means for controlling the motor in accordance with the detected steering state. A rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the motor, a rotational acceleration detecting means for detecting a rotational acceleration of the motor, a rotational speed of the motor being substantially zero, and And a clutch releasing means for releasing the clutch when the absolute value of the rotational acceleration is equal to or greater than a predetermined value.