(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、
ステアリング操作に応じて駆動制御される電動モータと、
この電動モータの劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段とを含み、
上記電動モータの劣化状態を判定するための要素は、上記電動モータに作用した負荷の積算値を含むことを特徴とする、パワーステアリング装置。
【請求項２】
ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、
ステアリング操作に応じて駆動制御される電動モータと、
この電動モータの劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段とを含み、
上記電動モータの劣化状態を判定するための要素は、上記電動モータに作用した負荷の履歴を含むことを特徴とする、パワーステアリング装置。
【請求項３】
ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、
ステアリング操作に応じて駆動制御される電動モータと、
この電動モータの劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段とを含み、
上記電動モータの劣化状態を判定するための要素は、上記電動モータの周囲の雰囲気温度に基づいて演算された劣化量の積算値を含むことを特徴とする、パワーステアリング装置。
【請求項４】
ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、
ステアリング操作に応じて駆動制御される電動モータと、
この電動モータの劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段とを含み、
上記電動モータの劣化状態を判定するための要素は、上記電動モータの周囲の雰囲気温度に基づいて演算された劣化量の履歴を含むことを特徴とする、パワーステアリング装置。
【請求項５】
ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、
ステアリング操作に応じて駆動制御される電動モータと、
この電動モータの劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段とを含み、
上記電動モータの劣化状態を判定するための要素は、上記電動モータの周囲の雰囲気温度の履歴を含むことを特徴とする、パワーステアリング装置。
【請求項６】
ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、
上記ステアリング機構に与えられる操舵補助力を制御するための電子制御ユニットと、
この電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段とを含み、
上記電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要素は、上記電子制御ユニットの周囲の雰囲気温度に基づいて演算された劣化量の積算値を含むことを特徴とする、パワーステアリング装置。
【請求項７】
ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、
上記ステアリング機構に与えられる操舵補助力を制御するための電子制御ユニットと、
この電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段とを含み、
上記電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要素は、上記電子制御ユニットの周囲の雰囲気温度に基づいて演算された劣化量の履歴を含むことを特徴とする、パワーステアリング装置。
【請求項８】
ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、
上記ステアリング機構に与えられる操舵補助力を制御するための電子制御ユニットと、
この電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段とを含み、
上記電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要素は、上記電子制御ユニットの周囲の雰囲気温度の履歴を含むことを特徴とする、パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータの発生トルクまたは電動モータによって駆動されるオイルポンプの発生油圧によって操舵補助するパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構に与えて操舵補助するパワーステアリング装置が用いられている。このようなパワーステアリング装置には、たとえば、電動モータの発生トルクを操舵補助力としてステアリング機構に与える電動式のものや、電動モータによりオイルポンプを駆動して、オイルポンプからパワーシリンダに作動油を供給し、このパワーシリンダの発生トルクを操舵補助力としてステアリング機構に与える電動油圧ポンプ式のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、事故またはエンジンの寿命などで廃棄される車両の中には、まだ十分に使用可能な電動モータやこの電動モータを駆動制御するための電子制御ユニットを備えたステアリング装置を搭載しているものがある。しかし、これまでの使用による劣化の進み具合が判らず、そのため、今後の耐用年数を推定できないので、電動モータや電子制御ユニットを、廃棄される車両から回収して再利用するといったことはできなかった。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、電動モータまたは電子制御ユニットの劣化状態を判定することができるパワーステアリング装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１ないし５記載の発明は、ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構（１）に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、ステアリング操作に応じて駆動制御される電動モータ（Ｍ）と、この電動モータの劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段（２５，２０４）とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置である。上記電動モータの劣化状態を判定するための要素は、上記電動モータに作用した負荷の積算値（請求項１）、上記電動モータに作用した負荷の履歴（請求項２）、上記電動モータの周囲の雰囲気温度に基づいて演算された劣化量の積算値（請求項３）、上記電動モータの周囲の雰囲気温度に基づいて演算された劣化量の履歴（請求項４）および上記電動モータの周囲の雰囲気温度の履歴（請求項５）のいずれであってもよい。
【０００６】
括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、劣化状態判定要素記憶手段に電動モータの劣化状態を判定するための要素が記憶されているから、たとえば、この電動パワーステアリング装置が搭載された車両が廃棄処分される際に、劣化状態判定要素記憶手段に記憶されている判定要素に基づいて、電動モータの劣化状態を判定することができ、その電動モータを車両から回収して再利用可能か否かを判定することができる。また、廃棄される多数の車両に搭載されていた劣化状態判定要素記憶手段から読み出した判定要素の統計を取ることにより、電動モータの使用年数と劣化状態との関係などを調べることができ、電動モータの寿命設計の最適化を図ることが容易になる。
【０００８】
請求項６ないし８記載の発明は、ステアリング操作に応じた操舵補助力をステアリング機構（１）に与えて操舵補助するパワーステアリング装置であって、上記ステアリング機構に与えられる操舵補助力を制御するための電子制御ユニット（２）と、この電子制御ユニット（２）の劣化状態を判定するための要素を記憶する劣化状態判定要素記憶手段（２０４）とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置である。上記電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要素は、上記電子制御ユニットの周囲の雰囲気温度に基づいて演算された劣化量の積算値（請求項６）、上記電子制御ユニットの周囲の雰囲気温度に基づいて演算された劣化量の履歴（請求項７）および上記電子制御ユニットの周囲の雰囲気温度の履歴（請求項８）のいずれであってもよい。
【０００９】
この発明によれば、劣化状態判定要素記憶手段に電子制御ユニットの劣化状態を判定するための要素が記憶されているから、たとえば、この電動パワーステアリング装置が搭載された車両が廃棄処分される際に、劣化状態判定要素記憶手段に記憶されている判定要素に基づいて、電子制御ユニットの劣化状態を判定することができ、その電子制御ユニットを車両から回収して再利用可能か否かを判定することができる。また、廃棄される多数の車両に搭載されていた劣化状態判定要素記憶手段から読み出した判定要素の統計を取ることにより、電子制御ユニットの使用年数と劣化状態との関係などを調べることができ、電子制御ユニットの寿命設計の最適化を図ることが容易になる。
【００１１】
また、上記電動モータは、上記ステアリング機構に与えるべき操舵補助力の発生源であってもよく、上記電子制御ユニットは、操舵補助力の発生源としての電動モータをステアリング操作に応じて駆動制御するものであってもよい。
さらに、上記電動モータは、上記ステアリング機構に与えるべき操舵補助力の発生源としてのパワーシリンダに作動油を供給するためのオイルポンプの駆動源であってもよく、さらに、上記電子制御ユニットは、上記オイルポンプの駆動源としての電動モータをステアリング操作に応じて駆動制御するものであってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図である。この電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構１に関連して設けられ、このステアリング機構１に操舵補助力を与えるためのものである。
【００１３】
ステアリング機構１は、ドライバによって操作されるステアリングホイール１１と、このステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２の先端に設けられたピニオンギヤ１３と、車両の幅方向に延びたラックバー１４とを含む。ラックバー１４には、ラックギヤ部１４ａが形成されていて、このラックギヤ部１４ａにピニオンギヤ１３が噛合している。また、ラックバー１４の両端には、タイロッドやナックルアームなど（図示せず）を介して、それぞれ舵取り用の車輪ＬＷ，ＲＷが結合されており、ラックバー１４の車幅方向の直線運動は、タイロッドやナックルアームなどによって車輪ＬＷ，ＲＷの転舵力に変換される。
【００１４】
この構成により、ステアリングシャフト１２の回転は、ピニオンギヤ１３およびラックギヤ部１４ａによってラックバー１４の直線運動に変換され、さらに、その直線運動の方向に応じた転舵力に変換されて車輪ＬＷ，ＲＷに伝達される。ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１側に結合された入力側シャフト１２Ａと、ラックバー１４側に結合された出力側シャフト１２Ｂとに分割されている。入力側シャフト１２Ａと出力側シャフト１２Ｂとは、これらの相対的な回転により捩れを生じるトーションバー１５で互いに連結されている。また、出力側シャフト１２Ｂには、減速機構１６が介装されており、この減速機構１６を介して、電動モータＭの回転力が操舵補助力として入力されるようになっている。
【００１５】
電動モータＭには、電子制御ユニット２から駆動電流が供給されるようになっている。電子制御ユニット２には、トーションバー１５に生じる捩れの方向および大きさを操舵トルクとして検出するトルクセンサ３１、電動モータＭのロータの回転位置（ロータ回転位置）を検出するロータ回転位置センサ３２、電動モータＭに流れる電流（モータ電流）を検出するモータ電流センサ３３、およびこの電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ３４が接続されている。電子制御ユニット２は、トルクセンサ３１、ロータ回転位置センサ３２および車速センサ３４に基づいて電流指令値を設定し、この電流指令値およびモータ電流センサ３３によって検出されるモータ電流の値に基づいて、電動モータＭに流れる駆動電流をフィードバック制御する。
【００１６】
また、この実施形態において、電子制御ユニット２は、電動モータＭに作用した負荷の積算値を求め、その求めた負荷積算値を電動モータＭの劣化状態（劣化の進み具合）を判定する際の要素として記憶する機能を有している。これにより、この電動パワーステアリング装置が搭載された車両が廃棄処分される際に、電子制御ユニット２に記憶されている負荷積算値に基づいて、電動モータＭの劣化状態を判定することができ、たとえば、その電動モータＭを車両から回収して再利用可能か否かを判定することができる。また、その際に電子制御ユニット２から読み出した負荷積算値の統計を取ることにより、電動モータＭの使用年数と負荷との関係などを調べることができ、電動モータＭの寿命設計の最適化を図ることが容易になる。
【００１７】
図２は、電子制御ユニット２が有する負荷積算値記憶機能について説明するためのブロック図である。電子制御ユニット２は、負荷積算値を算出するためのトルク演算部２１、乗算部２２、時間積分部２３および加算部２４、ならびに負荷積算値を記憶させておくためのＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去／書込可能なＲＯＭ）２５を備えている。トルク演算部２１、乗算部２２、時間積分部２３および加算部２４は、電子制御ユニット２に内蔵されたＣＰＵがプログラム処理を実行することによりソフトウェア的に実現される。
【００１８】
トルク演算部２１は、モータ電流センサ３３によって検出されるモータ電流値Ｉに予め定めるトルク定数Ｋtrgを乗じることにより、電動モータＭから発生されるトルクＫtrg・Ｉ（Ｎｍ）を演算する。そして、その演算したトルクＫtrg・Ｉを乗算部２２に入力する。
乗算部２２にはまた、ロータ回転位置センサ３２によって検出されるロータ回転位置の時間微分値であるモータ角速度ωが入力されるようになっている。乗算部２２は、トルク演算部２１から入力されるトルクＫtrg・Ｉとモータ角速度ω（rad／ｓ）とを乗算することにより、電動モータＭの仕事率Ｕを求め、その求めた仕事率Ｕ＝Ｋtrg・Ｉ・ω（Ｎｍ・rad／ｓ）を時間積分部２３に入力する。
【００１９】
時間積分部２３は、乗算部２２から入力される仕事率Ｕを時間積分する。トルク演算部２１および乗算部２２における演算は、車両のイグニッションキースイッチがオンにされ、ロータ回転位置センサ３２およびモータ電流センサ３３による検出が続けられている間中繰り返し行われる。よって、時間積分部２３では、イグニッションキースイッチがオンされている間に電動モータＭによって行われた仕事∫Ｕdtが求められることになる。この電動モータＭによって行われた仕事∫Ｕdtは、イグニッションキースイッチがオンされている間に電動モータＭに作用した負荷の合計量に等しい。
【００２０】
イグニッションキースイッチがオンされている間に時間積分部２３で求められた仕事∫Ｕdtは、イグニッションキースイッチがオフされたことに応答して加算部２４に入力される。加算部２４は、時間積分部２３から仕事∫Ｕdtが入力されると、ＥＥＰＲＯＭ２５に記憶されている負荷積算値を読み出す。そして、その読み出した負荷積算値に時間積分部２３から入力された仕事∫Ｕdtを加算し、この加算値を新たな負荷積算値としてＥＥＰＲＯＭ２５に書き込む。これにより、この電動パワーステアリング装置の車両搭載後に電動モータＭが行った仕事∫Ｕdtの積算値、言い換えれば電動モータＭに作用した負荷の積算値がＥＥＰＲＯＭ２５に記憶されることになる。
【００２１】
図３は、この発明の他の実施形態について説明するためのブロック図である。上述の第１の実施形態では、電子制御ユニット２が、電動モータＭに作用した負荷の積算値を求め、その求めた負荷積算値を電動モータＭの劣化状態を判定する際の要素として記憶する機能を有しているとした。これに対して、この実施形態では、電子制御ユニット２（図１参照）が、電動モータＭの周囲の雰囲気温度に基づいて電動モータＭの劣化量を演算し、その演算した劣化量の積算値を電動モータＭの劣化状態を判定する際の要素として記憶する機能を有している。
【００２２】
すなわち、この実施形態において、電子制御ユニット２は、電動モータＭの劣化量の積算値を算出するための劣化速度演算部２０１、時間積分部２０２および加算部２０３、ならびに劣化量の積算値を記憶しておくためのＥＥＰＲＯＭ２０４を備えている。劣化速度演算部２０１、時間積分部２０２および加算部２０３は、電子制御ユニット２に内蔵されたＣＰＵがプログラム処理を実行することによりソフトウェア的に実現される。
【００２３】
劣化速度演算部２０１は、電動モータＭの寿命と電動モータＭの周囲の雰囲気温度Ｔとの関係を定めたアレニウスの式を用いて、電動モータＭの劣化速度Ｖを演算する。
アレニウスの式は、電動モータＭの寿命をＬとして、
Ｌ＝Ａ・ｅｘｐ(Ｂ／Ｔ)
と表される（ただし、ＡおよびＢは、電動モータＭごとに定められた定数）。そして、電動モータＭの劣化速度Ｖは、電動モータの寿命Ｌの逆数であることから、
Ｖ＝１／Ｌ＝Ａ-1・ｅｘｐ(−Ｂ／Ｔ)    ・・・・・・(1)
と表すことができる。そこで、劣化速度演算部２０１は、上記第(1)式に従って、電動モータＭの劣化速度Ｖを求める。雰囲気温度Ｔは、電動モータＭに関連して設けられた温度センサによって検出されてもよいし、電子制御ユニット２に内蔵された温度センサの検出値に基づいて演算により求められてもよい。
【００２４】
劣化速度演算部２０１で演算された電動モータＭの劣化速度Ｖは、時間積分部２０２に入力されるようになっている。時間積分部２０２は、劣化速度演算部２０１から入力される劣化速度Ｖを時間積分する。劣化速度演算部２０１における演算は、車両のイグニッションキースイッチがオンにされている間中繰り返し行われる。よって、時間積分部２０２では、イグニッションキースイッチがオンされている間における電動モータＭの劣化量∫Ｖdtが求められることになる。
【００２５】
イグニッションキースイッチがオンされている間に時間積分部２０２で求められた劣化量∫Ｖdtは、イグニッションキースイッチがオフされたことに応答して加算部２０３に入力される。加算部２０３は、時間積分部２０２から劣化量∫Ｖdtが入力されると、ＥＥＰＲＯＭ２０４に記憶されている劣化量積算値を読み出す。そして、その読み出した劣化量積算値に時間積分部２０２から入力された劣化量∫Ｖdtを加算し、この加算値を新たな劣化量積算値としてＥＥＰＲＯＭ２０４に書き込む。これにより、この電動パワーステアリング装置の車両搭載後における電動モータＭの劣化量∫Ｖdtの積算値がＥＥＰＲＯＭ２０４に記憶されることになる。
【００２６】
これにより、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、電動パワーステアリング装置が搭載された車両が廃棄処分される際に、電子制御ユニット２のＥＥＰＲＯＭ２０４に記憶されている電動モータＭの劣化量の積算値に基づいて、電動モータＭの劣化状態を判定することができ、たとえば、その電動モータＭを車両から回収して再利用可能か否かを判定することができる。また、その際にＥＥＰＲＯＭ２０４から読み出した劣化量積算値の統計を取ることにより、電動モータＭの使用年数と劣化量との関係などを調べることができ、電動モータＭの寿命設計の最適化を図ることが容易になる。
【００２７】
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の第１の実施形態において、ＥＥＰＲＯＭ２５には、電動モータＭに作用した負荷の積算値を記憶させるとしたが、ＥＥＰＲＯＭ２５の記憶容量が十分であれば、図２に破線で示すように、時間積分部２３において求められた電動モータＭの仕事∫Ｕdtを、たとえば、車両のイグニッションキースイッチがオフされる毎にＥＥＰＲＯＭ２５に追記していくことにより、ＥＥＰＲＯＭ２５に電動モータＭがした仕事（電動モータＭに作用した負荷）の履歴を記憶させるようにしてもよい。
【００２８】
また、上述の第２の実施形態では、電動モータＭの周囲の雰囲気温度Ｔに基づいて電動モータＭの劣化量∫Ｖdtを演算し、その演算した劣化量∫Ｖdtの積算値を電動モータＭの劣化状態を判定する際の要素としてＥＥＰＲＯＭ２０４に記憶させるとしたが、ＥＥＰＲＯＭ２０４の記憶容量が十分であれば、図３に破線で示すように、時間積分部２０２において求められた電動モータＭの劣化量∫Ｖdtを、たとえば、車両のイグニッションキースイッチがオフされる毎にＥＥＰＲＯＭ２０４に追記していくことにより、ＥＥＰＲＯＭ２０４に電動モータＭの劣化量∫Ｖdtの履歴を記憶させるようにしてもよい。
【００２９】
さらに、図３に二点鎖線で示すように、電動モータＭの周囲の雰囲気温度Ｔを所定の周期でＥＥＰＲＯＭ２０４に追記していくことにより、電動モータＭの周囲の雰囲気温度Ｔの履歴をＥＥＰＲＯＭ２０４に記憶させるようにしてもよい。この場合、電動パワーステアリング装置が搭載された車両が廃棄処分される際に、ＥＥＰＲＯＭ２０４から雰囲気温度Ｔの履歴を読み出して、たとえば、各雰囲気温度Ｔによる電動モータＭの劣化量∫Ｖdtを演算して、その演算した劣化量∫Ｖdtまたは劣化量の積算値に基づいて、電動モータＭの劣化状態を判定すればよい。
【００３０】
さらにまた、上述の第２の実施形態において、劣化速度演算部２０１は、アレニウスの式に基づく上記第(1)式に従って、電動モータＭの周囲の雰囲気温度Ｔの影響による電動モータＭの劣化速度Ｖを求める構成としたが、１０℃２倍則に基づく下記第(2)式に従って、電動モータＭの周囲の雰囲気温度Ｔの影響による電動モータＭの劣化速度Ｖを求める構成にしてもよい。
Ｖ＝Ｖ０・２(T-T0)/10    ・・・・・・(2)
ただし、Ｖ０は、温度Ｔ０の雰囲気中で動作する電動モータＭの寿命の逆数また、電動モータＭに限らず、電子制御ユニット２の雰囲気温度の履歴、電子制御ユニット２の雰囲気温度に基づいて演算された電子制御ユニット２の劣化量の履歴、または、電子制御ユニット２の劣化量の積算値を、電子制御ユニット２の劣化状態を判定する際の要素としてＥＥＰＲＯＭ２０４に記憶させてもよい。電子制御ユニット２に内蔵された回路中の電解コンデンサは、雰囲気温度によって容量減少の度合いが異なるので、電子制御ユニット２の雰囲気温度の履歴などをＥＥＰＲＯＭ２０４に記憶させておくことにより、たとえば、電動パワーステアリング装置が搭載された車両が廃棄処分される際に、ＥＥＰＲＯＭ２０４にの記憶されているデータを読み出して、電子制御ユニット２の劣化状態を判定することができる。さらに、その電子制御ユニット２を車両から回収して再利用可能か否かを判定することができる。また、その際にＥＥＰＲＯＭ２０４から読み出したデータの統計を取ることにより、電子制御ユニット２の使用年数と劣化量との関係などを調べることができ、電子制御ユニット２の寿命設計の最適化を図ることが容易になる。
【００３１】
さらに、この発明は、電動パワーステアリング装置に限らず、電動モータでオイルポンプを駆動し、このオイルポンプからの作動油をステアリング機構に結合されたパワーシリンダに供給して、パワーシリンダから操舵補助力を発生させる電動ポンプ式パワーステアリング装置に適用することもできる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図である。
【図２】電子制御ユニットが有する負荷積算値記憶機能について説明するためのブロック図である。
【図３】この発明の他の実施形態について説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１      ステアリング機構
２      電子制御ユニット
１１    ステアリングホイール
２１    トルク演算部
２２    乗算部
２３    時間積分部
２４    加算部
２５    ＥＥＰＲＯＭ
３２    ロータ回転位置センサ
３３    モータ電流センサ
３４    車速センサ
２０１  劣化速度演算部
２０２  時間積分部
２０３  加算部
２０４  ＥＥＰＲＯＭ
Ｍ      電動モータ
【図１】
0003868263.tif 000002
【図２】
0003868263.tif 000003
【図３】
0003868263.tif 000004