(57)【要約】【課題】トルクセンサ故障時の操舵フィーリングを向上させること。【解決手段】トルクセンサ１２の正常時に、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて運転者によるステアリング操作を補助する操舵補助トルクを付与する電動モータ１０と、トルクセンサ１２の故障を判定する故障判定部３２と、ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角取得部１５と、車輪６の転舵角を取得する転舵角取得部３３と、故障判定部３２がトルクセンサ１２の故障を判定した場合には、操舵角取得部１５の取得結果に基づいて車輪６の目標転舵角を設定し、転舵角取得部３３にて取得された転舵角が目標転舵角に一致するように電動モータ１０の駆動を制御するモータ制御部３１と、を備える。【選択図】図２
2017007460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によるステアリング操作に伴って回転する入力シャフトと、
車輪を転舵するラック軸に連係する出力シャフトと、
前記入力シャフトと前記出力シャフトを連結するトーションバーと、
前記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサの正常時に、前記トルクセンサの検出結果に基づいて運転者によるステアリング操作を補助する操舵補助トルクを付与する電動モータと、
前記トルクセンサの故障を判定する故障判定部と、
ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角取得部と、
前記車輪の転舵角を取得する転舵角取得部と、
前記故障判定部が前記トルクセンサの故障を判定した場合には、前記操舵角取得部の取得結果に基づいて前記車輪の目標転舵角を設定し、前記転舵角取得部にて取得された転舵角が前記目標転舵角に一致するように前記電動モータの駆動を制御するモータ制御部と、を備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置として、特許文献１には、操舵トルクセンサが正常の場合には、車速信号と操舵トルクセンサからの操舵トルク信号とに基づいて電動機の駆動を制御し、操舵トルクセンサが故障と判断された場合には、車速信号と操舵角信号とに基づいて推定した操舵トルクを用いて電動機の駆動を制御するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５９４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、トルクセンサが故障した場合であっても、電動モータによるアシスト制御が継続される。その際には、車速信号と操舵角信号とに基づいて推定した操舵トルクを用いて電動機の駆動が制御されるため、操舵フィーリングは操舵トルクの推定精度に大きく依存することになる。しかし、車速信号と操舵角信号とに基づく操舵トルクの推定精度は高いものではないため、トルクセンサの故障時には良好な操舵フィーリングが得られないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、トルクセンサ故障時の操舵フィーリングを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電動パワーステアリング装置であって、トルクセンサの正常時に、トルクセンサの検出結果に基づいて運転者によるステアリング操作を補助する操舵補助トルクを付与する電動モータと、トルクセンサの故障を判定する故障判定部と、ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角取得部と、車輪の転舵角を取得する転舵角取得部と、故障判定部がトルクセンサの故障を判定した場合には、操舵角取得部の取得結果に基づいて車輪の目標転舵角を設定し、転舵角取得部にて取得された転舵角が目標転舵角に一致するように電動モータの駆動を制御するモータ制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、トルクセンサの故障時には、転舵角取得部にて取得された転舵角が操舵角取得部の取得結果に基づいて設定された目標転舵角に一致するように電動モータの駆動が制御される。このように、トルクセンサの故障時には、アシスト制御ではなく、ステアリング操作に伴う操舵角に基づいて転舵角制御が行われる。よって、トルクセンサ故障時の操舵フィーリングを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００について説明する。
【００１０】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリングホイール１の操作（以下、「ステアリング操作」と称する。）に伴って回転する入力シャフト２と、車輪６を転舵するラック軸５に連係する出力シャフト３と、入力シャフト２と出力シャフト３を連結するトーションバー４と、を備える。入力シャフト２、出力シャフト３、及びトーションバー４によってステアリングシャフト７が構成される。
【００１１】
出力シャフト３の下部には、ラック軸５に形成されたラックギヤ５ａと噛み合うピニオンギヤ３ａが形成される。ステアリングホイール１が操作されると、ステアリングシャフト７が回転し、その回転がピニオンギヤ３ａ及びラックギヤ５ａによってラック軸５の直線運動に変換され、ナックルアーム１４を介して車輪６が転舵される。
【００１２】
また、電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリングホイール１の操舵を補助するための動力源である電動モータ１０と、電動モータ１０の回転をステアリングシャフト７に減速して伝達する減速機１１と、運転者によるステアリング操作に伴う入力シャフト２と出力シャフト３との相対回転によってトーションバー４に作用するトルクを検出するトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御するコントローラ３０と、をさらに備える。
【００１３】
電動モータ１０には、電動モータ１０の回転角度を検出するモータ回転角センサ１０ａが設けられる。モータ回転角センサ１０ａは、レゾルバによって構成される。
【００１４】
減速機１１は、電動モータ１０の出力軸に連結されるウォームシャフト１１ａと、出力シャフト３に連結されウォームシャフト１１ａに噛み合うウォームホイール１１ｂと、からなる。電動モータ１０が出力するトルクは、ウォームシャフト１１ａからウォームホイール１１ｂに伝達されて出力シャフト３に操舵補助トルクとして付与される。
【００１５】
電動モータ１０が出力するトルクを減速機１１を介して出力シャフト３に付与する構成に代えて、電動モータ１０が出力するトルクを減速機を介してラック軸５に付与する構成としてもよい。このように、電動モータ１０は、ステアリング系に操舵補助トルクを付与するものである。
【００１６】
運転者によるステアリング操作に伴って入力シャフト２に付与される操舵トルクはトルクセンサ１２によって検出され、トルクセンサ１２はその操舵トルクに対応する電圧信号をコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、トルクセンサ１２からの電圧信号に基づいて、電動モータ１０が出力するトルクを演算し、そのトルクが発生するように電動モータ１０の駆動を制御する。このように、電動パワーステアリング装置１００は、入力シャフト２に付与される操舵トルクをトルクセンサ１２にて検出し、その検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動をコントローラ３０にて制御して運転者のステアリング操作をアシストする。
【００１７】
トルクセンサ１２は、メイン系統とサブ系統の２つの系統にてコントローラ３０に接続される。
【００１８】
入力シャフト２には、ステアリングホイール１の回転角度である操舵角（絶対操舵角）を取得する操舵角取得部としての操舵角センサ１５が設けられる。入力シャフト２の回転角度とステアリングホイール１の操舵角とは等しいため、操舵角センサ１５にて入力シャフト２の回転角度を検出することによってステアリングホイール１の操舵角が得られる。操舵角センサ１５の検出結果はコントローラ３０に出力される。
【００１９】
操舵角センサ１５は、図示しないが、入力シャフト２と一体に回転するセンターギアと、センターギアに噛み合う２つのアウターギアと、を備え、２つのアウターギアの回転に伴う磁束の変化に基づいて、センターギアの回転角度、すなわち入力シャフト２の回転角度を演算するものである。
【００２０】
コントローラ３０は、電動モータ１０の動作を制御するＣＰＵと、ＣＰＵの処理動作に必要な制御プログラムや設定値等が記憶されたＲＯＭと、トルクセンサ１２や操舵角センサ１５等の各種センサが検出した情報を一時的に記憶するＲＡＭと、を備える。
【００２１】
次に、図２を参照して、コントローラ３０について説明する。図２は、電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。
【００２２】
コントローラ３０は、電動モータ１０の駆動を制御するモータ制御部３１と、トルクセンサ１２の故障を判定する故障判定部３２と、車輪６の実際の転舵角を取得する転舵角取得部３３と、を備える。
【００２３】
モータ制御部３１は、トルクセンサ１２の正常時には、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御し、トルクセンサ１２の故障時には、操舵角センサ１５の検出結果及び転舵角取得部３３によって取得された車輪６の転舵角に基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。
【００２４】
トルクセンサ１２の正常時には、電動モータ１０の制御には、メイン系統から出力される電圧信号が用いられる。サブ系統から出力される電圧信号は、電動モータ１０の制御には用いられず、トルクセンサ１２の故障を判定するために用いられる。
【００２５】
故障判定部３２は、メイン系統から出力された出力電圧とサブ系統から出力された出力電圧とを比較し、その差が予め定められた許容差以上であると判断した場合には、トルクセンサ１２が故障していると判定する。
【００２６】
次に、図１及び２を参照して、電動パワーステアリング装置１００によるステアリング制御について説明する。
【００２７】
故障判定部３２がトルクセンサ１２の正常を判定している間は、モータ制御部３１は、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。
【００２８】
トルクセンサ１２のメイン系統から出力された出力電圧とサブ系統から出力された出力電圧との差が予め定められた許容差以上となり故障判定部３２がトルクセンサ１２の故障を判定した場合には、モータ制御部３１は、トルクセンサ１２の検出結果に基づくアシスト制御から、操舵角センサ１５の検出結果に基づく転舵角制御へと、電動モータ１０の制御方法を切り換える。以下に、トルクセンサ１２の故障時における転舵角制御について説明する。
【００２９】
モータ制御部３１は、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて車輪６の目標転舵角を設定する。一方、転舵角取得部３３は、モータ回転角センサ１０ａの検出結果に基づいて車輪６の実際の転舵角を演算する。具体的には、転舵角取得部３３は、モータ回転角センサ１０ａの検出結果及び減速機１１の減速比に基づいて出力シャフト３の回転角度を演算し、出力シャフト３の回転角度及びピニオンギヤ３ａとラックギヤ５ａの減速比からラック軸５の軸方向への移動量を演算し、その移動量に基づいて車輪６の実際の転舵角を演算する。そして、モータ制御部３１は、転舵角取得部３３で取得された車輪６の実際の転舵角が目標転舵角に一致するように、電動モータ１０の駆動を制御する。
【００３０】
このように、トルクセンサ１２の故障時には、トルクセンサ１２の検出結果に基づくアシスト制御から、ステアリング操作に伴うステアリングホイール１の操舵角に基づく転舵角制御へと切り換えられる。トルクセンサ１２の故障時における転舵角制御では、運転者がステアリングホイール１を切り始めた直後は、トーションバー４が捩じれるため、ステアリングホイール１の操舵がそれほど重くならずステアリングホイール１が数度回転する。ステアリングホイール１が数度回転すれば、その回転角度が操舵角センサ１５によって検出されるため、モータ制御部３１にて目標転舵角が設定されて電動モータ１０が制御される。したがって、ステアリングホイール１とラック軸５が機械的に接続された電動パワーステアリング装置１００であっても、転舵角制御が可能となる。
【００３１】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００３２】
トルクセンサ１２の故障時には、転舵角取得部３３にて取得された車輪６の実際の転舵角が操舵角センサ１５の検出結果に基づいて設定された目標転舵角に一致するように、電動モータ１０の駆動が制御される。このように、トルクセンサ１２の故障時には、アシスト制御ではなく、ステアリング操作に伴うステアリングホイール１の操舵角に基づいて転舵角制御が行われる。転舵角制御では、運転者のステアリング操作に伴って目標転舵角が設定され、車輪６の実際の転舵角が目標転舵角に一致するように電動モータ１０の駆動が制御されるため、トルクセンサ１２の故障時の操舵フィーリングを向上させることができる。
【００３３】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００３４】
本実施形態では、電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリング操作に伴って回転する入力シャフト２と、車輪６を転舵するラック軸５に連係する出力シャフト３と、入力シャフト２と出力シャフト３を連結するトーションバー４と、トーションバー４に作用するトルクを検出するトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２の正常時に、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて運転者によるステアリング操作を補助する操舵補助トルクを付与する電動モータ１０と、トルクセンサ１２の故障を判定する故障判定部３２と、ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角センサ１５と、車輪６の転舵角を取得する転舵角取得部３３と、故障判定部３２がトルクセンサ１２の故障を判定した場合には、操舵角センサ１５の取得結果に基づいて車輪６の目標転舵角を設定し、転舵角取得部３３にて取得された転舵角が目標転舵角に一致するように電動モータ１０の駆動を制御するモータ制御部３１と、を備える。
【００３５】
この構成では、トルクセンサ１２の故障時には、転舵角取得部３３にて取得された転舵角が操舵角センサ１５の取得結果に基づいて設定された目標転舵角に一致するように電動モータ１０の駆動が制御される。このように、トルクセンサ１２の故障時には、アシスト制御ではなく、ステアリング操作に伴う操舵角に基づいて転舵角制御が行われる。よって、トルクセンサ故障時の操舵フィーリングを向上させることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００３７】
例えば、上記実施形態では、出力シャフト３の下部に形成されたピニオンギヤ３ａがラック軸５に形成されたラックギヤ５ａと噛み合う形態について説明した。これに代わり、出力シャフト３とは別にラックギヤ５ａに噛み合うピニオンシャフトを設け、出力シャフト３とピニオンシャフトを自在継手を介して連結するように構成してもよい。
【００３８】
上記実施形態では、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて車輪６の目標転舵角を設定する形態について説明した。これに代わり、操舵角センサ１５の検出結果に加えて車速情報等も考慮すれば、より精度の高い目標転舵角を設定することができる。
【００３９】
上記実施形態では、転舵角取得部３３は、モータ回転角センサ１０ａの検出結果に基づいて車輪６の実際の転舵角を演算する形態について説明した。これに代わり、車輪６の実際の転舵角を検出する転舵角センサを設け、演算ではなく車輪６の実際の転舵角を直接取得するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００・・・電動パワーステアリング装置、１・・・ステアリングホイール、２・・・入力シャフト 、３・・・出力シャフト、４・・・トーションバー、５・・・ラック軸、６・・・車輪、１０・・・電動モータ、１０ａ・・・モータ回転角センサ、１２・・・トルクセンサ、１５・・・操舵角センサ（操舵角取得部）、３０・・・コントローラ、３１・・・モータ制御部、３２・・・故障判定部、３３・・・転舵角取得部
【図１】
2017007460.tif 000003
【図２】
2017007460.tif 000004