(57)【要約】【課題】接点による電力損失を生ずることなく電磁ブレーキの発生を未然に回避させることができる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ１５ａは、電動モータ１２の端子電圧に基づいて、例えば、モータ過電流、モータ地絡またはモータ端子間ショートのうち、少なくともいずれか一の異常が発生しているか否かを判定し、異常が発生していると判定した場合に、電磁ブレーキが発生する可能性があると判定する。ＣＰＵ１５ａは、電磁ブレーキが発生する可能性があると判定した場合に、開閉スイッチ３６をＯＮ状態にする。これにより、離間装置３１の電磁石３２に電流が供給され、電磁石３２に生じる磁力によって被吸着部材３３が電磁石３２に吸着されるとともに、ブラシ２２が板バネ２３の付勢力に抗してコンミテータ２１から離間する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動モータと、当該電動モータの駆動を制御するコントロールユニットとを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータは、
前記コントロールユニットのモータ駆動回路に接続されるブラシと、
前記ブラシに接触する整流子と、
前記ブラシを移動させて前記整流子から離間させる離間装置と、を有し、
前記コントロールユニットは、
前記モータ駆動回路外に設けられ、前記離間装置の作動／非作動を切り換えさせる開閉装置と、
前記電動モータにおいて電磁ブレーキが発生する可能性があると判定した場合に、前記開閉装置をＯＮ状態にすることで前記離間装置を作動させる制御手段と、を有する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記モータ駆動回路内、および当該モータ駆動回路と前記ブラシとの間に設けられた配線経路に異常が発生した場合に、前記電磁ブレーキが発生する可能性があると判定することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記異常が発生した場合に加え、操舵トルクが所定トルク以上であり、かつ、操舵速度が所定速度以上である場合に、前記電磁ブレーキが発生する可能性があると判定することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記離間装置は、電磁式の離間装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の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、電動モータによる操舵補助力を車両のステアリング系に付与する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】
自動車等の車両のステアリング装置を電動モータの回転力で助勢する電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置は、操向ハンドルが操作されることでステアリングコラムに発生する操舵トルクを検出し、この検出信号に基づいてコントロールユニット（ＥＣＵ）が電動モータの駆動を制御して操向ハンドルの操舵力を補助する。このような電動パワーステアリング装置では、コントロールユニットに含まれるモータ駆動回路で地絡などの故障が発生すると、電磁ブレーキ径路が形成されて電磁ブレーキが生ずることがある。従来の電動パワーステアリング装置では、モータ駆動回路に電磁ブレーキ抑制用のリレーを配置し、地絡検出時にこのリレーを開くことで電磁ブレーキ径路を開放し、電磁ブレーキを抑制している。例えば、下記特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置では、モータ駆動回路内にあるＨブリッジ回路と電流検出用のシャント抵抗との間に電磁ブレーキ抑制用のリレーを配置し、モータの地絡が検出されたときにこのリレーを開くことで、モータの地絡により生ずる電磁ブレーキを抑制している。また、この電動パワーステアリング装置では、電磁ブレーキ抑制用のリレーを一箇所に限定して配置することでリレー接点による電力損失を低減させている。
【特許文献１】特開２００４−９９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来技術では、モータ駆動回路内の故障については対応できるが、例えば、コントロールユニットと電動モータとの間に設けられたハーネスや、コントロールユニットと電動モータとの接続点における故障については対応することができない。また、電磁ブレーキ抑制用のリレーを配置している以上、リレー接点による電力損失が発生してしまう。
【０００４】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、接点による電力損失を生ずることなく電磁ブレーキの発生を未然に回避させることができ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している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動モータと、当該電動モータの駆動を制御するコントロールユニットとを備える電動パワーステアリング装置であって、上記電動モータは、コントロールユニットのモータ駆動回路に接続されるブラシと、ブラシに接触する整流子と、ブラシを移動させて整流子から離間させる離間装置と、を有し、上記コントロールユニットは、モータ駆動回路外に設けられ、離間装置の作動／非作動を切り換えさせる開閉装置と、電動モータにおいて電磁ブレーキが発生する可能性があると判定した場合に、開閉装置をＯＮ状態にすることで離間装置を作動させる制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
このような構成を採用することで、電動モータで電磁ブレーキが発生する可能性があると判定された場合には、モータ駆動回路外に設けられた開閉装置をＯＮ状態にして離間装置を作動させることで、ブラシを整流子から離間させることができる。これにより、電磁ブレーキの発生を未然に回避させることができる。また、開閉装置がモータ駆動回路外に設けられているため、開閉装置の接点による電力損失が生ずることもない。
【０００７】
上記電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、モータ駆動回路内、および当該モータ駆動回路とブラシとの間に設けられた配線経路に異常が発生した場合に、電磁ブレーキが発生する可能性があると判定することとしてもよい。
【０００８】
このような構成によれば、コントロールユニット内のモータ駆動回路内だけでなく、コントロールユニットと電動モータとの間のハーネスや電動モータとコントロールユニットとの接続点にて生じる不具合に起因する電磁ブレーキの発生を未然に回避させることができる。
【０００９】
上記電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記異常が発生した場合に加え、操舵トルクが所定トルク以上であり、かつ、操舵速度が所定速度以上である場合に、電磁ブレーキが発生する可能性があると判定することとしてもよい。
【００１０】
この構成によれば、操舵トルクおよび操舵速度に基づいて電磁ブレーキが発生し易い状況であるか否かを判定することができる。
【００１１】
上記電動パワーステアリング装置において、上記離間装置は、電磁式の離間装置であることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、接点による電力損失を生ずることなく電磁ブレーキの発生を未然に回避させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、電動パワーステアリング装置１の概略構成図である。ステアリングホイール１０に連結されたステアリングシャフト２は、運転者の操舵力が作用する入力軸２ａと出力軸２ｂとを有する。入力軸２ａと出力軸２ｂとの間には、後述する操舵角センサ２０、トルクセンサ３および減速ギヤボックス１１が設けられている。ステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。ピニオンシャフト７に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａおよびこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂからなるラックアンドピニオン形式によって構成されている。ラック８ｂは、ピニオン８ａに伝達された回転運動を直進運動に変換する。
【００１５】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１９が連結されている。操舵補助機構１９は、出力軸２ｂに連結された減速ギヤボックス１１と、この減速ギヤボックス１１に連結され、かつ操舵補助力を発生する電動モータ１２とを有する。なお、ステアリングシャフト２、トルクセンサ３および減速ギヤボックス１１が、車両のステアリング系構成部品であるコラム１８を構成する。電動モータ１２は、このコラム１８の出力軸２ｂに操舵補助トルクを与える。つまり、この電動パワーステアリング装置１は、コラムアシスト式となっている。
【００１６】
トルクセンサ３は、ステアリングホイール１０に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵力の大きさと方向に基づいて操舵トルクを出力する。具体的には、伝達された操舵力を入力軸２ａと出力軸２ｂ間のトーションバーの捻れ角変位に変換し、この捻れ角変位をトルク検出値としてポテンショメータ等で検出する。このトルクセンサ３は、入力される操舵力が０のときに、所定の中立電圧となるトルク検出値を出力する。そして、操舵力が０の状態からステアリングホイール１０が右切りされると、操舵力の増加に応じて中立電圧より増加した電圧となるトルク検出値を出力する。一方、操舵力が０の状態からステアリングホイール１０が左切りされると、操舵力の増加に応じて中立電圧より減少した電圧となるトルク検出値を出力する。
【００１７】
操舵角センサ２０は、ステアリングシャフト２の操舵角を検出する。操舵角センサ２０によって検出された操舵角を時間微分することによってステアリングホイール１０の回転速度すなわち操舵速度が算出される。
【００１８】
電動モータ１２の駆動を制御するコントロールユニット１５には、イグニッションスイッチＩＧがＯＮされるとバッテリＢから電力が供給される。コントロールユニット１５は、トルクセンサ３で検出された操舵トルクおよび走行速度センサ１６で検出された走行速度に基づいてアシスト指令の操舵補助指令値を算出し、この操舵補助指令値に基づいて電動モータ１２への供給電流値を制御する。
【００１９】
図２および図３を参照して、本実施形態における電動モータ１２およびコントロールユニット１５の構成について説明する。図２は、電動モータ１２およびコントロールユニット１５の概略構成図である。図３は、コントロールユニット１５に含まれるモータ駆動回路２５を示す構成図である。
【００２０】
電動モータ１２は、図示しないロータの出力軸に固定されたコンミテータ（整流子）２１と、このコンミテータ２１を挟んで対向する位置に設けられた一対のブラシ２２とを有するブラシ付きモータである。ブラシ２２は、板バネ２３によってコンミテータ２１と接触した状態で支持されている。板バネ２３は、ワイヤハーネスやバスバー等の接続線２４によってコントロールユニット１５のモータ駆動回路２５と電気的に接続されている。バッテリＢによって供給される電力は、モータ駆動回路２５から接続線２４、板バネ２３、ブラシ２２およびコンミテータ２１を介して図示しないロータのコイルに給電される。この給電によってロータが回転し、電動モータ１２によるステアリングの操舵補助処理が行われる。
【００２１】
一方のブラシ２２の端部には、ブラシ２２を移動させてコンミテータ２１から離間させる離間装置３１が設けられている。この離間装置３１は、電磁石３２と、ブラシ２２の端部に設けられた高透磁率の被吸着部材３３とから構成される。離間装置３１は、電磁石３２に電流が供給されると作動する。具体的には、電磁石３２に電流が供給されると、電磁石３２に磁力が生じ、この磁力によって被吸着部材３３が電磁石３２に吸着するとともに、被吸着部材３３が設けられたブラシ２２が、板バネ２３の付勢力に抗してコンミテータ２１から離間する。
【００２２】
この離間装置３１を構成する電磁石３２は、給電用のハーネス３４を用いてバッテリＢと接続されている。このハーネス３４は、電磁石３２を中継してアース３５とバッテリＢの正極に接続されており、電磁石３２とバッテリＢの正極との間に、開閉スイッチ３６（開閉装置）が設けられている。この開閉スイッチ３６は、コントロールユニット１５内のＣＰＵ１５ａ（制御手段）によってＯＮ／ＯＦＦが制御される。開閉スイッチ３６のＯＮ／ＯＦＦによって離間装置３１の作動／非作動が切り換えられる。つまり、開閉スイッチ３６がＯＮ状態のときには、離間装置３１が作動してブラシ２２がコンミテータ２１から離間する。一方、開閉スイッチ３６がＯＦＦ状態のときには、離間装置３１が作動しない。
【００２３】
ＣＰＵ１５ａは、通常時は開閉スイッチ３６をＯＦＦ状態にし、モータ駆動回路２５内、またはモータ駆動回路２５とブラシ２２との間の配線経路で異常が発生したことに起因して、電動モータ１２で電磁ブレーキが発生する可能性があると判定した場合に、モータ駆動回路２５をＯＦＦ状態にして電動モータ１２によるステアリングの操舵補助処理を停止させるとともに、開閉スイッチ３６をＯＮ状態にして離間装置３１を作動させる。
【００２４】
モータ駆動回路２５内、またはモータ駆動回路２５とブラシ２２との間の配線経路で異常が発生したことに起因して、電動モータ１２で電磁ブレーキが発生する可能性があるか否かは、各種の方法により判定することができる。例えば、以下のように判定することができる。モータ過電流、モータ地絡またはモータ端子間ショートのうち、少なくともいずれか一の異常が発生しているか否かを判定し、この判定がＹＥＳである場合に、モータ駆動回路２５内、またはモータ駆動回路２５とブラシ２２との間の配線経路で異常が発生したことに起因して、電動モータ１２で電磁ブレーキが発生する可能性があると判定する。
【００２５】
次に、ＣＰＵ１５ａによる離間装置３１の制御について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００２６】
ＣＰＵ１５ａは、電動モータ１２の端子電圧やモータ駆動回路２５のモータ電流値等に基づいて、例えば、モータ過電流、モータ地絡またはモータ端子間ショートのうち、少なくともいずれか一の異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定において、異常が発生していないと判定された場合（ステップＳ１；ＮＯ）には、通常の操舵補助処理を実行する（ステップＳ２）。
【００２７】
一方、ステップＳ１の判定において、異常が発生していると判定された場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）に、ＣＰＵ１５ａは、モータ駆動回路２５をＯＦＦ状態にする（ステップＳ３）とともに、ウォーニングランプ等を点灯させることで異常が検出されたことを運転者に警告する。そして、ＣＰＵ１５ａは、異常が発生したことに起因して、電動モータ１２で電磁ブレーキが発生する可能性があると判定し、開閉スイッチ３６をＯＮ状態にする（ステップＳ４）。
【００２８】
なお、図４に示すフローチャートのうち、ステップＳ１およびステップＳ２の処理は、イグニッションスイッチＩＧがＯＮされている間に繰り返し実行される処理である。一方、ステップＳ３およびステップＳ４の処理は、ステップＳ１の判定がＹＥＳになったときにのみ実行され、ステップＳ３およびステップＳ４の処理結果は、イグニッションスイッチＩＧがＯＮされている間は保持される。すなわち、ステップＳ３およびステップＳ４の処理は、イグニッションスイッチＩＧがＯＮされている間に１回を限度にして実行される処理である。
【００２９】
これにより、電動モータ１２によるステアリングの操舵補助処理が停止するとともに、離間装置３１の電磁石３２に電流が供給され、電磁石３２に生じる磁力によって被吸着部材３３が電磁石３２に吸着されるとともに、ブラシ２２が板バネ２３の付勢力に抗してコンミテータ２１から離間する。
【００３０】
以上、説明したように、本実施形態にかかる電動パワーステアリング装置１によれば、モータ駆動回路２５内、またはモータ駆動回路２５とブラシ２２との間の配線経路で異常が発生したことに起因して、電動モータ１２で電磁ブレーキが発生する可能性があると判定された場合には、モータ駆動回路２５外に設けられた開閉スイッチ３６をＯＮ状態にして離間装置３１を作動させることで、ブラシ２２をコンミテータ２１から離間させることができる。これにより、電磁ブレーキの発生を未然に回避させることができる。
【００３１】
つまり、電動モータ１２のロータやステータなどのアーマチュアでの異常を除き、電動モータ１２のブラシ２２から電動モータ１２のモータ駆動回路２５で発生する不具合に対応して電磁ブレーキの発生を未然に回避させることができる。
【００３２】
また、開閉スイッチ３６がモータ駆動回路２５の外部にモータ駆動回路２５とは独立して設けられているため、開閉スイッチ３６による電力損失が生ずることもない。
【００３３】
なお、離間装置は、上述した実施形態における構成には限定されない。図５は、第一の変形例における離間装置５１の構成を示す図である。図５に示す離間装置５１は、一方のブラシ２２の端部に、棒状の部材が固定されている。この棒状の部材は、電磁石３２に生じる磁力によって電磁石３２内の空間に吸入される被吸入部材５２と、ブラシ２２に被吸入部材５２を結合させるための結合部材５６とからなる。この結合部材５６の外周側にコイルバネ５３が配置されている。ブラシ２２は、コイルバネ５３の付勢力によってコンミテータ２１に接触している。ブラシ２２および結合部材５６の一部は、ブラシケース５５に覆われている。ブラシ２２には、ピグテール５４が接続されており、コントロールユニット１５のモータ駆動回路２５からの駆動電流が、ピグテール５４を介してブラシ２２に送電される。
【００３４】
図５に示す離間装置５１において、開閉スイッチ３６がＯＮ状態となり、電磁石３２に電流が供給されると、電磁石３２に生じる磁力によって被吸入部材５２が電磁石３２内の空間に吸入されて移動するとともに、被吸入部材５２に結合されたブラシ２２がコイルバネ５３の付勢力に抗してコンミテータ２１から離間することになる。
【００３５】
なお、結合部材５６の少なくとも一部分に、電気的な絶縁箇所を設けることとしてもよい。これにより、ピグテール５４からブラシ２２に送電される電流が、結合部材５６を介して被吸入部材５２および電磁石３２に流れ込むことに起因して生じ得るショート等の不具合を未然に防止することができる。
【００３６】
また、上述した実施形態では、モータ駆動回路２５内、またはモータ駆動回路２５とブラシ２２との間の配線経路で異常が発生した場合に、電動モータ１２で電磁ブレーキが発生する可能性があると判定し、モータ駆動回路２５をＯＦＦ状態にするとともに、開閉スイッチ３６をＯＮ状態にしているが、開閉スイッチ３６をＯＮ状態にするタイミングはこれに限定されない。例えば、モータ駆動回路２５内、またはモータ駆動回路２５とブラシ２２との間の配線経路で異常が発生した場合に、まず、モータ駆動回路２５をＯＦＦ状態にし、その後、トルクセンサ３で検出された操舵トルクが所定トルク以上であり、かつ、操舵角センサ２０で検出された操舵角に基づく操舵速度が所定速度以上である場合に、電動モータ１２で電磁ブレーキが発生する可能性があると判定し、開閉スイッチ３６をＯＮ状態にすることとしてもよい。
【００３７】
以下に、この第二の変形例における離間装置の制御内容について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この制御は、モータ駆動回路２５やブラシ２２との配線経路で異常が発生したと判定され、モータ駆動回路２５がＯＦＦ状態にされた後に実行される制御であって、イグニッションスイッチＩＧがＯＮされている間に、所定の間隔（例えば、１０ｍｓ）で実行される制御である。
【００３８】
最初に、ＣＰＵ１５ａは、モータ駆動回路２５がＯＦＦ状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１１；ＮＯ）に、ＣＰＵ１５ａは、開閉スイッチ３６をＯＦＦ状態にする（ステップＳ１２）。
【００３９】
一方、上記ステップＳ１１の判定において、モータ駆動回路２５がＯＦＦ状態であると判定された場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）に、ＣＰＵ１５ａは、トルクセンサ３で検出された操舵トルクを読み込み（ステップＳ１３）、操舵角センサ２０で検出された操舵角を読み込む（ステップＳ１４）。ＣＰＵ１５ａは、操舵角を時間微分することで操舵速度を算出する。
【００４０】
続いて、ＣＰＵ１５ａは、操舵トルクが所定トルク[Ｎｍ]以上であり、かつ操舵速度が所定速度[ｄｅｇ／ｓ]以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ５；ＮＯ）に、ＣＰＵ１５ａは、開閉スイッチ３６をＯＦＦ状態にする（ステップＳ１２）。
【００４１】
一方、上記ステップＳ１５の判定がＹＥＳである場合（ステップＳ１５；ＹＥＳ）に、ＣＰＵ１５ａは、電磁ブレーキが発生する可能性があると判定し、開閉スイッチ３６をＯＮ状態にする（ステップＳ１６）。
【００４２】
なお、操舵トルクや操舵速度が、それぞれ所定トルクや所定速度付近で変動する場合には、開閉スイッチ３６がＯＮ／ＯＦＦを繰り返すチャタリングが発生し易いため、所定トルクや所定速度に対してヒステリシスを設けることが好ましい。
【００４３】
また、上述した実施形態においては、開閉スイッチ３６をＯＮ状態にする際に、モータ駆動回路２５内、またはモータ駆動回路２５とブラシ２２との間の配線経路で異常が発生したことを要件に含んでいるが、必ずしも異常が発生したことを要件に含む必要はなく、電動モータ１２で意図しない電磁ブレーキが発生する可能性があると判定された場合に、開閉スイッチ３６をＯＮ状態にすることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】電動モータおよびコントロールユニットの概略配線図である。
【図３】コントロールユニットに含まれるモータ駆動回路を示す構成図である。
【図４】コントロールユニットによる離間装置の制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】第一の変形例における離間装置の構成図である。
【図６】第二の変形例における離間装置の制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングシャフト、３…トルクセンサ、１０…ステアリングホイール、１１…減速ギヤボックス、１２…電動モータ、１５…コントロールユニット、１５ａ…ＣＰＵ、１６…走行速度センサ、１９…操舵補助機構、２０…操舵角センサ、２１…コンミテータ、２２…ブラシ、２３…板バネ、２４…接続線、２５…モータ駆動回路、３１…離間装置、３２…電磁石、３３…被吸着部材、３４…ハーネス、３５…アース、３６…開閉スイッチ、５１…離間装置、５２…被吸入部材、５３…コイルバネ、５４…ピグテール、５５…ブラシホルダ、５６…結合部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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