(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アシスト力を発生する電動モータと、ステアリングホイールから入力されたトルクＴに応じて、電気信号Ｖをコントローラーに出力するメイントルクセンサと、その電気信号Ｖに応じて電動モータを制御するコントローラーと、上記メイントルクセンサと同タイプのサブトルクセンサとを備え、両トルクセンサの特性が、関数Ｖ＝ｆ(Ｔ)の関係を有するものと近似するとともに、両トルクセンサを取付けた後に、数点の実測値をプロットし、トルクセンサごとに関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を特定して、コントローラーに記憶させておく一方、車両の走行時にトルクが入力されたとき、コントローラーが、メイントルクセンサが出力した電気信号Ｖｍを、上記関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)に代入してトルクＴｍを演算するステップと、サブトルクセンサが出力した電気信号Ｖｓを、上記関数Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)に代入してトルクＴｓを演算するステップと、これら演算したトルクの差|Ｔｍ−Ｔｓ|を求め、それが許容値Ｔ0を超えたとき、フェール制御を行うステップとを実行する構成にしたことを特徴とするパワーステアリング装置のトルクセンサフェール機構。
【請求項２】
両トルクセンサの特性が、Ｖ＝ａＴ＋ｂの関係を有するものと近似することを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置のトルクセンサフェール機構。
【請求項３】
メイントルクセンサは、三点の実測値(Ｔ、Ｖ)＝(０、Ｖｍ0)、(Ｔｍ1(＞０)、Ｖｍ1)、(Ｔｍ2(＜０)、Ｖｍ2)をプロットして、その傾きａ及び切片ｂを特定し、また、サブトルクセンサは、三点の実測値(Ｔ、Ｖ)＝(０、Ｖｓ0)、(Ｔｓ1(＞０)、Ｖｓ1)、(Ｔｓ2(＜０)、Ｖｓ2)をプロットして、その傾きａ及び切片ｂを特定する構成にしたことを特徴とする請求項２記載のパワーステアリング装置のトルクセンサフェール機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワーステアリング装置におけるトルクセンサのフェール機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、両端に車輪１が連係するロッド２に、ステアリングホイール３に連係する入力軸４を連係させている。また、このロッド２には、電動モータ５の出力軸を連係させている。
入力軸４には、メイントルクセンサ６を設け、ステアリングホイール３から入力されるトルクＴを検出している。このメイントルクセンサ６は、図５の実線ｍに示すように、入力されたトルクＴに対して、電圧信号Ｖを比例的に変化させ、コントローラー７に出力する構成となっている。
そして、コントローラー７は、その電圧信号Ｖに応じて電動モータ５を制御し、アシスト力を発生させるようにしている。
【０００３】
このようにしたパワーステアリング装置では、メイントルクセンサ６のフェール判定を行うために、サブトルクセンサ８を設けている。このサブトルクセンサ８は、メイントルクセンサ６と同じタイプのもので、図５の二点鎖線ｓに示すように、入力されたトルクＴに対して、電圧信号Ｖを比例的に変化させ、コントローラー７に出力する構成となっている。
そして、車両の走行時に、コントローラー７が、図６に示すフロチャートからなるプログラムを繰り返し実行して、フェール判定を行っている。
【０００４】
つまり、ステアリングホイール３からトルクが入力されたとき、メイントルクセンサ６から出力される電圧信号Ｖｍと、サブトルクセンサ８から出力される電圧信号Ｖｓとを比較する。
そして、その差|Ｖｍ−Ｖｓ|が許容値Ｖ0以下であれば、正常とみなせる範囲にあると判定して、そのまま電動モータ５を制御する。この関係を図７に示すと、−Ｖ0≦Ｖｍ−Ｖｓ≦Ｖ0の範囲、すなわち、図７の白抜き部分が、正常領域となっている。
それに対して、その差|Ｖｍ−Ｖｓ|が許容値Ｖ0を超えれば、いずれかのトルクセンサ６、８に異常が発生したものと判定し、リレー９をオフにする等のフェール制御を行う。この関係を図７に示すと、−Ｖ0＞Ｖｍ−Ｖｓ、Ｖｍ−Ｖｓ＜Ｖ0の範囲、すなわち、図７の黒い部分が、フェール領域となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、トルクセンサ６、８のいずれもが、全く同じ特性を有するものとして、フェール判定を行っている。
ところが、実際には、両トルクセンサ６、８そのものの特性に誤差が生じたり、その取付け位置がずれたりして、誤差が生じることがあった。
いま、その特性の誤差や取付け位置のずれにより、図８に示すように、メイントルクセンサ６が、
Ｖ＝ａｍ・Ｔ＋ｂｍ
の一次式で近似される特性を有する一方、サブトルクセンサ８が、
Ｖ＝ａｓ・Ｔ＋ｂｓ
の一次式で近似される特性を有しているとする。
【０００６】
この場合、ステアリングホイール３からトルクが入力されたとき、両トルクセンサ６、８の電圧信号Ｖｍ、Ｖｓには、
Ｖｓ＝(ａｓ/ａｍ)・Ｖｍ−(ａｓ/ａｍ)・ｂｍ＋ｂｓ
の関係が生じてしまうことになる。
したがって、理想的には、
−Ｖ0≦(ａｓ/ａｍ)・Ｖｍ−Ｖｓ−(ａｓ/ａｍ)・ｂｍ＋ｂｓ≦Ｖ0
の範囲、すなわち、図９の範囲Ｈを正常領域とし、
−Ｖ0＞(ａｓ/ａｍ)・Ｖｍ−Ｖｓ−(ａｓ/ａｍ)・ｂｍ＋ｂｓ
及び
(ａｓ/ａｍ)・Ｖｍ−Ｖｓ−(ａｓ/ａｍ)・ｂｍ＋ｂｓ＜Ｖ0
の範囲、すなわち、図９の範囲Ｈを除く範囲をフェール領域としなければならない。
【０００７】
このように、特性の誤差や位置のずれにより、実際に行われるフェール判定の正常領域及びフェール領域と、理想的なフェール判定の正常領域及びフェール領域とに、ずれが生じてしまう。
そのため、例えば、図９の領域ａでは、理想的にはフェール制御すべきでないのに、誤ってフェール制御してしまうことになる。逆に、図９の領域ｂでは、理想的にはフェール制御すべきなのに、フェール制御しないことになる。
この発明の目的は、両トルクセンサの特性の誤差や取付け位置のずれを補正して、フェール判定を行うことのできるパワーステアリング装置のフェール機構を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、パワーステアリング装置のトルクセンサフェール機構に関し、アシスト力を発生する電動モータと、ステアリングホイールから入力されたトルクＴに応じて、電気信号Ｖをコントローラーに出力するメイントルクセンサと、その電気信号Ｖに応じて電動モータを制御するコントローラーと、上記メイントルクセンサと同タイプのサブトルクセンサとを備え、両トルクセンサの特性が、関数Ｖ＝ｆ(Ｔ)の関係を有するものと近似するとともに、両トルクセンサを取付けた後に、数点の実測値をプロットし、トルクセンサごとに関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を特定して、コントローラーに記憶させておく一方、車両の走行時にトルクが入力されたとき、コントローラーが、メイントルクセンサが出力した電気信号Ｖｍを、上記関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)に代入してトルクＴｍを演算するステップと、サブトルクセンサが出力した電気信号Ｖｓを、上記関数Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)に代入してトルクＴｓを演算するステップと、これら演算したトルクの差|Ｔｍ−Ｔｓ|を求め、それが許容値Ｔ0を超えたとき、フェール制御を行うステップとを実行する構成にした点に特徴を有する。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、両トルクセンサの特性が、Ｖ＝ａＴ＋ｂの関係を有するものと近似する点に特徴を有する。
第３の発明は、第２の発明において、メイントルクセンサは、三点の実測値(Ｔ、Ｖ)＝(０、Ｖｍ0)、(Ｔｍ1(＞０)、Ｖｍ1)、(Ｔｍ2(＜０)、Ｖｍ2)をプロットして、その傾きａ及び切片ｂを特定し、また、サブトルクセンサは、三点の実測値(Ｔ、Ｖ)＝(０、Ｖｓ0)、(Ｔｓ1(＞０)、Ｖｓ1)、(Ｔｓ2(＜０)、Ｖｓ2)をプロットして、その傾きａ及び切片ｂを特定する構成にした点に特徴を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜３に、この発明のパワーステアリング装置のトルクセンサフェール機構の一実施例を示す。ただし、以下では、上記従来例との相違点を中心に説明するとともに、同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
まず、両トルクセンサ６、８の特性が、関数Ｖ＝ｆ(Ｔ)＝ａＴ＋ｂの関係を有するものと近似する。
【００１１】
次に、図１に示すように、トルクセンサ６、８を取付けた後、例えば、出荷検査時などに、メイントルクセンサ６について、実際に中立点Ｔ＝０、左方向トルクＴ＝Ｔｍ1(＞０)、右方向トルクＴ＝Ｔｍ2(＜０)を入力し、そのときの電圧信号Ｖ＝Ｖｍ0、Ｖ＝Ｖｍ1、Ｖ＝Ｖｍ2を測定する。そして、これら三点の実測値(Ｔ、Ｖ)＝(０、Ｖｍ0)、(Ｔｍ1、Ｖｍ1)、(Ｔｍ2、Ｖｍ2)から、
Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)＝ａｍ・Ｔ＋ｂｍ
を特定する。
ここでは、
ａｍ＝(Ｖｍ1−Ｖｍ2)/(Ｔｍ1−Ｔｍ2)
ｂｍ＝Ｖｍ0
と計算して、傾きａｍ及び切片ｂｍを特定している。
【００１２】
同様に、サブトルクセンサ８についても、実際に中立点Ｔ＝０、左方向トルクＴ＝Ｔｓ1(＞０)、右方向トルクＴ＝Ｔｓ2(＜０)を入力し、そのときの電圧信号Ｖ＝Ｖｓ0、Ｖ＝Ｖｓ1、Ｖ＝Ｖｓ2を測定する。そして、これら三点の実測値(Ｔ、Ｖ)＝(０、Ｖｓ0)、(Ｔｓ1、Ｖｓ1)、(Ｔｓ2、Ｖｓ2)から、
Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)＝ａｓ・Ｔ＋ｂｓ
ただし、ａｓ＝(Ｖｓ1−Ｖｓ2)/(Ｔｓ1−Ｔｓ2)
ｂｓ＝Ｖｓ0
を特定する。
そして、これら特定した関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を、コントローラー７に記憶させている。
【００１３】
一方、車両の走行時には、コントローラー７が、図２に示すフロチャートからなるプログラムを繰り返し実行して、フェール判定を行っている。
つまり、ステアリングホイール３からトルクが入力されたとき、メイントルクセンサ６から出力される電圧信号Ｖｍを、上記関数Ｖ＝ａｍ・Ｔ＋ｂｍに代入して、トルクＴｍを演算する（ステップ１０１）。
同様に、サブトルクセンサ８から出力される電圧信号Ｖｓを、上記関数Ｖ＝ａｓ・Ｔ＋ｂｓに代入して、トルクＴｓを演算する（ステップ１０２）。
【００１４】
そして、これら演算したトルクの差|Ｔｍ−Ｔｓ|を求める。
このとき、両トルク６、８センサには同じトルクが入力されているので、その差|Ｔｍ−Ｔｓ|はほとんど０に近い値のはずである。したがって、その差|Ｔｍ−Ｔｓ|が許容値Ｔ0以下であれば、正常とみなせる範囲にあると判定して、そのまま電動モータ５を制御する。
それに対して、その差|Ｔｍ−Ｔｓ|が許容値Ｔ0を超えていれば、いずれかのトルクセンサ６、８に異常が発生したものと判定し、リレー９をオフにする等のフェール制御を行う（ステップ１０３）。
【００１５】
以上述べた実施例によれば、トルクセンサ６、８の取付け後に、実測値をプロットして、トルクセンサ６、８ごとに関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を特定している。したがって、両トルクセンサ６、８の特性の誤差や取付け位置のずれを補正して、図３に示すように、理想的な正常領域及びフェール領域を設定し、正確なフェール判定を行うことができる。
しかも、両トルクセンサ６、８の特性にばらつきがあってもよいので、トルクセンサのコストダウンにもつながる。あるいは、その取付け位置がずれても構わないので、その取付作業を簡素化することができる。
【００１６】
なお、この実施例では、トルクセンサ６、８の特性が、一次式Ｖ＝ａＴ＋ｂの関係を有するものと近似しているが、数次関数などであっても構わない。
例えば、トルクセンサとしては、トルクが大きくなるにつれて、電圧信号の変化率が小さくなるような特性をもつものもある。このような場合、コンピュータ解析などにより、近似される関数Ｖ＝ｆ(Ｔ)を予め決めておけばよい。
【００１７】
そして、取付け後に、トルクセンサ６、８ごとに、少なくとも、その関数Ｖ＝ｆ(Ｔ)を決める定数と同じ数の実測値でプロットすれば、その関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を特定することができる。例えば、一次式では、関数Ｖ＝ｆ(Ｔ)を決める定数が、傾きａ及び切片ｂの二つなので、トルクセンサ６、８ごとに少なくとも二点でプロットすれば、関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を特定することができる。
【００１８】
ただし、プロットする数を増やせば、それだけ正確に関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を特定することができる。例えば、この実施例のように、中立点Ｔ＝０、右方向トルクＴ＝Ｔｍ1、Ｔｓ1、左方向トルクＴ＝Ｔｍ2、Ｔｓ2の三点でプロットするようにすれば、中立点の実測値に対する切片ｂと、ステアリングホイール３を左右両方向ヘ切ったときの実測値に対する傾きａを決めることができ、より正確にその値を得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、両トルクセンサの取付け後に、実測値をプロットして、トルクセンサごとに関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を特定している。したがって、両トルクセンサの特性の誤差や取付け位置のずれを補正して、正確なフェール判定を行うことができる。
しかも、トルクセンサの特性にばらつきがあってもよいので、コストダウンにもつながる。あるいは、取付け位置がずれていてもかまわないので、その取付作業を簡素化することができる。
【００２０】
第２の発明によれば、第１の発明において、一次式を特定すればよいので、複雑な計算をする必要がなくなる。
第３の発明によれば、第２の発明において、プロットする数を増やしたので、それだけ正確に関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を特定することができる。
しかも、Ｔ＝０、右方向トルクＴ＝Ｔｍ1、Ｔｓ1、左方向トルクＴ＝Ｔｍ2、Ｔｓ2の三点でプロットするので、中立点の実測値に対する切片ｂと、ステアリングホイール３を左右両方向ヘ切ったときの実測値に対する傾きａを決めることができ、より正確にその値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例で、関数Ｖ＝ｆｍ(Ｔ)、Ｖ＝ｆｓ(Ｔ)を特定する過程を示したフローチャート図である。
【図２】実施例におけるフェール判定を行うためのフロチャートを示した図である。
【図３】実施例において、サブトルクセンサの電圧信号Ｖｓと、メイントルクセンサの電圧信号Ｖｍとの関係を示す図で、白抜き部分が正常領域を示し、斜線部分がフェール領域を示している。
【図４】パワーステアリング装置の概略図である。
【図５】従来例において、トルクセンサのいずれもが全く同じ特性を有するものとしたときの、メイントルクセンサ及びサブトルクセンサの特性を示す図である。
【図６】従来例におけるフェール判定を行うためのフロチャートを示した図である。
【図７】従来例において、サブトルクセンサの電圧信号Ｖｓと、メイントルクセンサの電圧信号Ｖｍとの関係を示す図で、白抜き部分が正常領域を示し、斜線部分がフェール領域を示している。
【図８】従来例において、実際のメイントルクセンサ及びサブトルクセンサの特性を示す図である。
【図９】従来例において、実際に行われるフェール判定の正常領域及びフェール領域と、理想的なフェール判定の正常領域及びフェール領域とのずれを示した図である。
【符号の説明】
１        車輪
２        ロッド
３        ステアリングホイール
４        入力軸
５        電動モータ
６        メイントルクセンサ
７        コントローラー
８        サブトルクセンサ
９        リレー
【図１】
0003799133.tif 000002
【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】
0003799133.tif 000007
【図７】
0003799133.tif 000008
【図８】
0003799133.tif 000009
【図９】
0003799133.tif 000010