CN104029716A - 电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动动力转向装置，其中，ECU（29）根据旋转角传感器（28）的输出和EPS传动比（齿条部（13a）和小齿轮轴（11a）的传动比以及传递机构（24）的减速比）来计算转向盘（2）的转向角。ECU（29）基于由温度传感器（15）检测的齿条轴（13）的温度和存储于存储器（29a）的映射表（M），来计算用于消除由温度变化引起的转向角误差的校正量，并通过将该校正量与所计算的转向角相加来进行校正。

Description

电动动力转向装置

本申请在此引用并写入了2013年3月5日提交的日本专利申请2013-043348号的包括说明书，附图和摘要在内的公开的全部内容。

技术领域

本发明涉及齿条辅助型的电动动力转向装置。

背景技术

以往，在齿条辅助型的电动动力转向装置中，由于齿条轴和收纳该齿条轴的齿条壳体的膨胀率不同，从而由周围温度的变化引起齿条轴相对于齿条壳体向轴长方向相对移动。因此，所检测出的转向轴的旋转角相对于实际的旋转角，偏移转向轴的上述的热位移量。由此，例如在日本特开2010-30469号公报所记载的电动动力转向装置中，通过温度传感器检测转向操作机构的周边温度，并将该检测温度给予转向角计算部。转向角计算部在根据轴角检测器的检测值与对转向角辅助用的马达的旋转角度进行检测的马达角检测器的检测值的组合来计算转向角时，基于温度传感器的检测温度来校正轴角检测器的或者马达角检测器的检测值，并使用所校正的检测值来计算转向角。

然而，在日本特开2010-30469号公报的装置中，对齿条轴的周边温度变化时的轴角检测器或者马达角检测器的检测值与实际的转向角的偏移量进行校正，但是该校正是在计算初始转向角时，对转向轴的圈数，即以转向轴的转向角中点为基准的转速（±1旋转、±2旋转等）进行的校正。

不是在转向轴1次旋转中校正轴角检测器或者马达角检测器的检测值。因此，轴角检测器或者马达角检测器的检测值仍然包含误差。因此，基于这些轴角检测器或者马达角检测器的检测值所计算的转向角也包含误差。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种即使是在周围温度发生了变化的情况下，也能够更准确地计算转向角的电动动力转向装置。

作为本发明的一个方式的电动动力转向装置具有：壳体；齿条轴，其被收纳在上述壳体中，随着转向轴的旋转而在轴向上往复移动，并且由与上述壳体的材质不同的材质构成；电动马达，其被固定于上述壳体，向上述齿条轴赋予辅助力；旋转角传感器，其检测上述电动马达的旋转角度；控制部，其控制上述电动马达的驱动；以及推定部，其推定上述齿条轴的温度或者依存于该温度的特性值。

上述控制部根据上述旋转角传感器的输出来运算转向盘的转向角，并且基于上述推定部的推定结果，求出用于消除由于上述齿条轴的周边温度的变化而产生的上述运算的转向角的误差或者上述旋转角传感器的输出的误差的校正量，通过参考该校正量来校正上述运算出的转向角或者上述旋转角传感器的输出。

根据上述方式的构成，控制部根据旋转角传感器的输出来运算转向盘的转向角，并且基于推定部的推定结果，求出用于消除由于齿条轴的周边温度的变化而产生的上述运算的转向角的误差或者旋转角传感器的输出的误差的校正量，通过参考该校正量来校正所运算出的转向角或者上述旋转角传感器的输出。由此，能够校正由齿条轴的温度变化引起的转向盘的转向角的偏移。因此，即使齿条轴的温度发生了变化，也能够求出准确的转向角。

在上述方式的电动动力转向装置中，也可以构成为，上述推定部是配置在上述齿条轴的附近的温度传感器，上述控制部具有存储部，该存储部存储了表示上述齿条轴的温度和上述校正量的关系的映射表，上述控制部基于上述温度传感器的输出和存储在上述存储部中的映射表，来求出与实时温度对应的上述校正量，并通过将该校正量和上述运算出的转向角或者上述旋转角传感器的输出相加来校正上述运算出的转向角或者上述旋转角传感器的输出。

根据上述构成，控制部基于温度传感器的输出和存储在存储部的映射表，来求出与此时温度对应的校正量，通过将该校正量与运算出的转向角或者旋转角传感器的输出相加来校正所运算出的转向角或者旋转角传感器的输出。由此，能够校正由齿条轴的温度变化引起的转向角的偏移。

根据上述方式，即使在周围温度发生了变化的情况下，也能够更准确地计算转向角。

附图说明

本发明的前述及其他特征和优点将从以下参照附图的实施方式的描述中变得清楚，通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明前述的和其它的特点和优点得以进一步明确，其中相同标号用来表示相同元件，其中：

图1是表示一个实施方式中的转向装置的构成的剖视图。

图2是表示在该实施方式中，计算出的转向角与实际的方向盘的转向角之差和周围温度的关系的图表。

图3是存储于该实施方式中的控制部的映射表，是表示系数（根据周围温度而变化的转向角变化量）和温度的关系的映射表。

图4是表示在该实施方式中，由控制部进行的校正转向角后的误差和温度的关系的图表。

具体实施方式

以下，对齿条辅助型的电动动力转向装置（EPS）的一个实施方式进行说明。

如图1所示，EPS1具有：转向机构10，其根据转向盘2的旋转来变更车轮3的转向角；和辅助机构20，其辅助转向盘2的转向操作。

转向机构10具备：与转向盘2连结的转向轴11；以及连结该转向轴11的齿条和小齿轮机构12。齿条和小齿轮机构12被收纳在向车体的左右方向延伸的壳体21中。齿条和小齿轮机构12具有：小齿轮轴11a，其被设置在与转向轴11的转向盘2为相反侧的端部；和齿条部13a，其被设置成向车体的左右方向延伸的齿条轴13的一部分。齿条轴13的两端分别与车轮3连结。因此，转向盘2的旋转通过齿条和小齿轮机构12被变换为齿条轴13在轴向上的直线运动。由此，车轮3被转向。另外，壳体21是铝制造的，齿条轴13是钢铁制造的。

辅助机构20具有：产生辅助力的无刷马达22，以下称为马达22；和传递机构24，其向齿条轴13传递马达22的驱动力。

马达22被固定于壳体21。马达22的输出轴23与齿条轴13平行。传递机构24具有带减速器24a和滚珠丝杠24b。滚珠丝杠24b具有：滚珠螺杆部13b，其被设置于齿条轴13的一部分；和滚珠螺母26，其经由多个滚珠（省略图示）与该滚珠螺杆部13b螺合。带减速器24a具有：驱动带轮25，其与输出轴23连结；从动带轮30，其固定于滚珠螺母26；以及带27，其将驱动带轮25的旋转传递给从动带轮30。因此，马达22的旋转力经由驱动带轮25和带27，被传递给从动带轮30，进而，经由与从动带轮30一体旋转的滚珠螺母26，被变换成齿条轴13在轴向上的直线运动。

接着，对EPS1的电构成进行说明。

EPS1具备：转矩传感器14、温度传感器15、旋转角传感器28以及ECU29。转矩传感器14被设置于转向轴11。转矩传感器14对随着驾驶员的转向操作而赋予给转向轴11的转向操作转矩进行检测。温度传感器15被设置在壳体21的内部的齿条轴13的附近。旋转角传感器28被设置于马达22，来检测马达22的旋转角度。

ECU29基于来自旋转角传感器28的检测结果和EPS传动比（齿条部13a与小齿轮轴11a的传动比以及传递机构24的减速比），来计算转向盘2的转向角。

然而，由钢铁构成的齿条轴13和由铝构成的壳体21的膨胀率不同。因此，当齿条轴13的温度发生了变化时，产生如下那样的问题：在基于固定于壳体21的马达22的旋转角传感器28的输出而计算出的转向角、与经由齿条和小齿轮机构12和支承于壳体21的内部的齿条轴13连结的转向盘2的转向角（实际的转向角）之间产生误差。

为了应对上述产生的误差，ECU29在计算转向角时，校正由于齿条轴13的热移位而产生的误差。在ECU29的存储器29a中，预先存储有用于校正由齿条轴13的温度变化而引起的转向角变化量的映射表M。

ECU29根据校正后的转向角以及转矩传感器14的检测结果等，来决定向马达22供给的电流量（电流指令值）。根据向马达22供给与该电流指令值对应的电流，马达22产生适合当时的辅助转矩。

另外，温度传感器15相当于推定部，存储器29a相当于存储部。

接着，对用于由ECU29进行的校正转向角的处理进行说明。

ECU29根据旋转角传感器28的输出（马达旋转角）和齿条部13a的传动比（EPS传动比），来计算转向盘2的转向角。具体而言，根据下述式1来计算转向角。

转向角＝马达旋转角／EPS传动比 （式1）

在作为计算出的转向角和实际转向角之差的误差与齿条轴13的温度之间，存在如下那样的关系。例如，如图2的图表所示，当将常温（基准温度）时的误差设为0时，随着齿条轴13的温度上升，误差增大。同样在温度降低时，误差也增大。

为了除去由齿条轴13的温度变化引起的转向角误差，ECU29使用映射表M来校正所计算出的转向角，以便消除误差。如图3所示，映射表M表示出齿条轴13的温度与校正量的关系。校正量是对为了除去根据温度而产生的误差所需的转向角预先计算出的校正量。接着，如式2所示，ECU29根据映射表M求出与温度传感器15的检测结果对应的校正量，通过将该校正量与由上述式1计算出的转向角相加来进行校正。

转向角＝（马达旋转角／EPS传动比）＋校正量 （式2）

这样，ECU29通过使用根据齿条轴13的温度而产生的转向角的变化量（校正量）来校正所计算出的转向角，能够求出准确的转向角。即，如图4所示，即使齿条轴13的温度发生变化，也能够通过使作为转向角的偏移量的误差成为0，来确保所计算出的转向角的精度。

以上说明的实施方式具有以下的有效效果。

ECU29根据旋转角传感器28的输出和EPS传动比来计算转向盘2的转向角。接着，ECU29基于由温度传感器15检测出的齿条轴13的温度（准确地说是其周围的温度）和存储于存储器29a的映射表M，来校正所计算出的转向盘2的转向角。由此，能够校正由齿条轴13的温度变化引起的转向盘2的转向角即由ECU29计算的转向角与实际转向角之间的偏移。

基于温度传感器15的检测结果，校正所计算的转向盘2的转向角本身。因此，在计算初始转向角时，与作为仅校正转向轴的圈数（转速）的以往的电动动力转向装置相比，能够更准确地求出转向角。

ECU29每次进行转向角的运算时都校正所计算的转向角。由此，例如当在堵车时的低速行驶时、刚从行驶状态停车后再次开始了行驶时等，无论易于发生温度变化的车辆的状态，都能够求出准确的转向角。

另外，上述实施方式能够通过对此进行适当变更的以下的方式进行实施。

基于ECU29的校正也可以不是所计算的转向角，而是旋转角传感器28的输出。在该情况下，仅校正马达旋转角这一点不同，校正方法等与本例相同，故省略说明。通过对成为计算转向角的源头的旋转角传感器28的输出进行校正，能够得到与上述相同的效果。

也可以代替本实施方式中的温度传感器15，而使用例如内置于旋转角传感器28的温度传感器、内置于在转矩传感器14中所使用的霍尔IC的温度传感器。通过使用内置于已有的传感器的温度传感器，而无需设置新的温度传感器，因此能够实现转向装置的成本削减以及构成的简单化。

不只是温度传感器，例如也可以根据马达22的线圈的电阻值来推定温度。在该情况下，利用线圈的电阻值与温度的变化而正比例地增大的特性，来推定温度。即，根据存在于齿条轴13的附近的马达22的线圈的电阻值来推定齿条轴13的温度。然后，基于该推定出的齿条轴13的温度，进行与本实施方式相同的转向角校正。另外，线圈的电阻值相当于特性值。

Claims (2)

1.一种电动动力转向装置，其特征在于，包括:

壳体;

齿条轴，其被收纳在所述壳体中，随着转向轴的旋转而在轴向上往复移动，并且由与所述壳体的材质不同的材质构成；

电动马达，其被固定于所述壳体，向所述齿条轴赋予辅助力;

旋转角传感器，其检测所述电动马达的旋转角度;

控制部，其控制所述电动马达的驱动;以及

推定部，其推定所述齿条轴的温度或者依存于该温度的特性值，

所述控制部基于所述旋转角传感器的输出来运算转向盘的转向角，并且基于所述推定部的推定结果，求出用于消除由于所述齿条轴的周边温度变化而产生的所述运算的转向角的误差或者所述旋转角传感器的输出的误差的校正量，并通过参考该校正量来校正所述运算出的转向角或者所述旋转角传感器的输出。

2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述推定部是配置在所述齿条轴的附近的温度传感器，

所述控制部具备存储部，该存储部存储了表示所述齿条轴的温度与所述校正量的关系的映射表，

所述控制部基于所述温度传感器的输出和存储在所述存储部中的映射表，求出与实时温度对应的所述校正量，并通过将该校正量和所述运算出的转向角或者所述旋转角传感器的输出相加，来校正所述运算出的转向角或者所述旋转角传感器的输出。