JP2006027340A - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006027340A JP2006027340A JP2004205734A JP2004205734A JP2006027340A JP 2006027340 A JP2006027340 A JP 2006027340A JP 2004205734 A JP2004205734 A JP 2004205734A JP 2004205734 A JP2004205734 A JP 2004205734A JP 2006027340 A JP2006027340 A JP 2006027340A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- steering
- torque
- pinion
- rack
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、運転者の操舵力を電動モータによりアシストするパワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a power steering device that assists a driver's steering force with an electric motor.
従来、パワーステアリング装置にあっては、所謂デュアルピニオンタイプの電動パワーステアリング装置が開示されている。このデュアルピニオンタイプの電動パワーステアリング装置は、運転者による操舵トルクと電動機からの操舵アシストトルクとが別々のピニオンに付与されるため、ピニオンにかかる負荷を小さくすることができるという利点がある(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、操舵アシストトルクを発生する電動機は従来の電動パワーステアリング装置と同様に1つであるため、大型車両のように大きな操舵アシストトルクを必要とする電動パワーステアリング装置に適用した場合、充分な操舵アシストトルクを確保することができない、という問題があった。この問題を解決するため、操舵軸側にも操舵アシスト力を発生する電動機を設け、複数の電動機で操舵アシストする方法が考えられる。しかしながら、複数の電動機を同時に設ける場合、複数の電動機から発生する操舵アシストトルクのトルク波形同士の共鳴が発生し、電動機の円滑な制御を行うことができないという問題があった。 However, since there is only one electric motor that generates the steering assist torque as in the case of the conventional electric power steering apparatus, when applied to an electric power steering apparatus that requires a large steering assist torque such as a large vehicle, sufficient steering is possible. There was a problem that the assist torque could not be secured. In order to solve this problem, a method of providing a motor that generates a steering assist force on the steering shaft side and assisting the steering with a plurality of motors can be considered. However, when a plurality of electric motors are provided at the same time, there is a problem that resonance between the torque waveforms of the steering assist torque generated from the plurality of electric motors occurs, and the electric motor cannot be controlled smoothly.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、複数の電動機を用いる構成であっても、操舵アシストトルクにおけるトルク波形同士の共鳴を回避した電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and the object of the present invention is to provide an electric power steering device that avoids resonance between torque waveforms in the steering assist torque even in a configuration using a plurality of electric motors. It is to provide.
上記目的を達成するため、本発明では、ステアリングホイールに接続される操舵軸と、前記操舵軸に設けられ、この操舵軸に発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵軸に設けられた第1ピニオンと、前記第1ピニオンに噛合い、前記操舵軸の回転運動を軸方向運動に変換するとともに、操舵軸に連係されるラックと、前記トルクセンサによって検出された操舵トルクに基づき、前記第1ピニオンに操舵アシストトルクを付与する第1電動機と、前記第1ピニオンと離間して設けられ、前記ラックに噛合う第2ピニオンと、前記第2ピニオンに接続されるとともに、前記操舵トルクに基づき、前記第2ピニオンに操舵アシストトルクを付与する第2電動機と、を備える電動パワーステアリング装置において、前記第1ピニオンが前記ラックに伝達する第1操舵トルクの振動波形と、前記第2ピニオンが前記ラックに伝達する第2操舵トルクの振動波形とは、周期または位相または振幅の少なくともいずれか1つが異なる波形とした。 In order to achieve the above object, in the present invention, a steering shaft connected to a steering wheel, a torque sensor provided on the steering shaft and detecting steering torque generated on the steering shaft, and provided on the steering shaft. The first pinion meshes with the first pinion, converts the rotational motion of the steering shaft into axial motion, and is based on the rack linked to the steering shaft and the steering torque detected by the torque sensor, A first electric motor that applies a steering assist torque to the first pinion, a second pinion that is provided apart from the first pinion and meshes with the rack, and is connected to the second pinion, and is connected to the steering torque. And a second electric motor for applying a steering assist torque to the second pinion, wherein the first pinion The vibration waveform of the first steering torque transmitted to the rack, said a second pinion vibration waveform of the second steering torque transmitted to the rack, at least one of the period or phase or amplitude has been different waveforms.
よって、複数の電動機を用いる構成であっても、操舵アシストトルク同士の共鳴を回避し、安定した操舵アシストを達成できる。 Therefore, even in a configuration using a plurality of electric motors, resonance between the steering assist torques can be avoided and stable steering assist can be achieved.
以下、本発明の電動パワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for realizing the electric power steering apparatus of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
[電動パワーステアリング装置のシステム構成]
実施例1につき図1ないし図12に基づき説明する。図1は電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール10、トルクセンサ20、第1ユニット100、第2ユニット200、ラック300、第1ECU500、第2ECU600、及び駆動輪700を有する。パワーアシストユニットである第1、第2ユニット100,200は車両上方からラック300の軸方向に離間して設けられており、モータ駆動により第1、第2ピニオン131,231を介してラック300にアシストトルクを付与する。
[System configuration of electric power steering system]
Example 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a system configuration diagram of an electric power steering apparatus. The electric power steering apparatus includes a
第1ユニット100及び第2ユニット200はそれぞれ内蔵された第1、第2ECU500、600により第1、第2モータ121,221を駆動してラック300にアシストトルクを付与するパワーアシスト装置である。第1ユニット100にはステアリングホイール10と接続したトルクセンサ20が設けられている。
The
ラック300は第1、第2ピニオン131,231により軸方向に移動するラックであり、ラック300の歯における第1ピニオン131の噛合う第1領域301と、第2ピニオン231の噛合う第2領域302は、ラック300の軸方向に対し異なる傾きを有している。
The
第1、第2ECU500、600は、トルクセンサ20により検出された操舵トルクに基づき、第1ユニット100及び第2ユニット200内の第1、第2モータ121,221を駆動して駆動輪700と接続したラック300にアシストトルクを付与するとともに、互いの制御状態を監視してフェイルを検出する機能を持つ。また、第1、第2モータ121,221のいずれかがフェイルした際には正常なモータでのみアシストトルクを付与する。
The first and
[電動パワーステアリング装置の全体構成]
図2は実施例1における電動パワーステアリング装置の全体構成を表す斜視図である。第1ユニット100は第1ピニオンハウジング110、第1モータハウジング120、トルクセンサハウジング21を有する。トルクセンサハウジング21内にはインプットシャフト22(操舵軸)が設けられ、第1ピニオンハウジング110内には第1ピニオンシャフト130が設けられている。第1モータハウジング120内には、ブラシレスモータである第1モータ121(第1電動機)が収装され、インプットシャフト22及び第1ピニオンシャフト130に対し径方向から組み付けられている。
[Overall configuration of electric power steering device]
FIG. 2 is a perspective view illustrating the overall configuration of the electric power steering apparatus according to the first embodiment. The
第1ピニオンシャフト130は第1ピニオン131と一体構成であり、第1ピニオン131はラック300と係合することで第1モータ121のアシストトルクをラック300に伝達する。
The
第2ユニット200は第2ピニオンハウジング210、第2モータハウジング220を有する。第2ピニオンハウジング210内には第2ピニオンシャフト230が設けられている。第2モータハウジング220内には、ブラシレスモータである第2モータ221(第2電動機)が収装され、第2ピニオンシャフト230に対し径方向から組み付けられている。
The
第1ピニオンシャフト130と同様、第2ピニオンシャフト230も第2ピニオン231と一体構成であり、第2ピニオン231はラック300と係合して第2モータ221のアシストトルクをラック300に伝達する。
Similar to the
第1ユニット100における第1ピニオンハウジング110、第1モータハウジング120、及び第1モータ121と、第2ユニット200における第2ピニオンハウジング210、第2モータハウジング220、及び第2モータ221はそれぞれ同型であり、部品の共用が可能である。
The first pinion housing 110, the
[第1ユニットの全体構成]
図3は電動パワーステアリング装置の第1ユニット100の全体構成を表す斜視図である。上述のように、第1モータハウジング120内には第1モータ121が収装され、トルクセンサハウジング21内のインプットシャフト22及び第1ピニオンハウジング110内の第1ピニオンシャフト130に対し径方向から組み付けられている。
[Overall configuration of first unit]
FIG. 3 is a perspective view showing the overall configuration of the
また、第1モータハウジング120の外周であってトルクセンサハウジング21から見て反対側には第1ヒートシンク122が設けられており、第1モータハウジング120内部におけるこの第1ヒートシンク122の裏側には、第1モータ121の制御を行う第1パワー系制御基板124が設けられている。
A
また、トルクセンサハウジング21のy軸正方向面であってインプットシャフト22の外周には、各種車両信号(車速、イグニッション等)を第1ECU500に入力する第1車両信号用コネクタ23が一体成型により設けられている。また、第1モータハウジング120の貫通部を介して第1電源ハーネス123が接続されている。
Also, a first
[第1ユニットの詳細構成]
図4は実施例1の電動パワーステアリング装置における第1ユニット100の組み付けを示す概略斜視図である。図4中に示す矢印を、説明のためx軸方向、y軸方向、z軸方向と規定する。それぞれの構成要素として、第1モータハウジング120には、第1モータ121や第1パワー系制御基板124が組み付いている。この第1パワー系制御基板124は第1モータハウジング120のy軸上面に設けられた第1パワー系制御基板側コネクタ124aを有し、第1ECU500に設けられた第1ECU側コネクタ501と接続して制御情報の入力経路となる。
[Detailed configuration of the first unit]
FIG. 4 is a schematic perspective view showing the assembly of the
インプットシャフト22と第1ピニオンシャフト130はトーションバー26により一体とされ、第1ピニオンシャフト130には第1ウォームホイール140が組み付き、y軸正方向から第1ピニオンハウジング110に格納されている。また、第1ピニオンハウジング110には第1モータハウジング120がx軸正方向から組み付けられている。さらに、第1ウォームシャフト150は第1ウォームギヤ160と第1ウォームホイール140と噛合っている。
The
トルクセンサハウジング21は樹脂成型により形成され、y軸正方向にインプットシャフト22を挿通する円筒形の挿通部21aが設けられている。この挿通部21aの内周にトルクセンサ22をインサート成型により格納している。
The
組立て時においては、トルクセンサハウジング21は、y軸正方向から第1ウォームホイール140と積層状となるように第1ECU500を挟んでインプットシャフト22を挿通部21aに挿通し、第1ピニオンハウジング110に組みつけられる。なお、実施例1ではトルクセンサ20を用いて操舵アシスト量を決定しているが、舵角センサを用いて操舵角を検出することで操舵アシスト量を決定してもよく、特に限定しない。
At the time of assembly, the
[第1ユニットのインプットシャフト及びピニオンシャフト付近の詳細]
図5は第1ユニット100のインプットシャフト22及び第1ピニオンシャフト130付近におけるII−II断面図である。インプットシャフト22は、トルクセンサハウジング21の挿通部21aに対し軸受け24を介して支持されるとともに、第1ピニオンシャフト130の端部によって相対回転可能に支持されている。インプットシャフト22とトルクセンサハウジング21の開口部の間にはダストシール25が設けられ、ユニット内へのゴミ等の進入を防止している。
[Details of the input shaft and pinion shaft of the first unit]
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II-II in the vicinity of the
インプットシャフト22の外周であって、トルクセンサハウジング21の挿通部21a内周にはトルクセンサ20が設けられている。このトルクセンサ20は、インプットシャフト22と一体に回転する複数の窓を有するインナリング20aと、第1ピニオンシャフト130と一体に回転する複数の窓を有するアウタリング20bと、アウタリング20bの外周であってトルクセンサハウジング21内周に設けられた二組のコイル20cから構成されている。
A
運転者の操舵によりトーションバー26が捩れ、インプットシャフト22と第1ピニオンシャフト130が相対回転すると、コイル20cのインピーダンス変化が検出され、トルクセンサ信号を第1、第2ECU500,600に出力する。なお、本願実施例1ではトルクセンサ20をトルクセンサハウジング21と一体成型としているが、トルクセンサ20のみ別体として組みつけてもよく特に限定しない。
When the
トルクセンサハウジング21のインプットシャフト22の外周を取り囲むドーナツ状スペースには、第1ECU500を搭載した基板がトルクセンサ20に隣接するよう設けられている。この第1ECU500には第1ECU側コネクタ501が設けられ、第1パワー系制御基板124に設けられた第1パワー系制御基板側コネクタ124aと接続する。
A board on which the
第1ピニオンシャフト130は、第1ピニオンハウジング110に対し軸受け111を介して支持されている。また、第1ピニオンシャフト130の外周には第1ウォームホイール140が設けられ、第1モータ121に接続された第1ウォームシャフト150と噛合わされている。
The
[第1ユニットのウォームホイール及びモータ付近の詳細]
図6は電動パワーステアリング装置の第1ウォームホイール140及び第1モータ121付近におけるI−I断面図である。第1モータハウジング120は、第1ピニオンハウジング110に対し、インプットシャフト22の径方向側から取り付けられている。第1ピニオンハウジング110のモータハウジング120取り付け側、及び第1モータハウジング120の第1ピニオンハウジング110取り付け側はそれぞれ開口しており、内部が連通状態で取り付けられる。
[Details of the worm wheel and motor near the first unit]
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line II in the vicinity of the
第1モータ121は、外周にウォームギヤが形成された第1ウォームシャフト150と一体に回転する第1ロータ121aと、第1ステータコイル121bから構成されている。第1ウォームシャフト150は、第1ステータコイル121b側の軸受け125と、第1ピニオンハウジング110側の軸受け127により2点支持とされている。このように第1ウォームシャフト150を2点支持とすることにより、軸受けの数を減らした軸方向をコンパクト化した構造を達成している。
The
第1モータハウジング120内側であって第1モータ121の径方向外側には第1モータ121を駆動制御する第1パワー系制御基板124が載置されている。この第1パワー系制御基板124は、コンデンサ、パワートランジスタ、リレー、コイル等からなる。図6に示すように、第1パワー系制御基板124は第1モータ121の径方向外側と隣接し、且つ第1ウォームホイール140の径方向外側と隣接している。
A first power
また、図3にも示すように、第1モータハウジング120の外周であって第1パワー系制御基板124の裏面側にはパワー系制御基板124の熱を大気に放熱する第1ヒートシンク122が設けられている。このように第1モータハウジング120をヒートシンクとして利用する場合、第1モータハウジング120をアルミ等によって構成することが放熱性の観点から望ましい。
Further, as shown in FIG. 3, a
第1パワー系制御基板124には第1電源ハーネス123が第1モータハウジング120の貫通部を介して接続されている。また、第1パワー系制御基板124に設けられた第1パワー系制御基板側コネクタ124aと第1ECU500に設けられた第1ECU側コネクタ501とが、第1ピニオンハウジング110及び第1モータハウジング120の接合部近傍において接続されている。この第1ECU側コネクタ501と第1パワー系制御基板側コネクタ124aは、トルクセンサハウジング21内の第1ECU500と図4におけるy軸方向において同じ高さで配置されている。
A
このように、第1モータ121、第1パワー系制御基板124からなる第1ユニットの動力系ユニットは第1モータハウジング120により格納されて一体構成のユニットとなっており、またトルクセンサハウジング21及び第1ピニオンハウジング110とからなる一体構成に第1ECU500を格納することにより、パワーステアリング装置の動力系ユニット及び制御系ユニットを夫々1つの一体型ユニットとすることができ、車両への組み付けを簡便に行える。また、図5に示すように、第1モータ121、第1ウォームシャフト150、第1ウォームホイール140が略L字型に配置されることにより、装置の小型化を行える。
As described above, the power system unit of the first unit including the
[第2ユニットの全体構成]
図7は電動パワーステアリング装置の第2ユニット200の全体構成を表す斜視図である。上述のように、第2モータハウジング220内には第2モータ221が収装され、第2ピニオンハウジング210内のピニオンシャフト230に対し径方向から組み付けられている。
[Overall configuration of second unit]
FIG. 7 is a perspective view showing the overall configuration of the
また、第1モータハウジング120と同様、第2モータハウジング220の外周には第2ヒートシンク222が設けられており、第2ヒートシンク222の裏側には第2モータ221の制御を行う第2パワー系制御基板224が設けられている。第1モータハウジング120と同様、第2モータハウジング220をアルミ等によって構成することが放熱性の観点から望ましい。
Similarly to the
また、第1ユニット100と異なり第2ユニット200にはトルクセンサが設けられておらず、第2ピニオンハウジング210はz軸上面を蓋部材31により閉塞されており、この蓋部材31には各種車両信号(車速、イグニッション等)を第2ECU600に入力する第2車両信号用コネクタ33が一体成型により設けられている。また、第2モータハウジング220の貫通部を介して第2電源ハーネス223が接続されている。
Further, unlike the
第1ユニット110と同様、第2パワー系制御基板224には第2電源ハーネス223が第2モータハウジング220の貫通部を介して接続されている。また、第2パワー系制御基板224に設けられた第2パワー系制御基板側コネクタ224aと、第2ECU600に設けられた第2ECU側コネクタ601とが、第2ピニオンハウジング210及び第2モータハウジング220の接合部近傍において接続されている。この第2ECU側コネクタ601と第2パワー系制御基板側コネクタ224aは、第2ピニオンハウジング210内の第2ECU600と図6におけるy軸方向において同じ高さで配置されている。
Similar to the
第1ユニット110と同様、第2モータ221、第2パワー系制御基板224からなる第2ユニット200の動力系ユニットは、第2モータハウジング220により格納されて一体構成のユニットとなっている。
Similar to the
[第2ユニットの詳細構成]
図8は実施例1の電動パワーステアリング装置における第2ユニット200の組み付けを示す概略斜視図である。図8中に示す矢印を、説明のためx軸方向、y軸方向、z軸方向と規定する。第1ユニット100と同様、それぞれの構成要素として、第2モータハウジング220には第2モータ221や第2パワー系制御基板224が組み付いている。
[Detailed configuration of second unit]
FIG. 8 is a schematic perspective view showing the assembly of the
第2ピニオンハウジング210には第2モータハウジング220がx軸正方向から組み付けられている。さらに、第2ウォームシャフト250は第2ウォームギヤ260と第2ウォームホイール240と噛合っている。組立て時においては、蓋部材31はy軸正方向から第2ウォームホイール240と積層状となるように第2ECU600を挟んで第2ピニオンハウジング210に組みつけられる。
A
[第2ユニットのウォームホイール及びモータ付近の詳細]
第2ユニット200にはトルクセンサ20が設けられておらず、第1ユニット100におけるトルクセンサハウジング21に代えて第2ユニット200では蓋部材31を設けている。これ以外の構成においては、第1ユニット100と第2ユニット200の構成部品は同一である。そのため、第2ユニット200の第2ウォームホイール240及び第2モータ221付近の詳細は、図6に示される第1ユニットの第1ウォームホイール140及び第1モータ121付近の詳細と同一であり、図面及び説明は省略する。
[Details of the worm wheel and motor near the second unit]
The
[ラック&ピニオン式電動パワーステアリング装置の振動発生源]
実施例1では第1、第2モータ500,600によりラック300に入力される第1、第2アシストトルクの振動周期を互いに異なることとすることにより、ラック300におけるアシストトルク同士の共振を抑制する。
ここで、本願電動パワーステアリング装置の振動発生源としては、
1: モータ回転出力のトルク波形
2: ウォームホイールとウォームシャフトとの噛合い
3: ラックとピニオンとの噛合い
の3つの要素が考えられる。
[Vibration source of rack and pinion type electric power steering system]
In the first embodiment, resonance between assist torques in the
Here, as a vibration generation source of the present electric power steering device,
1: Torque waveform of motor rotation output 2: Engagement between worm wheel and worm shaft 3: Three factors of engagement between rack and pinion can be considered.
第1、第2モータ121,221を駆動するとこれら3要素により発生する振動が操舵アシストトルクの振動としてラック300に伝達される。したがって、第1モータ121による第1アシストトルクは1:第1モータ121のトルク波形による振動、2:第1ウォームホイール140と第1ウォームシャフト150との噛合いによる振動、及び3:ラック300と第1ピニオン131との噛合いによる振動を合成した振動を有するトルク波形となる。また、第2モータ221による第2アシストトルクについてもこれら3つの要素による振動を合成した振動を有するトルク波形となる。
When the first and
したがって、第1、第2アシストトルク同士の共振回避手段として、
1: 第1、第2モータ500,600のトルク波形における振動周期
2: 第1ウォームホイール140と第1ウォームシャフト150の噛合い振動と、第2ウォームホイール240と第2ウォームシャフト250の噛合い振動の振動周期
3: ラック300と第1ピニオン131の噛合い振動と、ラック300と第2ピニオン231の噛合い振動の振動周期
これら1〜3の少なくともいずれか1つの振動周期を異ならせることにより、第1、第2アシストトルク同士の共振回避を達成可能である。
Therefore, as means for avoiding resonance between the first and second assist torques,
1: Vibration period in the torque waveform of the first and
実施例1においては第1、第2ウォームホイール140,240及び第1、第2ウォームシャフト150,250はそれぞれ共通部材であるため、モータ回転出力のトルク波形における振動周期変更によりアシストトルクの振動周期変更を行い、共振を抑制する。ウォームホイールとウォームシャフトの噛合い振動周期変更による振動抑制方法については後述の実施例3で、ラックとピニオンとの噛合い振動周期変更による振動抑制方法については後述の実施例4で説明する。
In the first embodiment, since the first and
[第1、第2モータのトルク変動周期変更による共振抑制]
図9は、第1、第2ECU500,600により操舵アシストを行う際の制御ブロック図である。運転者の操舵による操舵トルクT及び車速Vはトルクセンサ20及び車速センサ701により検出された第1、第2ECU500,600へ出力される。
[Resonance suppression by changing torque fluctuation period of first and second motors]
FIG. 9 is a control block diagram when steering assist is performed by the first and
本願実施例1における第1、第2ユニット100,200はトルクセンサ20の有無を除いて同一構成であり、第1、第2モータ121,221により発生する第1、第2アシストトルクを用いて操舵アシストを行う場合、第1、第2アシストトルクのトルク波形は同一であるためトルク波形同士の共鳴が発生する。そのため、実施例1では第1、第2モータ121,221により発生するトルク波形の周期を互いに異なる周期とすることで、トルク波形同士の共振を抑制する。
The first and
すなわち、発生するトルク波形の周期が互いに異なる周期となるよう、第1、第2ECU500,600により第1、第2モータ121,221を制御する。具体的には第2モータ221における相のうち、通電する相を減少させることで第2モータ221の1回転当たりのトルク出力波形の周期を長くする。
That is, the first and
図10は、第1ECU500により第1モータ121の全相に通電し、第2ECU600により第2モータ221の6相のうち3相に通電を行う例を示す図である。第1モータ121のA〜F相の6相全てに通電を行い、第2モータ221のA極〜F相のうちA,C,E相の3相に通電を行うことにより、第2モータ221を擬似的に3相モータとし、第1モータ121の1回転当たりのトルク変動周期を第2モータ221の2倍とする制御を行う。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the
なお、実施例1では第1、第2モータ121,221を6相モータとしているが、6相でなくてもよく特に限定しない。また、第2モータ221の通電相をA,C,Eの3相としているが他の極を通電相としてもよく、また通電相は3相でなくともよいため特に限定しない。
In the first embodiment, the first and
このとき、第1、第2モータ121,221を収装する第1、第2ユニット100,200はトルクセンサ20の有無を除いて同一構成であるため、第1、第2モータ121,221とラック300とのギヤ比は同一である。したがって、第1モータ121の1回転当たりのラック300の移動量と、第2モータ221の1回転当たりのラック300の移動量は同一となるが、周期変更によって第1、第2モータ121,221の単位時間当たり回転数が異なると第1、第2モータ121,221のアシストトルクが互いに阻害し合うこととなる。
At this time, since the first and
そのため、周期変更を行ったとしても第1、第2モータ121,221の単位時間当たり回転数が同一となるよう制御を行い、第1、第2モータ121,221のアシストトルクが互いに阻害し合うことを回避しつつ第2モータ221の周期を長くし、共振抑制を行う。実施例1では、第2モータ221のA〜F相のうち120°ごとに等間隔で配置されたA,C,E相に通電を行い、第1モータ121のA〜F相への通電周期と第2モータ221のA〜E相への通電周期を同一時間で行うことにより、第1、第2モータ121,221の単位時間当たり回転数を同一とする。
For this reason, even if the cycle is changed, the first and
なお、実施例1では第1モータ121の周期を変更せずに第2モータ221の周期を長くしているが、第1、第2モータ121,221の周期がそれぞれ異なればよいため、第2モータ221の周期を変更せずに第1モータ121の周期を長くする制御を行ってもよい。また、周期を長くせずに短くして互いの周期を異なることとしてもよく、特に限定しない。
In the first embodiment, the cycle of the
[第1モータ駆動制御処理]
図11は、第1ECU500において実行される第1モータ121駆動制御の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
[First motor drive control process]
FIG. 11 is a flowchart showing a flow of drive control of the
ステップS101では、トルクセンサ20により検出された操舵トルクが第1ECU500に入力され、ステップS102へ移行する。
In step S101, the steering torque detected by the
ステップS102では、第1ECU500により操舵アシスト制御がONであるかどうかが判断され、YESであればステップS103へ移行し、NOであればステップS101へ戻る。
In step S102, the
ステップS103では、第1モータ121への駆動制御信号が演算され、ステップS104へ移行する。
In step S103, a drive control signal to the
ステップS104では、第1ECU500に車速信号が入力され、ステップS105へ移行する。
In step S104, a vehicle speed signal is input to the
ステップS105では、入力された車速VSPの値に基づき第1モータ500の駆動制御信号を補正し、ステップS106へ移行する。
In step S105, the drive control signal of the
ステップS106では、補正された駆動制御信号を電流に変換し、第1モータ500へ出力して制御を終了する。
In step S106, the corrected drive control signal is converted into a current, output to the
[第2モータ周期変更駆動制御処理]
図12は、第2ECU600において実行される第2モータ600の周期変更駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップにつき説明する。
[Second motor cycle change drive control process]
FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the cycle change drive control process of the
ステップS111では、トルクセンサ20により検出された操舵トルクが第2ECU600に入力され、ステップS112へ移行する。
In step S111, the steering torque detected by the
ステップS112では、第2ECU600により操舵アシスト制御がONであるかどうかが判断され、YESであればステップS203へ移行し、NOであればステップS111へ戻る。
In step S112, the
ステップS113では、第2モータ221への駆動制御信号が演算され、ステップS114へ移行する。
In step S113, a drive control signal to the
ステップS114では、第1ECU500から第1モータ500の出力波形を取り込み、振動成分を抽出してステップS115へ移行する。
In step S114, the output waveform of the
ステップS115では、抽出した第1モータ500の振動成分に基づき第2モータ600の振動制御が必要であるかどうかが判断され、YESであればステップS116へ移行し、NOであればステップS117へ移行する。
In step S115, it is determined whether vibration control of the
ステップS116では、第2モータの出力波形の振動補正制御信号を演算し、ステップS207へ移行する。 In step S116, the vibration correction control signal of the output waveform of the second motor is calculated, and the process proceeds to step S207.
ステップS117では、第2ECU600に車速信号が入力され、ステップS118へ移行する。
In step S117, a vehicle speed signal is input to the
ステップS118では、入力された車速VSPの値及び演算された振動補正制御信号に基づき、第2モータ600の駆動制御信号を補正してステップS119へ移行する。
In step S118, based on the value of the input vehicle speed VSP and the calculated vibration correction control signal, the drive control signal of the
ステップS119では、補正された駆動制御信号を電流に変換し、第2モータ600へ出力して制御を終了する。
In step S119, the corrected drive control signal is converted into a current and output to the
[従来技術と本願実施例1における作用効果の対比]
従来のパワーステアリング装置にあっては、操舵アシストトルクを発生する電動機は1つしかなく、大型車両のように大きな操舵アシストトルクを必要とする電動パワーステアリング装置に適用した場合、充分な操舵アシストトルクを確保することができない、という問題があった。この問題を解決するため複数の電動機で操舵アシストする方法が考えられるが、複数の電動機から発生する操舵アシストトルクにおけるトルク波形同士の共鳴が発生し、電動機の円滑な制御を行うことができないという問題があった。
[Contrast between the effect of the prior art and Example 1 of the present application]
In a conventional power steering device, there is only one electric motor that generates steering assist torque. When applied to an electric power steering device that requires a large steering assist torque such as a large vehicle, sufficient steering assist torque is obtained. There was a problem that could not be secured. In order to solve this problem, a method of assisting steering with a plurality of electric motors is conceivable. However, resonance between torque waveforms in steering assist torque generated from a plurality of electric motors occurs, and the motor cannot be controlled smoothly. was there.
これに対し本願実施例1では、第1、第2モータ121,221により発生するトルク波形の周期が互いに異なる周期となるよう、第2ECU600により第2モータ221の周期を長くする制御を行うこととした。また、周期変更制御を行う際には、第1、第2モータ121,221の単位時間当たり回転数が同一となることとした。
In contrast, in the first embodiment of the present invention, the
これにより、第1、第2モータ500,600の出力波形の振動を異なる周期とすることで、2つのモータの出力波形同士が共鳴することを回避し、2つのモータを用いて操舵アシストトルクを付与する場合であってもモータの円滑な制御を行うことができる(請求項1に対応。)。
Thus, the vibrations of the output waveforms of the first and
実施例2につき図13に基づき説明する。基本的な構成は実施例1と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例1では同一構成の第1、第2モータ121,221を用い、第1モータ121の周期を変更せずに第2モータ221の周期を長くしているが、実施例2では第1、第2モータ500,600を当初から互いに異なる極数とすることで周期変更を行う。
Example 2 will be described with reference to FIG. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. In the first embodiment, the first and
図13は、実施例2における第1、第2モータ121,221を示す図である。実施例2においては、第1モータ121をA〜F相の6相、第2モータ221をA〜C相の3相モータとする。これにより、第2モータ221の1回転当たりトルク変動周期を第1モータ121のトルク変動周期に対し長くする。なお、実施例2では第1、第2モータ121,221を6相及び3相の組み合わせとしているが、第1、第2モータ121,221の極数が互いに異なる組み合わせであればよく特に限定しない。
FIG. 13 is a diagram illustrating the first and
実施例1と同様、第1、第2ユニット100,200はトルクセンサ20の有無を除いて同一構成であるため、第1モータ121の1回転当たりのラック300の移動量と、第2モータ221の1回転当たりのラック300の移動量は同一となるが、第2モータ221の極数変更によって第1、第2モータ121,221の単位時間当たり回転数が異なると第1、第2モータ121,221のアシストトルクが互いに阻害し合うこととなる。
As in the first embodiment, the first and
そのため、実施例2においては第2モータ221において120°ごとに等間隔で配置されたA〜C相に通電を行い、第1モータ121のA〜F相への通電周期と第2モータ221のA〜E相への通電周期を同一時間で行うことにより、第1、第2モータ121,221の単位時間当たり回転数を同一とし、アシストトルクが互いに阻害し合うことを回避する。
Therefore, in the second embodiment, the
[実施例2の効果]
実施例2では第1、第2モータ500,600を当初から互いに異なる極数とすることで周期変更を行うこととした。これにより、制御によらずモータの出力波形における振動周期を互いに異ならせることが可能であり、制御の簡略化を図りつつ実施例1と同様の効果を得ることができる。
[Effect of Example 2]
In the second embodiment, the period is changed by setting the first and
[ウォームギヤ噛合い振動周期変更による共振抑制]
実施例3につき説明する。基本的な構成は実施例1と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例1では第2モータ221のトルク波形における振動周期を第1モータ121の振動周期に対し長くしていた。
[Resonance suppression by changing worm gear meshing vibration period]
Example 3 will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. In the first embodiment, the vibration cycle in the torque waveform of the
これに対し実施例3では、単位時間当たりの第1ウォームホイール140と第1ウォームシャフト150の第1噛合い振動数と、第2ウォームホイール240及び第2ウォームシャフト250の第2噛合い振動数を互いに異ならせることにより、噛合い振動の周期を変更して共振を抑制する点で実施例1と異なる。
On the other hand, in the third embodiment, the first meshing frequency of the
例えば、第2噛合い振動数を第1噛合い振動数の2倍とすることで、第1、第2ウォームホイール140,240と第1、第2ウォームシャフト150,250の単位時間当たり噛合い振動を互いに異ならせることにより振動周期を互いに異なる周期とし、共振抑制を行う。
For example, by setting the second meshing frequency to be twice the first meshing frequency, the first and
[ウォームギヤ比とラック移動量の関係]
ウォームギヤ比とラック移動量の関係について説明する。実施例3では第1、第2ウォームホイール140,240と第1、第2ウォームシャフト150,250の単位時間当たり噛合い振動の変更による共振抑制について述べているため、第1、第2モータ121,221の単位時間回転数及び出力トルクの振動波形周期、及び第1、第2ウォームホイール140,240の回転に対するラック300の移動量については同一であると仮定する。
[Relationship between worm gear ratio and rack travel]
The relationship between the worm gear ratio and the rack movement amount will be described. Since the third embodiment describes the suppression of resonance by changing the meshing vibration per unit time of the first and
一般に、ギヤの噛合い振動はギヤの歯の噛合いによって発生する。第1、第2ウォームシャフト150,250の歯数をx1,x2とし、第1、第2モータ121,221の単位時間当たり回転数を同一の値rmとすれば、第1、第2ウォームホイール140,240と第1、第2ウォームシャフト150,250の単位時間当たり噛合い数n1、n2は
n1=rm・x1
n2=rm・x2
で示され、第1、第2ウォームホイール140,240と第1、第2ウォームシャフト150,250の単位時間当たり噛合い振動数はそれぞれn1、n2となる。互いの噛合い振動の共振抑制のためには、n1≠n2すなわちx1≠x2が条件となる。
In general, gear meshing vibration is generated by meshing of gear teeth. If the number of teeth of the first and
n 2 = r m · x 2
The meshing frequencies per unit time of the first and
ここで、第1、第2ウォームホイール140,240の歯数及び単位時間当たり回転数をy1,y2及びr1,r2とすれば、
r1=rm・x1/y1
r2=rm・x2/y2
で示される。
Here, if the number of teeth of the first and
r 1 = r m · x 1 / y 1
r 2 = r m · x 2 / y 2
Indicated by
また、第1、第2ウォームホイール140,240の回転数に対するラック300の移動量を同一とするためには
r1=r2
である。
したがって、噛合い振動を抑制しつつ第1、第2アシストトルクに対するラック300の移動量を互いに同じくする条件は
r1=r2 かつ x1≠x2 、 すなわち
x1/y1=x2/y2 かつ x1≠x2
となる。
In order to make the movement amount of the
It is.
Therefore, the conditions for making the movement amount of the
It becomes.
したがって、ラック300の移動量を同一としつつウォームギヤにおける噛合い振動を抑制するためには、x1≠x2すなわち第1、第2ウォームシャフト150,250の歯数x1,x2が互いに異なり、かつ第1、第2ウォームギヤ比が同一であることが条件となる。
Therefore, in order to suppress the meshing vibration in the worm gear while keeping the movement amount of the
よって、実施例3では第1、第2ウォームシャフト150,250の歯数x1,x2が互いに異なり、かつ第1、第2ウォームギヤ比が同一となるよう第1、第2ウォームホイール140,240及び第1、第2ウォームシャフト150,250の歯数を設定する。例えば第1、第2ウォームシャフト150,250の歯数をそれぞれa,bとし、第1、第2ウォームホイール140,240の歯数をそれぞれ2a,2bとし、aとbを互いに異なる数とする。これにより、第1、第2ウォームシャフト150,250を互いに異なる歯数としつつ第1、第2ウォームギヤ比を同一値2とすることが可能である。
Thus, Example 3, first, unlike teeth x 1, x 2 of the
[実施例3における作用効果]
実施例3においては、第1、第2ウォームシャフト150,250の歯数x1,x2が互いに異なり、かつ第1、第2ウォームギヤ比が同一となるよう第1、第2ウォームホイール140,240及び第1、第2ウォームシャフト150,250の歯数を設定した。これにより、単位時間当たりの第1、第2噛合い振動数を同一の値としつつ第1、第2アシストトルクに対するラック300の移動量を同じくすることが可能となり、噛合い振動の周期を変更して共振を抑制することができる。
[Operational effects in Example 3]
In Example 3, first, unlike teeth x 1, x 2 of the
[ピニオン噛合い振動周期の変更による共振抑制]
実施例4につき説明する。基本的な構成は実施例1と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例4ではラック300に対する第1、第2ピニオン131,231のギヤ比を変更することにより、第1、第2ピニオン131,231の単位時間当たりの噛合い数を互いに異なることとし、噛合い振動周期を変更して共振を抑制する点で実施例1と異なる。
[Resonance suppression by changing pinion meshing vibration period]
Example 4 will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. In the fourth embodiment, by changing the gear ratio of the first and
具体的には、第1ピニオン131の歯数に対し第2ピニオン231の歯数を少なく設け、第1、第2ピニオン131,231とラック300との単位時間当たり噛合い振動周期をそれぞれ異なることとすることで、第1、第2アシストトルクの共振抑制を行う。例えば、第1、第2ピニオン131,231の歯数をそれぞれx,yとし、x,yを互いに異なる数とする。また、ラック300においては、第1、第2ピニオン131,231の1回転当たりの移動量が同じくなるよう設けられている。
Specifically, the number of teeth of the
なお、実施例4では第1、第2ピニオン131,231とラック300との単位時間当たり噛合い振動周期をそれぞれ異なることとすることによる共振抑制について述べているため、第1、第2モータ121,221の単位時間回転数及び出力トルク波形の振動周期、及び第1、第2モータ121,221の回転数に対する第1、第2ピニオン131,231の回転数についてはそれぞれ同一であると仮定する。
In the fourth embodiment, the first and
[実施例4における作用効果]
実施例4においては、第1、第2ピニオン131,231の歯数をそれぞれx,yとし、x,yを互いに異なる数とした。これにより、第1、第2ピニオン131,231の単位時間回転数に対するラック300と第1、第2ピニオン131,231との噛合い数が互いに異なることとなる。よって、単位時間当たりの噛合いにおける振動数を互いに異ならせることが可能となり、噛合い振動の周期を変更して共振を抑制することができる。
[Effects of Example 4]
In Example 4, the number of teeth of the first and
実施例5につき図9及び図14に基づき説明する。基本的な構成は実施例1と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例1では第1、第2モータ121,221の出力波形における振動周期を互いに異なることとしてトルク波形の共鳴を回避したが、実施例5では第1、第2モータ121,221の出力波形における位相を互いに異なることとしてトルク波形の共鳴を回避する。
A fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 14. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. In the first embodiment, resonance of the torque waveform is avoided by making the vibration periods in the output waveforms of the first and
[第1、第2モータの位相変更による共振抑制制御]
図9の制御ブロック図に示されるように、第1、第2モータ121,221は第1、第2ECU500,600により駆動制御されて操舵アシストを行う。すなわち、第1、第2ECU500,600から第1、第2モータ121,221へ出力される駆動信号の出力タイミングをずらし、第1モータ121の回転に対し第2モータ221が位相遅れを伴って回転するよう第2ECU600第2モータ221を駆動制御することで、第1、第2モータ121,221の出力トルク波形の位相をずらし、トルク波形同士の共振を抑制する。
[Resonance suppression control by changing phase of first and second motor]
As shown in the control block diagram of FIG. 9, the first and
なお、実施例5では第1モータ121の回転に対し第2モータ221が位相遅れを伴って回転するよう制御したが、第1、第2モータ121,221の出力トルク波形の位相がずれていればよいため、第2モータ221の回転に対し第1モータ121が位相遅れを伴って回転するよう制御を行ってもよい。
In the fifth embodiment, the
[モータ出力波形位相補正制御処理]
第1モータ121の駆動制御処理については実施例1の図11に示すフローチャートと同様であるため説明は省略する。
図14は、第2ECU600において実行される第2モータ221の位相補正制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
[Motor output waveform phase correction control processing]
Since the drive control process of the
FIG. 14 is a flowchart showing the flow of the phase correction control process of the
ステップS501では、トルクセンサ20により検出された操舵トルクが第2ECU600に入力され、ステップS502へ移行する。
In step S501, the steering torque detected by the
ステップS502では、第2ECU600により操舵アシスト制御がONであるかどうかが判断され、YESであればステップS503へ移行し、NOであればステップS501へ戻る。
In step S502, the
ステップS503では、第2モータ221への駆動制御信号が演算され、ステップS504へ移行する。
In step S503, a drive control signal to the
ステップS504では、第1ECU500から第1モータ500の出力波形を取り込み、振動成分を抽出してステップS505へ移行する。
In step S504, the output waveform of the
ステップS505では、抽出した第1モータ500の振動成分に基づき第2モータ600における出力波形の位相補正が必要であるかどうかが判断され、YESであればステップS506へ移行し、NOであればステップS507へ移行する。
In step S505, it is determined whether phase correction of the output waveform in the
ステップS506では、第2モータの出力波形の位相補正制御信号を演算し、ステップS507へ移行する。 In step S506, the phase correction control signal of the output waveform of the second motor is calculated, and the process proceeds to step S507.
ステップS507では、第2ECU600に車速信号が入力され、ステップS508へ移行する。
In step S507, the vehicle speed signal is input to the
ステップS508では、入力された車速VSPの値及び演算された位相補正制御信号に基づき、第2モータ600の駆動制御信号を補正してステップS509へ移行する。
In step S508, the drive control signal of the
ステップS509では、補正された駆動制御信号を電流に変換し、第2モータ600へ出力して制御を終了する。
In step S509, the corrected drive control signal is converted into a current and output to the
[実施例5における作用効果]
実施例2においては、第1、第2モータ121,221へ出力される駆動信号の出力タイミングをずらし、第1モータ121の回転に対し第2モータ221が位相遅れを伴って回転するよう制御することで、第1、第2モータ121,221の出力トルク波形の位相をずらすことが可能となり、トルク波形同士の共振を抑制することができる。
[Effects of Example 5]
In the second embodiment, the output timings of the drive signals output to the first and
実施例6につき図15ないし図17に基づき説明する。基本的な構成は実施例1と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例6では第1、第2ECU500,600によって第1、第2モータ121,221の出力が互いに異なるよう制御を行い、トルク波形の共鳴を抑制する。すなわち、複数振動のうちいずれかの振幅を他の振動の振幅に対し小さく設定し、共振の影響がほとんど発生しないほど小さい振幅とすることで、共振の影響を最小限に抑える。
A sixth embodiment will be described with reference to FIGS. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. In the sixth embodiment, the first and
[モータ出力変更によるトルク波形の共鳴防止]
実施例6においては、第1、第2ECU500,600により第1、第2モータ121,221の駆動電流値が互いに異なるよう制御を行い、第1、第2モータ121,221の出力を互いに異ならせ、操舵アシストトルク同士の共振を低減する。
[Preventing torque waveform resonance by changing motor output]
In the sixth embodiment, the first and
具体的には、第1モータ121の駆動電流に対し第2モータ221の駆動電流を小さくし、第2モータ221による第2アシストトルクが第1モータ121による第1アシストトルクに対し十分小さくなるよう設定することで、第1アシストトルクと第2アシストトルクの共振の影響を最小限に抑える。
Specifically, the drive current of the
ここで、モータ出力変更方法として実施例6では電流値を制御することとするが、PWM制御を用いてモータ制御を行う場合はPWMデューティを変化させることで出力制御を行ってもよく、特に限定しない。また、実施例6ではモータ電流を制御して2つのモータの出力を互いに異なることとしたが、当初から定格出力の異なるモータ同士を用いてもよく、特に限定しない。 Here, as the motor output changing method, the current value is controlled in the sixth embodiment. However, when the motor control is performed using the PWM control, the output control may be performed by changing the PWM duty. do not do. In the sixth embodiment, the motor current is controlled and the outputs of the two motors are different from each other. However, motors having different rated outputs may be used from the beginning, and there is no particular limitation.
[モータ出力制御によるトルク波形の共鳴防止制御]
図9の制御ブロック図に示されるように、運転者の操舵による操舵トルクT及び車速Vはトルクセンサ20及び車速センサ701により検出された第1、第2ECU500,600へ出力される。
[Torque waveform resonance prevention control by motor output control]
As shown in the control block diagram of FIG. 9, the steering torque T and the vehicle speed V by the driver's steering are output to the first and
第1、第2ECU500,600は入力された操舵トルクT及び車速Vの値に基づいてそれぞれ第1、第2モータ121,221における第1、第2目標アシストトルクT1,T2を演算し、第1、第2目標電流値i1,i2に変換して第1、第2モータ121,221に出力する。この第1、第2目標電流値i1,i2に基づき、第1、第2モータ121,221が駆動されて操舵アシストを行う。その際、第1、第2モータ121,221の出力が互いに異なるよう、第1モータ121を主導的に、第2モータ221を従属的に制御する。
The first and
・通常操舵時
図15は、運転者により通常の操舵が行われた際における第1、第2モータ121,221の操舵アシストトルクを示す図である。検出された操舵トルクT及び車速Vの値に応じて第1、第2目標アシストトルクT1,T2が互いに異なる値となるよう演算を行うことで、第1、第2モータ121,221の出力を互いに異なる値とする。
FIG. 15 is a diagram showing the steering assist torque of the first and
その際、第1目標トルクT1の値が第2目標トルクT2よりも大きくなるよう、第1モータ121の出力を第2モータ221の出力よりも大きくする。これにより、第1、第2操舵アシストトルクにおける第1、第2トルク波形が互いに重なり合うことを回避し、トルク波形同士の共振を防止する。第2モータ221の出力を第1モータ121の出力よりも大きくした場合でも同様に共振防止を達成できる。
At that time, the output of the
・微小操舵時(片方モータのみ駆動)
図16は、微小操舵が行われた際に第1モータ121のみ駆動した場合の操舵アシストトルクを示す図である。微小操舵時においては、第1、第2モータ121,221の両方を駆動して操舵アシストを行うよりも、いずれか一方のモータのみを駆動して操舵アシストを行うほうが操舵フィーリングは良好である。そのため、トルクセンサ20により検出されたトルク値Tが所定値T'以下の場合、微小操舵と判断し、第2ECU600は第2目標アシストトルクT2を0とする。
・ Slight steering (only one motor is driven)
FIG. 16 is a diagram showing a steering assist torque when only the
したがって、第2モータ221に対し第2目標電流値i2の出力は行われず、第1モータ121のみによって操舵アシストトルクが付与されることで、操舵フィーリングを良好なものとする。また、第1モータ121のみが駆動しているため、トルク波形の共振は発生しない。第2モータ221のみ駆動した場合でも同様である。
Therefore, the second target current value i 2 is not output to the
・弱操舵時(逆方向微小トルク付与)
図17は、弱操舵が行われた際に第1、第2モータ121,221を互いに逆方向のアシストトルクを発生させるよう駆動した場合の操舵アシストトルクを示す図である。弱操舵時においては、操舵フィーリングに対する第1、第2ピニオン131,231とラック300とのバックラッシの影響が大きいものとなる。
・ At the time of weak steering (applying minute reverse torque)
FIG. 17 is a diagram showing steering assist torque when the first and
そのため、トルクセンサに検出されたトルク値T''以下の場合、第1モータ121によりアシスト方向にトルクを付与し、第2モータ221によりアシスト方向とは逆になるように微小トルクを付与する。このような制御を行うことで、第1、第2ピニオン131,231とラック300とのガタ詰めを行ってバックラッシを低減してもよい。この場合においても第1操舵トルクと第2操舵トルクの値が異なるため、互いの共振を回避できる。第2モータ221によりアシスト方向にトルクを付与し、第1モータ121によりアシスト方向とは逆になるように微小トルクを付与した場合であっても、同様に共振及びバックラッシの回避を達成可能である。
Therefore, when the torque value is equal to or smaller than the torque value T ″ detected by the torque sensor, torque is applied in the assist direction by the
また、車両の直進走行時または停車時など操舵アシストを行わない場合、第1モータ121及び第2モータ221にそれぞれ同一の微小アシスト力を発生させ、左右方向のアシスト力をつり合わせてラック300に付与されるアシスト力の合力を0とすることで、ラック300と第1、第2ピニオン131,231とのガタ詰めを行いつつ無操舵状態の保持が可能である。
In addition, when steering assist is not performed, such as when the vehicle is traveling straight or stopped, the same minute assist force is generated in each of the
なお、片方のモータのみでアシストを行う際の所定値T'と、互いのモータが逆方向にアシストトルクを付与するよう駆動を行う際の所定値T''の値は、同じであってもよいし、異なる値であってもよい。車両状態に合わせてT'とT''の値を同一としたり異なるものとしたりすることで、一層の操舵フィーリング向上を図ってもよい。 Note that the predetermined value T ′ when assisting with only one motor and the predetermined value T ″ when driving so that each motor applies assist torque in the opposite direction may be the same. It may be a different value. The steering feeling may be further improved by making the values of T ′ and T ″ the same or different depending on the vehicle state.
また、第1モータ121はステアリングホイール20と接続しているため、第1モータ121によるアシストトルクは運転者に伝わりやすい。一方、第1モータ121とラック300とを接続する第1ピニオン131は、第1モータ121のアシストトルクと運転者による操舵力の双方を常に受け持つことになるため負荷が大きい。
Further, since the
そのため、実施例3のように第1モータ121によるアシストトルクを第2モータ221によるアシストトルクよりも大きくした場合、アシストトルクがステアリングホイール20を介して運転者に伝達しやすく、操舵フィーリングが良好となる。これに対し、第2モータ221とラック300とを接続する第2ピニオン231に対する負荷は第2モータ221によるアシストトルクのみとなるため、第2モータ221のアシストトルクを第1モータ121によるアシストトルクよりも大きくすることで、第1ピニオン131にかかる負荷を低減することも可能な構成となっている。
Therefore, when the assist torque by the
[実施例6における作用効果]
本願実施例6では、第1、第2モータ121,221によりラック300に付与されるアシストトルクのトルク波形を互いに異なることとした。これにより、2つのモータからラック300に付与される操舵アシストトルク同士のトルク波形が互いに重なり合うことを回避可能となり、トルク波形同士の共振を防止して円滑な操舵アシストを行うことができる。
[Effects of Example 6]
In the sixth embodiment, the torque waveforms of the assist torque applied to the
また、第1、第2ECU500,600において、第1、第2モータ121,221のうち片方のモータを主導的に、他方のモータを従属的に制御し、片方のモータの出力を他方の出力よりも大きくなるように制御することとした。これにより、第1、第2ECU500,600からの制御信号を変えることで2つのモータにより付与されるアシストトルクのトルク波形を互いに異なる波形とすることが可能となり、モータ制御によって共振防止を簡易に行うことができる。
Further, in the first and
また、微小操舵時においては、第1、第2モータ121,221の両方を駆動して操舵アシストを行うよりも、いずれか一方のモータのみを駆動して操舵アシストを行うほうが操舵フィーリングは良好である。そのため、トルクセンサ20により検出されたトルク値Tが所定値T'以下の場合、第2ECU600は第2目標アシストトルクT2を0とし、第2モータ221に対し第2目標電流値i2の出力は行わないこととした。これにより、第1モータ121のみによって操舵アシストトルクが付与されることで、操舵フィーリングを良好なものとすることができる。
Also, at the time of minute steering, it is better to drive steering assist by driving only one of the motors than by driving both the first and
また、弱操舵時においては、操舵フィーリングに対する第1、第2ピニオン131,231とラック300とのバックラッシの影響が大きいものとなる。そのため、トルクセンサに検出されたトルク値T''以下の場合、第1モータ121によりアシスト方向にトルクを付与し、第2モータ221によりアシスト方向とは逆になるように微小トルクを付与することとした。これにより、第1モータ121によるアシストトルクと第2モータ221によるアシストトルクを異なる値として互いの共振を回避するとともに、第1、第2ピニオン131,231とラック300とのバックラッシを低減することができる。
Further, during weak steering, the influence of backlash between the first and
また、第1モータ121はステアリングホイール20と接続しているため、第1モータ121によるアシストトルクは運転者に伝わりやすい。そのため、第1モータ121によるアシストトルクを第2モータ221によるアシストトルクよりも大きくすることで、ステアリングホイール20を介してアシストトルクを運転者に伝達し、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
Further, since the
また、第1モータ121とラック300とを接続する第1ピニオン131は、第1モータ121のアシストトルクと運転者による操舵力の双方を常に受け持つため負荷が大きいが、第2モータ221とラック300とを接続する第2ピニオン231に対する負荷は第2モータ221によるアシストトルクのみとなる。そのため、第2モータ221のアシストトルクを第1モータ121によるアシストトルクよりも大きくすることで、第1ピニオン131にかかる負荷を低減することができる。
The
[他の実施例]
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例1ないし実施例6に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
[Other embodiments]
As described above, the best mode for carrying out the present invention has been described based on the first to sixth embodiments. However, the specific configuration of the present invention is not limited to each embodiment, and the gist of the present invention. Any design change within a range that does not deviate from the above is included in the present invention.
本願実施例では実施例1ないし6においてモータの出力波形の振動周期及び位相、ウォームギヤにおける噛合い振動周期、ラックとピニオンにおける噛合い振動周期、モータの出力波形振幅をそれぞれパラメータとし、1つのパラメータを変更する際には他のパラメータを固定して共振抑制を行ったが、複数のパラメータを同時に変化させてもよい。 In this embodiment, the vibration period and phase of the motor output waveform, the meshing vibration period in the worm gear, the meshing vibration period in the rack and the pinion, and the motor output waveform amplitude in Examples 1 to 6 are used as parameters, respectively, and one parameter is set. When changing, other parameters are fixed and resonance suppression is performed, but a plurality of parameters may be changed simultaneously.
例えば、モータの出力波形の振動における周期及び位相を同時に変更し、同時にラックとピニオンにおける噛合い振動周期を変更させてもよい。また、全てのパラメータを同時に変化させてもよい。 For example, the period and phase in the vibration of the motor output waveform may be changed at the same time, and the meshing vibration period in the rack and pinion may be changed at the same time. Further, all parameters may be changed simultaneously.
更に、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。 Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiments will be described below together with the effects thereof.
(イ) 請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1、第2電動機に与えられる制御信号を変えることにより、前記第1操舵トルクと第2操舵トルクとを異ならせる。
(A) In the electric power steering apparatus according to claim 1,
The first steering torque and the second steering torque are made different by changing control signals given to the first and second electric motors.
例えば第1電動機を主導的に制御し、第2電動機を従属的に制御することにより、トルク同士の共鳴を防止することができる。具体的には、電動機に付与する電流値を変化させてもよいし、PWMデューティを変化させてもよい。 For example, it is possible to prevent resonance between torques by controlling the first motor in an initiative and controlling the second motor in a dependent manner. Specifically, the current value applied to the electric motor may be changed, or the PWM duty may be changed.
(ロ) 前記(イ)に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1、第2電動機に与えられる制御信号の出力タイミングを異ならせる。
(B) In the electric power steering device according to (A),
The output timings of the control signals given to the first and second motors are made different.
例えば第1電動機の操舵アシストトルクが発生した後で第2電動機の操舵アシストトルクが発生することで、トルク同士の共鳴を防止することができる。 For example, when the steering assist torque of the second electric motor is generated after the steering assist torque of the first electric motor is generated, resonance between the torques can be prevented.
(ハ) 請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1、第2ピニオンの歯数を異ならせる。
(C) In the electric power steering apparatus according to claim 1,
The number of teeth of the first and second pinions is made different.
例えば第1操舵トルクと第2操舵トルクの振動波形が異なるため、トルク同士の共鳴を防止することができる。 For example, since the vibration waveforms of the first steering torque and the second steering torque are different, resonance between torques can be prevented.
(ニ) 請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1、第2電動機の出力容量を異ならせる。
(D) In the electric power steering apparatus according to claim 1,
The output capacities of the first and second motors are made different.
例えば第1操舵トルクが第2操舵トルクよりも大きくなるため、トルク同士の共鳴を防止することができる。 For example, since the first steering torque is larger than the second steering torque, resonance between torques can be prevented.
(ホ)請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1、第2電動機は、それぞれ異なる極数である。
(E) In the electric power steering apparatus according to claim 1,
The first and second electric motors have different numbers of poles.
第1、第2電動機の出力トルクにおける振動周期を異なるものとすることができ、出力トルク波形同士の共振を抑制できる。 The vibration periods in the output torque of the first and second motors can be made different, and resonance between the output torque waveforms can be suppressed.
(へ) 前記(イ)に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記トルクセンサの検出したトルク値が所定値以下の場合、一方の電動機を操舵アシスト方向に駆動制御し、他方の電動機を操舵アシスト方向とは逆方向に微小トルクで駆動制御する。
(F) In the electric power steering apparatus according to (A),
When the torque value detected by the torque sensor is less than or equal to a predetermined value, one motor is driven and controlled in the steering assist direction, and the other motor is driven and controlled with a minute torque in the direction opposite to the steering assist direction.
他方の電動機が一方の電動機の駆動方向とは逆方向に駆動制御されることにより、第1、第2ピニオンとラックのバックラッシが抑制される。 When the other motor is driven and controlled in the direction opposite to the driving direction of the one motor, backlash between the first and second pinions and the rack is suppressed.
(ト) 前記(ニ)に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第1操舵トルクは前記第2操舵トルクよりも大きい。
(G) In the electric power steering device according to (D),
The first steering torque is greater than the second steering torque.
ステアリングホイールに連結される側の第1操舵トルクを大きくすることにより、操舵フィーリングが良好となる。 By increasing the first steering torque on the side connected to the steering wheel, the steering feeling is improved.
(チ) 前記(ニ)に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第2操舵トルクは前記第1操舵トルクよりも大きい。
(H) In the electric power steering device according to (d),
The second steering torque is greater than the first steering torque.
第1ピニオンは運転者による操舵力が常にかかるため負荷が大きい。そこで、第1操舵トルクを第2操舵トルクよりも小さくすることにより、第1ピニオンにかかる負荷を抑制することができる。 The first pinion is heavily loaded because the steering force is always applied by the driver. Therefore, the load applied to the first pinion can be suppressed by making the first steering torque smaller than the second steering torque.
20 トルクセンサ
100 第1ユニット
110 第1ピニオンハウジング
120 第1モータハウジング
121 第1モータ
130 第1ピニオンシャフト
131 第1ピニオン
140 第1ウォームホイール
150 第1ウォームシャフト
160 第1ウォームギヤ
200 第2ユニット
300 ラック
301 第1領域
302 第2領域
500 第1ECU
600 第2ECU
700 駆動輪
701 車速センサ
20
600 2nd ECU
700
Claims (1)
前記操舵軸に設けられ、この操舵軸に発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記操舵軸に設けられた第1ピニオンと、
前記第1ピニオンに噛合い、前記操舵軸の回転運動を軸方向運動に変換するとともに、操舵軸に連係されるラックと、
前記トルクセンサによって検出された操舵トルクに基づき、前記第1ピニオンに操舵アシストトルクを付与する第1電動機と、
前記第1ピニオンと離間して設けられ、前記ラックに噛合う第2ピニオンと、
前記第2ピニオンに接続されるとともに、前記操舵トルクに基づき、前記第2ピニオンに操舵アシストトルクを付与する第2電動機と、
を備える電動パワーステアリング装置において、
前記第1ピニオンが前記ラックに伝達する第1操舵トルクの振動波形と、前記第2ピニオンが前記ラックに伝達する第2操舵トルクの振動波形とは、周期または位相または振幅の少なくともいずれか1つが異なる波形であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A steering shaft connected to the steering wheel;
A torque sensor provided on the steering shaft and detecting a steering torque generated on the steering shaft;
A first pinion provided on the steering shaft;
A rack that meshes with the first pinion, converts rotational motion of the steering shaft into axial motion, and is linked to the steering shaft;
A first electric motor for applying a steering assist torque to the first pinion based on the steering torque detected by the torque sensor;
A second pinion that is spaced apart from the first pinion and meshes with the rack;
A second electric motor connected to the second pinion and applying a steering assist torque to the second pinion based on the steering torque;
In an electric power steering apparatus comprising:
The vibration waveform of the first steering torque transmitted from the first pinion to the rack and the vibration waveform of the second steering torque transmitted from the second pinion to the rack have at least one of period, phase, or amplitude. An electric power steering device having different waveforms.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004205734A JP2006027340A (en) | 2004-07-13 | 2004-07-13 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004205734A JP2006027340A (en) | 2004-07-13 | 2004-07-13 | Electric power steering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006027340A true JP2006027340A (en) | 2006-02-02 |
Family
ID=35894210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004205734A Pending JP2006027340A (en) | 2004-07-13 | 2004-07-13 | Electric power steering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006027340A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010149573A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Jtekt Corp | Electric power steering device |
JP2013216109A (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-24 | Jtekt Corp | Electric power steering device |
JP2016068584A (en) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 富士重工業株式会社 | Electric power steering device |
JP2016068583A (en) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 富士重工業株式会社 | Electric power steering device |
JP2018529582A (en) * | 2015-10-06 | 2018-10-11 | ローベルト ボッシュ オートモーティブ ステアリング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングRobert Bosch Automotive Steering GmbH | Method for operating an automotive steering system |
JP2020040552A (en) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Steering device |
WO2020054560A1 (en) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 日本精工株式会社 | Assist mechanism and electric power steering device |
JP2021024493A (en) * | 2019-08-08 | 2021-02-22 | 日本精工株式会社 | Vehicular steering device |
-
2004
- 2004-07-13 JP JP2004205734A patent/JP2006027340A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010149573A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Jtekt Corp | Electric power steering device |
JP2013216109A (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-24 | Jtekt Corp | Electric power steering device |
JP2016068584A (en) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 富士重工業株式会社 | Electric power steering device |
JP2016068583A (en) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 富士重工業株式会社 | Electric power steering device |
JP2018529582A (en) * | 2015-10-06 | 2018-10-11 | ローベルト ボッシュ オートモーティブ ステアリング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングRobert Bosch Automotive Steering GmbH | Method for operating an automotive steering system |
WO2020054560A1 (en) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 日本精工株式会社 | Assist mechanism and electric power steering device |
US11814116B2 (en) | 2018-09-11 | 2023-11-14 | Nsk Ltd. | Assist mechanism and electric power steering device |
JP2020040552A (en) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Steering device |
JP7227721B2 (en) | 2018-09-12 | 2023-02-22 | 日立Astemo株式会社 | steering device |
JP2021024493A (en) * | 2019-08-08 | 2021-02-22 | 日本精工株式会社 | Vehicular steering device |
JP7314703B2 (en) | 2019-08-08 | 2023-07-26 | 日本精工株式会社 | vehicle steering system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2005329784A (en) | Electric power steering device | |
EP3121939B1 (en) | Electric motor, electric power steering device, and vehicle | |
JP2012100516A (en) | Motor and electrically driven power steering device | |
EP3121954B1 (en) | Electric motor control device, electric power steering device, and vehicle | |
US8739919B2 (en) | Motor and electric power steering system | |
US11702127B2 (en) | Assist mechanism and electric power steering device | |
JP2009106125A (en) | Motor rotation angle detection device | |
JP6900846B2 (en) | Stator core | |
JP5141681B2 (en) | Motor, power device and electric power steering device | |
JP2012090495A (en) | Motor and electrically driven power steering device | |
JP2006027340A (en) | Electric power steering device | |
JP2009160721A (en) | Motorized rotary joint | |
JP2010093943A (en) | Electric motor with gear mechanism, and motor-driven power steering device using the same | |
US8049449B2 (en) | Brushless motor control method and brushless motor | |
JP2010148260A (en) | Electric motor and electric power steering device including the same | |
JP2012090496A (en) | Motor and electrically driven power steering device | |
JP5948882B2 (en) | Manufacturing method of electric motor | |
JP2006232062A (en) | Vehicular steering unit | |
JP7024879B2 (en) | Assist mechanism and electric power steering device | |
JP3763536B2 (en) | Steering device | |
JP2010193620A (en) | Electric power steering device | |
JP2012192787A (en) | Actuator and electric power steering device | |
JP6605982B2 (en) | Power steering device | |
JPH07172326A (en) | Motor-driven power steering device | |
JP2009005477A (en) | Brushless motor for electric power steering devices |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051114 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070312 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090526 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090528 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091006 |