JP2006062406A - Vehicular steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵ハンドルの操舵操作に応じて転舵輪を転舵する車両の操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus that steers steered wheels according to a steering operation of a steering handle.
従来から、例えば下記特許文献1に示されているように、操舵ハンドルの操舵操作に応じた転舵輪の転舵をアシストするために、操舵ハンドルに付与される操舵力を転舵輪へ伝達するための伝達機構に、電動モータの回転駆動力を減速器であるボールねじ機構を介して伝達するようした車両の操舵装置は知られている。
一般的に、この種の従来装置においては、摩擦力を低減するためにボールねじ機構(減速器)におけるクリアランスをある程度大きくしておく必要がある。特に、このクリアランスは、温度に応じて変化するものであるので、温度変化による減少をも考慮しておく必要がある。しかし、ボールねじ機構(減速器)にクリアランスをもたせると、ベルジャン路(石だたみ路)を走行したり、操舵ハンドルを切返し操作したりする場合には、ボールねじ機構のボールの衝突により異音が発生したり、減速器として減速ギヤを用いる場合には噛み合った歯の衝突により異音が発生したりする。特に、電動モータの回転速度の変動周期と制御系の固有振動の周期が一致すると、異音の発生が顕著となる。 Generally, in this type of conventional device, it is necessary to increase the clearance in the ball screw mechanism (decelerator) to some extent in order to reduce the frictional force. In particular, since this clearance changes according to the temperature, it is necessary to consider the decrease due to the temperature change. However, if the ball screw mechanism (speed reducer) is given clearance, an abnormal noise is generated when the ball screw mechanism collides with the ball screw mechanism when driving on a Belgian road (stone path) or turning the steering wheel. In the case of using a reduction gear as a speed reducer, abnormal noise is generated due to the collision of meshed teeth. In particular, when the fluctuation cycle of the rotational speed of the electric motor coincides with the natural vibration cycle of the control system, the generation of abnormal noise becomes significant.
本発明者は、この衝突による異音の発生が、電動モータの出力軸の角速度の変化に起因することに気がついた。本発明は、この着眼点に基づいてなされたもので、その目的は前記異音の発生を抑制するようにした車両の操舵装置を提供することにある。 The present inventor has noticed that the occurrence of abnormal noise due to this collision is caused by a change in the angular velocity of the output shaft of the electric motor. The present invention has been made based on this viewpoint, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that suppresses the generation of the abnormal noise.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、電動モータおよび減速器を備え、電動モータの回転を減速器を介して転舵輪に伝達するようにした車両の操舵装置において、電動モータの角速度を検出する角速度検出手段と、前記検出された角速度を用いて電動モータの角速度の変動を抑制するための抑制制御信号を生成して、同生成した抑制制御信号を電動モータの回転制御信号に加味する変動抑制制御手段とを設けたことにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that a vehicle steering apparatus includes an electric motor and a speed reducer, and transmits the rotation of the electric motor to the steered wheels via the speed reducer. And a suppression control signal for suppressing fluctuations in the angular velocity of the electric motor using the detected angular velocity, and adding the generated suppression control signal to the rotation control signal of the electric motor. And a fluctuation suppression control means for providing the same.
この場合、変動抑制制御手段を、例えば、電動モータの目標とする角速度を表す目標角速度と角速度検出によって検出された角速度との差分値を所定時間ごとに繰り返し計算する差分値計算手段と、差分値計算手段によって差分値が計算されるごとに同計算された差分値が取り得る値の上限および下限を制限する差分値制限手段と、差分値計算手段による計算に用いた目標角速度から差分値制限手段によって上限および下限の制限された差分値を減算して、同減算結果を差分値計算手段による次回の差分値の計算に用いられる目標角速度とするために目標角速度を更新する目標角速度更新手段とで構成し、前記計算された差分値を抑制制御信号とするとよい。 In this case, for example, the fluctuation suppression control unit includes a difference value calculation unit that repeatedly calculates a difference value between a target angular velocity representing a target angular velocity of the electric motor and an angular velocity detected by the angular velocity detection, and a difference value. Each time a difference value is calculated by the calculation means, a difference value limiting means for limiting an upper limit and a lower limit of values that can be taken by the calculated difference value, and a difference value limiting means from the target angular velocity used in the calculation by the difference value calculation means The target angular velocity updating means for subtracting the upper and lower limit limited difference values and updating the target angular velocity to make the subtraction result the target angular velocity used for the next difference value calculation by the difference value calculating means. The calculated difference value may be used as a suppression control signal.
また、この発明においては、例えば、電動モータの回転制御信号は操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための操舵アシスト制御信号であり、変動抑制制御手段は抑制制御信号を操舵アシスト制御信号に加味するようにするとよい。また、電動モータの回転制御信号は操舵ハンドルの操舵操作に応じて転舵輪を転舵するための転舵制御信号であり、変動抑制制御手段は抑制制御信号を転舵制御信号に加味するようにしてもよい。 In the present invention, for example, the rotation control signal of the electric motor is a steering assist control signal for assisting the steering operation of the steering wheel, and the fluctuation suppression control means adds the suppression control signal to the steering assist control signal. It is good to. The rotation control signal of the electric motor is a steering control signal for turning the steered wheels according to the steering operation of the steering handle, and the fluctuation suppression control means adds the suppression control signal to the steering control signal. May be.
これによれば、変動抑制制御手段が、電動モータの角速度の変動を抑制するための抑制制御信号を生成して電動モータの回転制御信号に加味するので、減速器に入力される電動モータの回転における角速度の変動が抑制される。その結果、減速器にクリアランスを設けても、同クリアランスによる異音の発生を防止できる。特に、変動抑制制御手段を、差分値計算手段、差分値制限手段および目標角速度更新手段で構成すれば、差分値制限手段における上限および下限の設定により、電動モータの回転における角速度の変動の抑制の程度、すなわち回転制御信号に対する電動モータの回転の追従性を可変することができ、異音の発生を抑えたうえで、電動モータの回転の追従性も確保するように簡単に調整できるようになる。 According to this, since the fluctuation suppression control means generates a suppression control signal for suppressing fluctuations in the angular velocity of the electric motor and adds it to the rotation control signal of the electric motor, the rotation of the electric motor input to the speed reducer The fluctuation of the angular velocity at is suppressed. As a result, even if a clearance is provided in the speed reducer, it is possible to prevent abnormal noise due to the clearance. In particular, if the fluctuation suppression control means is composed of a difference value calculation means, a difference value restriction means, and a target angular velocity update means, it is possible to suppress fluctuations in angular velocity during rotation of the electric motor by setting an upper limit and a lower limit in the difference value restriction means. The degree of follow-up of the rotation of the electric motor with respect to the rotation control signal can be varied, and it is possible to easily adjust the rotation follow-up of the electric motor while suppressing the occurrence of abnormal noise. .
a.第1実施形態
以下、本発明の第1実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、第1実施形態に係り、運転者による操舵操作に対してアシスト機能を有する車両の操舵装置の全体概略図である。
a. DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 relates to the first embodiment, and is an overall vehicle steering apparatus having an assist function with respect to a steering operation by a driver. FIG.
この車両の操舵装置は、操舵ハンドル11に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト12を備え、同シャフト12の下端にはピニオンギヤ13が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ13は、ラックバー14に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー14の両端には左右前輪FW1,FW2が操舵可能に接続されており、左右前輪FW1,FW2は、ステアリングシャフト12の軸線回りの回転に伴うラックバー14の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。ラックバー14には、操舵アシスト用の電動モータ15が組み付けられている。電動モータ15の回転は、減速器を構成するボールねじ機構16によって減速されるとともにラックバー14の直線運動に変換される。
The vehicle steering apparatus includes a
次に、電動モータ15の作動を制御する電気制御装置20について説明する。電気制御装置20は、操舵トルクセンサ21、回転角センサ22および車速センサ23を備えている。操舵トルクセンサ21は、ステアリングシャフト12の上部に組み付けられていて、操舵ハンドル11の回動操作によってステアリングシャフト12に作用する操舵トルクTrを検出する。なお、操舵トルクTrは、正負の値により操舵ハンドル11の右方向および左方向の操舵時の操舵トルクTrを表す。回転角センサ22は、電動モータ15に組み付けられて、電動モータ15の中立位置からのモータ回転角θmを検出する。なお、モータ回転角θmは、正負の値により電動モータ15の正逆回転時の回転角を表す。車速センサ23は、車速Vを検出して出力する。
Next, the
また、電気制御装置20は、操舵トルクセンサ21、回転角センサ22および車速センサ23に接続された電子制御ユニット24を備えている。電子制御ユニット24は、CPU,ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とし、図2のアシスト制御プログラムを実行することにより、駆動回路25を介して電動モータ15を駆動制御する。駆動回路25は、電子制御ユニット24によって指定される駆動電流を電動モータ15に流す。
The
次に、上記のように構成した第1実施形態の動作について説明する。電子制御ユニット24は、イグニッションスイッチの投入により、アシスト制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行し始める。アシスト制御プログラムの実行は図2のステップS10にて開始され、ステップS11にて操舵トルクセンサ21、回転角センサ22および車速センサ23から、操舵トルクTr、モータ回転角θmおよび車速Vをそれぞれ入力する。
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. The
次に、電子制御ユニット24は、ステップS12にて、ROM内に設けられているアシスト指令値テーブルを参照して、操舵トルクTrおよび車速Vに応じて変化する目標アシストトルクTasを計算する。このアシスト指令値テーブルは、図3に示すように、複数の代表的な車速値ごとに、操舵トルクTrの増加に従って非線形増加する複数の目標アシストトルクTasを記憶している。この目標アシストトルクTasは、同一の操舵トルクTrに対して、車速Vが低いほど大きい。なお、このアシスト指令値テーブルを利用するのに代えて、操舵トルクTrおよび車速Vに応じて変化する目標アシストトルクTrを関数により予め定義しておき、同関数を利用して目標アシストトルクTrを計算するようにしてもよい。
Next, in step S12, the
前記ステップS12の処理後、電子制御ユニット24は、ステップS13にて、今回および前回のアシスト制御プログラムの実行時にステップS11の処理によって入力した両モータ回転角θmを用いて微分演算を実行することにより、電動モータ15の角速度ω(=dθm/dt)を計算する。そして、ステップS14にて、今回の目標角速度ω*から前記計算した今回の角速度ωを減算することにより、角速度の差分値Δω(=ω*−ω)を計算する。なお、目標角速度ω*は、電動モータ15の目標とする角速度を表す変数であり、前回のアシスト制御プログラムの実行時に計算された値である。
After the process of step S12, the
この差分値Δωの計算後、電子制御ユニット24は、ステップS15にて差分値Δωに基づいて制御トルクTcを計算する。この制御トルクTcの計算においては、例えば、PID制御手法を利用できる。すなわち、差分値Δωに係数k1を乗じた比例項k1・Δωと、差分値Δωを微分した微分値d(Δω)/dtに係数k2を乗じた微分項k2・d(Δω)/dtと、差分値Δωを積分した積分値∫(Δω)dtに係数k3を乗じた積分項k3・∫(Δω)dtとを加算した値を制御トルクTc(=k1・Δω+k2・d(Δω)/dt+k3・∫(Δω)dt)とする。なお、差分値Δωの微分演算および積分演算においては、以前にアシスト制御プログラムの実行時において計算した差分値Δωを、今回のアシスト制御プログラムの実行時において計算した差分値Δωに加えて利用する。また、係数k1,k2,k3は、予め決められた値である。さらに、前記制御トルクTcの計算においては、PID制御手法を用いないで、比例項k1・Δω、微分項k2・d(Δω)/dtおよび積分項k3・∫(Δω)dtのいずれか一つを制御トルクTcとし、またはいずれか二つの加算値を制御トルクTcとしてもよい。
After calculating the difference value Δω, the
次に、電子制御ユニット24は、ステップS16にて、駆動回路25を介して電動モータ15を制御して、前記計算した目標アシストトルクTasに制御トルクTcを加算した大きさのトルクTas+Tcが発生されるように電動モータ15を作動させる。具体的には、電子制御ユニット24は前記トルクTas+Tcに比例した大きさの電流を表す電流指令値を駆動回路25に出力し、駆動回路25は電流指令値により指定された大きさの電流を電動モータ15に流す。
Next, in step S16, the
これにより、電動モータ15は、その出力軸にトルクTas+Tcに等しい回転トルクを出力する。そして、この回転トルクはボールねじ機構16に伝達され、ボールねじ機構16は電動モータ15の回転を減速するとともに直線運動に変換して、ラックバー14を軸線方向に駆動する。その結果、運転者による操舵ハンドル11の回動操作が電動モータ15によりアシストされ、左右前輪FW1,FW2は運転者による操舵力と電動モータ15によるアシスト力により操舵される。
Thereby, the
前記ステップS16の電動モータ15の制御後、ステップS17,S18の処理によって次回のアシスト制御プログラムのために目標角速度ω*を更新し、ステップS19にてこのアシスト制御プログラムの実行を一旦終了する。ステップS17においては、前記ステップS14の処理によって計算された差分値Δωが取り得る値の上限および下限を制限するリミッタ処理を実行する。このリミッタ処理においては、ROM内に設けられている差分値テーブルを参照して、差分値Δωに対応した目標差分値Δωを計算する。差分値テーブルは、図4に示すように、予め決めた差分値Δωの所定範囲(負の所定値−Δω1以上かつ正の所定値Δω1以下までの範囲内)で線形変化し、前記所定範囲外(負の所定値−Δω1未満および正の所定値Δω1を越えた範囲内)で一定値にとなる目標差分値Δω*を記憶している。なお、本第1実施形態では、前記予め決めた差分値Δωの所定範囲で、差分値Δωに対して線形変化する目標差分値Δω*の比例係数は「1」であるが、「1」以外の値を採用してもよい。さらに、予め決めた差分値Δωの所定範囲で、差分値Δωに対して目標差分値Δω*を非線形変化させるようにしてもよい。また、この差分値テーブルを利用するのに代えて、差分値Δωに応じて前記特性で変化する目標差分値Δω*を関数により予め定義しておき、同関数を利用して目標差分値Δω*を計算するようにしてもよい。
After the control of the
ステップS18においては、前記ステップS14の計算処理にて利用した目標角速度ω*(すなわち前回のアシスト制御プログラムの実行時のステップS18の処理により計算した目標角速度ω*)から、前記ステップS17のリミッタ処理によって得た目標差分値Δω*を減算して、同減算結果ω*−Δω*を新たな目標角速度ω*(=ω*−Δω*)とすることにより、目標角速度ω*を更新する。そして、次回のアシスト制御プログラムの実行時に、この更新された目標角速度ω*が用いられる。なお、目標角速度ω*の初期値は、図示しない初期設定処理により、例えば「0」に設定されている。 In step S18, the limiter process in step S17 is performed from the target angular speed ω * used in the calculation process in step S14 (that is, the target angular speed ω * calculated in step S18 when the assist control program is executed last time). The target angular velocity ω * is updated by subtracting the target difference value Δω * obtained by the above and setting the subtraction result ω * −Δω * as a new target angular velocity ω * (= ω * −Δω *). The updated target angular velocity ω * is used when the assist control program is executed next time. The initial value of the target angular velocity ω * is set to “0”, for example, by an initial setting process (not shown).
上記のように動作する第1実施形態においては、前記ステップS13〜S16の処理によって、電動モータ15の回転トルクが、目標アシストトルクTasに加えた制御トルクTcにより、目標角速度ω*に近づくように制御される。そして、この目標角速度ω*は、前記ステップS18の処理により電動モータ15の現実の角速度ωに近づくように変更されるが、ステップS17のリミッタ処理によって目標差分値Δω*の変化幅が制限される。すなわち、ステップS17、S18の処理により、目標角速度ω*の変化が抑制されるように制御される。その結果、電動モータ15の回転制御に対する制御トルクTcによる制御項は、電動モータ15の角速度の変動を抑制するように作用する。したがって、減速器であるボールねじ機構16に入力される電動モータ15の回転における角速度の変動が抑制され、ボールねじ機構16にクリアランスを設けても、同クリアランスによる異音の発生を防止できる。
In the first embodiment that operates as described above, the rotational torque of the
前記ステップS17のリミッタ処理においては、所定値Δω1の絶対値|Δω1|を小さく設定することにより、目標角速度ω*の変化はより大きく制限され、電動モータ15の角速度の変動がより大きく抑制すなわち目標アシストトルクTasに対する電動モータ15の回転の追従性が悪くなる。逆に、所定値Δω1の絶対値|Δω1|を大きく設定することにより、目標角速度ω*の変化の制限は緩和され、電動モータ15の角速度の大きな変動が許容すなわち目標アシストトルクTasに対する電動モータ15の回転の追従性が良好となる。したがって、このリミッタ処理の制限特性を適当に設定するだけで、電動モータ15の回転における角速度の変動の抑制の程度、すなわち目標アシストトルクTasに対する電動モータ15の回転の追従性を可変することができ、異音の発生を抑えたうえで、電動モータ15の回転の追従性も確保するように簡単に調整できるようになる。
In the limiter process in step S17, by setting the absolute value | Δω1 | of the predetermined value Δω1 small, the change in the target angular velocity ω * is more greatly restricted, and the variation in the angular velocity of the
なお、上記第1実施形態においては、ラックバー14を電動モータ15で駆動することにより、操舵ハンドル11の操舵操作をアシストするようにした。しかし、これに代えて、ステアリングシャフト12を軸線周りに駆動することにより、操舵ハンドル11の操舵操作をアシストするようにしてもよい。この場合、図1に破線で示すように、電動モータ31をステアリングシャフト12に組み付けて、電動モータ31の回転を減速器32を介してステアリングシャフト12に伝達して同シャフト12を軸線周りに駆動するようにすればよい。なお、この場合の減速器32としては、小歯車と大歯車の組み合わせ、遊星歯車機構などかる減速ギヤ機構を利用するとよい。また、この場合も、電動モータ31に回転角センサ33を組み付けて、電動モータ31の回転角θmを検出するようにする。
In the first embodiment, the steering operation of the steering handle 11 is assisted by driving the
このように構成した変形例においては、減速器32を構成する歯車機構内の噛み合った歯の衝突の異音が問題となる。しかし、上記第1実施形態の場合と同様に、電子制御ユニット24は、図2のアシスト制御プログラムを実行することにより、電動モータ31の回転を上記第1実施形態と同様に制御する。したがって、この変形例によっても、上記第1実施形態の場合と同様に、前記噛み合った歯の衝突による異音の発生が良好に抑えられる。
In the modified example configured as described above, an abnormal noise caused by the collision of meshed teeth in the gear mechanism constituting the
b.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について図面を用いて説明すると、図5は、第2実施形態に係り、ステヤバイワイヤ方式の車両の操舵装置の全体概略図である。
b. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is an overall schematic diagram of a steer-by-wire vehicle steering apparatus according to the second embodiment.
この車両の操舵装置も、操舵ハンドル41に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト42を備え、同シャフト42の下端には操舵反力用の電動モータ43が組み付けられている。電動モータ43は、その回転により操舵ハンドル41の回動操作に対して操舵反力を付与する。
This vehicle steering apparatus also includes a steering
また、この車両の操舵装置は、ステアリングシャフト42とは分離されて左右方向に延設された転舵軸44を備えている。転舵軸44の両端には左右前輪FW1,FW2が操舵可能に接続されており、左右前輪FW1,FW2は転舵軸44の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。転舵軸44には、転舵用の電動モータ45が組み付けられている。電動モータ45の回転は、減速器を構成するボールねじ機構46によって減速されるとともに転舵軸44の直線運動に変換される。
Further, the vehicle steering apparatus includes a steered
次に、電動モータ43、45の作動を制御する電気制御装置50について説明する。電気制御装置50は、操舵角センサ51および回転角センサ52を備えている。操舵角センサ51は、ステアリングシャフト42に組み付けられていて、ステアリングシャフト42の軸線周りの回転角を検出することによりハンドル操舵角θhを検出する。なお、ハンドル操舵角θhは、正負の値により操舵ハンドル11の右方向および左方向の操舵角を表す。回転角センサ52は、電動モータ45に組み付けられて、電動モータ45の中立位置からのモータ回転角θmを検出する。なお、モータ回転角θmは、正負の値により電動モータ15の正逆回転時の回転角を表す。
Next, the
また、電気制御装置50は、操舵角センサ51および回転角センサ52に接続された電子制御ユニット53を備えている。電子制御ユニット53も、CPU,ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とし、図6の操舵制御プログラムを実行することにより、駆動回路54,55を介して電動モータ43,45を駆動制御する。駆動回路54,55は、電子制御ユニット53によって指定される駆動電流を電動モータ43,45にそれぞれ流す。
Further, the
次に、上記のように構成した第2実施形態の動作について説明する。電子制御ユニット24は、イグニッションスイッチの投入により、操舵制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行し始める。操舵制御プログラムの実行は図6のステップS20にて開始され、ステップS21にて操舵角センサ51および回転角センサ52から、ハンドル操舵角θhおよびモータ回転角θmをそれぞれ入力する。次に、ステップS22にて、前記入力したモータ回転角θmに基づいて、ボールねじ機構46などを考慮した比例変換により左右前輪FW1,FW2の実転舵角δを計算する。
Next, the operation of the second embodiment configured as described above will be described. The
次に、電子制御ユニット53は、ステップS23にて、ROM内に予め用意された目標転舵角テーブルを参照して、前記入力したハンドル操舵角θhに対応する目標転舵角δ*を計算する。この目標転舵角テーブルは、図7に示すように、ハンドル操舵角θhの増加に従って増加する目標転舵角δ*を記憶している。なお、目標転舵角テーブルを用いるのに代えて、ハンドル操舵角θhと目標転舵角δ*との関係を予め定めた関数を定義しておいて、同関数を用いて前記入力した操舵角θに対応する目標転舵角δ*を計算するようにしてもよい。また、車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサなどを設けて、前記各センサによって検出された車速、ヨーレート、横加速度などに応じて前記計算した目標転舵角δ*を補正するようにしてもよい。
Next, in step S23, the
次に、電子制御ユニット53は、ステップS24にて、目標操舵反力テーブルを参照して、前記入力したハンドル操舵角θhに対応する目標操舵反力Thを計算する。この目標操舵反力テーブルは、図8に示すように、ハンドル操舵角θhの増加に従って増加する目標操舵反力Thを記憶している。なお、目標操舵反力テーブルを用いるのに代えて、ハンドル操舵角θhと目標操舵反力Thとの関係を予め定めた関数を定義しておいて、同関数を用いて前記入力したハンドル操舵角θhに対応する目標操舵反力Thを計算するようにしてもよい。なお、この場合にも、車速、ヨーレート、横加速度などに応じて目標操舵反力Thを補正してもよい。
Next, in step S24, the
これらの目標転舵角δ*および目標操舵反力Thの計算後、電子制御ユニット53は、上記第1実施形態の図2のステップS13〜S15と同様なステップS25〜S27の処理により、差分値Δωおよび制御トルクTcを計算する。そして、電子制御ユニット24は、ステップS28にて、前記計算した目標転舵角δ*から実転舵角δを減算した減算値δ*−δに所定の係数kを乗算し、同乗算値k・(δ*−δ)に制御トルクTcを加算した制御信号k・(δ*−δ)+Tcに応じて電動モータ45の作動を駆動回路55を介して制御する。具体的には、電子制御ユニット53は前記制御信号k・(δ*−δ)+Tcに比例した大きさの電流を表す電流指令値を駆動回路55に出力し、駆動回路55は電流指令値により指定された大きさの電流を電動モータ45に流す。
After calculating the target turning angle δ * and the target steering reaction force Th, the
これにより、電動モータ45は、その出力軸に制御信号k・(δ*−δ)+Tcに等しい回転トルクを出力する。そして、この回転トルクはボールねじ機構46に伝達され、ボールねじ機構46は電動モータ45の回転を減速するとともに直線運動に変換して、転舵軸44を軸線方向に駆動する。その結果、左右前輪FW1,FW2は、基本的には目標転舵角δ*に転舵される。
As a result, the
前記転舵用の電動モータ45の制御後、電子制御ユニット53は、ステップS29にて、駆動回路54を介して操舵反力用の電動モータ43を制御して、前記計算した目標操舵反力Thに等しいトルクを電動モータ45に発生させる。具体的には、電子制御ユニット53は操舵反力Thに比例した大きさの電流を表す電流指令値を駆動回路54に出力し、駆動回路55は電流指令値により指定された大きさの電流を電動モータ43に流す。これにより、運転者による操舵ハンドル11の操舵操作に対して適度な操舵反力Thが付与される。
After the control of the
前記ステップS28,S29の電動モータ43,45の制御後、ステップS30,S31にて、上記第1実施形態の図2のステップS17,S18と同様な処理により、次回のアシスト制御プログラムのために目標角速度ω*を更新し、ステップS32にてこのアシスト制御プログラムの実行を一旦終了する。
After the control of the
上記のように動作する第2実施形態においては、上記第1実施形態の場合と同様、前記ステップS25〜S28の処理によって、電動モータ45の回転トルクは、目標転舵角δ*と実転舵角δの差分値δ*―δに加えた制御トルクTcにより制御される。そして、この場合も、上記第1実施形態の場合と同様に、前記ステップS30,S31の処理により、電動モータ45の回転制御に対する制御トルクTcによる制御項は、電動モータ45の角速度の変動を抑制するように作用する。その結果、減速器であるボールねじ機構46に入力される電動モータ45の回転における角速度の変動が抑制され、ボールねじ機構46にクリアランスを設けても、同クリアランスによる異音の発生を防止できる。また、上記第1実施形態の場合と同様に、ステップS30のリミッタ処理の制限特性を適当に設定するだけで、電動モータ45の回転における角速度の変動の抑制の程度、すなわち左右前輪FW1,FW2を目標転舵角δ*に転舵するための制御信号δ*−δに対する電動モータ45の回転の追従性の可変することができ、異音の発生を抑えたうえで、電動モータ45の回転の追従性も確保するように簡単に調整できるようになる。
In the second embodiment that operates as described above, as in the case of the first embodiment, the rotational torque of the
なお、上記第2実施形態においては、転舵軸44を電動モータ45およびボールねじ機構46により直線的に駆動して左右前輪FW1,FW2を転舵するようにした。しかし、これに代えて、図9に示すように電動モータ61の回転トルクを減速器62を介してピニオンギヤ63に伝達し、同ピニオンギヤ63を回転駆動するようにしてもよい。なお、この場合の減速器62も、小歯車と大歯車の組み合わせ、遊星歯車機構などかる減速ギヤ機構を利用するとよい。そして、ピニオンギヤ63は、ラックバー64に形成されたラック歯と噛み合い、その回転によりラックバー64を軸線方向に変位させる。ラックバー64の両端には左右前輪FW1,FW2が操舵可能に接続されており、電動モータ61の回転に伴うラックバー64の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。また、この場合も、電動モータ61に回転角センサ65を組み付けて、電動モータ31の回転角θmを検出するようにする。
In the second embodiment, the steered
このように構成した変形例においては、減速器を構成する歯車機構内の噛み合った歯の衝突の異音が問題となる。しかし、上記第2実施形態の場合と同様に、電子制御ユニット53は、図6の操舵制御プログラムを実行することにより、電動モータ61の回転を上記第2実施形態と同様に制御する。したがって、この変形例によっても、上記第2実施形態の場合と同様に、前記噛み合った歯の衝突による異音の発生が良好に抑えられる。
In the modified example configured as described above, an abnormal noise caused by collision of meshed teeth in the gear mechanism constituting the speed reducer becomes a problem. However, as in the case of the second embodiment, the
c.その他の変形例
さらに、本発明は上記第1および第2実施形態、ならびにそれらの変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
c. Other Modifications Further, the present invention is not limited to the first and second embodiments and the modifications, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention.
上記第1実施形態およびその変形例においてはステップS17,S18の演算処理により目標角速度ω*を計算し、上記第2実施形態およびその変形例においてはステップS30,S31の演算処理により目標角速度ω*を計算するようにした。しかし、これらの演算処理に加えて、前記計算された目標角速度ω*にローパスフィルタ処理を実行する演算処理を施して、さらに、目標角速度ω*の変化を抑制するようにしてもよい。 In the first embodiment and the modification thereof, the target angular velocity ω * is calculated by the calculation processing of steps S17 and S18. In the second embodiment and the modification thereof, the target angular velocity ω * is calculated by the calculation processing of steps S30 and S31. Was calculated. However, in addition to these calculation processes, a calculation process for executing a low-pass filter process may be performed on the calculated target angular velocity ω * to further suppress a change in the target angular velocity ω *.
さらに、上記第1および第2実施形態、ならびにそれらの変形例においては、操舵ハンドル11,41として回動操作されるものを採用した。しかし、この操舵ハンドル11、41に代えて、例えばジョイスティックなどのように直線的な操作により左右前輪FW1,FW2を操舵させる操舵ハンドルを利用した車両の操舵装置にも本発明は適用される。 Furthermore, in the said 1st and 2nd embodiment and those modifications, what was rotated as the steering handles 11 and 41 was employ | adopted. However, the present invention is also applicable to a vehicle steering apparatus using a steering handle for steering the left and right front wheels FW1 and FW2 by a linear operation such as a joystick instead of the steering handles 11 and 41.
11,41…操舵ハンドル、12,42…ステアリングシャフト、13…ピニオンギヤ、14…ラックバー、15、31,43,45,61…電動モータ、16,46…ボールねじ機構、21…操舵トルクセンサ、22、33,52,65…回転角センサ、23…車速センサ、24,53…電子制御ユニット、32,62…減速器、44…転舵軸、51…操舵角センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
電動モータの角速度を検出する角速度検出手段と、
前記検出された角速度を用いて電動モータの角速度の変動を抑制するための抑制制御信号を生成して、同生成した抑制制御信号を電動モータの回転制御信号に加味する変動抑制制御手段とを設けたことを特徴とする車両の操舵装置。 In a vehicle steering apparatus comprising an electric motor and a speed reducer, wherein the rotation of the electric motor is transmitted to the steered wheels via the speed reducer.
Angular velocity detection means for detecting the angular velocity of the electric motor;
Fluctuation suppression control means for generating a suppression control signal for suppressing the fluctuation of the angular velocity of the electric motor using the detected angular velocity and adding the generated suppression control signal to the rotation control signal of the electric motor is provided. A vehicle steering system characterized by that.
電動モータの目標とする角速度を表す目標角速度と前記角速度検出によって検出された角速度との差分値を所定時間ごとに繰り返し計算する差分値計算手段と、
前記差分値計算手段によって差分値が計算されるごとに同計算された差分値が取り得る値の上限および下限を制限する差分値制限手段と、
前記差分値計算手段による計算に用いた目標角速度から前記差分値制限手段によって上限および下限の制限された差分値を減算して、同減算結果を前記差分値計算手段による次回の差分値の計算に用いる目標角速度とするために目標角速度を更新する目標角速度更新手段とで構成し、前記計算された差分値を前記抑制制御信号とする車両の操舵装置。 2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the fluctuation suppression control means is
Difference value calculation means for repeatedly calculating a difference value between a target angular velocity representing a target angular velocity of the electric motor and the angular velocity detected by the angular velocity detection every predetermined time;
Difference value limiting means for limiting the upper and lower limits of the values that can be taken by the difference value calculated each time the difference value is calculated by the difference value calculating means;
The difference value limited by the difference value limiting unit is subtracted from the target angular velocity used in the calculation by the difference value calculating unit, and the subtraction result is used to calculate the next difference value by the difference value calculating unit. A vehicle steering apparatus comprising target angular velocity update means for updating a target angular velocity to obtain a target angular velocity to be used, and using the calculated difference value as the suppression control signal.
The rotation control signal of the electric motor is a steering control signal for turning the steered wheels in accordance with a steering operation of the steering handle, and the fluctuation suppression control means adds the suppression control signal to the steering control signal. The vehicle steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein
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