JP2007015495A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて駆動制御されるモータの回転力により操舵を補助する電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that assists steering by a rotational force of a motor that is driven and controlled based on a detection result of steering torque applied to a steering member.
ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの発生力を操舵機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられる操舵トルクをトルクセンサにより検出し、検出された操舵トルクに基づいて目標補助力を求め、この目標補助力を発生させるべく前記モータを駆動制御する構成となっている。 An electric power steering device that drives a steering assist motor in response to a rotation operation of a steering member such as a steering wheel and applies the generated force of the motor to a steering mechanism to assist steering, generates a steering torque applied to the steering member. The target assist force is detected based on the detected steering torque, and the motor is driven and controlled to generate the target assist force.
また、以上の如く算出される目標補助力を車速に応じて補正することにより良好な操舵感を実現し得ることが従来から知られている。この補正は、低速走行時又は停車時には、目標補助力を増量補正して操舵補助用のモータが発生する操舵補助力を大とし、運転者による操舵部材の操作を軽快に行わせる一方、高速走行時には、目標補助力を減量補正して操舵補助力を小とし、運転者に操作される操舵部材に適度な剛性を付与し、ふらつきのない安定した走行を実現するように行われている(例えば、特許文献1参照)。 Further, it has been conventionally known that a good steering feeling can be realized by correcting the target assist force calculated as described above in accordance with the vehicle speed. This correction increases the target assist force by increasing the target assist force when driving at low speed or stopping the vehicle, and increases the steering assist force generated by the motor for assisting the steering operation. In some cases, the target assist force is corrected by reducing the steering assist force so that the steering member operated by the driver is given appropriate rigidity to achieve stable running without wobbling (for example, , See Patent Document 1).
なお、特許文献1に開示された電動パワーステアリング装置においては、オルタネータにより検出されるエンジンの回転数を用いて車速を求めることにより、車速検出のための専用のセンサを不要としている。
ところが、以上の如く車速の遅速に応じて操舵補助力を増減する制御を行った場合、発進時及び加速時における操舵に違和感を伴うという問題がある。即ち、発進時及び加速時には、車両の荷重バランスが後側に移行するため操舵用の車輪(前輪)に加わる荷重が減少して操舵に要する力は小さくなるのに対し、停車状態からの発進時、又は低速状態下での加速時には、操舵補助用のモータが発生する操舵補助力は低車速に応じて増量補正された状態にあり、操舵部材の操作感が過度に軽くなって操舵が不安定となる。 However, when the control for increasing or decreasing the steering assist force is performed according to the slow speed of the vehicle as described above, there is a problem that the steering at the time of start and acceleration is uncomfortable. That is, when starting and accelerating, the load applied to the steering wheel (front wheel) decreases because the load balance of the vehicle shifts to the rear side, and the force required for steering is reduced, whereas when starting from a stopped state Or, when accelerating under low speed, the steering assist force generated by the steering assist motor is corrected to increase according to the low vehicle speed, and the steering member feels too light and the steering is unstable. It becomes.
以上の如き操舵の違和感は、車両の加速の有無を検出し、加速(発進を含む)状態にある間には、車速に応じた補正を含む目標補助力を減じることにより解消されるが、加速の有無を検出するための専用のセンサ(前後加速度センサ)が必要となり、装置構成の複雑化を招くという問題がある。また、車速センサによる検出車速を微分して加速の有無の検出のために利用することも可能であるが、この場合、検出に遅れが生じ、十分な解消効果は得られない。 The above-mentioned uncomfortable feeling of steering is solved by detecting the presence or absence of acceleration of the vehicle and reducing the target assist force including correction according to the vehicle speed while in the acceleration (including start) state. There is a problem that a dedicated sensor (longitudinal acceleration sensor) for detecting the presence / absence of this is required, resulting in a complicated apparatus configuration. Further, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor can be differentiated and used to detect the presence or absence of acceleration. However, in this case, the detection is delayed and a sufficient elimination effect cannot be obtained.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、車両の加速の有無を、専用のセンサを用いることなく、また遅れを伴わずに検出し、この検出結果に基づいて操舵補助力の減量補正を実施することにより、発進及び加速走行時における操舵の違和感を解消す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する。 The present invention has been made in view of such circumstances, and detects the presence or absence of acceleration of a vehicle without using a dedicated sensor and without delay, and based on the detection result, the amount of steering assist force is reduced. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that can eliminate the uncomfortable feeling of steering during starting and accelerating running by performing correction.
本発明の第1発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の操舵部材に加えられる操舵トルクと前記車両の走行速度とに基づいて目標補助力を定め、該目標補助力を発生すべく操舵補助用のモータを駆動制御する電動パワーステアリング装置において、前記車両のエンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサと、該エンジン回転センサの検出結果に基づいて前記車両の加速の有無を判定する判定手段と、該判定手段による加速の判定に応じて前記目標補助力を減量補正する補正手段とを備えることを特徴とする。 An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention determines a target assist force based on a steering torque applied to a steering member of a vehicle and a traveling speed of the vehicle, and is used for steering assist to generate the target assist force. In the electric power steering apparatus for driving and controlling the motor, an engine rotation sensor that detects a rotation speed of the engine of the vehicle, a determination unit that determines whether the vehicle is accelerated based on a detection result of the engine rotation sensor, And correction means for reducing the target assisting force in accordance with the determination of acceleration by the determining means.
また本発明の第2発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記操舵トルクの変化率を算出する手段と、該手段により算出される変化率が予め設定された下限値を超えているとき、前記補正手段による減量補正を中止する手段とを備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the electric power steering apparatus according to the first aspect of the invention, wherein the means for calculating the rate of change of the steering torque and the correction when the rate of change calculated by the means exceeds a preset lower limit value. Means for canceling the weight reduction correction by the means.
第1発明に係る電動パワーステアリング装置においては、エンジン回転センサにより検出されるエンジンの回転速度に基づいて加速の有無を判定するから、専用のセンサを用いずに、加速の有無を遅滞なく検出することができ、この検出に応じて目標補助力を減量補正するから、発進及び加速走行時における操舵の違和感を有効に解消し、安定した操舵を行わせることが可能となる。 In the electric power steering apparatus according to the first aspect of the invention, since the presence or absence of acceleration is determined based on the engine speed detected by the engine rotation sensor, the presence or absence of acceleration is detected without delay without using a dedicated sensor. Since the target assist force is corrected to decrease in accordance with this detection, it is possible to effectively eliminate the uncomfortable feeling of steering during start and acceleration travel, and to perform stable steering.
また第2発明に係る電動パワーステアリング装置においては、操舵部材に加えられる操舵トルクの変化率を算出し、この変化率が大きい場合には、加速の判定に応じた目標補助力の減量補正を中止するから、発進又は加速に伴うトルクステアの発生時に大なる操舵補助力を確保することができ、このトルクステアに抗すべくなされる操舵部材の操作が阻害される虞れがなく、発進時及び加速時の操舵をより安定して行わせることができる等、本発明は優れた効果を奏する。 In the electric power steering apparatus according to the second aspect of the invention, the rate of change of the steering torque applied to the steering member is calculated, and when the rate of change is large, the target auxiliary force reduction correction according to the acceleration determination is stopped. Therefore, it is possible to secure a large steering assist force when torque steer is generated due to start or acceleration, and there is no possibility that the operation of the steering member to resist this torque steer is obstructed. The present invention has an excellent effect that steering during acceleration can be performed more stably.
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。なお本図には、ラックピニオン式の操舵機構を備える車両への適用例が示されているが、本発明は、ボールねじ式の操舵機構等、他の形式の操舵機構を備える車両への適用も可能であることは言うまでもない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention. Although this figure shows an application example to a vehicle equipped with a rack and pinion type steering mechanism, the present invention is applied to a vehicle equipped with another type of steering mechanism such as a ball screw type steering mechanism. It goes without saying that it is possible.
ラックピニオン式の操舵機構は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックハウジング10の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸1と、ラックハウジング10の中途に交叉するピニオンハウジング20の内部に回転自在に支持されたピニオン軸2とを備える公知の構成を有している。
The rack-and-pinion type steering mechanism includes a
ラックハウジング10の両側から外部に突出するラック軸1の両端は、各別のタイロッド11,11を介して操舵輪としての左右の前輪12,12に連結されており、ピニオンハウジング20の外部に突出するピニオン軸2の上端は、ステアリング軸3を介して操舵部材としてのステアリングホイール30に連結されている。またピニオンハウジング20の内部に延びるピニオン軸2の下部には、図示しないピニオンが形成されており、該ピニオンは、ラックハウジング10との交叉部において、ラック軸1の外面に適長に亘って形成されたラック歯に噛合させてある。
Both ends of the
ステアリング軸3は、筒形をなすコラムハウジング31の内部に回転自在に支持され、該コラムハウジング31を介して、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って固定されており、コラムハウジング31の下方へのステアリング軸3の突出端にピニオン軸2が連結され、同じく上方への突出端にステアリングホイール30が固設されている。
The
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール30が回転操作された場合、この回転がステアリング軸3を介してピニオン軸2に伝達され、該ピニオン軸2の回転が、ピニオンとラック歯との噛合部においてラック軸1の軸長方向の移動に変換されることとなり、このようなラック軸1の移動により、左右の前輪12,12が各別のタイロッド11,11を介して押し引きされて操舵がなされる。
With the above configuration, when the
ステアリング軸3を支持するコラムハウジング31の中途には、ステアリングホイール30の回転操作によりステアリング軸3に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ4が設けてあり、該トルクセンサ4よりも下位置に操舵補助用のモータ5が取付けてある。
In the middle of the
トルクセンサ4は、検出対象となるステアリング軸3を上下の2軸に分割し、これらの2軸を捩れ特性が既知のトーションバーにより同軸上に連結し、操舵トルクの作用によりトーションバーの捩れを伴って前記2軸間に生じる相対角変位を適宜の手段により検出する公知の構成を有している。
The torque sensor 4 divides the
操舵補助用のモータ5は、コラムハウジング31の外側に軸心を略直交させて取り付けてあり、例えば、コラムハウジング31の内部に延びる出力端に固着されたウォームをステアリング軸3に外嵌固定されたウォームホイールに噛合させ、モータ5の回転を、ウォーム及びウォームホイールにより減速してステアリング軸3に伝えるように伝動構成されている。この構成により操舵補助用のモータ5の回転は、ステアリング軸3に減速伝動され、該ステアリング軸3の下端に連設されたピニオン軸2に回転力が付与されることとなり、この回転に応じて前述の如く行われる操舵が補助される。
The steering assist motor 5 is attached to the outside of the
なお操舵補助用のモータ5は、図示の位置に限らず、操舵トルクの検出がなされるトルクセンサ4よりも下位置であれば、ステアリング軸3、ピニオン軸2又はラック軸1に伝動構成して適宜の位置に取付けることができる。ラック軸1に伝動構成する場合、モータ5の回転をラック軸1の軸長方向の移動に変換するために、ボールねじ機構等の運動変換手段が必要となる。
The steering assist motor 5 is not limited to the position shown in the figure, and is configured to transmit to the
このように取付けられた操舵補助用のモータ5は、アシスト制御部6から図示しない駆動回路を介して与えられる制御指令に従って駆動される。アシスト制御部6には、トルクセンサ4による操舵トルクの検出値が与えられており、また車両の適宜部位に配された車速センサ7から車速の検出値が与えられ、更に、車両のエンジンに付設されたエンジン回転センサ8から、該エンジンの回転速度の検出値が与えられている。
The steering assist motor 5 attached in this way is driven according to a control command given from the
図2は、アシスト制御部6のブロック図である。アシスト制御部6は、内部バス60により相互に接続されたCPU61、ROM62及びRAM63を備え、ROM62に記憶された制御プログラムに従うCPU61の動作により以下のアシスト制御を実施するECUとして構成されており、トルクセンサ4による操舵トルクの検出値、車速センサ7による車速の検出値及びエンジン回転センサ8によるエンジンの回転速度の検出値は、入力インターフェイス64,65,66を介してCPU61に取り込まれるようになしてある。
FIG. 2 is a block diagram of the
図3は、アシスト制御部6の動作内容を示すフローチャートである。アシスト制御部6は、トルクセンサ4により検出される操舵トルクT及び車速センサ7により検出される車速Vを所定のサンプリング周期にて取込み(ステップ1、2)、次いでこれらの操舵トルクT及び車速Vを用いて、発生すべき操舵補助力の目標値(目標補助力)を算出する(ステップ3)。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation content of the
ステップ3での目標補助力の算出は、例えば、トルクセンサ4から取り込まれる操舵トルクTの検出値をROM62に格納された制御マップに適用して基準補助力を求め、この基準補助力を、車速センサ7から取り込まれる車速Vの遅速に応じて増減補正する手順によりなされる。なお、操舵トルクと目標補助力との関係を示す制御マップを車速毎に複数準備しておき、車速Vの検出結果に応じて選定された制御マップに操舵トルクTを適用し、車速Vによる補正項を含めた目標補助力を求める手順により行わせることもできる。このような目標補助力の算出動作は、従来から既知の動作であり、図3中には、単一のサブルーチンブロックにより示し、詳細な説明は省略する。
The calculation of the target auxiliary force in
以上の如く目標補助力の算出を終えた後、アシスト制御部6は、エンジン回転センサ8により検出されるエンジン回転数Nを用いて先に求められた目標補助力を減量補正する加速補正動作を行い(ステップ4)、得られた目標補助力を発生すべく操舵補助用のモータ5に制御指令を発し、該モータ5を駆動する(ステップ5)。
After completing the calculation of the target assist force as described above, the
図4は、加速補正動作の内容を示すフローチャートであり、この動作においてアシスト制御部6は、まず操舵トルクの変化率ΔTを算出する(ステップ11)。この算出は、ステップ1において取り込まれた現状の操舵トルクTx と、前回のサンプリング時に取り込まれた操舵トルクTX-1 とを用いた差分演算によりなされる。前回の操舵トルクTX-1 は、ワークエリアとしてのRAM63に記憶させておけばよい。
FIG. 4 is a flowchart showing the contents of the acceleration correction operation. In this operation, the
次いでアシスト制御部6は、算出されたΔTを予め設定された下限変化率δと比較する(ステップ12)。この比較の結果、ΔTがδ以上であると判定された場合(ステップ12:NO)には、ステップ13以降の処理、即ち、目標補助力の減量補正を行うことなくリターンする。
Next, the
この動作は、特に、前輪駆動車、4輪駆動車等、操舵用の車輪が走行用の駆動輪を兼ねる車両において、発進及び加速時に発生するトルクステアの影響を軽減するために必要となるものである。トルクステアは、左右夫々の駆動輪に伝達される駆動力の不可避のアンバランスに起因して、駆動力の変化が大きい加速時及び発進時に操舵力及び保舵力が変化し、進路の乱れを招来する現象である。 This operation is particularly necessary in order to reduce the influence of torque steer that occurs when starting and accelerating in vehicles such as front-wheel drive vehicles and four-wheel drive vehicles where steering wheels also serve as drive wheels for traveling. It is. Torque steer is caused by the unavoidable imbalance of the driving force transmitted to the left and right driving wheels, and the steering force and the steering force change during acceleration and start when the driving force changes greatly. It is a phenomenon that invites you.
前記ステップ12は、トルクステアの発生の有無の判定のために設けてあり、操舵トルクTの変化率ΔTが大きい場合(ステップ12:NO)、トルクステアが発生しており、これに抗するためのステアリングホイール30の操作がなされている状態であるとの判定がなされる。そして、この場合、目標補助力の減量補正を行わずにリターンするから、ステップ5において駆動される操舵補助用のモータ5による十分な操舵補助力の発生が維持されることとなり、トルクステアに抗すべく行われるステアリングホイール30の操作を阻害することがない。
The
一方、ステップ12における比較の結果、操舵トルクの変化率ΔTが下限変化率δよりも小さいと判定された場合(ステップ12:YES)、即ち、トルクステアが発生していないと判定された場合、アシスト制御部6は、エンジン回転センサ8により検出されるエンジンの回転速度Nを取込み(ステップ13)、この回転速度Nを、車速Vに応じて予め設定された基準回転速度N0 と比較する(ステップ14)。この比較の結果、現状の回転速度Nが基準回転速度N0 を超えている場合(ステップ14:YES)、加速中であると判定し、回転速度Nの検出値に基づいて加速補正量を設定し(ステップ15)、この加速補正量により目標補助力を減量補正して(ステップ16)リターンし、また現状の回転速度Nが基準回転速度N0 以下であった場合(ステップ14:NO)、加速中ではないと判定して、目標補助力の減量補正を行うことなくリターンする。
On the other hand, as a result of the comparison in
このようにアシスト制御部6においては、アクセル操作を伴う加速走行中は、定速走行中及び減速走行中に比してエンジンの回転速度が増大することに着目し、エンジン回転センサ8により検出されるエンジンの回転速度Nに基づいて加速の有無を判定し、この判定に応じて目標補助力が減じるから、操舵用の車輪の接地荷重が小さくなる加速走行中にステアリングホイール30に適度な剛性感を付与することができ、安定した操舵を行わせることができる。
In this way, the
ここで、エンジンの回転速度Nは、実際の車両の加速に先立って増加するから、加速の有無を遅滞なく判定することができ、またエンジン回転センサ8は、車両の駆動系の制御のために必須のセンサであり、専用のセンサを用いることなく加速の有無を判定することができる。
Here, since the rotational speed N of the engine increases prior to the actual acceleration of the vehicle, the presence or absence of acceleration can be determined without delay, and the
なおステップ15において設定される加速補正量は、回転速度Nの増加に応じて適宜に増大する値として設定されるのが望ましいが、回転速度Nの如何に拘らず一定の値として設定してもよい。 The acceleration correction amount set in step 15 is preferably set as a value that increases appropriately as the rotational speed N increases, but may be set as a constant value regardless of the rotational speed N. Good.
4 トルクセンサ
5 モータ
6 アシスト制御部
7 車速センサ
8 エンジン回転センサ
30 ステアリングホイール(操舵部材)
4 Torque sensor 5
30 Steering wheel (steering member)
Claims (2)
前記車両のエンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサと、
該エンジン回転センサの検出結果に基づいて前記車両の加速の有無を判定する判定手段と、
該判定手段による加速の判定に応じて前記目標補助力を減量補正する補正手段と
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In an electric power steering apparatus that determines a target assist force based on a steering torque applied to a steering member of a vehicle and a traveling speed of the vehicle, and drives and controls a motor for assisting steering to generate the target assist force.
An engine rotation sensor for detecting a rotation speed of the engine of the vehicle;
Determination means for determining the presence or absence of acceleration of the vehicle based on a detection result of the engine rotation sensor;
An electric power steering apparatus comprising: correction means for reducing and correcting the target auxiliary force according to the determination of acceleration by the determination means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005197648A JP2007015495A (en) | 2005-07-06 | 2005-07-06 | Electric power steering device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008284892A (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Nsk Ltd | Electric power steering device |
JP2010254030A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Jtekt Corp | Power steering device |
JP2010254235A (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Jtekt Corp | Steering device for vehicle |
-
2005
- 2005-07-06 JP JP2005197648A patent/JP2007015495A/en active Pending
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