JP2938494B2 - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device

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和美 津田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動式パワーステアリング装置、特に車速感
応型の電動式パワーステアリング装置に関するものであ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering device, and more particularly to a vehicle speed-sensitive electric power steering device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般の電動式パワーステアリング装置は、第4図に示
すような構造となっている。即ち、ハンドル1にはステ
アリングシャフト2が固定され、このシャフト2の先端
にピニオン3が連結されている。ピニオン3は軸方向へ
往復動作自在なラック4と噛み合っている。上記ステア
リングシャフト2の途中にはトルクセンサ5が取り付け
られており、ステアリングシャフト2に作用する操舵ト
ルクを検出している。上記ラック4には操舵トルクをア
シストするためのピニオン6も噛み合っており、このピ
ニオン6は電動モータ7によって駆動される。上記ラッ
ク4の両端は、タイロッド8,9を介して左右の操舵輪10,
11を支持したステアリングナックル12,13と連結されて
いる。
A general electric power steering device has a structure as shown in FIG. That is, a steering shaft 2 is fixed to the steering wheel 1, and a pinion 3 is connected to a tip of the shaft 2. The pinion 3 is meshed with a rack 4 which can reciprocate in the axial direction. A torque sensor 5 is mounted in the middle of the steering shaft 2, and detects a steering torque acting on the steering shaft 2. A pinion 6 for assisting steering torque is also meshed with the rack 4, and the pinion 6 is driven by an electric motor 7. Both ends of the rack 4 are connected to left and right steered wheels 10, 10 via tie rods 8, 9.
It is connected to steering knuckles 12 and 13 that support 11.

コントローラ20には上記トルクセンサ5の操舵トルク
信号と車速センサ14の車速信号とが入力され、これら入
力信号に基づいて第5図のようにアシスト電流を制御
し、このアシスト電流を電動モータ7に入力してハンド
ル操舵力を補助している。そのため、低速コーナリング
時や車庫入れ時にハンドル操作が容易になるとともに、
高速走行時にはハンドル手応え感を得ることができ、走
行安定性を確保できる。
The steering torque signal of the torque sensor 5 and the vehicle speed signal of the vehicle speed sensor 14 are input to the controller 20. Based on these input signals, the assist current is controlled as shown in FIG. Input to assist steering force. This facilitates steering operation when cornering at low speed or entering the garage,
When driving at high speeds, the driver can feel a sense of response to the steering wheel and can maintain driving stability.

ところが、上記のように操舵トルク信号と車速信号と
によってアシスト電流を第5図のように制御しただけで
は、モータやその駆動系の慣性によって応答遅れが生じ
やすく、ハンドル1の切り始めにモータ7に小さな電流
しか流れず、ハンドル1が重いという問題が生じる。
However, simply controlling the assist current as shown in FIG. 5 by the steering torque signal and the vehicle speed signal as described above tends to cause a response delay due to the inertia of the motor and its drive system. However, there is a problem that the steering wheel 1 is heavy because only a small current flows through the steering wheel.

このような応答性の遅れを解消するため、第6図のよ
うにアシスト電流に操舵トルクの時間変化率(時間微
分)に応じた微分補正電流を加算してモータ7の駆動電
流としたものが知られている。即ち、コントローラ20は
アシスト電流決定回路21と微分補正回路22とモータ駆動
回路23とを備えており、アシスト電流決定回路21には車
速センサ14で検出された車速Vとトルクセンサ5で検出
された操舵トルクTとが入力され、微分補正回路22には
操舵トルクTのみが入力される。アシスト電流決定回路
21は、第5図のように操舵トルクTの増大とともに増大
し、かつ車速Vの増大とともに低下するアシスト電流を
得るためのアシスト信号を出力する。また、微分補正回
路22は第7図のように操舵トルクTの時間変化率に応じ
た微分補正電流を得るための微分補正信号を出力する。
アシスト信号と微分補正信号は加算点24で加算され、モ
ータ駆動回路23に入力される。ここで上記加算信号は増
幅され、駆動電流としてモータ7に入力される。
In order to eliminate such a delay in responsiveness, a drive current of the motor 7 is obtained by adding a differential correction current corresponding to a time change rate (time derivative) of the steering torque to the assist current as shown in FIG. Are known. That is, the controller 20 includes an assist current determination circuit 21, a differential correction circuit 22, and a motor drive circuit 23. The assist current determination circuit 21 detects the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 14 and the vehicle speed V detected by the torque sensor 5. The steering torque T is input, and only the steering torque T is input to the differential correction circuit 22. Assist current decision circuit
Numeral 21 outputs an assist signal for obtaining an assist current which increases as the steering torque T increases and decreases as the vehicle speed V increases as shown in FIG. Further, the differential correction circuit 22 outputs a differential correction signal for obtaining a differential correction current corresponding to the time change rate of the steering torque T as shown in FIG.
The assist signal and the differential correction signal are added at an addition point 24 and input to the motor drive circuit 23. Here, the addition signal is amplified and input to the motor 7 as a drive current.

このように、アシスト電流に微分補正電流を加えるこ
とによって、ハンドル切り始めた時に瞬間的に大きな駆
動電流がモータ7に流れ、応答の遅れを解消できる。
As described above, by adding the differential correction current to the assist current, a large driving current instantaneously flows to the motor 7 when the steering wheel starts to be turned, so that the response delay can be eliminated.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、上記のようなパワーステアリング装置の場
合、微分補正電流は車速に関係なく操舵トルクの時間変
化率のみに応じて変化するため、高速走行時に操舵を開
始すると同時に大きな駆動電流がモータ7に流れ、アシ
スト力が働いてハンドルが軽くなり過ぎるという問題が
ある。つまり、車速感応型パワーステアリング装置の長
所である高速走行時の走行安定性を損なう結果となる。
However, in the case of the power steering device as described above, the differential correction current changes only in accordance with the time rate of change of the steering torque regardless of the vehicle speed. However, there is a problem that the steering wheel becomes too light due to the assist force. That is, the driving stability at the time of high-speed driving, which is an advantage of the vehicle speed-sensitive power steering device, is impaired.

そこで、本発明の目的は、高速走行時におけるハンド
ル手応え感を保持しつつ、低速走行時のアシスト応答性
を改善した電動式パワーステアリング装置を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that has improved steering response during low-speed running while maintaining a feeling of handle response during high-speed running.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明は、ステアリング
系の操舵トルクを検出するトルクセンサと、車両の車速
を検出する車速センサと、操舵トルクをアシストして操
舵輪に伝達する電動モータと、少なくとも上記センサか
らの検出信号に応じて電動モータの駆動電流を制御する
コントローラを備えた電動式パワーステアリング装置に
おいて、上記コントローラは、操舵トルクの増大に応じ
て増大しかつ車速の増大に応じて減少するアシスト電流
を決定するアシスト電流決定回路と、操舵トルクの時間
変化率の増大に応じて増大する微分補正電流を決定する
微分補正回路と、アシスト電流と微分補正電流とを加算
して得られるモータ駆動電流をモータに出力するモータ
駆動回路とを備え、上記微分補正回路は、車速の増大に
つれて微分補正電流を小さく設定したことを特徴とする
ものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a torque sensor that detects a steering torque of a steering system, a vehicle speed sensor that detects a vehicle speed of a vehicle, an electric motor that assists the steering torque and transmits the steering torque to a steered wheel, In an electric power steering apparatus including a controller that controls a drive current of an electric motor according to a detection signal from the sensor, the controller increases as a steering torque increases and decreases as a vehicle speed increases. An assist current determination circuit for determining an assist current, a differential correction circuit for determining a differential correction current that increases in accordance with an increase in the time rate of change of the steering torque, and a motor drive obtained by adding the assist current and the differential correction current A motor drive circuit that outputs a current to a motor, wherein the differential correction circuit is configured to output the differential correction current as the vehicle speed increases. It is characterized in that it has smaller.

〔作用〕[Action]

ハンドルを操舵すると、操舵トルクと車速とに応じた
アシスト電流と、操舵トルクセンサの時間変化率に応じ
た微分補正電流との加算電流がモータに流れ、ハンドル
操舵力がアシストされる。このとき、微分補正電流は車
速と操舵トルクとに関連して設定されており、特に高速
走行時には低速走行時に比べて操舵トルクの時間変化率
の上昇に伴う微分補正電流の上昇度が小さくなるように
設定されているので、低速時には大きな微分補正電流が
流れて、大きなアシスト力を発揮でき、逆に高速時には
小さな微分補正電流しか流れず、小さなアシスト力しか
発生しない。したがって、低速時のアシスト応答遅れを
解消できるとともに、高速時のハンドル手応え感を確保
することができる。
When the steering wheel is steered, an addition current of an assist current corresponding to the steering torque and the vehicle speed and a differential correction current corresponding to a time change rate of the steering torque sensor flows to the motor, and the steering wheel steering force is assisted. At this time, the differential correction current is set in relation to the vehicle speed and the steering torque. In particular, the rate of increase of the differential correction current with the increase in the time rate of change of the steering torque becomes smaller during high-speed running than during low-speed running. Therefore, a large differential correction current flows at a low speed and a large assist force can be exerted. On the contrary, only a small differential correction current flows at a high speed and only a small assist force is generated. Therefore, the assist response delay at low speed can be eliminated, and the feeling of steering response at high speed can be ensured.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明にかかる電動式パワーステアリング装
置の制御系を示す。なお、パワーステアリング装置の駆
動系の構造は第4図と同様であり、説明を省略する。
FIG. 1 shows a control system of an electric power steering apparatus according to the present invention. The structure of the drive system of the power steering device is the same as that of FIG. 4, and the description is omitted.

コントローラ30はアシスト電流決定回路31と微分補正
回路32とモータ駆動回路33とを備えている。アシスト電
流決定回路31には車速センサ14とトルクセンサ5とから
それぞれ車速信号Vと操舵トルク信号Tとが入力され
る。また、微分補正回路32にも車速センサ14とトルクセ
ンサ5とからそれぞれ車速信号Vと操舵トルク信号Tと
が入力される。アシスト電流決定回路31は、第5図と同
様に操舵トルクTの増大とともに増大し、かつ車速Vの
増加とともに低下するアシスト電流を得るためのアシス
ト信号SAを出力する。また、微分補正回路32は第2図の
ように操舵トルクTの時間変化率と車速Vとに応じた微
分補正電流を得るための微分補正信号SDを出力する。微
分補正電流は、低速時には操舵トルクの増大に対する上
昇度が大きく、高速時には上昇度が低くなるように設定
されている。即ち、微分係数が第3図のように車速の増
大につれて漸次小さくなるように設定されている。
The controller 30 includes an assist current determination circuit 31, a differentiation correction circuit 32, and a motor drive circuit 33. A vehicle speed signal V and a steering torque signal T are input to the assist current determination circuit 31 from the vehicle speed sensor 14 and the torque sensor 5, respectively. The vehicle speed signal V and the steering torque signal T are also input from the vehicle speed sensor 14 and the torque sensor 5 to the differential correction circuit 32, respectively. The assist current determination circuit 31 outputs an assist signal S A for obtaining an assist current that increases as the steering torque T increases and decreases as the vehicle speed V increases, as in FIG. Further, the differential correction circuit 32 outputs a differential correction signal SD for obtaining a differential correction current corresponding to the time change rate of the steering torque T and the vehicle speed V as shown in FIG. The differential correction current is set so that the degree of increase with respect to an increase in the steering torque is large at low speeds and small at high speeds. That is, the differential coefficient is set so as to gradually decrease as the vehicle speed increases as shown in FIG.

アシスト信号SAと微分補正信号SDは加算点34で加算さ
れ、モータ駆動回路33に入力される。ここで、上記加算
信号は増幅され、駆動電流としてモータ7に入力され
る。
The assist signal S A and the differential correction signal SD are added at an addition point 34 and input to the motor drive circuit 33. Here, the addition signal is amplified and input to the motor 7 as a drive current.

上記構成の電動式パワーステアリング装置の動作につ
いて説明する。
The operation of the electric power steering device having the above configuration will be described.

まず、低速走行時にハンドル1を操舵すると、アシス
ト電流は第5図のように大きく、微分補正電流も第2図
のように大きいので、両者の加算電流であるモータの駆
動電流が非常に大きくなる。そのため、瞬間的に大きな
電流がモータ7に流れ、モータ7やその駆動系の慣性等
による応答の遅れを解消でき、極めて円滑にハンドル操
舵を行うことができる。
First, when the steering wheel 1 is steered during low-speed running, the assist current is large as shown in FIG. 5 and the differential correction current is also large as shown in FIG. 2, so that the driving current of the motor, which is the added current of both, becomes very large. . Therefore, a large current instantaneously flows through the motor 7, so that the response delay due to the inertia of the motor 7 and its drive system can be eliminated, and steering can be performed extremely smoothly.

一方、高速走行時にハンドル1を操舵すると、アシス
ト電流は第5図のように小さく、微分補正電流も第2図
のように小さいので、モータ駆動電流も小さい。したが
って、モータ7によるアシスト力が非常に小さく、ハン
ドル1の手応え感を確保できる。したがって、高速走行
時にハンドル1を切り過ぎる問題を解消できる。
On the other hand, when the steering wheel 1 is steered during high-speed running, the assist current is small as shown in FIG. 5, and the differential correction current is also small as shown in FIG. 2, so that the motor drive current is also small. Therefore, the assist force by the motor 7 is very small, and the feeling of response of the steering wheel 1 can be secured. Therefore, the problem that the steering wheel 1 is turned too much during high-speed running can be solved.

なお、上記実施例では車速と操舵トルクのみを用いて
アシスト制御したが、それ以外の信号、例えば操舵角を
加味して制御を行ってもよい。
In the above embodiment, the assist control is performed using only the vehicle speed and the steering torque. However, the control may be performed in consideration of other signals, for example, the steering angle.

また、微分補正電流の上昇度、つまり微分係数を第3
図のように車速の増大に伴って連続的に低下させたもの
に限らず、段階的に低下させてもよい。
In addition, the degree of increase of the differential correction current, that is,
As shown in the figure, the present invention is not limited to the one that is continuously reduced as the vehicle speed increases, and may be a stepwise reduction.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明で明らかなように、本発明によればアシス
ト電流だけでなく微分補正電流にも車速の因子を採り入
れ、高速になるにつれて微分補正電流を小さくしたの
で、低速時におけるハンドル切れ始めの重さを解消でき
るとともに、高速時の手応え感を確保することができ
る。したがって、車速感応型の電動式パワーステアリン
グ装置の長所を最大限に発揮できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the factor of the vehicle speed is adopted not only in the assist current but also in the differential correction current, and the differential correction current is reduced as the vehicle speed increases, so that the weight at the start of turning the steering wheel at low speed is reduced. And the feeling of response at high speed can be ensured. Therefore, the advantages of the vehicle speed-sensitive electric power steering device can be maximized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明にかかる電動式パワーステアリング装置
の制御系の構成図、第2図は微分補正電流と操舵トルク
の時間変化率および車速との関係を示す図、第3図は微
分係数と車速との関係を示す図、第4図は一般的な電動
式パワーステアリング装置の構造図、第5図はアシスト
電流と操舵トルクおよび車速との関係を示す図、第6図
は従来の制御系の構成図、第7図は従来の微分補正電流
と操舵トルクの時間変化率との関係を示す図である。 1……ハンドル、5……トルクセンサ、7……電動モー
タ、10,11……操舵輪、14……車速センサ、30……コン
トローラ、31……アシスト電流決定回路、32……微分補
正回路、33……モータ駆動回路。
FIG. 1 is a configuration diagram of a control system of an electric power steering apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a differential correction current, a time change rate of steering torque and a vehicle speed, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the assist current, steering torque and vehicle speed, and FIG. 6 is a diagram showing a conventional control system. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the conventional differential correction current and the time change rate of the steering torque. 1 ... steering wheel, 5 ... torque sensor, 7 ... electric motor, 10, 11 ... steering wheel, 14 ... vehicle speed sensor, 30 ... controller, 31 ... assist current determination circuit, 32 ... differential correction circuit , 33 ... Motor drive circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 5/04 B62D 6/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B62D 5/04 B62D 6/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ステアリング系の操舵トルクを検出するト
ルクセンサと、車両の車速を検出する車速センサと、操
舵トルクをアシストして操舵輪に伝達する電動モータ
と、少なくとも上記センサからの検出信号に応じて電動
モータの駆動電流を制御するコントローラを備えた電動
式パワーステアリング装置において、 上記コントローラは、操舵トルクの増大に応じて増大し
かつ車速の増大に応じて減少するアシスト電流を決定す
るアシスト電流決定回路と、操舵トルクの時間変化率の
増大に応じて増大する微分補正電流を決定する微分補正
回路と、アシスト電流と微分補正電流とを加算して得ら
れるモータ駆動電流をモータに出力するモータ駆動回路
とを備え、上記微分補正回路は、車速の増大につれて微
分補正電流を小さく設定したことを特徴とする電動式パ
ワーステアリング装置
A torque sensor for detecting a steering torque of a steering system, a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed of the vehicle, an electric motor for assisting the steering torque and transmitting the steering torque to a steered wheel, and at least a detection signal from the sensor. An electric power steering apparatus comprising: a controller that controls a drive current of an electric motor in accordance with an assist current that determines an assist current that increases with an increase in steering torque and decreases with an increase in vehicle speed. A determination circuit, a differential correction circuit that determines a differential correction current that increases in accordance with an increase in the time rate of change of the steering torque, and a motor that outputs a motor drive current obtained by adding the assist current and the differential correction current to the motor A driving circuit, wherein the differential correction circuit sets the differential correction current to be smaller as the vehicle speed increases. Electric power steering system
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