JP3655951B2 - Electric power steering device - Google Patents

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吉浩 大笹
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に磁歪式トルクセンサを用いてステアリング状態を検出する電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車において、電動モータによる一般的なパワーステアリング装置は、特開平5−254449〜254451号に示すごとく、ステアリングホイール直下のシャフトに電動モータを設け、ダッシュボード内にパワーステアリング制御部を設けてステアリングシャフトにかかる操舵時のトルクを検出し、そのトルク状態に応じて前記電動モータを制御して、ステアリングシャフトに駆動力を伝達することにより、操舵の補助を行っていた。
【0003】
この操舵時にステアリングシャフトに発生するトルクを検出するトルクセンサの一つとして、磁歪式トルクセンサが用いられている。この磁歪式トルクセンサは、他のトルクセンサの代表的なものであるトーションバーによる捻れ角を検出するトルクセンサに比較して、トーションバー部分が存在しないので操舵応答性を阻害せず良好な操舵感が得られると言う利点が存在した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、磁歪式トルクセンサは、ステアリングシャフトの歪みにより生じる透磁率の変化を電気的に捉えており、その検出用のコイルから出力する信号は極めて微弱である。したがって、そのままの微弱な信号を磁歪式トルクセンサからパワーステアリング制御部へ、長い信号ラインを介して伝達しているとノイズが乗り易くなることから、その微弱な信号を磁歪式トルクセンサの位置で増幅する必要があった。またこれに伴って、温度等による影響が増幅されて操舵の中立点がずれるのを防止するため、中立点の補正処理のための機構(機械式転極スイッチ)や中立点の補正処理のための信号処理部も磁歪式トルクセンサに設けられていた。
【0005】
このため、ステアリングホイール直下のステアリングシャフトに、磁歪検出用コイル、励磁用コイルおよび励磁制御部以外に、増幅部および中立点の補正処理のための機構や信号処理部をも備えた磁歪式トルクセンサを配置しなくてはならないことになり、大型化して、設計上、配置が困難な場合があった。
【0006】
本発明は、前記磁歪式トルクセンサを小型化して、設計の自由度を向上させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
請求項1記載の発明は、
ステアリングシャフトからの操舵力により左右に移動することで左右輪の操舵を行うラックバーと、このラックバーのケーシングに取り付けられたパワーステアリング制御部と、このパワーステアリング制御部に制御される駆動部とを備え、前記パワーステアリング制御部が、ステアリングの状態に応じて前記駆動部を制御して前記ラックバーを左右に移動させることにより、前記ステアリングシャフトによる左右輪の操舵を補助する電動パワーステアリング装置であって、
ステアリングシャフトの内、前記ラックバーに操舵力を伝達する位置の近傍に設けられて前記ステアリング状態を検出する磁歪式トルクセンサにおける増幅部または励磁制御部の一部または全部を、前記パワーステアリング制御部に設け
さらに、前記ラックバーのケーシング、パワーステアリング制御部のケーシングあるいは磁歪式トルクセンサのケーシングが金属製であり、前記磁歪式トルクセンサとパワーステアリング制御部との間の信号ラインが、その金属製ケーシング内を通過していることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【0008】
請求項2記載の発明は、
更に、前記パワーステアリング制御部自身が、前記磁歪式トルクセンサの増幅部にて増幅された検出信号の処理も行うことを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置である。
【0009】
請求項3記載の発明は、
前記パワーステアリング制御部が、パワーステアリング制御において得られたデータに基づき、前記磁歪式トルクセンサの中立点補正を行うことを特徴とする請求項2記載の電動パワーステアリング装置である。
【0010】
請求項4記載の発明は、
前記パワーステアリング制御部が、前記磁歪式トルクセンサの中立点近傍でパワーステアリング制御の不感帯を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置である。
【0012】
ここで、請求項1の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトの内、ラックバーに操舵力を伝達する位置の近傍に設けられてステアリング状態を検出する磁歪式トルクセンサにおける増幅部または励磁制御部の一部または全部を、パワーステアリング制御部に設けているため、磁歪式トルクセンサが大型化することがなく、設計上、配置が困難となることがない。
【0013】
尚、磁歪式トルクセンサは、ステアリングシャフトがラックバーに操舵力を伝達する位置の近傍に設けられているため、この磁歪式トルクセンサと、ラックバーのケーシングに取り付けられたパワーステアリング制御部とは、距離的に極めて近い状態となる。したがって、磁歪式トルクセンサの増幅部または励磁制御部の一部または全部をパワーステアリング制御部に設けることにより、磁歪式トルクセンサとパワーステアリング制御部との間に信号ラインを通すことになるが、この信号ラインは極めて短いものとなり、ノイズが乗りにくい状態となる。
更に、磁歪式トルクセンサがラックバーに操舵力を伝達する位置の近傍に設けられているため、パワーステアリング制御部とは、ラックバーのケーシング内、パワーステアリング制御部自身のケーシング内あるいは磁歪式トルクセンサのケーシング内に信号ラインを通過させて、磁歪式トルクセンサとパワーステアリング制御部との間を信号的に接続することができる。このことにより、通常、ラックバーのケーシング、パワーステアリング制御部のケーシングあるいは磁歪式トルクセンサのケーシングは金属製であるので、電磁シールドが可能となり、一層外部のノイズが信号ラインに乗りにくくなる。
【0014】
また、パワーステアリング制御部は、通常、プログラムによるソフトウエアロジックにて制御処理をしていることから、そのプログラムに、磁歪式トルクセンサの増幅部にて増幅された検出信号から実際のトルクを演算するための処理やその他の処理を含ませることにより、磁歪式トルクセンサの信号処理部を省略することができるので、全体のサイズを小さくでき、部品点数が少なくなって製造コストも低減できる。
【0016】
また、パワーステアリング制御部が、前記磁歪式トルクセンサの増幅部にて増幅された検出信号の処理も行う構成とすれば、パワーステアリング制御部はパワーステアリング制御において得られたあるいは用いられたデータも利用できるので、そのデータに基づき、磁歪式トルクセンサの中立点補正を行うように構成しても良い。また、パワーステアリング制御部が自身の温度を検出していれば、パワーステアリング制御部と磁歪式トルクセンサとは距離的に近いので、パワーステアリング制御部自身の温度を磁歪式トルクセンサの温度とみなして、中立点補正をすることもできる。
【0017】
このようにすることにより、従来のごとく磁歪式トルクセンサに機械式転極スイッチや温度センサを設けて、スイッチの転極や検出された温度に応じて検出値の中立点を求めていた場合と異なり、磁歪式トルクセンサに機械式転極スイッチや温度センサを必須としなくても良くなる。このような機械式転極スイッチや温度センサを磁歪式トルクセンサに設けない場合には、ステアリングシャフト周りにおける磁歪式トルクセンサの容積が小さくなり、設計が容易となる。
【0018】
また、パワーステアリング制御部が、磁歪式トルクセンサの中立点近傍で不感帯を有するパワーステアリング制御を行っても良い。中立点近傍では、メカニカルな遊びや温度等の関係から、実際には中立点であっても、操舵したかのごとくの信号が生じる場合が有り、そのためにパワーステアリング制御が繁雑に実行されることを防止できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、電動パワーステアリング装置2を示す部分破断説明図である。
電動パワーステアリング装置2は、ラックバー4、モータ部6、パワーステアリング制御部8、ステアリングシャフト10および磁歪式トルクセンサ12を備えている。
【0020】
ラックバー4は、その両端部にボールジョイント4a,4bを形成して、部分的に示すタイロッド14,16に連結している。タイロッド14,16は図示しない自動車の左右輪のナックルアームに接続されて、ラックバー4の左右への移動を左右輪の方向変化に反映させている。
【0021】
ラックバー4は、そのケーシング18内に左右に摺動自在に支持されている。ケーシング18内には、モータ部6のロータ20が配置され、そのロータシャフト22は円筒形であり、内部をラックバー4が摺動可能に貫通している。またロータ20の外側にモータ部6のステータ24が配置されている。このモータ部6は、パワーステアリング制御部8内の電流制御パワードライバ54(図4)を介して、パワーステアリング制御部8にてロータ20の回転が制御される。
【0022】
ロータ20と一体に回転するロータシャフト22は、図1の右端部にてボールナット26に接続されている。ボールナット26はボール28を介して、ラックバー4の一部に形成された断面半円形の螺旋溝30に嵌合している。したがって、パワーステアリング制御部8がロータ20の正転・反転を制御すると、ロータシャフト22を介してボールナット26が正転・反転し、ラックバー4に左右の任意の方向に補助移動力を与えることができる。この結果、パワーステアリング制御を実行することができる。
【0023】
図2の電動パワーステアリング装置2の部分拡大説明図に示すごとく、ステアリングシャフト10はその入力側のセレーション部32から図示しないステアリングホイールの操舵力を入力し、出力側のピニオン部34にて、ラックバー4の一部に形成されたラック36に伝達して、ラックバー4を左右に移動させる。
【0024】
セレーション部32とピニオン部34との中間のステアリングシャフト10には、ステアリングホイールの操舵に伴う歪みを検出する磁歪式トルクセンサ12が設けられている。尚、この磁歪式トルクセンサ12には、検出用コイル40と励磁用コイル41のみが磁歪式トルクセンサ12のケーシング12a内に配置されている。
【0025】
磁歪式トルクセンサ12のケーシング12aは、アルミニウム合金製であり、同じくアルミニウム合金製であるラックバー4のケーシング18と一体に形成されている。
磁歪式トルクセンサ12からケーシング18上のパワーステアリング制御部8へ至るケーシング12aおよびケーシング18には、ライン挿通孔42が設けられ、その内部を磁歪式トルクセンサ12の検出用コイル40からの信号ライン44およびパワーステアリング制御部8からの励磁電流ライン46が通っている。
【0026】
図3の模式図および図4のブロック図に示すごとく、パワーステアリング制御部8は、マイクロプロセッサユニット(MPU)52を中心に、電流制御パワードライバ54、モータ電流制御用電界効果トランジスタ(FET)56、FET用温度センサ58、給電用システムスイッチ60、給電用電圧センサ62、正常動作監視装置64およびRS232Cインターフェース(I/F)66を備えている。
【0027】
この、マイクロプロセッサユニット52におけるパワーステアリング制御にては、磁歪式トルクセンサ12からの検出信号をトルク検出回路としての演算処理をして操舵トルクおよび操舵方向を得、その操舵トルクおよび方向に応じてモータ部6の回転の方向とトルク量とを電流制御パワードライバ54に指示している。電流制御パワードライバ54は、マイクロプロセッサユニット52から指示された方向とトルク量とに基づいて、モータ電流制御用電界効果トランジスタ56を介してモータ部6の回転方向と出力トルクとを制御する。マイクロプロセッサユニット52は、このパワーステアリング制御の間、回転ポジションセンサ68からモータ部6の回転位置、および電流量センサ70からモータ部6に流れる実際の電流量を監視している。
【0028】
また、前記パワーステアリング制御では、車速センサ72から得られる車速に応じて、磁歪式トルクセンサ12の信号から得られる操舵トルクおよび方向に基づく、モータ部6の回転の方向とトルク量との出力パターンを種々調整し、例えば、低速や据え切り時には、ステアリングホイール74がより軽く操舵できるように、中・高速時には手応えがある操舵フィーリングとなるように制御している。
【0029】
尚、FET用温度センサ58によりモータ電流制御用電界効果トランジスタ56が過熱していると判断した場合、あるいは給電用電圧センサ62によりバッテリBの給電が十分でなくなったと判断した場合には、マイクロプロセッサユニット52はパワーステアリング制御を停止し、給電用システムスイッチ60をオフして電流制御パワードライバ54への給電を停止する。また、正常動作監視装置64にてマイクロプロセッサユニット52自身が異常であると判断した場合には、正常動作監視装置64は給電用システムスイッチ60をオフして電流制御パワードライバ54への給電を停止する。RS232Cインターフェース66は他の制御装置等との通信処理のために設けられている。尚、磁歪式トルクセンサ12の励磁用コイル41へは、パワーステアリング制御部8内に配置された図示しない励磁制御部により、励磁電流ライン46を介して励磁電流が供給されている。
【0030】
前述したごとく、マイクロプロセッサユニット52にては、磁歪式トルクセンサ12の検出用コイル40からの検出信号の増幅部も内蔵しており、検出用コイル40からの検出信号を増幅してデジタル値に変換し、トルク検出回路としての演算処理をして操舵トルクおよび操舵方向を得ている。マイクロプロセッサユニット52は、図3,4に示したごとく、パワーステアリング制御のために、車速やモータ部6の回転位置、あるいはRS232Cインターフェース66を介して他の制御装置からのデータを得ている。また、FET用温度センサ58からパワーステアリング制御部8の一部であるモータ電流制御用電界効果トランジスタ56の温度データも得ている。このため、これらのデータに基づいて磁歪式トルクセンサ12からの検出信号の中立点を決定することができる。
【0031】
従来のごとくケーシング12a内に検出用コイル40および励磁用コイル41以外にトルク検出回路や温度センサあるいは機械式転極スイッチを設けて、そのトルク検出回路にて検出信号を増幅し、更に機械式転極スイッチの転極や温度センサにて検出された温度に応じて検出値の中立点を求めていた場合と異なり、ケーシング12a内は検出用コイル40および励磁用コイル41のみで良い。このことから、検出用コイル40および励磁用コイル41以外を磁歪式トルクセンサ12のケーシング12a内に配置する必要が無くなり、ステアリングシャフト10周りにおける磁歪式トルクセンサ12の容積が小さくなり、設計が容易となる。更に、磁歪式トルクセンサ12は、内部に電子回路がなくなるので、ケーシング12a自体は従来よりも安価なもので良くなる。
【0032】
本電動パワーステアリング装置2は、磁歪式トルクセンサ12が、ラックバー4の一部に形成されたラック36に接触して操舵操作を伝達するピニオン部34の近傍に設けられている。このため、ラックバー4のケーシング18に設けられているパワーステアリング制御部8に非常に近い位置に磁歪式トルクセンサ12が存在することになる。
【0033】
したがって、検出用コイル40からの微弱な信号でも、信号ライン44を介して、ノイズがほとんど乗ること無く、パワーステアリング制御部8に検出信号を伝達させることができる。
また特に、本電動パワーステアリング装置2では、検出用コイル40の微弱な信号を伝達する信号ライン44を、アルミニウム合金製のケーシング12a,18内を貫通するライン挿通孔42内を、まったく外部に出ること無く、パワーステアリング制御部8まで挿通させている。したがって、ケーシング12a,18の電磁シールド効果により、外部からのノイズをほぼ完全に遮断できる。
【0034】
また、パワーステアリング制御部8においても、ソフトウエアロジックの変更により、磁歪式トルクセンサ12の検出信号の演算処理のための信号処理部は不要となり、その分は大型化させる必要がない。このことから、総合的に小型化でき、自動車の設計の自由度を高めるとともに、コストダウンにもなる。
【0035】
[その他]
前記パワーステアリング制御部8が、操舵の中立点を求めていたが、中立点近傍では、操舵と無関係な微妙なトルク変化が、ピニオン部34とラック36との間のメカニカルな遊びや温度等により生じることがある。このようなトルク変化が生じるとパワーステアリング制御が繁雑に実行されることがあるので、中立点近傍では演算された操舵トルクに応じたパワーステアリング制御に不感帯を有するようにして、この繁雑な制御処理を防止しても良い。
【0036】
信号ライン44および励磁電流ライン46は、ラックバー4のケーシング18のライン挿通孔42内を挿通していたが、パワーステアリング制御部8のケーシングの一部を延ばして、磁歪式トルクセンサ12のケーシング12aと接続し、そのパワーステアリング制御部8のケーシングの一部にライン挿通孔を形成してその中を信号ライン44および励磁電流ライン46を挿通させても良い。また、磁歪式トルクセンサ12のケーシング12aの一部をパワーステアリング制御部8まで延ばして、その磁歪式トルクセンサ12のケーシング12aの一部にライン挿通孔を形成してその中を信号ライン44および励磁電流ライン46を挿通させても良い。
【0037】
更には、信号ライン44および励磁電流ライン46を独立した挿通孔、すなわち各ライン専用の挿通孔としても良い。
また特別に精度要求が高いトルク検出を行おうとして、磁歪式トルクセンサ12の近くに温度センサを設けた場合には、温度センサの信号ラインを上述したいずれかの挿通孔を挿通させても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 電動パワーステアリング装置を示す部分破断説明図である。
【図2】 その部分拡大説明図である。
【図3】 電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図4】 電動パワーステアリング装置のブロック図である。
【符号の説明】
2…電動パワーステアリング装置 4…ラックバー
4a,4b…ボールジョイント 6…モータ部
8…パワーステアリング制御部 10…ステアリングシャフト
12…磁歪式トルクセンサ 12a,18…ケーシング
14,16…タイロッド 20…ロータ 22…ロータシャフト
24…ステータ 26…ボールナット 32…セレーション部
34…ピニオン部 36…ラック 40…検出用コイル
41…励磁用コイル 42…ライン挿通孔 44…信号ライン
46…励磁電流ライン 52…マイクロプロセッサユニット
54…電流制御パワードライバ
56…モータ電流制御用電界効果トランジスタ
58…FET用温度センサ 60…給電用システムスイッチ
62…給電用電圧センサ 64…正常動作監視装置
66…RS232Cインターフェース 68…回転ポジションセンサ
70…電流量センサ 72…車速センサ 74…ステアリングホイール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly to an electric power steering apparatus that detects a steering state using a magnetostrictive torque sensor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an automobile, a general power steering device using an electric motor is provided with an electric motor on a shaft directly below a steering wheel and a power steering control unit in a dashboard as disclosed in JP-A-5-254449 to 254451. A steering torque applied to the steering shaft is detected, the electric motor is controlled in accordance with the torque state, and a driving force is transmitted to the steering shaft to assist steering.
[0003]
A magnetostrictive torque sensor is used as one of torque sensors for detecting torque generated in the steering shaft during steering. This magnetostrictive torque sensor is superior to other torque sensors that detect the torsion angle by a torsion bar. Since there is no torsion bar part, the steering response is not hindered. There was an advantage that a feeling was obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the magnetostrictive torque sensor electrically captures the change in magnetic permeability caused by the distortion of the steering shaft, and the signal output from the detection coil is extremely weak. Therefore, if a weak signal is transmitted as it is from the magnetostrictive torque sensor to the power steering control unit via a long signal line, it becomes easy to ride noise, so that the weak signal is transmitted at the position of the magnetostrictive torque sensor. There was a need to amplify. Along with this, in order to prevent the influence of temperature and the like from being amplified and shifting the neutral point of the steering, the neutral point correction process (mechanical reversing switch) and the neutral point correction process The signal processing unit is also provided in the magnetostrictive torque sensor.
[0005]
Therefore, in addition to the magnetostriction detection coil, the excitation coil, and the excitation control unit, the magnetostrictive torque sensor includes a mechanism for correcting the neutral point and a signal processing unit and a signal processing unit on the steering shaft directly below the steering wheel. In some cases, the layout becomes difficult due to the increase in size and design.
[0006]
An object of the present invention is to reduce the size of the magnetostrictive torque sensor and improve the degree of design freedom.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The invention described in claim 1
A rack bar that steers left and right wheels by moving left and right by a steering force from a steering shaft, a power steering control unit attached to a casing of the rack bar, and a drive unit controlled by the power steering control unit, An electric power steering device for assisting steering of the left and right wheels by the steering shaft by moving the rack bar to the left and right by controlling the drive unit according to a steering state. There,
A part or all of an amplifying unit or an excitation control unit in a magnetostrictive torque sensor provided in the vicinity of a position where a steering force is transmitted to the rack bar in the steering shaft and detecting the steering state is replaced with the power steering control unit. Provided in
Further, the casing of the rack bar, the casing of the power steering control unit, or the casing of the magnetostrictive torque sensor is made of metal, and a signal line between the magnetostrictive torque sensor and the power steering control unit is formed in the metal casing. An electric power steering apparatus characterized by passing through
[0008]
The invention according to claim 2
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the power steering control unit itself performs processing of a detection signal amplified by the amplification unit of the magnetostrictive torque sensor.
[0009]
The invention described in claim 3
3. The electric power steering apparatus according to claim 2, wherein the power steering control unit performs neutral point correction of the magnetostrictive torque sensor based on data obtained in power steering control .
[0010]
The invention according to claim 4
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the power steering control unit has a dead zone of power steering control near a neutral point of the magnetostrictive torque sensor .
[0012]
Here, the electric power steering apparatus according to claim 1 is provided in the vicinity of the position where the steering force is transmitted to the rack bar in the steering shaft, and the amplifying part or the excitation control part of the magnetostrictive torque sensor for detecting the steering state. Since a part or all of them are provided in the power steering control unit, the magnetostrictive torque sensor does not increase in size, and it is not difficult to arrange by design.
[0013]
Since the magnetostrictive torque sensor is provided in the vicinity of the position where the steering shaft transmits the steering force to the rack bar, the magnetostrictive torque sensor and the power steering control unit attached to the casing of the rack bar are different from each other. It will be in a very close state in terms of distance. Therefore, by providing a part or all of the amplification unit or excitation control unit of the magnetostrictive torque sensor in the power steering control unit, a signal line is passed between the magnetostrictive torque sensor and the power steering control unit. This signal line is extremely short, and it is difficult for noise to ride.
Further, since the magnetostrictive torque sensor is provided in the vicinity of the position where the steering force is transmitted to the rack bar, the power steering control unit is the casing of the rack bar, the casing of the power steering control unit itself, or the magnetostrictive torque. A signal line can be passed through the sensor casing to connect the magnetostrictive torque sensor and the power steering control unit in a signal manner. As a result, the casing of the rack bar, the casing of the power steering control unit, or the casing of the magnetostrictive torque sensor is usually made of metal, so that electromagnetic shielding is possible, and external noise is less likely to ride on the signal line.
[0014]
In addition, since the power steering control unit normally performs control processing by software logic based on a program, the actual torque is calculated from the detection signal amplified by the amplification unit of the magnetostrictive torque sensor. By including the processing for performing the processing and other processing, the signal processing unit of the magnetostrictive torque sensor can be omitted, so that the overall size can be reduced, the number of parts can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
[0016]
Further, if the power steering control unit is configured to perform processing of the detection signal amplified by the amplification unit of the magnetostrictive torque sensor, the power steering control unit can also obtain data obtained or used in the power steering control. Since it can be used, the neutral point correction of the magnetostrictive torque sensor may be performed based on the data. Also, if the power steering control unit detects its own temperature, the power steering control unit and the magnetostrictive torque sensor are close in distance, so the power steering control unit itself is regarded as the temperature of the magnetostrictive torque sensor. The neutral point can be corrected.
[0017]
In this way, when a mechanical reversal switch or temperature sensor is provided in the magnetostrictive torque sensor as in the past, the neutral point of the detected value is obtained according to the switch reversal or the detected temperature. In contrast, the magnetostrictive torque sensor does not require a mechanical reversing switch or a temperature sensor. When such a mechanical reversing switch or temperature sensor is not provided in the magnetostrictive torque sensor, the volume of the magnetostrictive torque sensor around the steering shaft is reduced, and the design is facilitated.
[0018]
The power steering control unit may perform power steering control having a dead zone near the neutral point of the magnetostrictive torque sensor. In the vicinity of the neutral point, due to mechanical play, temperature, etc., there may be a signal as if steered even if it is actually the neutral point, so power steering control is executed in a complicated manner. Can be prevented.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a partially broken explanatory view showing the electric power steering apparatus 2.
The electric power steering device 2 includes a rack bar 4, a motor unit 6, a power steering control unit 8, a steering shaft 10, and a magnetostrictive torque sensor 12.
[0020]
The rack bar 4 is formed with ball joints 4a and 4b at both ends thereof and is connected to partially shown tie rods 14 and 16. The tie rods 14 and 16 are connected to the knuckle arms of the left and right wheels of the automobile (not shown), and the movement of the rack bar 4 to the left and right is reflected in the direction change of the left and right wheels.
[0021]
The rack bar 4 is supported in the casing 18 so as to be slidable left and right. In the casing 18, the rotor 20 of the motor unit 6 is disposed, and the rotor shaft 22 has a cylindrical shape, and the rack bar 4 passes through the inside so as to be slidable. Further, the stator 24 of the motor unit 6 is disposed outside the rotor 20. In the motor unit 6, the rotation of the rotor 20 is controlled by the power steering control unit 8 via a current control power driver 54 (FIG. 4) in the power steering control unit 8.
[0022]
A rotor shaft 22 that rotates integrally with the rotor 20 is connected to a ball nut 26 at the right end of FIG. The ball nut 26 is fitted through a ball 28 into a spiral groove 30 having a semicircular cross section formed in a part of the rack bar 4. Therefore, when the power steering control unit 8 controls forward / reverse rotation of the rotor 20, the ball nut 26 rotates forward / reversely via the rotor shaft 22, and gives an auxiliary moving force to the rack bar 4 in any left and right directions. be able to. As a result, power steering control can be executed.
[0023]
As shown in the partially enlarged explanatory view of the electric power steering apparatus 2 in FIG. 2, the steering shaft 10 receives the steering force of a steering wheel (not shown) from the input side serration portion 32, and the output side pinion portion 34 This is transmitted to the rack 36 formed in a part of the bar 4 to move the rack bar 4 to the left and right.
[0024]
A steering shaft 10 intermediate between the serration unit 32 and the pinion unit 34 is provided with a magnetostrictive torque sensor 12 that detects distortion associated with steering of the steering wheel. In the magnetostrictive torque sensor 12, only the detection coil 40 and the excitation coil 41 are arranged in the casing 12 a of the magnetostrictive torque sensor 12.
[0025]
The casing 12a of the magnetostrictive torque sensor 12 is made of an aluminum alloy, and is formed integrally with the casing 18 of the rack bar 4 that is also made of an aluminum alloy.
The casing 12 a and the casing 18 extending from the magnetostrictive torque sensor 12 to the power steering control unit 8 on the casing 18 are provided with line insertion holes 42, and the inside thereof is a signal line from the detection coil 40 of the magnetostrictive torque sensor 12. 44 and an exciting current line 46 from the power steering control unit 8 pass therethrough.
[0026]
As shown in the schematic diagram of FIG. 3 and the block diagram of FIG. 4, the power steering control unit 8 has a microprocessor unit (MPU) 52 as a center, a current control power driver 54, a motor current control field effect transistor (FET) 56. , An FET temperature sensor 58, a power supply system switch 60, a power supply voltage sensor 62, a normal operation monitoring device 64, and an RS232C interface (I / F) 66.
[0027]
In the power steering control in the microprocessor unit 52, the detection signal from the magnetostrictive torque sensor 12 is processed as a torque detection circuit to obtain the steering torque and the steering direction, and according to the steering torque and direction. The direction of rotation of the motor unit 6 and the amount of torque are instructed to the current control power driver 54. The current control power driver 54 controls the rotation direction and output torque of the motor unit 6 via the motor current control field effect transistor 56 based on the direction and torque amount instructed from the microprocessor unit 52. During this power steering control, the microprocessor unit 52 monitors the rotational position of the motor unit 6 from the rotational position sensor 68 and the actual amount of current flowing from the current amount sensor 70 to the motor unit 6.
[0028]
In the power steering control, the output pattern of the rotation direction and torque amount of the motor unit 6 based on the steering torque and direction obtained from the signal of the magnetostrictive torque sensor 12 according to the vehicle speed obtained from the vehicle speed sensor 72. For example, the steering wheel 74 is controlled so that it can be steered lighter at low speeds and at the time of stationary, so that the steering feeling is responsive at medium and high speeds.
[0029]
If the FET temperature sensor 58 determines that the motor current control field effect transistor 56 is overheated, or if the power supply voltage sensor 62 determines that the battery B is not sufficiently supplied, the microprocessor The unit 52 stops the power steering control, turns off the power supply system switch 60, and stops the power supply to the current control power driver 54. When the normal operation monitoring device 64 determines that the microprocessor unit 52 itself is abnormal, the normal operation monitoring device 64 turns off the power supply system switch 60 and stops supplying power to the current control power driver 54. To do. The RS232C interface 66 is provided for communication processing with other control devices and the like. The excitation coil 41 of the magnetostrictive torque sensor 12 is supplied with an excitation current via an excitation current line 46 by an excitation control unit (not shown) arranged in the power steering control unit 8.
[0030]
As described above, the microprocessor unit 52 also includes a detection signal amplification unit from the detection coil 40 of the magnetostrictive torque sensor 12, and amplifies the detection signal from the detection coil 40 to obtain a digital value. Conversion is performed, and a calculation process as a torque detection circuit is performed to obtain a steering torque and a steering direction. As shown in FIGS. 3 and 4, the microprocessor unit 52 obtains data from other control devices via the vehicle speed, the rotational position of the motor unit 6, or the RS232C interface 66 for power steering control. Further, temperature data of the field effect transistor 56 for controlling the motor current, which is a part of the power steering control unit 8, is obtained from the temperature sensor 58 for FET. Therefore, the neutral point of the detection signal from the magnetostrictive torque sensor 12 can be determined based on these data.
[0031]
In addition to the detection coil 40 and the excitation coil 41, a torque detection circuit, a temperature sensor, or a mechanical reversing switch is provided in the casing 12a as in the prior art, and the detection signal is amplified by the torque detection circuit. Unlike the case where the neutral point of the detected value is obtained according to the polarity of the pole switch or the temperature detected by the temperature sensor, only the detection coil 40 and the excitation coil 41 are required in the casing 12a. Therefore, it is not necessary to arrange other than the detection coil 40 and the excitation coil 41 in the casing 12a of the magnetostrictive torque sensor 12, the volume of the magnetostrictive torque sensor 12 around the steering shaft 10 is reduced, and the design is easy. It becomes. Further, since the magnetostrictive torque sensor 12 has no electronic circuit therein, the casing 12a itself can be cheaper than the conventional one.
[0032]
In the electric power steering apparatus 2, the magnetostrictive torque sensor 12 is provided in the vicinity of a pinion portion 34 that contacts a rack 36 formed in a part of the rack bar 4 and transmits a steering operation. For this reason, the magnetostrictive torque sensor 12 exists at a position very close to the power steering control unit 8 provided in the casing 18 of the rack bar 4.
[0033]
Accordingly, even a weak signal from the detection coil 40 can be transmitted to the power steering control unit 8 through the signal line 44 with almost no noise.
In particular, in the electric power steering apparatus 2, the signal line 44 for transmitting a weak signal of the detection coil 40 is completely exposed to the outside through the line insertion hole 42 penetrating the aluminum alloy casings 12 a and 18. Without being inserted, the power steering control unit 8 is inserted. Therefore, external noise can be almost completely blocked by the electromagnetic shielding effect of the casings 12a and 18.
[0034]
Also in the power steering control unit 8, the signal processing unit for the calculation processing of the detection signal of the magnetostrictive torque sensor 12 becomes unnecessary due to the change of the software logic, and it is not necessary to increase the size accordingly. As a result, the overall size can be reduced, the degree of freedom in designing the automobile is increased, and the cost is reduced.
[0035]
[Others]
The power steering control unit 8 has obtained a neutral point of steering, but in the vicinity of the neutral point, a subtle torque change unrelated to steering is caused by mechanical play between the pinion unit 34 and the rack 36, temperature, or the like. May occur. When such a torque change occurs, the power steering control may be executed in a complicated manner. Therefore, in the vicinity of the neutral point, this complicated control process is performed by having a dead zone in the power steering control corresponding to the calculated steering torque. May be prevented.
[0036]
The signal line 44 and the excitation current line 46 are inserted through the line insertion hole 42 of the casing 18 of the rack bar 4, but a part of the casing of the power steering control unit 8 is extended to form the casing of the magnetostrictive torque sensor 12. 12a, a line insertion hole may be formed in a part of the casing of the power steering control unit 8, and the signal line 44 and the excitation current line 46 may be inserted therethrough. Further, a part of the casing 12a of the magnetostrictive torque sensor 12 is extended to the power steering control unit 8, a line insertion hole is formed in a part of the casing 12a of the magnetostrictive torque sensor 12, and the signal line 44 and The exciting current line 46 may be inserted.
[0037]
Furthermore, the signal line 44 and the excitation current line 46 may be independent insertion holes, that is, insertion holes dedicated to each line.
In addition, when a temperature sensor is provided near the magnetostrictive torque sensor 12 in order to perform torque detection with a particularly high accuracy requirement, any of the above-described insertion holes may be inserted through the signal line of the temperature sensor. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken explanatory view showing an electric power steering apparatus.
FIG. 2 is a partially enlarged explanatory view thereof.
FIG. 3 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus.
FIG. 4 is a block diagram of an electric power steering apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Electric power steering apparatus 4 ... Rack bar 4a, 4b ... Ball joint 6 ... Motor part 8 ... Power steering control part 10 ... Steering shaft 12 ... Magnetostrictive torque sensor 12a, 18 ... Casing 14, 16 ... Tie rod 20 ... Rotor 22 ... rotor shaft 24 ... stator 26 ... ball nut 32 ... serration part 34 ... pinion part 36 ... rack 40 ... detection coil 41 ... excitation coil 42 ... line insertion hole 44 ... signal line 46 ... excitation current line 52 ... microprocessor unit 54 ... Current control power driver 56 ... Motor current control field effect transistor 58 ... FET temperature sensor 60 ... Power supply system switch 62 ... Power supply voltage sensor 64 ... Normal operation monitoring device 66 ... RS232C interface 68 ... Rotational positive Sensor 70 ... current sensor 72 ... vehicle speed sensor 74 ... steering wheel

Claims (4)

ステアリングシャフトからの操舵力により左右に移動することにより左右輪の操舵を行うラックバーと、このラックバーのケーシングに取り付けられたパワーステアリング制御部と、このパワーステアリング制御部に制御される駆動部とを備え、前記パワーステアリング制御部が、ステアリングの状態に応じて前記駆動部を制御して前記ラックバーを左右に移動させることにより、前記ステアリングシャフトによる左右輪の操舵を補助する電動パワーステアリング装置であって、
ステアリングシャフトの内、前記ラックバーに操舵力を伝達する位置の近傍に設けられて前記ステアリング状態を検出する磁歪式トルクセンサにおける増幅部または励磁制御部の一部または全部を、前記パワーステアリング制御部に設け、
さらに、前記ラックバーのケーシング、パワーステアリング制御部のケーシングあるいは磁歪式トルクセンサのケーシングが金属製であり、前記磁歪式トルクセンサとパワーステアリング制御部との間の信号ラインが、その金属製ケーシング内を通過していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A rack bar that steers left and right wheels by moving left and right by a steering force from a steering shaft, a power steering control unit attached to a casing of the rack bar, and a drive unit controlled by the power steering control unit, An electric power steering device that assists steering of the left and right wheels by the steering shaft by moving the rack bar to the left and right by controlling the drive unit according to a steering state. There,
A part or all of an amplifying unit or an excitation control unit in a magnetostrictive torque sensor which is provided in the vicinity of a position where a steering force is transmitted to the rack bar in the steering shaft and detects the steering state is replaced with the power steering control unit. Provided in
Furthermore, the casing of the rack bar, the casing of the power steering control unit, or the casing of the magnetostrictive torque sensor is made of metal, and a signal line between the magnetostrictive torque sensor and the power steering control unit is provided in the metal casing. The electric power steering device characterized by passing through .
前記パワーステアリング制御部自身が、前記磁歪式トルクセンサの増幅部にて増幅された検出信号の処理も行うことを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。  2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the power steering control unit itself also performs processing of a detection signal amplified by the amplification unit of the magnetostrictive torque sensor. 前記パワーステアリング制御部が、パワーステアリング制御において得られたデータに基づき、前記磁歪式トルクセンサの中立点補正を行うことを特徴とする請求項2記載の電動パワーステアリング装置。 3. The electric power steering apparatus according to claim 2, wherein the power steering control unit performs neutral point correction of the magnetostrictive torque sensor based on data obtained in power steering control . 前記パワーステアリング制御部が、前記磁歪式トルクセンサの中立点近傍でパワーステアリング制御の不感帯を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the power steering control unit has a dead zone of power steering control near a neutral point of the magnetostrictive torque sensor .
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