JP3894763B2

JP3894763B2 - Electric power steering device

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Publication number: JP3894763B2
Application number: JP2001305790A
Authority: JP
Inventors: 照夫筒井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2021-10-01
Also published as: JP2003104219A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵手段の操舵による舵取機構の動作を補助するモータを備えた電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の電動式パワーステアリング装置のレイアウト構成を示す模式図、図１２は従来の電動式パワーステアリング装置の縦断面図である。
自動車用の電動式パワーステアリング装置としては、図１１、図１２に示すように例えば舵取りのための操舵手段１００と、該操舵手段１００の操舵に応じて駆動される操舵補助用のモータ１０１と、該モータ１０１の回転を減速歯車機構１０２を介して舵取機構１０３，１０３に伝える伝動手段１０４と、前記モータ１０１の駆動回路１０５を制御する制御部１０６とを備えている。
【０００３】
操舵手段１００は操舵輪１０７に連結される第１操舵軸からなる。
伝動手段１０４は、前記第１操舵軸１００にトーションバー１０８を介して連結される第２操舵軸１０９と、該第２操舵軸１０９にユニバーサルジョイント等の連結軸１１０を介して連結されるピニオン軸１１１と、該ピニオン軸１１１のピニオンに噛合するラック歯を有し、左右の操向輪Ａ，Ａに舵取機構１０３，１０３を介して連結されるラック軸１１２とを備えている。
【０００４】
第１操舵軸１００の周りには、前記操舵輪１０７を操舵することによって第１操舵軸１００に加わる操舵トルクを前記トーションバー１０８に生じる捩れによって検出するトルクセンサ１１３が配置されており、該トルクセンサ１１３が検出した操舵トルクに基づいて前記制御部１０６が前記駆動回路１０５を制御するようにしてある。
【０００５】
減速歯車機構１０２は、前記モータ１０１の出力軸に繋がるウォーム１１４と、前記第２操舵軸１０９の途中に嵌合されるウォームホイール１１５とを備えており、前記モータ１０１の回転をウォーム１１４及ウォームホイール１１５から第２操舵軸１０９に伝達するようにしてある。
【０００６】
以上のように構成された電動式パワーステアリング装置にあっては、操舵輪１０７の操舵による舵取り操作力を第１操舵軸１００、トーションバー１０８、第２操舵軸１０９、連結軸１１０、及びピニオン軸１１１を介してラック軸１１２に伝達し、該ラック軸１１２を軸長方向へ移動させ、舵取機構１０３，１０３を動作させるとともに、該舵取機構１０３，１０３の動作を前記モータ１０１の回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上のように構成された電動式パワーステアリング装置にあっては、モータ１０１の出力軸、減速歯車機構１０２のウォーム１１４，ウォームホイール１１５、第２操舵軸１０９、連結軸１１０、ピニオン軸１１１及びラック軸１１２が舵取機構１０３，１０３に直結されているため、石畳路等の凹凸を有する路面を走行したりして前記モータ１０１による操舵補助力を超えた力が操向輪（車輪）Ａ，Ａから第２操舵軸１０９に逆入力トルクとして加わったとき、該第２操舵軸１０９に取付けられているウォームホイール１１５がウォーム１１４に対して回転し、ウォームホイール１１５の歯面がウォーム１１４の歯面に当接して異音が発生すると言う問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、車輪からの逆入力トルクによる減速歯車機構での異音の発生を抑制することができるとともに、異音発生を抑制する抑制体に影響されることなく操舵補助力を得ることが可能な電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動式パワーステアリング装置は、操舵手段と、該操舵手段の操舵に応じて駆動される操舵補助用のモータと、該モータの回転を減速歯車機構を介して舵取機構に伝える伝動手段と、前記モータの駆動回路を制御する制御部とを備えた電動式パワーステアリング装置において、前記舵取機構から前記減速歯車機構に加わる力を抑制する抑制体と、前記操舵手段に加わる操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵手段の操舵量を検出する検出手段と、前記舵取機構の動作量を検出する検出手段と、前記操舵トルクに応じてモータ電流指令値を定める手段と、前記操舵トルクに応じて第１補正係数を定める手段と、前記第１補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて第１補正モータ電流指令値を演算する手段と、前記操舵量と前記動作量との差に基づいて第２補正係数を定める手段と、前記第２補正係数と前記第１補正モータ電流指令値とに基づいて第２補正モータ電流指令値を演算する手段と、該手段により演算された第２補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路へ出力する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
第１発明にあっては、石畳路等の凹凸を有する路面を走行したりしてモータによる操舵補助力を超えた力が伝動手段に逆入力トルクとして加わったとき、この逆入力トルクの減速歯車機構への伝達を抑制体が抑制する。この結果、減速歯車機構の二つの歯車間での逆入力トルクによる相対回転を抑制することができ、異音を低減できる。また、操舵手段が操舵されたとき、操舵量と、操舵トルクと、舵取機構の動作量とが検出手段によって夫々検出され、検出された操舵トルクに応じてモータ電流指令値と第１補正係数とが定められ、この第１補正係数とモータ電流指令値とに基づいて第１補正モータ電流指令値が演算され、さらに、操舵量と動作量との差に基づいて第１補正モータ電流指令値を補正することができ、操舵手段の操舵量に応じて舵取機構を動作させることができるため、抑制体による伝動力の低減をより一層正確になくすることができ、抑制体に影響されることなく操舵補助力を得ることができ、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００１５】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記抑制体はゴムカップリングからなることを特徴とする。
第２発明にあっては、伝動手段の途中を分離させ、該分離端の間をゴムカップリングが連結することにより抑制体を組み込むことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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式パワーステアリング装置のレイアウト構成を示す模式図、図２は電動式パワーステアリング装置の縦断面図である。
【００１７】
電動式パワーステアリング装置は、図１、図２に示すように、舵取りのための操舵輪１に連結される操舵手段としての第１操舵軸２と、前記操舵輪１の操舵に応じて駆動される操舵補助用のモータ３と、該モータ３の回転を減速歯車機構４を介して舵取機構５に伝える伝動手段６と、前記モータ３の駆動回路３０を制御する制御部７とを備えている。
【００１８】
伝動手段６は、前記第１操舵軸２にトーションバー６１を介して連結される第２操舵軸６２と、該第２操舵軸６２にユニバーサルジョイント等の連結軸６３を介して連結されるピニオン軸６４と、該ピニオン軸６４のピニオン６４ａに噛合するラック歯６５ａを有し、左右の操向輪Ａ，Ａに舵取機構５を介して連結されるラック軸６５とを備えている。連結軸６３は前記第２操舵軸６２に繋がる第１軸体６３ａと前記ピニオン軸６４に繋がる第２軸体６３ｂとに分離されており、該分離端同士がゴムカップリング等の抑制体８によって連結されており、前記舵取機構５からラック軸６５、ピニオン軸６４を経て前記減速歯車機構４に加わる力を抑制するようにしてある。
【００１９】
減速歯車機構４は、前記モータ３の出力軸に繋がるウォーム４１と、前記第２操舵軸６２の途中に嵌合されるウォームホイール４２とを備えており、前記モータ３の回転をウォーム４１及ウォームホイール４２から第２操舵軸６２に伝達するようにしてある。
【００２０】
図３は抑制体の特性図である。この抑制体８は、操舵手段の操舵量（操舵角）が所定値ａまでは弾性域で操舵量に比例したトルクを得ることができ、操舵量が所定値｜ａ｜を超えた後は剛性域で操舵量に比例して更に高くなるトルクを得ることができるようにしてある。既存の電動式パワーステアリング装置にあっては、操舵手段の操舵に適度な遊び（例えば操舵量で約±３°、操舵トルクで約±１．５Ｎ・ｍ）を確保して操舵中立点の近傍領域で前記モータ３が頻繁に駆動されることがないように構成されており、また、舵取機構５から減速歯車機構４に加わる逆入力トルクは±１．５Ｎ・ｍ（操舵量で約±３°）であるため、操舵量の前記所定値ａは約±３°であり、この約３°の操舵量で約１．５Ｎ・ｍのトルクを得ることができるようにしてある。
【００２１】
第１操舵軸２の周りには、前記操舵輪１を操舵することによって回転する第１操舵軸２の回転角、換言すれば操舵手段の操舵量を検出する検出手段９と、前記操舵輪１を操舵することによって第１操舵軸２に加わる操舵トルクを前記トーションバー６１に生じる捩れによって検出するトルク検出手段１０とが配置されており、該トルク検出手段１０が検出した操舵トルク、及び前記検出手段９が検出した操舵量に基づいて前記制御部７が前記駆動回路３０を制御するようにしてある。
【００２２】
舵取機構５は前記ラック軸６５の両端に連結されたナックルアーム５１，５１を備え、ラック軸６５の車体左右方向への移動によりナックルアーム５１，５１を押し引きし、該ナックルアーム５１，５１に支持された操向輪Ａ，Ａを左右に操向させるものである。
【００２３】
図４は制御部のブロック図であり、図２及び図４を用いて説明する。
マイクロプロセッサを用いてなる前記制御部７の入力部には、前記操舵輪１の操舵量（回転角）及び操舵方向を検出するロータリエンコーダを用いてなる前記検出手段９と、第１操舵軸２に加わる操舵トルクを検出するセンサを用いてなるトルク検出手段１０と、車両の車速を検出するセンサを用いてなる車速検出手段１１とが接続されており、出力部には前記駆動回路３０が接続されている。
【００２４】
また、制御部７には、前記操舵トルクに応じてモータ電流指令値を定める手段１２と、前記操舵トルクに応じて第１補正係数を定める手段１３と、前記第１補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて第１補正モータ電流指令値を演算する手段１４と、該手段１４により演算された第１補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路３０へ出力する駆動制御手段１５とを設けてある。
【００２５】
図５は操舵トルク−モータ電流指令値マップの図である。
モータ電流指令値を定める手段１２は、前記トルク検出手段１０が検出した操舵トルクに応じて予め作成されたマップを用いてモータ電流指令値を設定するようにしてある。このマップは前記操舵トルクの増加に比例してモータ電流指令値を大きくするように作成された特性の一つを前記車速検出手段１１が検出した車速に応じて選択し、この選択された特性とトルク検出手段１０が検出した操舵トルクとに基づいて目標とするモータ電流指令値を出力するように構成されている。
【００２６】
図６は操舵トルク−補正係数マップの図である。
第１補正係数を定める手段１３は、前記抑制体８の特性に応じて、換言すればトルク検出手段１０が検出した操舵トルクに応じて予め作成された操舵トルク−補正係数マップを用いて補正係数を設定するようにしてある。このマップは、操舵量が例えば約±３°、又は、操舵トルクが例えば約±１．５Ｎ・ｍとなるまでは補正係数を最小値（例えば１．０）としてあり、操舵量が例えば約±３°を超えたとき、又は、操舵トルクが例えば約±１．５Ｎ・ｍを超えたとき、補正係数を１．０よりも大きい一定の最大値としてあり、トルク検出手段１０が検出した操舵トルクに応じて補正係数が最小値、又は、最大値に決定される。
【００２７】
図７はモータを駆動制御する制御部の動作内容を示すフローチャートである。
制御部７はエンジンの始動に応じてその制御動作を開始し、操舵輪１が操舵中立位置から左又は右へ操舵されることにより、検出手段９が検出した操舵輪１の操舵量及び操舵方向を読込む（Ｓ１）。この読込んだ操舵量が予め設定された所定値に到達したか否かを判定し（Ｓ２）、所定値に到達している場合、車速検出手段１１が検出した車速を読込み（Ｓ３）、さらに、トルク検出手段１０が検出した操舵トルクを読込む（Ｓ４）。この読込んだ操舵トルクが予め設定された所定値に到達したか否かを判定する（Ｓ５）。この判定の結果、操舵トルクが所定値を超えている場合、図６の操舵トルク−補正係数マップから最大値を第１補正係数として決定する（Ｓ６）。一方、直進走行時等で前記操舵量が所定値に到達していない場合（Ｓ２でＮＯ）、操舵が行われておらず、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ１）に戻る。また、高速走行時等で前記操舵トルクが所定値に到達していない場合（Ｓ５でＮＯ）、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ１）に戻る。
【００２８】
（Ｓ６）で決定された第１補正係数と、操舵トルクに応じて設定されたモータ電流指令値との積が演算され、モータ電流指令値が第１補正モータ電流指令値に補正される（Ｓ７）。この補正された第１補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号が駆動制御手段１５から駆動回路３０へ出力され（Ｓ８）、モータ３が駆動される（Ｓ９）。
【００２９】
モータ３の駆動により減速歯車機構４、第２操舵軸６２、連結軸６３、抑制体８、ピニオン軸６４、ラック軸６５を介して舵取機構５が駆動され、操舵補助を行う。この操舵補助を行いつつ制御部７は検出手段９が検出した操舵量及び操舵方向を読込み（Ｓ１０）、操舵輪１が継続して操舵されているか、又は、操舵輪１が操舵されていないかを判定し（Ｓ１１）、この判定の結果、操舵輪１が継続して操舵されている場合は（Ｓ８）へ戻り、また、直進走行時等で前記操舵量が所定値に到達していない場合（Ｓ１１でＮＯ）、操舵が行われておらず、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ１）に戻る。
【００３０】
以上の制御部７の動作により、本発明に係る電動式パワーステアリング装置においては、操舵手段に加えられる操舵トルクに応じて定められたモータ電流指令値を、舵取機構５から減速歯車機構４に加わる力を抑制する抑制体８での抑制を補うべく補正するため、操舵手段の操舵によって舵取りを行うとき、抑制体８による伝動力の低減をなくすることができ、抑制体８に影響されることなく操舵補助力を得ることができ、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３１】
しかも、抑制体８は舵取機構５から減速歯車機構４に加わる力を抑制するため、石畳路等の凹凸を有する路面を走行したりしてモータ３による操舵補助力を超えた力が伝動手段６に逆入力トルクとして加わったとき、この逆入力トルクの減速歯車機構４への伝達を抑制体８によって抑制することができ、逆入力トルクによるウォーム４１及びウォームホイール４２の相対回転を抑制することができ、この相対回転による異音を低減できる。
【００３２】
図８は電動式パワーステアリング装置のレイアウト構成を示す模式図である。
図１に示したレイアウト構成に加えて前記ピニオン軸６４の回転角、換言すればピニオン軸６４に連結された前記舵取機構５の動作量を検出する検出手段１６を備えており、前記操舵量と前記動作量との差に基づいて第２補正係数を定める手段と、前記第２補正係数と前記第１補正モータ電流指令値とに基づいて第２補正モータ電流指令値を演算する手段と、該手段により演算された第２補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路３０へ出力する駆動制御手段とをさらに有しており、前記操舵量に対する舵取機構５の動作遅れをなくするようにしたものである。
【００３３】
検出手段１６は前記ピニオン軸６４の周りに配置されるロータリエンコーダを用いてなり、該検出手段１６が前記制御部７の入力部に接続されている。また、第２補正係数を定める手段と、第２補正モータ電流指令値を演算する手段と、駆動制御手段とは前記制御部７に設けてある。
【００３４】
図９、図１０はモータを駆動制御する制御部の動作内容を示すフローチャートである。
制御部７はエンジンの始動に応じてその制御動作を開始し、操舵輪１が操舵中立位置から左又は右へ操舵されることにより、検出手段９が検出した操舵輪１の操舵量及び操舵方向を読込む（Ｓ１２）。この読込んだ操舵量が予め設定された所定値に到達したか否かを判定し（Ｓ１３）、所定値に到達している場合、車速検出手段１１が検出した車速を読込み（Ｓ１４）、さらに、トルク検出手段１０が検出した操舵トルクを読込む（Ｓ１５）。
この読込んだ操舵トルクが予め設定された所定値に到達したか否かを判定する（Ｓ１６）。この判定の結果、操舵トルクが所定値を超えている場合、図６の操舵トルク−補正係数マップから最大値を第１補正係数として決定する（Ｓ１７）。一方、直進走行時等で前記操舵量が所定値に到達していない場合（Ｓ１３でＮＯ）、操舵が行われておらず、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ１２）に戻る。また、高速走行時等で前記操舵トルクが所定値に到達していない場合（Ｓ１６でＮＯ）、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ１２）に戻る。
【００３５】
Ｓ１７で決定された第１補正係数と、操舵トルクに応じて設定されたモータ電流指令値との積が演算され、モータ電流指令値が第１補正モータ電流指令値に補正される（Ｓ１８）。さらに、検出手段１６が検出した動作量を読込み（Ｓ１９）、この読込んだ動作量と前記操舵量との差があるか、又は、差がないかを判定し（Ｓ２０）、差がある場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、操舵量と動作量との差に基づいて第２補正係数を決定する（Ｓ２１）。一方、差がない場合（Ｓ２０でＮＯ）、第２補正係数の決定が不必要であると判定し、第１補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号が駆動制御手段から駆動回路へ出力され（Ｓ２２）、モータ３が駆動される（Ｓ２３）。
【００３６】
Ｓ２１で決定された第２補正係数と、第１補正モータ電流指令値との積が演算され、第１補正モータ電流指令値が第２補正モータ電流指令値に補正される（Ｓ２４）。この補正された第２補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号が駆動制御手段から駆動回路３０へ出力され（Ｓ２５）、モータ３が駆動される（Ｓ２３）。
【００３７】
モータ３の駆動により減速歯車機構４、第２操舵軸６２、連結軸６３、抑制体８、ピニオン軸６４、ラック軸６５を介して舵取機構５が駆動され、操舵補助を行う。この操舵補助を行いつつ制御部７は検出手段９が検出した操舵量及び操舵方向を読込み（Ｓ２６）、操舵輪１が継続して操舵されているか、又は、操舵輪１が操舵されていないかを判定し（Ｓ２７）、この判定の結果、操舵輪１が継続して操舵されている場合は（Ｓ２０）へ戻り、また、直進走行時等で前記操舵量が所定値に到達していない場合（Ｓ２７でＮＯ）、操舵が行われておらず、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ１２）に戻る。
【００３８】
以上の制御部７の動作により、本発明に係る電動式パワーステアリング装置においては、操舵手段に加えられる操舵トルクに応じて定められたモータ電流指令値を、舵取機構５から減速歯車機構４に加わる力を抑制する抑制体８での抑制を補うべく補正し、さらに、このモータ電流指令値を、操舵量に対する舵取機構５の動作遅れをなくすべく補正するため、操舵手段の操舵によって舵取りを行うとき、抑制体８による伝動力の低減をより一層正確になくすることができ、抑制体８に影響されることなく操舵補助力を得ることができ、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３９】
その他の構成及び作用効果は図１〜図７に示した形態と同様であるため、同様の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００４０】
尚、以上説明した実施の形態の減速歯車機構４としては、ウォーム及びウォームホイールを備えたウォーム歯車である他、ハイポイドピニオン及びハイポイドホイールを備えたハイポイド歯車、ベベルギヤ等を採用することも可能である。
また、以上説明した実施の形態では、舵取機構５の動作量を検出する手段として、ピニオン軸６４の回転角を検出するロータリエンコーダ等のセンサを用いたが、その他、前記ラック軸６５の軸長方向の移動量を検出するストロークセンサを用い、該ストロークセンサが検出した移動量を回転角に変換し、この回転角と検出手段が検出した操舵角との差に基づいて第２補正係数を定めるようにしてもよい。このようにストロークセンサを用いた場合、操舵量（操舵角）に対する動作量の絶対値を検出することができるため、前記操舵輪１が複数回転する場合においても操舵量と動作量との差を正確にできる。また、前記ピニオン軸６４の回転角を検出するセンサを用いた場合は、前記ストロークセンサを用いた場合に比べて検出手段部分を小形にできる。
【００４１】
【発明の効果】
第１発明によれば、逆入力トルクの減速歯車機構への伝達を抑制体が抑制するため、減速歯車機構での異音を低減できる。しかも、操舵手段の操舵量に応じて舵取機構をより一層正確に動作させることができるため、抑制体による伝動力の低減をより一層正確になくすることができ、抑制体に影響されることなく操舵補助力を得ることができ、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００４３】
第２発明によれば、伝動手段の途中をゴムカップリングが連結しているため、抑制体を既存の電動式パワーステアリング装置に簡単に組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置のレイアウト構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図３】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の抑制体の特性図である。
【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の制御部のブロック図である。
【図５】操舵トルク−モータ電流指令値マップの図である。
【図６】操舵トルク−補正係数マップの図である。
【図７】本発明に係る電動式パワーステアリング装置のモータを駆動制御する制御部の動作内容を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る電動式パワーステアリング装置のレイアウト構成を示す模式図である。
【図９】本発明に係る電動式パワーステアリング装置のモータを駆動制御する制御部の動作内容を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る電動式パワーステアリング装置のモータを駆動制御する制御部の動作内容を示すフローチャートである。
【図１１】従来の電動式パワーステアリング装置のレイアウト構成を示す模式図である。
【図１２】従来の電動式パワーステアリング装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１操舵輪
２第１操舵軸（操舵手段）
３モータ
４減速歯車機構
５舵取機構
６伝動手段
７制御部
８抑制体
９検出手段
１０トルク検出手段
１２モータ電流指令値を定める手段
１３第１補正係数を定める手段
１４第１補正モータ電流指令値を演算する手段
１５駆動制御手段
１６検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus provided with a motor that assists the operation of a steering mechanism by steering of a steering means.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is a schematic diagram showing a layout configuration of a conventional electric power steering apparatus, and FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the conventional electric power steering apparatus.
As shown in FIGS. 11 and 12, for example, an electric power steering device for an automobile includes a steering means 100 for steering, a steering assist motor 101 driven in accordance with the steering of the steering means 100, Transmission means 104 for transmitting the rotation of the motor 101 to the steering mechanisms 103, 103 via the reduction gear mechanism 102, and a control unit 106 for controlling the drive circuit 105 of the motor 101 are provided.
[0003]
The steering means 100 includes a first steering shaft connected to the steering wheel 107.
The transmission means 104 includes a second steering shaft 109 connected to the first steering shaft 100 via a torsion bar 108, and a pinion shaft connected to the second steering shaft 109 via a connecting shaft 110 such as a universal joint. 111 and a rack shaft 112 having rack teeth meshing with the pinion of the pinion shaft 111 and connected to the left and right steered wheels A, A via the steering mechanisms 103, 103.
[0004]
Around the first steering shaft 100, a torque sensor 113 for detecting a steering torque applied to the first steering shaft 100 by steering the steering wheel 107 by a twist generated in the torsion bar 108 is disposed. The control unit 106 controls the drive circuit 105 based on the steering torque detected by the sensor 113.
[0005]
The reduction gear mechanism 102 includes a worm 114 connected to the output shaft of the motor 101 and a worm wheel 115 fitted in the middle of the second steering shaft 109. The rotation of the motor 101 is controlled by the worm 114 and the worm. Transmission from the wheel 115 to the second steering shaft 109 is performed.
[0006]
In the electric power steering apparatus configured as described above, the steering operation force by the steering of the steered wheels 107 is converted into the first steering shaft 100, the torsion bar 108, the second steering shaft 109, the connecting shaft 110, and the pinion shaft. 111 is transmitted to the rack shaft 112, the rack shaft 112 is moved in the axial direction, the steering mechanisms 103 and 103 are operated, and the operation of the steering mechanisms 103 and 103 is performed by the rotation of the motor 101. Assist and reduce the labor burden on the driver for steering.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the electric power steering apparatus configured as described above, the output shaft of the motor 101, the worm 114 of the reduction gear mechanism 102, the worm wheel 115, the second steering shaft 109, the connecting shaft 110, and the pinion shaft 111. Further, since the rack shaft 112 is directly connected to the steering mechanisms 103, 103, a force that exceeds the steering assist force by the motor 101 by running on a road surface having unevenness such as a cobblestone road is a steered wheel (wheel). When a reverse input torque is applied to the second steering shaft 109 from A and A, the worm wheel 115 attached to the second steering shaft 109 rotates with respect to the worm 114, and the tooth surface of the worm wheel 115 becomes the worm 114. There is a problem that abnormal noise is generated by contacting the tooth surface.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and is capable of suppressing the generation of abnormal noise in the reduction gear mechanism due to the reverse input torque from the wheels and being influenced by a suppressor that suppresses the generation of abnormal noise. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that can obtain a steering assist force without any problems.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention transmits a steering means, a steering assist motor driven in accordance with the steering of the steering means, and the rotation of the motor to the steering mechanism via a reduction gear mechanism. In an electric power steering apparatus including a transmission unit and a control unit that controls a drive circuit of the motor, a suppressor that suppresses a force applied from the steering mechanism to the reduction gear mechanism, and a steering that is applied to the steering unit Torque detection means for detecting torque, detection means for detecting the steering amount of the steering means, detection means for detecting the operation amount of the steering mechanism, and means for determining a motor current command value according to the steering torque the means for determining a first correction coefficient in accordance with the steering torque, means for calculating a first correction motor current command value based on the first correction coefficient and the motor current command value, wherein Means for determining a second correction coefficient based on the difference between the steering amount and the operation amount; and means for calculating a second correction motor current command value based on the second correction coefficient and the first correction motor current command value. And drive control means for outputting a drive signal to the drive circuit based on a second correction motor current command value calculated by the means.
[0014]
In the first invention, when a force exceeding the steering assist force by the motor is applied to the transmission means as a reverse input torque by traveling on an uneven road surface such as a cobblestone road, the reverse input torque reduction gear The suppressor suppresses transmission to the mechanism. As a result, relative rotation due to reverse input torque between the two gears of the reduction gear mechanism can be suppressed, and abnormal noise can be reduced. Further, when the steering means is steered, the steering amount, the steering torque, and the operation amount of the steering mechanism are detected by the detection means, respectively, and the motor current command value and the first correction coefficient are determined according to the detected steering torque. The first correction motor current command value is calculated based on the first correction coefficient and the motor current command value, and further, the first correction motor current command value is calculated based on the difference between the steering amount and the operation amount. Since the steering mechanism can be operated in accordance with the steering amount of the steering means, the reduction of transmission power by the suppressor can be eliminated more accurately, and it is affected by the suppressor. Thus, a steering assist force can be obtained without any problem, and a good steering feeling can be obtained.
[0015]
The electric power steering apparatus according to a second aspect of the invention is characterized in that the suppressor is made of a rubber coupling.
In the second invention, the suppressor can be incorporated by separating the middle of the transmission means and connecting the rubber coupling between the separated ends.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
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 layout configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the electric power steering apparatus.
[0017]
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric power steering device is driven according to the steering of the first steering shaft 2 as steering means connected to the steering wheel 1 for steering and the steering wheel 1. A steering assist motor 3, transmission means 6 for transmitting the rotation of the motor 3 to the steering mechanism 5 via the reduction gear mechanism 4, and a control unit 7 for controlling the drive circuit 30 of the motor 3. Yes.
[0018]
The transmission means 6 includes a second steering shaft 62 connected to the first steering shaft 2 via a torsion bar 61, and a pinion shaft connected to the second steering shaft 62 via a connecting shaft 63 such as a universal joint. 64 and a rack shaft 65 having rack teeth 65a meshing with the pinion 64a of the pinion shaft 64 and connected to the left and right steered wheels A and A via the steering mechanism 5. The connecting shaft 63 is separated into a first shaft body 63a connected to the second steering shaft 62 and a second shaft body 63b connected to the pinion shaft 64, and the separated ends are restrained by a restraining body 8 such as a rubber coupling. It is connected and the force applied to the reduction gear mechanism 4 from the steering mechanism 5 via the rack shaft 65 and the pinion shaft 64 is suppressed.
[0019]
The reduction gear mechanism 4 includes a worm 41 connected to the output shaft of the motor 3 and a worm wheel 42 fitted in the middle of the second steering shaft 62. The rotation of the motor 3 is controlled by the worm 41 and the worm. Transmission from the wheel 42 to the second steering shaft 62 is performed.
[0020]
FIG. 3 is a characteristic diagram of the suppressor. The suppressor 8 can obtain a torque proportional to the steering amount in the elastic range until the steering amount (steering angle) of the steering means reaches a predetermined value a, and is rigid after the steering amount exceeds the predetermined value | a |. A torque that is further increased in proportion to the steering amount can be obtained. In the existing electric power steering device, a moderate play (for example, about ± 3 ° in the steering amount and about ± 1.5 N · m in the steering torque) is ensured in the vicinity of the steering neutral point. The motor 3 is not frequently driven in the region, and the reverse input torque applied from the steering mechanism 5 to the reduction gear mechanism 4 is ± 1.5 N · m (the steering amount is about ± Therefore, the predetermined value a of the steering amount is about ± 3 °, and a torque of about 1.5 N · m can be obtained with the steering amount of about 3 °.
[0021]
Around the first steering shaft 2, a detection means 9 for detecting a rotation angle of the first steering shaft 2 that rotates by steering the steering wheel 1, in other words, a steering amount of the steering means, and the steering wheel 1 And a torque detecting means 10 for detecting a steering torque applied to the first steering shaft 2 by a twist generated in the torsion bar 61. The steering torque detected by the torque detecting means 10 and the detection The controller 7 controls the drive circuit 30 based on the steering amount detected by the means 9.
[0022]
The steering mechanism 5 includes knuckle arms 51, 51 connected to both ends of the rack shaft 65. The knuckle arms 51, 51 are pushed and pulled by moving the rack shaft 65 in the left-right direction of the vehicle body. Steering wheels A, A supported by the left and right are steered left and right.
[0023]
FIG. 4 is a block diagram of the control unit, which will be described with reference to FIGS.
The input unit of the control unit 7 using a microprocessor includes the detection means 9 using a rotary encoder that detects the steering amount (rotation angle) and steering direction of the steered wheels 1, and the first steering shaft 2. Torque detection means 10 using a sensor for detecting a steering torque applied to the vehicle and vehicle speed detection means 11 using a sensor for detecting the vehicle speed of the vehicle are connected, and the drive circuit 30 is connected to the output section. Has been.
[0024]
Further, the control unit 7 includes means 12 for determining a motor current command value according to the steering torque, means 13 for determining a first correction coefficient according to the steering torque, the first correction coefficient and the motor current command. Means 14 for calculating a first correction motor current command value based on the value, and drive control means 15 for outputting a drive signal to the drive circuit 30 based on the first correction motor current command value calculated by the means 14. And are provided.
[0025]
FIG. 5 is a diagram of a steering torque-motor current command value map.
The means 12 for determining the motor current command value sets the motor current command value using a map prepared in advance according to the steering torque detected by the torque detection means 10. This map selects one of the characteristics created so as to increase the motor current command value in proportion to the increase in the steering torque in accordance with the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means 11, and the selected characteristics and A target motor current command value is output based on the steering torque detected by the torque detection means 10.
[0026]
FIG. 6 is a diagram of a steering torque-correction coefficient map.
The means 13 for determining the first correction coefficient is a correction coefficient using a steering torque-correction coefficient map created in advance according to the steering torque detected by the torque detection means 10 according to the characteristics of the suppressor 8, in other words. Is set. In this map, the correction coefficient is set to the minimum value (for example, 1.0) until the steering amount is, for example, about ± 3 °, or the steering torque is, for example, about ± 1.5 N · m. When the angle exceeds 3 ° or when the steering torque exceeds about ± 1.5 N · m, for example, the correction coefficient is set to a constant maximum value larger than 1.0, and the steering torque detected by the torque detection means 10 The correction coefficient is determined to the minimum value or the maximum value according to the above.
[0027]
FIG. 7 is a flowchart showing the operation content of the control unit that controls the drive of the motor.
The control unit 7 starts its control operation in response to engine start, and the steering wheel 1 is steered left or right from the steering neutral position, whereby the steering amount and steering direction of the steering wheel 1 detected by the detecting means 9 are detected. Is read (S1). It is determined whether or not the read steering amount has reached a predetermined value set in advance (S2), and if it has reached the predetermined value, the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means 11 is read (S3), and further Then, the steering torque detected by the torque detecting means 10 is read (S4). It is determined whether or not the read steering torque has reached a predetermined value set in advance (S5). If the result of this determination is that the steering torque exceeds a predetermined value, the maximum value is determined as the first correction coefficient from the steering torque-correction coefficient map of FIG. 6 (S6). On the other hand, if the steering amount has not reached the predetermined value during straight running or the like (NO in S2), it is determined that steering is not being performed and steering assistance is unnecessary, and the process returns to (S1). If the steering torque does not reach the predetermined value during high-speed driving or the like (NO in S5), it is determined that steering assistance is unnecessary, and the process returns to (S1).
[0028]
The product of the first correction coefficient determined in (S6) and the motor current command value set according to the steering torque is calculated, and the motor current command value is corrected to the first corrected motor current command value (S7). ). Based on the corrected first corrected motor current command value, a drive signal is output from the drive control means 15 to the drive circuit 30 (S8), and the motor 3 is driven (S9).
[0029]
The steering mechanism 5 is driven by the drive of the motor 3 through the speed reduction gear mechanism 4, the second steering shaft 62, the connecting shaft 63, the restraining body 8, the pinion shaft 64, and the rack shaft 65 to assist steering. While performing the steering assist, the control unit 7 reads the steering amount and the steering direction detected by the detection means 9 (S10), and whether the steering wheel 1 is continuously steered or whether the steering wheel 1 is not steered. (S11), if the result of this determination is that the steered wheel 1 is continuously steered, the process returns to (S8), and the steering amount has not reached the predetermined value during straight traveling or the like (NO in S11), it is determined that steering is not performed and steering assistance is unnecessary, and the process returns to (S1).
[0030]
With the operation of the control unit 7 described above, in the electric power steering apparatus according to the present invention, the motor current command value determined according to the steering torque applied to the steering means is transferred from the steering mechanism 5 to the reduction gear mechanism 4. In order to compensate for the suppression by the suppressor 8 that suppresses the applied force, when steering is performed by steering of the steering means, the reduction of the transmission power by the suppressor 8 can be eliminated, and the suppressor 8 is affected. Thus, a steering assist force can be obtained without any problem, and a good steering feeling can be obtained.
[0031]
In addition, the suppressor 8 suppresses the force applied to the reduction gear mechanism 4 from the steering mechanism 5, so that the force exceeding the steering assist force by the motor 3 by traveling on a road surface having irregularities such as a cobblestone road is transmitted. 6 is applied as a reverse input torque, the transmission of the reverse input torque to the reduction gear mechanism 4 can be suppressed by the suppressing body 8, and the relative rotation of the worm 41 and the worm wheel 42 due to the reverse input torque can be suppressed. The noise caused by this relative rotation can be reduced.
[0032]
Figure 8 is a schematic diagram showing a layout configuration of an electric power steering apparatus.
In addition to the layout configuration shown in FIG. 1, there is provided detection means 16 for detecting the rotation angle of the pinion shaft 64, in other words, the operation amount of the steering mechanism 5 connected to the pinion shaft 64. Means for determining a second correction coefficient based on the difference between the operation amount and the second correction coefficient; means for calculating a second correction motor current command value based on the second correction coefficient and the first correction motor current command value; Drive control means for outputting a drive signal to the drive circuit 30 based on the second correction motor current command value calculated by the means, and eliminating the delay in operation of the steering mechanism 5 with respect to the steering amount. It is what you do.
[0033]
The detection means 16 uses a rotary encoder arranged around the pinion shaft 64, and the detection means 16 is connected to the input section of the control section 7. Further, means for determining the second correction coefficient, means for calculating the second correction motor current command value, and drive control means are provided in the control unit 7.
[0034]
9, FIG. 10 is a view to flow charts the operation contents of the control unit that controls driving the motor.
The control unit 7 starts its control operation in response to engine start, and the steering wheel 1 is steered left or right from the steering neutral position, whereby the steering amount and steering direction of the steering wheel 1 detected by the detecting means 9 are detected. Is read (S12). It is determined whether or not the read steering amount has reached a predetermined value set in advance (S13), and if it has reached the predetermined value, the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means 11 is read (S14), and further The steering torque detected by the torque detection means 10 is read (S15).
It is determined whether or not the read steering torque has reached a predetermined value set in advance (S16). If the result of this determination is that the steering torque exceeds a predetermined value, the maximum value is determined as the first correction coefficient from the steering torque-correction coefficient map of FIG. 6 (S17). On the other hand, if the steering amount has not reached the predetermined value during straight running or the like (NO in S13), it is determined that steering is not being performed and steering assistance is unnecessary, and the process returns to (S12). Further, when the steering torque does not reach the predetermined value during high-speed driving or the like (NO in S16), it is determined that steering assistance is unnecessary, and the process returns to (S12).
[0035]
The product of the first correction coefficient determined in S17 and the motor current command value set according to the steering torque is calculated, and the motor current command value is corrected to the first corrected motor current command value (S18). Further, the operation amount detected by the detection means 16 is read (S19), it is determined whether there is a difference between the read operation amount and the steering amount (S20), and there is a difference. (YES in S20), the second correction coefficient is determined based on the difference between the steering amount and the operation amount (S21). On the other hand, if there is no difference (NO in S20), it is determined that determination of the second correction coefficient is unnecessary, and a drive signal is output from the drive control means to the drive circuit based on the first correction motor current command value ( S22), the motor 3 is driven (S23).
[0036]
The product of the second correction coefficient determined in S21 and the first correction motor current command value is calculated, and the first correction motor current command value is corrected to the second correction motor current command value (S24). A drive signal is output from the drive control means to the drive circuit 30 based on the corrected second corrected motor current command value (S25), and the motor 3 is driven (S23).
[0037]
The steering mechanism 5 is driven by the drive of the motor 3 through the reduction gear mechanism 4, the second steering shaft 62, the connecting shaft 63, the restraining body 8, the pinion shaft 64, and the rack shaft 65, and assists in steering. While performing the steering assist, the control unit 7 reads the steering amount and the steering direction detected by the detection means 9 (S26), and whether the steering wheel 1 is continuously steered or whether the steering wheel 1 is not steered. (S27). If the result of this determination is that the steered wheel 1 is continuously steered, the process returns to (S20), and the steering amount has not reached the predetermined value during straight traveling or the like. (NO in S27), it is determined that steering is not performed and steering assistance is unnecessary, and the process returns to (S12).
[0038]
The operation of the above control unit 7, Oite to the electric power steering equipment according to the present invention, the reduction gear the motor current instruction value determined in accordance with the steering torque applied to the steering means, the steering mechanism 5 In order to compensate for the suppression by the suppressor 8 that suppresses the force applied to the mechanism 4, and further to correct this motor current command value to eliminate the operation delay of the steering mechanism 5 with respect to the steering amount, the steering of the steering means When steering is performed, the reduction of the transmission power by the restraining body 8 can be eliminated more accurately, the steering assist force can be obtained without being affected by the restraining body 8, and a good steering feeling can be obtained. be able to.
[0039]
Other structures and advantages are the form on purpose similar that shown in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals given to the same components, and their description shall detailed description and effects.
[0040]
As the reduction gear mechanism 4 of the embodiment described above, a worm gear having a worm and a worm wheel, a hypoid gear having a hypoid pinion and a hypoid wheel, a bevel gear, and the like can also be adopted. .
Further, the shape condition of the embodiment described above, as a means for detecting the operation amount of the steering mechanism 5, although using a sensor such as a rotary encoder for detecting the rotation angle of the pinion shaft 64, other, the rack shaft 65 A stroke sensor that detects the amount of movement in the axial length direction is used to convert the amount of movement detected by the stroke sensor into a rotation angle, and second correction is performed based on the difference between the rotation angle and the steering angle detected by the detection means. A coefficient may be determined. When the stroke sensor is used as described above, the absolute value of the operation amount with respect to the steering amount (steering angle) can be detected. Therefore, the difference between the steering amount and the operation amount can be obtained even when the steering wheel 1 rotates a plurality of times. Can be accurate. In addition, when a sensor for detecting the rotation angle of the pinion shaft 64 is used, the detection means can be made smaller than when the stroke sensor is used.
[0041]
【The invention's effect】
According to the first invention, since the suppressing body suppresses the transmission of the reverse input torque to the reduction gear mechanism, it is possible to reduce abnormal noise in the reduction gear mechanism. In addition, since the steering mechanism can be operated more accurately according to the steering amount of the steering means, the reduction of transmission power by the suppressor can be eliminated more accurately, and it is affected by the suppressor. Therefore, it is possible to obtain a steering assist force and a good steering feeling.
[0043]
According to the second invention, since the rubber coupling is connected in the middle of the transmission means, the suppressing body can be easily incorporated into the existing electric power steering apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a layout configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram of a suppressing body of the electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a control unit of the electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram of a steering torque-motor current command value map.
FIG. 6 is a diagram of a steering torque-correction coefficient map.
7 is the operation contents of the control unit for driving and controlling the motor of an electric power steering apparatus according to the present invention is shown to flow charts.
Is a schematic diagram showing a layout configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention; FIG.
9 is an operation content of the control unit for driving and controlling the motor of an electric power steering apparatus according to the present invention is shown to flow charts.
10 is the operation contents of the control unit for driving and controlling the motor of an electric power steering apparatus according to the present invention is shown to flow charts.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a layout configuration of a conventional electric power steering apparatus.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a conventional electric power steering apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Steering wheel 2 First steering shaft (steering means)
3 Motor 4 Reduction gear mechanism 5 Steering mechanism 6 Transmission means 7 Control unit 8 Suppressing body 9 Detection means 10 Torque detection means 12 Means for determining motor current command value 13 Means for determining first correction coefficient 14 First correction motor current command value Means for calculating 15 drive control means 16 detection means

Claims

Steering means, a steering assisting motor driven in accordance with the steering of the steering means, transmission means for transmitting the rotation of the motor to the steering mechanism via a reduction gear mechanism, and a drive circuit for the motor An electric power steering apparatus comprising a control unit, a suppressor for suppressing a force applied from the steering mechanism to the reduction gear mechanism, a torque detection means for detecting a steering torque applied to the steering means, and the steering means Detecting means for detecting the steering amount, detecting means for detecting the operation amount of the steering mechanism, means for determining a motor current command value according to the steering torque, and a first correction coefficient according to the steering torque. means and said means for calculating a first correction motor current command value based on the first correction coefficient and the motor current command value, the second correction coefficient based on a difference between the steering amount and the operation amount stipulated Means for determining, means for calculating a second correction motor current command value on the basis of the second correction coefficient and the first correction motor current command value, based on the second correction motor current command value calculated by said means And a drive control means for outputting a drive signal to the drive circuit.

The suppressing bodies electric power steering apparatus according to claim 1, wherein a rubber coupling.