JP5087920B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device capable of enhancing steering feeling without providing a torque sensor in order to determine a target assistant force by determining the target assistance force based on a steering angle changing accompanied by the operation of a steering wheel. <P>SOLUTION: In the electric power steering device, the target assistance force is determined based on the operation of the steering wheel 30 of the vehicle, a motor 5 for steering assistance is driven according to the determined target assistance force to assist the steering. A steering angle changing accompanied by the operation of the steering wheel 30 and steering angular velocity and steering angular acceleration calculated from the steering angle are applied to an equation of motion to calculate required torque, and the target steering torque is calculated from the calculated required torque. Therefore, it is not required that the torque sensor is provided in order to determine the target assistance torque, and the steering feeling can be enhanced by constituting a steering shaft 3 by a hollow material or a solid material with high rigidity. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、操舵部材の操作に応じて目標補助力を算出し、該目標補助力を発生すべく操舵補助用のモータを駆動して、操舵を補助する構成とした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 configured to assist steering by calculating a target assisting force according to an operation of a steering member and driving a steering assisting motor to generate the target assisting force.

近年、車両用のパワーステアリング装置として、操舵補助用のアクチュエータに電動モータを用いる電動パワーステアリング装置が普及している。この電動パワーステアリング装置は、一般的に、ステアリングホイール等の操舵部材の操作を舵取機構に伝えるステアリング軸の中途にトルクセンサを配し、操舵部材の操作に応じてステアリング軸に加わる操舵トルクを前記トルクセンサにより検出して、検出された操舵トルクに基づいて目標補助力を求め、該目標補助力を発生させるように操舵補助用のモータを駆動制御する構成となっている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, as a power steering device for a vehicle, an electric power steering device using an electric motor as an actuator for assisting steering has become widespread. This electric power steering device generally has a torque sensor arranged in the middle of a steering shaft that transmits an operation of a steering member such as a steering wheel to a steering mechanism, and generates a steering torque applied to the steering shaft according to the operation of the steering member. It is configured to detect a target assisting force based on the detected steering torque, and to drive and control a steering assisting motor so as to generate the target assisting force. 1).

前記トルクセンサは、操舵部材に加えられる操舵トルクの作用によりステアリング軸に生じる捩れを検出対象として構成されており、この捩れを大きくして操舵トルクの検出精度を高めることを目的として、ステアリング軸の中途に、操舵部材側の入力軸と舵取機構側の出力軸とを低剛性のトーションバーにより連結してなる連結部を設けており、この連結部においてトーションバーの捩れに応じて入力軸と出力軸との間に生じる相対角変位を適宜の手段により検出するようにしてある。
特開2004−338562号公報
The torque sensor is configured to detect torsion that occurs in the steering shaft due to the action of steering torque applied to the steering member. For the purpose of increasing this torsion and increasing the detection accuracy of the steering torque, In the middle, a connecting portion is provided in which the input shaft on the steering member side and the output shaft on the steering mechanism side are connected by a low-rigidity torsion bar. The relative angular displacement generated between the output shaft and the output shaft is detected by appropriate means.
JP 2004-338562 A

このようなトルクセンサを備える電動パワーステアリング装置においては、トーションバーが一種のダンパーの働きをし、路面状態が操舵部材に伝わりにくいという状況が生じたり、操舵部材を操作するときに若干の時間遅れを伴って舵取機構が反応したりというような状況が生じ、操舵感が悪化するという問題があった。   In an electric power steering apparatus equipped with such a torque sensor, the torsion bar acts as a kind of damper, causing a situation where the road surface condition is not easily transmitted to the steering member, or a slight time delay when operating the steering member. As a result, there arises a problem that the steering mechanism reacts to cause the steering feeling to deteriorate.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵部材の操作に伴い変化する操舵角度に基づいて目標補助力を算出することにより、低剛性のトーションバーを備えるトルクセンサを不要とし、操舵感を向上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 by calculating the target auxiliary force based on the steering angle that changes in accordance with the operation of the steering member, a torque sensor having a low-rigidity torsion bar is not required, An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of improving the steering feeling.

第1発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の操舵部材の操作に基づいて目標補助力を求め、求めた目標補助力に応じて操舵補助用のモータを駆動して、操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記操舵部材の操作に伴って変化する操舵角度を検出する操舵角センサと、該操舵角センサにより検出される操舵角度を用いて操舵角速度及び操舵角加速度を算出する算出手段と、該算出手段により算出される操舵角速度及び操舵角加速度並びに前記操舵角センサにより検出される操舵角度を用いて前記目標補助力を算出する補助力算出手段とを備え、該補助力算出手段は、前記車両の操舵用車輪のタイヤが路面上で弾性変形しつつ操舵がなされる弾性領域と、前記タイヤが前記路面に対して滑りながら操舵がなされる摩擦領域とを判別し、前記弾性領域では、前記タイヤの弾性変形に伴う弾性力を主要素とする弾性項を含む運動方程式を用いて前記操舵用車輪を転舵させるために必要な操舵力を求め、求めた操舵力から前記目標補助力を算出し、前記摩擦領域では、前記タイヤと前記路面との間に働く摩擦力を主要素とする摩擦項を含む運動方程式を用いて前記操舵用車輪を転舵させるために必要な操舵力を求め、求めた操舵力から前記目標補助力を算出することを特徴とする。 An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention obtains a target auxiliary force based on an operation of a steering member of a vehicle, and drives a steering auxiliary motor according to the obtained target auxiliary force to assist the steering. In the steering device, a steering angle sensor that detects a steering angle that changes in accordance with an operation of the steering member, a calculation unit that calculates a steering angular velocity and a steering angular acceleration using the steering angle detected by the steering angle sensor, An auxiliary force calculating means for calculating the target auxiliary force using the steering angular velocity and the steering angular acceleration calculated by the calculating means and the steering angle detected by the steering angle sensor, the auxiliary force calculating means comprising: The elastic region where the steering wheel tire of the vehicle is steered while elastically deforming on the road surface, and the friction where the tire is steered while sliding against the road surface And determining the steering force required to steer the steering wheel using an equation of motion including an elastic term whose main element is the elastic force accompanying the elastic deformation of the tire. The target auxiliary force is calculated from the obtained steering force, and in the friction region, the steering wheel is adjusted using an equation of motion including a friction term whose main element is a friction force acting between the tire and the road surface. It obtains a steering force necessary to steer the characterized that you calculate the target assist force from a steering force determined.

発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の操舵部材の操作に基づいて目標補助力を求め、求めた目標補助力に応じて操舵補助用のモータを駆動して、操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記操舵部材の操作に伴って変化する操舵角度を検出する操舵角センサと、該操舵角センサにより検出される操舵角度から予め定めた基準操舵角度を減算して相対操舵角度を算出する相対角度算出手段と、該相対角度算出手段により算出された相対操舵角度を用いて相対操舵角速度及び相対操舵角加速度を算出する算出手段と、該算出手段により算出される相対操舵角速度及び相対操舵角加速度並びに前記相対角度算出手段により算出される相対操舵角度を用いて前記目標補助力を算出する補助力算出手段とを備え、該補助力算出手段は、前記車両の操舵用車輪のタイヤが路面上で弾性変形しつつ操舵がなされる弾性領域と、前記タイヤが前記路面に対して滑りながら操舵がなされる摩擦領域とを判別し、前記弾性領域では、前記タイヤの弾性変形に伴う弾性力を主要素とする弾性項を含む運動方程式を用いて前記操舵用車輪を転舵させるために必要な操舵力を求め、求めた操舵力から前記目標補助力を算出し、前記摩擦領域では、前記タイヤと前記路面との間に働く摩擦力を主要素とする摩擦項を含む運動方程式を用いて前記操舵用車輪を転舵させるために必要な操舵力を求め、求めた操舵力から前記目標補助力を算出することを特徴とする。 An electric power steering device according to a second aspect of the invention obtains a target auxiliary force based on an operation of a steering member of a vehicle, and drives a steering auxiliary motor according to the obtained target auxiliary force to assist steering. In the steering apparatus, a steering angle sensor that detects a steering angle that changes in accordance with the operation of the steering member, and a relative steering angle is calculated by subtracting a predetermined reference steering angle from the steering angle detected by the steering angle sensor. Relative angle calculating means, calculating means for calculating relative steering angular velocity and relative steering angular acceleration using the relative steering angle calculated by the relative angle calculating means, and relative steering angular velocity and relative steering calculated by the calculating means. and an auxiliary power calculating means for calculating the target assist force using the relative steering angle calculated by the angular acceleration and the relative angle calculating means, the auxiliary The calculating means discriminates an elastic region where the steering wheel tire of the vehicle is steered while being elastically deformed on a road surface, and a friction region where the tire is steered while sliding against the road surface, In the elastic region, a steering force necessary for turning the steering wheel is obtained using an equation of motion including an elastic term having an elastic force accompanying elastic deformation of the tire as a main element, and the steering force is obtained from the obtained steering force. A target assist force is calculated, and in the friction region, it is necessary to steer the steering wheel using an equation of motion including a friction term whose main element is a friction force acting between the tire and the road surface. obtains a steering force, it characterized that you calculate the target assist force from a steering force determined.

発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記補助力算出手段が、前記運動方程式を用いて求めた操舵力が、予め定めた上限操舵力以上であるときに、該上限操舵力から前記目標補助力を算出するように構成してあることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus according to the present invention, wherein when the steering force obtained by the auxiliary force calculating means using the equation of motion is equal to or higher than a predetermined upper limit steering force, the target auxiliary force is calculated from the upper limit steering force. It is comprised so that force may be calculated.

発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記操舵部材が切り返し中であることを判定する判定手段を備え、前記相対角度算出手段は、前記補助力算出手段により算出される操舵力が前記上限操舵力以上である状態下にて、前記判定手段により切り返し中であると判定されたとき、前記基準操舵角度を再設定するように構成してあることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus including a determining unit that determines that the steering member is turning back, and the relative angle calculating unit is configured such that the steering force calculated by the auxiliary force calculating unit is the upper limit steering. It is characterized in that the reference steering angle is reset when it is determined by the determination means that the vehicle is turning over in a state where the force is greater than or equal to a force.

発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の走行速度を検出する車速センサを備え、前記運動方程式は、前記操舵部材の操作に応じて生じる動摩擦を示す動摩擦項を含んでおり、前記補助力算出手段は、前記車速センサにより検出された車速に応じて、前記上限操舵力、弾性項及び動摩擦項のうち少なくとも1つを変更するように構成してあることを特徴とする。 An electric power steering apparatus according to a fifth aspect of the present invention includes a vehicle speed sensor that detects a traveling speed of the vehicle, and the equation of motion includes a dynamic friction term indicating dynamic friction generated according to an operation of the steering member, The force calculation means is configured to change at least one of the upper limit steering force, the elastic term, and the dynamic friction term according to the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor.

第1発明によれば、操舵部材の操作に伴って変化する操舵角度、該操舵角度から算出した操舵角速度及び操舵角加速度を用いて必要となる操舵力を求め、この操舵力から目標補助力を求める補助力算出手段を備えており、目標補助力を求めるためにトルクセンサを設ける必要がなく、ステアリング軸を剛性の高い中空材又は中実材により構成することにより操舵感を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, the necessary steering force is obtained by using the steering angle that changes with the operation of the steering member, the steering angular velocity and the steering angular acceleration calculated from the steering angle, and the target auxiliary force is obtained from the steering force. and an auxiliary force calculating means Ru determined, it is not necessary to provide a torque sensor to determine the target assist force, is possible to improve the steering feeling by forming the steering shaft by a high hollow material or solid material rigidity it can.

補助力算出手段は、操舵の状態が弾性領域にあるか摩擦領域にあるかを判別し、目標補助力の算出に際し、弾性領域ではタイヤの弾性力を主要素とする弾性項を含む運動方程式を用い、摩擦領域ではタイヤと路面との間に働く摩擦力を主要素とする摩擦項を含む運動方程式を用いるから、夫々の領域で目標補助力を精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 The auxiliary force calculating means determines whether the steering state is in the elastic region or the friction region, and when calculating the target auxiliary force, the elastic region includes an equation of motion including an elastic term whose main element is the elastic force of the tire. In the friction area, the equation of motion including the friction term with the frictional force acting between the tire and the road surface as the main element is used. Therefore , the target auxiliary force can be accurately obtained in each area, and the steering assist can be appropriately performed. It can be performed.

発明によれば、予め定めた基準操舵角度を操舵角度から減算して求めた相対操舵角度、該相対操舵角度から算出した相対操舵角速度及び相対操舵角加速度を用いて、主として相対操舵角度に比例して必要となる操舵力を求め、この操舵力から目標補助力を算出する補助力算出手段を備えている。この結果、トルクセンサを設けることなく、ステアリング軸を剛性の高い中空材又は中実材により構成することにより操舵感を向上でき、また、基準操舵角度として、例えば操舵用車輪のタイヤが弾性変形していない状態の操舵角度を用いることにより、操舵用車輪のタイヤの弾性挙動を考慮して、必要な操舵力の主要部分を占める操舵系の弾性力を求めて目標補助力を精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 According to the second invention, the relative steering angle is calculated mainly by using the relative steering angle obtained by subtracting the predetermined reference steering angle from the steering angle, the relative steering angular velocity and the relative steering angular acceleration calculated from the relative steering angle. It obtains a steering force required proportionally, that comprise an auxiliary force calculating means for calculating a target assist force from the steering force. As a result, it is possible to improve the steering feeling by configuring the steering shaft with a highly rigid hollow material or solid material without providing a torque sensor. Further, as a reference steering angle, for example, the tire of the steering wheel is elastically deformed. By using the steering angle that is not in use, it is possible to accurately determine the target auxiliary force by obtaining the elastic force of the steering system that occupies the main part of the necessary steering force in consideration of the elastic behavior of the tire of the steering wheel. It is possible to assist steering appropriately.

補助力算出手段は、操舵の状態が弾性領域にあるか摩擦領域にあるかを判別し、目標補助力の算出に際し、弾性領域ではタイヤの弾性力を主要素とする弾性項を含む運動方程式を用い、摩擦領域ではタイヤと路面との間に働く摩擦力を主要素とする摩擦項を含む運動方程式を用いるから、夫々の領域で目標補助力を精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 The auxiliary force calculating means determines whether the steering state is in the elastic region or the friction region, and when calculating the target auxiliary force, the elastic region includes an equation of motion including an elastic term whose main element is the elastic force of the tire. In the friction area, the equation of motion including the friction term with the frictional force acting between the tire and the road surface as the main element is used. Therefore , the target auxiliary force can be accurately obtained in each area, and the steering assist can be appropriately performed. It can be performed.

発明によれば、運動方程式を用いて求めた操舵力が、予め定めた上限操舵力以上であるときに、該上限操舵力により目標補助力を算出するように構成してあるから、例えば操舵用車輪のタイヤと路面間に働く摩擦力に基づいて上限操舵力を定めることにより、弾性変形したタイヤが路面に対して滑りながら操舵がなされる状態においても、目標補助力を精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 According to the third invention, when the steering force obtained using the equation of motion is greater than or equal to a predetermined upper limit steering force, the target auxiliary force is calculated from the upper limit steering force. By determining the upper limit steering force based on the friction force acting between the tire of the steering wheel and the road surface, the target auxiliary force can be accurately obtained even when the elastically deformed tire is steered while sliding on the road surface. Therefore, steering assistance can be performed appropriately.

発明によれば、補助力算出手段により算出される操舵力が上限操舵力以上である状態下にて、操舵部材が切り返し中であると判定されたとき、基準操舵角度を再設定して、この再設定された基準操舵角度を運動方程式に適用しているから、目標補助力を精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 According to the fourth aspect of the invention, when it is determined that the steering member is turning back in a state where the steering force calculated by the auxiliary force calculation means is equal to or greater than the upper limit steering force, the reference steering angle is reset. Since the reset reference steering angle is applied to the equation of motion, the target assist force can be obtained with high accuracy, and steering assist can be performed appropriately.

発明によれば、上限操舵力、弾性項及び動摩擦項のうち少なくとも1つを、車両の走行速度に応じて変更しているから、目標補助力を精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the upper limit steering force, at least one of the elastic section and the dynamic friction term, because they change depending on the running speed of the vehicle, it is possible to determine the target assist force accurately, appropriately Steering assistance can be performed.

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舵取機構を備える車両への適用例を示しているが、本発明は、ボールねじ式の舵取機構等、他の形式の舵取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. Needless to say, it is also possible to apply.

ラックピニオン式の舵取機構は、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 crosses the rack housing 10 in the middle of the rack housing 10, which is supported in an axially movable manner in a rack housing 10 that extends in the left-right direction of a vehicle body (not shown). The pinion housing 20 has a known configuration including a pinion shaft 2 rotatably supported inside the pinion housing 20.

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を介して操舵用車輪としての左右の前輪12,12に連結され、またピニオンハウジング20の一側から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 rack shaft 1 projecting outward from both sides of the rack housing 10 are connected to left and right front wheels 12, 12 as steering wheels via separate tie rods 11, 11, and from one side of the pinion housing 20. An upper end of the pinion shaft 2 protruding outward is connected to a steering wheel 30 as a steering member via the steering shaft 3. A pinion (not shown) is formed at the lower part of the pinion shaft 2 extending into the pinion housing 20, and the pinion is formed on the outer surface of the rack shaft 1 at an appropriate length at the intersection with the rack housing 10. Meshed with the rack teeth.

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取り付けてあり、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 steering shaft 3 is rotatably supported inside a cylindrical column housing 31 and is attached to the interior of a vehicle compartment (not shown) while maintaining an inclined posture with the front facing down via the column housing 31. The pinion shaft 2 is connected to the projecting end of the steering shaft 3 below the column housing 31, and the steering wheel 30 is fixed to the projecting end.

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舵取りがなされる。   With the above configuration, when the steering wheel 30 is rotated for steering, this rotation is transmitted to the pinion shaft 2 via the steering shaft 3, and the rotation of the pinion shaft 2 is engaged with the pinion and the rack teeth. In this part, the rack shaft 1 is converted into movement in the axial length direction. By such movement of the rack shaft 1, the left and right front wheels 12, 12 are pushed and pulled through the respective tie rods 11, 11 to steer Is made.

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の回転操作に伴って変化する操舵角度を検出する操舵角センサ4が設けてあり、該操舵角センサ4よりも下位置に操舵補助用のモータ5が取り付けてある。   In the middle of the column housing 31 that supports the steering shaft 3, there is provided a steering angle sensor 4 that detects a steering angle that changes as the steering wheel 30 rotates, and is steered to a position below the steering angle sensor 4. An auxiliary motor 5 is attached.

操舵角センサ4は、ステアリング軸3の回転角度を検出する回転角センサとして構成することができる。ステアリングホイール30は、操舵のため直進中立位置を中心として左右両方向に夫々複数回転に亘って回転操作されるため、操舵角センサ4は、ステアリングホイール30の回転範囲の全域に亘る絶対角度を検出可能に構成された回転角センサであることが望ましい。また、操舵補助用のモータ5のロータの回転角度を検出するレゾルバをステアリング軸3の回転角度を求める回転角センサ、即ち操舵角センサ4として用いることも可能である。   The steering angle sensor 4 can be configured as a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the steering shaft 3. Since the steering wheel 30 is rotated by multiple rotations in both the left and right directions centered on the straight neutral position for steering, the steering angle sensor 4 can detect the absolute angle over the entire rotation range of the steering wheel 30. It is desirable that the rotation angle sensor is configured as follows. It is also possible to use a resolver that detects the rotation angle of the rotor of the steering assist motor 5 as a rotation angle sensor for obtaining the rotation angle of the steering shaft 3, that is, the steering angle sensor 4.

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、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、前述の如く行われる舵取りを補助するように構成されている。   The steering assist motor 5 is attached to the outside of the column housing 31 with its axis substantially orthogonal, and a worm fixed to an output end extending inside the column housing 31 is externally fixed to the steering shaft 3. The rotation of the motor 5 is engaged with the wheel, and the rotation of the motor 5 is decelerated by the worm and the worm wheel and transmitted to the steering shaft 3 to assist the steering performed as described above.

このように取り付けられた操舵補助用のモータ5は、アシスト制御部6からモータ駆動回路7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、操舵角センサ4による操舵角度の検出値、車両の適宜部位に配された車速センサ8による車速の検出値が与えられている。また、操舵補助用のモータ5には、該モータ5に流れる電流を検出するモータ電流センサ50が設けてあり、モータ電流センサ50による電流の検出値もアシスト制御部6に与えられている。   The steering assisting motor 5 attached in this way is driven according to a control command given from the assist control unit 6 via the motor drive circuit 7. The assist control unit 6 is provided with a detected value of the steering angle by the steering angle sensor 4 and a detected value of the vehicle speed by the vehicle speed sensor 8 arranged at an appropriate part of the vehicle. Further, the steering assisting motor 5 is provided with a motor current sensor 50 for detecting a current flowing through the motor 5, and a detected value of the current from the motor current sensor 50 is also given to the assist control unit 6.

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として構成されている。操舵角センサ4により検出される操舵角度θh 、車速センサ8により検出される車速V及びモータ電流センサ50により検出されるモータ電流Is は、各別の入力インタフェース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 assist control unit 6. The assist control unit 6 includes a CPU 61, a ROM 62, and a RAM 63 that are connected to each other via an internal bus 60, and is configured as an ECU that performs the following assist control by the operation of the CPU 61 in accordance with a control program stored in the ROM 62. Steering angle theta h detected by the steering angle sensor 4, the motor current I s, which is detected by the vehicle speed V and the motor current sensor 50 which is detected by the vehicle speed sensor 8 via the respective other input interface 64, 65, 66, It is adapted to be taken into the CPU 61.

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール30の回転操作に伴って変化する操舵角度θh を用いて、ステアリング軸3に加えるべき目標補助力をトルク換算した目標補助トルクTa を求め、求めた目標補助トルクTa から操舵補助用のモータ5に供給すべき目標駆動電流Ia を決定するように構成してある。 Electric power steering apparatus according to the present invention, by using the steering angle theta h which varies with the rotation operation of the steering wheel 30, determine the target assist torque T a which is the torque converting the target assist force to be applied to the steering shaft 3, obtained are configured to determine the target assist torque T a from the target drive current I a to be supplied to the motor 5 for steering assistance.

まず、操舵角度θh を用いて目標補助トルクTa を求める方法について説明する。ステアリングホイール30から前輪12,12までを含む操舵系の運動方程式は次式のように表される。
n =J・αh +C・ωh +K・θh +Th … (1)
ここで、Jは操舵系の慣性モーメント、Cは操舵系の粘性摩擦係数、Kは操舵系の弾性係数、Th は操舵系の動摩擦により決まるトルク(以下、動摩擦トルクという)である。θh は操舵角度である。ωh は操舵角速度であり、θh の一階微分値として与えられる。αh は操舵角加速度であり、θh の二階微分値として与えられる。
First, a method is described for obtaining the target assist torque T a with a steering angle theta h. The equation of motion of the steering system including the steering wheel 30 to the front wheels 12 and 12 is expressed as follows.
T n = J · α h + C · ω h + K · θ h + T h (1)
Here, J is the moment of inertia of the steering system, C is the viscous friction coefficient of the steering system, K is the elastic coefficient of the steering system, T h is the torque determined by the dynamic friction of the steering system (hereinafter, referred to as dynamic friction torque). θ h is a steering angle. ω h is a steering angular velocity and is given as a first derivative value of θ h . α h is a steering angular acceleration and is given as a second-order differential value of θ h .

このような操舵系の運動方程式により求められるTn は、前輪12,12を転舵させるために必要となる操舵力をトルク換算した値(以下、必要トルクという)であり、(1)式に示すように、操舵角度θh に比例する弾性項,操舵角速度のωh に比例する粘性項,操舵角加速度αh に比例する慣性項及び動摩擦項により表すことができる。θh は、ステアリングホイール30の直進中立位置からの方向に応じて正負が定められており、例えば、直進中立位置から右方向を正、左方向を負としてある。Th の正負は、θh と同様に定められている。 T n obtained by the equation of motion of such a steering system, the value obtained by the torque converting the steering force required in order to steer the front wheels 12, 12 (hereinafter, requires that the torque), and (1) to As shown, it can be expressed by an elastic term proportional to the steering angle θ h , a viscosity term proportional to the steering angular velocity ω h , an inertia term proportional to the steering angular acceleration α h , and a dynamic friction term. θ h is determined to be positive or negative depending on the direction of the steering wheel 30 from the straight neutral position. For example, the right direction from the straight neutral position is positive and the left direction is negative. The sign of T h is determined in the same manner as θ h .

操舵補助用のモータ5によりステアリング軸3に加えるべき目標補助トルクTa は、(1)式により求められる必要トルクTn を用いて次式により求められる。
a =Tn −Tha … (2)
ここで、Thaはステアリングホイール30を回転操作する運転者が加えるべき操舵入力トルク狙い値であり、後述するように車速に応じてステアリングホイール30の手応え感として適宜設定されているパラメータである。
Target assist torque T a to be applied to the steering shaft 3 by the motor 5 for steering assistance is obtained by the following equation using the required torque T n obtained by (1).
T a = T n −T ha (2)
Here, T ha is a steering input torque target value to be applied by the driver who rotates the steering wheel 30, and is a parameter appropriately set as a feeling of response of the steering wheel 30 according to the vehicle speed, as will be described later.

(2)式により求められる目標補助トルクTa を、以下に述べるように、ステアリングホイール30の操作状態に応じて、操舵の補助として加える必要が有るか否か、左右いずれの方向に加えるかが決定される。 The target assist torque T a which is determined by equation (2), as described below, in accordance with the operation state of the steering wheel 30, whether or not it is necessary to have to add as an auxiliary steering, is either added to the right or left direction It is determined.

例えば、ステアリングホイール30の操作状態を、操舵開始、切り込み、保舵、切り返し、操舵終了に分けて考える。操舵開始とは、ステアリングホイール30を直進中立位置から右又は左方向に回転操作を始めた状態である。この状態は、操舵角速度ωh が0でないことにより判定される。操舵開始であると判定された場合、ステアリングホイール30の回転方向と同方向に、目標補助トルクTa を加えるように決定される。 For example, the operation state of the steering wheel 30 is divided into steering start, turning, steering, turning back, and steering end. The steering start is a state in which the steering wheel 30 is started to rotate right or left from the straight traveling neutral position. This state is determined when the steering angular velocity ω h is not zero. If it is determined that the steering start, in the same direction as the rotation direction of the steering wheel 30, is determined to apply the target assist torque T a.

保舵とは、ステアリングホイール30が直進中立位置から右又は左方向に回転操作された位置に保持されている状態である。この状態は、操舵角速度ωh が0であり、モータ電流Is が0でないことにより判定される。保舵であると判定された場合、直前の目標補助トルクTa から動摩擦トルクTh を減算したトルクを目標補助トルクTa として加えるように決定される。 Steering is a state in which the steering wheel 30 is held at a position that is rotated right or left from a straight traveling neutral position. This state is the steering angular velocity omega h is 0, the motor current I s is determined by non-zero. If it is determined that the steering hold is determined torque obtained by subtracting the frictional torque T h from the previous target assist torque T a to apply as the target assist torque T a.

操舵終了とは、ステアリングホイール30が直進中立位置に戻されて保持されている状態である。この状態は、操舵角速度ωh 及びモータ電流Is が0であることにより判定される。 The end of steering is a state in which the steering wheel 30 is returned to and held in the straight traveling neutral position. This state is determined by the steering angular velocity omega h and the motor current I s is 0.

切り込みとは、(1)式により求まる必要トルクTn の向きと同方向にステアリングホイール30を回転操作している状態であり、切り返しとは、必要トルクTn の向きと逆方向にステアリングホイール30を回転操作している状態である。切り込み及び切り返しの状態にあることは、必要トルクTn 及び操舵角速度ωh が共に0ではないことにより判定される。切り込みと切り返しは、必要トルクTn と操舵角速度ωh との積の正負により区別される。即ち、求めた積が正である場合は切り込み、求めた積が負である場合は切り返しとなる。切り込みであると判定された場合、ステアリングホイール30の回転方向と同方向に、目標補助トルクTa を加えるように決定される。切り返しであると判定された場合、ステアリングホイール30の回転方向と逆方向に、目標補助トルクTa を加えるように決定される。 The incision is a state in which the steering wheel 30 is rotated in the same direction as the direction of the necessary torque T n obtained by the expression (1), and the turning back is the steering wheel 30 in the direction opposite to the direction of the necessary torque T n. Is rotating. It is determined that the required torque T n and the steering angular velocity ω h are not 0 in the state of cutting and turning back. Cut and crosscut are distinguished by the sign of the product of the steering angular velocity omega h required torque T n. That is, when the obtained product is positive, the cut is performed, and when the obtained product is negative, the cut is performed. If it is determined that the cut, in the same direction as the rotation direction of the steering wheel 30, is determined to apply the target assist torque T a. If it is determined that the crosscut, in a direction opposite to the rotation direction of the steering wheel 30, is determined to apply the target assist torque T a.

以上のように分類された操作状態に応じてアシスト制御部6は、操舵角度θh を用いて目標補助トルクTa を求め、求めた目標補助トルクTa から操舵補助用のモータ5に供給すべき目標駆動電流Ia を求めている。図3及び図4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、まずサンプリング回数を示すNを初期化する(N=1:ステップS1)。次に、操舵角センサ4により検出される操舵角度θh (N)、車速センサ8により検出される車速V(N)、モータ電流センサ50により検出されるモータ電流Is (N)を夫々取り込む(ステップS2,3,4)。 The assist control portion 6 according to the classified operational state as described above, determine the target assist torque T a with a steering angle theta h, be supplied to the motor 5 of the target assist torque T a from a steering assist obtained The target drive current Ia to be calculated is obtained. 3 and 4 are flowcharts showing the operation contents of the assist control unit 6. The assist control unit 6 first initializes N indicating the number of times of sampling (N = 1: step S1). Next, the steering angle θ h (N) detected by the steering angle sensor 4, the vehicle speed V (N) detected by the vehicle speed sensor 8, and the motor current I s (N) detected by the motor current sensor 50 are captured. (Steps S2, 3, 4).

更に、ステップS2において今回のサンプリング時に取り込まれた操舵角度θh (N)と、ステップS2において前回のサンプリング時に取り込まれた操舵角度θh (N−1)とを用いて差分演算を実施し、操舵角速度ωh (N)を求める(ステップS5)。次に、ステップS5において差分演算により求められた操舵角速度ωh (N)と、ステップS5において前回のサンプリング時に差分演算により求められた操舵角速度ωh (N−1)とを用いて差分演算を実施し、操舵角加速度αh (N)を求める(ステップS6)。なお、N=1の場合のステップS5,S6の差分演算は、操舵角度θh (N−1)=0,操舵角速度ωh (N−1)=0として夫々実行すればよい。 Further, a difference calculation is performed using the steering angle θ h (N) captured at the current sampling in step S2 and the steering angle θ h (N−1) captured at the previous sampling in step S2. A steering angular velocity ω h (N) is obtained (step S5). Next, the difference calculation is performed using the steering angular velocity ω h (N) obtained by the difference calculation in step S5 and the steering angular velocity ω h (N−1) obtained by the difference calculation at the previous sampling in step S5. The steering angular acceleration α h (N) is obtained (step S6). The difference calculation in steps S5 and S6 in the case of N = 1 may be executed with the steering angle θ h (N−1) = 0 and the steering angular velocity ω h (N−1) = 0.

アシスト制御部6は、操舵角速度ωh (N)が0か否かを判定し(ステップS7)、操舵角速度ωh (N)が0でない場合(ステップS7:YES)、ステップS8に進み、操舵角速度ωh (N)が0である場合(ステップS7:NO)、ステップS11に進む。ステップS7の判定条件において、ステアリングホイール30が操作されているか否かを判定している。ステアリングホイール30が操作されている場合の状態としては、操舵開始,切り込み又は切り返しがあり得る。またステアリングホイール30が操作されていない場合の状態としては、保舵又は操舵終了があり得る。 The assist control unit 6 determines whether or not the steering angular velocity ω h (N) is 0 (step S7). If the steering angular velocity ω h (N) is not 0 (step S7: YES), the assist control unit 6 proceeds to step S8 and performs steering. When the angular velocity ω h (N) is 0 (step S7: NO), the process proceeds to step S11. It is determined whether or not the steering wheel 30 is operated under the determination condition of step S7. As a state in which the steering wheel 30 is operated, there may be steering start, cutting, or turning back. Further, as a state when the steering wheel 30 is not operated, there is a case where the steering is maintained or the steering is ended.

ステップS8において、操舵入力トルク狙い値Tha(N)と車速V(N)との対応関係を示す入力トルク狙い値マップに、ステップS3において取り込まれた車速V(N)を適用して操舵入力トルク狙い値Tha(N)を決定する。入力トルク狙い値マップは、車速Vの高低に応じて操舵入力トルク狙い値Thaが増減するように予め設定してある。 In step S8, the vehicle speed V (N) captured in step S3 is applied to the input torque target value map indicating the correspondence relationship between the steering input torque target value T ha (N) and the vehicle speed V (N). A torque target value T ha (N) is determined. The input torque target value map is set in advance so that the steering input torque target value T ha increases or decreases according to the level of the vehicle speed V.

次に、(1)式を用いて必要トルクTn (N)を、(2)式を用いて目標補助トルクTa (N)を夫々算出する(ステップS9,10)。なお、このように算出される目標補助トルクTa (N)は、ステアリングホイール30の操作状態が操舵開始及び切り込みである場合は|Ta (N−1)|<|Ta (N)|となり、加えられる方向はステアリングホイール30の回転方向と同方向となる。切り返しである場合は|Ta (N−1)|>|Ta (N)|となり、加えられる方向はステアリングホイール30の回転方向と逆方向となる。 Next, the required torque T n (N) is calculated using the equation (1), and the target auxiliary torque T a (N) is calculated using the equation (2) (steps S9 and S10). Note that the target assist torque Ta (N) calculated in this way is | T a (N−1) | <| T a (N) | when the operation state of the steering wheel 30 is steering start and infeed. Thus, the applied direction is the same as the rotation direction of the steering wheel 30. In the case of switching, | T a (N−1) |> | T a (N) |, and the direction to be added is opposite to the rotation direction of the steering wheel 30.

一方、アシスト制御部6は、ステップS11において、モータ電流Is (N)が0か否かを判定し、モータ電流Is (N)が0でない場合(ステップS11:YES)、目標補助トルクをTa (N)=Ta (N−1)−Th により求める(ステップS12)。モータ電流Is (N)が0である場合(ステップS11:NO)、目標補助トルクTa (N)を決定せずに終了する。 On the other hand, the assist control portion 6, in step S11, the motor current I s (N) is determined whether 0 or not, if the motor current I s (N) is not 0 (step S11: YES), the target assist torque T a (N) = T a (N−1) −T h (Step S12). If the motor current I s (N) is 0 (step S11: NO), the process ends without determining the target auxiliary torque T a (N).

ステップS11の判定条件により、ステアリングホイール30の操作状態が保舵又は操舵終了のいずれであるかを判定している。前述したように、保舵の場合はモータ電流Is (N)が0ではなく(ステップS11:YES)、操舵終了の場合はモータ電流Is (N)が0である(ステップS11:NO)。 Based on the determination condition of step S11, it is determined whether the operation state of the steering wheel 30 is the steering holding or the steering end. As described above, in the case of steering, the motor current I s (N) is not 0 (step S11: YES), and in the case of the end of steering, the motor current I s (N) is 0 (step S11: NO). .

アシスト制御部6は、ステップS10又はステップS12において算出された目標補助トルクTa (N)に基づいて目標駆動電流Ia (N)を決定する(ステップS13)。次に、目標駆動電流Ia (N)と操舵補助用のモータ5に流れるモータ電流Is (N)との偏差を求め、この偏差に対してPID演算を行って、モータ電圧を求め、この演算結果に基づくPWM信号をモータ駆動回路7に与える(ステップS14)。モータ駆動回路7は、ステップS14においてアシスト制御部6から与えられるPWM信号によりモータ5を駆動する。アシスト制御部6は、Nに1を加算して(ステップS15)、ステップS2に戻って一連の動作を繰り返す。以上により、目標駆動電流Ia (N)と実際のモータ電流Is (N)とを一致させ、目標駆動電流Ia (N)に応じた目標補助トルクTa (N)を得ることができる。 The assist controller 6 determines the target drive current I a (N) based on the target assist torque T a (N) calculated in step S10 or step S12 (step S13). Next, a deviation between the target drive current I a (N) and the motor current I s (N) flowing through the steering assist motor 5 is obtained, and PID calculation is performed on the deviation to obtain a motor voltage. A PWM signal based on the calculation result is given to the motor drive circuit 7 (step S14). The motor drive circuit 7 drives the motor 5 by the PWM signal given from the assist control unit 6 in step S14. The assist control unit 6 adds 1 to N (step S15), returns to step S2, and repeats a series of operations. As described above, the target drive current I a (N) and the actual motor current I s (N) can be matched to obtain the target auxiliary torque T a (N) corresponding to the target drive current I a (N). .

なお、本実施の形態において、アシスト制御部6は、車速V(N)と操舵入力トルク狙い値Tha(N)との関係を示す入力トルク狙い値マップに車速V(N)を適用してTha(N)を求めているが、これに限定されず、車速V(N)と操舵入力トルク狙い値Tha(N)との関係を示す関数に車速V(N)を適用して操舵入力トルク狙い値Tha(N)を求めるように構成してもよいことは言うまでもない。 In the present embodiment, the assist control unit 6 applies the vehicle speed V (N) to the input torque target value map indicating the relationship between the vehicle speed V (N) and the steering input torque target value T ha (N). Although T ha (N) is obtained, the present invention is not limited to this, and the vehicle speed V (N) is applied to a function indicating the relationship between the vehicle speed V (N) and the steering input torque target value T ha (N) for steering. Needless to say, the input torque target value T ha (N) may be obtained.

以上のように構成された本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、ステアリングホイール30の操作に伴って変化する操舵角度、該操舵角度から算出した操舵角速度及び操舵角加速度を用いて目標補助力に対応する目標補助トルクを算出しているから、目標補助トルクを求めるためにトルクセンサを設ける必要がなく、ステアリング軸3を剛性の高い中空材又は中実材により構成することにより操舵感を向上でき、またコストを低減することができる。   In the electric power steering apparatus according to the present invention configured as described above, the target auxiliary force is obtained using the steering angle that changes as the steering wheel 30 is operated, the steering angular velocity and the steering angular acceleration calculated from the steering angle. Since the corresponding target assist torque is calculated, it is not necessary to provide a torque sensor to obtain the target assist torque, and the steering feeling can be improved by configuring the steering shaft 3 with a rigid hollow material or solid material. In addition, the cost can be reduced.

また、ステアリングホイール30から前輪12,12までを含む操舵系の運動を、操舵角度に比例する弾性項と、操舵角速度に比例する粘性項と、操舵角加速度に比例する慣性項とを含み、(1)式として与えられる運動方程式を用いて前輪12,12を転舵させるために必要なトルクを求め、求めた必要トルクから目標補助トルクを算出しているから、目標補助トルクを精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。   Further, the motion of the steering system including the steering wheel 30 to the front wheels 12, 12 includes an elastic term proportional to the steering angle, a viscosity term proportional to the steering angular velocity, and an inertia term proportional to the steering angular acceleration. 1) The torque required to steer the front wheels 12 and 12 is obtained using the equation of motion given as the equation, and the target auxiliary torque is calculated from the obtained required torque. Therefore, steering assistance can be performed appropriately.

電動パワーステアリング装置の他の実施の形態について、以下説明する。まず、本実施の形態において用いる操舵系の運動方程式について説明する。   Another embodiment of the electric power steering apparatus will be described below. First, the equation of motion of the steering system used in the present embodiment will be described.

前輪12,12はタイヤを備えており、(1)式は、タイヤの弾性変形に伴う弾性力を主要素とする弾性項を有する下記(3)式により表すことができる。タイヤの弾性力は、操舵角センサ4により検出される操舵角度θh ではなく、下記(4)式に示すように前輪12,12のタイヤの弾性挙動に関連して定まる基準操舵角度θ0 、より詳しくは前輪12,12のタイヤが弾性変形していない状態の操舵角度である基準操舵角度θ0 を、操舵角度θh から減算して求めた相対操舵角度θに比例する。
n =J・α+C・ω+K・θ+Th … (3)
θ=θh −θ0 … (4)
ここで、ωは相対操舵角速度であり、θの一階微分値として与えられる。αは相対操舵角加速度であり、θの二階微分値として与えられる。
The front wheels 12 and 12 include a tire, and the expression (1) can be expressed by the following expression (3) having an elastic term whose main element is an elastic force accompanying elastic deformation of the tire. The elastic force of the tire is not the steering angle θ h detected by the steering angle sensor 4, but a reference steering angle θ 0 determined in relation to the elastic behavior of the tires of the front wheels 12, 12 as shown in the following equation (4): More specifically, it is proportional to the relative steering angle θ obtained by subtracting the reference steering angle θ 0 , which is the steering angle when the tires of the front wheels 12 and 12 are not elastically deformed, from the steering angle θ h .
T n = J · α + C · ω + K · θ + T h (3)
θ = θ h −θ 0 (4)
Here, ω is a relative steering angular velocity and is given as a first-order differential value of θ. α is a relative steering angular acceleration and is given as a second-order differential value of θ.

そして、ステアリングホイール30が急激に操作されない限り、(3)式の慣性項及び粘性項は微少値となる。以下、(3)式の慣性項及び粘性項を省略した次式を用いて説明する。
n =K・θ+Th … (5)
As long as the steering wheel 30 is not operated rapidly, the inertia term and the viscosity term in the equation (3) are very small values. Hereinafter, description will be made using the following equation in which the inertia term and the viscosity term in the equation (3) are omitted.
T n = K · θ + T h (5)

ところで、車両の運転中にステアリングホイール30の回転操作に応じて前輪12,12に力が作用するとき、前輪12,12のタイヤは該タイヤの接地面と路面間に働く摩擦力により弾性変形し、横方向の力(以下、横力という)が発生する。横力が小さいときは、タイヤの接地面と路面間に働く摩擦力の方が大きいので滑らず、変形に比例した横力が発生する。これに対し前記摩擦力よりも横力が大きいときは、タイヤは路面に対してすべり、該タイヤに加わる横力は略一定となる。即ち、前輪12,12を転舵させるために必要な操舵力は、タイヤが路面に対して滑り始めるときの摩擦力(上限操舵力)を超えることはない。   By the way, when a force is applied to the front wheels 12 and 12 according to the rotation operation of the steering wheel 30 during driving of the vehicle, the tires of the front wheels 12 and 12 are elastically deformed by the frictional force acting between the ground contact surface and the road surface. Lateral force (hereinafter referred to as lateral force) is generated. When the lateral force is small, the frictional force acting between the ground contact surface of the tire and the road surface is larger, so it does not slip and a lateral force proportional to the deformation is generated. On the other hand, when the lateral force is larger than the frictional force, the tire slides against the road surface, and the lateral force applied to the tire becomes substantially constant. That is, the steering force required to steer the front wheels 12, 12 does not exceed the frictional force (upper limit steering force) when the tire starts to slide on the road surface.

タイヤの弾性変形に伴う弾性力を主要素とする弾性項を有する操舵系の運動方程式を用いる場合には、このようなタイヤの状態に着目して、タイヤが弾性変形しつつ操舵がなされる領域(以下、弾性領域という)と、タイヤが弾性変形した状態にて路面に対して滑りながら操舵がなされる領域(以下、摩擦領域という)との2つの領域に分けて必要トルクTn を考える必要がある。弾性領域においてはタイヤの弾性変形が必要トルクTn の主要素であるから、必要トルクTn は前述した(5)式により与えられる。 When using an equation of motion of a steering system having an elastic term whose main element is the elastic force accompanying the elastic deformation of the tire, paying attention to such a state of the tire, the region where the tire is steered while being elastically deformed Necessary torque T n needs to be considered in two areas: an area (hereinafter referred to as an elastic area) and an area where steering is performed while sliding on the road surface in a state where the tire is elastically deformed (hereinafter referred to as a friction area). There is. Since the main component of elastic deformation required torque T n of the tire in the elastic region, the required torque T n is given by the aforementioned equation (5).

一方、摩擦領域においては前述したように前輪12,12を転舵させるために必要な操舵力は、タイヤが路面に対して滑り始めるときの摩擦力を超えることはないから、必要トルクTn は次式のように一定値として与えられる。
n =Tt … (6)
t はタイヤの接地面と路面間に働く摩擦力をトルク換算した値に基づいて決定されている(以下、上限トルクという)。なお、上限トルクTt として、例えば、車両据え切り時、タイヤの弾性領域の弾性係数及びタイヤが滑り出すトルクが路面摩擦変化などの外的要因で変化しないという条件下にて計測により求めた所定値を用いることができる。なお、タイヤの接地面と路面間に働く摩擦力は、車速の遅速に応じて大小に変化するから、この上限トルクTt は、車速Vの遅速に応じて大小となるように設定してある。
On the other hand, the steering force required to steer the front wheels 12, 12 as described above in the friction region, since the tire can not exceed the frictional force at the start slipping relative to the road surface, the required torque T n is It is given as a constant value as in the following equation.
T n = T t (6)
T t is determined based on a value obtained by converting the frictional force acting between the ground contact surface of the tire and the road surface into a torque (hereinafter referred to as an upper limit torque). The upper limit torque T t is, for example, a predetermined value obtained by measurement under the condition that, when the vehicle is stationary, the elastic coefficient of the elastic region of the tire and the torque at which the tire slides do not change due to external factors such as road surface friction changes. Can be used. Since the frictional force acting between the tire contact surface and the road surface changes depending on the vehicle speed, the upper limit torque T t is set so as to increase or decrease according to the vehicle speed V. .

以上より、必要トルクTn がTt 未満である場合は、タイヤが弾性領域にあると判断して、(5)式により必要トルクTn を算出する。一方、必要トルクTn がTt 以上である場合は、タイヤが摩擦領域にあると判断して、(6)式により必要トルクTn を算出する。 As described above, when the necessary torque T n is less than T t, it is determined that the tire is in the elastic region, and the necessary torque T n is calculated from the equation (5). On the other hand, when the necessary torque T n is equal to or greater than T t, it is determined that the tire is in the friction region, and the necessary torque T n is calculated by the equation (6).

ところで、摩擦領域においては、タイヤが新たに弾性変形をすることなく変形状態を保った状態にて路面に対して滑るのであるから、基準操舵角度θ0 はステアリングホイール30の回転操作に伴い変化する。このため、タイヤが摩擦領域から弾性領域に切り替わり、弾性領域における必要トルクTn を算出するときに、この摩擦領域における基準操舵角度θ0 の移動分を加算した値を新たな基準操舵角度θ0 として用いる必要がある。 By the way, in the friction region, since the tire slides with respect to the road surface while maintaining a deformed state without newly elastically deforming, the reference steering angle θ 0 changes as the steering wheel 30 rotates. . For this reason, when the tire switches from the friction region to the elastic region and the necessary torque T n in the elastic region is calculated, a value obtained by adding the movement of the reference steering angle θ 0 in the friction region is used as a new reference steering angle θ 0. It is necessary to use as.

しかしながら、操舵角度θh が大になるとタイヤは高剛性になり、弾性係数Kが増大すると共に、動摩擦トルクTh が、主としてタイヤ寄与分により増加する。このため、弾性領域における基準操舵角度θ0 に摩擦領域下における操舵角度の変化量を加算した値を新たな基準操舵角度θ0 として用いることはできない。従って、タイヤが摩擦領域から弾性領域に切り替わるときに、新たな弾性係数K及び動摩擦トルクTh を用いて基準操舵角度θ0 を再設定して、この再設定された基準操舵角度θ0 を用いて弾性領域における必要トルクTn を算出する必要がある(図5は基準操舵角度θ0 の考え方を示す説明図であり、操舵の一例を示している)。 However, when the steering angle θ h increases, the tire becomes highly rigid, the elastic coefficient K increases, and the dynamic friction torque T h increases mainly due to the tire contribution. Therefore, a value obtained by adding the change amount of the steering angle under the friction region to the reference steering angle θ 0 in the elastic region cannot be used as the new reference steering angle θ 0 . Therefore, when the tire is switched elastic region from friction region, reset the reference steering angle theta 0 with the new modulus K and the dynamic friction torque T h, using a reference steering angle theta 0 which is the reset Therefore, it is necessary to calculate the required torque T n in the elastic region (FIG. 5 is an explanatory diagram showing the concept of the reference steering angle θ 0 and shows an example of steering).

基準操舵角度θ0 は次式のように表される。
θ0 =θhr−(Ttr−Th )/K … (7)
ここで、θhrは切り返し時の操舵角度θh 、Ttrは切り返し時における上限トルクである。
The reference steering angle θ 0 is expressed as follows:
θ 0 = θ hr − (T tr −T h ) / K (7)
Here, θ hr is the steering angle θ h at the time of turning back, and T tr is the upper limit torque at the time of turning back.

図6及び図7は、他の実施の形態におけるアシスト制御部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、サンプリング回数を示すNを初期化する(N=1:ステップS21)。次に、操舵角センサ4により検出される操舵角度θh (N)、車速センサ8により検出される車速V(N)、モータ電流センサ50により検出されるモータ電流Is (N)を夫々取り込む(ステップS22,23,24)。 6 and 7 are flowcharts showing the operation contents of the assist control unit 6 according to another embodiment. The assist controller 6 initializes N indicating the number of samplings (N = 1: step S21). Next, the steering angle θ h (N) detected by the steering angle sensor 4, the vehicle speed V (N) detected by the vehicle speed sensor 8, and the motor current I s (N) detected by the motor current sensor 50 are captured. (Steps S22, 23, 24).

更に、ステップS22において取り込まれた操舵角度θh (N)から基準操舵角度θ0 (N)を減算して、相対操舵角度θ(N)を求める(ステップS25)。なお、N=1の場合のステップS25の演算は、基準操舵角度θ0 (N)=操舵角度θh (N)として実行すればよい。 Further, the relative steering angle θ (N) is obtained by subtracting the reference steering angle θ 0 (N) from the steering angle θ h (N) captured in step S22 (step S25). In addition, what is necessary is just to perform the calculation of step S25 in the case of N = 1 as reference | standard steering angle (theta) 0 (N) = steering angle (theta) h (N).

次に、ステップS22において今回のサンプリング時に取り込まれた操舵角度θh (N)と、ステップS22において前回のサンプリング時に取り込まれた操舵角度θh (N−1)とを用いて差分演算を実施し、操舵角速度ωh (N)を求める(ステップS26)。なお、N=1の場合のステップS26の差分演算は、操舵角度θh (N−1)=0として実行すればよい。 Next, a difference calculation is performed using the steering angle θ h (N) captured at the current sampling in step S22 and the steering angle θ h (N−1) captured at the previous sampling in step S22. The steering angular velocity ω h (N) is obtained (step S26). Note that the difference calculation in step S26 in the case of N = 1 may be executed with the steering angle θ h (N−1) = 0.

アシスト制御部6は、操舵角速度ωh (N)が0か否かを判定し(ステップS27)、操舵角速度ωh (N)が0でない場合(ステップS27:YES)、ステップS28に進み、操舵角速度ω(N)が0である場合(ステップS27:NO)、ステップS33に進む。ステップS27の判定条件については、図4におけるステップS7の判定条件と同様であるので、説明を省略する。 The assist control unit 6 determines whether or not the steering angular velocity ω h (N) is 0 (step S27). If the steering angular velocity ω h (N) is not 0 (step S27: YES), the assist control unit 6 proceeds to step S28 and performs steering. When the angular velocity ω (N) is 0 (step S27: NO), the process proceeds to step S33. The determination condition in step S27 is the same as the determination condition in step S7 in FIG.

ステップS28において、操舵角度θh (N)と操舵系の弾性係数K(N)との対応関係を示す弾性係数マップに、ステップS22において取り込まれた操舵角度θh (N)を適用して弾性係数K(N)を決定する。弾性係数マップは、操舵角度θh の大小に応じて弾性係数Kが増減するように予め設定してある。この操舵角度θh と操舵系の弾性係数Kとの対応関係は、車速Vの変化に伴い変化するため、アシスト制御部6は、予め用意された複数の弾性係数マップを車速Vに応じて選択して弾性係数Kを求めている。 In step S28, the elastic coefficient map showing the correspondence relationship between the steering angle θ h (N) and the steering system of the modulus K (N), by applying the steering angle θ h (N) taken in step S22 elasticity A coefficient K (N) is determined. Modulus map is previously set so as to increase or decrease the modulus K in accordance with the magnitude of the steering angle theta h. Since the correspondence relationship between the steering angle θ h and the elastic coefficient K of the steering system changes as the vehicle speed V changes, the assist control unit 6 selects a plurality of prepared elastic coefficient maps according to the vehicle speed V. Thus, the elastic modulus K is obtained.

次に、操舵角度θh (N)と動摩擦トルクTh (N)との対応関係を示す動摩擦トルクマップに、ステップS22において取り込まれた操舵角度θh (N)を適用してTh (N)を決定する(ステップS29)。動摩擦トルクマップは、操舵角度θh の大小に応じてTh が増減するように予め設定してある。操舵角度θh と動摩擦トルクTh との対応関係も同様に、車速Vの変化に伴い変化するため、アシスト制御部6は、予め用意された複数の動摩擦トルクマップを車速Vに応じて選択してTh を求めている。 Next, the steering angle θ h (N) and the dynamic friction torque T h in frictional torque map showing the correspondence between the (N), the steering angle is taken in step S22 θ h (N) by applying the T h (N ) Is determined (step S29). The dynamic friction torque map is set in advance such that T h increases or decreases according to the magnitude of the steering angle θ h . Similarly correspondence relationship between the steering angle theta h and the dynamic friction torque T h, in order to change with changes in vehicle speed V, the assist control portion 6, selected according to a plurality of dynamic friction torque map prepared in advance on the vehicle speed V T h is obtained.

更に、車速V(N)と操舵入力トルク狙い値Tha(N)との対応関係を示す入力トルク狙い値マップに、ステップS23において取り込まれた車速V(N)を適用して操舵入力トルク狙い値Tha(N)を決定する(ステップS30)。入力トルク狙い値マップは、車速Vの高低に応じて操舵入力トルク狙い値Thaが増減するように予め設定してある。 Further, the vehicle input speed V (N) taken in step S23 is applied to the input torque target value map showing the correspondence between the vehicle speed V (N) and the steering input torque target value T ha (N), and the steering input torque target is obtained. The value T ha (N) is determined (step S30). The input torque target value map is set in advance so that the steering input torque target value T ha increases or decreases according to the level of the vehicle speed V.

このように求められた弾性係数K(N)及び動摩擦トルクTh (N)を(5)式に適用して必要トルクTn (N)を算出する(ステップS31)。次に、ステップS31において算出された必要トルクTn (N)と、ステップS26において求められた操舵角速度ωh (N)との積が0より大か否かを判定し(ステップS32)、必要トルクTn (N)と操舵角速度ωh (N)との積が0より大である場合(ステップS32:YES)、ステップS34に進み、切り込み時の目標補助トルクTa (N)を算出する。一方、必要トルクTn (N)と操舵角速度ωh (N)との積が0以下である場合(ステップS32:NO)、ステップS35に進み、切り返し時の目標補助トルクTa (N)を算出する。 The required torque T n (N) is calculated by applying the elastic coefficient K (N) and the dynamic friction torque T h (N) thus obtained to the equation (5) (step S31). Next, it is determined whether the product of the required torque T n (N) calculated in step S31 and the steering angular velocity ω h (N) obtained in step S26 is greater than 0 (step S32). When the product of the torque T n (N) and the steering angular velocity ω h (N) is greater than 0 (step S32: YES), the process proceeds to step S34, and the target auxiliary torque Ta (N) at the time of cutting is calculated. . On the other hand, when the product of the necessary torque T n (N) and the steering angular velocity ω h (N) is 0 or less (step S32: NO), the process proceeds to step S35, and the target auxiliary torque Ta (N) at the time of switching is obtained. calculate.

ステップS32の判定条件により、ステアリングホイール30の操作状態が切り込み又は切り返しのいずれであるかを判定している。前述したように、切り込みの場合は、操舵角速度ωh (N)及び必要トルクTn (N)の正負が同じとなる(ステップS32:YES)。切り返しの場合は、操舵角速度ωh (N)及び必要トルクTn (N)の正負が異なる(ステップS32:NO)。 Based on the determination condition in step S32, it is determined whether the operation state of the steering wheel 30 is cut or turned. As described above, in the case of cutting, the sign of the steering angular velocity ω h (N) and the required torque T n (N) are the same (step S32: YES). In the case of switchover, the sign of the steering angular velocity ω h (N) and the required torque T n (N) are different (step S32: NO).

図8は、切り込み時の目標補助トルクTa (N)の算出手順を示すフローチャートである。アシスト制御部6は、必要トルクTn (N)が上限トルクTt 未満であるか否かを判定する(ステップS51)。必要トルクTn (N)がTt 未満である場合(ステップS51:YES)、(5)式により求めた必要トルクTn (N)を用いて(2)式により目標補助トルクTa (N)を算出して(ステップS52)、リターンする。必要トルクTn (N)がTt 以上である場合(ステップS51:NO)、(6)式により求めた必要トルクTn (N)を用いて(2)式により目標補助トルクTa (N)を算出して(ステップS53)、リターンする。 FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for calculating the target auxiliary torque Ta (N) at the time of cutting. The assist control unit 6 determines whether the necessary torque T n (N) is less than the upper limit torque T t (step S51). When the required torque T n (N) is less than T t (step S51: YES), the target auxiliary torque T a (N (N) is obtained by using the required torque T n (N) obtained by the expression (5). ) Is calculated (step S52), and the process returns. When the required torque T n (N) is equal to or greater than T t (step S51: NO), the target auxiliary torque T a (N (N) is calculated by using the required torque T n (N) obtained by the expression (6). ) Is calculated (step S53), and the process returns.

ステップS51の判定条件により、タイヤが弾性領域又は摩擦領域のいずれの領域にあるかを判定している。前述したように、弾性領域にある場合(ステップS51:YES)、(5)式により必要トルクTn (N)を求め、摩擦領域にある場合(ステップS51:NO)、必要トルクTn (N)は、Tt を超えることはないことから、(6)式に示すように必要トルクTn (N)にTt を用いる。なお、上限トルクTt は、前述したように車速の遅速に応じて大小になるように設定してある。アシスト制御部6は、車速V(N)と上限トルクTt との関係を示す上限トルクマップに車速V(N)を適用してTt を求めるように構成してもよいし、車速V(N)と上限トルクTt との関係を示す関数に車速V(N)を適用してTt を求めるように構成してもよい。 Based on the determination condition in step S51, it is determined whether the tire is in the elastic region or the friction region. As described above, when it is in the elastic region (step S51: YES), the necessary torque T n (N) is obtained from the equation (5), and when it is in the friction region (step S51: NO), the necessary torque T n (N ) Does not exceed T t , so T t is used as the necessary torque T n (N) as shown in the equation (6). The upper limit torque T t is set so as to become larger or smaller according to the slow speed of the vehicle speed as described above. The assist control unit 6 may be configured to obtain T t by applying the vehicle speed V (N) to the upper limit torque map indicating the relationship between the vehicle speed V (N) and the upper limit torque T t , or the vehicle speed V ( N) and the vehicle speed V (N) may be applied to a function indicating the relationship between the upper limit torque T t and the T t may be obtained.

図9は、切り返し時の目標補助トルクTa (N)の算出手順を示すフローチャートである。アシスト制御部6は、前回のサンプリング時の必要トルクTn (N−1)が上限トルクTt 未満であるか否かを判定する(ステップS61)。必要トルクTn (N−1)がTt 未満である場合(ステップS61:YES)、ステップS62に進み、必要トルクTn (N−1)がTt 以上である場合(ステップS61:NO)、ステップS63に進む。ステップS63において、(7)式を用いて基準操舵角度θ0 (N)を求める。次に、(4)式を用いて相対操舵角度θ(N)を求め(ステップS64)、ステップS62に進む。 FIG. 9 is a flowchart showing a calculation procedure of the target auxiliary torque Ta (N) at the time of switching. The assist control unit 6 determines whether or not the necessary torque T n (N−1) at the previous sampling is less than the upper limit torque T t (step S61). When the required torque T n (N−1) is less than T t (step S61: YES), the process proceeds to step S62, and when the required torque T n (N−1) is equal to or greater than T t (step S61: NO). The process proceeds to step S63. In step S63, the reference steering angle θ 0 (N) is obtained using equation (7). Next, the relative steering angle θ (N) is obtained using equation (4) (step S64), and the process proceeds to step S62.

ステップS62において、アシスト制御部6は、(5)式により求めた必要トルクTn (N)を用いて(2)式により目標補助トルクTa (N)を算出してリターンする。なお、ステップS61の判定条件により、前回のサンプリング時において、タイヤが弾性領域又は摩擦領域のいずれの領域にあったかを判定している。これは、前述したようにタイヤが摩擦領域から弾性領域に切り替わるとき(ステップS61:NO)、新たに基準操舵角度θ0 (N)を設定する必要があるためである。 In step S62, the assist control unit 6 calculates the target assist torque T a (N) by the equation (2) using the necessary torque T n (N) obtained by the equation (5) and returns. Note that, based on the determination condition in step S61, it is determined whether the tire was in the elastic region or the friction region at the time of the previous sampling. This is because, as described above, when the tire switches from the friction region to the elastic region (step S61: NO), it is necessary to newly set the reference steering angle θ 0 (N).

一方、アシスト制御部6は、ステップS33において、モータ電流Is (N)が0か否かを判定し、モータ電流Is (N)が0でない場合(ステップS33:YES)、保舵時の目標補助トルクをTa (N)=Ta (N−1)−Th (N−1)により求める(ステップS36)。モータ電流Is (N)が0である場合(ステップS33:NO)、目標補助トルクTa (N)を決定せずに終了する。ステップS33の判定条件については、図4におけるステップS11の判定条件と同様であるので、説明を省略する。 On the other hand, the assist control portion 6, in step S33, the motor current I s (N) is determined whether 0 or not, if the motor current I s (N) is not 0 (step S33: YES), the time of steering hold A target auxiliary torque is obtained by T a (N) = T a (N−1) −T h (N−1) (step S36). If the motor current I s (N) is 0 (step S33: NO), the process ends without determining the target auxiliary torque Ta (N). The determination condition in step S33 is the same as the determination condition in step S11 in FIG.

以上のように目標補助トルクTa (N)を算出した後、アシスト制御部6は、ステップS34,35,36のいずれかにおいて算出された目標補助トルクTa (N)に基づいて目標駆動電流Ia (N)を決定する(ステップS37)。次に、目標駆動電流Ia (N)と操舵補助用のモータ5に流れるモータ電流Is (N)との偏差を求め、この偏差に対してPID演算を行って、モータ電圧を求め、この演算結果に基づくPWM信号をモータ駆動回路7に与える(ステップS38)。モータ駆動回路7は、ステップS38においてアシスト制御部6から与えられるPWM信号によりモータ5を駆動する。アシスト制御部6は、Nに1を加算して(ステップS39)、ステップS22に戻って一連の動作を繰り返す。以上により、目標駆動電流Ia (N)と実際のモータ電流Is (N)とを一致させ、目標駆動電流Ia (N)に応じた目標補助トルクTa (N)を得ることができる。 After calculating the target assist torque T a (N) as described above, the assist control portion 6, the target drive current based on the target assist torque T a which is calculated in either step S34,35,36 (N) I a (N) is determined (step S37). Next, a deviation between the target drive current I a (N) and the motor current I s (N) flowing through the steering assist motor 5 is obtained, and PID calculation is performed on the deviation to obtain a motor voltage. A PWM signal based on the calculation result is given to the motor drive circuit 7 (step S38). The motor drive circuit 7 drives the motor 5 by the PWM signal given from the assist control unit 6 in step S38. The assist controller 6 adds 1 to N (step S39), returns to step S22, and repeats a series of operations. As described above, the target drive current I a (N) and the actual motor current I s (N) can be matched to obtain the target auxiliary torque T a (N) corresponding to the target drive current I a (N). .

なお、本実施の形態において、アシスト制御部6は、車速V(N)と入力トルク狙い値Tha(N)との関係を示す入力トルク狙い値マップに車速V(N)を適用してTha(N)を求めているが、これに限定されず、車速V(N)と操舵入力トルク狙い値Tha(N)との関係を示す関数に車速V(N)を適用して操舵入力トルク狙い値Tha(N)を求めるように構成してもよいことは言うまでもない。弾性係数K及び動摩擦トルクTh についても同様に、操舵角度θh とK及びTh との関係を夫々示す関数に操舵角度θh を適用してK及びTh を夫々求めるように構成してもよいことは言うまでもない。 In the present embodiment, the assist control unit 6 applies the vehicle speed V (N) to the input torque target value map indicating the relationship between the vehicle speed V (N) and the input torque target value T ha (N). Although ha (N) is obtained, the present invention is not limited to this, and the steering input is applied by applying the vehicle speed V (N) to a function indicating the relationship between the vehicle speed V (N) and the steering input torque target value T ha (N). Needless to say, the torque target value T ha (N) may be obtained. Similarly for modulus K and the dynamic friction torque T h, constitute the K and T h by applying a steering angle theta h related to the respective indicating function of the steering angle theta h and K and T h as determined respectively Needless to say.

以上のように構成された本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、前輪12,12のタイヤが弾性変形していない状態の操舵角度である基準操舵角度を設定し、この基準操舵角度を現状の操舵角度から減じて相対操舵角度を求めて、該相対操舵角度を相対操舵角度に比例する弾性項を含む運動方程式に適用して必要トルクを求め、求めた必要トルクから予め設定された操舵入力トルク狙い値を減じて目標補助トルクを算出している。この結果、目標補助トルクを求めるためにトルクセンサを設ける必要がなく、ステアリング軸3を剛性の高い中空材又は中実材により構成することにより操舵感を向上でき、またコストを低減することができる。更に必要トルクの主要部分を占める操舵系の弾性項を求めて目標補助トルクを精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。   In the electric power steering apparatus according to the present invention configured as described above, a reference steering angle which is a steering angle in a state where the tires of the front wheels 12 and 12 are not elastically deformed is set, and this reference steering angle is set to the current level. A relative steering angle is obtained by subtracting from the steering angle, the required torque is obtained by applying the relative steering angle to an equation of motion including an elastic term proportional to the relative steering angle, and a steering input torque set in advance from the obtained necessary torque. The target auxiliary torque is calculated by reducing the target value. As a result, it is not necessary to provide a torque sensor for obtaining the target auxiliary torque, and the steering feeling can be improved and the cost can be reduced by configuring the steering shaft 3 with a highly rigid hollow material or solid material. . Furthermore, it is possible to obtain the target assist torque with high accuracy by obtaining the elastic term of the steering system that occupies the main part of the necessary torque, and to appropriately assist the steering.

また、タイヤの接地面と路面間に働く摩擦力をトルク換算した値に基づいて決定されている上限トルクTt を定め、運動方程式を用いて求めた必要トルクがTt 以上であるときには、このTt により目標補助トルクを算出するように構成してあるから、タイヤが弾性変形した状態にて路面に対して滑りながら操舵がなされる状態においても、目標補助トルクを精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 In addition, when an upper limit torque T t determined based on a value obtained by converting the frictional force acting between the tire contact surface and the road surface is converted into a torque and the required torque obtained using the equation of motion is equal to or greater than T t , Since the target auxiliary torque is calculated from T t , the target auxiliary torque can be accurately obtained even in a state where the steering is performed while sliding on the road surface in a state where the tire is elastically deformed, Steering assistance can be performed appropriately.

更に、補助力算出手段により算出される必要トルクが上限トルクTt 以上である状態下にて、ステアリングホイール30が切り返し中であると判定されたとき、基準操舵角度を再設定して、この再設定された基準操舵角度を運動方程式に適用しているから、目標補助トルクを精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 Further, when it is determined that the steering wheel 30 is turning back in a state where the required torque calculated by the assisting force calculation means is equal to or higher than the upper limit torque T t , the reference steering angle is reset, Since the set reference steering angle is applied to the equation of motion, the target assist torque can be obtained with high accuracy, and steering assist can be performed appropriately.

また、操舵角度に応じて運動方程式の弾性項及び動摩擦項を夫々変更している。より詳しくは、操舵角度の大小に応じて、(3)式及び(5)式に示す弾性係数Kと動摩擦トルクTh とを夫々大小に変更しているから、目標補助力を精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 Further, the elastic term and the dynamic friction term of the equation of motion are changed according to the steering angle. More particularly, in accordance with the magnitude of the steering angle, (3) and (5) from being changed respectively large and small and the elastic coefficient K and the dynamic friction torque T h in the expression, to determine the target assist force accurately Therefore, steering assistance can be performed appropriately.

更に、車速の変化に応じて、(6)式に示す上限トルクTt と(3)式及び(5)式に示す弾性係数Kと動摩擦トルクTh とを夫々変更している。例えば、車速の遅速に応じて上限トルクTt を大小に変更しているから、目標補助力を精度良く求めることができ、適切に操舵の補助を行うことができる。 Furthermore, in accordance with a change in the vehicle speed, are respectively changed and the upper limit torque T t and (3) and (5) elastic modulus is shown in formula K and the dynamic friction torque T h as shown in equation (6). For example, since the upper limit torque T t is changed according to the slow speed of the vehicle speed, the target assist force can be obtained with high accuracy, and steering assist can be performed appropriately.

なお、本実施の形態においては、操舵角度に応じて弾性係数Kと動摩擦トルクTh との両方を変更しているが、いずれか一方のみでもよい。同様に、車速に応じて上限トルクTt 、弾性係数K及び動摩擦トルクTh を変更しているが、いずれか1つのみでもよい。 In the present embodiment, although change both the elastic coefficient K and the dynamic friction torque T h according to the steering angle, may be only one. Similarly, although the upper limit torque T t , the elastic coefficient K, and the dynamic friction torque Th are changed according to the vehicle speed, only one of them may be used.

更に、以上の実施の形態においては、ステアリング軸3の回転角度を検出する回転角センサを操舵角センサ4として用いているが、これに限定されず、例えば、前輪12,12の角度を検出するセンサを操舵角センサ4として用いてもよい。本発明は、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能であることは言うまでもない。   Furthermore, in the above embodiment, the rotation angle sensor that detects the rotation angle of the steering shaft 3 is used as the steering angle sensor 4, but the present invention is not limited to this. For example, the angle of the front wheels 12, 12 is detected. A sensor may be used as the steering angle sensor 4. Needless to say, the present invention can be implemented in variously modified forms within the scope of the matters described in the claims.

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。It is a mimetic diagram showing the composition of the electric power steering device concerning the present invention. アシスト制御部のブロック図である。It is a block diagram of an assist control part. アシスト制御部の動作内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement content of an assist control part. アシスト制御部の動作内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement content of an assist control part. 基準操舵角度の考え方を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the view of a reference | standard steering angle. 他の実施の形態におけるアシスト制御部の動作内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement content of the assist control part in other embodiment. 他の実施の形態におけるアシスト制御部の動作内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement content of the assist control part in other embodiment. 切り込み時の目標補助トルクの算出手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation procedure of the target auxiliary torque at the time of cutting. 切り返し時の目標補助トルクの算出手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation procedure of the target auxiliary torque at the time of switching.

符号の説明Explanation of symbols

4 操舵角センサ、5 操舵補助用のモータ、6 アシスト制御部(算出手段,補助力算出手段,相対角度算出手段,判定手段)、8 車速センサ、12 前輪(操舵用車輪)、30 ステアリングホイール(操舵部材)   4 Steering angle sensor, 5 Steering assist motor, 6 Assist control unit (calculating means, assisting force calculating means, relative angle calculating means, judging means), 8 vehicle speed sensor, 12 front wheel (steering wheel), 30 steering wheel ( Steering member)

Claims (5)

車両の操舵部材の操作に基づいて目標補助力を求め、求めた目標補助力に応じて操舵補助用のモータを駆動して、操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵部材の操作に伴って変化する操舵角度を検出する操舵角センサと、
該操舵角センサにより検出される操舵角度を用いて操舵角速度及び操舵角加速度を算出する算出手段と、
該算出手段により算出される操舵角速度及び操舵角加速度並びに前記操舵角センサにより検出される操舵角度を用いて前記目標補助力を算出する補助力算出手段とを備え
該補助力算出手段は、
前記車両の操舵用車輪のタイヤが路面上で弾性変形しつつ操舵がなされる弾性領域と、前記タイヤが前記路面に対して滑りながら操舵がなされる摩擦領域とを判別し、
前記弾性領域では、前記タイヤの弾性変形に伴う弾性力を主要素とする弾性項を含む運動方程式を用いて前記操舵用車輪を転舵させるために必要な操舵力を求め、求めた操舵力から前記目標補助力を算出し、
前記摩擦領域では、前記タイヤと前記路面との間に働く摩擦力を主要素とする摩擦項を含む運動方程式を用いて前記操舵用車輪を転舵させるために必要な操舵力を求め、求めた操舵力から前記目標補助力を算出す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 device for obtaining a target auxiliary force based on an operation of a steering member of a vehicle, driving a steering auxiliary motor according to the obtained target auxiliary force, and assisting steering,
A steering angle sensor that detects a steering angle that changes in accordance with the operation of the steering member;
Calculating means for calculating a steering angular velocity and a steering angular acceleration using a steering angle detected by the steering angle sensor;
An auxiliary force calculating means for calculating the target auxiliary force using the steering angular velocity and steering angular acceleration calculated by the calculating means and the steering angle detected by the steering angle sensor ;
The auxiliary force calculating means includes
Discriminating between an elastic region where the tire of the steering wheel of the vehicle is steered while being elastically deformed on the road surface and a friction region where the tire is steered while sliding on the road surface;
In the elastic region, a steering force required to steer the steering wheel is obtained using an equation of motion including an elastic term whose main element is an elastic force accompanying elastic deformation of the tire, and from the obtained steering force Calculating the target assist force,
In the friction region, a steering force required to steer the steering wheel is obtained by using a motion equation including a friction term having a frictional force acting between the tire and the road surface as a main element. an electric power steering apparatus characterized that you calculate the target assist force from the steering force.
車両の操舵部材の操作に基づいて目標補助力を求め、求めた目標補助力に応じて操舵補助用のモータを駆動して、操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵部材の操作に伴って変化する操舵角度を検出する操舵角センサと、
該操舵角センサにより検出される操舵角度から予め定めた基準操舵角度を減算して相対操舵角度を算出する相対角度算出手段と、
該相対角度算出手段により算出された相対操舵角度を用いて相対操舵角速度及び相対操舵角加速度を算出する算出手段と、
該算出手段により算出される相対操舵角速度及び相対操舵角加速度並びに前記相対角度算出手段により算出される相対操舵角度を用いて前記目標補助力を算出する補助力算出手段とを備え
該補助力算出手段は、
前記車両の操舵用車輪のタイヤが路面上で弾性変形しつつ操舵がなされる弾性領域と、前記タイヤが前記路面に対して滑りながら操舵がなされる摩擦領域とを判別し、
前記弾性領域では、前記タイヤの弾性変形に伴う弾性力を主要素とする弾性項を含む運動方程式を用いて前記操舵用車輪を転舵させるために必要な操舵力を求め、求めた操舵力から前記目標補助力を算出し、
前記摩擦領域では、前記タイヤと前記路面との間に働く摩擦力を主要素とする摩擦項を含む運動方程式を用いて前記操舵用車輪を転舵させるために必要な操舵力を求め、求めた操舵力から前記目標補助力を算出す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 device for obtaining a target auxiliary force based on an operation of a steering member of a vehicle, driving a steering auxiliary motor according to the obtained target auxiliary force, and assisting steering,
A steering angle sensor that detects a steering angle that changes in accordance with the operation of the steering member;
A relative angle calculating means for calculating a relative steering angle by subtracting a predetermined reference steering angle from a steering angle detected by the steering angle sensor;
Calculating means for calculating a relative steering angular velocity and a relative steering angular acceleration using the relative steering angle calculated by the relative angle calculating means;
An auxiliary force calculating means for calculating the target auxiliary force using the relative steering angular velocity and relative steering angular acceleration calculated by the calculating means and the relative steering angle calculated by the relative angle calculating means ,
The auxiliary force calculating means includes
Discriminating between an elastic region where the tire of the steering wheel of the vehicle is steered while being elastically deformed on the road surface and a friction region where the tire is steered while sliding on the road surface;
In the elastic region, a steering force required to steer the steering wheel is obtained using an equation of motion including an elastic term whose main element is an elastic force accompanying elastic deformation of the tire, and from the obtained steering force Calculating the target assist force,
In the friction region, a steering force required to steer the steering wheel is obtained by using a motion equation including a friction term having a frictional force acting between the tire and the road surface as a main element. an electric power steering apparatus characterized that you calculate the target assist force from the steering force.
前記補助力算出手段は、前記運動方程式を用いて求めた操舵力が、予め定めた上限操舵力以上であるときに、該上限操舵力から前記目標補助力を算出するように構成してある請求項記載の電動パワーステアリング装置。 The auxiliary force calculating means is configured to calculate the target auxiliary force from the upper limit steering force when the steering force obtained using the equation of motion is equal to or greater than a predetermined upper limit steering force. Item 3. The electric power steering device according to Item 2 . 前記操舵部材が切り返し中であることを判定する判定手段を備え、前記相対角度算出手段は、前記補助力算出手段により算出される操舵力が前記上限操舵力以上である状態下にて、前記判定手段により切り返し中であると判定されたとき、前記基準操舵角度を再設定するように構成してある請求項記載の電動パワーステアリング装置。 A determination unit configured to determine that the steering member is turning back; and the relative angle calculation unit is configured to perform the determination in a state where the steering force calculated by the auxiliary force calculation unit is equal to or greater than the upper limit steering force. 4. The electric power steering apparatus according to claim 3 , wherein the reference steering angle is reset when it is determined by the means that the vehicle is turning back. 前記車両の走行速度を検出する車速センサを備え、前記運動方程式は、前記操舵部材の操作に応じて生じる動摩擦を示す動摩擦項を含んでおり、
前記補助力算出手段は、前記車速センサにより検出された車速に応じて、前記上限操舵力、弾性項及び動摩擦項のうち少なくとも1つを変更するように構成してある請求項3又は4に記載の電動パワーステアリング装置。
A vehicle speed sensor for detecting a traveling speed of the vehicle, wherein the equation of motion includes a dynamic friction term indicating dynamic friction generated according to an operation of the steering member;
The auxiliary force calculation means according to the detected vehicle speed by the vehicle speed sensor, the upper steering force, according to claim 3 or 4 is arranged to change at least one of the elastic section and the dynamic friction term Electric power steering device.
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