JPS62163863A - Motor driven power steering device - Google Patents

Motor driven power steering device

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JPS62163863A
JPS62163863A JP61006079A JP607986A JPS62163863A JP S62163863 A JPS62163863 A JP S62163863A JP 61006079 A JP61006079 A JP 61006079A JP 607986 A JP607986 A JP 607986A JP S62163863 A JPS62163863 A JP S62163863A
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motor
rotation
electric motor
detection means
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Yasuo Shimizu
康夫 清水
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Abstract

PURPOSE:To obtain a stable returning characteristic of a steering system by providing means for detecting that the steering system is released from hands and returned, and braking a power assist motor when a returning condition is detected. CONSTITUTION:The motor driven power steering device in the caption comprises means 21 for detecting the steering torque of a steering system and a motor control signal detecting means 50 for determining a motor control signal on the basis of a signal fed from means 22 for detecting the rotary speed of the steering system. Then a motor 11 is controlled through a drive means 34 in accordance with said motor control signal. Here, a released hand returning condition detecting means 60 comprising a zero torque rotation detecting means 61 and a reduced steering rotation detecting means 62 for producing respective outputs when the steering torque and the steering rotary speed fed from both detecting means 21, 22 are lower than predetermined values is provided. When a released hand returning condition is detected, the motor 11 is braked by a braking means 70.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電動機を用いた操舵力倍力装置により補助トル
クを発生する電動式パワーステアリング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electric power steering device that generates auxiliary torque by a steering force booster using an electric motor.

(従来の技術) 従来の電動式パワーステアリング装置は、電動機を動力
源とする操舵力倍力装置やマイクロコンピュータ・ユニ
ットで構成された制御装置を備え、また電動機が一般に
低出力トルクで高回転であるので、電動式パワーステア
リング装置に用いる場合に高出力トルクで低回転となる
よう減速する減速装置を備えており、操舵時にはステア
リング系に付与される操舵トルクおよび操舵回転数を検
出し、これらの検出信号に基づいて電動機を駆動制御し
、電動機動力をステアリング系に作用させて操舵力の軽
減を図り、その結果ドライバビリティを向上させ、操舵
フィーリングの向上を図ったものとして「4¥願昭80
−9545号」および「特願昭130−954Ei号」
が本出願人により出願されている。
(Prior Art) Conventional electric power steering devices include a steering force booster powered by an electric motor and a control device composed of a microcomputer unit, and the electric motor generally operates at low output torque and high rotation speed. Therefore, when used in an electric power steering device, it is equipped with a deceleration device that decelerates the rotation to a low rotation speed with high output torque.During steering, it detects the steering torque and steering rotation speed applied to the steering system. The electric motor is driven and controlled based on the detection signal, and the electric motor power is applied to the steering system to reduce the steering force.As a result, drivability is improved and the steering feeling is improved. 80
-9545” and “Patent Application No. 130-954Ei”
has been filed by the applicant.

(発明が解決しようとする問題点) ところが、上記従来の電動式パワーステアリング装置は
、車両走行中にステアリングホイールを操舵すると、ス
テアリング系の戻り操作時には、キャスタ・トレールを
含むタイヤ反力により、電動機を回転させステアリング
系が中位位置に復帰しようとするが、減速装置がその出
力側から回転させられるために電動機が増速回転させら
れる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-mentioned conventional electric power steering device, when the steering wheel is steered while the vehicle is running, when the steering system returns, tire reaction force including caster trail causes the electric motor to The steering system tries to return to the middle position by rotating the motor, but since the reduction gear is rotated from its output side, the electric motor is rotated at an increased speed.

この場合、ステアリング系での電動機の慣性モーメント
が減速比の2乗倍と大きいため、ステアリング系の戻り
操作時には装置口らの慣性により、ステアリング系が、
中位位置を越えて反対方向へ行き過ぎたり再び戻ったり
する振動を長い周期で繰り返し、短時間に中位位置に収
束しづらいおそれがあった。つまり、マニュアル・ステ
アリング系における収束特性では、第6図(A)に操舵
角の特性曲線を文で示すように、走行時にステアリング
系を中位位置からα度操舵して手放した場合にはステア
リング系の振動は11時間で収束するが、電動式パワー
ステアリング装置においては第6図(B)に示すように
自らの慣性力により振動の周期が長く振れl】が大きく
なるため、収束時間T2がマニュアル・ステアリング系
の場合に比べて大きくなり、ステアリング系の戻り安定
性を低下させていた。
In this case, the moment of inertia of the electric motor in the steering system is as large as the square of the reduction ratio, so when the steering system returns, the inertia of the device opening causes the steering system to
The oscillation of going beyond the intermediate position in the opposite direction and returning again is repeated over a long period of time, which may make it difficult to converge to the intermediate position in a short period of time. In other words, in terms of convergence characteristics in a manual steering system, as shown in Figure 6 (A), which shows the steering angle characteristic curve in text, if the steering system is turned α degrees from the middle position while driving and then released, the steering The vibration of the system converges in 11 hours, but in the electric power steering device, as shown in Fig. 6 (B), the period of vibration is long due to its own inertia force, and the vibration becomes large, so the convergence time T2 is This was larger than in the case of a manual steering system, reducing the return stability of the steering system.

(発明の目的) そこで1本発明では、ステアリングホイールが手放しで
戻り状態であるときに、これを検出して電動機を電気的
に制動することにより、ステアリング系の中位位置での
収束時間を短縮し、ステアリング系の安定した戻り特性
が得られる電動式パワーステアリング装置を提供するこ
とを目的としている。
(Objective of the Invention) Therefore, in the present invention, when the steering wheel is in the returning state without the hands being released, this is detected and the electric motor is electrically braked, thereby shortening the time for the steering system to converge at the middle position. The object of the present invention is to provide an electric power steering device that provides stable return characteristics of the steering system.

(問題点の解決手段およびその作用) 第1図は本発明の全体構成図である。(Means for solving problems and their effects) FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present invention.

第1図において、イグニッションキーのキースイッチが
投入され、ステアリングホイールが操舵されると、操舵
力に応じて電動Jll(11)が駆動制御される。ステ
アリングホイールの戻り操作時には、タイヤの反力によ
り戻されるステアリング系の状態を手放し戻り状態検出
手段により検出し。
In FIG. 1, when the key switch of the ignition key is turned on and the steering wheel is steered, the electric Jll (11) is driven and controlled in accordance with the steering force. When the steering wheel is operated to return, the state of the steering system returned by the reaction force of the tires is detected by the release state detection means.

この検出信号に基づき電動機制動手段において電動機(
11)の′7rL機子巻線の両端子を短絡し、電動機の
自己制動が行なわれる。したがって、ステアリング系の
戻し操作時には電動機(11)が制動されるので、ステ
アリング系の中位位置での収束時間が短縮され、電動機
自身の慣性による影響を除去でき、安定した戻り特性が
得られる。
Based on this detection signal, the electric motor (
11) Both terminals of the '7rL armature winding are short-circuited to perform self-braking of the motor. Therefore, since the electric motor (11) is braked during the return operation of the steering system, the time for convergence at the intermediate position of the steering system is shortened, the influence of the inertia of the electric motor itself can be eliminated, and stable return characteristics can be obtained.

更に、第2図に示す全体構成図の如く、ステアリング系
の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ステア
リング系の回転速度を検出する操舵回転検出手段と、こ
れら両検出手段からの検出信号に基づいて電動機制御信
号を決定する電動機制御信号発生手段と、この制御信号
発生手段の制御信号に基づき電動機を駆動する電動機駆
動手段およびこれにより駆動される電動機とを備え、前
記手放し戻り状態検出手段は、零トルク回転検出手段と
操舵回転減少検出手段とから構成されており、零トルク
回転検出手段は前記操舵トルク検出手段(21)および
操舵回転検出手段(22)からの両検出信号に基づいて
操舵トルクが所定値以下で且つ操舵回転速度が所定値以
上であることを検出する一方、操舵回転減少検出手段は
操舵回転検出手段(22)からの検出信号に基づいて操
舵回転速度が減少することを検出する。そして、これら
零トルク回転検出手段および操舵回転減少検出手段から
の両検出信号により前記電動機制動手段において電動機
の制動制御が行なわれる。したがって、この場合には、
ステアリング系が戻し操作時で操舵回転速度が減少する
範囲で電動機が制動されることになり、戻り操作時での
ステアリング系を短時間のうちに中位位置に復帰するこ
とができ、安定した戻り特性が得られる。
Furthermore, as shown in the overall configuration diagram shown in FIG. 2, there is a steering torque detection means for detecting the steering torque of the steering system, a steering rotation detection means for detecting the rotational speed of the steering system, and a detection signal from both of these detection means. a motor control signal generating means for determining a motor control signal based on the control signal; a motor driving means for driving the motor based on the control signal of the control signal generating means; and a motor driven by the motor; , is composed of a zero torque rotation detection means and a steering rotation reduction detection means, and the zero torque rotation detection means detects the steering based on both detection signals from the steering torque detection means (21) and the steering rotation detection means (22). While detecting that the torque is below a predetermined value and the steering rotation speed is above a predetermined value, the steering rotation reduction detection means detects that the steering rotation speed is reduced based on a detection signal from the steering rotation detection means (22). To detect. Braking control of the electric motor is performed in the motor braking means based on both detection signals from the zero torque rotation detection means and the steering rotation reduction detection means. Therefore, in this case,
When the steering system returns, the electric motor is braked within the range in which the steering rotational speed decreases, allowing the steering system to return to the intermediate position within a short period of time, resulting in stable return. characteristics are obtained.

(実施例) 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。尚、本実施例では手放し戻り状態検出手段を、零トル
ク回転検出手段と操舵回転減少検出手段とにより構成し
た場合を例に採って説明する。
(Example) An example of the present invention will be described below based on the accompanying drawings. In this embodiment, a case will be explained in which the hand-off return state detection means is configured by a zero-torque rotation detection means and a steering rotation reduction detection means.

第3図は本実施例の電動式パワーステアリング装置(1
)の概略平面図である。同図において、(2)はステア
リングホイール、(3)、(4)は入力軸および出力軸
であり、これら入力軸(3)と出力軸(4)とは互いに
同軸状に配設され、これらの内端がトウジョンバーによ
り連結されており、さらに出力軸(4)の他端側か図示
しない等速継手、ラックアンド−ビニオンに連結され、
ステアリングホイール(2)の回転がラックの直線的変
化として変換して伝達される。また、入力軸(3)の周
囲には操舵回転センサ(7)が設けられ、入出力軸(3
)と(4)の係合部には操舵トルクセンサ(10)が設
けられ、さらに出力軸(4)の周囲には電動機(11)
および減速装置が設けられており、各センサ(7)、(
1G)からの検出信号に基づいて電動機(11)を制御
する制御装置(12)およびその電源回路(13)とを
備えている。
Figure 3 shows the electric power steering device (1) of this embodiment.
) is a schematic plan view. In the figure, (2) is a steering wheel, (3) and (4) are an input shaft and an output shaft, and these input shaft (3) and output shaft (4) are arranged coaxially with each other. The inner ends of the output shaft (4) are connected by a torsion bar, and the other end of the output shaft (4) is connected to a constant velocity joint (not shown) or a rack-and-binion,
Rotation of the steering wheel (2) is converted and transmitted as a linear change in the rack. Further, a steering rotation sensor (7) is provided around the input shaft (3), and a steering rotation sensor (7) is provided around the input shaft (3).
) and (4) are provided with a steering torque sensor (10), and an electric motor (11) is provided around the output shaft (4).
and a deceleration device are provided, each sensor (7), (
1G) and a power supply circuit (13) thereof.

上記操舵回転センサ(7)は、直流発電a(8)と、こ
れに軸着された歯付きプーリおよび、入力軸(3)に一
体に軸着された歯付きプーリと、これらの間に懸は渡さ
れ入力軸(3)の回転に伴って直流発電機(8)を回転
させるタイミングベルト(9)により構成されている。
The above-mentioned steering rotation sensor (7) includes a DC power generation a (8), a toothed pulley pivoted thereon, a toothed pulley integrally pivoted on the input shaft (3), and a toothed pulley suspended between these. The timing belt (9) rotates the DC generator (8) as the input shaft (3) rotates.

尚、上記操舵回転センサ(7)は、出力軸側(電動機)
に設けてもよい。
The above steering rotation sensor (7) is located on the output shaft side (electric motor).
may be provided.

上記操舵トルクセンサ(10)は、入出力軸(3)と(
4)の相対回転に伴って軸方向に変位する可動鉄心と、
この可動鉄心の外周に空隙をもって配設され一次巻線お
よび二次巻線よりなる差動変圧器とから構成され、入出
力軸(3)と(4)の角度差が差動変圧器の二次コイル
から電気信号に変換して出力される。
The steering torque sensor (10) is connected to the input/output shaft (3) and (
4) a movable iron core that is displaced in the axial direction with the relative rotation;
It consists of a differential transformer, which is arranged with a gap around the outer circumference of this movable core and consists of a primary winding and a secondary winding, and the angular difference between the input and output shafts (3) and (4) is The next coil converts it into an electrical signal and outputs it.

上記電動機(11)は出力軸(4)に沿って配設され、
その回転軸には歯付きプーリが軸着され、この歯付きプ
ーリと出力軸(4)に軸着された歯付きプーリとの間に
はタイミングベルト(14)が懸は渡されている。また
、出力軸(4)に軸着された歯付きプーリが大径に形成
され、電動機(11)の回転を減速して出力軸(4)に
伝達するよう、双方の歯付きプーリおよびタイミングベ
ルト(14)により減速装置が構成されている。
The electric motor (11) is arranged along the output shaft (4),
A toothed pulley is attached to the rotating shaft, and a timing belt (14) is passed between the toothed pulley and the toothed pulley attached to the output shaft (4). In addition, a toothed pulley attached to the output shaft (4) is formed to have a large diameter, and both toothed pulleys and a timing belt are configured so that the rotation of the electric motor (11) is decelerated and transmitted to the output shaft (4). (14) constitutes a speed reduction device.

尚、上記入力軸(3)、出力軸(4)、操舵回転センサ
の直流発電機(8)、操舵トルクセンサ(10)の差動
変圧器および電動機(11)は、入出力軸(3)。
The input shaft (3), the output shaft (4), the DC generator (8) of the steering rotation sensor, the differential transformer and electric motor (11) of the steering torque sensor (10) are connected to the input/output shaft (3). .

(4)の周囲を覆う図示しないステアリングコラムに支
持されている。
(4) is supported by a steering column (not shown) that covers the periphery.

上記制御装置(12)およびその電源回路(13)を第
4図に基づいて説明する。同図において、(20)はマ
イクロコンピュータ・ユニットであり、マイクロコンピ
ュータ−ユニット(20)には、操舵トルク検出手段(
21)、操舵回転検出手段(22)および電流検出回路
(23)からの各検出信号51−33がA/Dコンバー
タ(24)を通じてマイクロコンピュータの命令に従っ
て入力されている。
The control device (12) and its power supply circuit (13) will be explained based on FIG. 4. In the figure, (20) is a microcomputer unit, and the microcomputer unit (20) includes a steering torque detection means (
21), detection signals 51-33 from the steering rotation detection means (22) and the current detection circuit (23) are inputted through the A/D converter (24) according to instructions from the microcomputer.

上記操舵トルク検出手段(21)は、操舵トルクセンサ
(lO)とマイクロコンピュータ・ユニットの基準クロ
ックパルスTIを分周し交流信号に変換して差動変圧器
の一次巻線に供給するとともに差動変圧器の二次巻線か
らの出力を整流平滑化する操舵トルク・インターフェー
ス回路(25)とからなり、操舵トルクの作用方向とそ
の大きさを示す操舵トルク検出信号Slを出力する。
The steering torque detection means (21) divides the frequency of the reference clock pulse TI of the steering torque sensor (lO) and the microcomputer unit, converts it into an alternating current signal, and supplies it to the primary winding of the differential transformer. It consists of a steering torque interface circuit (25) that rectifies and smoothes the output from the secondary winding of the transformer, and outputs a steering torque detection signal Sl indicating the direction and magnitude of the steering torque.

上記操舵回転検出手段(22)は、操舵回転センサ(7
)と、この操舵回転センサ(7)の直流発電機(8)か
らの出力を極性に応じて夫々絶対値変換して増幅する操
舵回転・インターフェース(26)とからなり、ステア
リング系の操舵回転方向と操舵速度を示す操舵回転検出
信号S2を出力する。
The steering rotation detection means (22) includes a steering rotation sensor (7).
) and a steering rotation interface (26) that converts and amplifies the output from the DC generator (8) of the steering rotation sensor (7) into an absolute value according to the polarity, and determines the steering rotation direction of the steering system. A steering rotation detection signal S2 indicating the steering speed is output.

マイクロコンピュータφ二二ッ)(20)If I10
ボート、メモリ、演算部、制御部、各レジスタ及びクロ
ックジェネレータ等により構成され、グロックパルスに
基づき作動する。マイクロコンピュータ・ユニッ) (
20)等を駆動する電源回路(13)は、車載のバッテ
リ(29)の子端子にヒユーズ回路(30)、イングニ
ションキーのキースイッチ(31)を介して接続される
リレー回路(32)と、このリレー回路(32)の入力
側に接続される定電圧回路(33)とから構成され、リ
レー回路(32)の出力側のB端子から後述する電動機
駆動回路(電動機駆動手段)(34)に電源を供給し、
定″屯圧回路(33)の出万端子であるA端子からはマ
イクロコンピュータ・ユニット(20)、各検出手段(
21)、(22)およびその他のインターフェース回路
(25,213)等に電源を供給する。従って、キース
イッチ(31)が投入されると、マイクロコンピュータ
ユニット(20)は命令に基づき各検出信号SI”S3
をA/Dコンバータ(24)でディジタル変換して、メ
モリに古き込まれたプログラムに従って処理し、電動機
(11)を駆動する制御信号T3 、T4を電動機駆動
回路(34)に出力し、電動m(11)を駆動制御する
Microcomputer φ22) (20) If I10
It is composed of a board, memory, arithmetic unit, control unit, registers, clock generator, etc., and operates based on Glock pulses. microcomputer unit) (
20), etc., the power supply circuit (13) that drives the in-vehicle battery (29) has a fuse circuit (30) and a relay circuit (32) connected to the key switch (31) of the ignition key. and a constant voltage circuit (33) connected to the input side of this relay circuit (32). ),
A microcomputer unit (20) and each detection means (
21), (22) and other interface circuits (25, 213). Therefore, when the key switch (31) is turned on, the microcomputer unit (20) sends each detection signal SI"S3 based on the command.
is digitally converted by the A/D converter (24), processed according to the old program stored in the memory, and outputs control signals T3 and T4 for driving the electric motor (11) to the electric motor drive circuit (34). (11) Drive control.

電動機駆動回路(34)は、FET (電界効果トラン
ジスタ)(35,36,37,38)から成るブリッジ
回路と、マイクロコンピュータ−ユニット(20)から
の制御信号T:1.T4によりブリッジ回路を駆動する
インターフェース回路(39)とにより構成されている
。ブリッジ回路はF E T (35)と(a8)の夫
々のドレイン端子が電源回路(13)のB端子に接続さ
れる一方、これらのソース端子が他方のF E T (
38)と(37)のドレイン端子に夫々接続されている
。FE T (3El)と(37)のソース端子は夫々
抵抗(R)を通じてコモン側に接続されバッテリ(29
)の一端子へ接続されている。FET(35,36,3
7,38)の夫々のゲート端子はインター・フェース回
路(39)の出力側に接続され、ブリッジ回路の出力側
となるFET(35)のソース端子とF E T (3
8)のソース端子が前記電動a(11)の電機子巻線に
接続されている9前記インタ一フエース回路(39)は
、マイクロコンピュータφ二二ッ) (20)からの電
動機回転方向制御信号T3に基づいてF E T (3
5)をオン駆動すると同時にF E T (37)を駆
動可能状態にし1、PWM信号から成る電動機駆動信号
T4に基づいてFET (37)をドライブするか、又
は、制御信号T3によりF E T (38)をオン駆
動すると同時にFET(3B)を駆動可能状態にし、P
WM信号から成る電動機駆動信号T4に基づいてF E
 T (36)をドライブする。従って、電動機駆動回
路(30においては、一方のF E T (35)のオ
ン駆動をF E T (37)のPWM駆動、又は他方
のF E T (38)のオン駆動とF E T (3
e)+7) P WM駆動により、電動a(11)が制
御信号T3.T4に応じて回転方向とその動力(回転数
とトルク)が制御される。
The motor drive circuit (34) includes a bridge circuit consisting of FETs (field effect transistors) (35, 36, 37, 38) and control signals T:1.1 from the microcomputer unit (20). It is composed of an interface circuit (39) that drives a bridge circuit by T4. In the bridge circuit, the respective drain terminals of FET (35) and (a8) are connected to the B terminal of the power supply circuit (13), while their source terminals are connected to the other FET (
38) and (37), respectively. The source terminals of FE T (3El) and (37) are each connected to the common side through a resistor (R) and connected to the battery (29).
) is connected to one terminal of the FET (35, 36, 3
7, 38) are connected to the output side of the interface circuit (39), and the source terminal of the FET (35) which is the output side of the bridge circuit and the FET (3
The interface circuit (39), whose source terminal (8) is connected to the armature winding of the motor a (11), receives the motor rotation direction control signal from the microcomputer φ22 (20). Based on T3, F E T (3
At the same time as turning on the FET (37), drive the FET (37) based on the motor drive signal T4 consisting of a PWM signal, or drive the FET (37) using the control signal T3. 38) is turned on, the FET (3B) is enabled to drive, and P
Based on the motor drive signal T4 consisting of the WM signal
Drive T (36). Therefore, in the motor drive circuit (30), one FET (35) is turned on and FET (37) is turned on, or the other FET (38) is turned on and FET (38) is turned on and FET (37) is turned on.
e)+7) P By WM drive, the electric motor a(11) receives the control signal T3. The rotation direction and its power (rotation speed and torque) are controlled according to T4.

また、本実施例においては、制御袋!(12)の異常を
検出する異常検出手段を備えている。この異常検出手段
は、抵抗(R)の通流電流を検出する電流検出回路(2
3)により構成され、その出力S3がA/Dコンバータ
(24)を通じて入力されており、異常の場合には前記
電源回路(13)のリレー回路(32)にリレー制御信
号T2をマイクロコンピュータ争ユニット(20)から
出力し、電源回路(13)からの電源の供給を停止させ
る。
In addition, in this example, the control bag! (12) Abnormality detection means for detecting the abnormality is provided. This abnormality detection means includes a current detection circuit (2) that detects the current flowing through the resistor (R).
3), whose output S3 is input through the A/D converter (24), and in the event of an abnormality, a relay control signal T2 is sent to the relay circuit (32) of the power supply circuit (13) to the microcomputer control unit. (20) and stops the supply of power from the power supply circuit (13).

次に作用を説明する。Next, the effect will be explained.

m 5 図1fマイクロコンピュータ・ユニツ)(20
)における電動機制御処理の概略を示すフローチャート
であり、図中Pl”P25はフローチャートの各ステッ
プを示す。
m 5 Figure 1f Microcomputer Units) (20
) is a flowchart showing an outline of the motor control process in FIG.

イグニションキーのキースイッチ(31)がオンに投入
されると、マイクロコンピュータ・ユニット(20)や
他の回路に電源が供給され制御が開始される(ステップ
Pa)。まず、マイクロコンピュータ・ユニッ) (2
0)内部においてはI10ポートのセット、各レジスタ
およびRAM内のデータをクリアして初期設定する(P
+ )、次にステップP2では初期故障診断を行ない、
A/Dコンバータ(24)からの入力信号の読込みを停
止して内部回路のチェックを行ない、異常であれば制御
袋21(12)の作動を直ちに停止し、異常がなければ
り1/−回路(32)を駆動して電動機駆動回路(34
)に電源を供給し、さらに電流検出回路(23)からの
検出信号S3が零であるかどうかを診断し、零でない場
合には異常としてリレー回路(32)を駆動停!■−シ
て制御を停止し、零の場合には次のステップP3で操舵
トルク検出信号S1を読込む、そして、この検出信号S
1から操舵トルクの作用方向と大きさを計算し、トルク
の作用方向を示すトルク方向フラグのセットとその大き
さを絶対値Tに変換して記憶する(P+ ) 、次にス
テップP5では、故障診断を行ない、異常であれば上記
同様にリレー回路(32)により駆動を停止し、正常で
あれば、ステップP6においてトルクの絶対値Tが予め
設定された所定値aより小さいかどうかを判断し、T≦
aの場合にはステアリングホイール(2)には操舵トル
クが付与されていないとして、これを示す零フラグF1
をセラ) (P7 ) L、T>aの場合にはフラグの
セットを行なわず、ステップP8へ進む。
When the key switch (31) of the ignition key is turned on, power is supplied to the microcomputer unit (20) and other circuits, and control is started (step Pa). First, the microcomputer unit) (2
0) Internally, set the I10 port, clear the data in each register and RAM, and initialize (P
+), then in step P2, initial failure diagnosis is performed,
The reading of the input signal from the A/D converter (24) is stopped and the internal circuit is checked. If there is an abnormality, the operation of the control bag 21 (12) is immediately stopped, and if there is no abnormality, the 1/- circuit ( 32) to drive the motor drive circuit (34
), and further diagnoses whether the detection signal S3 from the current detection circuit (23) is zero, and if it is not zero, it is determined that there is an abnormality and the relay circuit (32) is stopped. - Stop the control, and if it is zero, read the steering torque detection signal S1 in the next step P3, and then read the steering torque detection signal S1.
1, calculate the direction and magnitude of the steering torque, set a torque direction flag indicating the direction of torque action, and convert the magnitude to an absolute value T and store it (P+).Next, in step P5, a failure is detected. Diagnosis is performed, and if it is abnormal, the relay circuit (32) stops the drive in the same way as above, and if it is normal, it is determined in step P6 whether the absolute value T of the torque is smaller than a preset predetermined value a. , T≦
In case a, it is assumed that no steering torque is applied to the steering wheel (2), and a zero flag F1 indicating this is set.
(P7) If L, T>a, the flag is not set and the process proceeds to step P8.

ステップP8においては、操舵回転検出信号S2を読込
み、ステップP9で操舵回転方向とその回転数の大きさ
を計算し1回転方向を示す回転方向フラグのセットとそ
の大きさを絶対値Nに変換して記憶する。そして、ステ
ップPIGにおいて、上記同様に故障診断を行ない、正
常であればステップpHにおいて操舵回転数Nが予め設
定された所定値すより大きいかどうかの判別が行なわれ
、N≧bの場合にはステアリング系が回転されている状
態として、これを示す回転フラグF2をセラ)(PI3
)L、Nibの場合には、回転フラグをセットしないで
ステップP+3へ進む、ステップP13では、零フラグ
F1と回転フラグF2の双方がセットされているかどう
かを判別する。
In step P8, the steering rotation detection signal S2 is read, and in step P9, the steering rotation direction and the magnitude of its rotation speed are calculated, and a rotation direction flag indicating one rotation direction is set and the magnitude thereof is converted into an absolute value N. memorize it. Then, in step PIG, a failure diagnosis is performed in the same manner as above, and if normal, it is determined whether the steering rotation speed N is larger than a preset value at step pH, and if N≧b, Assuming that the steering system is being rotated, set the rotation flag F2 indicating this state) (PI3
)L, Nib, the rotation flag is not set and the process proceeds to step P+3. In step P13, it is determined whether both the zero flag F1 and the rotation flag F2 are set.

ステップPI3では、双方のフラグFl、F2の双方が
セットされている場合以外には、ステップPI4に進み
、回転数の前回値NOを零にしてステップP 15に進
む、ステップP15では、上記ステップP4での操舵ト
ルクのトルク方向フラグから電動機(11)の回転制御
方向を決定し、ステップP16では、上記操舵トルクの
絶対値Tと上記ステップP8の操舵回転の絶対値Nとに
より、電動機制御デユーティを決定し、ステップPI7
においてマイクコンピュータOユニット(20)からイ
ンターフェース回路(39)に電動機制御信号T3.T
4(T3 :回転方向信号、T4 :駆動信号)が出力
され、この制御信号T3.T4に基づいてインターフェ
ース回路(39)によりブリッジ回路のFET (35
,3B、37.38)を駆動して電動機(11)の制御
が行なわれる。即ち、上記操舵トルクのトルク方向フラ
グと操舵回転の回転方向フラグとにより、ステアリング
系の行き操作時には、電動機駆動回路(34)のF E
 T (35)をオンにし且つF E T (37)に
電動機制御デユーティを付与するか、又はFET(3B
)をオンにし且つF E T (H)に電動機制御デユ
ーティを付与して、電動機(11)をPWM駆動制御す
る。他方、ステアリング系の戻り操作時には、F E 
T (35)に電動機制御デユーティのうち操舵回転数
に対応する成分を付与し、且つFET(37)に電動機
制御デユーティのうち操舵トルクの絶対値に対応した成
分を与えるか、又はFET(38)と(3B)に同様の
信号を付与することにより、電動機(11)が駆動制御
される。この場合、駆動されるFETは、上記ステップ
PI5で決定された回転制御方向により、例えば、F 
E T (35)と(37)、F E T (3B)と
(36)に決定される。そして、電動機(11)により
発生するトルクがタイミングベルト(14)を介して出
力軸(4)に伝達され、操舵力の軽減が図られる。
In step PI3, unless both flags Fl and F2 are set, the process proceeds to step PI4, the previous value NO of the rotational speed is zero, and the process proceeds to step P15.In step P15, the process proceeds to step P15. The rotation control direction of the electric motor (11) is determined from the torque direction flag of the steering torque at step P16, and the electric motor control duty is determined based on the absolute value T of the steering torque and the absolute value N of the steering rotation at step P8. Decide, step PI7
The motor control signal T3. is sent from the microphone computer O unit (20) to the interface circuit (39). T
4 (T3: rotation direction signal, T4: drive signal) is output, and this control signal T3. Bridge circuit FET (35) by interface circuit (39) based on T4
, 3B, 37, 38) to control the electric motor (11). That is, the torque direction flag of the steering torque and the rotation direction flag of the steering rotation are used to control the F E of the electric motor drive circuit (34) during forward operation of the steering system.
Turn on T (35) and give motor control duty to FET (37), or turn on FET (3B
) is turned on and a motor control duty is given to FET (H), and the electric motor (11) is controlled by PWM drive. On the other hand, when returning the steering system, F E
T (35) is given a component of the motor control duty that corresponds to the steering rotation speed, and FET (37) is given a component of the motor control duty that corresponds to the absolute value of the steering torque, or FET (38) By applying similar signals to and (3B), the electric motor (11) is driven and controlled. In this case, the FET to be driven is, for example, FET, depending on the rotation control direction determined in step PI5.
E T (35) and (37), F E T (3B) and (36) are determined. Then, the torque generated by the electric motor (11) is transmitted to the output shaft (4) via the timing belt (14), thereby reducing the steering force.

次にステップFIBではブリッジのFETに出力される
信号が電流検出回路(23)により直流電圧に変換して
読込まれ、ステップpHにおいて電機子電流が計算され
、ステップP20で電機子電流が上述した操舵トルクの
絶対値に対応して設定された範囲内にあるかどうかを間
開し、範囲内でない場合には異常であるとしてリレー回
路(32)をオフにして制御を停止し、範囲内であれば
、ステップP3に度る故障診断が行なわれる。
Next, in step FIB, the signal output to the FET of the bridge is converted into a DC voltage by the current detection circuit (23) and read, the armature current is calculated in step pH, and in step P20, the armature current is changed to the above-mentioned steering voltage. It is checked whether the torque is within a set range corresponding to the absolute value of the torque, and if it is not within the range, it is determined that there is an abnormality and the relay circuit (32) is turned off and control is stopped. For example, a fault diagnosis is performed at step P3.

また、上記ステップP13において、双方ともセットさ
れている場合には、ステアリングホイール(2)に操舵
トルクが付与されていない状態でステアリングが回転し
ているので、これを手放し状態でタイヤの反力によりス
テアリング系が戻されている状態として、ステップP2
1に進む、つまり、ステー7プPI3においては。第6
図(B)に示すような特性に至るステアリング系の手放
し戻り状態時であることが判別される。
In addition, in step P13 above, if both are set, the steering wheel (2) is rotating without any steering torque being applied to it, so when the steering wheel (2) is released, the reaction force of the tires is applied. Assuming that the steering system has been returned, step P2
1, that is, in step 7 PI3. 6th
It is determined that the steering system is in a state where the steering system has returned to its original state, resulting in the characteristics shown in FIG. 3(B).

ステップP21では操舵回転数の今回値Nから前回値N
Oを減算し、この差分を回転数の変化分ΔNとして置数
し、ステップP22では変化分ΔNが零および正か、又
は負かの判別が行なわれる。
In step P21, the current value N of the steering rotation speed is changed to the previous value N.
O is subtracted, and this difference is set as the change ΔN in the rotational speed. In step P22, it is determined whether the change ΔN is zero, positive, or negative.

即ちΔN≧0の場合には操舵回転速度が増大中か一定と
なるときであるので、第6図(B)中にO〜t1で示す
ようにステアリングホイール(2)が操舵角αで手放さ
れて中位位置に戻ろうとしている範囲や、t2〜tff
、t4〜t5.t6〜t7の各範囲であるとしてこれを
見送り、ステ・ンブP 2゜で回転数の前回値Noに今
回値Nを置数してステップP15に戻る。これに対し、
ΔN<0の場合には操舵回転速度が減少中のときである
ので、第6図(B)中にtl”tz、t3〜t4.t5
〜ts、t7〜t8で示す各範囲であるとして、電動機
(11)を制動させるべくステップP24に進み、電動
機制動制御信号Tsを出力する。つまり、本実施例では
、ステアリングホイールが手放しで中位位置に戻される
状態でも、第6図(B)中の曲線mで示すように中位位
置に戻る操舵速度が最大から零へ減少する範囲を検出し
、このような各範囲で電動機(11)を制動するように
しており、ステップP24においては第6図(B)で示
すように操舵速度が最大から減少に移行するtl、t3
等の時点で、第6図(C)に示すように電動機制動制御
信号T5を出力し、ステップP25で前回値NOを零に
してステップP3に戻る。
In other words, when ΔN≧0, the steering rotational speed is increasing or remains constant, so the steering wheel (2) is released at the steering angle α, as shown by O to t1 in FIG. 6(B). The range in which you are trying to return to the middle position, and the range from t2 to tff
, t4-t5. This is ignored as it is within the range of t6 to t7, and the current value N is set to the previous value No of the rotation speed at step P2°, and the process returns to step P15. On the other hand,
When ΔN<0, the steering rotation speed is decreasing, so in FIG. 6(B), tl"tz, t3 to t4.t5
~ts, t7 to t8, the process proceeds to step P24 to brake the electric motor (11), and outputs the motor braking control signal Ts. In other words, in this embodiment, even when the steering wheel is returned to the middle position without hands, the steering speed to return to the middle position decreases from the maximum to zero, as shown by the curve m in FIG. 6(B). is detected and the electric motor (11) is braked in each of these ranges, and in step P24, as shown in FIG.
At such time, the motor braking control signal T5 is outputted as shown in FIG. 6(C), and the previous value NO is set to zero in step P25, and the process returns to step P3.

尚、本実施例の如く操舵速度が減少する範囲でのみ電動
機(11)を制動せずに、例えば、ステアリングホイー
ル(2)の手放し戻り状態が検知されると、第6図(B
)の周期T2の任意の時点や、また手放されて中位位置
に戻る範囲0−1.を除く任意の時点で、電動機(11
)を制動するようにしてもよく、さらに変化分がΔN=
Oであることを検知することにより中位位置で制動する
ようにしてもよい。
Note that, as in this embodiment, if the electric motor (11) is not braked only in the range where the steering speed decreases, and, for example, a state in which the steering wheel (2) is released and returned is detected, the state shown in FIG.
) at any point in the cycle T2, or in the range 0-1. The electric motor (11
) may be braked, and further the change is ΔN=
Braking may be performed at the intermediate position by detecting that the position is O.

そして、ステップP24でマイクロコンピュータ・ユニ
ット(20)から電動機制動制御信号T5が出力される
と、インターフェース回路(39)によりブリッジ回路
のF E T (38)と(37)とをオン駆動し、電
動機(11)の電機子巻線を短絡する。したがって、電
動機(11)は、自らの回転により発生する逆起電力に
より電機子巻線には第6図(D)に示すように回転方向
に応じた向きに制動M、流が流れることになり、自己制
動される。その結果、ステアリング系の戻り操作時には
、第6図(E)のT3で示すように、ステアリング系の
振動の最初と次の中位位置で電動機(11)が自己制動
されることになり、ステアリング系の収束時間T3をマ
ニュアルステアリングに比べて大幅に短縮でき、電動機
の慣性の彫金を確実に防上できる。
Then, when the motor braking control signal T5 is output from the microcomputer unit (20) in step P24, the interface circuit (39) turns on the FETs (38) and (37) of the bridge circuit, and turns on the motor. (11) Short-circuit the armature winding. Therefore, in the electric motor (11), due to the back electromotive force generated by its own rotation, a braking flow M flows in the armature winding in a direction according to the rotation direction, as shown in FIG. 6 (D). , self-braking. As a result, when the steering system is returned to its original position, the electric motor (11) is self-braked at the middle position between the first and second vibrations of the steering system, as shown by T3 in FIG. The convergence time T3 of the system can be significantly shortened compared to manual steering, and the inertia of the electric motor can be reliably prevented.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、ステアリングホイ
ールが手放し戻り状態であるときに、電動機を電気的に
制動することにより、戻り状態のステアリング系を中位
位置に短時間のうちに収束でき、安定したステアリング
系の戻り特性が得られる。また、上記実施例では、ステ
アリング系の振動の中位位置で電動機を確実に制動でき
るので、電動機の慣性による影響を除去でき、収束時間
を大巾に短縮でき、良好なステアリング系の戻り特性を
得ることができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, when the steering wheel is released and returned, the electric motor is electrically braked to bring the steering system in the returned state to the intermediate position for a short period of time. It can be converged quickly and stable return characteristics of the steering system can be obtained. In addition, in the above embodiment, since the electric motor can be reliably braked at the middle position of the vibration of the steering system, the influence of the inertia of the electric motor can be removed, the convergence time can be greatly shortened, and good return characteristics of the steering system can be achieved. Obtainable.

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

第1図および第2図は本発明の全体構成図、第3図ない
し第5図、第6図(G) 、 (D) 、 (E)は本
発明の一実施例に係り、第3図は電動式パワーステアリ
ング装置の概略を示す平面図、第4図は制御装首のブロ
ック構成図、第5図は制御処理の概略を示すフローチャ
ート、′;56図(C)、CD)および(E)は電動機
制動Mj御信号、電動機制動電魔、および収束特性をそ
れぞれ示す説明図、第6図(A) 、 (B)は従来例
に係り、第6図(A)はマニュアルステアリングの収束
特性を示す図、第6図(B)は電動式パワーステアリン
グ装置の収束特性を示す図である。 図面中(3)、(4)は入力および出力軸、(11)は
電動機、(20)はマイクロコンピュータ・ユニット、
(21)は操舵トルク検出手段、 (22)は操舵回転
検出手段、(34)は電動機駆動手段である。
FIGS. 1 and 2 are overall configuration diagrams of the present invention, FIGS. 3 to 5, and FIGS. 6 (G), (D), and (E) relate to one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block configuration diagram of the control head; FIG. 5 is a flowchart illustrating the outline of control processing; Figure 56 (C), CD) and (E ) are explanatory diagrams showing the electric motor braking Mj control signal, electric motor braking electric control signal, and convergence characteristics, respectively. Figures 6 (A) and (B) relate to the conventional example, and Figure 6 (A) shows the convergence characteristics of manual steering. FIG. 6(B) is a diagram showing the convergence characteristics of the electric power steering device. In the drawings (3) and (4) are input and output shafts, (11) is an electric motor, (20) is a microcomputer unit,
(21) is a steering torque detection means, (22) is a steering rotation detection means, and (34) is an electric motor drive means.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電動機の動力をステアリング系に作用させて操舵
力の軽減を図る電動式パワーステアリング装置において
、ステアリング系が手放し状態で戻されていることを検
出する手放し戻り状態検出手段と、この手放し戻り状態
検出手段からの検出信号に基づいて前記電動機を制動す
る電動機制動手段とを備えたことを特徴とする電動式パ
ワーステアリング装置。
(1) In an electric power steering device that applies power from an electric motor to a steering system to reduce steering force, there is a hand-held return state detection means for detecting that the steering system is returned in a hand-off state, and this hand-held return state detection means. An electric power steering device comprising: electric motor braking means for braking the electric motor based on a detection signal from a state detecting means.
(2)前記手放し戻り状態検出手段を、ステアリング系
の操舵トルクが所定値以下で且つ操舵回転速度が所定値
以上であることを検出する零トルク回転検出手段と、操
舵回転速度が減少することを検出する操舵回転減少検出
手段とにより構成し、これら両検出手段からの検出信号
に基づいて前記電動機制動手段により電動機を制動する
ようにした特許請求の範囲第1項記載の電動式パワース
テアリング装置。
(2) The above-mentioned hand-off return state detection means includes a zero torque rotation detection means that detects that the steering torque of the steering system is below a predetermined value and the steering rotation speed is above a predetermined value, and a zero torque rotation detection means that detects that the steering rotation speed is reduced. 2. The electric power steering apparatus according to claim 1, further comprising a steering rotation reduction detection means for detecting a decrease in steering rotation, and wherein the electric motor is braked by the motor braking means based on detection signals from both of these detection means.
JP607986A 1986-01-14 1986-01-14 Electric power steering device Expired - Lifetime JPH0639261B2 (en)

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US07/000,907 US4735271A (en) 1986-01-14 1987-01-06 Motor-driven power steering system for vehicles
FR8700259A FR2592850B1 (en) 1986-01-14 1987-01-13 MOTOR DRIVEN POWER STEERING, INCLUDING MOTOR DAMPING MEANS
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5987376U (en) * 1982-12-02 1984-06-13 トヨタ自動車株式会社 Electric power steering device
JPS61169675U (en) * 1985-04-06 1986-10-21

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