发明内容
本发明是鉴于所述技术课题而研究出的,目的在于提供能够降低机构限位器和齿条限位器双方的抵接声音的电动助力转向装置等。
本发明的特征在于,特别具备:基本辅助信号计算部,其计算基本辅助信号,该基本辅助信号是基于驾驶员的转向转矩的针对所述电动马达的指令信号;第一缓冲信号计算部,其计算第一缓冲信号,当所述转向角信号在第一规定角以上、且所述方向盘向切入方向转向操作时,该第一缓冲信号用于该切入方向的所述电动马达的转向辅助力的衰减;第二缓冲信号计算部,其计算第二缓冲信号,当所述扭杆扭转量信号在第二规定角以上、且所述方向盘向切入方向转向操作时,该第二缓冲信号提供该切入方向的所述电动马达的转向辅助力的衰减;缓冲修正量计算部,其设于所述控制装置,基于所述转向角信号或根据所述转向角信号计算的第一控制量(※3),并基于所述扭杆扭转量信号或根据所述扭杆扭转量信号计算的第二控制量(※4)计算缓冲修正量,该缓冲修正量是基于所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的所述基本辅助指令信号的修正量;马达指令信号输出部,其基于所述基本辅助信号和所述缓冲修正量输出针对所述电动马达的指令信号。
根据本发明,通过第一缓冲信号考虑齿条限位器侧的缓冲修正,通过第二缓冲信号考虑第一轴和第二轴的机构限位器侧的缓冲修正,并计算马达指令信号,因此降低齿条限位器的抵接声音,并且对于机构限位器的抵接声音也能够降低。
第一方面的助力转向装置的特征在于,具有:
转向机构,该转向机构由如下部分构成:转向轴,其由通过扭杆连接的第一轴和第二轴构成;小齿轮轴,其设于所述转向轴;齿条杆,其具有与形成于所述小齿轮轴的小齿轮齿啮合的齿条齿并通过伴随着方向盘的转向操作的所述转向轴的旋转使转向轮转向;
第一轴侧限制部和第二轴侧限制部(机构限位器),它们分别设于所述第一轴和所述第二轴,当伴随着所述扭杆的扭转而使所述第一轴和所述第二轴相对旋转时,通过相互抵接来限制所述第一轴和所述第二轴的规定角以上的相对旋转;
电动马达,其对所述转向机构施加转向力;
控制装置,其驱动控制所述电动马达;
转向转矩信号接收部(※1),其设于所述控制装置,并被输入在所述转向机构中产生的转向转矩信号;
转向角信号接收部(※2),其设于所述控制装置,并被输入所述转向轮的转向角信号;
扭杆扭转量信号接收部,其设于所述控制装置,并接收作为所述第一轴和所述第二轴的相对旋转量的信号的扭杆扭转量信号;
基本辅助信号计算部,其设于所述控制装置,并基于所述转向转矩信号计算基本信号的基本辅助指令信号,该基本辅助指令信号针对所述电动马达的指令信号;
第一缓冲信号计算部,其设于所述控制装置,并计算第一缓冲信号,当所述转向角信号在第一规定角以上且所述方向盘向切入方向转向操作时,该第一缓冲信号相对于向切入方向的所述电动马达的转向力成为衰减力;
第二缓冲信号计算部,其设于所述控制装置,并计算第二缓冲信号,当所述扭杆扭转量信号在第二规定角以上且所述方向盘向切入方向转向操作时,该第二缓冲信号相对于向切入方向的所述电动马达的转向力成为衰减力;
缓冲修正量计算部,其设于所述控制装置,基于所述转向角信号或根据所述转向角信号计算的第一控制量(※3),并基于所述扭杆扭转量信号或根据所述扭杆扭转量信号计算的第二控制量(※4)计算缓冲修正量,该缓冲修正量是基于所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的所述基本辅助指令信号的修正量;
马达指令信号输出部,其设于所述控制装置,并基于所述基本辅助指令信号和所述缓冲修正量输出针对所述电动马达的指令信号。
※1:转向转矩信号接收部可以是接收来自转矩传感器的转矩信号的部件,也可以是接收基于第一轴侧旋转角和第二轴侧旋转角在控制装置内部计算的转矩信号的部件。第一轴侧旋转角和第二轴侧旋转角可以是转矩传感器信号(不仅是扭转量,而是能够检测第一轴、第二轴的旋转角的类型的情况),也可以是转向角传感器或马达旋转角传感器的信号。
※2:对于转向角信号接收部,可以是马达旋转角传感器信号,也可以是考虑了扭杆扭转量的转向角传感器信号,也可以是转矩传感器的小齿轮轴侧的旋转角信号(不仅是扭转量,而是能够检测第一轴、第二轴的旋转角的类型的情况)。
※3:第一控制量可以基于转向角信号计算,也可以基于从转向角信号计算的直到齿条端部抵接的到达时间、第一缓冲量等计算。
※4:第二控制量可以基于扭杆扭转量计算,也可以基于从扭杆扭转量计算的直到机构限位器抵接的到达时间、第二缓冲量等计算。
作用效果…通过考虑齿条端部的抵接和机构限位器的抵接双方并计算缓冲修正量,能够抑制如仅实施齿条端部的抵接控制的情况这样因机构限位器的抵接而发出噪音或者转向感觉差的可能性。
第二方面的助力转向装置的特征在于,当所述转向角信号在所述第一规定角以上且所述扭杆扭转量信号在所述第二规定角以上时,所述缓冲修正量计算部基于所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号计算所述缓冲修正量。
作用效果…在同时超过第一、第二规定角的情况下,通过对缓冲修正量同时使用第一缓冲信号和第二缓冲信号双方,能够同时实施双方的缓冲控制。
第三方面的助力转向装置的特征在于,所述缓冲修正量计算部对加到所述基本辅助指令信号上的所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制。
作用效果…通过使第一缓冲信号和第二缓冲信号的比例可变,能够决定与转向情况相对应的合适的缓冲修正量。
第四方面的助力转向装置的特征在于,所述缓冲修正量计算部对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制,以使所述齿条杆与所述第一轴侧限制部和所述第二轴侧限制部中先到达行程终点的一方的缓冲修正量变大。
作用效果…通过增大先到达抵接的一方的缓冲量,无论哪一方都能够降低到达抵接的频率。
第五方面的助力转向装置的特征在于,所述缓冲修正量计算部对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制,以使所述齿条杆到达行程终点的时间、与所述第一轴侧限制部和所述第二轴侧限制部抵接的时间中短的一方的缓冲修正量增大。
作用效果…通过计算两者的抵接时间,并增大其时间短的一方的缓冲修正量,而无论哪一方都能够降低到达抵接的频率。
第六方面的助力转向装置的特征在于,当先到达行程终点的一方切换时,所述缓冲修正量计算部使所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例反转。
作用效果…通过与紧急程度的切换一致地反转缓冲信号的大小的比例,能够进行与情况相对应地的缓冲控制。
第七方面的助力转向装置的特征在于,所述缓冲修正量计算部在0比100至100比0的比例之间对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的比例进行可变控制。
作用效果…通过使只有第一缓冲信号或只有第二缓冲信号的可变控制也能够进行,能够增大紧急性更高的一方的加权。
第八方面的助力转向装置的特征在于,当所述马达指令信号输出部基于所述基本辅助指令信号和所述缓冲修正量输出针对所述马达的指令信号时,所述缓冲修正量计算部基于所述转向角信号和所述扭杆扭转量信号,对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制。
作用效果…在进行缓冲控制的过程当中转向状态变化的情况下,通过根据其转向状态对缓冲信号的大小的比例进行可变控制,能够根据此时的转向状态提供对应的缓冲修正量。
第九方面的助力转向装置的特征在于,仅当所述方向盘向切入方向转向操作时,所述马达指令信号输出部输出包括所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的针对所述电动马达的指令信号。
作用效果…在其切回时并不会抵接,反而有可能对操作的恢复性造成影响,因此通过仅对向切入方向的转向操作输出包括缓冲量的指令信号,能够抑制上述影响。如果至少在指令信号中不含有缓冲量,则当切回时缓冲修正量计算部可以计算缓冲修正量也可以不计算。
第十方面的助力转向装置的特征在于,所述缓冲修正量计算部对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制,以使所述齿条杆在到达行程终点之前,所述第一轴侧限制部和所述第二轴侧限制部抵接。
作用效果…通过使机构限位器先抵接,能够提高齿条限位器的衬套的耐久性。
第十一方面的助力转向装置的特征在于,所述缓冲修正量计算部对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制,以使在所述第一轴侧限制部和所述第二轴侧限制部抵接之前,所述齿条杆先到达行程终点。
作用效果…能够抑制对设于转向轴的转矩传感器等传感器部件的冲击。
第十二方面的助力转向装置的特征在于,所述控制装置具备接收车辆速度信号的车速信号接收部,
所述缓冲修正量计算部以所述车辆速度越高所述缓冲修正量越大的方式计算所述缓冲修正量。
作用效果…随着车速变高,路面阻力降低,从而容易达到抵接状态,因此通过以与车速的上升对应地缓冲修正量变大的方式进行计算,能够得到与车速相对应的缓冲修正量。
第十三方面的助力转向装置的特征在于,当所述车辆速度在规定车速以上时,所述马达指令信号输出部输出使所述缓冲修正量为0的针对所述电动马达的指令信号。
作用效果…当规定车速以上时,辅助量自身也是几乎为0的状态,因此通过使缓冲修正量也为0,能够抑制变成过度辅助。如果至少在指令信号中不含有缓冲修正量,则在缓冲修正量计算部中可以计算缓冲量也可以不计算。
第十四方面的助力转向装置的特征在于,所述缓冲修正量计算部对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制,以使所述车辆速度越高,所述第一缓冲信号相对于所述第二缓冲信号的比例越大。
作用效果…随着车速变高,路面阻力降低,从而容易达到抵接状态,齿条杆侧容易变成抵接状态,因此通过使齿条杆侧的加权增大能够抑制齿条杆的抵接。
第十五方面的助力转向装置的特征在于,所述控制装置具备接收所述方向盘的转向速度的转向速度接收部,
所述第一缓冲信号计算部和所述第二缓冲信号计算部分别以所述转向速度越高所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号各自的大小越大的方式进行计算,
当所述转向速度在规定转向速度以下、所述转向转矩信号的大小在规定值以上、所述转向角信号在所述第一规定角以上、且所述方向盘向切入方向转向操作时,所述第一缓冲信号计算部计算所述第一缓冲信号,并且所述马达指令信号输出部输出包括所述第一缓冲信号的针对所述电动马达的指令信号。
作用效果…转向速度越高而成为抵接状态的可能性越大,因此通过增大缓冲信号,能够得到的转向状态相对应的缓冲信号。另一方面,在转向速度低的情况下成为抵接状态的可能性低,但在转向转矩大的情况下,辅助量被缓冲修正量限制而转向转矩变大,从而存在转向速度降低的情况。若在这样的情况下停止缓冲修正,则有可能达到齿条杆的抵接,因此通过在上述条件齐备的情况下继续缓冲控制,能够抑制齿条杆的抵接。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的电动助力转向装置等的实施方式进行说明。另外,在下述各实施方式中,与以往相同地,将本发明的电动助力转向装置等应用于汽车的电动助力转向装置,并且作为外部干扰的原因以横穿坡路的行驶为例进行说明。
图1是用于说明本发明的电动助力转向装置的***结构的概略情况的该装置的示意图。
图示的电动助力转向装置主要由如下部分构成:作为第一轴的输入轴1,其一端侧与方向盘SW能够一体旋转地相连;作为第二轴的输出轴2,其一端侧经由扭杆(未图示)能够相对旋转地连结于输入轴1的另一端侧,另一端侧经由齿轮齿条式机构RP而与转向轮WL,WR相连;马达单元MU,其根据从输入轴1和输出轴2的相对旋转位移量检测转向转矩的转矩传感器TS和未图示的车速传感器等的检测结果,将与驾驶员的转向转矩对应的转向辅助转矩施加到后述齿条杆3;传递机构RG,其以对该马达单元MU的输出(旋转力)进行减速并转换成后述齿条杆3的轴向移动力的方式进行传递。另外,由所述输入轴1、所述输出轴2和所述齿轮齿条式机构RP构成本发明的转向机构。
所述齿轮齿条式机构RP通过小齿轮齿2a与齿条齿3a啮合而构成,该小齿轮齿2a形成于输出轴2的一端部外周,该齿条齿3a形成于以与输出轴2大致正交的方式配置的棒状的齿条杆3的规定的轴向范围内,从而使齿条杆3与输出轴2的旋转方向对应地在轴向上移动。而且,该齿条杆3的两端部分别经由横拉杆4、4及未图示的转向节臂而与转向轮WR、WL相连,通过伴随着该齿条杆3的轴向移动而经由横拉杆4、4拉动所述未图示的转向节臂,变更转向轮WR,WL的方向。此时,在所述齿条杆3的两端部设有分别以扩大成比齿条壳体HG的两端部的开口部内径大的方式形成的未图示的齿条端部,利用该各齿条端部和齿条壳体HG的各端面构成所谓的齿条限位器,从而通过齿条杆3的移动方向相反侧的齿条端部与齿条壳体HG的端面抵接来限制该齿条杆3进一步的轴向移动。另外,在所述各齿条端部的抵接部夹装有作为缓冲部件的衬套,利用该各衬套缓冲齿条端部的各端部与齿条壳体HG的各端面的抵接。
所述马达单元MU一体构成有:电动马达7,其通过驱动后述输入带轮5旋转来经由传递机构RG对齿条杆3施加转向辅助转矩;作为控制装置的电子控制单元8,其附设于该电动马达7的另一端侧,根据转向转矩和车辆速度等规定的参数驱动控制电动马达7。
所述传递机构RG主要由如下部分构成:输入带轮5,其能够一体旋转地设于电动马达7的马达输出轴7a的外周侧,并以该马达输出轴7a的轴线L1为中心旋转;输出带轮6,其能够相对旋转地设于齿条杆3的外周侧,并基于输入带轮5的旋转力以齿条杆3的轴线L2为中心旋转;滚珠丝杠机构(未图示),其夹装在该输出带轮6和齿条杆3之间,对输出带轮6的旋转进行减速并转换成齿条杆3的轴向运动;带9,其缠绕在所述两带轮5、6之间,并通过将输入带轮5的旋转传递至输出带轮6而用于使所述两带轮5、6同步旋转。
图2是转矩传感器TS正上方的输入轴1和输出轴2的连结部附近的横剖视图。
如图所示,在所述输入轴1的另一端部大致呈放射状突出设置有横截面大致形成为矩形形状的作为第一轴侧限制部的多个输入侧限制部1b,并且在所述输出轴2的一端部也以分别与所述各输入侧限制部1b对应的方式凹陷设置有作为第二轴侧限制部的多个输出侧限制部2b,它们形成为能够与该各输入侧限制部1b卡合的矩形凹状。
此时,利用所述输入侧限制部1b和所述输出侧限制部2b,构成限制输入轴1和输出侧2的相对旋转量的所谓的机构限位器,利用该机构限位器抑制了连结输入轴1和输出轴2的扭杆TB的破损。具体地,通过将输出侧限制部2b的周向宽度设定为比输入侧限制部1b的周向宽度大,而在该两限制部1b、2b间的周向范围内允许输入轴1和输出轴2的相对旋转,并通过输入侧限制部1b的周向端面与各自对应的输出侧限制部2b的周向端面抵接,来限制输入轴1和输出轴2的相对旋转。
〔第一实施方式〕
图3是本发明的第一实施方式的转向辅助转矩的衰减修正控制的控制框图。
如图所示,所述电子控制单元8具备:转向转矩信号接收部10a,其接收由转矩传感器TS检测的转向转矩信号Ts;转向角信号接收部10b,其接收由未图示的转向角传感器检测的转向角信号θs。
并且,基于所述转向转矩信号Ts,利用基本辅助信号计算部11计算作为转向辅助转矩的基础的基本辅助信号Ib,并利用相位补偿计算部12计算用于对转向转矩信号Ts的相位补偿的相位补偿信号It。
另一方面,基于所述转向角信号θs利用转向角速度计算部18对转向角信号θs进行微分计算来计算转向角速度信号ωs,并且基于该转向角速度信号ωs利用缓冲处理部13输出缓冲处理信号Id,该缓冲处理信号Id按照转向角速度信号ωs用于转向辅助控制特性的变更。
另外,基于所述转向转矩信号Ts和所述转向角速度信号ωs,利用切入判断部15判断方向盘向切入方向转向,还是向切回方向转向。
而且,基于该判断结果和所述转向角信号θs及转向角速度信号ωs,利用齿条侧衰减修正量计算部21计算相当于本发明的第一缓冲信号的齿条侧衰减修正信号Dr,并且在齿条端部达到时间计算部22中计算相当于本发明的第一控制量的齿条端部到达时间信号Tr。
并且,基于所述转向转矩信号Ts,在TB扭转角计算部16中计算关于扭杆的扭转角的相当于本发明的扭杆扭转量信号的TB扭转角信号θt,并且在TB扭转角速度计算部17中计算关于扭杆的扭转角速度的TB扭转角速度信号ωt。
而且,基于所述切入判断部15的判断结果和上述计算涉及的TB扭转角信号θt及TB扭转角速度信号ωt,利用机构侧衰减修正量计算部23计算相当于本发明的第二缓冲信号的机构侧衰减修正信号Dm,并且利用机构端部到达时间计算部24计算相当于本发明的第二控制量的机构端部到达时间信号Tm。
这里,对于所述齿条侧衰减修正信号Dr和机构侧衰减修正信号Dm,分别基于后述规定的条件,在加权处理部25中通过根据所述齿条端部到达时间信号Tr及机构端部到达时间信号Tm对该各信号Tr、Tm乘以规定的增益,来计算加权的齿条侧衰减增修正信号Dr’和机构侧衰减增修正信号Dm’。另外,利用图3中由标记26表示的马达指令信号输出部14之前的加法器,构成本发明的缓冲修正量计算部。
并且,对于上述加权的所述齿条侧衰减增修正信号Dr’及机构侧衰减增修正信号Dm’的大小的比例,在从0比100至100比0的比例之间可变。
而且,基于所述基本辅助信号Ib和上述计算的所述齿条侧衰减修正信号Dr及机构侧衰减修正信号Dm(齿条侧衰减增修正信号Dr’及机构侧衰减增修正信号Dm’),在马达指令信号输出部14中,将输出衰减修正后的指令信号I作为马达指令信号Io并对电动马达7进行输出,该衰减修正后的指令信号I是利用所述齿条侧衰减修正信号Dr和机构侧衰减修正信号Dm修正基本辅助信号Ib而得到的。
图4是本发明的第一实施方式的转向辅助转矩的衰减修正控制的流程图。
如图所示,首先读取由转矩传感器检测的转向转矩信号Ts(步骤S101),再读取由转向角传感器检测的转向角信号θs(步骤S102)。接下来,基于之前读取的转向转矩信号Ts计算TB扭转角信号θt(步骤S103),并计算TB扭转角速度信号ωt(步骤S104),然后,基于之前读取的转向角信号θs计算转向角速度信号ωs(步骤S105)。
接下来,判断之前读取的转向角信号θs是否在规定值Xs以上(步骤S106),在判断为否的情况下,将基本辅助信号Ib作为马达指令信号Io进行输出,由此本程序结束(步骤S107)。另一方面,在所述步骤S106中判断为是的情况下,判断转向转矩信号Ts与转向角速度ωs的符号是否一致(步骤S108),在判断为否的情况下,进入所述步骤S107,并将基本辅助信号Ib作为马达指令信号Io进行输出。
另外,在所述步骤S108中判断为是的情况下,计算齿条侧衰减修正信号Dr(步骤S109),之后判断TB扭转角θt是否在规定值Xt以上(步骤S110)。这里,在判断为否的情况下,将通过对基本辅助信号Ib加上侧衰减修正信号Dr而修正的衰减修正后的指令信号Ir作为马达指令信号Io进行输出(步骤S111)。
另一方面,在所述步骤S109中判断为是的情况下,计算机构侧衰减修正信号Dm(步骤S112),之后计算齿条端部到达时间Tr(步骤S113),计算机构端部到达时间Tm(步骤S114)。然后,判断齿条端部到达时间Tr是否在机构端部到达时间Tm以上(步骤S115)。
这里,在判断为否的情况下,计算齿条侧衰减增修正信号Dr’,该齿条侧衰减增修正信号Dr’是对齿条侧衰减修正信号Dr乘以增益来增大该齿条侧衰减修正信号Dr的加权而得到的(步骤S116),另一方面,在判断为是的情况下,计算机构侧衰减增修正信号Dm’,该机构侧衰减增修正信号Dm’是对机构侧衰减修正信号Dm乘以增益来增大该机构侧衰减修正信号Dm的加权而得到的(步骤S117)。并且,在所述加权后,进入所述步骤S120,将衰减修正后的指令信号Im作为马达指令信号Io进行输出,该衰减修正后的指令信号Im是通过对基本辅助信号Ib加上齿条侧衰减修正信号Dr(齿条侧衰减增修正信号Dr’)及机构侧衰减修正信号Dm(机构侧衰减增修正信号Dm’)而修正的。
因此,构成为,根据本实施方式的电动助力转向装置(电子控制单元8),通过基于齿条端部到达时间Tr计算齿条侧衰减修正信号Dr来考虑齿条限位器侧的修正,并通过基于机构端部到达时间Tr计算机构侧衰减修正信号Dm来考虑机构限位器侧的修正,计算马达指令信号,因此能够降低齿条端部的抵接声音,并且对于作为机构限位器的输入侧限制部1b和输出侧限制部2b的抵接声音也能够降低。
特别地,首先,对于最初能够抵接的齿条限位器侧,基于齿条侧衰减修正信号Dr的计算条件计算齿条侧衰减修正信号Dr,之后,基于机构侧衰减修正信号Dm的计算条件计算机构侧衰减修正信号Dm,由此能够根据需要阶段性地进行修正,在满足所述两个信号Dr、Dm的计算条件的情况下,基于该两个信号Dr、Dm进行衰减修正,因此用于更合适的衰减修正。
另外,使所述齿条限位器和所述机构限位器中的哪一个先抵接都可以。即,通过使机构限位器相对于齿条限位器先抵接,具有能够提高设于该齿条限位器的缓冲部件(衬套)的耐久性的优点。另一方面,通过使齿条限位器相对于机构限位器先抵接,具有能够抑制对设于输入轴1和输出轴2之间的转矩传感器TS等结构部件的冲击的优点。
并且,当所述马达指令信号Io的衰减修正时,通过对齿条侧衰减修正信号Dr和机构侧衰减修正信号Dm进行加权而使该两信号Dr、Dm的大小的比例可变,由此能够算出与转向情况相对应的合适的衰减修正量。
这里,在本实施方式中,举例示出了针对所述两个衰减修正信号Dr、Dm中的一方的衰减修正信号使加权增大的情况,但对于该加权,也可以例如图5的步骤S118、S119所示,构成为使一方的衰减修正信号的加权增大,并使另一方的衰减修正信号的加权减少。在所述结构的情况下,具有能够进行更合适的衰减修正控制的优点。
另外,通过使上述加权的所述两个衰减修正信号Dr、Dm的大小的比例在0比100至100比0的比例之间可变,对于只有齿条侧衰减修正信号Dr、或只有机构侧衰减修正信号Dm的可变控制也能够进行,因此能够增大紧急性更高的一方的加权,用于更合适的抵接声音的降低。
并且,对于所述两个衰减修正信号Dr、Dm的加权,通过使该两个衰减修正信号Dr、Dm的大小的比例基于转向转矩信号Ts和TB扭转角信号θt可变,而即使在进行转向辅助的衰减控制期间转向状态变化的情况下,也能够使衰减修正信号的大小的比例根据该转向状态可变,从而具有能够算出与该转向状态相对应的更合适的缓冲修正量。
此外,在本实施方式中,在所述两个衰减修正信号Dr、Dm的加权时,对齿条端部到达时间Tr和机构端部到达时间Tm进行比较,并使更早地达到行程终点的一方,即到达时间短的一方的衰减修正信号变大,因此无论齿条限位器侧或机构限位器侧中的哪一方,都能够降低抵接的频率。
另外,在本实施方式中,对于所述两个衰减修正信号Dr、Dm的加权,举例示出了通过比较齿条端部到达时间Tr和机构端部到达时间Tm来进行的情况,但不限定于此。即,例如图6的步骤S113、S114所示,也可以计算到各限位器中的抵接为止的剩余转向角θr、θm,并通过该两个剩余转向角θr,θm的比较进行所述两个衰减修正信号Dr、Dm的加权,对于该比较涉及的参数可以根据装置的规格等适当变更。
另外,包括所述加权的衰减修正控制以规定的周期重复进行,因此当切换到先到达行程终点侧时,与该切换对应地使所述两个衰减修正信号Dr、Dm的大小的比例反转,因此也用于与情况相对应的抵接声音的降低。
〔第二实施方式〕
图7、图8表示本发明的电动助力转向装置等的第二实施方式,对于所述第一实施方式的控制内容考虑了车速V。另外,在各图中,通过对与所述第一实施方式相同的结构标以相同标记,来省略详细的说明。
图7是本发明的第二实施方式的转向辅助转矩的衰减修正控制的控制框图。
如图所示,本实施方式的电子控制单元8构成为,在所述第一实施方式的结构的基础上,具备接收由未图示的车速传感器检测的车速信号V的车速信号接收部10c,由该车速信号接收部10c接收的车速信号V被输入到齿条侧衰减修正量计算部21和机构侧衰减修正量计算部23。
图8是本发明的第二实施方式的转向辅助转矩的衰减修正控制的流程图。
如图所示,首先,读取由转矩传感器检测的转向转矩信号Ts(步骤S201),之后,读取由转向角传感器检测的转向角信号θs(步骤S202),再读取由车速传感器检测的车速信号V(步骤S203)。接下来,基于之前读取的转向转矩信号Ts计算TB扭转角信号θt(步骤S204),之后,计算TB扭转角速度信号ωt(步骤S205),然后,基于之前读取的转向角信号θs计算转向角速度信号ωs(步骤S206)。
接下来,判断是否所述转向角信号θs在规定值Xs以上,且所述车速信号V在规定值Xv以下(步骤S207),在判断为否的情况下,将基本辅助信号Ib作为马达指令信号Io进行输出,由此本程序结束(步骤S208)。另一方面,在所述步骤S207中判断为是的情况下,判断转向转矩信号Ts与转向角速度ωs的符号是否一致(步骤S209),在判断为否的情况下,进入所述步骤S208,并将基本辅助信号Ib作为马达指令信号Io进行输出。
并且,在所述步骤S209中判断为是的情况下,计算齿条侧衰减修正信号Dr(步骤S210),之后,判断TB扭转角θt是否在规定值Xt以上(步骤S211)。这里,在判断为否的情况下,将通过对基本辅助信号Ib加上侧衰减修正信号Dr而修正的衰减修正后的指令信号I作为马达指令信号Io进行输出(步骤S212)。
另一方面,在所述步骤S211中判断为是的情况下,计算机构侧衰减修正信号Dm(步骤S213),之后,计算齿条端部到达时间Tr(步骤S214),计算机构端部到达时间Tm(步骤S215)。然后,判断齿条端部到达时间Tr是否在机构端部到达时间Tm以上(步骤S216)。
这里,在判断为否的情况下,计算对齿条侧衰减修正信号Dr乘以增大增益而使该齿条侧衰减修正信号Dr的加权增大的齿条侧衰减增修正信号Dr’(步骤S217),计算对机构侧衰减修正信号Dm乘以减少增益而使该机构侧衰减修正信号Dm的加权减少的机构侧衰减减修正信号Dm”(步骤S218),另一方面,在所述步骤S216中判断为是的情况下,计算对机构侧衰减修正信号Dm乘以增大增益而使该机构侧衰减修正信号Dm的加权增大的机构侧衰减增修正信号Dm’(步骤S219),并计算对齿条侧衰减修正信号Dr乘以减少增益而使该齿条侧衰减修正信号Dr的加权减少的齿条侧衰减减修正信号Dr”(步骤S220)。
然后,对于所述齿条侧衰减增修正信号Dr’及机构侧衰减增修正信号Dm’,根据车速信号V,即以车速信号V越大则齿条侧衰减增修正信号Dr’或齿条侧衰减减修正信号Dr”越大的方式,计算使该齿条侧衰减增修正信号Dr’或齿条侧衰减减修正信号Dr”的加权增大的齿条侧衰减修正信号Dr*(步骤S221)。
而且,在所述加权后,进入所述步骤S222,将通过对基本辅助信号Ib加上齿条侧衰减修正信号Dr(齿条侧衰减增修正信号Dr’或齿条侧衰减减修正信号Dr”)及机构侧衰减修正信号Dm(机构侧衰减增修正信号Dm’)而修正的衰减修正后的指令信号I作为马达指令信号Io进行输出。
这样,随着车速变高,路面阻力降低,从而容易达到各限位器的抵接,因此在本实施方式中构成为,车速信号V越大齿条侧衰减修正信号Dr和机构侧衰减修正信号Dm越大,由此能够算出与车速对应的合适的衰减修正信号。
这里,随着车速变高,路面阻力降低,从而齿条杆3容易到达行程终点,因此在本实施方式中构成为,车速信号V越大齿条侧衰减修正信号Dr相对地变大,从而使该齿条限位器侧的加权变大,由此具有能够抑制所述各齿条端部与齿条壳体HG的抵接的优点。
另一方面,当车速在规定以上时转向辅助转矩自身也成为几乎为0的状态,因此在本实施方式中,当规定车速Xv以上时使衰减修正信号为0并输出马达指令信号Io,由此也用于抑制过度的转向辅助。
〔第三实施方式〕
图9表示本发明的电动助力转向装置等的第二实施方式,对于所述第一实施方式的控制内容考虑转向速度ωs,通过对与所述第一实施方式相同的结构标以相同的标记,来省略详细的说明。
图9是本发明的第三实施方式的转向辅助转矩的衰减修正控制的流程图。
如图所示,首先,读取由转矩传感器检测的转向转矩信号Ts(步骤S301),再读取由转向角传感器检测的转向角信号θs(步骤S302)。接下来,基于之前读取的转向转矩信号Ts计算TB扭转角信号θt(步骤S303),并计算TB扭转角速度信号ωt(步骤S304),然后,基于之前读取的转向角信号θs计算转向角速度信号ωs(步骤S305)。
接下来,判断之前读取的转向角信号θs是否在规定值Xs以上(步骤S306),在判断为否的情况下,将基本辅助信号Ib作为马达指令信号Io进行输出,由此本程序结束(步骤S307)。另一方面,在所述步骤S306中判断为是的情况下,判断转向转矩信号Ts与转向角速度ωs的符号是否一致(步骤S308),在判断为否的情况下,进入所述步骤S307,并将基本辅助信号Ib作为马达指令信号Io进行输出。
并且,在所述步骤S308中判断为是的情况下,判断转向角速度ωs是否在规定值Xω以上(步骤S309),在判断为否的情况下,接下来判断转向转矩Ts是否在规定值Xr以上(步骤S310)。这里,在判断为是的情况下,维持在之前周期作业中进行的齿条侧衰减修正控制(步骤S311),另一方面,在判断为否的情况下,进入所述步骤S307,并将基本辅助信号Ib作为马达指令信号Io进行输出。
并且,在所述步骤S309中判断为是的情况下,在计算齿条侧衰减修正信号Dr后(步骤S312),判断TB扭转角θt是否在规定值Xt以上(步骤S313)。这里,在判断为否的情况下,将通过对基本辅助信号Ib加上齿条侧衰减修正信号Dr而修正的衰减修正后的指令信号Ir作为马达指令信号Io进行输出(步骤S314)。
另一方面,在所述步骤S313中判断为是的情况下,计算机构侧衰减修正信号Dm(步骤S315),之后,计算齿条端部到达时间Tr(步骤S316),并且计算机构端部到达时间Tm(步骤S317)。然后,判断齿条端部到达时间Tr是否在机构端部到达时间Tm以上(步骤S318)。
这里,在判断为否的情况下,计算对齿条侧衰减修正信号Dr乘以增大增益而使该齿条侧衰减修正信号Dr的加权增大的齿条侧衰减增修正信号Dr’(步骤S319),并计算对机构侧衰减修正信号Dm乘以减少增益而使该机构侧衰减修正信号Dm的加权减少的机构侧衰减减修正信号Dm”(步骤S320),另一方面,在所述步骤S318中判断为是的情况下,计算对机构侧衰减修正信号Dm乘以增大增益而使该机构侧衰减修正信号Dm的加权增大的的机构侧衰减增修正信号Dm’(步骤S321),并计算对齿条侧衰减修正信号Dr乘以减少增益而使该齿条侧衰减修正信号Dr的加权减少的齿条侧衰减减修正信号Dr”(步骤S322)。
然后,对于所述齿条侧衰减增修正信号Dr’及机构侧衰减增修正信号Dm”,根据转向速度信号ωs,即以转向速度信号ωs越大则齿条侧衰减增修正信号Dr’及机构侧衰减减修正信号Dm”越大的方式,计算使这些齿条侧衰减增修正信号Dr’及机构侧衰减减修正信号Dm”的加权增大的齿条侧衰减修正信号Dr*及机构侧衰减修正信号Dm*(步骤S323)。
而且,在所述加权后,进入所述步骤S324,将通过对基本辅助信号Ib加上齿条侧衰减修正信号Dr(齿条侧衰减增修正信号Dr’或齿条侧衰减减修正信号Dr”)及机构侧衰减修正信号Dm(机构侧衰减增修正信号Dm’)而修正的衰减修正后的指令信号Im作为马达指令信号Io进行输出。
这样,车速越高越容易达到齿条限位器或机构限位器的抵接,因此在本实施方式中构成为,转向速度信号ωs越大齿条侧衰减修正信号Dr和机构侧衰减修正信号Dm越大,由此能够计算与转向状态对应的合适的衰减修正信号。
另一方面,在转向速度信号ωs低的情况下,达到齿条限位器或机构限位器的抵接的可能性低,但在转向转矩Ts大的情况下,通过利用衰减修正信号限制转向辅助转矩而转向转矩变大,其结果为,存在转向速度信号ωs降低的情况。于是,若在所述情况下停止该衰减修正控制,则因该停止所述各齿条端部有可能到达齿条壳体HG的两端面,因此通过在规定的条件齐备的情况下继续所述衰减修正控制,能够抑制所述各齿条端部向齿条壳体HG的抵接。
本发明不限定于所述各实施方式的结构,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够根据应用对象的电动助力转向装置的规格等自由地变更。
在所述电子控制单元8中,举例示出直接接收由转向转矩信号接收部10a在转矩传感器TS中检测的转向转矩信号Ts的结构并进行了说明,但对于该转向转矩Ts,例如也可以是接收基于输入轴1和输出轴2的旋转角计算的信号的结构。
并且,对于转向角(转向角θs),除了直接接收来自所述转向角传感器的转向角信号θs的结构之外,也可以利用转矩传感器TS的输出轴2侧(小齿轮轴侧)的旋转角信号或电动马达7的旋转角传感器的旋转角信号进行检测或计算。
以下,对从所述各实施方式把握的权利要求书所记载的内容以外的技术思想进行说明。
(a)根据方面3所述的电动助力转向装置,所述缓冲修正量计算部对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制,以使所述齿条杆以及所述第一轴侧限制部和第二轴侧限制部中先到达行程终点的一方的缓冲修正量变大。
这样,通过增大先抵接的一方的缓冲修正量,无论哪一方都能够降低抵接的频率。
(b)根据方面3所述的电动助力转向装置,所述缓冲修正量计算部在0比100至100比0的比例之间对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的比例进行可变控制。
这样,对于只有第一缓冲修正量、或只有第二缓冲修正量也能够进行可变控制,由此能够增大紧急性更高的一方的加权,能够用于更合适的抵接声音的降低。
(c)根据方面3所述的电动助力转向装置,所述马达指令信号输出部基于所述基本辅助信号和所述缓冲修正量输出针对所述电动马达的指令信号时,所述缓冲修正量计算部基于所述转向角信号和所述扭杆扭转量信号对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制。
通过形成所述结构,在进行实现抵接声音的降低的缓冲控制期间转向状态变化的情况下,能够使缓冲修正量的大小的比例根据其转向状态可变,能够算出与转向状态相对应的更合适的缓冲修正量。
(d)根据方面1所述的电动助力转向装置,所述缓冲修正量计算部对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制,以使所述齿条杆在到达行程终点之前,所述第一轴侧限制部和所述第二轴侧限制部先抵接。
这样,通过使机构限位器先抵接,具有能够提高设于齿条限位器的缓冲部件的耐久性的优点。
(e)根据方面1所述的电动助力转向装置,所述缓冲修正量计算部对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制,以使在所述第一轴侧限制部和所述第二轴侧限制部抵接之前,所述齿条杆先到达行程终点。
这样,通过使齿条限位器先抵接,具有能够抑制对设于转向轴的转矩传感器等结构部件的冲击的优点。
(f)根据方面1所述的电动助力转向装置,当所述车辆速度信号在规定值以上时,所述马达指令信号输出部使所述缓冲修正量为0并输出马达指令信号。
当规定车速以上时,转向辅助力自身也是几乎为0的状态,因此通过使缓冲修正量也为0,能够抑制过度的辅助。
(g)根据所述(f)所述的电动助力转向装置,所述缓冲修正量计算部对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制,以使所述车辆速度信号越大,所述第一缓冲信号相对于所述第二缓冲信号的比例越大。
随着车速变高,路面阻力降低,从而齿条杆容易到达行程终点,因此通过增大该齿条杆侧的加权,能够抑制齿条限位器的抵接。
(h)根据方面8所述的电动助力转向装置,当所述转向角信号在所述第一规定角以上,且所述扭杆扭转量信号在所述第二规定角以上时,所述缓冲修正量计算部基于所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号计算所述缓冲修正量。
这样,在同时超过第一、第二规定角的情况下,通过同时基于第一、第二缓冲信号这两个信号,能够同时实施齿条限位器和机构限位器这两个缓冲控制。
(i)根据所述(h)所述的电动助力转向装置,所述缓冲修正量计算部对加到所述基本辅助信号上的所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制。
这样,通过使第一缓冲信号和第二缓冲信号的比例可变,能够算出与转向情况相对应的合适的缓冲修正量。
(j)根据所述(i)所述的电动助力转向装置,所述缓冲修正量计算部以使所述齿条杆及所述第一轴侧限制部和第二轴侧限制部中先到达行程终点的一方的缓冲修正量变大的方式,对所述第一缓冲信号和所述第二缓冲信号的大小的比例进行可变控制。
这样,通过增大先抵接的一方的缓冲修正量,无论哪一方都能够降低抵接的频率。
(k)根据方面8所述的电动助力转向装置,所述控制装置还具备接收所述方向盘的转向速度的转向速度接收部,所述第一缓冲信号计算部及第二缓冲信号计算部分别以所述转向速度越高,所述第一缓冲信号及第二缓冲信号变大的方式进行计算,当所述转向速度在规定值以下,所述转向转矩信号的大小在规定值以上,所述转向角信号在所述第一规定角以上,且所述方向盘线向切入方向转向操作时,所述第一缓冲信号计算部计算所述第一缓冲信号,并且所述马达指令信号输出部输出包括所述第一缓冲信号的所述电动马达的指令信号。
转向速度越高则达到各限位器的抵接的可能性越高,因此通过增大缓冲修正量,具有能够算出与转向状态相对应的合适的缓冲修正量的优点。
另一方面,在转向速度低的情况下,达到各限位器的抵接的可能性低,但在转向转矩大的情况下,转向辅助力被缓冲修正量限制并且转向转矩变大,其结果为有时转向速度降低。若在所述情况下停止缓冲修正,则因该停止齿条杆有可能达到行程终点,因此通过在上述条件齐备的情况下继续缓冲修正,能够抑制向所述齿条限位器的抵接。