JP2006306179A - Electric power steering device - Google Patents

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Yohei Koike
洋平 小池
Takahiro Kasuga
高寛 春日
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Showa Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device capable of securing stable steering performance by eliminating the pushed-back feeling even if the steering force becomes insufficient owing to the brake control at the stoke end even in the low-speed steering range. <P>SOLUTION: The electric power steering device 10 is equipped with sensors 61 and 62 to sense the left and right stroke ends of a rack bar 14, a steering speed sensing means 56 to sense the steering speed due to the rotation of an electric motor 20, and a stroke end controlling means 70 to conduct a brake control for braking the motor 20 on the condition that the sensors 61 and 62 have sensed the stoke end and the sensed speed by the sensing means 56 at that time is equal to or over the braking admitting level. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は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.

電動パワーステアリング装置は、特許文献１に記載の如く、電動モータの回転を動力伝達機構によりラック軸の直線ストロークに変換し、ラック軸に連結される車輪を操舵アシストする。
特開平6-8839 As described in Patent Document 1, the electric power steering device converts the rotation of the electric motor into a linear stroke of the rack shaft by a power transmission mechanism and assists steering of the wheels connected to the rack shaft.
JP-A-6-8839

従来の電動パワーステアリング装置では、ラック軸の左右のストロークエンドを検知する左センサと右センサを有し、両方のセンサがストロークエンドを未検知とするときには、ラック軸がストロークエンドに達していないものと判断して電動モータを通常回転させるアシスト制御を行なう。一方のセンサがストロークエンドを検知したときには、ラック軸が一方のストロークエンドに達したものと判断し、ラック軸がギヤハウジングと軸方向で衝突することを回避すべく、電動モータを制動するブレーキ制御を行なう。   The conventional electric power steering device has a left sensor and a right sensor that detect the left and right stroke ends of the rack shaft, and when both sensors do not detect the stroke end, the rack shaft does not reach the stroke end. And assist control for rotating the electric motor normally is performed. When one sensor detects the stroke end, it determines that the rack shaft has reached one stroke end, and brake control that brakes the electric motor to avoid the rack shaft colliding with the gear housing in the axial direction. To do.

図６は、ラック軸がストロークエンドに達してギヤハウジングと軸方向で衝突するときに発生する衝撃荷重と、ラック軸の操舵速度（移動速度）との関係を、アシスト制御Ａ（ストロークエンドまでアシスト制御を続け、ブレーキ制御なし）のまま衝突した場合と、ブレーキ制御Ｂ（ストロークエンドでブレーキ制御あり）を付与されて衝突した場合のそれぞれについて示したものである。衝撃荷重は、操舵速度の高速化に比例して増大する。ブレーキ制御ありにより、高速操舵域において特に衝撃荷重を低減できる。   FIG. 6 shows the relationship between the impact load generated when the rack shaft reaches the stroke end and collides with the gear housing in the axial direction and the steering speed (moving speed) of the rack shaft. This shows a case where the vehicle collides with the control continued (without brake control) and a case where the vehicle collides with the brake control B (with brake control at the stroke end). The impact load increases in proportion to the increase in the steering speed. With the brake control, the impact load can be reduced particularly in the high speed steering range.

しかしながら、従来技術では、ラック軸のストロークエンドで、ラック軸の操舵速度にかかわらず一律にブレーキ制御Ｂを行なっているため、低速操舵域では、電動モータがブレーキ制動されて操舵アシストの付与がなくなり、車輪に作用する操舵反力等の外部入力に操舵力が不足して押し戻される如くの違和感が発生する。   However, in the prior art, since the brake control B is uniformly performed at the stroke end of the rack shaft regardless of the steering speed of the rack shaft, the electric motor is braked and the steering assist is not given in the low speed steering range. As a result, a sense of incongruity occurs as if the steering force is insufficient and pushed back by an external input such as a steering reaction force acting on the wheels.

本発明の課題は、電動パワーステアリング装置において、低速操舵時であってもストロークエンドでブレーキ制御による操舵力の不足をなくして押し戻され感をなくした安定した操舵を確保することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to ensure stable steering in which an electric power steering apparatus is pushed back without a lack of steering force due to brake control at the stroke end even at the time of low-speed steering, and has no feeling.

請求項１の発明は、電動モータの回転を動力伝達機構によりラック軸の直線ストロークに変換し、ラック軸に連結される車輪を操舵アシストする電動パワーステアリング装置において、ラック軸の左右のストロークエンドを検知するセンサと、電動モータの回転に基づく操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、センサがストロークエンドを検知し、該センサがストロークエンドを検知したときの操舵速度検出手段の検出速度が制動許可速度以上であることを条件に、電動モータを制動するブレーキ制御を行なうストロークエンド制御手段とを有するようにしたものである。   According to the first aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus that converts the rotation of the electric motor into a linear stroke of the rack shaft by a power transmission mechanism and assists the steering of the wheels connected to the rack shaft, the left and right stroke ends of the rack shaft are A sensor for detecting, a steering speed detecting means for detecting a steering speed based on rotation of the electric motor, and the sensor detects the stroke end, and the detected speed of the steering speed detecting means when the sensor detects the stroke end is permitted to brake. Stroke end control means for performing brake control for braking the electric motor is provided on condition that the speed is higher than the speed.

（請求項１）
(a)センサがストロークエンドを検知したときの操舵速度が、(A)制動許可速度未満の低速操舵域ではブレーキ制御が行なわれずに通常のアシスト制御が行なわれ（図５）、(B)制動許可速度以上の高速操舵域でだけブレーキ制御が行なわれる（図５）。 (Claim 1)
(a) In the low-speed steering range where the steering speed when the sensor detects the stroke end is less than (A) the braking permission speed, brake control is not performed and normal assist control is performed (FIG. 5), and (B) braking. Brake control is performed only in a high-speed steering range that is equal to or higher than the permitted speed (FIG. 5).

(b)上述(a)により、高速操舵域でブレーキ制御される結果、ブレーキ制御なしであれば操舵速度の高速化に応じて過大になるはずの衝撃荷重を大幅に低減できる。   (b) According to the above (a), as a result of brake control in the high-speed steering range, it is possible to significantly reduce the impact load that would be excessive according to the increase in the steering speed without brake control.

(c)上述(a)により、低速操舵域ではブレーキ制御されない。従って、電動モータによる操舵アシスト力が、車輪に作用する操舵反力等の外部入力に対抗し、操舵力に対する押し戻され感を生じない。尚、衝撃荷重は、ブレーキ制御なしでも、操舵速度が低速であるためにもともと過大にならず、不都合を生じない。   (c) Due to the above (a), the brake is not controlled in the low speed steering range. Therefore, the steering assist force by the electric motor opposes an external input such as a steering reaction force acting on the wheels, and there is no feeling of being pushed back against the steering force. It should be noted that the impact load does not become excessive due to the low steering speed even without brake control, and there is no inconvenience.

図１は電動パワーステアリング装置を示す正面図、図２は電動パワーステアリング装置の要部を示す断面図、図３は電動パワーステアリング装置の制御系を示すブロック図、図４はストロークエンド制御手順を示す流れ図、図５は本発明における、ストロークエンドでの操舵速度と衝撃荷重の関係を示す線図、図６はストロークエンドでの操舵速度と衝撃荷重の関係を示す線図である。   FIG. 1 is a front view showing an electric power steering device, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the electric power steering device, FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the electric power steering device, and FIG. 4 is a stroke end control procedure. FIG. 5 is a flowchart showing the relationship between the steering speed and the impact load at the stroke end, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the steering speed and the impact load at the stroke end in the present invention.

電動パワーステアリング装置１０は、図１に示す如く、ギヤハウジング１１を分割した、第１ギヤハウジング１１Ａと第２ギヤハウジング１１Ｂを有するものにし、このギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）にステアリング入力軸１２を支持し、入力軸１２にトーションバー１３（不図示）を介して出力軸（不図示）を連結し、この出力軸にピニオン（不図示）を設け、このピニオンに噛合うラック軸１４をギヤハウジング１１に左右方向に直線移動可能に支持している。入力軸１２と出力軸の間には、操舵トルクセンサ４１を設けている。操舵トルクセンサ４１は、ステアリングホイールに加えた操舵トルクに起因するトーションバーの弾性ねじり変形により、入力軸１２と出力軸の間に生ずる相対回転変位量に基づき、操舵トルクを検出し、操舵トルク信号Ｔsを出力する。   As shown in FIG. 1, the electric power steering apparatus 10 includes a first gear housing 11A and a second gear housing 11B in which the gear housing 11 is divided, and a steering input is input to the gear housing 11 (first gear housing 11A). The shaft 12 is supported, an output shaft (not shown) is connected to the input shaft 12 via a torsion bar 13 (not shown), a pinion (not shown) is provided on the output shaft, and the rack shaft 14 meshes with the pinion. Is supported by the gear housing 11 so as to be linearly movable in the left-right direction. A steering torque sensor 41 is provided between the input shaft 12 and the output shaft. The steering torque sensor 41 detects the steering torque based on the relative rotational displacement generated between the input shaft 12 and the output shaft due to the elastic torsional deformation of the torsion bar caused by the steering torque applied to the steering wheel, and detects the steering torque signal. Output Ts.

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４の両端部をギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ、第２ギヤハウジング１１Ｂ）の両側に突出し、それらの端部にタイロッド１５Ａ、１５Ｂを連結し、ラック軸１４の直線移動に連動するタイロッド１５Ａ、１５Ｂを介して、左右の車輪を転舵可能にする。   The electric power steering apparatus 10 has both end portions of the rack shaft 14 projecting from both sides of the gear housing 11 (first gear housing 11A, second gear housing 11B), and tie rods 15A, 15B are connected to the end portions of the rack shaft 14, The left and right wheels can be steered via tie rods 15A and 15B that are linked to the 14 linear movements.

電動パワーステアリング装置１０は、図２に示す如く、電動モータ２０を取付ボルト２１（不図示）によりホルダ２２に固定し、このホルダ２２を取付ボルト２３（不図示）により第１ギヤハウジング１１Ａに着脱可能にしている。第１ギヤハウジング１１Ａに取付けられて第１ギヤハウジング１１Ａの内部に挿入されたホルダ２２は、ギヤハウジング１１Ａ、１１Ｂの内周との間に一定の間隙を有し、第１ギヤハウジング１１Ａに対するホルダ２２の揺動を許され、ホルダ２２に後述する如くに支持する駆動プーリ２４と従動プーリ３６に巻掛けられるベルト３７の張力を調整可能にする。   As shown in FIG. 2, the electric power steering apparatus 10 fixes the electric motor 20 to a holder 22 with mounting bolts 21 (not shown), and the holder 22 is attached to and detached from the first gear housing 11A with mounting bolts 23 (not shown). It is possible. The holder 22 attached to the first gear housing 11A and inserted into the first gear housing 11A has a certain gap between the inner periphery of the gear housings 11A and 11B, and is a holder for the first gear housing 11A. 22 is allowed to swing, and the tension of the belt 37 wound around the drive pulley 24 and the driven pulley 36 supported on the holder 22 as described later can be adjusted.

このとき、ホルダ２２は、駆動プーリ２４の中心軸２５を支持し、電動モータ２０の回転軸２０Ａの軸端のジョイント２６Ａと、中心軸２５の軸端のジョイント２６Ｂを、それらの周方向複数位置に設けた歯の間にゴム等の中間ジョイント２６Ｃを挟む状態で、互いに軸方向から係着する。駆動プーリ２４は中心軸２５の両端部を軸受２７、２８によりホルダ２２に両端支持される。２９は軸受２８の外輪固定用止め輪である。   At this time, the holder 22 supports the central shaft 25 of the drive pulley 24, and the joint 26A at the shaft end of the rotating shaft 20A of the electric motor 20 and the joint 26B at the shaft end of the central shaft 25 are arranged at a plurality of positions in the circumferential direction. The intermediate joints 26C made of rubber or the like are sandwiched between the teeth provided on the teeth, and are engaged with each other from the axial direction. The drive pulley 24 is supported at both ends of the center shaft 25 by the holder 22 by bearings 27 and 28. Reference numeral 29 denotes a retaining ring for fixing the outer ring of the bearing 28.

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４にボールねじ３０を設け、ボールねじ３０にボール３１を介して噛合うボールナット３２を有し、ギヤハウジング１１（第１ギヤハウジング１１Ａ）に支持した軸受３３によりボールナット３２を回転自在に支持する。３４は軸受３３の外輪固定用ナットである。ボールナット３２の外周には、ロックナット３５により従動プーリ３６が固定される。   The electric power steering apparatus 10 is provided with a ball screw 30 on the rack shaft 14, a ball nut 32 that meshes with the ball screw 30 via a ball 31, and a bearing 33 supported by the gear housing 11 (first gear housing 11 </ b> A). Thus, the ball nut 32 is rotatably supported. Reference numeral 34 denotes an outer ring fixing nut of the bearing 33. A driven pulley 36 is fixed to the outer periphery of the ball nut 32 by a lock nut 35.

電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０の側の駆動プーリ２４と、ボールナット３２の側の従動プーリ３６にベルト３７を巻掛け、電動モータ２０の回転を駆動プーリ２４、ベルト３７、従動プーリ３６経由でボールナット３２に伝え、ひいてはラック軸１４の直線ストロークに変換し、該ラック軸１４を直線移動させる。これにより、電動モータ２０はステアリング系に操舵アシスト力を付与するものになる。   The electric power steering apparatus 10 wraps a belt 37 around a drive pulley 24 on the electric motor 20 side and a driven pulley 36 on the ball nut 32 side, and rotates the electric motor 20 to drive pulley 24, belt 37, driven pulley 36. Then, it is transmitted to the ball nut 32 and converted into a linear stroke of the rack shaft 14, and the rack shaft 14 is linearly moved. Thereby, the electric motor 20 provides a steering assist force to the steering system.

電動パワーステアリング装置１０は、第１ギヤハウジング１１Ａに支持されているラック軸１４を第２ギヤハウジング１１Ｂに通し、第１ギヤハウジング１１Ａに取付けられているホルダ２２を第２ギヤハウジング１１Ｂで覆い、第１ギヤハウジング１１Ａと第２ギヤハウジング１１Ｂを複数の締結ボルト１６で締結する。このとき、第１ギヤハウジング１１Ａと第２ギヤハウジング１１Ｂは、図２に示す如く、複数の筒状ノックピン１６Ａにより、それらノックピン１６Ａの両端部のそれぞれを打ち込まれて位置合せされた後、各ノックピン１６Ａに挿通される締結ボルト１６により螺合締結される。一部の締結ボルト１６はノックピン１６Ａを通って第１ギヤハウジング１１Ａに螺着され、他の締結ボルト１６はノックピン１６Ａを通って第２ギヤハウジング１１Ｂに螺着される。   The electric power steering apparatus 10 passes the rack shaft 14 supported by the first gear housing 11A through the second gear housing 11B, covers the holder 22 attached to the first gear housing 11A with the second gear housing 11B, The first gear housing 11 </ b> A and the second gear housing 11 </ b> B are fastened with a plurality of fastening bolts 16. At this time, as shown in FIG. 2, the first gear housing 11A and the second gear housing 11B are driven by the plurality of cylindrical knock pins 16A so that both end portions of the knock pins 16A are driven and aligned. The fastening bolt 16 inserted through 16A is screwed and fastened. Some fastening bolts 16 are screwed to the first gear housing 11A through the knock pins 16A, and other fastening bolts 16 are screwed to the second gear housing 11B through the knock pins 16A.

電動パワーステアリング装置１０は、ギヤハウジング１１Ａ、１１Ｂに支持されるラック軸１４の振れを小さくするため、以下の構成を備える。   The electric power steering apparatus 10 has the following configuration in order to reduce the swing of the rack shaft 14 supported by the gear housings 11A and 11B.

第２ギヤハウジング１１Ｂにおいて、第１ギヤハウジング１１Ａに支持したボールナット３２に相対する部分をブッシュ支持部１７とし、ボールナット３２とブッシュ支持部１７とにブッシュ４０を架け渡す。ブッシュ４０は、ボールナット３２の先端側内周部に圧入されて固定的に設けられ、ブッシュ支持部１７の内周部に回転摺動可能に支持される状態で、ラック軸１４を直線摺動可能に支持する。   In the second gear housing 11 </ b> B, a portion facing the ball nut 32 supported by the first gear housing 11 </ b> A is a bush support portion 17, and the bush 40 is bridged between the ball nut 32 and the bush support portion 17. The bush 40 is press-fitted into the inner peripheral portion on the tip end side of the ball nut 32 and is fixedly provided. The bush 40 is linearly slid on the rack shaft 14 while being rotatably supported by the inner peripheral portion of the bush support portion 17. Support as possible.

ブッシュ４０は、金属等からなる筒体の外周の軸方向における一部をブッシュ支持部１７との摺動部とし、内周の全部をラック軸１４との摺動部とする。摺動部は、含油ポリアセタール樹脂、又は四フッ化エチレン樹脂等の潤滑被膜層を筒体の表面にコーティング等にて設けたものである。   The bush 40 has a part in the axial direction of the outer periphery of a cylindrical body made of metal or the like as a sliding part with the bush support part 17, and an entire inner periphery as a sliding part with the rack shaft 14. The sliding portion is obtained by providing a lubrication coating layer such as an oil-containing polyacetal resin or a tetrafluoroethylene resin on the surface of the cylindrical body by coating or the like.

電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０のための以下の制御手段５０を有する（図３）。   The electric power steering apparatus 10 has the following control means 50 for the electric motor 20 (FIG. 3).

制御手段５０は、操舵トルクセンサ４１と車速センサ４２を付帯的に備える。操舵トルクセンサ４１は、前述の如く、ステアリング系の操舵トルクを検出して操舵トルク信号Ｔsを制御手段５０に出力する。車速センサ４２は、車両の速度を検出し、車速信号Ｖsを制御手段５０に出力する。   The control means 50 includes a steering torque sensor 41 and a vehicle speed sensor 42 as incidental. As described above, the steering torque sensor 41 detects the steering torque of the steering system and outputs the steering torque signal Ts to the control means 50. The vehicle speed sensor 42 detects the speed of the vehicle and outputs a vehicle speed signal Vs to the control means 50.

制御手段５０は、マイクロプロセッサを基本に、各種演算処理手段、信号発生手段、メモリ等を有し、操舵トルク信号Ｔs、車速信号Ｖsに基づき、Ｐ（比例制御）及びＩ（積分制御）を施した駆動制御信号Ｖo（ＰＷＭ信号）を生成し、これによってモータ駆動手段４３を駆動制御する。   The control means 50 is based on a microprocessor and has various arithmetic processing means, signal generation means, memory, etc., and performs P (proportional control) and I (integral control) based on the steering torque signal Ts and the vehicle speed signal Vs. The generated drive control signal Vo (PWM signal) is generated, and the drive of the motor drive means 43 is controlled thereby.

モータ駆動手段４３は、例えば４個のパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、又はＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ）等のスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成され、駆動制御信号Ｖoに基づくモータ電圧Ｖmを出力し、電動モータ２０を駆動する。ステアリングホイールが時計回り方向に操舵されているときには、電動モータ２０を例えば正回転させて前輪が時計回り方向に向くようにステアリング系に操舵アシスト力を付与する。   The motor driving means 43 is constituted by a bridge circuit composed of switching elements such as four power FETs (field effect transistors) or IGBTs (insulated gate / bipolar transistors), for example, and outputs a motor voltage Vm based on the drive control signal Vo. Then, the electric motor 20 is driven. When the steering wheel is being steered clockwise, the electric motor 20 is rotated forward, for example, to apply a steering assist force to the steering system so that the front wheels are directed clockwise.

制御手段５０は、電流検出手段４４を付帯的に備える。電流検出手段４４は、電動モータ２０に実際に流れるモータ電流Ｉmを検出し、モータ電流Ｉmに対応するデジタルに変換した検出電流信号Ｉmoを制御手段５０にフィードバック（負帰還）する。   The control unit 50 includes a current detection unit 44 incidentally. The current detection unit 44 detects the motor current Im actually flowing through the electric motor 20 and feeds back (negative feedback) the detection current signal Imo converted to digital corresponding to the motor current Im to the control unit 50.

制御手段５０は、目標電流設定手段５１、偏差演算手段５２、電流制御演算手段５３を有する。   The control unit 50 includes a target current setting unit 51, a deviation calculation unit 52, and a current control calculation unit 53.

目標電流設定手段５１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリを備え、操舵トルクセンサ４１が出力する操舵トルク信号Ｔsと、この操舵トルク信号Ｔsと車速センサ４２が出力する車速信号Ｖsに基づいて予めメモリに記憶されている目標電流信号Ｉmsマップから、車速信号Ｖsをパラメータにした操舵トルク信号Ｔsに対する目標電流信号Ｉmsを読み出して偏差演算手段５２に向けて出力する。   The target current setting means 51 includes a memory such as a ROM (Read Only Memory), and is based on the steering torque signal Ts output from the steering torque sensor 41 and the vehicle speed signal Vs output from the steering torque signal Ts and the vehicle speed sensor 42. The target current signal Ims for the steering torque signal Ts using the vehicle speed signal Vs as a parameter is read from the target current signal Ims map stored in advance in the memory and output to the deviation calculating means 52.

偏差演算手段５２は、目標電流信号Ｉmsと検出電流信号Ｉmoの偏差（Ｉms−Ｉmo）を演算し、偏差信号ΔＩを電流制御演算手段５３に出力する。   The deviation calculating means 52 calculates a deviation (Ims−Imo) between the target current signal Ims and the detected current signal Imo, and outputs a deviation signal ΔI to the current control calculating means 53.

電流制御演算手段５３は、目標電流信号Ｉmsと検出電流信号Ｉmoの偏差信号ΔＩに応じ、電動モータ２０のモータ駆動手段４３に方向（電動モータ２０の回転方向）極性信号及びデューティ比に相当するＰＷＭ信号Ｖoを与える。   The current control calculation means 53 is a PWM corresponding to a polarity signal and a duty ratio to the motor drive means 43 of the electric motor 20 in accordance with the deviation signal ΔI between the target current signal Ims and the detected current signal Imo. A signal Vo is given.

電流制御演算手段５３は、ＰＩ（比例・積分）制御手段５４、ＰＷＭ信号発生手段５５から構成される。尚、必要によりトルク微分制御手段も加えられる。   The current control calculation unit 53 includes a PI (proportional / integral) control unit 54 and a PWM signal generation unit 55. A torque differential control means is also added if necessary.

ＰＩ制御手段５４は、比例感度ＫPを発生して比例制御する比例要素５４Ａと、積分ゲインＫIを発生して積分制御する積分要素５４Ｂと、比例要素５４Ａと積分要素５４Ｂの出力信号を加算する加算器５４Ｃを備える。比例要素５４Ａと積分要素５４Ｂは並列接続され、比例要素５４Ａは偏差信号ΔＩに比例感度ＫPを乗じた比例信号ＩPを、積分要素５４Ｂは偏差信号ΔＩに積分ゲインＫIを有する積分処理を施した積分信号ＩIを、それぞれ加算器５４Ｃに出力する。加算器５４Ｃは比例信号ＩPと積分信号ＩIを加算し、比例・積分信号ＩPI（ＩP＋ＩI）をＰＷＭ信号発生手段５５に向けて出力する。   The PI control means 54 generates a proportional sensitivity KP for proportional control 54A, an integral element 54B for integrating control by generating an integral gain KI, and an addition for adding the output signals of the proportional element 54A and the integral element 54B. 54C is provided. The proportional element 54A and the integral element 54B are connected in parallel, the proportional element 54A is a proportional signal IP obtained by multiplying the deviation signal ΔI by the proportional sensitivity KP, and the integral element 54B is an integral obtained by subjecting the deviation signal ΔI to integration processing having an integral gain KI. The signal II is output to the adder 54C. The adder 54C adds the proportional signal IP and the integral signal II, and outputs the proportional / integral signal IPI (IP + II) to the PWM signal generating means 55.

ＰＷＭ信号発生手段５５は、比例・積分信号ＩPIの方向と大きさに対応する方向極性信号及びデューティ比に相当するＰＷＭ信号を駆動制御信号Ｖoとしてモータ駆動手段４３に向けて出力する。モータ駆動手段４３はモータ駆動電圧Ｖmで電動モータ２０を駆動する。   The PWM signal generating means 55 outputs a direction polarity signal corresponding to the direction and magnitude of the proportional / integral signal IPI and a PWM signal corresponding to the duty ratio to the motor driving means 43 as the drive control signal Vo. The motor driving means 43 drives the electric motor 20 with the motor driving voltage Vm.

従って、制御手段５０は電動パワーステアリング装置１０の電動モータ２０に対し、基本的には、以下の如くのアシスト制御を行なう。   Accordingly, the control means 50 basically performs the following assist control on the electric motor 20 of the electric power steering apparatus 10.

(1)操舵トルクセンサ４１が検出した操舵トルクが所定値より低いとき、操舵アシスト力は不要であり、電動モータ２０を駆動しない。   (1) When the steering torque detected by the steering torque sensor 41 is lower than a predetermined value, the steering assist force is unnecessary and the electric motor 20 is not driven.

(2)操舵トルクセンサ４１が検出した操舵トルクが所定値を超えるとき、操舵アシスト力を必要とするから、電動モータ２０を駆動して通常回転させ、アシスト制御する。電動モータ２０の回転力が駆動プーリ２４、ベルト３７、従動プーリ３６経由でボールナット３２に伝えられ、ボールねじ３０を介してラック軸１４を直線ストロークさせる操舵アシスト力になる。   (2) Since the steering assist force is required when the steering torque detected by the steering torque sensor 41 exceeds a predetermined value, the electric motor 20 is driven to rotate normally and assist control is performed. The rotational force of the electric motor 20 is transmitted to the ball nut 32 via the drive pulley 24, the belt 37, and the driven pulley 36, and becomes a steering assist force that causes the rack shaft 14 to linearly stroke via the ball screw 30.

しかるに、制御手段５０は、ラック軸１４の左右のストロークエンドを検知する左センサ６１と右センサ６２を付帯的に備える。左右のセンサ６１、６２は、例えばフォトセンサ、近接センサ、マイクロスイッチ等から構成でき、ギヤハウジング１１の左右端に取着される検知手段ａと、ラック軸１４の左右端に取着される被検体ｂからなり、検知手段ａが被検体ｂに所定距離以下に近接したときに、ラック軸１４がストロークエンドに達したことの検知信号を出力する。   However, the control means 50 is additionally provided with a left sensor 61 and a right sensor 62 that detect the left and right stroke ends of the rack shaft 14. The left and right sensors 61 and 62 can be composed of, for example, a photo sensor, a proximity sensor, a micro switch, and the like. The detection means a attached to the left and right ends of the gear housing 11 and the cover attached to the left and right ends of the rack shaft 14. When the detection means a is close to the subject b within a predetermined distance, the detection signal indicating that the rack shaft 14 has reached the stroke end is output.

また、制御手段５０は、電動モータ２０の回転速度からラック軸１４の移動速度を検出する操舵速度検出手段５６を有する。操舵速度検出手段５６は、電動モータ２０のモータ端子間電圧Ｖm、モータ電流Ｉm、モータ内部抵抗値Ｒmをモータ駆動手段４３から転送され、下記(1)により算出されるモータ回転速度Ｎmからラック軸の操舵速度Ｌvを算出することができる。但し、Ｋsは電動モータ２０により定まる誘起電圧定数である。   In addition, the control unit 50 includes a steering speed detection unit 56 that detects the moving speed of the rack shaft 14 from the rotation speed of the electric motor 20. The steering speed detecting means 56 transfers the motor terminal voltage Vm, the motor current Im, and the motor internal resistance value Rm of the electric motor 20 from the motor driving means 43, and determines the rack shaft from the motor rotational speed Nm calculated by the following (1). The steering speed Lv can be calculated. However, Ks is an induced voltage constant determined by the electric motor 20.

Ｎm＝（Ｖm−Ｒm・Ｉm）／Ｋs … (1)   Nm = (Vm−Rm · Im) / Ks (1)

即ち、操舵速度検出手段５６は、電動モータ２０について算出した上述の回転速度Ｎmに電動モータ２０の減速比、プーリ２４、２６の直径比、ボールねじ３０のリードを乗ずることにより、ラック軸１４の直線ストローク移動速度Ｌvを算出し、これを操舵速度Ｌvとする。また、操舵速度検出手段５６は、ラック軸１４の変位計（ストロークセンサ）により直接的にその直線ストローク移動速度Ｌvを算出し、これを操舵速度Ｌvとするものでも良い。
また、モータ回転速度Ｎmに所定の換算係数を乗算して操舵速度Ｌvを算出しても良い。 That is, the steering speed detection means 56 multiplies the rotation speed Nm calculated for the electric motor 20 by the reduction ratio of the electric motor 20, the diameter ratio of the pulleys 24 and 26, and the lead of the ball screw 30, thereby The linear stroke moving speed Lv is calculated, and this is set as the steering speed Lv. Further, the steering speed detecting means 56 may calculate the linear stroke moving speed Lv directly by a displacement meter (stroke sensor) of the rack shaft 14 and use this as the steering speed Lv.
Further, the steering speed Lv may be calculated by multiplying the motor rotation speed Nm by a predetermined conversion coefficient.

しかるに、制御手段５０は、低速操舵域でのブレーキ制御による操舵力の押し戻され感をなくすため、以下のストロークエンド制御手段７０を有する。ストロークエンド制御手段７０は、左右のセンサ６１、６２の検知結果と、操舵速度検出手段５６の検出結果を得て、以下の(A)アシスト制御と、(B)ブレーキ制御を行なう。   However, the control means 50 has the following stroke end control means 70 in order to eliminate the feeling that the steering force is pushed back by the brake control in the low speed steering range. The stroke end control means 70 obtains the detection results of the left and right sensors 61 and 62 and the detection result of the steering speed detection means 56, and performs the following (A) assist control and (B) brake control.

(A)アシスト制御
(A-1)ストロークエンド制御手段７０は、左センサ６１と右センサ６２がラック軸１４のストロークエンドを未検知とするとき、ラック軸１４がストロークエンドに達していないから、操舵速度検出手段５６の検出速度Ｌvに関係なく、電動モータ２０を通常回転させるアシスト制御信号ＡをＰＷＭ信号発生手段５５に出力し、電動モータ２０による前述のアシスト制御を行なう。 (A) Assist control
(A-1) When the left sensor 61 and the right sensor 62 do not detect the stroke end of the rack shaft 14 when the left sensor 61 and the right sensor 62 do not detect the stroke end, the stroke end control means 70 does not reach the stroke end. Regardless of the detected speed Lv, an assist control signal A for normally rotating the electric motor 20 is output to the PWM signal generating means 55, and the aforementioned assist control by the electric motor 20 is performed.

尚、左センサ６１と右センサ６２がラック軸１４のストロークエンドを未検知とするとき、ストロークエンド制御手段７０はＰＷＭ信号発生手段５５にあえてアシスト制御信号Ａを出力することを必要とせず、ストロークエンド制御手段７０がＰＷＭ信号発生手段５５にアシスト制御信号Ａを出力しなくても、制御手段５０は電動モータを前述の如くに通常のアシスト制御することもできる。   When the left sensor 61 and the right sensor 62 do not detect the stroke end of the rack shaft 14, the stroke end control means 70 does not need to output the assist control signal A to the PWM signal generation means 55, and the stroke Even if the end control means 70 does not output the assist control signal A to the PWM signal generation means 55, the control means 50 can perform normal assist control of the electric motor as described above.

(A-2)ストロークエンド制御手段７０は、左センサ６１と右センサ６２の一方がラック軸１４のストロークエンドを検知し、そのときの操舵速度検出手段５６の検出速度Ｌvが所定の制動許可速度Ｎo（閾値）未満の低速操舵域にあるときには、図５に示す如く、電動モータ２０を制動するブレーキ制御を行なわず、アシスト制御Ａを続ける。   (A-2) In the stroke end control means 70, one of the left sensor 61 and the right sensor 62 detects the stroke end of the rack shaft 14, and the detected speed Lv of the steering speed detecting means 56 at that time is a predetermined braking permission speed. When the vehicle is in a low-speed steering area less than No (threshold), the brake control for braking the electric motor 20 is not performed and the assist control A is continued as shown in FIG.

(B)ブレーキ制御
ストロークエンド制御手段７０は、左センサ６１と右センサ６２の一方がラック軸１４のストロークエンドを検知し、そのときの操舵速度検出手段５６の検出速度Ｌvが制動許可速度Ｎo以上の高速操舵域にあるときには、図５に示す如く、電動モータ２０を制動するブレーキ制御Ｂを行なう。 (B) Brake control In the stroke end control means 70, one of the left sensor 61 and the right sensor 62 detects the stroke end of the rack shaft 14, and the detected speed Lv of the steering speed detecting means 56 at that time is equal to or higher than the braking permission speed No. When the vehicle is in the high speed steering range, the brake control B for braking the electric motor 20 is performed as shown in FIG.

尚、図５は、図６と同様に、ラック軸１４がストロークエンドに達してギヤハウジング１１と軸方向で衝突するときに発生する衝撃荷重と、ラック軸１４の操舵速度（移動速度）との関係を、アシスト制御Ａ（ストロークエンドまでアシスト制御を続け、ブレーキ制御なし）のまま衝突した場合と、ブレーキ制御Ｂ（ストロークエンドでブレーキ制御あり）を付与して衝突した場合のそれぞれについて示したものである。衝撃荷重は、操舵速度の高速化に比例して増大する。   5, as in FIG. 6, the impact load generated when the rack shaft 14 reaches the stroke end and collides with the gear housing 11 in the axial direction, and the steering speed (movement speed) of the rack shaft 14. The relationship is shown for each of the case of collision with assist control A (continue assist control until stroke end and no brake control) and the case of collision with brake control B (with brake control at stroke end) It is. The impact load increases in proportion to the increase in the steering speed.

従って、制御手段５０は、ストロークエンド制御手段７０の存在により、電動モータ２０を以下の如くに駆動制御する（図４）。   Therefore, the control means 50 controls the drive of the electric motor 20 as follows by the presence of the stroke end control means 70 (FIG. 4).

(1)ストロークエンド制御手段７０は、左センサ６１と右センサ６２がラック軸１４のストロークエンドを未検知とするとき、電動モータ２０を制動するブレーキ制御を行なわず、電動モータ２０を通常回転させるアシスト制御信号ＡをＰＷＭ信号発生手段５５に出力し、電動モータ２０をアシスト制御する。   (1) When the left sensor 61 and the right sensor 62 do not detect the stroke end of the rack shaft 14, the stroke end control means 70 does not perform brake control for braking the electric motor 20 and normally rotates the electric motor 20. The assist control signal A is output to the PWM signal generating means 55, and the electric motor 20 is assist-controlled.

(2)ストロークエンド制御手段７０は、左センサ６１と右センサ６２の一方がストロークエンドを検知したとき、初回の検知であれば、操舵速度検出手段５６の検出速度Ｌvを読み込み、検出速度Ｌvが制動許可速度Ｎo以上であることを条件に、電動モータ２０を制動するブレーキ制御を行なう。検出速度Ｌvが制動許可速度Ｎo未満であれば、電動モータ２０によるアシスト制御を続ける。   (2) When one of the left sensor 61 and the right sensor 62 detects the stroke end, the stroke end control means 70 reads the detection speed Lv of the steering speed detection means 56 if it is the first detection, and the detection speed Lv is Brake control for braking the electric motor 20 is performed on the condition that the braking permission speed No is equal to or higher. If the detected speed Lv is less than the braking permission speed No, the assist control by the electric motor 20 is continued.

(3)ストロークエンド制御手段７０は、左センサ６１と右センサ６２の一方によるストロークエンドの検知が、上述(2)の初回に続く検知であって、左センサ６１と右センサ６２の一方によるストロークエンドの検知が継続しているときには、操舵トルクセンサ４１の検出結果に基づき、運転者がステアリングホイールの操舵方向を切り返さずに不変としているか否かを判定する。切り返さずに不変としているときだけ電動モータ２０を制動するブレーキ制御を続け、切り返して変更したときには電動モータ２０を通常のアシスト制御に移行させる。   (3) The stroke end control means 70 detects the stroke end by one of the left sensor 61 and the right sensor 62 following the first time of the above (2), and the stroke by one of the left sensor 61 and the right sensor 62. When the end detection continues, it is determined based on the detection result of the steering torque sensor 41 whether or not the driver remains unchanged without turning the steering direction of the steering wheel. The brake control for braking the electric motor 20 is continued only when the electric motor 20 remains unchanged without being turned back, and when the electric power is changed by turning back, the electric motor 20 is shifted to the normal assist control.

尚、ストロークエンド制御手段７０は、左センサ６１と右センサ６２の両方がともにストロークエンドを検知するときには、センサ異常と判断し、電動モータ２０をブレーキ制御せずに、電動モータ２０への給電を停止する停止制御信号ＳをＰＷＭ信号発生手段５５に出力し、ＰＷＭ信号発生手段５５はモータ駆動手段４３に出力するＰＷＭ信号Ｖoのデューティ比Ｄをゼロにし、電動モータ２０を停止制御することができる。運転者は電動モータ２０による操舵アシスト力無し状態で、手動操舵することになる。   When both the left sensor 61 and the right sensor 62 detect the stroke end, the stroke end control means 70 determines that the sensor is abnormal and supplies power to the electric motor 20 without brake control of the electric motor 20. A stop control signal S to be stopped is output to the PWM signal generating means 55, and the PWM signal generating means 55 can set the duty ratio D of the PWM signal Vo output to the motor driving means 43 to zero, and can control the electric motor 20 to stop. . The driver performs manual steering in a state where there is no steering assist force by the electric motor 20.

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)センサ６１、６２がストロークエンドを検知したときの操舵速度Ｌvが、(A)制動許可速度Ｎo未満の低速操舵域ではブレーキ制御が行なわれずに通常のアシスト制御が行なわれ（図５）、(B)制動許可速度Ｎo以上の高速操舵域でだけブレーキ制御が行なわれる（図５）。 According to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
(a) In the low speed steering range where the steering speed Lv when the sensors 61 and 62 detect the stroke end is less than (A) the braking permission speed No, the brake control is not performed and the normal assist control is performed (FIG. 5). (B) Brake control is performed only in the high-speed steering area at or above the braking permission speed No (FIG. 5).

(b)上述(a)により、高速操舵域でブレーキ制御される結果、ブレーキ制御なしであれば操舵速度Ｌvの高速化に応じて過大になるはずの衝撃荷重を大幅に低減できる。   (b) According to the above (a), as a result of brake control in the high-speed steering range, it is possible to significantly reduce the impact load that would be excessive according to the increase in the steering speed Lv if there is no brake control.

(c)上述(a)により、低速操舵域ではブレーキ制御されない。従って、電動モータ２０による操舵アシスト力が、車輪に作用する操舵反力等の外部入力に対抗し、操舵力に対する押し戻され感を生じない。尚、衝撃荷重は、ブレーキ制御なしでも、操舵速度Ｌvが低速であるためにもともと過大にならず、不都合を生じない。   (c) Due to the above (a), the brake is not controlled in the low speed steering range. Therefore, the steering assist force by the electric motor 20 opposes an external input such as a steering reaction force acting on the wheels, and does not cause a feeling of being pushed back against the steering force. It should be noted that the impact load does not become excessive and does not cause inconvenience even when the brake control is not performed, because the steering speed Lv is low.

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、電動モータの回転をラック軸に伝える動力伝達機構は、電動モータの回転軸に固定した駆動ギヤの回転力を、ラック軸に噛合うピニオン軸に固定された従動ギヤと噛み合わせたピニオンアシスト駆動機構であっても良い。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration of the present invention is not limited to this embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. It is included in the present invention. For example, a power transmission mechanism that transmits the rotation of an electric motor to a rack shaft is a pinion assist that meshes the rotational force of a drive gear fixed to the rotation shaft of the electric motor with a driven gear fixed to a pinion shaft that meshes with the rack shaft. It may be a drive mechanism.

図１は電動パワーステアリング装置を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an electric power steering apparatus. 図２は電動パワーステアリング装置の要部を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the electric power steering apparatus. 図３は電動パワーステアリング装置の制御系を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the electric power steering apparatus. 図４はストロークエンド制御手順を示す流れ図である。FIG. 4 is a flowchart showing a stroke end control procedure. 図５は本発明における、ストロークエンドでの操舵速度と衝撃荷重の関係を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the steering speed at the stroke end and the impact load in the present invention. 図６はストロークエンドでの操舵速度と衝撃荷重の関係を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the steering speed and the impact load at the stroke end.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 電動パワーステアリング装置
１４ ラック軸
２０ 電動モータ
５０ 制御手段
５６ 操舵速度検出手段
６１ 左センサ
６２ 右センサ
７０ ストロークエンド制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric power steering apparatus 14 Rack shaft 20 Electric motor 50 Control means 56 Steering speed detection means 61 Left sensor 62 Right sensor 70 Stroke end control means

Claims (1)

電動モータの回転を動力伝達機構によりラック軸の直線ストロークに変換し、ラック軸に連結される車輪を操舵アシストする電動パワーステアリング装置において、
ラック軸の左右のストロークエンドを検知するセンサと、
電動モータの回転に基づく操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
センサがストロークエンドを検知し、該センサがストロークエンドを検知したときの操舵速度検出手段の検出速度が制動許可速度以上であることを条件に、電動モータを制動するブレーキ制御を行なうストロークエンド制御手段とを有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device that converts the rotation of the electric motor into a linear stroke of the rack shaft by a power transmission mechanism and assists the steering of the wheels connected to the rack shaft.
A sensor that detects the left and right stroke ends of the rack shaft;
Steering speed detecting means for detecting a steering speed based on rotation of the electric motor;
Stroke end control means for performing brake control for braking the electric motor on the condition that the sensor detects the stroke end and the detection speed of the steering speed detection means when the sensor detects the stroke end is equal to or higher than the braking permission speed. And an electric power steering device.
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