JP2019130987A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
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.
従来、電動パワーステアリング装置のラック・ピニオン等に過大な衝撃荷重がかかることを抑制するために、ラック軸の両端それぞれにゴム等の緩衝弾性部材を設けている。
例えば、特許文献1に記載のラック・ピニオン式パワーステアリング装置においては、ラック軸は、その左右の両端のボールジョイント部に隣接する位置にそれぞれ所定幅の合成樹脂やゴム等からなる環状のストッパラバーを備えている。ストッパラバーは、ラック軸の左右方向への進退動のストロークにおける左方への移動の移動端においては、ギヤハウジングの右方延出筒状ハウジングの内周部に嵌入されるストッパピース端に、また、右方への移動の移動端においては左方ハウジングの左方端にそれぞれ当接する。これにより、ラック軸がハウジングに突き当たることに起因してラック・ピニオン等に過大な衝撃荷重が生じることを抑制する。このように、ストッパラバーは、ステアリングホイール(ハンドル)の回転操作力を車輪に伝達するラック・ピニオン等の伝達機構(減速ギヤ機構)を衝撃荷重から保護する役目を果たしている。
Conventionally, in order to prevent an excessive impact load from being applied to the rack and pinion of the electric power steering apparatus, shock absorbing elastic members such as rubber are provided at both ends of the rack shaft.
For example, in the rack and pinion type power steering device described in Patent Document 1, the rack shaft is an annular stopper rubber made of synthetic resin, rubber, or the like having a predetermined width at positions adjacent to the ball joint portions at both left and right ends thereof. It has. The stopper rubber is at the end of the stopper piece that is fitted into the inner peripheral portion of the right-extending cylindrical housing of the gear housing at the moving end of the leftward movement in the stroke of the forward / backward movement of the rack shaft in the left-right direction. Further, the moving end of the rightward movement is in contact with the left end of the left housing. As a result, it is possible to prevent an excessive impact load from being generated on the rack and pinion due to the rack shaft hitting the housing. As described above, the stopper rubber serves to protect a transmission mechanism (reduction gear mechanism) such as a rack and pinion that transmits the rotational operation force of the steering wheel (handle) to the wheels from an impact load.
ラック軸の移動端においてラックエンドがハウジング等に突き当たる際には、運転者は、ステアリングホイールを通じてその突き当たる衝撃を感じることになる。しかしながらこの衝撃が過度に大きくなると、操舵フィーリングが悪化するおそれがある。またこの衝撃が過度に小さい場合には、ラック軸が移動端に達した状態を運転者が感知しにくくなる。つまりこの衝撃は、変動しないことが好ましい。
本発明は、ラックエンドが突き当たったときの衝撃が変動しにくい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。
When the rack end hits the housing or the like at the moving end of the rack shaft, the driver feels the impact hitting the steering wheel. However, if this impact becomes excessively large, the steering feeling may be deteriorated. If the impact is excessively small, it becomes difficult for the driver to sense the state where the rack shaft has reached the moving end. That is, it is preferable that this impact does not fluctuate.
An object of the present invention is to provide an electric power steering device in which an impact when a rack end hits is less likely to fluctuate.
かかる目的のもと、本発明は、直線移動によって車輪を転舵させるラック軸を有し、ステアリングホイールの一方方向の回転操作力を当該車輪の一方方向の転動力として伝達する伝達機構と、前記伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が前記車輪の一方方向の転動力として加えられる電動モータと、前記ステアリングホイールに対して前記一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように前記電動モータの駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ラック軸の移動端において当該ラック軸が与えるエネルギーを予め定められた量にするように前記電動モータの回転駆動力を制御する電動パワーステアリング装置である。 For this purpose, the present invention has a rack shaft that steers a wheel by linear movement, and transmits a rotational operation force in one direction of the steering wheel as a rolling force in one direction of the wheel, An electric motor in which a rotational driving force in one direction is applied as a motive force in one direction of the wheel via a transmission mechanism, and the one direction when a rotational operation force in the one direction is applied to the steering wheel. Control means for controlling the drive of the electric motor so as to generate a rotational drive force, and the control means sets the energy given by the rack shaft at a moving end of the rack shaft to a predetermined amount. An electric power steering device for controlling the rotational driving force of the electric motor.
本発明によれば、ラックエンドがハウジングに突き当たったときの衝撃が変動しにくい電動パワーステアリング装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric power steering apparatus in which the impact when the rack end hits the housing is unlikely to fluctuate.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、車両の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては車両の一例としての自動車1に適用した構成を例示している。なお、図1は、自動車1を前方から見た図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electric
Electric power steering device 100 (hereinafter, also simply referred to as “
ステアリング装置100は、自動車1の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪(ホイール)状のステアリングホイール(ハンドル)101と、ステアリングホイール101に一体的に設けられたステアリングシャフト102とを備えている。また、ステアリング装置100は、ステアリングシャフト102と自在継手103aを介して連結された上部連結シャフト103と、この上部連結シャフト103と自在継手103bを介して連結された下部連結シャフト108とを備えている。下部連結シャフト108は、ステアリングホイール101の回転に連動して回転する。
The
また、ステアリング装置100は、転動輪としての左右の車輪150それぞれに連結されたタイロッド104と、タイロッド104に連結されたラック軸105とを備えている。また、ステアリング装置100は、ラック軸105に形成されたラック歯105aとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン106aを備えている。ピニオン106aは、ピニオンシャフト106の下端部に形成されている。これらラック軸105、ピニオンシャフト106などが、ステアリングホイール101の回転操作力を車輪150の転動力として伝達する伝達機構として機能する。
また、ステアリング装置100は、ピニオンシャフト106を収納するステアリングギヤボックス(ハウジング)107を有している。ピニオンシャフト106は、ステアリングギヤボックス107内にてトーションバー112を介して下部連結シャフト108と連結されている。そして、ステアリングギヤボックス107の内部には、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度に基づいて、言い換えればトーションバー112の捩れ量に基づいて、ステアリングホイール101に加えられた操舵トルクTを検出するトルクセンサ109が設けられている。
Further, the
ステアリングギヤボックス107内に、ラック軸105の中央部に形成されたラック歯105aが入っており、ラック軸105の両端部は、それぞれステアリングギヤボックス107から突出している。そして、ラック軸105の両端部には、それぞれ、ステアリングギヤボックス107における図1で見た場合の左右方向の両端面107aの開口部よりも大きな外形の突出部105bが設けられている。さらに突出部105bには、ラック軸105がステアリングギヤボックス107に突き当たる際の衝撃を緩和する緩衝弾性部材の一例であるストッパラバー105cが設けられている。そして、このストッパラバー105cがステアリングギヤボックス107の左右方向の端面107aに突き当たることで、ラック軸105の移動量が規制される。
尚、突出部105bにストッパラバー105cが構成されている本構成では、ストッパラバー105cをラック軸105のラックエンドということもできる。
また、ストッパラバー105cは、ステアリングギアボックス107の端面107aに設けられていても良い。
In the
In this configuration in which the
The
また、ステアリング装置100は、ステアリングギヤボックス107に支持された電動モータ110と、電動モータ110の駆動力を減速してピニオンシャフト106に伝達する減速機構111とを有している。本実施の形態に係る電動モータ110は、3相ブラシレスモータである。減速機構111は、例えば、ピニオンシャフト106に固定されたウォームホイール(不図示)と、電動モータ110の出力軸に固定されたウォームギヤ(不図示)などから構成される。
Further, the
また、ステアリング装置100は、電動モータ110の作動を制御する制御手段の一例としての制御装置10を備えている。制御装置10には、上述したトルクセンサ109からの出力信号が入力される。また、制御装置10には、自動車1に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク(CAN)を介して、自動車1の移動速度である車速Vcを検出する車速センサ170からの出力信号vなどが入力される。
The
以上のように構成されたステアリング装置100は、トルクセンサ109が検出した操舵トルクTに基づいて電動モータ110を駆動し、電動モータ110の駆動力(発生トルク)をピニオンシャフト106に伝達する。これにより、電動モータ110の駆動力(発生トルク)が、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵をアシストする。このように、電動モータ110は、運転者のステアリングホイール101の操舵に対してアシスト力(補助力)を付与する。
The
〔制御装置〕
次に、制御装置10について説明する。
図2は、制御装置10の概略構成図である。
制御装置10は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等からなる算術論理演算回路である。
制御装置10には、上述したトルクセンサ109にて検出された操舵トルクTが出力信号に変換されたトルク信号Tdと、車速センサ170にて検出された車速Vcが出力信号に変換された車速信号vなどが入力される。
〔Control device〕
Next, the
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
The
The
そして、制御装置10は、トルク信号Tdおよび車速信号vに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ110が供給するのに必要となる目標電流Itを算出する目標電流算出部20と、目標電流算出部20が算出した目標電流Itに基づいてフィードバック制御などを行う制御部30とを有している。
また、制御装置10は、電動モータ110の回転速度Nmを算出するモータ回転速度算出部70と、ラック軸105の位置を検出するラック軸位置検出部80と、を備えている。モータ回転速度算出部70は、3相ブラシレスモータである電動モータ110の回転子(ロータ)の回転位置を検出するレゾルバからの出力信号を基に電動モータ110の回転速度Nmを算出し、その回転速度Nmが出力信号に変換された回転速度信号Nmsを出力する。ラック軸位置検出部80は、レゾルバからの出力信号を基に電動モータ110の回転位置を把握し、減速機構111およびピニオンシャフト106を介して電動モータ110の回転駆動力が機械的に伝達されるラック軸105の位置pを検出し、ラック軸105の位置pが出力信号に変換されたラック軸位置信号Psを出力する。
Then, the
In addition, the
〔目標電流算出部〕
次に、目標電流算出部20について詳述する。
図3は、目標電流算出部20の概略構成図である。
目標電流算出部20は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流Ibを算出するベース電流算出部21と、電動モータ110の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部22と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部23とを備えている。また、目標電流算出部20は、ベース電流算出部21、イナーシャ補償電流算出部22、ダンパー補償電流算出部23にて算出された値に基づいて仮の目標電流である仮目標電流Itfを決定する仮目標電流決定部25を備えている。また、目標電流算出部20は、ラック軸105の位置や移動状態に基づいてラック軸105が与えるエネルギーを調整する電流であるエネルギー補償電流Irを算出するエネルギー補償電流算出部27と、仮目標電流決定部25にて決定された仮目標電流Itfおよびエネルギー補償電流算出部27にて算出されたエネルギー補償電流Irに基づいて最終的に目標電流Itを決定する最終目標電流決定部28と、を備えている。
なお、目標電流算出部20には、トルク信号Td、車速信号v、回転速度信号Nms、ラック軸位置信号Psなどが入力される。
[Target current calculation unit]
Next, the target
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the target
The target
The target
ベース電流算出部21は、位相補償部26(図3参照)にてトルク信号Tdが位相補償されたトルク信号Tsと、車速センサ170からの車速信号vとに基づいてベース電流Ibを算出する。つまり、ベース電流算出部21は、位相補償された操舵トルクTと、車速Vcとに応じたベース電流Ibを算出する。なお、ベース電流算出部21は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、位相補償された操舵トルクT(トルク信号Ts)および車速Vc(車速信号v)とベース電流Ibとの対応を示す制御マップに、操舵トルクT(トルク信号Ts)および車速Vc(車速信号v)を代入することによりベース電流Ibを算出する。
The base
イナーシャ補償電流算出部22は、トルク信号Tsと、車速信号vとに基づいて電動モータ110およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Isを算出する。つまり、イナーシャ補償電流算出部22は、操舵トルクT(トルク信号Ts)と、車速Vc(車速信号v)とに応じたイナーシャ補償電流Isを算出する。なお、イナーシャ補償電流算出部22は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、操舵トルクT(トルク信号Ts)および車速Vc(車速信号v)とイナーシャ補償電流Isとの対応を示す制御マップに、操舵トルクT(トルク信号Ts)および車速Vc(車速信号v)を代入することによりイナーシャ補償電流Isを算出する。
The inertia compensation
ダンパー補償電流算出部23は、トルク信号Tsと、車速信号vと、電動モータ110の回転速度信号Nmsとに基づいて、電動モータ110の回転を制限するダンパー補償電流Idを算出する。つまり、ダンパー補償電流算出部23は、操舵トルクT(トルク信号Ts)と、車速Vc(車速信号v)と、電動モータ110の回転速度Nm(回転速度信号Nms)に応じたダンパー補償電流Idを算出する。なお、ダンパー補償電流算出部23は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、操舵トルクT(トルク信号Ts)、車速Vc(車速信号v)および回転速度Nm(回転速度信号Nms)と、ダンパー補償電流Idとの対応を示す制御マップに、操舵トルクT(トルク信号Ts)、車速Vc(車速信号v)および回転速度Nm(回転速度信号Nms)を代入することによりダンパー補償電流Idを算出する。
The damper compensation
仮目標電流決定部25は、ベース電流算出部21にて算出されたベース電流Ib、イナーシャ補償電流算出部22にて算出されたイナーシャ補償電流Isおよびダンパー補償電流算出部23にて算出されたダンパー補償電流Idに基づいて仮目標電流Itfを決定する。仮目標電流決定部25は、例えば、ベース電流Ibに、イナーシャ補償電流Isを加算するとともにダンパー補償電流Idを減算して得た電流を仮目標電流Itfとして決定する。
エネルギー補償電流算出部27については後で詳述する。
The temporary target
The energy compensation
最終目標電流決定部28は、仮目標電流決定部25にて決定された仮目標電流Itfおよびエネルギー補償電流算出部27にて算出されたエネルギー補償電流Irに基づいて最終的に目標電流Itを決定する。本実施の形態に係る最終目標電流決定部28は、仮目標電流決定部25にて決定された仮目標電流Itfにエネルギー補償電流算出部27にて算出されたエネルギー補償電流Irを加算して得た電流を目標電流Itとして決定する。
The final target
〔制御部〕
制御部30は、電動モータ110の作動を制御するモータ駆動制御部(不図示)と、電動モータ110を駆動させるモータ駆動部(不図示)と、電動モータ110に実際に流れる実電流Imを検出するモータ電流検出部(不図示)とを有している。
(Control part)
The
モータ駆動制御部は、目標電流算出部20にて最終的に決定された目標電流Itと、モータ電流検出部にて検出された電動モータ110へ供給される実電流Imとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック(F/B)制御部(不図示)を有している。また、モータ駆動制御部は、電動モータ110をPWM駆動するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成するPWM信号生成部(不図示)を有している。
The motor drive control unit performs feedback based on a deviation between the target current It finally determined by the target
モータ駆動部は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として6個の独立したトランジスタ(FET)を備え、6個の内の3個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の3個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側(アース)ラインと接続されている。そして、6個の中から選択した2個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ110の駆動を制御する。
モータ電流検出部は、モータ駆動部に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ110に流れる実電流Imの値を検出する。
The motor drive unit is a so-called inverter, and includes, for example, six independent transistors (FETs) as switching elements, and three of the six transistors are a positive-side line of a power source and an electric coil of each phase. The other three transistors are connected between the electric coil of each phase and the negative side (ground) line of the power source. Then, the driving of the
The motor current detection unit detects the value of the actual current Im flowing through the
〔エネルギー補償電流算出部〕
次に、エネルギー補償電流算出部27について詳述する。
上述した本実施の形態に係る最終目標電流決定部28は、仮目標電流決定部25にて決定された仮目標電流Itfとエネルギー補償電流算出部27にて算出されたエネルギー補償電流Irとに基づいて目標電流Itを決定する。詳しくは後述するが、これは、ラック軸105のストッパラバー105cがステアリングギヤボックス107の端面107aに突き当たる前に操舵トルクTに基づいて行うアシストを調整することで、突き当たるときのラック軸105が与えるエネルギーを調整し、突き当たるときのエネルギーを予め定められた量とする意図である。
[Energy compensation current calculator]
Next, the energy compensation
The final target
より具体的には、制御装置10は、基本的には、ステアリングホイール101に対して一方方向の回転操作力が加えられた場合に一方方向の回転駆動力を生じるように電動モータ110の駆動を制御する。ただし制御装置10は、ラック軸105の位置pやラック軸105の移動速度等によっては、ラック軸105の移動端においてラック軸105が与えるエネルギーを予め定められた量にするように電動モータ110の回転駆動力を制御する。この場合、ラック軸105の移動端は、ラック軸105に設けられるストッパラバー105cとステアリングギヤボックス107の端面107aとが接触する箇所である。なお本実施の形態では、ラック軸105の移動端は、ラック軸105に設けられるストッパラバー105cであり、ストッパラバー105cとステアリングギヤボックス107の端面107aとが接触する箇所である、と言うこともできる。
More specifically, the
それゆえ、エネルギー補償電流算出部27は、ラック軸105の位置pや移動状態に基づいてエネルギー補償電流Irを算出する。
エネルギー補償電流算出部27は、基本的には、ラック軸105の速度に基づいて、ラック軸105が与えるエネルギーを算出するとともに、エネルギーを調整するために必要なエネルギー補償電流Irを設定する。
Therefore, the energy compensation
The energy compensation
次に、ラック軸105が与えるエネルギーを算出する手法について説明する。
なお、以下の説明において、ステアリングホイール(ハンドル)101が右回転された場合にラック軸105が図1で見た場合の右方向に移動して車輪150が右回転し、ステアリングホイール(ハンドル)101が左回転された場合にラック軸105が図1で見た場合の左方向に移動して車輪150が左回転するものとする。そして、ラック軸105が図1で見た場合の右方向に移動した場合をプラス方向とし、左方向に移動した場合をマイナス方向とする。
Next, a method for calculating the energy given by the
In the following description, when the steering wheel (handle) 101 is rotated to the right, the
図4は、ラック軸105が右方向(プラス方向)に移動した場合の、ラック軸105とエネルギーとの関係を示すモデル図である。この場合、ステアリングギヤボックス107は、固定とし、ラック軸105が右方向(プラス方向)に移動する場合を考える。
このときラック軸105が与えるエネルギーFは、下記式(1)により算出することができる。式(1)においてmは、ラック軸105の質量、Vは、ラック軸105の速度を表す。つまりここでは、ラック軸105が与えるエネルギーFを、ラック軸105の運動エネルギーとしている。ラック軸105の速度Vは、例えば、ラック軸105の位置pを時間微分することで求めることができる。
FIG. 4 is a model diagram showing the relationship between the
At this time, the energy F given by the
またラック軸105が与えるエネルギーFとして、電動モータ110からラック軸105に加えられる駆動エネルギーをさらに加味することが好ましい。この場合、ラック軸105が与えるエネルギーFは、下記式(2)により算出することができる。式(2)において、Mは、電動モータ110からラック軸105に加えられる駆動エネルギーを表す。即ち、式(2)は、式(1)の右辺に電動モータ110からラック軸105に加えられる駆動エネルギーを加算した式である。この駆動エネルギーは、例えば、電動モータ110の回転速度Nmから求めることができる。
Further, it is preferable to further consider the driving energy applied from the
さらにラック軸105が与えるエネルギーFとして、ステアリングホイール101からラック軸105に加えられる駆動エネルギーをさらに加味することが好ましい。この場合、ラック軸105が与えるエネルギーFは、下記式(3)により算出することができる。式(3)において、Hは、ステアリングホイール101からラック軸105に加えられる駆動エネルギーを表す。即ち、式(3)は、式(2)の右辺にステアリングホイール101からラック軸105に加えられる駆動エネルギーを加算した式である。この駆動エネルギーは、例えば、操舵トルクTから求めることができる。
Further, it is preferable to further consider driving energy applied from the
またエネルギー補償電流算出部27は、以上のようにして求めたエネルギーFを基に、以下のようにして、ラック軸105の移動端においてラック軸105が与えるエネルギーを予め定められた量にする制御を行なう。
Further, the energy compensation
まずエネルギー補償電流算出部27は、ラック軸105の移動端において、ストッパラバー105cがステアリングギヤボックス107の端面107aに突き当たるときの望ましいエネルギーを予め設定しておく。本実施の形態では、この望ましいエネルギーを設定エネルギーFrとする。この設定エネルギーFrは、ラック軸105の移動端においてラック軸105が与えるエネルギーの目標量である。そしてエネルギー補償電流算出部27は、上述したエネルギーFと設定エネルギーFrとの差分Fdを下記式(4)により算出する。
First, the energy compensation
Fd=F−Fr …(4) Fd = F−Fr (4)
エネルギー補償電流算出部27は、移動端と移動端から予め定められた距離に設定された制御開始点においてこの差分Fdを算出する。
The energy compensation
エネルギー補償電流算出部27は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、差分Fdとエネルギー補償電流Irとの対応を示す制御マップに、式(4)を用いて算出した差分Fdを代入することによりエネルギー補償電流Irを算出する。差分Fdとエネルギー補償電流Irとの関係は、例えば、差分Fdがプラス方向に大きくなるに従ってエネルギー補償電流Irがマイナス方向に大きくなる関係となる。
For example, the energy compensation
図5は、ラック軸105の位置とラック軸105が与えるエネルギーFとの関係を示す図である。図中、横軸は、ラック軸105の位置としてストッパラバー105cの位置を表し、縦軸は、エネルギーFを表す。
図示するP1〜P3で示した実線は、ストッパラバー105cの位置に対するエネルギーFの変化を示している。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the position of the
The solid lines indicated by P1 to P3 in the figure indicate changes in energy F with respect to the position of the
このうち実線P1は、制御開始点におけるエネルギーFが、設定エネルギーFrより大きかった例を示している。この場合、式(4)により算出される差分Fdは、正の値となり、エネルギー補償電流算出部27から出力されるエネルギー補償電流Irは、負の値となる。そのため最終目標電流決定部28で決定される目標電流Itは、仮目標電流決定部25で決定された仮目標電流Itfより小さくなり、アシスト力は減少する。そのためラック軸105が、制御開始点からステアリングギヤボックス107の端面107aに近づくに従い、エネルギーFは、減少する。そしてラック軸105のストッパラバー105cが、ステアリングギヤボックス107の端面107aに突き当たったときは、エネルギーFは、設定エネルギーFrとなる。
Among these, the solid line P1 shows an example in which the energy F at the control start point is larger than the set energy Fr. In this case, the difference Fd calculated by the equation (4) is a positive value, and the energy compensation current Ir output from the energy compensation
また実線P2、P3は、制御開始点におけるエネルギーFが、設定エネルギーFrより小さかった例を示している。この場合、式(4)により算出される差分Fdは、負の値となり、エネルギー補償電流算出部27から出力されるエネルギー補償電流Irは、正の値となる。そのため最終目標電流決定部28で決定される目標電流Itは、仮目標電流決定部25で決定された仮目標電流Itfより大きくなり、アシスト力は増加する。そのためラック軸105が、制御開始点からステアリングギヤボックス107の端面107aに近づくに従い、エネルギーFは、増加する。そしてラック軸105のストッパラバー105cが、ステアリングギヤボックス107の端面107aに突き当たったときは、エネルギーFは、設定エネルギーFrとなる。通常は、ラック軸105の移動端に近づくに従い、車輪150のねじれが大きくなり、車輪150からの反発する力が大きくなるため、運転者は、ステアリングホイール101が重くなったと感じやすい(アシスト力が不足しやすい)。この場合、運転者はステアリングホイール101により大きな回転操作力を加える必要が生じる。しかしアシスト力を増加させ、エネルギーFを増加させることで、アシスト力の不足がなくなるため、ラック軸105の移動端に近づいても操舵フィーリングが変化しにくくなる。
Solid lines P2 and P3 show examples in which the energy F at the control start point is smaller than the set energy Fr. In this case, the difference Fd calculated by the equation (4) is a negative value, and the energy compensation current Ir output from the energy compensation
なおこのとき実線P2の場合より実線P3の場合の方が、差分Fdがより小さくなる(差分Fdは、負の値のため絶対値としてはより大きくなる)ため、エネルギー補償電流Irはより大きくなり、より大きいアシスト力が付与される。 At this time, since the difference Fd is smaller in the case of the solid line P3 than in the case of the solid line P2 (the difference Fd is larger as an absolute value because of the negative value), the energy compensation current Ir becomes larger. , A larger assist force is applied.
このように本実施の形態では、制御開始点における差分Fdに基づき、エネルギー補償電流Irを決定し、これにより目標電流Itを調整する。その結果、アシスト力が調整され、ラック軸105のストッパラバー105cが、ステアリングギヤボックス107の端面107aに突き当たったときのエネルギーを調整することができる。その結果、ストッパラバー105cがステアリングギヤボックス107の端面107aに突き当たったときの衝撃が変動しにくくなる。
Thus, in the present embodiment, the energy compensation current Ir is determined based on the difference Fd at the control start point, thereby adjusting the target current It. As a result, the assist force is adjusted, and the energy when the
なお上述した例では、制御開始点における差分Fdからエネルギー補償電流Irを決定したが、制御開始点からステアリングギヤボックス107の端面107aに近い側で、さらに差分Fdを算出し、新たなエネルギー補償電流Irを決定し、これを基に目標電流Itを求めてもよい。即ちこの場合、エネルギー補償電流Irは、複数回算出される。これにより、エネルギーFの制御をさらに高い精度で行なうことができる。そしてラック軸105のストッパラバー105cが、ステアリングギヤボックス107の端面107aに突き当たったときのエネルギーFが、設定エネルギーFrにさらに近づきやすくなる。
In the example described above, the energy compensation current Ir is determined from the difference Fd at the control start point. However, the difference Fd is further calculated on the side closer to the
また設定エネルギーFrは、一定の値として予め定めておいてもよいが、車両状態に基づき決定してもよい。この場合、車両状態としては、例えば、車速Vc、車輪150の速度、ヨーレート、車両の加速度、ラック軸105の温度、ラック軸105近傍の外気温などが挙げられる。つまりこれらの車両状態毎に、設定エネルギーFrの値を決めておき、エネルギー補償電流算出部27が、車両状態に応じて設定エネルギーFrを選択する。
The set energy Fr may be predetermined as a constant value, but may be determined based on the vehicle state. In this case, examples of the vehicle state include the vehicle speed Vc, the speed of the
また上述した例では、ラック軸105が右方向(プラス方向)に移動した場合の、ラック軸105の位置とラック軸105が与えるエネルギーFとの関係について説明したが、ラック軸105が左方向(マイナス方向)に移動した場合もほぼ同様である。つまりラック軸105が左方向(マイナス方向)に移動したときは、図1中の右側に位置する方のラック軸105の突出部105bが、図1中の右側に位置する方のステアリングギヤボックス107の端面107aに突き当たる場合となる。この場合もエネルギーFを、同様にして求めることができる。
また上述した例では、ラック軸105の突出部105bにストッパラバー105cを設けた場合について説明したが、ストッパラバー105cを設けないようにすることもできる。この場合も、上述した事項は、同様に適用することができる。この場合において、移動端は、突出部105bとなり、突出部105bをラックエンドということができる。
In the example described above, the relationship between the position of the
In the above-described example, the case where the
なお、上記実施の形態では、ラックピニオン式を例示したが、その他のラックアシスト式、ディアルピニオン式等にも同様に採用できる。 In the above embodiment, the rack and pinion type is exemplified, but other rack assist type and dial pinion type can be similarly adopted.
また、上述した各実施形態における制御装置10の構成要素は、ハードウェアによって実現されていても良いし、ソフトウェアによって実現されていても良い。また、本発明の構成要素の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア(コンピュータープログラム)は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやCD−ROMのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のRAMやROM等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等の外部記憶装置も含む。
In addition, the components of the
10…制御装置、20…目標電流算出部、21…ベース電流算出部、22…イナーシャ補償電流算出部、23…ダンパー補償電流算出部、25…仮目標電流決定部、27…エネルギー補償電流算出部、28…最終目標電流決定部、30…制御部、100…電動パワーステアリング装置、105…ラック軸、107…ステアリングギヤボックス、110…電動モータ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記伝達機構を介して、一方方向の回転駆動力が前記車輪の一方方向の転動力として加えられる電動モータと、
前記ステアリングホイールに対して前記一方方向の回転操作力が加えられた場合に前記一方方向の回転駆動力を生じるように前記電動モータの駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ラック軸の移動端において前記ラック軸が与えるエネルギーを予め定められた量にするように前記電動モータの回転駆動力を制御する電動パワーステアリング装置。 A transmission mechanism that has a rack shaft that steers a wheel by linear movement, and transmits a rotational operation force in one direction of the steering wheel as a rolling force in one direction of the wheel;
An electric motor to which a rotational driving force in one direction is applied as a rolling force in one direction of the wheel, via the transmission mechanism;
Control means for controlling the driving of the electric motor so as to generate the rotational driving force in the one direction when the rotational operating force in the one direction is applied to the steering wheel;
With
The electric power steering apparatus, wherein the control means controls a rotational driving force of the electric motor so that an energy given by the rack shaft at a moving end of the rack shaft is set to a predetermined amount.
直線移動によって車輪を転舵させるラック軸の移動端において前記ラック軸が与えるエネルギーを予め定められた量にする電流としてエネルギー補償電流を算出するエネルギー補償電流算出部と、
前記仮目標電流および前記エネルギー補償電流に基づいて、前記電動モータを駆動させる最終的な目標電流として最終目標電流を決定する最終目標電流決定部と、
を備える電動パワーステアリング装置。 A temporary target current determining unit that determines a temporary target current as a temporary target current for driving the electric motor so as to generate a rotational driving force in one direction when a rotational operation force in one direction is applied to the steering wheel; ,
An energy compensation current calculation unit that calculates an energy compensation current as a current that makes the energy given by the rack shaft a predetermined amount at the moving end of the rack shaft that steers the wheel by linear movement;
A final target current determining unit that determines a final target current as a final target current for driving the electric motor based on the temporary target current and the energy compensation current;
An electric power steering apparatus comprising:
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