JP2559368B2 - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering deviceInfo
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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。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric power steering device that generates auxiliary torque by a steering force booster that uses 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
低出力トルク高回転数であるので、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低回転数となる
ように減速する減速装置を備えており、操舵時には電動
機を駆動制御して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
「特願昭60−9545号」および「特願昭60−9546号」が本
出願人により出願されている。(Prior Art) A conventional electric power steering apparatus includes a steering force booster that uses an electric motor as a power source and a control device that includes a microcomputer unit, and the electric motor generally has a low output torque and a high rotational speed. Therefore, when used in an electric power steering system, it is equipped with a speed reducer that reduces the output torque to a high output torque and a low rotational speed.At the time of steering, the electric motor is driven and controlled, and the electric motor power is applied to the steering system to reduce the steering force. The applicants have filed "Japanese Patent Application No. 60-9545" and "Japanese Patent Application No. 60-9546" as a result of improving the drivability and steering feeling as a result. .
（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した後ス
テアリングホイールから手を放したような時には、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を中位位置に復帰させようとする
（以下、タイヤ反力によりステアリングホイールが中位
位置に自由に復帰させられる状態を手放し戻り操作時と
いう。）。またタイヤ反力は車速の増大に伴って大きく
なる。このため、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。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、ステアリング系の手放し戻り操作時
には装置自らの慣性により、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を、第７図（Ａ）に特定曲線を示
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t1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７図（Ｂ）に示すように自らの慣性力により振動
の周期が長く振れ巾が大きくなるため、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、
ステアリング系の手放し戻り安定性を低下させていた。(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-described conventional electric power steering apparatus has a problem in that when the steering wheel is steered while the vehicle is traveling and then the hand is released from the steering wheel, the tire reverser including the caster trail is used. The force attempts to rotate the electric motor to return the steering system to the middle position (hereinafter, the state in which the steering wheel can be freely returned to the middle position by the tire reaction force is referred to as a release operation). Further, the tire reaction force increases as the vehicle speed increases. Therefore, the speed reducer is rotated from the output side thereof, so that the electric motor is rotated at an increased speed. In this case, the moment of inertia of the electric motor in the steering system is 2
Because of the large multiplication factor, when the steering system is released and returned, due to the inertia of the device itself, the steering system repeatedly vibrates in a long cycle over the middle position, overshooting in the opposite direction, and then returning again. There was a risk that it would be difficult to converge to the position. That is, the convergence characteristic of the manual steering system is as shown by a specific curve in FIG. 7 (A), and when the steering system is steered from the middle position by α degrees and released, the vibration of the steering system is t. Although converges 1 hour, since the electric power steering apparatus which periodically shake longer width of the vibration due to its own inertial force as shown in Figure No. 7 (B) increases, the convergence time t 2 is manual steering system Compared to the case of,
It had reduced the stability of the steering system that was released.
（発明の目的） そこで本発明では、ステアリング系の回転速度が大き
くなる程、慣性の影響が顕著であることに着目して、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
数が所定値以上であるときに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手放し戻り特性が得
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。(Object of the Invention) Therefore, in the present invention, focusing on the fact that the influence of inertia becomes more significant as the rotation speed of the steering system increases, the steering torque of the steering system is equal to or less than a predetermined value, and the steering rotation speed is a predetermined value. By electrically braking the electric motor when the above is the case, it is possible to shorten the convergence time at the middle position of the steering system, and to provide an electric power steering device that can obtain a stable release characteristic of the steering system. Has an aim.
（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 Actions) FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present invention.
本発明の電動式パワーステアリング装置は、第１図に
示す如く、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（41）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（42）と、これら両検出手段
（41），（42）からの出力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（43）と、この制
御信号発生手段（43）の制御信号に基づき電動機（10）
を駆動する電動機駆動手段（44）およびこれにより駆動
される電動機（10）とを備え、さらに前記両検出手段
（41）と（42）からの出力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
を検出する零トルク過回転検出手段（45）と、この検出
手段（45）からの出力信号に基づいて電動機（10）を制
動する電動機制動手段（46）とを備えた構成である。し
たがって、操舵トルクが所定値以下で、かつ操舵回転速
度が所定値以上となるときをステアリング系の手放し戻
り状態時であるとして零トルク過回転検出手段（45）か
ら制動信号が出力され、この制動信号に基づいて電動機
制動手段（46）により電動機（10）の電機子巻線の両端
子が短絡され、電動機（10）の自己制動が行なわれ、手
放し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、安定した手放し戻り特性
が得られる。As shown in FIG. 1, the electric power steering apparatus of the present invention comprises a steering torque detecting means (41) for detecting a steering torque of a steering system, and a steering rotation detecting means (42) for detecting a rotation speed of the steering system. An electric motor control signal generating means (43) for determining an electric motor control signal based on the output signals from both of the detecting means (41) and (42), and an electric motor (based on the control signal of the control signal generating means (43)). Ten)
An electric motor driving means (44) for driving the electric motor and an electric motor (10) driven by the electric motor driving means, and the steering torque is less than or equal to a predetermined value based on the output signals from both the detecting means (41) and (42). Zero torque over-rotation detecting means (45) for detecting that the steering rotation speed is equal to or higher than a predetermined value, and an electric motor braking means (46) for braking the electric motor (10) based on an output signal from the detecting means (45). It has a configuration including and. Therefore, when the steering torque is less than or equal to the predetermined value and the steering rotation speed is greater than or equal to the predetermined value, the zero torque overspeed detection means (45) outputs a braking signal, which indicates that the steering system is in the released state. Based on the signal, both terminals of the armature winding of the electric motor (10) are short-circuited by the electric motor braking means (46), self-braking of the electric motor (10) is performed, and the steering system at the time of releasing the steering wheel for a short time is maintained. It is possible to return to the middle position within a while, and a stable release characteristic can be 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。(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第２図は電動式パワーステアリング装置を示す縦断面
図である。第２図において、（１）はピニオン軸、
（２）はラック軸であり、ピニオン軸（１）の下方に一
体的に設けられたピニオンギヤ（３）と、ラック軸
（２）の背面に設けられたラック歯（４）とが噛み合わ
され、ピニオン軸（１）の回転をラック軸（２）の直線
運動に変換する。ピニオン軸（１）は図示されない自在
継手、ステアリング軸を介してステアリングホイールに
連結され、ラック軸（２）は図示されないタイロッドを
介して車輪を回転自在に支承するナックルに連結され、
ステアリングホイールの回転を車輪の揺動運動に変換し
車両の操舵を可能にする。ピニオン軸（１）の周囲には
操舵回転センサ（５）と操舵トルクセンサ（６）が設け
られている。ラック軸（２）のラック歯（４）の他端側
にはボールねじ機構（７）と大径の歯付きプーリ（８）
と、タイミングベルト（９）と、小径の歯付きプーリ
（10a）が軸着された電動機（10）とが設けられてお
り、電動機（10）の回転をプーリ（10a）、タイミング
ベルト（９）、プーリ（８）を介してボールねじ機構
（７）に伝達し、このボールねじ機構（７）において電
動機（10）の回転を減速してラック軸（２）に伝達し、
ラック軸（２）の直線運動に変換する。FIG. 2 is a vertical sectional view showing the electric power steering device. In FIG. 2, (1) is a pinion shaft,
(2) is a rack shaft, and a pinion gear (3) integrally provided below the pinion shaft (1) and a rack tooth (4) provided on the back surface of the rack shaft (2) are meshed with each other, The rotation of the pinion shaft (1) is converted into the linear motion of the rack shaft (2). The pinion shaft (1) is connected to a steering wheel via a universal joint (not shown) and a steering shaft, and the rack shaft (2) is connected to a knuckle that rotatably supports the wheels via a tie rod (not shown).
The rotation of the steering wheel is converted into the swinging motion of the wheels to enable steering of the vehicle. A steering rotation sensor (5) and a steering torque sensor (6) are provided around the pinion shaft (1). At the other end of the rack teeth (4) of the rack shaft (2), a ball screw mechanism (7) and a large diameter toothed pulley (8) are provided.
A timing belt (9) and an electric motor (10) on which a small-diameter toothed pulley (10a) is mounted. The rotation of the electric motor (10) is controlled by the pulley (10a) and the timing belt (9). , To the ball screw mechanism (7) via the pulley (8), and in this ball screw mechanism (7), the rotation of the electric motor (10) is decelerated and transmitted to the rack shaft (2),
Convert to linear motion of rack shaft (2).
更に詳述すると、ピニオン軸（１）には操舵回転セン
サ（５）の背面に設けられ図示されない直流発電機（タ
コジェネレータ）と、この回転子に一体的に設けられる
小径の歯付きプーリと、ピニオン軸（１）に一体的に設
けられる大径の歯付きプーリ（11）と、これらの間の巻
き回されたタイミングベルト（12）とからなり、直流発
電機からはピニオン軸（１）の回転数に応じた直流電圧
とその回転方向に応じた極性（＋，−）が出力され、直
流発電機の出力は制御装置（13）に入力される。More specifically, the pinion shaft (1) is provided with a DC generator (tachogenerator) (not shown) provided on the back surface of the steering rotation sensor (5), and a small-diameter toothed pulley integrally provided with the rotor, It consists of a large-diameter toothed pulley (11) integrally provided on the pinion shaft (1) and a timing belt (12) wound between these pulleys. The DC generator drives the pinion shaft (1) of the pinion shaft (1). The DC voltage according to the rotation speed and the polarity (+, −) according to the rotation direction are output, and the output of the DC generator is input to the control device (13).
操舵トルクセンサ（６）は、ピニオンギヤ（３）の周
囲に配設され軸受（14），（15）でピニオンギヤ（３）
を回転自在に支承する一方、ケース（16）に、ピニオン
ギヤ（３）の回転中心と異なる回転中心で軸受（17），
（18）で回転自在に支承されるピニオンホルダ（19）
と、このピニオンホルダ（19）の回転運動をピニオンホ
ルダ（19）に一体的に設けられるピニオン（20）により
軸方向変位に変換されるピストン（21）と、このピスト
ン（21）の軸方向変位を抑制するばね（22），（23）
と、この軸方向変位を電気信号に変換する差動変圧器
（26）により構成される。従って、ラック軸（２）の負
荷が大きいと、ピニオンギヤ（３）とラック歯（４）と
の噛み合い部によりピニオンギヤ（３）の自転は阻止さ
れ、ピニオンホルダ（19）の回転中心による公転運動に
変換され、この公転運動によりピン（20）の回転半径に
より拡大されピストン（21）を変位させる。そしてばね
（22），（23）の反力に釣り合う位置までピニオンギヤ
（３）は公転することにより操舵トルクに応じたピニオ
ンホルダ（19）の変位が得られる。そしてピストン（2
1）の一端に一体的に設けられた磁性体の鉄心（25）の
変位を差動変圧器（26）により検出する。差動変圧器
（26）は一次巻線（27a）と二次巻線（27b），（27c）
より構成され、一次巻線（27a）には制御装置（13）よ
り交流電圧が印加され、二次巻線（27b），（27c）には
鉄心（25）の電気的中位点からの変位に応じて振幅が差
動的に変位する。二次巻線（27b），（27c）の出力は夫
々制御装置（13）に入力され、後述するインターフェー
ス回路（49）を経て操舵トルクの大きさとその作用方向
が検出される。The steering torque sensor (6) is arranged around the pinion gear (3) and is equipped with bearings (14) and (15).
While rotatably supporting the bearing, the case (16) has a bearing (17), which has a rotation center different from that of the pinion gear (3).
Pinion holder (19) rotatably supported by (18)
And a piston (21) in which the rotational movement of the pinion holder (19) is converted into an axial displacement by a pinion (20) provided integrally with the pinion holder (19), and an axial displacement of the piston (21). Springs (22), (23)
And a differential transformer (26) for converting the axial displacement into an electric signal. Therefore, when the load on the rack shaft (2) is large, the pinion gear (3) is prevented from rotating by the meshing portion of the pinion gear (3) and the rack teeth (4), and the pinion holder (19) is revolved around the rotation center. The piston (21) is converted and expanded by the revolution radius of the pin (20) by this revolving motion to displace the piston (21). Then, the pinion gear (3) revolves to a position where it balances the reaction force of the springs (22) and (23), whereby the displacement of the pinion holder (19) according to the steering torque is obtained. And the piston (2
The differential transformer (26) detects the displacement of the iron core (25) of the magnetic body integrally provided at one end of (1). The differential transformer (26) has a primary winding (27a) and secondary windings (27b), (27c).
AC voltage is applied to the primary winding (27a) from the control device (13), and the displacement of the iron core (25) from the electrical midpoint is applied to the secondary windings (27b) and (27c). The amplitude is differentially changed according to. The outputs of the secondary windings (27b) and (27c) are input to the control device (13), respectively, and the magnitude of the steering torque and its acting direction are detected via an interface circuit (49) described later.
ラック軸（２）のピニオンギヤ（３）との噛み合い部
と反対側は、球面軸受（30）によりケース（16）に、揺
動自在にかつ軸方向自在に支承される。ラック軸（２）
の外周にはボールねじ溝（16a）が形成され、このボー
ルねじ溝（16a）に環装され同様のねじ溝（31a）をその
内周面に有するボールナット（31）と前記ボールねじ溝
（16a）との間には複数個のボール（32）が嵌合され両
ねじ溝（16a），（31a）の間を転動してボールナット
（31）に設けられる循環路を得て循環している。したが
って、ボールナット（31）の回転はボール（32）を介し
て滑らかにラック軸（２）を直線運動に変換する。ボー
ルナット（31）はその両端から弾性部材（33），（34）
を介してプーリケースＡ（35A）とプーリケースＢ（35
B）により挟み込まれることにより弾性的に係合され
る。プーリケースA,B（35A,35B）はアンギユラコンタク
ト軸受（36），（37）によりケース（16）により回転自
在に支承される。プーリケースＡ（35A）の外周には大
径プーリ（８）が一体的に設けられ、電動機（10）の小
径プーリ（10a）との間に巻き回されたタイミングベル
ト（９）を介して電動機（10）の回転が大径プーリ
（８）へ伝達される。上記電動機（10）は、制御装置
（13）により制御される。The side of the rack shaft (2) opposite to the meshing portion with the pinion gear (3) is rotatably and axially supported by the case (16) by the spherical bearing (30). Rack shaft (2)
A ball screw groove (16a) is formed on the outer periphery of the ball screw groove (16a), and the ball screw groove (16a) is mounted on the ball screw groove (16a) and has a similar screw groove (31a) on its inner peripheral surface. A plurality of balls (32) are fitted between the ball nuts (16a) and 16a) and roll between the screw grooves (16a) and (31a) to obtain a circulation path provided in the ball nut (31) for circulation. ing. Therefore, the rotation of the ball nut (31) smoothly converts the rack shaft (2) into a linear motion via the ball (32). The ball nut (31) has elastic members (33), (34) from both ends thereof.
Pulley case A (35A) and pulley case B (35
It is elastically engaged by being sandwiched by B). The pulley cases A and B (35A and 35B) are rotatably supported by the case (16) by the angular contact bearings (36) and (37). A large-diameter pulley (8) is integrally provided on the outer circumference of the pulley case A (35A), and the electric motor is connected via a timing belt (9) wound between the small-diameter pulley (10a) of the electric motor (10). The rotation of (10) is transmitted to the large diameter pulley (8). The electric motor (10) is controlled by the control device (13).
次に上記制御装置（13）について説明する。 Next, the control device (13) will be described.
第３図に制御装置（13）の一例を示す。同図におい
て、（47）はA/Dコンバータ、（48）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
（48）には操舵トルク検出手段（41）および操舵回転速
度検出手段（42）からの各検出信号S1〜S4がA/Dコンバ
ータ（47）を通じてマイクロコンピュータユニット（4
8）の命令に従って入力されている。FIG. 3 shows an example of the control device (13). In the figure, (47) is an A / D converter, (48) is a microcomputer unit, and the microcomputer unit (48) includes steering torque detecting means (41) and steering rotation speed detecting means (42). The detection signals S 1 to S 4 pass through the A / D converter (47) to the microcomputer unit (4
It is input according to the instruction in 8).
上記操舵トルク検出手段（41）は、操舵トルクセンサ
（６）とマイクロコンピュータユニット（48）からの基
準クロックパルスを分周し交流信号を変換して差動変圧
器（26）の一次巻線（27a）に供給するとともに差動変
圧器（26）の二次巻線（27b,27c）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（49）とか
らなり、操舵トルクの作用方向とその大きさを示す第４
図の如き操舵トルク信号S1,S2を出力する。The steering torque detecting means (41) divides the reference clock pulse from the steering torque sensor (6) and the microcomputer unit (48) to convert an AC signal to convert the primary winding ( 27a) and a steering torque interface circuit (49) that rectifies and smoothes the output from the secondary windings (27b, 27c) of the differential transformer (26). Fourth showing size
The steering torque signals S 1 and S 2 shown in the figure are output.
上記操舵回転検出手段（42）は、操舵回転センサ
（５）と、操舵回転センサ（５）の直流発電機からの出
力を極性に応じて夫々増幅する操舵回転・インターフェ
ース回路（50）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第５図の如き操舵回転速度信号
S3,S4を出力する。The steering rotation detecting means (42) includes a steering rotation sensor (5) and a steering rotation / interface circuit (50) that amplifies the output of the steering rotation sensor (5) from the DC generator according to the polarity. , A steering rotation speed signal as shown in FIG. 5 which indicates the steering rotation direction and steering speed of the steering system.
Outputs S 3 and S 4 .
マイクロコンピュータユニット（48）はI/Oポート、
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、ク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ト（48）等を駆動
する電源回路は、車載のバッテリ（53）の＋端子に接続
されるイグニッションキーのキースイッチ（54）と、こ
のキースイッチ（54）の出力側に接続されるリレー回路
（55）および定電圧回路（56）とから構成され、リレー
回路（55）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）（60）に電源を供給し、定電圧回
路（58）の出力端子であるＡ端子からはマイクロコンピ
ュータユニット（48）、各検出手段（41），（42）およ
びその他のインターフェース回路（49,50）等に電源を
供給する。従って、キースイッチ（54）が投入される
と、マイクロコンピュータユニット（48）は命令に基づ
き各検出信号S1〜S4をA/Dコンバータ（47）でディジタ
ル変換して、メモリに書き込まれたプログラムに従って
処理し、電動機制御信号T3・T4又は電動機制動制御信号
T5を電動機駆動回路（60）に出力し、電動機（10）を駆
動制御し、又は制動する。尚、第１図に示す電動機制御
信号発生手段（43）および零トルク過回転検出手段（4
5）はマイクロコンピュータユニット（48）により、ま
た電動機制動手段（46）はマイクロコンピュータユニッ
ト（48）および電動機駆動回路（60）により構成されて
いる。The microcomputer unit (48) is an I / O port,
It is composed of a memory, an arithmetic unit, a control unit, each register, a clock generator, etc., and operates based on a clock pulse. The power supply circuit for driving the microcomputer unit (48) and the like is connected to the key switch (54) of the ignition key connected to the + terminal of the vehicle-mounted battery (53) and the output side of this key switch (54). It is composed of a relay circuit (55) and a constant voltage circuit (56), and power is supplied from a B terminal on the output side of the relay circuit (55) to an electric motor drive circuit (electric motor drive means) (60) described later, and a constant voltage. Power is supplied from the output terminal A of the circuit (58) to the microcomputer unit (48), the detection means (41), (42) and other interface circuits (49, 50). Therefore, when the key switch (54) is turned on, the microcomputer unit (48) digitally converts the respective detection signals S 1 to S 4 by the A / D converter (47) based on the instruction and writes them in the memory. Processed according to the program, motor control signal T 3 · T 4 or motor braking control signal
T 5 is output to the electric motor drive circuit (60) to drive-control or brake the electric motor (10). The motor control signal generating means (43) and the zero torque over-rotation detecting means (4
5) is composed of a microcomputer unit (48), and the electric motor braking means (46) is composed of a microcomputer unit (48) and an electric motor drive circuit (60).
電動機駆動回路（60）は、FET（電界効果トランジス
タ）（Q1,Q2,Q3,Q4）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（48）からの制御信号T3・T4・
T5によりブリッジ回路を駆動するインターフェース回路
（61）とにより構成されている。ブリッジ回路はFET（Q
1）と（Q4）の夫々のドレイン端子が電源回路のＢ端子
に接続される一方、これらのソース端子が他方のFET（Q
2）と（Q3）のドレイン端子に夫々接続されている。FET
（Q2）と（Q3）とのソース端子は夫々バッテリ（53）の
−端子へ接続されている。FET（Q1,Q2,Q3,Q4）の夫々の
ゲート端子はインターフェース回路（61）の出力側に接
続され、ブリッジ回路の出力側となるFET（Q1）のソー
ス端子とFET（Q4）のソース端子が前記電動機（10）の
電機子巻線に接続されている。前記インターフェース回
路（61）は、マイクロコンピュータユニット（48）から
の電動機回転方向制御信号T3に基づいてFET（Q1）をオ
ン駆動すると同時にFET（Q3）を駆動可能状態にし、PWM
信号から成る電動機駆動信号T4に基づいてFET（Q3）を
ドライブするか、又は、制御信号T3によりFET（Q4）を
オン駆動すると同時にFET（Q2）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FET（Q2）
をドライブする。従って、電動機駆動回路（60）におい
ては、一方のFET（Q1）のオン駆動とFET（Q3）のPWM駆
動、又は他方のFET（Q4）のオン駆動とFET（Q2）のPWM
駆動により、制御信号T3・T4に応じて電動機（10）の回
転方向とその動力（回転数とトルク）が制御される。さ
らに、電動機制動時には、制動信号T5によりFET（Q2）
と（Q3）をオン駆動して電動機（10）の電機子巻線を短
絡し、これにより電動機（10）の自己制動が行なわれ
る。The electric motor drive circuit (60) includes a bridge circuit composed of FETs (field effect transistors) (Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 ) and control signals T 3 , T 4 · from the microcomputer unit (48).
The interface circuit (61) drives the bridge circuit by T 5 . The bridge circuit is FET (Q
The drain terminals of ( 1 ) and (Q 4 ) are connected to the B terminal of the power supply circuit, while their source terminals are connected to the other FET (Q
2 ) and (Q 3 ) are connected to the drain terminals, respectively. FET
The source terminals of (Q 2 ) and (Q 3 ) are connected to the-terminal of the battery (53), respectively. The gate terminals of the FETs (Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 ) are connected to the output side of the interface circuit (61), and the source terminal of the FET (Q 1 ) and the FET The source terminal of Q 4 ) is connected to the armature winding of the electric motor (10). The interface circuit (61) turns on the FET (Q 1 ) on the basis of the electric motor rotation direction control signal T 3 from the microcomputer unit (48) and at the same time enables the FET (Q 3 ) to be driven, and the PWM
The FET (Q 3 ) is driven on the basis of the motor drive signal T 4 composed of a signal, or the FET (Q 4 ) is turned on by the control signal T 3 and at the same time the FET (Q 2 ) can be driven, and P
FET (Q 2 ) based on the motor drive signal T 4 consisting of the WM signal
Drive. Therefore, in the motor drive circuit (60), the ON drive of one FET (Q 1 ) and the PWM drive of the FET (Q 3 ) or the ON drive of the other FET (Q 4 ) and the PWM drive of the FET (Q 2 )
By driving, the rotation direction of the electric motor (10) and its power (rotation speed and torque) are controlled according to the control signals T 3 and T 4 . Furthermore, during motor braking, the braking signal T 5 causes FET (Q 2 )
And (Q 3 ) are turned on to short-circuit the armature winding of the electric motor (10), whereby the electric motor (10) is self-braked.
また、本実施例においては、上記電源回路のリレー回
路（57）の他に、ブリッジ回路と電動機（10）との間に
リレー回路（62）が介装されている。電源回路のリレー
回路（57）は装置全体が異常の場合にマイクロコンピュ
ータユニット（48）からのリレー制御信号ORにより動作
し、Ｂ電源の供給を停止させる。また、他方のリレー回
路（62）は電動機駆動回路（60）のFET（Q1〜Q4）のい
ずれかがオン故障した場合に、リレー制御信号ORに動作
し、電動機（10）を電動機駆動回路（60）から切離す
る。Further, in this embodiment, in addition to the relay circuit (57) of the power supply circuit, a relay circuit (62) is interposed between the bridge circuit and the electric motor (10). Relay circuit of the power supply circuit (57) is operated by a relay control signal O R from the microcomputer unit (48) when the entire apparatus is abnormal, stopping the supply of the B power. Also, if any of the other relay circuit (62) FET of a motor driving circuit (60) (Q 1 to Q 4) has ON failure, operates a relay control signal O R, motor electric motor (10) Separate from the drive circuit (60).
次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.
第６図はマイクロコンピュータユニット（48）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P1〜P14はフローチャートの各ステップを示す。FIG. 6 is a flow chart showing an outline of electric motor control processing in the microcomputer unit (48),
In the figure, P 1 to P 14 indicate steps of the flowchart.
イグニションキーのキースイッチ（54）がオンに投入
されると、マイクロコンピュータユニット（48）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
P0）。まず、マイクロコンピュータユニット（48）内部
においてはI/O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（P1）。次にステッ
プP2で操舵トルク検出信号S1,S2を読込み、このS1,S2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（P3）。次にステップP4で
は、操舵トルクＴが予め設定した所定値ａよりも小さい
かどうかが判別される。この所定値ａは例えば、第７図
（Ｂ）の如く設定される。Ｔ＞ａの場合にはステアリン
グ系に操舵トルクが付与されているとしてこれを示す零
フラグF1をF1＝にセット（P5−１）してステップP6に進
む。Ｔ≦ａの場合にはステアリング系に操舵トルクが付
与されていないとしてこれを示す零フラグF1をF1＝１に
セット（P5−２）してステップP6に進む。When the key switch (54) of the ignition key is turned on, power is supplied to the microcomputer unit (48) and other circuits to start control (step
P 0 ). First, inside the microcomputer unit (48), I / O port sets, data in each register and RAM are cleared and initialized (P 1 ). Next, in step P 2 , the steering torque detection signals S 1 and S 2 are read, the operating direction and magnitude of the steering torque are calculated from these S 1 and S 2, and the torque direction flag set indicating the operating direction of torque and its converting the magnitude of the absolute value T by storing (P 3). Next, at step P 4 , it is judged if the steering torque T is smaller than a preset predetermined value a. The predetermined value a is set, for example, as shown in FIG. 7 (B). In the case of T> a proceeds zero flag F1 indicating this as the steering torque to the steering system is given in Step P 6 is set (P5-1) to F1 =. In the case of T ≦ a proceeds zero flag F1 indicating this as the steering torque is not applied to the steering system to step P 6 is set (P5-2) to F1 = 1.
ステップP6では操舵回転速度信号S3,S4が読込まれ、
これらの信号S3,S4から操舵回転数の作用方向と大きさ
を計算し、操舵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（P7）。そ
して、ステップP8では、操舵回転速度Ｎが予め設定した
所定値ｂよりも大きいかどうかが判別される。この所定
値ｂは例えば第７図（Ｂ）の如く設定される。Ｎ＜ｂの
場合にはステアリング系が回転していないとこれを示す
過回転フラグF2をF2＝０にセット（P9−１）してステッ
プP10に進み、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、これを示す過回転フラグF2をF2
＝１にセット（P9−２）してステップP10に進む。ステ
ップP10では零フラグF1と過回転フラグF2の双方がF1＝F
2＝１にセットされているかが判別される。F1＝F2＝１
以外の場合には、ステップP11でトルク方向フラグから
電動機（10）の回転制御方向を決定し操舵トルクＴと操
舵回転速度Ｎとにより電動機制御デユーティを決定（P
11）し、トルク方向フラグから電動機（10）の回転方向
を決定（P12）する。そして、ステップP14において、マ
イクロコンピュータユニット（48）からインターフェー
ス回路（61）に電動機制御信号T3・T4（T3:回転方向信
号、T4:トルク信号）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（61）によりブリッジ
回路のFET（Q1,Q2,Q3,Q4）を駆動して電動機（10）の制
御が行われ、電動機（10）により発生するトルクにより
操舵力の軽減が図られる。At step P 6 , the steering rotation speed signals S 3 and S 4 are read,
These signals S 3, S steering rotational speed of the acting direction and magnitude from 4 calculates, stores and converts the set and the size of the rotational direction flag indicating the steering direction of rotation to an absolute value N (P 7) . In step P 8, whether the steering rotational speed N is larger than the predetermined value b set in advance or not. This predetermined value b is set as shown in FIG. 7 (B), for example. In the case of N <b advances over-rotation flag F2 indicating this when the steering system is not rotated in step P 10 is set (P9-1) to F2 = 0, the steering system in the case of N ≧ b Is being rotated and the overspeed flag F2 indicating this is set to F2.
= Set (P9-2) to 1, the process proceeds to step P 10. At step P 10 , both the zero flag F1 and the overspeed flag F2 are F1 = F
It is determined whether 2 = 1 is set. F1 = F2 = 1
Otherwise, in step P 11 , the rotation control direction of the electric motor (10) is determined from the torque direction flag, and the electric motor control duty is determined based on the steering torque T and the steering rotation speed N (P
11), and determines the direction of rotation of the electric motor (10) from the torque direction flag (P 12) to. Then, in step P 14 , the motor control signal T 3 · T 4 (T 3 : rotation direction signal, T 4 : torque signal) is output from the microcomputer unit (48) to the interface circuit (61). 3・ T 4
The FET (Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 ) of the bridge circuit is driven by the interface circuit (61) based on the control of the electric motor (10), and steering is performed by the torque generated by the electric motor (10). Power is reduced.
これに対してステップP10でフラグF1＝F2＝１の場合
には、ステアリングホイールに操舵トルクが付与されて
いない状態でステアリング系が回転しているので、この
状態をタイマの反力により手放しでステアリング系が自
由に戻されている状態と判断して、ステップP13に進
む。つまり、ステップP10においては、第７図（Ｂ）に
示す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。If the flag F1 = F2 = 1 in Step P 10 In contrast, since the steering system is rotating while no steering torque is applied to the steering wheel, the state openly by the reaction force of the timer it is determined that the state in which the steering system is freely returned, the process proceeds to step P 13. That is, in step P 10, it is judged is the hands return status of the steering system extending to the characteristics shown in FIG. 7 (B).
そして、ステップP13では、第７図（Ｃ）の如く、ス
テアリング系の操舵トルクＴが所定値ａ以下で、且つ操
舵回転速度Ｎが所定値ｂ以上となる範囲で制動制御信号
T5がセットされ、ステップP14でT5が出力される。この
制御信号T5が出力されると、インターフェース回路（6
1）により、ブリッジ回路のFETQ2とQ3とがオン駆動さ
れ、電動機（10）の電機子巻線が短絡される。したがっ
て、電動機（10）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７図（Ｄ）の如き回転方向に応
じた向きに制動電流が流れることとなり、電動機（10）
が自己制動される。その結果、ステアリング系の手放し
戻り操作時には、第７図（Ｅ）のt3で示す如く、ステア
リング系の中位位置近傍で自己制動されることになり、
マニアルステアリングと略同等に収束時間が短縮され、
ステアリング系の安定した手放し戻り特性が得られる。In step P 13, as FIG. 7 (C), the braking control signal to the extent that the steering torque T of the steering system is equal to or less than a predetermined value a, and the steering rotation speed N is equal to or greater than a predetermined value b
T 5 is set, and T 5 is output in step P 14 . When this control signal T 5 is output, the interface circuit (6
By 1), FETs Q 2 and Q 3 of the bridge circuit are turned on, and the armature winding of the electric motor (10) is short-circuited. Therefore, the back electromotive force generated by the rotation of the electric motor (10) causes a braking current to flow in the armature winding in the direction corresponding to the rotation direction as shown in FIG. 7 (D), and the electric motor (10)
Is self-braking. As a result, at the time of releasing the steering system, as shown by t 3 in FIG. 7 (E), self-braking is performed near the middle position of the steering system.
Convergence time has been shortened to about the same as manual steering,
A stable release characteristic of the steering system can be obtained.
（発明の効果） 以上説明した如く本発明によれば、操舵トルクが所定
値以下、かつ操舵回転速度が所定値以上の場合のステア
リング系の手放し戻り状態時に、電動機を制動すること
ができるので、電動機等の慣性の影響を除去でき、短時
間のうちにステアリング系を中位位置に収束でき、安定
したステアリング系の手放し戻り特性を得ることができ
る。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the electric motor can be braked when the steering system is released from the steering system when the steering torque is equal to or lower than the predetermined value and the steering rotation speed is equal to or higher than the predetermined value. The influence of inertia of the electric motor or the like can be eliminated, the steering system can be converged to the middle position in a short time, and stable release characteristics of the steering system can be obtained.
第１図は本発明の全体構成図、第２図ないし第７図
（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は本発明の一実施例に係り、第
２図は電動式パワーステアリング装置の縦断面図、第３
図は制御装置のブロック構成図、第４図、第５図は各検
出信号の特性図、第６図は制御処理の概略を示すフロー
チャート、第７図（Ｃ），（Ｄ）および（Ｅ）は電動機
制動制御信号、電動機制動電流、および収束特性をそれ
ぞれ示す説明図、第７図（Ａ），（Ｂ）は従来例に係
り、第７図（Ａ）はマニュアルステアリングの収束特性
を示す図、第７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、（10）は電動機、（45）は零トルク過回転検出
手段、（46）は電動機制動手段、T,aは操舵トルクおよ
びその所定値、N,bは操舵回転速度およびその所定値で
ある。FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present invention, FIGS. 2 to 7 (C), (D), and (E) are related to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical section of an electric power steering apparatus. Floor plan, third
FIG. 7 is a block diagram of the control device, FIGS. 4 and 5 are characteristic diagrams of respective detection signals, FIG. 6 is a flowchart showing an outline of control processing, and FIGS. 7 (C), (D) and (E). Are explanatory diagrams showing a motor braking control signal, a motor braking current, and a convergence characteristic, respectively, FIGS. 7A and 7B relate to a conventional example, and FIG. 7A is a diagram showing a convergence characteristic of manual steering. FIG. 7 (B) is a diagram showing the convergence characteristics of the electric power steering device. In the drawing, (10) is an electric motor, (45) is a zero torque over-rotation detecting means, (46) is an electric motor braking means, T, a is a steering torque and its predetermined value, N, b is a steering rotation speed and its predetermined value. Is.
Claims (1)
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、ステアリング系の操舵回転速度を検出する操舵
回転検出手段と、これら検出手段の検出信号に基づき操
舵トルクが所定値以下で、かつ操舵回転速度が所定値以
上の時に、前記電動機の電機子巻線を短絡して電磁制動
を行うことを特徴とする電動式パワーステアリング装
置。1. An electric power steering apparatus for reducing steering force by applying power of an electric motor to a steering system, wherein steering torque detecting means for detecting steering torque of the steering system and steering rotation speed of the steering system are detected. And a steering rotation detecting means for performing the electromagnetic braking by short-circuiting the armature winding of the electric motor when the steering torque is a predetermined value or less and the steering rotation speed is a predetermined value or more based on the detection signals of these detecting means. An electric power steering device characterized by:
Priority Applications (6)
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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 |
| GB08700764A GB2185223B (en) | 1986-01-14 | 1987-01-14 | Motor-driven power steering system for vehicles |
| DE19873700900 DE3700900A1 (en) | 1986-01-14 | 1987-01-14 | MOTOR DRIVEN STEERING FOR VEHICLES |
Applications Claiming Priority (1)
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Also Published As
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