JP4143448B2

JP4143448B2 - Power steering device

Info

Publication number: JP4143448B2
Application number: JP2003073041A
Authority: JP
Inventors: 英樹加藤; 敦久浅田; 康孝福本; 肇上前
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP2004276815A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両のパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵装置、特に自動車用の操舵装置において、ステアリング操作のパワーアシスト機構（パワーステアリング装置）が広く一般に普及している。このため、昨今では工場生産される自動車の大半に標準装備され、新車・中古車を問わず販売業者（ディーラー）で故障修理や交換を行う場合も増加している。このようなパワーステアリング装置として、操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクをトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を電動モータ等の補助動力発生手段から操舵輪に付与するものが一般的である（特許文献１又は２参照）。
【０００３】
ところで、上記したようなパワーステアリング装置を工場生産段階で組立・検査したり、あるいは販売業者段階で修理・交換したりする際に、次のことに注意を払う必要がある。
（１）操舵用ハンドルとトルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルク……主として両者間に存在する伝動系の摩擦等に起因して、印加トルクを取り去っても操舵用ハンドルの不完全戻りとして発生するトルクをいう。
（２）トルク検出手段がトーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備える場合に、一対の角度検出センサの原点位置の差に起因する原点トルク……例えばツインレゾルバ方式（特許文献３参照）のような一対の角度検出センサでは、両センサの取付角度位置を完全に一致して組み付けることは製造上極めて難しく、トルク検出手段は両センサの原点位置の差に基づくトルク（原点トルク）を内包しながら検出・指示する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１６８５９７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４１６５６号公報
【特許文献３】
特開２００１−１９４２５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、パワーステアリング装置の操舵制御の初期設定を行なうため、操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持して印加トルクを取り去ったとき、トルク検出手段は、製造上の組み付け誤差に相当する原点トルクと、操舵用ハンドルの不完全戻りによる残留トルクとを含む初期トルクを検出・指示する。このうち、原点トルクはトルク検出手段の分解・調節等を行なわない限り除去できないが、その装置の固有値（一定値）として存在し検量可能（補正可能）であるから、初期設定時に原点トルクの値を特定できれば定常の操舵制御に及ぼす影響は比較的小さい。一方、残留トルクに関しては、初期設定時の初期トルクの検出値に残留トルクが残存（混入）していると、定常の操舵制御状態に移行して操舵用ハンドルの不完全戻りが解消した場合、その残留トルクが操舵制御を誤作動させる原因となるおそれが強い。そして、補助動力発生手段及びトルク検出手段がステアリングコラムに設けられるコラムアシストタイプのパワーステアリング装置（特許文献２）よりも、それらが操舵軸（ラック歯）近傍に設けられるラックアシストタイプのパワーステアリング装置（特許文献１）の方が、操舵用ハンドルとトルク検出手段との間の距離が長くなり、残留トルクの影響を受けやすい。
【０００６】
特許文献１，２いずれの方式をとるにしても、従来では、工場生産での組立・検査時又は販売業者での修理・交換時に、次の▲１▼▲２▼▲３▼の操作をいずれも人手（作業者）により行なっていた。
▲１▼操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持する操作
▲２▼操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに交互に反転しながら微小回転運動させて、ヒステリシスとして現れる残留トルクを減少（除去）する操作
▲３▼操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態で、トルク検出手段により初期トルクを検出する操作
ところが、上記▲２▼において残留トルクが０に近づくように減少（理想的には除去）させるには、熟練した技能者による長時間の調整作業を要するために、工場等での生産コストの上昇、販売業者等での人員不足による調整ミス等、パワーステアリング装置を標準装備化する際の問題となっていた。
【０００７】
本発明の課題は、熟練した技能と長時間の調整作業を要することなく残留トルクを操舵制御に支障のないレベル以下まで容易に減少させることができ、低コスト化と性能安定化を図ることのできるパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記の課題を解決するために、本発明のパワーステアリング装置は、
操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクをトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段から操舵輪に付与するようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、その操舵用ハンドルに印加する仮想トルク値を設定し、前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに所定方向に微小回転運動させることにより前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを減少させ、前記トルク検出手段にて検出する実回転角の絶対値が、前記仮想トルク値によって前記操舵用ハンドルがハンドル軸線周りに微小回転すると想定される目標回転角以上のとき、前記仮想トルク値の正負を反転しかつ減少設定することにより前記目標回転角を減少設定する指令を発する残留トルク減少指令手段と、
前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに交互に反転しながら微小回転運動させ、時間の経過につれて前記目標回転角が０以下になったとき前記補助動力発生手段による微小回転運動を終了し、前記残留トルクの減少状態下における初期トルクを前記トルク検出手段により検出する指令を発する初期トルク検出指令手段と、
その初期トルクを前記操舵トルクの補正値として前記操舵制御部の初期トルク記憶手段に記憶する指令を発する初期トルク記憶指令手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
このパワーステアリング装置によれば、操舵制御のために既に備わっている電動モータ等の補助動力発生手段を用いることにより、大掛かりな設備を導入しなくても残留トルクの減少（除去）操作を高精度で短時間のうちに行なうことができる。したがって、残留トルクを減少（除去）させた後にトルク検出手段による初期トルクの検出が行なわれるので、初期トルクの検出値への残留トルクの残存（混入）割合が小さくなり、定常の操舵制御状態に移行したとき操舵制御を誤作動させることを防止でき、制御の安定性が向上する。なお、トルク検出手段として、例えばトーションバーと１個の角度検出センサ（例えば歪みゲージ）とを用いるときには、原点トルクが０となるので初期トルクをほぼ０とすることができ、定常の操舵制御状態でのトルク検出値に補正を加えなくてもよくなる場合がある。
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明のパワーステアリング装置は具体的に、
操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクを、トーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段から操舵輪に付与するようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、その操舵用ハンドルに印加する仮想トルク値を設定し、前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに所定方向に微小回転運動させることにより前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを減少させ、前記トルク検出手段の角度検出センサにて検出する実回転角の絶対値が、前記仮想トルク値によって前記操舵用ハンドルがハンドル軸線周りに微小回転すると想定される目標回転角以上のとき、前記仮想トルク値の正負を反転しかつ減少設定することにより前記目標回転角を減少設定する指令を発する残留トルク減少指令手段と、
前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに交互に反転しながら微小回転運動させ、時間の経過につれて前記目標回転角が０以下になったとき前記補助動力発生手段による微小回転運動を終了し、前記残留トルクの減少状態下において前記一対の角度検出センサの原点位置の差に主として起因する初期トルクを前記トルク検出手段により検出する指令を発する初期トルク検出指令手段と、
その初期トルクを前記操舵トルクの補正値として前記操舵制御部の初期トルク記憶手段に記憶する指令を発する初期トルク記憶指令手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、上記の課題を解決するために、本発明のパワーステアリング装置はさらに具体的に、
操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクを、トーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段としての電動モータから操舵輪に付与するための指令信号が操舵制御部から発信されるようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、その操舵用ハンドルに印加する仮想トルク値を設定し、前記電動モータを用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに所定方向に微小回転運動させることにより前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを減少させ、前記トルク検出手段の角度検出センサにて検出する実回転角の絶対値が、前記仮想トルク値によって前記操舵用ハンドルがハンドル軸線周りに微小回転すると想定される目標回転角以上のとき、前記仮想トルク値の正負を反転しかつ減少設定することにより前記目標回転角を減少設定する指令を発する残留トルク減少指令手段と、
前記電動モータを用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに交互に反転しながら微小回転運動させ、時間の経過につれて前記目標回転角が０以下になったとき前記電動モータによる微小回転運動を終了し、前記残留トルクの減少状態下において前記一対の角度検出センサの原点位置の差に主として起因する初期トルクを前記トルク検出手段により検出する指令を発する初期トルク検出指令手段と、
その初期トルクを前記操舵トルクの補正値として前記操舵制御部の初期トルク記憶手段に記憶する指令を発する初期トルク記憶指令手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
これらのパワーステアリング装置によれば、上記と同様に残留トルクの減少（除去）操作を高精度で短時間のうちに行なうことができる。したがって、パワーステアリング装置の初期設定時に検出する初期トルクとして、残留トルクを極力減少（除去）させた状態で、トーションバー及び一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段において製造上必然的に発生する原点トルクをできるだけ正確にかつ迅速に検出することが可能になる。
【００１３】
なお、補助動力発生手段としてステッピングモータ等の電動モータを用いている場合には、操舵用ハンドルに例えば±２°以下の微小回転運動を安定して付与することができ、熟練技能者に匹敵する調整作業（残留トルクの減少作業）の実現が可能となる。また、パワーステアリング装置の操舵制御を行なうために備えられている操舵制御部に、残留トルクを減少（除去）させた後に検出した初期トルクを操舵トルクの補正値として記憶することにより、定常時の操舵制御における制御の安定性の向上にも寄与することができる。
【００１４】
このとき、残留トルク減少指令手段、初期トルク検出指令手段及び初期トルク記憶指令手段が初期設定プログラムとともに操舵制御部に格納され、初期設定プログラムが車両外部から送信される特定のトリガー信号により起動されるようにするとよい。例えば車両側の操舵制御部に特定のトリガー信号を送信することのできる携帯端末装置（小型テスター等）を接続すれば、生産工場に持ち込まなくても操舵制御部の初期設定が行なえるので、販売業者等の段階でパワーステアリング装置を構成する各種部品・部品仕組の修理・交換を行なうことが容易になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
（実施例）
図１は、本発明が適用されるパワーステアリング装置の一例としての電動式パワーステアリング装置の全体構成を模式的に示したものである（なお、本実施形態において「車両」は自動車とするが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない）。この電動式パワーステアリング装置１００（以下、単にパワステ装置とも略称する）は、操舵用ハンドル１にハンドル軸２が結合され、ハンドル軸２と一体となって回転するピニオンシャフト３の先端に固定されたピニオン４が操舵軸５のラック歯５ａと噛み合う。そして、操舵軸５がその軸線方向に往復動することにより操舵輪６，６の転舵角を変化させる。また、パワステ装置１００の操舵軸５には、ボールねじ機構（図示せず）を介してＤＣ用のアシストモータ２０（電動モータ；補助動力発生手段）が同軸状に組み付けられ、アシストモータ２０の駆動力が操舵用ハンドル１による操舵軸５の往復動を補助（パワーアシスト）するラックアシストタイプに構成されている。
【００１６】
ハンドル軸２とピニオンシャフト３との間にはトルクセンサ１０（トルク検出手段）が設けられ、トルクセンサ１０はトーションバー１１及びその軸線方向に離間して設置された一対のレゾルバ１２，１２（角度検出センサ）を備えている。操舵用ハンドル１を回転させるとトーションバー１１がねじられ、その両端の回転角度差をレゾルバ１２，１２により計測し、レゾルバ１２，１２で計測された角度差とトーションバー１１のばね定数とからハンドル軸２に印加された（与えられた）操舵トルクが検出される。一方、ロータリエンコーダ等からなるモータ角度位置検出部２１によりアシストモータ２０の回転角度位置が検出される。そして、アシストモータ２０は、モータドライバ２２を介して、角度位置検出部２１により検出された回転角度位置がレゾルバ１２，１２により計測されたトーションバー１１の回転角度差（操舵用ハンドル１の操舵角）と一致するまで、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクに対応した駆動力（回転力）を発生する。
【００１７】
操舵制御部３０は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、入出力インターフェース３４等を有し、これらがバス３５により送受信可能に接続されたマイクロコンピュータにより構成されている。ＲＯＭ３３は、プログラム格納領域３３ａとデータ記憶領域３３ｂとを有している。プログラム格納領域３３ａには上記した操舵角と操舵トルクとを制御する操舵制御プログラムや後述する初期設定プログラム等が格納される。データ記憶領域３３ｂには後述する初期トルクが記憶され、初期トルク記憶手段の機能を有している。なお、ＣＰＵ３１は、後述する残留トルク減少指令手段、初期トルク検出指令手段及び初期トルク記憶指令手段としての各機能を有している。
【００１８】
プログラム格納領域３３ａに格納された初期設定プログラムは、残留トルクを減少（除去）させた後、初期トルクを検出し、検出した初期トルクをデータ記憶領域３３ｂに記憶させるためのものであり、初期トルクを操舵トルクの補正値として操舵制御プログラムで用いることを可能にする。ここでは小型テスター４０（携帯端末装置）を入出力インターフェース３４に接続し、テスター４０から送信される特定のトリガー信号によって初期設定プログラムが起動するようにしてあるので、販売業者等においてパワーステアリング装置の初期設定（初期トルクの記憶）が容易に行なえる。勿論、生産工場等に備えられた外部のマイクロコンピュータから通信回線・記憶媒体等を介して初期設定プログラムを操舵制御部３０にダウンロードするとともに、その外部マイクロコンピュータからのトリガー信号を受信して初期設定プログラムを起動するようにしてもよい。
【００１９】
トリガー信号が入力されると、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３のプログラム格納領域３３ａから初期設定プログラムを読み込み、そのプログラムのうち少なくとも次の内容を以下の手順で実行する。
▲１▼操舵用ハンドル１を操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、アシストモータ２０を用いて操舵用ハンドル１をハンドル軸線周りに交互に反転しながら微小回転運動させ、操舵用ハンドル１とトルクセンサ１０との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを減少（除去）させる。
▲２▼アシストモータ２０による微小回転運動を終了し、残留トルクの減少状態下において一対のレゾルバ１２，１２の原点位置の差に主として起因する初期トルクをトルクセンサ１０により検出する。
▲３▼検出した初期トルクを操舵トルクの補正値として操舵制御部３０のデータ記憶領域３３ｂ（初期トルク記憶手段）に記憶する。
なお、データ記憶領域３３ｂは初期設定の都度初期トルクを書き込めるようにＥＰＲＯＭとするのが望ましい。
【００２０】
次に、操舵制御の内容を図２及び図３のフローチャートにより説明する。図２は操舵制御プログラムの概要を示し、外部からのトリガー信号の入力有無を監視し、信号入力があると（Ｓ１でＹＥＳ）初期設定プログラムＳ２に移行する（図３参照）。信号入力がない場合には（Ｓ１でＮＯ）、操舵用ハンドル１を介してハンドル軸２が回転したか否かを、一対のレゾルバ１２，１２の角度差変動の有無によりチェックする（Ｓ３）。ハンドル軸２が回転した場合（Ｓ３でＹＥＳ）には、トルクセンサ１０によりハンドル軸２の操舵角と操舵トルクを検出する（Ｓ４）。そして、モータドライバ２２を駆動して、アシストモータ２０を、角度位置検出部２１により検出された回転角度位置がレゾルバ１２，１２により計測されたトーションバー１１の回転角度差（操舵用ハンドル１の操舵角）と一致するまで、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクに対応した駆動力で回転させる（Ｓ５）。なお、ハンドル軸２が回転しない場合（Ｓ３でＮＯ）にはそのまま終了する。
【００２１】
図３に、初期設定プログラムＳ２の詳細を示す。まず、Ｓ２１にて作業者が操舵用ハンドル１を操舵方向の中立位置に静止保持する。次に、Ｓ２２にて操舵用ハンドル１に印加する仮想トルク値Ｔｋ（例えば＋２Ｎ・ｍ）を設定し、Ｓ２３にて仮想トルク値Ｔｋによって操舵用ハンドル１がハンドル軸線周りに微小回転すると想定される目標回転角θｍと、トルクセンサ１０が検出している実回転角θｚの絶対値とを比較する。最初は操舵用ハンドル１を操舵方向の中立位置に静止保持しているので、｜θｚ｜＜θｍ（Ｓ２３でＮＯ）となり、Ｓ２７にて仮想トルク値Ｔｋ（又は目標回転角θｍ）に相当する電流（電流値及び通電時間）をアシストモータ２０に流す（例えば、＋２Ｎ・ｍのトルクに相当する電流値で６０ｍｓｅｃの時間；図４（ａ）参照）。Ｓ２８において最初は目標回転角θｍは０より大であるから（Ｓ２８でＮＯ）、Ｓ２３に戻り、再び目標回転角θｍと実回転角θｚの絶対値とを比較すると、｜θｚ｜≧θｍ（Ｓ２３でＹＥＳ）となり、Ｓ２４にて仮想トルク値Ｔｋを反転設定するとともに、Ｓ２５にて仮想トルク値Ｔｋを減少設定する（例えば−１．５Ｎ・ｍ）と、それに見合う目標回転角θｍも減少設定される（Ｓ２６）。次いで、Ｓ２７にて再設定した仮想トルク値Ｔｋ（又は目標回転角θｍ）に相当する電流（電流値及び通電時間）をアシストモータ２０に流す（例えば、−１．５Ｎ・ｍのトルクに相当する電流値で６０ｍｓｅｃの時間；図４（ａ）参照）。
【００２２】
Ｓ２４〜Ｓ２７を繰り返すことにより、アシストモータ２０を流れる電流の絶対値を低下させる操作及び通電時間を短縮する操作のうち少なくとも一方を行なって（図４（ａ）では両方の操作を実施）、操舵用ハンドル１を繰り返し正逆回転させるトルク値の絶対値を時間の経過につれて減少させることになる。したがって、操舵用ハンドル１は、予め定められたトルク値（仮想トルク値Ｔｋ）及び回転方向で、アシストモータ２０により周期的に正逆回転されることになる。なお、トルクセンサ１０はアシストモータ２０による印加トルクを検出しているが、アシストモータ２０はトルクセンサ１０で検出されるトルク値とは無関係に初期設定プログラムにより予め定められた仮想トルク値Ｔｋに従って操舵用ハンドル１を微小駆動回転する。
【００２３】
そして、Ｓ２８にて目標回転角θｍが０以下になったとき（Ｓ２８でＹＥＳ）、残留トルクが十分に（ほぼ０に）減少したと判断してアシストモータ２０による微小回転運動を終了（停止）し、トルクセンサ１０により初期トルクＴ0（例えば＋０．２Ｎ・ｍ）を検出する（Ｓ２９）。そして、検出した初期トルクＴ0を操舵トルクの補正値として操舵制御部３０のデータ記憶領域３３ｂに記憶する（Ｓ３０）。
【００２４】
なお、図３のＳ２１において、作業者が操舵用ハンドル１の中立位置での静止保持を確認したときに確認スイッチを押すことによって次のステップに進むようにしてもよい。
【００２５】
このように、図３の残留トルク減少操作では、アシストモータ２０を用いて操舵用ハンドル１を所定のトルク値で繰り返し正逆回転させ、かつ時間の経過につれてトルク値の絶対値を減少させている。これによって、操舵用ハンドル１の不完全戻り現象（ヒステリシス現象）の発生を抑制し、残留トルクを操舵制御に支障のない程度にまで短時間で減少（除去）させることができる。また、ＤＣモータにおいて電流値は駆動トルク（回転力）に比例する。したがって、残留トルク減少操作において、アシストモータ２０を流れる電流値を制御対象（パラメータ）とすれば、アシストモータ２０（ＤＣモータ）を用いてトルク値の制御が精密に行なえる。
なお、アシストモータ２０により印加される操舵用ハンドル１への回転力（トルク）を時間経過につれて小さくする手段は、次の中から選択できる。
▲１▼電流値を次第に小さくする；
▲２▼通電時間を次第に小さくする；
▲３▼▲１▼と▲２▼を同時に行なう；
【００２６】
なお、操舵制御部３０に格納された初期設定プログラムを生産工場等の検査工程あるいは販売業者等の修理工程で実行する際の注意事項は次の通りである。
▲１▼操舵用ハンドル１を操舵方向の中立位置に静止保持した状態で起動すること。
▲２▼操舵用ハンドル１には作業者を含む外部から印加トルクを加えないこと。
▲３▼エンジン、バッテリを搭載し、バッテリによりアシストモータ２０を作動すること。
▲４▼操舵輪６，６（車輪）は接地状態・非接地（浮き上がり）状態のいずれでもよい。
【００２７】
（変形例）
図５は図３の変形例を示すフローチャート、図６は図５における残留トルク減少操作の状況を示す説明図である。図５に例示する初期設定プログラムＳ１２０では、図３の残留トルク減少操作に相当するＳ２３〜Ｓ２８がＳ１２３〜Ｓ１２７に変更されている。この初期設定プログラムＳ１２０の残留トルク減少操作では、アシストモータ２０は、トルクセンサ１０で検出されたトルク値の正又は負に応じて、操舵用ハンドル１が負方向又は正方向の回転力を生じるように正逆回転する。
【００２８】
図５において、Ｓ２２では図３と同様に操舵用ハンドル１に印加する仮想トルク値Ｔｋ（例えば＋２Ｎ・ｍ）を設定する。すなわち、操舵用ハンドル１は、最初の回転においては予め定められたトルク値（仮想トルク値Ｔｋ）及び回転方向で回転される。Ｓ１２３にて操舵用ハンドル１が所定角度回転したかをトルクセンサ１０で検出したトルク値により確認する。所定角度回転していれば（Ｓ１２３でＹＥＳ）、そのトルク値Ｔｓを打ち消すように操舵用ハンドル１を回転させるため、（ただし、残留トルクを減少（除去）させることができるように）検出トルク値Ｔｓより小さいトルクで（Ｓ１２４）アシストモータ２０を流れる電流の向きを逆にして（Ｓ１２５）アシストモータ２０に電流を流す（Ｓ１２６）。そして、検出トルク値Ｔｓを徐々に小さくし、かつ正逆回転を切り換えながら残留トルクの減少（除去）操作を繰り返すためにＳ１２３へ戻る（Ｓ１２７でＮＯ）。そして、検出トルク値Ｔｓが徐々に小さくなり、操舵用ハンドル１を回転させるだけの駆動力（回転力）を有しなくなる（Ｓ１２７でＮＯ）と、トルクセンサ１０で初期トルクＴ0を検出し（Ｓ２９）、検出した初期トルクＴ0をデータ記憶領域３３ｂに記憶する（Ｓ３０）。なお、図５において図３と同一機能を有するステップには同一符号を付してある。
【００２９】
このように、この変形例では、アシストモータ２０は、トルクセンサ１０で検出されたトルク値の正又は負に応じて、操舵用ハンドル１が負方向又は正方向の回転力（すなわち検出されたトルク値を打ち消す方向の回転力）を生じるように周期的に正逆回転を繰り返す（図６（ａ）（ｂ）参照）。つまり、トルクセンサ１０で検出されたトルク値を打ち消すような回転力をアシストモータ２０に与えるだけの比較的簡単な制御によって残留トルクを減少（除去）させることができる。
なお、アシストモータ２０により印加される操舵用ハンドル１への回転力（トルク）を時間経過につれて小さくする手段は、図３及び図４の場合と同様に次の中から選択できる。
▲１▼電流値を次第に小さくする；
▲２▼通電時間を次第に小さくする；
▲３▼▲１▼と▲２▼を同時に行なう；
【００３０】
以上の説明では、ラックアシストタイプのパワステ装置のみを取り上げたがコラムアシストタイプのパワステ装置についても適用できることは言うまでもない。しかも、操舵用ハンドルと操舵輪とが機械的に連結されている限り、速度感応型、回転数感応型等の操舵力可変型パワステ装置であっても実施できる。また、補助動力発生手段として、電動モータの他、油圧モータ、油圧シリンダ等を用いることができる。なお、図３の残留トルク減少操作（Ｓ２４〜Ｓ２７）において、所定の仮想トルク値Ｔｋ（例えば±２Ｎ・ｍ）で複数回の微小回転運動を実施した後、仮想トルク値Ｔｋを低下させて（例えば±１．５Ｎ・ｍ）複数回の微小回転運動を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパワーステアリング装置の一例としての電動式パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図。
【図２】操舵制御プログラムの内容を示すフローチャート。
【図３】初期設定プログラムの内容を示すフローチャート。
【図４】図３における残留トルク減少操作の状況を示す説明図。
【図５】図３の変形例を示すフローチャート。
【図６】図５における残留トルク減少操作の状況を示す説明図。
【符号の説明】
１操舵用ハンドル
２ハンドル軸
６操舵輪
１０トルクセンサ（トルク検出手段）
１１トーションバー
１２レゾルバ（角度検出センサ）
２０アシストモータ（電動モータ；補助動力発生手段）
３０操舵制御部
３１ＣＰＵ（残留トルク減少指令手段、初期トルク検出指令手段、初期トルク記憶指令手段）
３３ＲＯＭ（初期トルク記憶手段）
１００パワーステアリング装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power steering device for a vehicle such as an automobile.
[0002]
[Prior art]
In a steering apparatus for a vehicle, particularly a steering apparatus for an automobile, a power assist mechanism (power steering apparatus) for steering operation is widely used. For this reason, most automobiles produced in the factory are now standard equipment, and there is an increasing number of repairs and replacements by dealers (dealers) regardless of whether they are new or used. As such a power steering device, a torque detection means detects a steering torque applied to a handle shaft via a steering handle, and a driving force corresponding to the steering torque is applied from an auxiliary power generation means such as an electric motor to a steering wheel. What to give is common (refer patent document 1 or 2).
[0003]
By the way, when assembling and inspecting the power steering apparatus as described above at the factory production stage, or repairing or exchanging it at the distributor stage, it is necessary to pay attention to the following.
(1) Residual torque that appears as a hysteresis between the steering handle and the torque detecting means .... Incomplete return of the steering handle even if the applied torque is removed mainly due to the friction of the transmission system existing between the two. The torque generated as
(2) In the case where the torque detection means includes a torsion bar and a pair of angle detection sensors that are spaced apart in the axial direction thereof, an origin torque caused by the difference in the origin position of the pair of angle detection sensors, for example, a twin resolver In a pair of angle detection sensors such as the method (see Patent Document 3), it is extremely difficult to assemble the sensors so that the mounting angle positions of both sensors are completely matched, and the torque detection means is based on the difference between the origin positions of the two sensors. Detects and indicates while containing torque (origin torque).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-168597 A [Patent Document 2]
JP 2001-341656 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194251
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, when the applied steering torque is removed by holding the steering handle stationary at the neutral position in the steering direction in order to perform the initial setting of the steering control of the power steering device, the torque detection means returns the origin corresponding to the assembly error in manufacturing. An initial torque including torque and residual torque due to incomplete return of the steering handle is detected and indicated. Of these, the origin torque cannot be removed without disassembling / adjusting the torque detection means, but it exists as a unique value (constant value) for the device and can be calibrated (corrected). Can be identified, the influence on steady steering control is relatively small. On the other hand, regarding the residual torque, if the residual torque remains (mixed) in the initial torque detection value at the time of initial setting, the state shifts to a steady steering control state and the incomplete return of the steering handle is resolved. The residual torque is likely to cause the steering control to malfunction. Then, rather than the column assist type power steering device (Patent Document 2) in which the auxiliary power generation means and the torque detection means are provided in the steering column, they are provided in the vicinity of the steering shaft (rack teeth). In the case of (Patent Document 1), the distance between the steering handle and the torque detection means becomes longer, and is more susceptible to the residual torque.
[0006]
Regardless of which method is used in Patent Documents 1 and 2, conventionally, any of the following operations (1), (2), (3) is required at the time of assembly / inspection in factory production or repair / replacement at a dealer. Was also done manually.
(1) Operation to hold the steering handle stationary at a neutral position in the steering direction (2) Reduce (remove) residual torque that appears as hysteresis by rotating the steering handle by rotating it slightly around the axis of the steering wheel. Operation (3) The operation of detecting the initial torque by the torque detecting means while the steering handle is held stationary at the neutral position in the steering direction is reduced so that the residual torque approaches 0 in (2) above (ideally The power steering device is standard equipment, such as increased production costs at factories and misalignments due to lack of personnel at dealers, etc. It was a problem when doing so.
[0007]
The problem of the present invention is that the residual torque can be easily reduced to a level that does not hinder the steering control without requiring skilled skills and long-time adjustment work, thereby reducing costs and stabilizing performance. An object of the present invention is to provide a power steering device that can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to solve the above problems, the power steering apparatus of the present invention
In a power steering apparatus in which a steering torque applied to a steering wheel shaft via a steering handle is detected by a torque detection unit, and a driving force corresponding to the steering torque is applied from an auxiliary power generation unit to a steering wheel.
A virtual torque value to be applied to the steering handle is set from a state in which the steering handle is held stationary at a neutral position in the steering direction, and the steering handle is moved in a predetermined direction around the handle axis using the auxiliary power generating means. reduce the residual torque appears as hysteresis between the Rukoto is finely rotational movement between the steering handle and the torque detection means, the absolute value of the actual rotational angle detecting by said torque detecting means, the virtual torque value when said steering wheel is less than the target rotation angle is assumed to small rotation about the handle axis, issues a command you decrease sets the target rotation angle by inverting and reducing set the sign of the virtual torque value by A residual torque reduction command means ;
Using the auxiliary power generating means, the steering handle is rotated in a minute direction while being alternately inverted around the handle axis, and when the target rotation angle becomes 0 or less as time passes, the auxiliary power generating means performs a minute rotation. Initial torque detection command means for issuing a command to end the movement and detect the initial torque under the reduced state of the residual torque by the torque detection means;
Initial torque storage command means for issuing a command to store the initial torque in the initial torque storage means of the steering control unit as a correction value of the steering torque;
It is characterized by providing.
[0009]
According to this power steering device, by using auxiliary power generation means such as an electric motor already provided for steering control, the residual torque can be reduced (removed) with high accuracy without introducing large-scale equipment. Can be done in a short time. Accordingly, since the initial torque is detected by the torque detecting means after the residual torque is reduced (removed), the residual torque remaining (mixed) ratio in the initial torque detection value becomes small, and the steady steering control state is achieved. It is possible to prevent erroneous operation of the steering control when shifting, and the stability of the control is improved. For example, when a torsion bar and one angle detection sensor (for example, a strain gauge) are used as the torque detection means, the origin torque is 0, so that the initial torque can be almost zero, and the steady steering control state In some cases, it may not be necessary to add correction to the detected torque value.
[0010]
In order to solve the above problems, the power steering device of the present invention is specifically:
A steering torque applied to the handle shaft via the steering handle is detected by a torque detecting means including a torsion bar and a pair of angle detection sensors installed apart from each other in the axial direction, and a driving force corresponding to the steering torque is detected. In the power steering device that gives the steering wheel from the auxiliary power generating means,
A virtual torque value to be applied to the steering handle is set from a state in which the steering handle is held stationary at a neutral position in the steering direction, and the steering handle is moved in a predetermined direction around the handle axis using the auxiliary power generating means. the Rukoto is finely rotational motion to reduce the residual torque appears as hysteresis between said torque detecting means and the steering wheel, the absolute value of the actual rotational angle detecting at an angle detection sensor of the torque detection means to, When the steering torque is greater than or equal to a target rotation angle assumed to be slightly rotated around the handle axis by the virtual torque value, the target rotation angle is set to decrease by reversing and setting the positive / negative of the virtual torque value. A residual torque reduction command means for issuing a command to
Using the auxiliary power generating means, the steering handle is rotated in a minute direction while being alternately inverted around the handle axis, and when the target rotation angle becomes 0 or less as time passes, the auxiliary power generating means performs a minute rotation. An initial torque detection command means for issuing a command for ending motion and detecting, by the torque detection means, an initial torque mainly caused by a difference between the origin positions of the pair of angle detection sensors in a state where the residual torque is reduced;
Initial torque storage command means for issuing a command to store the initial torque in the initial torque storage means of the steering control unit as a correction value of the steering torque;
It is characterized by providing.
[0011]
In order to solve the above problems, the power steering device of the present invention is more specifically,
A steering torque applied to the handle shaft via the steering handle is detected by a torque detecting means including a torsion bar and a pair of angle detection sensors installed apart from each other in the axial direction, and a driving force corresponding to the steering torque is detected. In a power steering apparatus in which a command signal for giving to a steered wheel from an electric motor as auxiliary power generating means is transmitted from a steering control unit,
From a state where the steering handle is held stationary at a neutral position in the steering direction, a virtual torque value to be applied to the steering handle is set, and the steering handle is minutely moved around the handle axis line in a predetermined direction using the electric motor. the Rukoto rotated motion reduces the residual torque appears as hysteresis between said torque detecting means and the steering wheel, the absolute value of the actual rotational angle detecting at an angle detection sensor of the torque detecting means, the virtual when the above target rotation angle which the steering wheel is assumed to be very small rotation about the handle axis by the torque value, the command decrease sets the target rotation angle by inverting and reducing set the sign of the virtual torque value A residual torque reduction command means for generating
Using the electric motor, the steering handle is rotated minutely while alternately reversing around the handle axis, and when the target rotation angle becomes 0 or less over time, the minute rotating movement by the electric motor is terminated. An initial torque detection command means for issuing a command for detecting an initial torque mainly caused by a difference between the origin positions of the pair of angle detection sensors under the reduced state of the residual torque by the torque detection means;
Initial torque storage command means for issuing a command to store the initial torque in the initial torque storage means of the steering control unit as a correction value of the steering torque;
It is characterized by providing.
[0012]
According to these power steering devices, the residual torque can be reduced (removed) with high accuracy in a short time as described above. Therefore, as an initial torque detected at the time of initial setting of the power steering apparatus, an origin inevitably generated in manufacturing in a torque detection means including a torsion bar and a pair of angle detection sensors in a state where residual torque is reduced (removed) as much as possible. Torque can be detected as accurately and quickly as possible.
[0013]
In the case where an electric motor such as a stepping motor is used as the auxiliary power generating means, it is possible to stably give a minute rotational motion of, for example, ± 2 ° or less to the steering handle, which is comparable to a skilled technician. Adjustment work (residual torque reduction work) can be realized. Further, by storing the initial torque detected after reducing (removing) the residual torque as a steering torque correction value in the steering control unit provided for performing steering control of the power steering device, This can also contribute to improvement of control stability in the steering control.
[0014]
At this time, the residual torque reduction command means, the initial torque detection command means, and the initial torque storage command means are stored in the steering control unit together with the initial setting program, and the initial setting program is activated by a specific trigger signal transmitted from the outside of the vehicle. It is good to do so. For example, if you connect a portable terminal device (such as a small tester) that can send a specific trigger signal to the steering control unit on the vehicle side, you can perform the initial setting of the steering control unit without bringing it into the production factory. It becomes easy to repair and replace various parts and parts structures constituting the power steering device at the stage of a supplier or the like.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example)
FIG. 1 schematically shows an overall configuration of an electric power steering apparatus as an example of a power steering apparatus to which the present invention is applied (in the present embodiment, “vehicle” is an automobile, The application target of the present invention is not limited to this). This electric power steering device 100 (hereinafter also simply referred to as a power steering device) has a handle shaft 2 coupled to a steering handle 1 and is fixed to the tip of a pinion shaft 3 that rotates integrally with the handle shaft 2. The pinion 4 meshes with the rack teeth 5a of the steering shaft 5. Then, the steering angle of the steered wheels 6 and 6 is changed by reciprocating the steering shaft 5 in the axial direction. A DC assist motor 20 (electric motor; auxiliary power generating means) is coaxially assembled to the steering shaft 5 of the power steering apparatus 100 via a ball screw mechanism (not shown), and the assist motor 20 is driven. The rack assist type is configured such that the force assists the reciprocation of the steering shaft 5 by the steering handle 1 (power assist).
[0016]
A torque sensor 10 (torque detection means) is provided between the handle shaft 2 and the pinion shaft 3, and the torque sensor 10 is a torsion bar 11 and a pair of resolvers 12 and 12 (angles) installed apart from each other in the axial direction thereof. Detection sensor). When the steering handle 1 is rotated, the torsion bar 11 is twisted, and the rotation angle difference between both ends thereof is measured by the resolvers 12 and 12. The handle is determined from the angle difference measured by the resolvers 12 and 12 and the spring constant of the torsion bar 11. A steering torque applied (given) to the shaft 2 is detected. On the other hand, the rotation angle position of the assist motor 20 is detected by the motor angle position detection unit 21 including a rotary encoder or the like. Then, the assist motor 20 is connected to the rotational angle difference of the torsion bar 11 measured by the resolvers 12 and 12 (the steering angle of the steering handle 1). ) Is generated until the torque sensor 10 matches the steering torque detected by the torque sensor 10.
[0017]
The steering control unit 30 includes a CPU 31, a RAM 32, a ROM 33, an input / output interface 34, and the like, and is configured by a microcomputer connected to the bus 35 so as to be able to transmit and receive. The ROM 33 has a program storage area 33a and a data storage area 33b. The program storage area 33a stores a steering control program for controlling the steering angle and steering torque, an initial setting program described later, and the like. The data storage area 33b stores an initial torque, which will be described later, and has a function of an initial torque storage means. The CPU 31 has functions as a residual torque reduction command unit, an initial torque detection command unit, and an initial torque storage command unit, which will be described later.
[0018]
The initial setting program stored in the program storage area 33a is for detecting the initial torque after reducing (removing) the residual torque, and storing the detected initial torque in the data storage area 33b. Can be used in the steering control program as a correction value of the steering torque. Here, the small tester 40 (portable terminal device) is connected to the input / output interface 34, and the initial setting program is started by a specific trigger signal transmitted from the tester 40. Initial setting (initial torque storage) can be easily performed. Of course, an initial setting program is downloaded to the steering control unit 30 from an external microcomputer provided in a production factory or the like via a communication line / storage medium, etc., and a trigger signal from the external microcomputer is received for initial setting. You may make it start a program.
[0019]
When the trigger signal is input, the CPU 31 reads the initial setting program from the program storage area 33a of the ROM 33, and executes at least the following contents of the program according to the following procedure.
(1) From a state in which the steering handle 1 is held stationary at a neutral position in the steering direction, the steering handle 1 is rotated slightly while being alternately reversed around the handle axis line by using the assist motor 20. The residual torque that appears as hysteresis with the torque sensor 10 is reduced (removed).
{Circle around (2)} The minute rotational motion by the assist motor 20 is finished, and the initial torque mainly caused by the difference between the origin positions of the pair of resolvers 12 and 12 is detected by the torque sensor 10 in a state where the residual torque is reduced.
(3) The detected initial torque is stored in the data storage area 33b (initial torque storage means) of the steering control unit 30 as a correction value of the steering torque.
The data storage area 33b is preferably an EPROM so that the initial torque can be written at each initial setting.
[0020]
Next, the contents of the steering control will be described with reference to the flowcharts of FIGS. FIG. 2 shows an outline of the steering control program. The presence / absence of an external trigger signal is monitored. If there is a signal input (YES in S1), the process proceeds to the initial setting program S2 (see FIG. 3). If there is no signal input (NO in S1), it is checked whether or not the handle shaft 2 has rotated via the steering handle 1 based on the presence or absence of fluctuations in the angle difference between the pair of resolvers 12 and 12 (S3). When the handle shaft 2 rotates (YES in S3), the torque angle and the steering torque of the handle shaft 2 are detected by the torque sensor 10 (S4). Then, the motor driver 22 is driven, and the assist motor 20 is rotated by the difference in the rotation angle of the torsion bar 11 (the steering of the steering handle 1 is detected by the resolver 12, 12). (S5) until it coincides with the angle). If the handle shaft 2 does not rotate (NO in S3), the process is terminated.
[0021]
FIG. 3 shows details of the initial setting program S2. First, in S21, the operator holds the steering handle 1 stationary at a neutral position in the steering direction. Next, a virtual torque value Tk (for example, +2 N · m) to be applied to the steering handle 1 is set in S22, and it is assumed that the steering handle 1 is slightly rotated around the handle axis by the virtual torque value Tk in S23. The target rotation angle θm is compared with the absolute value of the actual rotation angle θz detected by the torque sensor 10. Since the steering handle 1 is initially held stationary at the neutral position in the steering direction, | θz | <θm (NO in S23), and the current corresponding to the virtual torque value Tk (or the target rotation angle θm) in S27. (Current value and energization time) are passed through the assist motor 20 (for example, a current value corresponding to a torque of +2 N · m and a time of 60 msec; see FIG. 4A). Since the target rotation angle θm is initially greater than 0 in S28 (NO in S28), the process returns to S23, and again comparing the target rotation angle θm with the absolute value of the actual rotation angle θz, | θz | ≧ θm (S23 YES, the virtual torque value Tk is reversed and set in S24, and when the virtual torque value Tk is set to decrease (for example, -1.5 N · m) in S25, the corresponding target rotation angle θm is also set to decrease. (S26). Next, a current (current value and energization time) corresponding to the virtual torque value Tk (or target rotation angle θm) reset in S27 is supplied to the assist motor 20 (for example, corresponding to a torque of −1.5 N · m). 60 msec in terms of current value; see FIG. 4 (a)).
[0022]
By repeating S24 to S27, at least one of the operation of reducing the absolute value of the current flowing through the assist motor 20 and the operation of shortening the energization time is performed (both operations are performed in FIG. 4A), and steering is performed. The absolute value of the torque value for repeatedly rotating the steering handle 1 forward and backward is decreased as time elapses. Therefore, the steering handle 1 is periodically forward / reversely rotated by the assist motor 20 at a predetermined torque value (virtual torque value Tk) and rotation direction. The torque sensor 10 detects the torque applied by the assist motor 20, but the assist motor 20 is steered according to the virtual torque value Tk that is predetermined by the initial setting program regardless of the torque value detected by the torque sensor 10. The handle 1 is rotated minutely.
[0023]
When the target rotational angle θm becomes 0 or less in S28 (YES in S28), it is determined that the residual torque has been sufficiently reduced (substantially to 0), and the minute rotational motion by the assist motor 20 is terminated (stopped). Then, the initial torque T0 (for example, +0.2 N · m) is detected by the torque sensor 10 (S29). The detected initial torque T0 is stored in the data storage area 33b of the steering control unit 30 as a steering torque correction value (S30).
[0024]
In S21 of FIG. 3, the operator may advance to the next step by pressing the confirmation switch when confirming the stationary holding at the neutral position of the steering handle 1.
[0025]
As described above, in the residual torque reduction operation of FIG. 3, the steering handle 1 is repeatedly rotated forward and backward at a predetermined torque value using the assist motor 20, and the absolute value of the torque value is decreased as time passes. . As a result, the occurrence of an incomplete return phenomenon (hysteresis phenomenon) of the steering handle 1 can be suppressed, and the residual torque can be reduced (removed) in a short time to such an extent that the steering control is not hindered. In the DC motor, the current value is proportional to the driving torque (rotational force). Therefore, in the residual torque reduction operation, if the current value flowing through the assist motor 20 is a control target (parameter), the torque value can be precisely controlled using the assist motor 20 (DC motor).
The means for reducing the rotational force (torque) applied to the steering handle 1 applied by the assist motor 20 over time can be selected from the following.
(1) Decrease the current value gradually;
(2) Reduce energization time gradually;
Perform ▲ 3 ▼ ▲ 1 ▼ and ▲ 2 ▼ simultaneously;
[0026]
Note that the precautions when the initial setting program stored in the steering control unit 30 is executed in the inspection process of the production factory or the repair process of the distributor are as follows.
(1) Start with the steering handle 1 held stationary at the neutral position in the steering direction.
(2) Do not apply applied torque to the steering handle 1 from the outside including the operator.
(3) An engine and a battery are installed, and the assist motor 20 is operated by the battery.
(4) Steering wheels 6 and 6 (wheels) may be in a grounded state or a non-grounded (lifted) state.
[0027]
(Modification)
FIG. 5 is a flowchart showing a modified example of FIG. 3, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the state of the residual torque reducing operation in FIG. In the initial setting program S120 illustrated in FIG. 5, S23 to S28 corresponding to the residual torque reducing operation of FIG. 3 are changed to S123 to S127. In the residual torque reduction operation of the initial setting program S120, the assist motor 20 causes the steering handle 1 to generate a negative or positive rotational force according to whether the torque value detected by the torque sensor 10 is positive or negative. Rotate forward and backward.
[0028]
In FIG. 5, in S22, a virtual torque value Tk (for example, +2 N · m) to be applied to the steering handle 1 is set as in FIG. That is, the steering handle 1 is rotated in a predetermined torque value (virtual torque value Tk) and a rotation direction in the first rotation. In S123, it is confirmed from the torque value detected by the torque sensor 10 whether the steering handle 1 has rotated by a predetermined angle. If the steering wheel 1 is rotated by a predetermined angle (YES in S123), the detected steering torque value is set to rotate the steering wheel 1 so as to cancel the torque value Ts (so that the residual torque can be reduced (removed)). The direction of the current flowing through the assist motor 20 is reversed with a torque smaller than Ts (S124) (S125), and a current is passed through the assist motor 20 (S126). Then, the process returns to S123 in order to decrease the detected torque value Ts gradually and repeat the residual torque reduction (removal) operation while switching between forward and reverse rotations (NO in S127). When the detected torque value Ts gradually decreases and does not have a driving force (rotational force) sufficient to rotate the steering handle 1 (NO in S127), the torque sensor 10 detects the initial torque T0 (S29). The detected initial torque T0 is stored in the data storage area 33b (S30). In FIG. 5, steps having the same functions as those in FIG.
[0029]
As described above, in this modification, the assist motor 20 causes the steering handle 1 to rotate in the negative direction or the positive direction (that is, the detected torque) according to the positive or negative value of the torque detected by the torque sensor 10. The forward / reverse rotation is periodically repeated so as to generate a rotational force in a direction that cancels the value (see FIGS. 6A and 6B). That is, the residual torque can be reduced (removed) by a relatively simple control in which a rotational force that cancels the torque value detected by the torque sensor 10 is applied to the assist motor 20.
The means for reducing the rotational force (torque) applied to the steering handle 1 applied by the assist motor 20 with time can be selected from the following, as in FIGS.
(1) Decrease the current value gradually;
(2) Reduce energization time gradually;
Perform ▲ 3 ▼ ▲ 1 ▼ and ▲ 2 ▼ simultaneously;
[0030]
In the above description, only the rack assist type power steering apparatus has been taken up, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a column assist type power steering apparatus. In addition, as long as the steering handle and the steering wheel are mechanically connected, the present invention can be implemented even with a steering force variable type power steering device such as a speed sensitive type or a rotational speed sensitive type. In addition to the electric motor, a hydraulic motor, a hydraulic cylinder, or the like can be used as the auxiliary power generation means. In the residual torque reduction operation (S24 to S27) in FIG. 3, after performing a plurality of micro rotational motions at a predetermined virtual torque value Tk (for example, ± 2 N · m), the virtual torque value Tk is decreased ( For example, ± 1.5 N · m) A plurality of micro rotational movements may be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an electric power steering apparatus as an example of a power steering apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of a steering control program.
FIG. 3 is a flowchart showing the contents of an initial setting program.
4 is an explanatory diagram showing a situation of a residual torque reducing operation in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a modification of FIG. 3;
6 is an explanatory diagram showing a state of a residual torque reducing operation in FIG. 5. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Steering handle 2 Handle shaft 6 Steering wheel 10 Torque sensor (torque detection means)
11 Torsion bar 12 Resolver (angle detection sensor)
20 Assist motor (electric motor; auxiliary power generating means)
30 Steering control unit 31 CPU (residual torque reduction command means, initial torque detection command means, initial torque storage command means)
33 ROM (initial torque storage means)
100 Power steering device

Claims

操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクをトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段から操舵輪に付与するようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、その操舵用ハンドルに印加する仮想トルク値を設定し、前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに所定方向に微小回転運動させることにより前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを減少させ、前記トルク検出手段にて検出する実回転角の絶対値が、前記仮想トルク値によって前記操舵用ハンドルがハンドル軸線周りに微小回転すると想定される目標回転角以上のとき、前記仮想トルク値の正負を反転しかつ減少設定することにより前記目標回転角を減少設定する指令を発する残留トルク減少指令手段と、
前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに交互に反転しながら微小回転運動させ、時間の経過につれて前記目標回転角が０以下になったとき前記補助動力発生手段による微小回転運動を終了し、前記残留トルクの減少状態下における初期トルクを前記トルク検出手段により検出する指令を発する初期トルク検出指令手段と、
その初期トルクを前記操舵トルクの補正値として前記操舵制御部の初期トルク記憶手段に記憶する指令を発する初期トルク記憶指令手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。In a power steering apparatus in which a steering torque applied to a steering wheel shaft via a steering handle is detected by a torque detection unit, and a driving force corresponding to the steering torque is applied from an auxiliary power generation unit to a steering wheel.
A virtual torque value to be applied to the steering handle is set from a state in which the steering handle is held stationary at a neutral position in the steering direction, and the steering handle is moved in a predetermined direction around the handle axis using the auxiliary power generating means. reduce the residual torque appears as hysteresis between the Rukoto by slightly rotating motion between the steering handle and the torque detection means to the absolute value of actual rotation angle detecting by said torque detecting means, the virtual torque value when said steering wheel is less than the target rotation angle is assumed to small rotation about the handle axis, issues a command you decrease sets the target rotation angle by inverting and reducing set the sign of the virtual torque value by A residual torque reduction command means ;
Using the auxiliary power generating means, the steering handle is rotated in a minute direction while being alternately inverted around the handle axis, and when the target rotation angle becomes 0 or less as time passes, the auxiliary power generating means performs a minute rotation. Initial torque detection command means for issuing a command to end the movement and detect the initial torque under the reduced state of the residual torque by the torque detection means;
Initial torque storage command means for issuing a command to store the initial torque in the initial torque storage means of the steering control unit as a correction value of the steering torque;
A power steering apparatus comprising:

操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクを、トーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段から操舵輪に付与するようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、その操舵用ハンドルに印加する仮想トルク値を設定し、前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに所定方向に微小回転運動させることにより前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを減少させ、前記トルク検出手段の角度検出センサにて検出する実回転角の絶対値が、前記仮想トルク値によって前記操舵用ハンドルがハンドル軸線周りに微小回転すると想定される目標回転角以上のとき、前記仮想トルク値の正負を反転しかつ減少設定することにより前記目標回転角を減少設定する指令を発する残留トルク減少指令手段と、
前記補助動力発生手段を用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに交互に反転しながら微小回転運動させ、時間の経過につれて前記目標回転角が０以下になったとき、前記補助動力発生手段による微小回転運動を終了し、前記残留トルクの減少状態下において前記一対の角度検出センサの原点位置の差に主として起因する初期トルクを前記トルク検出手段により検出する指令を発する初期トルク検出指令手段と、
その初期トルクを前記操舵トルクの補正値として前記操舵制御部の初期トルク記憶手段に記憶する指令を発する初期トルク記憶指令手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。A steering torque applied to the handle shaft via the steering handle is detected by a torque detecting means including a torsion bar and a pair of angle detection sensors installed apart from each other in the axial direction, and a driving force corresponding to the steering torque is detected. In the power steering device that gives the steering wheel from the auxiliary power generating means,
A virtual torque value to be applied to the steering handle is set from a state in which the steering handle is held stationary at a neutral position in the steering direction, and the steering handle is moved in a predetermined direction around the handle axis using the auxiliary power generating means. the Rukoto is finely rotational motion to reduce the residual torque appears as hysteresis between said torque detecting means and the steering wheel, the absolute value of the actual rotational angle detecting at an angle detection sensor of the torque detection means to, When the steering torque is greater than or equal to a target rotation angle assumed to be slightly rotated around the handle axis by the virtual torque value, the target rotation angle is set to decrease by reversing and setting the positive / negative of the virtual torque value. A residual torque reduction command means for issuing a command to
Using the auxiliary power generating means, the steering handle is rotated in a minute direction while alternately reversing around the handle axis, and when the target rotation angle becomes 0 or less as time passes, An initial torque detection command means for issuing a command to terminate the rotational movement and to detect an initial torque by the torque detection means mainly due to a difference between the origin positions of the pair of angle detection sensors under the reduced residual torque state;
Initial torque storage command means for issuing a command to store the initial torque in the initial torque storage means of the steering control unit as a correction value of the steering torque;
A power steering apparatus comprising:

操舵用ハンドルを介してハンドル軸に与えられる操舵トルクを、トーションバー及びその軸線方向に離間して設置された一対の角度検出センサを備えるトルク検出手段により検出し、その操舵トルクに対応した駆動力を補助動力発生手段としての電動モータから操舵輪に付与するための指令信号が操舵制御部から発信されるようにしたパワーステアリング装置において、
前記操舵用ハンドルを操舵方向の中立位置に静止保持した状態から、その操舵用ハンドルに印加する仮想トルク値を設定し、前記電動モータを用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに所定方向に微小回転運動させることにより前記操舵用ハンドルと前記トルク検出手段との間にヒステリシスとして現れる残留トルクを減少させ、前記トルク検出手段の角度検出センサにて検出する実回転角の絶対値が、前記仮想トルク値によって前記操舵用ハンドルがハンドル軸線周りに微小回転すると想定される目標回転角以上のとき、前記仮想トルク値の正負を反転しかつ減少設定することにより前記目標回転角を減少設定する指令を発する残留トルク減少指令手段と、
前記電動モータを用いてその操舵用ハンドルをハンドル軸線周りに交互に反転しながら微小回転運動させ、時間の経過につれて前記目標回転角が０以下になったとき、前記電動モータによる微小回転運動を終了し、前記残留トルクの減少状態下において前記一対の角度検出センサの原点位置の差に主として起因する初期トルクを前記トルク検出手段により検出する指令を発する初期トルク検出指令手段と、
その初期トルクを前記操舵トルクの補正値として前記操舵制御部の初期トルク記憶手段に記憶する指令を発する初期トルク記憶指令手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。A steering torque applied to the handle shaft via the steering handle is detected by a torque detecting means including a torsion bar and a pair of angle detection sensors installed apart from each other in the axial direction, and a driving force corresponding to the steering torque is detected. In a power steering apparatus in which a command signal for giving to a steered wheel from an electric motor as auxiliary power generating means is transmitted from a steering control unit,
From a state where the steering handle is held stationary at a neutral position in the steering direction, a virtual torque value to be applied to the steering handle is set, and the steering handle is minutely moved around the handle axis line in a predetermined direction using the electric motor. the Rukoto rotated motion reduces the residual torque appears as hysteresis between said torque detecting means and the steering wheel, the absolute value of the actual rotational angle detecting at an angle detection sensor of the torque detecting means, the virtual when the steering wheel by the torque value is less than the target rotation angle is assumed to small rotation about the handle axis, decrease sets the target rotation angle by inverting and reducing set the positive and negative pre-Symbol virtual torque value A residual torque reduction command means for issuing a command;
Using the electric motor, the steering handle is slightly rotated while being alternately inverted around the handle axis, and when the target rotation angle becomes 0 or less over time, the minute rotating motion by the electric motor is terminated. And an initial torque detection command means for issuing a command for detecting, by the torque detection means, an initial torque mainly caused by a difference between the origin positions of the pair of angle detection sensors under the reduced residual torque state,
Initial torque storage command means for issuing a command to store the initial torque in the initial torque storage means of the steering control unit as a correction value of the steering torque;
A power steering apparatus comprising:

前記残留トルク減少指令手段は、前記電動モータを流れる電流の絶対値を低下させる指令及び通電時間を短縮する指令のうち少なくとも一方を発し、前記操舵用ハンドルを繰り返し正逆回転させる前記仮想トルク値の絶対値を時間の経過につれて減少させる請求項３に記載のパワーステアリング装置。The residual torque reduction command means issues at least one of a command for reducing the absolute value of the current flowing through the electric motor and a command for shortening the energization time, and the virtual torque value for repeatedly rotating the steering handle forward and backward. The power steering apparatus according to claim 3, wherein the absolute value is decreased with time .

前記残留トルク減少指令手段は、前記電動モータを流れる電流を正逆方向に切り換える指令を発し、前記操舵用ハンドルを前記仮想トルク値で繰り返し正逆回転させる請求項３又は４に記載のパワーステアリング装置。5. The power steering apparatus according to claim 3, wherein the residual torque reduction command unit issues a command to switch a current flowing through the electric motor in a forward and reverse direction, and repeatedly rotates the steering handle forward and backward with the virtual torque value. 6. .

前記操舵用ハンドルは、前記トルク検出手段で検出されるトルク値にかかわらず、予め定められた前記仮想トルク値及び回転方向で、前記電動モータにより周期的に正逆回転される請求項５に記載のパワーステアリング装置。The steering handle is rotated forward and backward periodically by the electric motor at the predetermined virtual torque value and rotation direction regardless of the torque value detected by the torque detection means. Power steering device.

前記残留トルク減少指令手段、前記初期トルク検出指令手段及び前記初期トルク記憶指令手段は初期設定プログラムとともに前記操舵制御部に格納され、その初期設定プログラムは車両外部から送信される特定のトリガー信号により起動される請求項１ないし６のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置。The residual torque reduction command means , the initial torque detection command means, and the initial torque storage command means are stored in the steering control unit together with an initial setting program, and the initial setting program is activated by a specific trigger signal transmitted from the outside of the vehicle. power steering device according to any one of claims 1 to 6 is.