JP4442047B2

JP4442047B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP4442047B2
Application number: JP2001110489A
Authority: JP
Inventors: 安司則藤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2021-04-09
Also published as: JP2002308127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵手段の操舵による舵取機構の動作を補助するモータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にパワーステアリング装置は車両に搭載されたエンジンを動力源とする油圧ポンプを備えた油圧式のパワーステアリング装置が用いられている。ところが、パワーステアリング装置は特に車両の低速走行時及び停車時に比較的大きな操舵補助力を必要とするため、低速走行時及び停車時においても操舵補助力に対応してエンジンの回転速度を高くする必要があり、燃費の低下を招くと言う不具合がある。従って、近年では、操舵補助力の発生源としてモータを用い、エンジンの無為な動力の消費を可及的に抑えるようにした電動パワーステアリング装置が用いられるようになっている。
【０００３】
この電動パワーステアリング装置としては、操舵輪及び該操舵輪にその上端が繋がり、下端がピニオンに繋がる操舵軸を有する操舵手段と、前記操舵軸の軸長方向途中に減速歯車機構を介して装着された操舵補助用のモータと、前記操舵輪の操舵方向及び操舵トルクの検出結果に基づいて前記モータの駆動回路を制御するマイクロプロセッサを用いてなる制御部とを備えており、前記操舵輪の操舵方向及び操舵トルクの検出結果に基づいて前記モータを回転させ、前記ピニオン及び該ピニオンに噛合するラック軸を有する舵取機構の前記ラック軸を車両の左右方向へ移動させることにより、前記操舵輪の操舵に応じた舵取機構の動作を補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００４】
また、操舵補助力の発生源としてモータを用いた場合、モータの回転力が前記減速歯車機構、前記ピニオン及びラック軸に機械的に伝達され、この伝達部分に大きな摩擦抵抗が発生することになるため、前記減速歯車機構、ピニオン及びラック軸等の摩擦抵抗発生部分にはグリース等の潤滑材を塗布して前記摩擦抵抗を小さくするようにしてあり、さらに、前記潤滑材の流出を防ぐための複数の封止部材が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電動パワーステアリング装置の一部は車両のエンジンルームに配置されているため、エンジンの始動後の経過時間によって電動パワーステアリング装置の雰囲気温度が上昇することになり、また、電動パワーステアリング装置の動作（モータの駆動等）によって該電動パワーステアリング装置が自己発熱し、温度の上昇を来すことになる。
【０００６】
また、前記潤滑材の粘性抵抗及び合成ゴム製の前記封止部材による摺動抵抗は温度によって変化することになり、この温度が高くなるに従って前記粘性抵抗及び摺動抵抗は小さくなり、モータ回転力の伝達効率は良好であるが、前記温度が低くなるに従って前記粘性抵抗及び摺動抵抗は大きくなり、モータ回転力の伝達効率が悪くなる。
従って、エンジンが所定時間駆動されたときは前記雰囲気温度が比較的高く、前記粘性抵抗及び摺動抵抗は比較的小さいし、また、エンジンの始動直後であってもエンジン始動の直前に電動パワーステアリング装置が操舵補助の働きをしたときは該電動パワーステアリング装置自体の温度が比較的高く、前記粘性抵抗及び摺動抵抗は比較的小さいため、モータ回転力の伝達効率が良好であり、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【０００７】
これに対し、エンジンの始動直後では前記雰囲気温度が低く、前記粘性抵抗及び摺動抵抗は大きいし、また、エンジンが所定時間駆動されたときであっても電動パワーステアリング装置が操舵補助の働きを殆どしていないときは、該電動パワーステアリング装置自体の温度が比較的低く、前記粘性抵抗及び摺動抵抗は大きいため、モータ回転力の伝達効率が悪く、良好な操舵フィーリングを得ることができず、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は上記要望に対応することができる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。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵手段と、該操舵手段の操舵による舵取機構の動作を補助するモータと、該モータの駆動回路を制御する制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、車両のエンジンが始動されたことを検出する検出手段と、前記操舵手段の温度に影響する箇所の温度を検出する温度検出手段と、前記操舵手段の操舵に応じてモータ電流指令値を定める手段と、前記温度に応じて補正係数を定める手段と、前記検出手段が始動を検出した後で、前記温度検出手段が前記温度を一度検出した後の時間経過に従って前記補正係数を小さくする手段と、該手段により小さくされた補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて補正モータ電流指令値を演算する手段と、該手段により演算された補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路へ出力する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、エンジン始動直後で電動パワーステアリング装置の雰囲気温度が比較的高いときは、エンジン始動直後に雰囲気温度を一度検出することにより、エンジンによる雰囲気温度の上昇に伴って補正係数を小さくすることができるため、雰囲気温度を常時実測することなく良好な操舵フィーリングを得ることができ、しかも、エンジン始動直後の前記雰囲気温度が比較的低いときは、モータ電流指令値の補正係数を大きくすることによってエンジン始動直後からステアリング装置の粘性抵抗及び摩擦抵抗を補償して、良好な操舵フィーリングを得ることができ、全体として雰囲気温度の影響が小さく、エンジン始動直後の雰囲気温度が低いときから良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図、図２は減速歯車機構部分の拡大断面図である。
【００１４】
この電動パワーステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、下端に筒部を有する第１の操舵軸２と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記操舵軸２の上端に同軸的に連結され、前記操舵輪１に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー３と、その下端が前記トーションバー３の下端に同軸的に連結される第２の操舵軸４と、前記トーションバー３の捩れに応じた第１及び第２の操舵軸２，４の相対回転変位量によって前記操舵輪１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該トルクセンサ５が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用のモータ６と、該モータ６の駆動回路６０を制御する制御部７と、前記モータ６の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸４に伝達するウォーム等の駆動歯車８１及びウォームホイール等の従動歯車８２を有する減速歯車機構８と、前記トルクセンサ５及び前記減速歯車機構８が収容されるハウジング９とを備え、このハウジング９に前記モータ６が取付けられている。尚、前記操舵輪１、操舵軸２，４、トーションバー３及び前記第２の操舵軸４に繋がるユニバーサルジョイントが操舵手段を構成している。
【００１５】
減速歯車機構８は、前記モータ６の出力軸６１に繋がる前記駆動歯車８１と、前記第２の操舵軸４の中間に嵌合固定された従動歯車８２とを備え、これら駆動歯車８１及び従動歯車８２の噛合により前記出力軸６１の回転を減速して第２の操舵軸４に伝達し、該第２の操舵軸４からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構へ伝達するようにしている。尚、この舵取機構は前記ユニバーサルジョイントを経て第２の操舵軸４に繋がるピニオンと、該ピニオンに噛合するラック歯を有し、車体の前部に左右方向への移動を可能に配置されたラック軸と、該ラック軸の両端部に連結されたナックルアームとを備え、ラック軸の両方向への移動によりナックルアームを押し引きし、該ナックルアームに支持された操向輪を左右に操向させるものである。
【００１６】
減速歯車機構８、転がり軸受１０，１１、ピニオン及びラック軸等の摩擦抵抗発生部分にはグリース等の潤滑材を塗布して前記摩擦抵抗を小さくするようにしてあり、さらに、前記ハウジング９には前記潤滑材の流出を防ぐための複数の封止部材１２，１３が設けられている。
【００１７】
マイクロプロセッサを用いてなる前記制御部７の入力部には前記トルクセンサ５と、前記操舵輪１の操舵量（回転量）及び操舵方向を検出するロータリエンコーダを用いてなる操舵検出手段１４と、車両のエンジンの始動を検出するセンサを用いてなる検出手段１５と、前記操舵手段に影響する箇所の温度を検出するセンサを用いてなる温度検出手段１６とが接続されており、出力部には前記駆動回路６０が接続されている。
【００１８】
温度検出手段１６は、前記モータ６、減速歯車機構８等の周りにセンサを配置したり、車両の空気調和機用等として既に車両に組み込まれているセンサを利用したりして電動パワーステアリング装置の雰囲気温度を常時実測するか、又は、電動パワーステアリング装置自体の温度（例えば減速歯車機構８部分の温度）を常時実測するようにしてある。
【００１９】
また、制御部７には、前記操舵手段の操舵に応じてモータ電流指令値を定める手段と、予測される温度に応じて予め補正係数を定める手段と、前記検出手段１５がエンジンの始動を検出した後で前記温度検出手段１６が検出した温度に応じた前記補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて補正モータ電流指令値を演算する手段と、該手段により演算された補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路６０へ出力する駆動制御手段とを設けてある。モータ電流指令値を定める手段は前記トルクセンサ５が検出した操舵トルクの増加に比例してモータ電流指令値を大きくするようにしてある。
【００２０】
図３は粘性抵抗補償電流マップの図、図４は摩擦抵抗補償電流マップの図、図５は粘性抵抗用の温度−係数マップの図、図６は摩擦抵抗用の温度−係数マップの図である。
【００２１】
補正係数を定める手段は、前記潤滑材の粘性抵抗に応じて予め作成された粘性抵抗補償電流マップ２０と、前記封止部材による摩擦抵抗に応じて予め作成された摩擦抵抗補償電流マップ２１と、予測される温度に応じて予め作成された粘性抵抗用の温度−係数マップ２２、及び予測される温度に応じて予め作成された摩擦抵抗用の温度−係数マップ２３とを用いて補正係数を設定するようにしてある。
【００２２】
温度−係数マップ２２，２３は、前記温度検出手段１６が検出した温度が所定温度よりも低い低温域温度である場合、前記潤滑材の粘性は殆ど変化がない状態で最も大きいし、また、封止部材はその硬度が高くなっているため、係数は最大値としてあり、前記温度検出手段１６が検出した温度が所定温度よりも高い高温域温度である場合、前記潤滑材の粘性は殆ど変化がない状態で最も小さいし、また、封止部材はその硬度が低くなっているため、係数は最小値としてあり、温度検出手段１６が検出した温度に応じて所定の係数ａ，ｂが決定される。
【００２３】
粘性抵抗補償電流マップ２０は、モータの回転数に対する補正係数の関係を温度−係数マップ２２の係数ａに対応して定めてあり、温度−係数マップ２２で決定された係数ａに対応する補正係数の特性（モータの回転数に対する補正係数のの傾きをａとする特性）が選択される。
【００２４】
摩擦抵抗補償電流マップ２１は、モータの回転数に対する補正係数の関係を温度−係数マップ２３の係数ｂに対応して定めてあり、温度−係数マップ２３で決定された係数ｂに対応する補正係数の特性（所定のモータの回転数以上で補正係数がｂに制限される特性）が選択される。
【００２５】
図７はモータ６を駆動制御する制御部７の動作内容を示すフローチャートである。
制御部７はエンジンの始動に応じてその制御動作を開始し、検出手段１５が検出したエンジンの始動状態を読込む（Ｓ１）。さらに、温度検出手段１６が検出した雰囲気温度を読込む（Ｓ２）。この読み込んだ温度に基づいて図５及び図６の温度−係数マップ２２，２３から係数ａ，ｂを決定し（Ｓ３）、係数ａ，ｂが図５及び図６の温度−係数マップ２２，２３の所定温度（例えば８０℃）以下に対応する値か否かを判定する（Ｓ４）。この判定の結果、係数ａ，ｂが所定温度以下に対応する値である場合、係数ａ，ｂにより図３の粘性抵抗補償電流マップ２０及び図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１から補正係数を決定する（Ｓ５）。一方、エンジン停止直後に再びエンジンが始動された場合等前記雰囲気温度が既に高くて、係数ａ，ｂが所定温度を超えた時に対応した値の係数ａ，ｂにより図３，図４のマップから高温域温度の特性を選択し、モータ電流の補正が不必要であると判定し、（Ｓ２）に戻る。
【００２６】
エンジンが始動され、この始動を検出手段１５が検出した後、操舵輪１が操舵中立位置から左又は右へ操舵されることにより、操舵検出手段１４が検出した操舵輪１の操舵量及び操舵方向を読込み（Ｓ６）、前記操舵量が予め設定された所定値に到達したか否かを判定し（Ｓ７）、所定値に到達している場合、トルクセンサ５が検出した操舵トルクを読込む（Ｓ８）。一方、直進走行時等で前記操舵量が所定値に到達していない場合、操舵が行われておらず、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ６）に戻る。
【００２７】
（Ｓ５）で決定された補正係数と操舵トルクに応じて設定されたモータ電流指令値との積が演算され（Ｓ９）、モータ電流指令値が補正される。この補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号が駆動制御手段から駆動回路６０へ出力され（Ｓ１０）、モータ６が駆動される（Ｓ１１）。
【００２８】
モータ６の駆動により舵取機構が駆動され、該舵取機構のラック軸を車両の左又は右方向へ移動させ、操舵補助を行う。この操舵補助を行いつつ制御部７は操舵検出手段１４が検出した操舵量を読込み（Ｓ１２）、操舵輪１が継続して操舵されているか、又は、操舵輪１が操舵されていないかを判定し（Ｓ１３）、この判定の結果、操舵輪１が継続して操舵されている場合は（Ｓ１０）へ戻り、また、操舵輪１が操舵されていない場合は（Ｓ２）へ戻る。
【００２９】
以上の制御部７の動作により、本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、操舵手段に加えられる操舵トルクに応じて定められたモータ電流指令値を、操舵手段の温度に影響する箇所の温度に基づいてエンジンの始動を検出した後で補正するようにしてあるため、エンジン始動直後で前記温度が比較的高いときは、モータ電流指令値に積する補正係数を小さくすることにより、良好な操舵フィーリングを得ることができ、しかも、エンジン始動直後の前記温度が比較的低いときは、モータ電流指令値に積する補正係数を大きくすることにより、エンジン始動直後からステアリング装置の粘性抵抗及び摩擦抵抗を補償して、良好な操舵フィーリングを得ることができ、全体として前記温度の影響が小さく、検出手段１５がエンジンの始動を検出した直後から良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３０】
実施の形態２
実施の形態２は温度検出手段１６が前記温度を常時実測する代わりに、前記エンジン始動直後の前記した箇所の温度を温度検出手段１６が一度だけ検出し、該温度検出手段１６が検出した温度に応じた前記補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて補正モータ電流指令値を演算手段が演算し、演算された補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路６０へ駆動制御手段が出力するようにし、さらに、前記温度検出手段１６が前記エンジン始動直後の前記温度を一度検出した後の時間経過に従って前記補正係数を小さくする手段を有しているものである。
【００３１】
補正係数を定める手段は、図３の粘性抵抗補償電流マップ２０と、図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１と、予測される温度に応じて予め作成された粘性抵抗用の温度−係数マップ２４、及び予測される温度に応じて予め作成された摩擦抵抗用の温度−係数マップ２５とを用いて補正係数を定めるようにしてある。
【００３２】
温度−係数マップ２４は、前記エンジンが始動され、この始動を検出手段１５が検出した後のエンジンによる前記温度の上昇を予測し、この予測温度に基づいて作成されている。即ち、エンジン始動後の時間経過に従って前記温度が上昇するものと推定し、この推定した温度が例えば−３０℃よりも低い低温域温度である場合、前記潤滑材の粘性は殆ど変化がない状態で最も大きいし、また、封止部材はその硬度が高くなっているため、係数は最大値としてあり、前記温度検出手段１６が検出した温度が例えば８０℃よりも高い高温域温度である場合、前記潤滑材の粘性は殆ど変化がない状態で最も小さいし、また、封止部材はその硬度が低くなっているため、係数は最小値としてある。
【００３３】
補正係数を減少する手段は前記低温域温度及び高温域温度の間の中間域温度でエンジン始動後に１分経過する都度、図８、図９の係数ａ，ｂを０．１小さくし、１．０で打ち止めとしてあり、この減少した係数ａ，ｂに対応する係数の特性が図３の粘性抵抗補償電流マップ２０と、図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１とで選択される。
【００３４】
図１０はモータを駆動制御する制御部の動作内容を示す実施の形態２のフローチャートである。
制御部７はエンジンの始動に応じてその制御動作を開始し、検出手段１５が検出したエンジンの始動状態を読込み（Ｓ２０）、温度検出手段１６が検出した雰囲気温度の読込みが完了しているか否か、即ち、温度読込み完了フラグ＝１であるか否かを判定する（Ｓ２１）。この判定の結果、温度読込みが完了していない場合、温度検出手段１６が検出したエンジン始動直後の雰囲気温度を一度だけ読込み（Ｓ２２）、この読み込んだ温度に基づいて図８及び図９の温度−係数マップ２４，２５から係数ａ，ｂを決定し（Ｓ２３）、（Ｓ２１）の温度読込み完了フラグに１を代入し（Ｓ２４）、（Ｓ２０）に戻る。
【００３５】
一方、温度の読込みが完了しており、温度読込み完了フラグ＝１である場合、エンジン始動から１分経過したかどうかが判定され（Ｓ２５）、１分経過していない場合、（Ｓ２０）に戻る。また、１分経過している場合、係数ａ，ｂが温度−係数マップ２４，２５の所定温度（例えば８０℃）の値以下か否かを判定する（Ｓ２６）。この判定の結果、係数ａ，ｂが所定温度の値以下である場合、係数ａ，ｂから夫々０．１を減じ（Ｓ２７）、この減じた係数ａ，ｂにより図３の粘性抵抗補償電流マップ２０と、図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１から補正係数を決定する（Ｓ２８）。一方、エンジン停止直後に再びエンジンが始動された場合等前記雰囲気温度が既に高くて、係数ａ，ｂが所定温度を超えた時に対応した値の場合、係数ａ，ｂから０．１を減じることなく（Ｓ２８）へ移り、図３の粘性抵抗補償電流マップ２０と、図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１から高温域温度の特性を選択する。
【００３６】
エンジンが始動され、この始動を検出手段１６が検出した後、操舵輪１が操舵中立位置から左又は右へ操舵されることにより、操舵検出手段１４が検出した操舵輪１の操舵量及び操舵方向を読込み（Ｓ２９）、前記操舵量が予め設定された所定値に到達したか否かを判定し（Ｓ３０）、所定値に到達している場合、トルクセンサ５検出した操舵トルクを読込む（Ｓ３１）。一方、直進走行時等で前記操舵量が所定値に到達していない場合、操舵が行われておらず、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ２９）に戻る。
【００３７】
（Ｓ２８）で決定された補正係数と操舵トルクに応じて設定されたモータ電流指令値との積が演算され（Ｓ３２）、モータ電流指令値が補正される。この補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号が駆動制御手段から駆動回路へ出力され（Ｓ３３）、モータが駆動される（Ｓ３４）。
【００３８】
モータ６の駆動により舵取機構が駆動され、該舵取機構のラック軸を車両の左又は右方向へ移動させ、操舵補助を行う。この操舵補助を行いつつ制御部７は操舵検出手段１４が検出した操舵量を読込み（Ｓ３５）、操舵輪１が継続して操舵されているか、又は、操舵輪１が操舵されていないかを判定し（Ｓ３６）、この判定の結果、操舵輪１が継続して操舵されている場合は（Ｓ２６）へ戻り、また、操舵輪１が操舵されていない場合は（Ｓ２０）へ戻る。以上の制御は、エンジンが始動し、温度検出手段１６が前記雰囲気温度を一度検出した後で１分経過する都度０．１減じられた係数ａ，ｂが１．０となるまで実行される。
【００３９】
以上の制御部７の動作により、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２においては、操舵手段に加えられる操舵トルクに応じて定められたモータ電流指令値を、操舵手段の温度に影響する箇所の予測した温度に基づいてエンジンの始動を検出した後で補正するようにしてあるため、エンジン始動直後で前記温度が比較的高いときは、モータ電流指令値に積する補正係数を小さくすることにより、良好な操舵フィーリングを得ることができ、しかも、エンジン始動直後の前記温度が比較的低いときは、モータ電流指令値に積する補正係数を大きくすることにより、エンジン始動直後からステアリング装置の粘性抵抗及び摩擦抵抗を補償して、良好な操舵フィーリングを得ることができ、全体として前記温度の影響が小さく、検出手段１５がエンジンの始動を検出した直後から良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００４０】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００４１】
尚、以上説明した実施の形態では、補正係数を定める手段は粘性抵抗補償電流マップ２０と、摩擦抵抗補償電流マップ２１と、２つの温度−係数マップ２２，２３、及び２４，２５とを備えているが、その他、１つの温度−係数マップを用いて補正係数を設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速歯車機構部分の拡大断面図である。
【図３】補正係数を定める手段が有する粘性抵抗補償電流マップの図である。
【図４】補正係数を定める手段が有する摩擦抵抗補償電流マップの図である。
【図５】補正係数を定める手段が有する粘性抵抗用の温度−係数マップの図である。
【図６】補正係数を定める手段が有する摩擦抵抗用の温度−係数マップの図である。
【図７】本発明に係る電動パワーステアリング装置のモータを駆動制御する制御部の動作内容を示すフローチャートである。
【図８】補正係数を定める手段が有する粘性抵抗用の温度−係数マップの図である。
【図９】補正係数を定める手段が有する摩擦抵抗用の温度−係数マップの図である。
【図１０】本発明に係る電動パワーステアリング装置のモータを駆動制御する制御部の動作内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１操舵輪
６モータ
７制御部
１５検出手段
１６温度検出手段
６０駆動回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus including a motor that assists the operation of a steering mechanism by steering of a steering means.
[0002]
[Prior art]
In general, a hydraulic power steering apparatus including a hydraulic pump that uses an engine mounted on a vehicle as a power source is used as the power steering apparatus. However, since the power steering device requires a relatively large steering assist force particularly when the vehicle is traveling at low speed and when the vehicle is stopped, it is necessary to increase the engine rotational speed corresponding to the steering assist force even when the vehicle is traveling at low speed and when the vehicle is stopped. There is a problem that the fuel consumption is reduced. Therefore, in recent years, an electric power steering apparatus has been used in which a motor is used as a generation source of the steering assist force so as to suppress unnecessary power consumption of the engine as much as possible.
[0003]
This electric power steering device is mounted with a steering means having a steering wheel and a steering shaft having an upper end connected to the steering wheel and a lower end connected to a pinion, and a reduction gear mechanism in the axial direction of the steering shaft. A steering assist motor, and a control unit using a microprocessor for controlling a drive circuit of the motor based on a detection result of a steering direction and a steering torque of the steered wheel. By rotating the motor based on the direction and steering torque detection results and moving the rack shaft of the steering mechanism having the pinion and the rack shaft meshing with the pinion in the left-right direction of the vehicle, It is configured to assist the operation of the steering mechanism according to the steering and reduce the labor burden of the driver for steering.
[0004]
Further, when a motor is used as a generation source of the steering assist force, the rotational force of the motor is mechanically transmitted to the reduction gear mechanism, the pinion and the rack shaft, and a large frictional resistance is generated in this transmission portion. Therefore, a lubricant such as grease is applied to the frictional resistance generating parts such as the reduction gear mechanism, the pinion, and the rack shaft to reduce the frictional resistance, and further to prevent the lubricant from flowing out. A plurality of sealing members are provided.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since a part of the electric power steering device is disposed in the engine room of the vehicle, the ambient temperature of the electric power steering device rises with the elapsed time after the engine is started. The electric power steering device self-heats due to the operation (motor drive, etc.), and the temperature rises.
[0006]
Further, the viscous resistance of the lubricant and the sliding resistance due to the sealing member made of synthetic rubber change depending on the temperature, and as the temperature increases, the viscous resistance and the sliding resistance decrease, and the motor rotational force However, as the temperature decreases, the viscous resistance and sliding resistance increase, and the transmission efficiency of the motor torque decreases.
Therefore, when the engine is driven for a predetermined time, the ambient temperature is relatively high, the viscous resistance and sliding resistance are relatively small, and even after the engine is started, the electric power steering is performed immediately before the engine is started. When the device acts as a steering assist, the temperature of the electric power steering device itself is relatively high, and the viscous resistance and sliding resistance are relatively small, so that the transmission efficiency of the motor rotational force is good and the steering is good. Feeling can be obtained.
[0007]
On the other hand, the ambient temperature is low immediately after the engine is started, the viscous resistance and sliding resistance are large, and the electric power steering device functions as a steering assist even when the engine is driven for a predetermined time. When almost no, the temperature of the electric power steering device itself is relatively low, and the viscous resistance and sliding resistance are large, so that the transmission efficiency of the motor rotational force is poor and a good steering feeling can be obtained. There was a need for improvement.
[0008]
It is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus that can meet the above-mentioned demand.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
An electric power steering apparatus according to the present invention is an electric power steering apparatus including a steering unit, a motor that assists an operation of a steering mechanism by steering of the steering unit, and a control unit that controls a drive circuit of the motor. Detecting means for detecting that the engine of the vehicle has been started; temperature detecting means for detecting the temperature of a portion that affects the temperature of the steering means; and means for determining a motor current command value in accordance with the steering of the steering means And means for determining a correction coefficient according to the temperature; and means for decreasing the correction coefficient as time elapses after the temperature detection means detects the temperature once after the detection means detects the start; means for calculating a correction motor current command value on the basis of said motor current command value and the smaller correction factors by said means, the correction motor calculated by said means Characterized in that it comprises a drive control means for outputting a drive signal to the drive circuit on the basis of the flow command value.
[0010]
In the present invention, when the ambient temperature of the electric power steering apparatus is relatively high immediately after the engine is started, the correction coefficient is set as the ambient temperature rises by the engine by detecting the ambient temperature once immediately after the engine is started. Since it can be made small, a good steering feeling can be obtained without constantly measuring the ambient temperature , and when the ambient temperature immediately after engine startup is relatively low, a correction factor for the motor current command value is set. By increasing the value, the viscous resistance and frictional resistance of the steering device can be compensated immediately after the engine is started to obtain a good steering feeling, and the influence of the ambient temperature is small as a whole, and the ambient temperature immediately after the engine is started is low. Therefore, a good steering feeling can be obtained.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
Embodiment 1
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric power steering apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of a reduction gear mechanism portion.
[0014]
In this electric power steering apparatus, the upper end is connected to the steering wheel 1 for steering, the first steering shaft 2 having a cylindrical portion at the lower end, and the upper end of the electric power steering device inserted into the cylindrical portion is the upper end of the steering shaft 2. A torsion bar 3 that is coaxially connected and twisted by the action of a steering torque applied to the steering wheel 1, a second steering shaft 4 whose lower end is coaxially connected to the lower end of the torsion bar 3, and the torsion Based on the torque sensor 5 for detecting the steering torque applied to the steering wheel 1 by the relative rotational displacement of the first and second steering shafts 2 and 4 according to the twist of the bar 3, and the torque detected by the torque sensor 5. The steering assist motor 6 driven by the motor 6, the control unit 7 for controlling the drive circuit 60 of the motor 6, and the rotation of the motor 6 are decelerated and transmitted to the second steering shaft 4. Such as warming A reduction gear mechanism 8 having a driven gear 82 such as a moving gear 81 and a worm wheel, and a housing 9 in which the torque sensor 5 and the reduction gear mechanism 8 are accommodated. The motor 6 is attached to the housing 9. Yes. The steering wheel 1, the steering shafts 2 and 4, the torsion bar 3 and the universal joint connected to the second steering shaft 4 constitute steering means.
[0015]
The reduction gear mechanism 8 includes the drive gear 81 connected to the output shaft 61 of the motor 6 and a driven gear 82 fitted and fixed in the middle of the second steering shaft 4. The drive gear 81 and the driven gear 82, the rotation of the output shaft 61 is decelerated and transmitted to the second steering shaft 4, and is transmitted from the second steering shaft 4 to, for example, a rack and pinion type steering mechanism via a universal joint. Yes. The steering mechanism has a pinion connected to the second steering shaft 4 through the universal joint, and rack teeth meshing with the pinion, and is arranged at the front portion of the vehicle body so as to be movable in the left-right direction. A rack shaft and a knuckle arm connected to both ends of the rack shaft. The knuckle arm is pushed and pulled by moving the rack shaft in both directions, and the steering wheel supported by the knuckle arm is steered left and right. It is something to be made.
[0016]
The frictional resistance generating portions such as the reduction gear mechanism 8, the rolling bearings 10 and 11, the pinion and the rack shaft are coated with a lubricant such as grease to reduce the frictional resistance. A plurality of sealing members 12 and 13 are provided for preventing the lubricant from flowing out.
[0017]
Steering detection means 14 using a rotary encoder that detects the torque sensor 5 and the steering amount (rotation amount) and steering direction of the steered wheels 1 at the input unit of the control unit 7 using a microprocessor; A detection means 15 using a sensor for detecting the start of the engine of the vehicle and a temperature detection means 16 using a sensor for detecting the temperature of the location affecting the steering means are connected, and the output section is connected to the output section. The drive circuit 60 is connected.
[0018]
The temperature detection means 16 has an electric power steering device by arranging sensors around the motor 6, the reduction gear mechanism 8, etc., or using a sensor already incorporated in the vehicle for a vehicle air conditioner or the like. Is constantly measured, or the temperature of the electric power steering device itself (for example, the temperature of the reduction gear mechanism 8 portion) is always measured.
[0019]
Further, the control unit 7 includes a means for determining a motor current command value according to the steering of the steering means, a means for determining a correction coefficient in advance according to the predicted temperature, and the detection means 15 for detecting engine start. After that, means for calculating a correction motor current command value based on the correction coefficient corresponding to the temperature detected by the temperature detection means 16 and the motor current command value, and a correction motor current command value calculated by the means Drive control means for outputting a drive signal to the drive circuit 60 based on the above. The means for determining the motor current command value increases the motor current command value in proportion to the increase in the steering torque detected by the torque sensor 5.
[0020]
3 is a diagram of a viscous resistance compensation current map, FIG. 4 is a diagram of a friction resistance compensation current map, FIG. 5 is a diagram of a temperature-coefficient map for viscous resistance, and FIG. 6 is a diagram of a temperature-coefficient map for friction resistance. is there.
[0021]
The means for determining the correction coefficient includes a viscosity resistance compensation current map 20 created in advance according to the viscosity resistance of the lubricant, a friction resistance compensation current map 21 created in advance according to the friction resistance by the sealing member, A correction coefficient is set using a temperature-coefficient map 22 for viscous resistance prepared in advance according to the predicted temperature and a temperature-coefficient map 23 for friction resistance prepared in advance according to the predicted temperature. I have to do it.
[0022]
The temperature-coefficient maps 22 and 23 show that when the temperature detected by the temperature detecting means 16 is a low temperature range temperature lower than a predetermined temperature, the viscosity of the lubricant is the highest in a state where there is almost no change, and the sealing is performed. Since the hardness of the stop member is high, the coefficient is the maximum value. When the temperature detected by the temperature detection means 16 is a high temperature range higher than a predetermined temperature, the viscosity of the lubricant hardly changes. The coefficient is the minimum value because the hardness of the sealing member is the smallest and the hardness of the sealing member is low, and the predetermined coefficients a and b are determined according to the temperature detected by the temperature detecting means 16. .
[0023]
In the viscous resistance compensation current map 20, the relationship of the correction coefficient with respect to the rotational speed of the motor is determined in correspondence with the coefficient a of the temperature-coefficient map 22, and the correction coefficient corresponding to the coefficient a determined in the temperature-coefficient map 22. Characteristic (characteristic in which the slope of the correction coefficient with respect to the rotational speed of the motor is a) is selected.
[0024]
In the frictional resistance compensation current map 21, the relationship of the correction coefficient with respect to the rotational speed of the motor is determined corresponding to the coefficient b of the temperature-coefficient map 23, and the correction coefficient corresponding to the coefficient b determined by the temperature-coefficient map 23. Characteristics (characteristics where the correction coefficient is limited to b when the rotational speed of the motor exceeds a predetermined value) are selected.
[0025]
FIG. 7 is a flowchart showing the operation contents of the control unit 7 that controls the driving of the motor 6.
The control unit 7 starts the control operation in response to the engine start, and reads the engine start state detected by the detecting means 15 (S1). Further, the ambient temperature detected by the temperature detecting means 16 is read (S2). Based on the read temperature, the coefficients a and b are determined from the temperature-coefficient maps 22 and 23 of FIGS. 5 and 6 (S3), and the coefficients a and b are the temperature-coefficient maps 22 and 23 of FIGS. It is determined whether or not the value corresponds to a predetermined temperature (for example, 80 ° C.) or less (S4). As a result of this determination, when the coefficients a and b are values corresponding to a predetermined temperature or less, correction coefficients are determined from the viscous resistance compensation current map 20 in FIG. 3 and the friction resistance compensation current map 21 in FIG. (S5). On the other hand, when the engine is started again immediately after the engine is stopped, the ambient temperature is already high, and the coefficients a and b correspond to the values when the coefficients a and b exceed the predetermined temperature. The characteristics of the high temperature range temperature are selected, it is determined that correction of the motor current is unnecessary, and the process returns to (S2).
[0026]
After the engine is started and the detection means 15 detects this start, the steering wheel 1 is steered to the left or right from the steering neutral position, whereby the steering amount and the steering direction of the steering wheel 1 detected by the steering detection means 14 are detected. (S6), it is determined whether or not the steering amount has reached a predetermined value (S7). If the steering amount has reached the predetermined value, the steering torque detected by the torque sensor 5 is read ( S8). On the other hand, when the steering amount does not reach the predetermined value, for example, when traveling straight ahead, it is determined that steering is not being performed and steering assistance is unnecessary, and the process returns to (S6).
[0027]
The product of the correction coefficient determined in (S5) and the motor current command value set according to the steering torque is calculated (S9), and the motor current command value is corrected. A drive signal is output from the drive control means to the drive circuit 60 based on the corrected motor current command value (S10), and the motor 6 is driven (S11).
[0028]
The steering mechanism is driven by the drive of the motor 6, and the rack shaft of the steering mechanism is moved in the left or right direction of the vehicle to perform steering assistance. While performing the steering assist, the control unit 7 reads the steering amount detected by the steering detection unit 14 (S12), and determines whether the steering wheel 1 is continuously steered or whether the steering wheel 1 is not steered. If the result of this determination is that the steered wheel 1 is being steered continuously, the process returns to (S10), and if the steered wheel 1 is not being steered, the process returns to (S2).
[0029]
With the operation of the control unit 7 described above, in the electric power steering apparatus according to the present invention, the motor current command value determined according to the steering torque applied to the steering means is changed to the temperature at the location that affects the temperature of the steering means. Therefore, when the temperature is relatively high immediately after the engine is started, the correction coefficient accumulated on the motor current command value is reduced to improve the steering power. If the temperature immediately after engine startup is relatively low, the viscosity coefficient and friction resistance of the steering device can be reduced immediately after engine startup by increasing the correction coefficient multiplied to the motor current command value. Compensate to obtain a good steering feeling, the influence of the temperature as a whole is small, and the detection means 15 It is possible to obtain a good steering feel from immediately after detecting the motion.
[0030]
Embodiment 2
In the second embodiment, instead of the temperature detection means 16 constantly measuring the temperature, the temperature detection means 16 detects the temperature of the above-mentioned location immediately after the engine is started once, and the temperature detection means 16 detects the temperature. The calculating means calculates a corrected motor current command value based on the corresponding correction coefficient and the motor current command value, and the drive control means sends a drive signal to the drive circuit 60 based on the calculated corrected motor current command value. Further, it has means for reducing the correction coefficient as time elapses after the temperature detecting means 16 once detects the temperature immediately after the engine is started.
[0031]
The means for determining the correction coefficient include a viscous resistance compensation current map 20 in FIG. 3, a frictional resistance compensation current map 21 in FIG. 4, and a temperature-coefficient map 24 for viscous resistance prepared in advance according to the predicted temperature. The correction coefficient is determined using a temperature-coefficient map 25 for frictional resistance prepared in advance according to the predicted temperature.
[0032]
The temperature-coefficient map 24 is created based on the predicted temperature by predicting the temperature rise by the engine after the engine is started and the detection means 15 detects the start. That is, when it is estimated that the temperature rises with the passage of time after the engine is started and the estimated temperature is a low temperature region temperature lower than, for example, −30 ° C., the viscosity of the lubricant remains almost unchanged. Since the hardness of the sealing member is the highest and the hardness is high, the coefficient is the maximum value, and when the temperature detected by the temperature detecting means 16 is a high temperature region temperature higher than 80 ° C., for example, The viscosity of the lubricant is the smallest when there is almost no change, and since the hardness of the sealing member is low, the coefficient is the minimum value.
[0033]
The means for reducing the correction coefficient is to reduce the coefficients a and b in FIGS. 8 and 9 by 0.1 each time one minute has elapsed after engine start-up at an intermediate temperature between the low temperature temperature and the high temperature temperature. The coefficient characteristic corresponding to the decreased coefficients a and b is selected by the viscous resistance compensation current map 20 in FIG. 3 and the friction resistance compensation current map 21 in FIG.
[0034]
FIG. 10 is a flowchart of the second embodiment showing the operation contents of the control unit for driving and controlling the motor.
The control unit 7 starts its control operation in response to the engine start, reads the engine start state detected by the detection means 15 (S20), and whether or not the reading of the ambient temperature detected by the temperature detection means 16 has been completed. That is, it is determined whether or not the temperature reading completion flag = 1 (S21). If the result of this determination is that temperature reading has not been completed, the ambient temperature immediately after engine startup detected by the temperature detecting means 16 is read only once (S22), and the temperature of FIG. 8 and FIG. The coefficients a and b are determined from the coefficient maps 24 and 25 (S23), 1 is substituted for the temperature reading completion flag in (S21) (S24), and the process returns to (S20).
[0035]
On the other hand, if the temperature reading has been completed and the temperature reading completion flag = 1, it is determined whether one minute has elapsed since the engine was started (S25), and if one minute has not elapsed, the process returns to (S20). . If one minute has passed, it is determined whether or not the coefficients a and b are equal to or lower than a predetermined temperature (for example, 80 ° C.) in the temperature-coefficient maps 24 and 25 (S26). If the coefficients a and b are equal to or lower than the predetermined temperature as a result of the determination, 0.1 is subtracted from each of the coefficients a and b (S27), and the viscous resistance compensation current map of FIG. 20 and the correction coefficient are determined from the frictional resistance compensation current map 21 of FIG. 4 (S28). On the other hand, if the ambient temperature is already high, such as when the engine is started again immediately after the engine is stopped, and the coefficients a and b exceed the predetermined temperature, 0.1 is subtracted from the coefficients a and b. The process proceeds to (S28), and the characteristics of the high temperature region temperature are selected from the viscous resistance compensation current map 20 of FIG. 3 and the frictional resistance compensation current map 21 of FIG.
[0036]
After the engine is started and the detection means 16 detects this start, the steering wheel 1 is steered from the steering neutral position to the left or right, whereby the steering amount and the steering direction of the steering wheel 1 detected by the steering detection means 14 are detected. (S29), it is determined whether or not the steering amount has reached a predetermined value set in advance (S30). If the steering amount has reached the predetermined value, the steering torque detected by the torque sensor 5 is read (S31). ). On the other hand, when the steering amount does not reach the predetermined value, for example, when traveling straight ahead, it is determined that steering is not being performed and steering assistance is unnecessary, and the process returns to (S29).
[0037]
The product of the correction coefficient determined in (S28) and the motor current command value set according to the steering torque is calculated (S32), and the motor current command value is corrected. A drive signal is output from the drive control means to the drive circuit based on this corrected motor current command value (S33), and the motor is driven (S34).
[0038]
The steering mechanism is driven by the drive of the motor 6, and the rack shaft of the steering mechanism is moved in the left or right direction of the vehicle to perform steering assistance. While performing the steering assist, the control unit 7 reads the steering amount detected by the steering detection means 14 (S35), and determines whether the steering wheel 1 is continuously steered or whether the steering wheel 1 is not steered. If the result of this determination is that the steered wheel 1 is being steered continuously, the process returns to (S26), and if the steered wheel 1 is not being steered, the process returns to (S20). The above control is executed until the coefficients a and b reduced by 0.1 become 1.0 every time 1 minute has elapsed after the engine is started and the temperature detecting means 16 detects the ambient temperature once.
[0039]
With the operation of the control unit 7 described above, in the second embodiment of the electric power steering apparatus according to the present invention, the motor current command value determined according to the steering torque applied to the steering means is influenced by the temperature of the steering means. Since the correction is made after the engine start is detected based on the predicted temperature at the place where the engine is to be operated, the correction coefficient to be added to the motor current command value is reduced when the temperature is relatively high immediately after the engine start. Therefore, when the temperature immediately after starting the engine is relatively low, the steering device can be started immediately after starting the engine by increasing a correction coefficient that is added to the motor current command value. The viscous resistance and frictional resistance of the tire are compensated for, and a good steering feeling can be obtained. It can be means 15 to obtain a good steering feeling immediately after detecting the start of the engine.
[0040]
Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations, and the detailed description and description of the operations are omitted.
[0041]
In the embodiment described above, the means for determining the correction coefficient includes the viscous resistance compensation current map 20, the frictional resistance compensation current map 21, and the two temperature-coefficient maps 22, 23 and 24, 25. However, the correction coefficient may be set using one temperature-coefficient map.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a reduction gear mechanism portion of the electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram of a viscous resistance compensation current map possessed by a means for determining a correction coefficient.
FIG. 4 is a diagram of a frictional resistance compensation current map possessed by a means for determining a correction coefficient.
FIG. 5 is a diagram of a temperature-coefficient map for viscous resistance possessed by a means for determining a correction coefficient.
FIG. 6 is a diagram of a temperature-coefficient map for frictional resistance possessed by a means for determining a correction coefficient.
FIG. 7 is a flowchart showing an operation content of a control unit that drives and controls a motor of the electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram of a temperature-coefficient map for viscous resistance possessed by means for determining a correction coefficient.
FIG. 9 is a diagram of a temperature-coefficient map for frictional resistance possessed by a means for determining a correction coefficient.
FIG. 10 is a flowchart showing an operation content of a control unit that drives and controls a motor of the electric power steering apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 6 Motor 7 Control part 15 Detection means 16 Temperature detection means 60 Drive circuit

Claims

操舵手段と、該操舵手段の操舵による舵取機構の動作を補助するモータと、該モータの駆動回路を制御する制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、車両のエンジンが始動されたことを検出する検出手段と、前記操舵手段の温度に影響する箇所の温度を検出する温度検出手段と、前記操舵手段の操舵に応じてモータ電流指令値を定める手段と、前記温度に応じて補正係数を定める手段と、前記検出手段が始動を検出した後で、前記温度検出手段が前記温度を一度検出した後の時間経過に従って前記補正係数を小さくする手段と、該手段により小さくされた補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて補正モータ電流指令値を演算する手段と、該手段により演算された補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路へ出力する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。In an electric power steering apparatus comprising a steering means, a motor for assisting the operation of a steering mechanism by steering of the steering means, and a control unit for controlling a drive circuit of the motor, the vehicle engine is started. Detecting means for detecting; temperature detecting means for detecting a temperature of a portion that affects the temperature of the steering means; means for determining a motor current command value according to the steering of the steering means; and a correction coefficient according to the temperature. A means for determining, a means for reducing the correction coefficient as time elapses after the temperature detection means detects the temperature once after the detection means detects the start, a correction coefficient reduced by the means, and the Means for calculating a corrected motor current command value based on the motor current command value; and a drive signal based on the corrected motor current command value calculated by the means. An electric power steering apparatus characterized by comprising a drive control unit for outputting.