JPH069981B2 - Motor drive type power steering control device - Google Patents
Motor drive type power steering control deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車の舵取り装置をモータの回転力で補
助付勢するモータ駆動式パワーステアリング制御装置に
関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor-driven power steering control device for assisting a steering device of an automobile with a rotational force of a motor.
従来、この種のパワーステアリング制御装置はモータの
駆動力を減速機を介してギヤまたはベルト等の伝達機構
によりステアリングシヤフトあるいはラツク軸に補助付
勢するものであつた。Heretofore, this type of power steering control device has assisted the driving force of a motor to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a reduction gear.
従来のパワーステアリング制御装置は以上のようになさ
れているので、車の走行時には一定車速以上でモータの
補助付勢を遮断する方式であるが、車速センサ断線時に
はハンドルが軽いままとなつて走行中に危険が伴なうと
いう問題点があつた。Since the conventional power steering control device is configured as described above, it is a method that shuts off the auxiliary urging of the motor at a certain vehicle speed or more when the vehicle is running, but when the vehicle speed sensor is disconnected, the steering wheel remains light while driving. There was a problem that was accompanied by danger.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、車速センサの断線時にも高信頼性で安全に高
速走行することのできるモータ駆動式パワーステアリン
グ制御装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a motor-driven power steering control device that can reliably and safely travel at high speed even when the vehicle speed sensor is disconnected. To do.
この発明に係るモータ駆動式パワーステアリング制御装
置は、車高センサの変動周波数および変動振幅が所定値
以上の状態が所定時間以上持続した場合に走行判定手段
により走行状態と判定し、車速が零時に走行判定手段の
出力が走行判定出力の場合には車速センサ断線判定手段
により車速センサの断線と判定し、車速センサ断線時に
モータ電流を零に制御するものである。The motor-driven power steering control device according to the present invention determines that the vehicle is in the traveling state by the traveling determination means when the variation frequency and the variation amplitude of the vehicle height sensor are equal to or greater than a predetermined value for a predetermined time or longer, and when the vehicle speed is zero. When the output of the travel determination means is the travel determination output, the vehicle speed sensor disconnection determination means determines that the vehicle speed sensor is disconnected, and the motor current is controlled to zero when the vehicle speed sensor is disconnected.
この発明におけるモータ駆動式パワーステアリング制御
装置は車速センサの断線時に車高センサの追加とコント
ロールユニットの制御プログラムの変更により、車速セ
ンサの断線を検出し、モータ電流を遮断して補助付勢の
ない状態にできる。The motor-driven power steering control device according to the present invention detects the disconnection of the vehicle speed sensor by adding the vehicle height sensor and changing the control program of the control unit when the vehicle speed sensor is disconnected, and shuts off the motor current to eliminate auxiliary energization. Can be in a state.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、1は操舵回転力を受けるハンドルで、3は
ハンドル1に加えられた回転力に応じて信号を出力する
トルクセンサ、4aは第1のユニバーサルジヨイント、
4bは第2のユニバーサルジヨイント、2aはハンドル
1とトルクセンサ3とを連結する第1のステアリングシ
ヤフト、2bはトルクセンサ3と第1のユニバーサルジ
ヨイント4aとを連結する第2のステアリングシヤフ
ト、2cは第1のユニバーサルジヨイント4aと第2の
ユニバーサルジヨイント4bとを連結する第3のステア
リングシヤフト、5は第2のユニバーサルジヨイント4
bに連結される第1のピニオン軸、6はこのピニオン軸
5と噛み合う第1のラツク歯部6aと第2のラツク歯部
6bを有するラツク軸、7aは一方のタイロツド8aと
ラツク軸6の一方を連結する一方のボールジヨイント、
7bは他方のタイロツド8bとラツク軸6の他方を連結
する他方のボールジヨイントである。9はコントロール
ユニツト、10は車速を検出する車速センサ、18は車
の車高を検出する車高センサ、11は車載バツテリ、1
2はキースイツチ、13は分巻または磁石界磁を有する
直流モータで、バツテリ11からコントロールユニツト
9を介して駆動される。14はモータ13の出力軸に連
結され、減速機を形成するウオーム軸、15はウオーム
軸14と噛み合つて駆動されるウオームホイール軸、1
6はウオームホイール軸15とラツク軸6の第2のラツ
ク歯部6bと噛み合う第2のピニオン軸17間の連結を
コントロールユニツト9の指示にしたがつて結合または
離脱する電磁クラツチである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
In the figure, 1 is a steering wheel that receives a steering torque, 3 is a torque sensor that outputs a signal according to the torque applied to the steering wheel 1, 4a is a first universal joint,
4b is a second universal joint, 2a is a first steering shaft connecting the steering wheel 1 and the torque sensor 3, and 2b is a second steering shaft connecting the torque sensor 3 and the first universal joint 4a. 2c is a third steering shaft connecting the first universal joint 4a and the second universal joint 4b, and 5 is a second universal joint 4
A first pinion shaft connected to b, 6 is a rack shaft having a first rack tooth portion 6a and a second rack tooth portion 6b that mesh with the pinion shaft 5, and 7a is one of the tie rod 8a and the rack shaft 6. One ball joint that connects one,
7b is another ball joint for connecting the other tie rod 8b and the other of the rack shafts 6 to each other. 9 is a control unit, 10 is a vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed, 18 is a vehicle height sensor for detecting the vehicle height of the vehicle, 11 is an on-vehicle battery, 1
Reference numeral 2 is a key switch, and 13 is a DC motor having a shunt winding or a magnetic field, which is driven from a battery 11 via a control unit 9. Reference numeral 14 is a worm shaft that is connected to the output shaft of the motor 13 and forms a speed reducer. Reference numeral 15 is a worm wheel shaft that is driven by meshing with the worm shaft 14.
Reference numeral 6 denotes an electromagnetic clutch for connecting or disconnecting the connection between the worm wheel shaft 15 and the second pinion shaft 17 meshing with the second rack tooth portion 6b of the rack shaft 6 according to the instruction of the control unit 9.
第2図は上記コントロールユニツト9の詳細を示すブロ
ツク図で、9aはトルクセンサ3からの入力により操舵
トルクを測定する操舵トルク測定手段、9bは車速セン
サ10の入力により車速を測定する車速測定手段、9c
は車高センサ18の入力により車高を測定する車高測定
手段、9dはこの車高測定手段9cからの出力信号の変
動周波数および変動振幅が所定値以上の状態が所定時間
以上持続した場合に走行状態と判定する走行判定手段、
9eは車速測定手段9bの出力が零時に走行判定手段9
dの出力が走行判定出力の場合には車速センサ10の断
線と判定する車速センサ断線判定手段、9fは通常は操
舵トルクに応じてモータ13の電流を決定し、車速セン
サ断線判定手段9eの出力が断線判定出力時にはモータ
13の電流を零に決定するモータ電流決定手段、9gは
モータ電流決定手段9fの出力に基づきモータ電流を制
御するモータ電流制御手段、9hは少なくとも車速によ
り定まる条件と車速センサ断線判定手段9eの出力条件
にて電磁クラツチ16を結合または離脱する制御を行な
う電磁クラツチ制御手段である。FIG. 2 is a block diagram showing the details of the control unit 9, wherein 9a is a steering torque measuring means for measuring the steering torque by the input from the torque sensor 3, and 9b is a vehicle speed measuring means for measuring the vehicle speed by the input of the vehicle speed sensor 10. , 9c
Is a vehicle height measuring means for measuring the vehicle height by the input of the vehicle height sensor 18, and 9d is a case where the fluctuation frequency and the fluctuation amplitude of the output signal from the vehicle height measuring means 9c are above a predetermined value for a predetermined time or longer. Traveling determination means for determining the traveling state,
Reference numeral 9e is the traveling determination means 9 when the output of the vehicle speed measurement means 9b is zero.
When the output of d is the travel determination output, the vehicle speed sensor disconnection determination means for determining the disconnection of the vehicle speed sensor 10, 9f normally determines the current of the motor 13 according to the steering torque, and the output of the vehicle speed sensor disconnection determination means 9e. Is a motor current deciding means for deciding the current of the motor 13 to be zero at the time of disconnection judgment output, 9g is a motor current controlling means for controlling the motor current based on the output of the motor current deciding means 9f, and 9h is a condition and a vehicle speed sensor which are decided at least by the vehicle speed. It is an electromagnetic clutch control means for performing control for connecting or disconnecting the electromagnetic clutch 16 under the output condition of the disconnection judging means 9e.
次に動作を第3図〜第5図を参照して説明する。第3図
は操舵トルク対モータ電流の制御特性図、第4図は車速
対モータ電流および電磁クラツチ印加電圧の制御特性
図、第5図はコントロールユニツト9の制御プログラム
を示すフローチヤートである。まず、エンジンの始動に
際してキースイツチ12をオンすると、電磁クラツチ1
6がオンし、ウオームホイール軸15と第2のピニオン
軸17が連結される。この状態でハンドル1に回転力が
与えられるとコントロールユニツト9は第3図に示すよ
うにモータ13の電流を制御する。第3図において操舵
トルクを右方向へ増加すると、a点でモータ13をオン
し、モータおよび機械系の慣性の影響を軽減するためI
oF(2〜10A程度)のモータ電流を流す。さらに操
舵トルクを増加し、b点よりモータ電流を操舵トルクに
対して直線的に増大させ、c点にて100%の電流とな
る。逆にトルクを減少して操舵トルクがc点よりモータ
電流は減少し、b点でIoFのモータ電流値となる。さ
らに操舵トルクが減少してa点となると、モータ13は
オフする。このことは操舵トルクを左方向へ行なつても
上記と同様に行なわれ、モータ電流に対する伝達トルク
の関係は比例関係である。これによつて上記のようにb
点からモータ電流を徐々に増加する制御を行なうこと
は、ウオーム軸14への出力トルクは徐々に増加するこ
ととなり、ハンドル1に加える力に応じた補助トルクを
ウオームホイール軸15,電磁クラツチ16および第2
のピニオン軸17を介して第2のラツク歯部6bに伝え
る。このためハンドル1は軽くなる。以上は車の停止時
の動作である。Next, the operation will be described with reference to FIGS. 3 is a control characteristic diagram of steering torque versus motor current, FIG. 4 is a control characteristic diagram of vehicle speed versus motor current and electromagnetic clutch applied voltage, and FIG. 5 is a flow chart showing a control program of the control unit 9. First, when the key switch 12 is turned on when starting the engine, the electromagnetic clutch 1
6 is turned on, and the worm wheel shaft 15 and the second pinion shaft 17 are connected. When a torque is applied to the handle 1 in this state, the control unit 9 controls the current of the motor 13 as shown in FIG. In FIG. 3, when the steering torque is increased to the right, the motor 13 is turned on at the point a to reduce the influence of the inertia of the motor and the mechanical system.
A motor current of o F (about 2 to 10 A) is passed. Further, the steering torque is increased and the motor current is linearly increased with respect to the steering torque from the point b, and the current becomes 100% at the point c. On the contrary, the torque is decreased and the motor current decreases from the point c to the steering torque, and the motor current value becomes Io F at the point b. When the steering torque further decreases to point a, the motor 13 is turned off. This is performed in the same manner as above even if the steering torque is applied to the left, and the relationship of the transmission torque to the motor current is proportional. As a result, b
Performing the control to gradually increase the motor current from the point causes the output torque to the worm shaft 14 to gradually increase, and the auxiliary torque corresponding to the force applied to the steering wheel 1 is applied to the worm wheel shaft 15, the electromagnetic clutch 16 and the electromagnetic clutch 16. Second
Is transmitted to the second rack tooth portion 6b via the pinion shaft 17 of. Therefore, the handle 1 becomes lighter. The above is the operation when the vehicle is stopped.
次に自動車が走行状態となつた場合、第4図に示すよう
にモータ電流の制御はd点の車速にてIoFの電流に減
少させ、e点の車速にて電磁クラツチ16の印加電圧と
共に零とする。このためウオームホイール軸15と第2
のピニオン軸17は離脱するので、ハンドル1を廻す運
転者にとつては補助付勢のないステアリングとなる。と
ころが従来の装置において車速センサ10が断線する
と、車速に応じた制御が行なわれないため、高速走行時
にも操舵補助力が働き、ハンドルが軽すぎて危険であつ
たが、この発明の装置では車高センサ18の変動周波数
および変動振幅が所定値以上(例えば0.5Hz以上で±
1cm以上)の状態が所定時間以上(例えば5秒以上)持
続した場合には走行状態と判定し、この時車速が零の場
合には車速センサ10の断線と判定する。そして車速セ
ンサの断線判定時にはモータ13の電流および電磁クラ
ツチ16の印加電圧を零に制御してハンドルに補助付勢
力のない状態とするものである。Next, when the vehicle is in a running state, as shown in FIG. 4, the control of the motor current is reduced to the current of Io F at the vehicle speed at point d, and at the vehicle speed at point e, the applied voltage of the electromagnetic clutch 16 is increased. Set to zero. Therefore, the worm wheel shaft 15 and the second
Since the pinion shaft 17 is disengaged, the steering for the driver turning the steering wheel 1 is not assisted. However, in the conventional device, when the vehicle speed sensor 10 is disconnected, the control corresponding to the vehicle speed is not performed, so that the steering assist force works even at high speed and the steering wheel is too light, which is dangerous. The fluctuation frequency and fluctuation amplitude of the high sensor 18 are equal to or higher than a predetermined value (for example, ± 0.5 Hz or more
When the state of 1 cm or more) lasts for a predetermined time or more (for example, 5 seconds or more), it is determined that the vehicle is in a running state, and when the vehicle speed is zero at this time, it is determined that the vehicle speed sensor 10 is disconnected. When it is determined that the vehicle speed sensor is broken, the current of the motor 13 and the voltage applied to the electromagnetic clutch 16 are controlled to zero so that the steering wheel has no auxiliary biasing force.
このように、実際の車両走行状態を忠実に反映する車高
センサ18の出力信号を用い、車高検出信号の変動周波
数及び変動振幅に基づいて走行状態を判定することによ
り、高精度の判定が可能となる。In this way, by using the output signal of the vehicle height sensor 18 that faithfully reflects the actual vehicle traveling state and determining the traveling state based on the variation frequency and the variation amplitude of the vehicle height detection signal, highly accurate determination can be performed. It will be possible.
例えば、エンジン状態と無関係の変速位置信号を走行判
定に用いた場合は、エンジン停止時に車速センサの断線
を誤検出し、又、変速位置と無関係のエンジン回転数信
号を走行判定に用いた場合は、変速位置がニュートラル
時に車速センサの断線を誤検出し、共にフェールセーフ
状態になってしまうため実用的ではない。For example, if a shift position signal irrelevant to the engine state is used for running determination, a disconnection of the vehicle speed sensor is erroneously detected when the engine is stopped, and an engine speed signal unrelated to the shift position is used for running determination. However, when the shift position is in neutral, disconnection of the vehicle speed sensor is erroneously detected, and both are in a fail-safe state, which is not practical.
尚、車高センサ18は、電子サスペンション装置等のた
めに一般的に設置され得るものであり、車高センサ18
を用いても特にコストアップにつながることはない。The vehicle height sensor 18 can be generally installed for an electronic suspension device or the like.
The use of does not particularly increase the cost.
以上説明したようにこの発明によれば、車速センサの断
線時に高速走行時にもハンドルが軽いままとなる対策と
して、車高センサの追加とコントロールユニツトの制御
プログラム変更により車速センサの断線を検出し、モー
タ電流を遮断するようにしたもので、これにより信頼性
及び安全性の高いパワーステアリングが行なえ、かつ装
置も安価にできる等の効果がある。As described above, according to the present invention, when the vehicle speed sensor is disconnected, the steering wheel remains light even when traveling at high speed.As a countermeasure, the disconnection of the vehicle speed sensor is detected by adding a vehicle height sensor and changing the control program of the control unit, The motor current is cut off, which has the effect of enabling highly reliable and safe power steering, and making the device inexpensive.
第1図はこの発明の一実施例によるモータ駆動式パワー
ステアリング制御装置の構成図、第2図はコントロール
ユニツトのブロツク図、第3図は操舵トルク対モータ電
流の制御特性図、第4図は車速対モータ電流および電磁
クラツチ印加電圧の制御特性図、第5図は制御プログラ
ムのフローチヤートである。 1……ハンドル、2a,2b,2c……ステアリングシ
ヤフト、3……トルクセンサ、6……ラツク軸、9……
コントロールユニツト、9a……操舵トルク測定手段、
9b……車速測定手段、9c……車高測定手段、9d…
…走行判定手段、9e……車速センサ断線判定手段、9
f……モータ電流決定手段、9g……モータ電流制御手
段、9h……電磁クラツチ制御手段、10……車速セン
サ、11……バツテリ、13……直流モータ、14……
ウオーム軸、15……ウオームホイール軸、16……電
磁クラツチ、17……第2のピニオン軸、18……車高
センサ。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram of a motor-driven power steering controller according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a control unit, FIG. 3 is a control characteristic diagram of steering torque vs. motor current, and FIG. FIG. 5 is a flow chart of the control program, which is a control characteristic diagram of the vehicle speed versus the motor current and the voltage applied to the electromagnetic clutch. 1 ... Handle, 2a, 2b, 2c ... Steering shaft, 3 ... Torque sensor, 6 ... Rack shaft, 9 ...
Control unit, 9a ... Steering torque measuring means,
9b ... vehicle speed measuring means, 9c ... vehicle height measuring means, 9d ...
… Running judging means, 9e …… Vehicle speed sensor disconnection judging means, 9
f ... Motor current determining means, 9g ... Motor current controlling means, 9h ... Electromagnetic clutch controlling means, 10 ... Vehicle speed sensor, 11 ... Battery, 13 ... DC motor, 14 ...
Worm shaft, 15 ... Worm wheel shaft, 16 ... Electromagnetic clutch, 17 ... Second pinion shaft, 18 ... Vehicle height sensor. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
転力を検出するトルクセンサと、 車高を検出する車高センサと、 前記車速センサ、前記トルクセンサ及び前記車高センサ
の各信号を入力とするコントロールユニットと、 車載バッテリから前記コントロールユニットを介して駆
動される直流モータと を備えたモータ駆動式パワーステアリング制御装置にお
いて、 前記トルクセンサからの入力信号により操舵トルク値を
測定する操舵トルク測定手段と、 前記車速センサからの入力信号により車速を測定する車
速測定手段と、 前記車高センサからの入力信号により車高を測定する車
高測定手段と、 前記車高測定手段の出力信号の変動周波数及び変動振幅
が所定値以上の状態が所定時間以上持続した場合に走行
状態と判定する走行判定手段と、 前記車速測定手段の零時に走行判定手段の出力が走行判
定出力の場合には前記車速センサの断線と判定する車速
センサ断線判定手段と、 通常は操舵トルクに応じてモータ電流を決定し、車速セ
ンサ断線判定手段の出力が断線判定出力時には前記モー
タ電流を零に決定するモータ電流決定手段と、 前記モータ電流決定手段の出力に基づき前記モータ電流
を制御するモータ電流制御手段と を備えたことを特徴とするモータ駆動式パワーステアリ
ング制御装置。1. A vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed, a torque sensor provided in the middle of a steering shaft for detecting a turning force of a steering wheel, a vehicle height sensor for detecting a vehicle height, the vehicle speed sensor, the torque sensor, and In a motor-driven power steering control device comprising a control unit that receives each signal of the vehicle height sensor as an input, and a DC motor that is driven from a vehicle-mounted battery via the control unit, an input signal from the torque sensor is used. Steering torque measuring means for measuring a steering torque value, vehicle speed measuring means for measuring a vehicle speed by an input signal from the vehicle speed sensor, vehicle height measuring means for measuring a vehicle height by an input signal from the vehicle height sensor, and The condition that the fluctuation frequency and fluctuation amplitude of the output signal of the vehicle height measuring means are equal to or higher than a predetermined value is maintained for a predetermined time or longer. If the output of the traveling determination means at the time of zero of the vehicle speed measuring means is the traveling determination output, the vehicle speed sensor disconnection determining means for determining that the vehicle speed sensor is disconnected, usually, The motor current is determined according to the steering torque, and when the output of the vehicle speed sensor disconnection determination means is the disconnection determination output, the motor current determination means determines the motor current to zero, and the motor current is determined based on the output of the motor current determination means. A motor drive type power steering control device comprising: a motor current control means for controlling.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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EP87304708A EP0247863B1 (en) | 1986-05-27 | 1987-05-27 | Motor-driven power steering system for a vehicle |
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Publications (2)
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JPS62279169A JPS62279169A (en) | 1987-12-04 |
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JP12400986A Expired - Lifetime JPH069981B2 (en) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | Motor drive type power steering control device |
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-
1986
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Also Published As
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JPS62279169A (en) | 1987-12-04 |
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