JPS62218272A - Control method for motor driven power steering - Google Patents
Control method for motor driven power steeringInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、自動車の舵取シ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方法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a motor-driven power steering control method for assisting and energizing a steering device of an automobile with the rotational force of a motor.
従来、この種の装置として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
シャフトに補助付勢するものがある。Conventionally, there is a device of this type in which the driving force of a motor is auxilially biased to a steering shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a reduction gear.
従来のステアリング装置は以上のように構成されている
ので、高速操舵時にモータの無負荷回転数より操舵速度
が高くなるとモータが逆に負荷となシ、操舵トルクが大
きくなるという問題点があった。Since conventional steering devices are configured as described above, there was a problem that during high-speed steering, if the steering speed was higher than the no-load rotation speed of the motor, the motor would not be loaded and the steering torque would increase. .
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、高速操舵への追従性を改善するようにしたモ
ータ駆動式ノぞワーステアリング制御方法を得ることを
目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a motor-driven nose wheel steering control method that improves followability to high-speed steering.
この発明に係るパワーステアリング制御方法は、ハンド
ル操舵速度が所定値以上の場合に電磁式すべりクラッチ
電流を操舵速度に応じて減少させ、モータをラック軸か
ら切離すようにするものである。The power steering control method according to the present invention reduces the electromagnetic slip clutch current in accordance with the steering speed to disconnect the motor from the rack shaft when the steering wheel steering speed is equal to or higher than a predetermined value.
この発明における・ぐワーステアリング制御方法は、上
記制御方法により、モータが高速操舵時に負荷になるこ
とがなく、操舵速度センサの追加と制御プログラムの変
更のみで高速操舵への追従性を改善することができる。The steering control method according to the present invention prevents the motor from becoming a load during high-speed steering, and improves followability to high-speed steering simply by adding a steering speed sensor and changing the control program. I can do it.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はモータ駆動式パワーステアリング装置の概要図であ
って、1は操舵回転力を受けるハンドル、3はハンドル
1に加えられた回転力に応じて電気信号を出力するトル
クセンサ、19はハンドル1の操舵速度に応じて電気信
号を出力する操舵速度センサ、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間を連結する第1の
ステアリングシャフト、2bはトルクセンサ3と第1の
ユニバーサルジヨイント4 a f’a’jを連結する
第2のステアリングシャフト、2cは第1のユニバーサ
ルジヨイント4aとi2のユニバーサルソ目イン)4b
間を連結する第3のステアリングシャフトである。5は
第2のユニバーサルジヨイント4bに連結された第1の
ピニオン軸、6は第1のピニオン軸5と噛み合う第1の
ラック歯部6aと第2のラック歯部6bを有するラック
軸、7aは一方のタイロッド8aとラック軸6の一端を
連結したボールジヨイント、7bは他方のタイロッド8
bとラック軸の他端を連結したざ−ルジョイントである
。9はコントロールユニット、1゜は車速を検出する車
速センサ、11は車載用のバッテリー、12はキースイ
ッチ、13は分巻または磁石界磁を有する直流モータで
、上記バッテリ □−11からコントロールユニット9
を介して駆動される。14はモータ13の出力軸と直結
して駆動される電磁式すベシクラッチで、例えばノクウ
ダクラッチかヒステリシスクラッチである。15はすベ
シクラッチ14の出力軸に連結され減速機を形成するウ
オーム軸、16はウオーム軸15と噛み合って駆動され
るウオームホイール軸、17はウオームホイール軸16
とラック軸6の第2の歯部6bと噛み合う第2のピニオ
ン軸18間の機械的な連結をコントロールユニット9の
指示に従って結合、離脱する電磁クラッチである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure is a schematic diagram of a motor-driven power steering device, where 1 is a steering wheel that receives steering torque, 3 is a torque sensor that outputs an electric signal according to the rotational force applied to the steering wheel 1, and 19 is a steering wheel that receives a steering torque. a steering speed sensor that outputs an electric signal according to the steering speed; 4a is a first universal joint; 4b is a second universal joint;
2a is a first steering shaft that connects the handle 1 and the torque sensor 3, 2b is a second steering shaft that connects the torque sensor 3 and the first universal joint 4a f'a'j, and 2c is the first steering shaft. Universal joint 4a and i2 universal joint in) 4b
This is the third steering shaft that connects the two. 5 is a first pinion shaft connected to the second universal joint 4b; 6 is a rack shaft having a first rack tooth 6a and a second rack tooth 6b that mesh with the first pinion shaft 5; 7a; 7b is a ball joint connecting one tie rod 8a and one end of the rack shaft 6, and 7b is the other tie rod 8.
This is a monkey joint that connects b and the other end of the rack shaft. 9 is a control unit, 1° is a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed, 11 is an in-vehicle battery, 12 is a key switch, 13 is a DC motor having a shunt winding or a magnet field, and the control unit 9 is connected from the battery □-11 to the control unit 9.
Driven through. Reference numeral 14 denotes an electromagnetic clutch that is directly connected to and driven by the output shaft of the motor 13, and is, for example, a clutch clutch or a hysteresis clutch. 15 is a worm shaft connected to the output shaft of the subvesi clutch 14 to form a speed reducer; 16 is a worm wheel shaft that engages with the worm shaft 15 and is driven; 17 is a worm wheel shaft 16
This is an electromagnetic clutch that mechanically connects and disconnects the second pinion shaft 18 that engages with the second tooth portion 6b of the rack shaft 6 according to instructions from the control unit 9.
第2図はコントロールユニット9の具体的構成を示すブ
ロック図で、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はこのト
ルク測定手段9aの測定値によりモータ印加電圧を決定
するモータ印加電圧決定手段、9cは操舵速度センサ1
9からの入力によシハンドルlの操舵速度を測定する操
舵速度測定手段、9dは操舵速度測定手段9Cの測定値
が所定値以上の場合、この測定値に応じて減少させ、所
定値以下の場合操舵トルク測定値によシフラッチ電流を
決定するクラッチ電流決定手段、 9eはモータ印加電
圧決定手段9bの出力に基づきモータ13の印加電圧を
制御するモータ印加電圧制御手段、9fはクラッチ電流
決定手段9dの出力に基づきすべ夛クラッチ14の電流
を制御するクラッチ電流制御手段、9gは車速により定
まる条件にて電磁クラッチ17を結合、離脱する制御を
行なう電磁クラッチ制御手段である。FIG. 2 is a block diagram showing the specific configuration of the control unit 9, in which 9a is a steering torque measuring means for measuring steering torque based on the input from the torque sensor 3, and 9b is a voltage applied to the motor based on the measured value of the torque measuring means 9a. 9c is a steering speed sensor 1
Steering speed measuring means 9d measures the steering speed of the steering wheel l based on the input from 9. When the measured value of the steering speed measuring means 9C is above a predetermined value, it is decreased according to this measured value, 9e is a motor applied voltage control means that controls the voltage applied to the motor 13 based on the output of the motor applied voltage determining means 9b; 9f is a clutch current determining means 9d; 9g is an electromagnetic clutch control means that controls the engagement and disengagement of the electromagnetic clutch 17 under conditions determined by the vehicle speed.
次に動作を第3図〜第6図を含めて説明する。Next, the operation will be explained with reference to FIGS. 3 to 6.
第3図は電磁すべりクラッチ14のクラッチ電流対伝達
トルク特性図、第4図は操舵トルク対モータ13印加電
圧およびすべりクラッチ14電流の制御特性図である。FIG. 3 is a clutch current versus transmission torque characteristic diagram of the electromagnetic slip clutch 14, and FIG. 4 is a control characteristic diagram of steering torque versus voltage applied to the motor 13 and slip clutch 14 current.
第6図はコントロールユニット9の制御グロダラムのフ
ローチャートでおる。FIG. 6 is a flowchart of the control program of the control unit 9.
まず、エンジンの始動に際してギースイッチ12をオン
すると、電磁クラッチ17がオンしウオームホイール軸
16と第2のピニオン軸18が連結される。この状態で
ハンドル1に回転力を与えると、コントロールユニット
9は第4図に示すようにモータ13および電磁式すべり
クラッチ14を制御する。かくしてモータ13の制御に
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、モータに100%電圧を印加する(b
点)。さらに操舵トルクを増加し操舵トルクがC点にな
るとすべりクラッチ14の電流が流れ始め、操舵トルク
の増加に対し略対数的に増加し、100%電流となる(
d点)。逆にトルクを減少してトルクがd点よりすべり
クラッチ14の電流は減少し、C点で0%となる。さら
にトルクが減少しe点となるとモータ13はオフし、印
加電圧は0%(F点)となる。このことは左方向でも略
同様な制御が行なわれる。上記すべりクラッチ14の特
性は第3図に示すようにクラッチ電流に対して伝達トル
ク、すなわちすべりトルクが略比例的に増加する範囲が
用いられる。したがって第4図でトルクが増加し、a点
に達するとモータには100%電圧が印加されるので、
モータは回転し始めさらにトルクを増加してトルクがC
点からすべりクラッチ14の電流を除々に増加するため
、ウオーム軸15への出力トルクは除々に増加すること
になシ、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16.電磁クラッチ17゜第2のヒ=
オン軸18を介して第2のラック歯部6bへ伝え、ハン
ドル1は軽くなる。First, when the gear switch 12 is turned on when starting the engine, the electromagnetic clutch 17 is turned on and the worm wheel shaft 16 and the second pinion shaft 18 are connected. When a rotational force is applied to the handle 1 in this state, the control unit 9 controls the motor 13 and the electromagnetic slip clutch 14 as shown in FIG. Thus, in controlling the motor 13, when the steering torque is increased to the right, the motor 13 is turned on at point a and 100% voltage is applied to the motor (b
point). When the steering torque is further increased and the steering torque reaches point C, the current in the slip clutch 14 begins to flow, and increases approximately logarithmically with respect to the increase in steering torque, reaching 100% current (
point d). Conversely, when the torque is decreased, the current of the slip clutch 14 decreases from point d and reaches 0% at point C. When the torque further decreases to point e, the motor 13 is turned off and the applied voltage becomes 0% (point F). Almost the same control is performed in the left direction as well. As shown in FIG. 3, the characteristics of the slip clutch 14 are such that the transmission torque, that is, the slip torque, increases substantially proportionally to the clutch current. Therefore, in Figure 4, the torque increases and when it reaches point a, 100% voltage is applied to the motor, so
The motor begins to rotate and further increases the torque until the torque reaches C.
Since the current of the slip clutch 14 is gradually increased from this point, the output torque to the worm shaft 15 is gradually increased, and an auxiliary torque corresponding to the force applied to the handle 1 is applied to the worm wheel shaft 16. Electromagnetic clutch 17° 2nd h=
This is transmitted to the second rack tooth portion 6b via the on-shaft 18, and the handle 1 becomes lighter.
以上は、ステアリング装置の静的な動作であるが、ハン
ドル1を急操舵した場合には、モータ13の無負荷回転
数以上に操舵速度が高くなるとモータ13が逆に負荷と
なり、操舵トルクが大きくなってツクワーステアリング
なしの時以上にノ1ンドル1が重く感じる。そこで、こ
の装置では第6図のフローチャートで示すようにノ・ン
ドル操舵速度が所定値W以上の場合にはすべりクラッチ
14の電流を操舵速度に応じて減少させてモータ13と
ラック軸6間の接続を遮断することにより、モータが高
速操舵時に負荷にならないようにした。このことにより
、高速操舵時にハンドルが・ぐワーステアリングなしの
時以上に重くなることがない。The above is a static operation of the steering device, but when the steering wheel 1 is suddenly turned, if the steering speed becomes higher than the no-load rotation speed of the motor 13, the motor 13 becomes a load, and the steering torque increases. The steering wheel feels heavier than without the steering wheel. Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 6, this device reduces the current of the slip clutch 14 in accordance with the steering speed when the steering wheel speed is equal to or higher than a predetermined value W, thereby reducing the current between the motor 13 and the rack shaft 6. By cutting off the connection, the motor was prevented from being loaded during high-speed steering. This prevents the steering wheel from becoming heavier than when no power steering is used during high-speed steering.
次に自動車が走行状態となった場合、第5図の車速対す
べpクラッチ電流および電磁クラッチ電圧特性図に示す
ように電磁式すべりクラッチ14の電流は、車速の増加
に反比例して減少するように制御し、f点ではハンドル
lに回転力が発生してもすべりクラッチ14には電流は
流れなくなる。Next, when the car is in a running state, the current of the electromagnetic slip clutch 14 decreases in inverse proportion to the increase in vehicle speed, as shown in the vehicle speed vs. p clutch current and electromagnetic clutch voltage characteristics diagram in Figure 5. At point f, no current flows through the slip clutch 14 even if rotational force is generated in the handle l.
さらに車速が上昇しg点に達すると、電磁クラッチ17
もオフし、ウオームホイール軸16と第2のピニオン軸
18は離脱するのでハンドル1を廻す運転者にとっては
補助付勢のないステアリングとなる。When the vehicle speed further increases and reaches point g, the electromagnetic clutch 17
Since the worm wheel shaft 16 and the second pinion shaft 18 are disengaged, the driver who turns the steering wheel 1 experiences steering without auxiliary bias.
以上説明したようにこの発明によれば、ノ・ンドル操舵
速度が所定値以上の場合に電磁式すべりクラッチ電流を
操舵速度に応じて減少させ、モータをラック軸より切離
するようにしたので、モータが高速操舵時に負荷が加わ
ることなく、操舵速度センサの追加と制御グロダラムの
変更のみで高速操舵への追従のよいノ(ワーステアリン
グとなる。As explained above, according to the present invention, when the steering wheel steering speed is above a predetermined value, the electromagnetic slip clutch current is reduced in accordance with the steering speed, and the motor is disconnected from the rack shaft. No load is applied to the motor during high-speed steering, and by simply adding a steering speed sensor and changing the control groudram, it is possible to perform power steering that can easily follow high-speed steering.
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
ステアリング装置の概要図、第2図はコントロールユニ
ットのグロック回路図、第3図は電磁式すべりクラッチ
電流対伝達トルク特性図、第4図は操舵トルク対モータ
印加電圧およびすベククラッチ電流特性図、第5図は車
速対すベシクラッチ電流および電磁クラッチ印加電圧特
性図、第6図は制御グロダラムのフローチャートである
。
■・・・ハンドル、3・・・トルクセンサ、5・・・第
1のビニオン軸、6・・・ラック軸、6 a・・・第1
のラック歯部−6b・・・第2のラック歯部、9・・・
コントロールユニット、9a・・・操舵トルク測定手段
、9b・・・モータ印加電圧決定手段、9C・・・操舵
速度測定手段、9d・・・クラッチ電流決定手段、9e
・・・モータ印加電圧制御手段、9f・・・クラッチ電
流制御手段、9g・・・電磁クラッチ制御手段、10・
・・車速センサ、13・・・モータ、14・・・電磁式
すべりクラッチ、15・・・ウオームM、16・・・ウ
オームホイール軸、17・・・電磁クラッチ、18・・
・第2のピニオン軸。
なお1図中、同一符号は同−又は相当部分を示すOFig. 1 is a schematic diagram of a motor-driven power steering device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a Glock circuit diagram of a control unit, Fig. 3 is a diagram of current versus transmission torque characteristics of an electromagnetic slip clutch, and Fig. 4 FIG. 5 is a characteristic diagram of steering torque versus motor applied voltage and electromagnetic clutch applied voltage, FIG. 5 is a characteristic diagram of vehicle speed versus vehicle speed, vector clutch current and electromagnetic clutch applied voltage, and FIG. 6 is a flowchart of the control system. ■... Handle, 3... Torque sensor, 5... First binion shaft, 6... Rack shaft, 6 a... First
Rack tooth portion -6b...Second rack tooth portion, 9...
Control unit, 9a... Steering torque measuring means, 9b... Motor applied voltage determining means, 9C... Steering speed measuring means, 9d... Clutch current determining means, 9e
...Motor applied voltage control means, 9f...Clutch current control means, 9g...Electromagnetic clutch control means, 10.
... Vehicle speed sensor, 13... Motor, 14... Electromagnetic slip clutch, 15... Worm M, 16... Worm wheel shaft, 17... Electromagnetic clutch, 18...
・Second pinion shaft. In addition, in Figure 1, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (2)
する車速センサと、ステアリングシャフトの途中に設け
られハンドルの回転力を検出するトルクセンサおよびハ
ンドルの操舵速度を検出する操舵速度センサと、ハンド
ルによりステアリングシャフトおよびユニバーサルジョ
イントを介して駆動される第1のピニオン軸と、このピ
ニオン軸と噛み合い駆動されるラック軸の第1のラック
歯部と、上記車速センサとトルクセンサおよび操舵速度
センサの信号を入力とするコントロールユニットと、車
載用バッテリーからコントロールユニットを介して枢動
される直流モータと、モータの出力軸に直結されコント
ロールユニットの出力電流によつて略比例的に伝達トル
クを上昇する電磁式すべりクラッチと、このクラッチの
出力軸に直結され減速機を構成するウォーム軸とウォー
ムホィール軸と、ウォームホィール軸と第1あるいは第
2のピニオン軸間の回転力をコントロールユニットによ
つて結合、離脱する電磁クラッチを備え、上記第2のピ
ニオン軸を有する場合、このピニオン軸とラック軸の第
1のラック歯部と連続または別個に切られる第2のラッ
ク歯部を噛み合わせて駆動するモータ駆動式パワーステ
アリング制御方法において、トルクセンサからの入力に
より操舵トルクを測定する操舵トルク測定手段と、この
トルク測定手段の測定値によりモータ印加電圧を決定す
るモータ印加電圧決定手段と、操舵速度センサからの入
力によりハンドル操舵速度を測定する操舵速度測定手段
と、この測定手段の測定値が所定値以上の場合には操舵
速度に応じて減少させ、操舵速度以下の場合に上記操舵
トルク測定値によりクラッチ電流を決定するクラッチ電
流決定手段と、モータ印加電圧決定手段の出力に基づき
上記モータ印加電圧を制御するモータ印加電圧制御手段
と、クラッチ電流決定手段の出力に基づき電磁式すべり
クラッチの電流を制御するクラッチ電流制御手段と、少
なくとも車速により定まる条件にて電磁クラッチを結合
、離脱する制御を行なう電磁クラッチ制御手段とを備え
たことを特徴とするモータ駆動式パワー ステアリング制御方法。(1) In an automobile steering device, a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed, a torque sensor installed in the middle of the steering shaft that detects the rotational force of the steering wheel, a steering speed sensor that detects the steering speed of the steering wheel, and a steering shaft that is connected to the steering wheel. and a first pinion shaft that is driven via a universal joint, a first rack tooth of a rack shaft that meshes with and is driven by this pinion shaft, and inputs signals from the vehicle speed sensor, torque sensor, and steering speed sensor. a DC motor that is pivoted from the vehicle battery via the control unit, and an electromagnetic slip clutch that is directly connected to the output shaft of the motor and increases the transmitted torque approximately proportionally to the output current of the control unit. A worm shaft and a worm wheel shaft that are directly connected to the output shaft of this clutch and constitute a reducer, and an electromagnetic system that connects and disconnects the rotational force between the worm wheel shaft and the first or second pinion shaft by means of a control unit. When the clutch is provided and the second pinion shaft is provided, the motor-driven power is driven by meshing the pinion shaft with the first rack teeth of the rack shaft and the second rack teeth that are cut continuously or separately. The steering control method includes: a steering torque measuring means for measuring steering torque based on an input from a torque sensor; a motor applied voltage determining means for determining a motor applied voltage based on a measured value of the torque measuring means; A steering speed measuring means for measuring the steering speed of the steering wheel, and when the measured value of the measuring means is above a predetermined value, the clutch current is decreased in accordance with the steering speed, and when it is below the steering speed, the clutch current is determined based on the measured value of the steering torque. motor applied voltage control means that controls the motor applied voltage based on the output of the motor applied voltage determining means; and clutch current control that controls the current of the electromagnetic slip clutch based on the output of the clutch current determining means. and electromagnetic clutch control means for controlling engagement and disengagement of an electromagnetic clutch under conditions determined by at least vehicle speed.
ステリシスクラッチとしたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のモータ駆動式パワーステアリング制御
方法。(2) The motor-driven power steering control method according to claim 1, wherein the electromagnetic sliding clutch is a powder clutch or a hysteresis clutch.
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JP61063484A JPS62218272A (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Control method for motor driven power steering |
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EP92202439A EP0513941A2 (en) | 1986-03-19 | 1987-03-19 | Motor-driven power steering system for a vehicle |
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EP87302394A EP0238348B1 (en) | 1986-03-19 | 1987-03-19 | Motor-driven power steering system for a vehicle |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62218272A true JPS62218272A (en) | 1987-09-25 |
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ID=13230562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP61063484A Pending JPS62218272A (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Control method for motor driven power steering |
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Country | Link |
---|---|
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-
1986
- 1986-03-19 JP JP61063484A patent/JPS62218272A/en active Pending
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