JPS62218274A - Control method for motor driven power steering - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enable the smooth action of steering to be performed, by providing the hysteresis in the output current control of a clutch so as to eliminate the generation of unevenness in the steering action, in the case of a power steering in which the turning effect of a motor is transmitted to a pinion shaft through the electromagnetic slip clutch. CONSTITUTION:The second rack toothed part 6b is separately provided from a rack toothed part 6a, meshed with the first pinion shaft controlled by a handle, of a rack shaft 6, and the second pinion shaft 18, turned by a DC motor 13 through an electromagnetic slip clutch 14, worm shaft 15, worm wheel shaft 16 and an electromagnetic clutch 17, is meshed with the second rack toothed part 6b. Each control element 13, 14, 17 is controlled by a control unit 9. Here the control unit 9 provides the hysteresis function to be set for the output current control of the electromagnetic slip clutch 14. That is, the control unit, which sets a clutch current corresponding to the two increase and decrease directions of steering torque detected in a torque sensor 3, prevents a control content from being changed within a hysteresis range.

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.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

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、減速機および伝達機構の応答遅れにより、制御系
として発振しやすい構造となっていた。このため、操舵
トルクむらあるいは衝撃を生じて滑らかなノぞワーステ
アリングとならない問題点がめった。Since the conventional steering device is configured as described above, the control system tends to oscillate due to the response delay of the reduction gear and the transmission mechanism. As a result, the problem frequently arises that uneven steering torque or impact occurs, preventing smooth nose steering.

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、操舵トルクむら等の生じることなく滑らかな
ステアリングの行なえるモータ駆動式パワーステアリン
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 power steering control method that allows smooth steering without causing uneven steering torque.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るパワーステアリング制御方法は、操舵ト
ルクの増減二方向に対して対応するクラッチ電流を設定
し、ヒステリシス範囲内においては制御内容の変更を行
なわないようにしたものである。The power steering control method according to the present invention sets clutch currents corresponding to two directions of increasing and decreasing steering torque, and does not change the control content within the hysteresis range.

〔作用〕[Effect]

この発明における／４’ワーステアリング制御方法は、
上記手段によ多制御するようにしたので、トルクむらが
発生しても制御の変更が行なわれないため発振に至るこ
とはない。The /4′ power steering control method in this invention is as follows:
Since multiple control is performed using the above means, even if torque unevenness occurs, the control is not changed and oscillation does not occur.

〔実施例〕〔Example〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

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、図において、■はハンドルで、３はハンドル
１に加えられた回転力に応じて心気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、２　ａ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のユニバーサルジョ
イント４ａ間を連結する第２のステアリングシャフト。FIG. 1 is a schematic diagram of a motor-driven power steering device. In the figure, ■ is a steering wheel, 3 is a torque sensor that outputs a hypochondrium signal in accordance with the rotational force applied to the steering wheel 1, and 4a is a 1 universal joint, 4b
is the second universal joint, 2 a is the handle 1
A first steering shaft 2b connects the torque sensor 3 and the torque sensor 3, and a second steering shaft 2b connects the torque sensor 3 and the first universal joint 4a.

２ｃは第１めユニバーサルジヨイント４ａと第２のユニ
バーサルジョイン）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＠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−ｉ有するラック軸、７ａは一万のタイロッド
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８ｂとラック軸の他端を連結し
たゴールジヨイントである。９はコントロールユニット
、１０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、上記ハツチＩＪ　−１１
からコントロールユニット９を介して、駆動される。１
４はモータ１３の出力軸と直結して駆動される電磁式す
べりクラッチで、例えばＡ？ウダクラッチかヒステリシ
スクラッチである。１５はすべりクラッチ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。2c is a third steering shaft that connects the first universal joint 4a and the second universal joint 4b. 5 is a first pinion shaft connected to the second universal joint 4b; 6 is a rack shaft having a first rack tooth portion 6a and a second rack tooth portion 6b-i that mesh with the first pinion @5; 7a is a ball joint that connects 10,000 tie rods 8a and one end of the rack shaft 6;
7b is a gorge joint connecting the other tie rod 8b and the other end of the rack shaft. 9 is a control unit, 10 is a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed, 11 is an in-vehicle battery, 12 is a key switch, and 13 is a DC motor having a shunt winding or a magnetic field.
is driven from the control unit 9. 1
4 is an electromagnetic slip clutch that is directly connected to and driven by the output shaft of the motor 13; for example, A? It's either an idle clutch or a hysteresis clutch. 15 is a worm shaft that is connected to the output shaft of the slip clutch 14 and forms a speed reducer; 16 is a worm wheel shaft that engages with the worm shaft 15 and is driven;
Reference numeral 17 denotes an electromagnetic clutch that mechanically connects and disconnects the worm wheel shaft 16 and the second pinion shaft 18 that meshes 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の測定値により操舵トルクの変化方向
を判定する操舵トルク変化方向判定手段、９ｃは周期的
に取９込まれた操舵トルク測定値に対応したクラッチ電
流値を操舵トルク変化方向の増減二方向に関して記憶保
持するクラッチ電流記憶手段、９ｄは上記操舵トルク変
化方向判定手段９ｂの出力と操舵トルク値によりクラッ
チ電流を決定するクラッチ電流決定手段、９ｅは操舵ト
ルク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、９ｆは七−夕印加電圧決定手段９ｅ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、９ｇはクラッチ電流決定手段９ｄの出力に基
づき上記電磁式すべりクラッチ１４の電流を制御するク
ラッチ電流制御手段、９ｈは車速により電磁り２ツチ１
７ｅオン、オフ制御する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 the steering torque based on the input from the torque sensor 3, and 9b is a steering torque measuring means for measuring the steering torque based on the measured value of the torque measuring means 9a. Steering torque change direction determination means for determining the direction of change, clutch current storage means 9c for storing clutch current values corresponding to periodically taken steering torque measurement values in two directions of increase and decrease in the steering torque change direction; 9d is a clutch current determining means that determines the clutch current based on the output of the steering torque change direction determining means 9b and the steering torque value; 9e is a motor applied voltage determining means that determines the motor applied voltage based on the steering torque value; and 9f is a Tanabata Motor applied voltage control means for controlling the voltage applied to the motor 13 based on the output of the applied voltage determining means 9e; clutch current control means 9g for controlling the current of the electromagnetic slip clutch 14 based on the output of the clutch current determining means 9d; 9h is electromagnetic 2x1 depending on vehicle speed
7e is an electromagnetic clutch control means for on/off control.

次に動作を第３図〜第１Ｏ図を含めて説明する。Next, the operation will be explained with reference to FIGS. 3 to 1O.

第３図は電磁丁べりクラッチ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 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１０図はフントロールユニット９の制御グロダラムの
フローチャートである。FIG. 10 is a flowchart of the control system of the hunt roll unit 9.

まず、エンノンの始動に際してキースイッチ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ｌ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′を磁式すべ
りクラッチ１４ｔ″制御する。First, when the key switch 12 is turned on when starting the Ennon, 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 motors 13 and 1' by the magnetic slip clutch 14t'' as shown in FIG.

かくしてモータ１３の制御において、操舵トルクを右方
向に増加すると、ａ点でモータ１３をオンし、モータに
１００％電圧金印加する（ｂ点）。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 (point b).

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％４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平均値が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
になり、ハンドルＩ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のピニ
オン軸１８ｆ：介して第２のラック歯部６ｂへ伝え、−
ンドルｌは軽くなる。When the steering torque is further increased and the steering torque reaches point C, the current in the slip clutch 14 begins to flow, increases approximately logarithmically with respect to the increase in steering torque, and reaches 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 Fig. 4, the torque increases and when it reaches point a, 100% 4 pressure is applied to the motor, so the motor starts rotating and the torque is further increased until the average torque value is 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 I is applied to the worm wheel shaft 16. Electromagnetic clutch 17゜second pinion shaft 18f: transmitted to the second rack tooth section 6b via -
The handle becomes lighter.

以上は、ステアリング装置の静的な動作であるが、第５
図に時間対補助トルクの操舵トルクに対する遅れ時間特
性図に示すように実際の動作においては装置の各要素（
モータ１３．すべりクラッチ１４．ウオーム軸１５．ウ
オームホイール軸１６等）のトルク伝達遅れにより補助
トルクによる付勢が行なわれるまでに時間遅れが発生す
る。このため、この装置は第６図に示した時間対操舵ト
ルクの発振波形図のように最初、トルクむらΔＴが発生
すると伝達遅れにより発振をおこしやすい欠点があった
。そこでこの装置では第７図のヒステリシス付の操舵ト
ルク対電磁式すべりクラッチ電流特性図と第１０図のフ
ローチャートに示すように操舵トルクの増減二方向につ
いて操舵トルクに対応するクラッチ電流を設定し、ヒス
テリシス領域内Ａ（ΔＴＨ＞ΔＴ）においては制御を前
回のままとする。これにより第６図においてトルクむら
ΔＴが発生しても制御の変更が行なわれないため発振に
至らなくなる。The above is the static operation of the steering device, but the fifth
As shown in the delay time characteristic diagram of steering torque versus time versus auxiliary torque, each element of the device (
Motor 13. Slip clutch 14. Worm shaft 15. Due to the delay in torque transmission from the worm wheel shaft 16, etc., a time delay occurs until the auxiliary torque is applied. For this reason, this device has a drawback that, as shown in the oscillation waveform diagram of steering torque versus time shown in FIG. 6, when torque unevenness ΔT initially occurs, oscillation is likely to occur due to transmission delay. Therefore, in this device, as shown in the steering torque vs. electromagnetic slip clutch current characteristic diagram with hysteresis in Fig. 7 and the flowchart in Fig. 10, the clutch current corresponding to the steering torque is set in two directions of increasing and decreasing the steering torque, and the hysteresis is applied. In region A (ΔTH>ΔT), control remains as it was previously. As a result, even if torque unevenness ΔT occurs in FIG. 6, the control is not changed and oscillation does not occur.

次に自動車が走行状態となった場合、第９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１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。さらに車速か上昇し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ｌ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。Next, when the vehicle is in a running state, the current of the electromagnetic slip clutch 14 is controlled to decrease in inverse proportion to the increase in vehicle speed, as shown in FIG. Even if this occurs, no current will flow through the slip clutch 14. When the vehicle speed further increases and reaches point g, the electromagnetic clutch 17 is also turned off and the worm wheel shaft 16 and second pinion shaft 18 are disengaged, resulting in steering without auxiliary bias for the driver who turns the steering wheel l.

なお、ヒステリシスを第８図に示すようにトルクセンサ
３０部分に付けたヒステリシス付きトルクセンサを用い
ても上記と同様の作用が得られる。Note that the same effect as described above can be obtained by using a torque sensor with hysteresis attached to the torque sensor 30 portion as shown in FIG. 8.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したようにこの発明によれば、装置の谷要素の
遅れによる発振対策として、操舵トルクの増減二方向に
対して対応するクラッチ電Ｒ，ヲ設定し、ヒステリシス
範囲内においては制御内容の変更を行なわないようにし
、これによってトルクむらの発生が発振へ至ることを防
止できる。このように装置の各要素の変更なしにコント
ロールユニットの制御プログラムにより見損対策が可能
なため、安価にして操舵感覚のよい／Ｊ？ワーステアリ
ングとなる。As explained above, according to the present invention, as a countermeasure against oscillation caused by the delay of the valley element of the device, the clutch electric current R, is set corresponding to the two directions of increase and decrease of the steering torque, and the control contents are changed within the hysteresis range. This prevents torque unevenness from leading to oscillation. In this way, the control program of the control unit can be used to prevent oversights without changing each element of the device, making it possible to reduce costs and provide a good steering feel. It becomes power steering.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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図はフントロールユニ
ットのグロック回路図、第３図は電磁式すべりクラッチ
の電流特性図、第４図は操舵トルク対モータ印加電圧お
よびすべりクラッチ電流特性図、第５図は時間対補助ト
ルクの操舵トルクに対する遅れ特性図、第６図は時間対
操舵トルクの発振波形図、第７図はヒステリシス付きの
操舵トルク対電磁式すベブタラッチの電流特性図、第８
図はヒステリシス付きのトルクセンサの特性図、第９図
は車速対電磁式すべりクラッチ電流および電磁クラッチ
印加電圧特性図、第１θ図は制御プログラムのフローチ
ャートである。 ■・・・ハンドル、３・・・トルクセンサ、９・・・コ
ントロールユニット、９ａ・・・操舵トルク測定手段、
９ｂ・・・操舵トルク変化方向判定手段、９Ｃ・・・ク
ラッチ電流記憶手段、９ｄ・・・クラッチ電流決定手段
、９ｅ・・・モータ印加電圧決定手段、９ｆ・・・モー
タ印加電圧制御手段、９ｇ・・・クラッチ電流制御手段
、９ｈ・・・電磁クラッチ制御手段、１０・・・車速セ
ンサ、１１・・・バッテリー、１３・・・モータ、１４
・・・電磁式すべりクラッチ、１７・・・電磁クラッチ
。 なお、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 Huntroll unit, Fig. 3 is a current characteristic diagram of an electromagnetic slip clutch, and Fig. 4 is a diagram of a current characteristic of an electromagnetic slip clutch. Steering torque vs. motor applied voltage and slipping clutch current characteristic diagram; Figure 5 is a delay characteristic diagram of auxiliary torque vs. steering torque; Figure 6 is an oscillation waveform diagram of steering torque vs. time; Figure 7 is steering with hysteresis. Torque vs. current characteristic diagram of electromagnetic bevel latch, No. 8
9 is a characteristic diagram of a torque sensor with hysteresis, FIG. 9 is a characteristic diagram of vehicle speed versus electromagnetic slip clutch current and electromagnetic clutch applied voltage, and FIG. 1θ is a flowchart of a control program. ■... Handle, 3... Torque sensor, 9... Control unit, 9a... Steering torque measuring means,
9b... Steering torque change direction determining means, 9C... Clutch current storage means, 9d... Clutch current determining means, 9e... Motor applied voltage determining means, 9f... Motor applied voltage controlling means, 9g ...Clutch current control means, 9h...Electromagnetic clutch control means, 10...Vehicle speed sensor, 11...Battery, 13...Motor, 14
...Electromagnetic slip clutch, 17...Electromagnetic clutch. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）自動車のステアリング装置において、ハンドルの
回転力を検出するトルクセンサと、少なくともトルクセ
ンサ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駆動され
る直流モータと、このモータの出力軸に接続され上記コ
ントロールユニットにより出力電流を制御される電磁式
すべりクラッチ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、上記電磁式すべりクラッチの出力
電流制御にヒステリシスを付け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) A steering device for an automobile includes a torque sensor that detects the rotational force of the steering wheel, a control unit that receives at least a torque sensor signal, a DC motor that is driven from an on-vehicle battery via the control unit, and this motor. A motor-driven power steering control device equipped with an electromagnetic slip clutch connected to the output shaft of the motor and whose output current is controlled by the control unit, characterized in that hysteresis is added to the output current control of the electromagnetic slip clutch. A motor-driven power steering control method. （２）ヒステリシスをトルクセンサに付けたことを特徴
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, characterized in that hysteresis is added to the torque sensor. （３）コントローラユニットは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
の測定手段の測定値と前回の測定値により操舵トルクの
変化方向を判定する操舵トルク変化方向判定手段と、周
期的に取り込まれた操舵トルク測定値に対応したクラッ
チ電流値を上記操舵トルク変化方向の増減二方向に関し
て記憶保持するクラッチ電流記憶手段と、上記操舵トル
ク変化方向判定手段の出力と操舵トルク値によりクラッ
チ電流を決定するクラッチ電流決定手段と、操舵トルク
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、この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
くとも車速により電磁クラッチをオン、オフ制御する電
磁クラッチ制御手段を備え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。(3) The controller unit includes a steering torque measuring means that measures the steering torque based on input from the torque sensor, and a steering torque change direction determining means that determines the direction of change in the steering torque based on the measured value of this measuring means and the previous measured value. , a clutch current storage means for storing and holding a clutch current value corresponding to the periodically taken steering torque measurement value with respect to two directions of increase and decrease of the steering torque change direction; and an output of the steering torque change direction determination means and the steering torque value. a clutch current determining means for determining a clutch current based on a steering torque value, a motor applied voltage determining means for determining a motor applied voltage based on a steering torque value, and a motor applied voltage control for controlling the motor applied voltage based on the output of the motor applied voltage determining means. a clutch current control means for controlling the current of an electromagnetic slip clutch based on the output of the clutch current determining means; and an electromagnetic clutch control means for controlling the electromagnetic clutch on and off based on at least the vehicle speed. A motor-driven power steering control method according to claim 1.