JP5895649B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、ステアリング装置およびモーターを有する電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus having a steering apparatus and a motor.
特許文献1の電動パワーステアリング装置は、ステアリング装置およびモーターを有する。ステアリング装置は、ステアリングシャフト、減速機構、およびラックシャフトを有する。モーターは、減速機構を介してステアリングシャフトにトルクを付与する。ラックシャフトは、ステアリングシャフトの回転に応じて軸方向へ移動することにより、タイロッドを介してタイヤの転舵角を変更する。 The electric power steering device of Patent Document 1 includes a steering device and a motor. The steering device includes a steering shaft, a speed reduction mechanism, and a rack shaft. The motor applies torque to the steering shaft via the speed reduction mechanism. The rack shaft moves in the axial direction according to the rotation of the steering shaft, thereby changing the turning angle of the tire via the tie rod.
上記電動パワーステアリング装置において、タイヤを介して路面から受けた反力は、ラックシャフトおよびステアリングシャフトを介してステアリングホイールに伝達される。しかし、ステアリングシャフトにモーターが連結されているため、ステアリングホイールに反力が伝達される過程においてモーターの慣性力により反力が小さくなる。このため、運転者がタイヤと路面との接触状態を正確に把握できないおそれがある。 In the electric power steering apparatus, the reaction force received from the road surface via the tire is transmitted to the steering wheel via the rack shaft and the steering shaft. However, since the motor is connected to the steering shaft, the reaction force is reduced by the inertial force of the motor in the process in which the reaction force is transmitted to the steering wheel. For this reason, there is a possibility that the driver cannot accurately grasp the contact state between the tire and the road surface.
なお、ここではモーターのトルクがステアリングシャフトに付与される構成の電動パワーステアリング装置の課題について言及しているが、ステアリング装置におけるステアリングシャフトとは別の部品にモーターのトルクが付与される構成の電動パワーステアリング装置においても上記課題と同様の課題が存在する。 In addition, although the subject of the electric power steering device of the structure where the torque of the motor is applied to the steering shaft is mentioned here, the electric motor of the configuration where the torque of the motor is applied to a component different from the steering shaft in the steering device. A problem similar to the above problem also exists in the power steering apparatus.
本発明は、上記課題を解決するため、タイヤと路面との接触状態を運転者に対して正確に伝達することが可能な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。 In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of accurately transmitting a contact state between a tire and a road surface to a driver.
(1)第1の手段は、請求項1に記載の発明すなわち、ステアリングホイールが取り付けられるステアリングシャフト、および前記ステアリングシャフトの回転に応じてタイヤの転舵角を変化させるラックシャフトを有するステアリング装置と、前記ステアリング装置にトルクを付与するモーターと、前記ステアリングシャフトのトルクに応じて変化する操舵信号の積分値、および前記ステアリング装置が前記タイヤから受ける反力に応じて変化する反力信号の積分値を算出し、前記操舵信号の積分値と前記反力信号の積分値との差である積分値差と前記反力信号とに基づいて、前記モーターを駆動する駆動信号を生成する制御装置とを有する電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。 (1) A first means is the invention according to claim 1, that is, a steering device having a steering shaft to which a steering wheel is attached, and a rack shaft that changes a turning angle of a tire in accordance with rotation of the steering shaft. An integrated value of a steering signal that changes according to the torque of the steering shaft, a motor that applies torque to the steering device, and an integrated value of a reaction force signal that changes according to a reaction force that the steering device receives from the tire And a control device that generates a drive signal for driving the motor based on the integral value difference that is the difference between the integral value of the steering signal and the integral value of the reaction force signal and the reaction force signal. The gist of the invention is an electric power steering device.
電動パワーステアリング装置において、タイヤを介して路面から受けた反力がモーターの慣性力の影響を受けることなくステアリングホイールに伝達されると仮定したとき、操舵信号の積分値は反力信号の積分値に対応する大きさを示す。このため、積分値差は、タイヤを介して路面から受けた反力のうち、ステアリングホイールに伝達される過程において消失した分を反映した値とみなすことができる。 In an electric power steering device, when it is assumed that the reaction force received from the road surface via the tire is transmitted to the steering wheel without being affected by the inertia force of the motor, the integral value of the steering signal is the integral value of the reaction force signal. The size corresponding to is shown. For this reason, the integral value difference can be regarded as a value reflecting the amount of the reaction force received from the road surface via the tire and lost in the process of being transmitted to the steering wheel.
上記電動パワーステアリング装置は、以上の事項を踏まえて、積分値差および反力信号に基づいてモーターに対する駆動信号を生成する。このため、この駆動信号を受けたモーターが発生するトルクは、ステアリングホイールに伝達される過程において消失した反力に相当する成分を含む。このため、タイヤと路面との接触状態を運転者に対して正確に伝達することができる。 The electric power steering device generates a drive signal for the motor based on the integrated value difference and the reaction force signal in consideration of the above matters. Therefore, the torque generated by the motor that has received this drive signal includes a component corresponding to the reaction force that disappears in the process of being transmitted to the steering wheel. For this reason, the contact state between the tire and the road surface can be accurately transmitted to the driver.
(2)第2の手段は、請求項2に記載の発明すなわち、前記ステアリング装置は、タイロッドを有し、前記制御装置は、前記タイロッドまたは前記ラックシャフトの軸方向の荷重に応じて変化する信号を前記反力信号として取り扱う請求項1に記載の電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。 (2) The second means is the invention according to claim 2, that is, the steering device has a tie rod, and the control device is a signal that changes in accordance with an axial load of the tie rod or the rack shaft. The gist of the present invention is the electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is handled as the reaction force signal.
(3)第3の手段は、請求項3に記載の発明すなわち、前記電動パワーステアリング装置は、バンドパスフィルターを有し、前記制御装置は、前記バンドパスフィルターを通過した前記操舵信号および前記反力信号のそれぞれに基づいて、前記操舵信号の積分値および前記反力信号の積分値を算出する請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。 (3) The third means is the invention according to claim 3, that is, the electric power steering device has a band-pass filter, and the control device receives the steering signal passing through the band-pass filter and the reaction signal. The gist of the present invention is the electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein an integral value of the steering signal and an integral value of the reaction force signal are calculated based on each of the force signals.
ステアリング装置においては、シミー現象またはジャダー現象に基づく振動がタイヤから伝達される場合がある。一般に、シミー現象またはジャダー現象に基づくステアリング装置の振動にともないステアリングホイールが振動するとき、運転者はこの振動を不快に感じる。 In a steering device, vibration based on a shimmy phenomenon or a judder phenomenon may be transmitted from a tire. In general, when the steering wheel vibrates with the vibration of the steering device based on the shimmy phenomenon or judder phenomenon, the driver feels this vibration uncomfortable.
上記電動パワーステアリング装置は、以上の事項を踏まえて、バンドパスフィルターを通過した操舵信号および反力信号のそれぞれに基づいて、操舵信号の積分値および反力信号の積分値を算出する。このため、バンドパスフィルターの周波数帯域に適当な周波数帯域を割り当てることにより、シミー現象またはジャダー現象に基づく振動成分の影響が低減された操舵信号の積分値および反力信号の積分値が得られる。このため、運転者に不快な振動が伝達されるおそれが小さくなる。 The electric power steering apparatus calculates the integrated value of the steering signal and the integrated value of the reaction force signal based on the steering signal and the reaction force signal that have passed through the bandpass filter, based on the above matters. Therefore, by assigning an appropriate frequency band to the frequency band of the bandpass filter, an integrated value of the steering signal and an integrated value of the reaction force signal in which the influence of the vibration component based on the shimmy phenomenon or the judder phenomenon is reduced can be obtained. For this reason, a possibility that an unpleasant vibration will be transmitted to a driver becomes small.
(4)第4の手段は、請求項4に記載の発明すなわち、前記制御装置は、前記積分値差、前記反力信号、およびゲインに基づいて前記駆動信号を生成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。 (4) The fourth means is the invention according to claim 4, that is, the control device generates the drive signal based on the integral value difference, the reaction force signal, and a gain. The gist is the electric power steering apparatus according to any one of the above.
上記電動パワーステアリング装置によれば、駆動信号によって示されるモーターのトルクをゲインに応じて調整することができる。このため、積分値差が大きすぎること、または積分値差が小さすぎることに起因して、タイヤと路面との接触状態が運転者に対して正確に伝達されない状況が生じるおそれが小さくなる。 According to the electric power steering apparatus, the torque of the motor indicated by the drive signal can be adjusted according to the gain. For this reason, the possibility that a situation in which the contact state between the tire and the road surface is not accurately transmitted to the driver due to the integral value difference being too large or the integral value difference being too small is reduced.
(5)第5の手段は、請求項5に記載の発明すなわち、前記制御装置は、車速が大きくなるにつれて前記ゲインを大きくする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。 (5) The fifth means is the electric power steering device according to claim 4, wherein the control device increases the gain as the vehicle speed increases. .
一般に、車速が大きくなるにつれて運転者の意識がより強く車両進行方向に向けられる。すなわち、車速が小さい場合と比較して、ステアリングホイールに向けられる意識が相対的に低下する。 In general, as the vehicle speed increases, the driver's consciousness is more strongly directed in the vehicle traveling direction. That is, compared with the case where the vehicle speed is low, the consciousness directed to the steering wheel is relatively lowered.
上記電動パワーステアリング装置は、この点を踏まえて、車速が大きくなるにつれてゲインを大きくする。このため、駆動信号によって示されるモーターのトルクに含まれる反力に相当する成分も車速が大きくなるにつれて大きくなる。このため、車両が高速で走行している場合において、タイヤと路面との接触状態を運転者に対して正確に伝達することができる。 Based on this point, the electric power steering device increases the gain as the vehicle speed increases. For this reason, the component corresponding to the reaction force included in the torque of the motor indicated by the drive signal also increases as the vehicle speed increases. For this reason, when the vehicle is traveling at high speed, the contact state between the tire and the road surface can be accurately transmitted to the driver.
(6)第6の手段は、請求項6に記載の発明すなわち、前記制御装置は、前記ゲイン、前記積分値差、および前記反力信号に基づいて前記モーターのトルクを補正する補正値を算出し、前記補正値に対する上限ガード値が設定されている請求項4または5に記載の電動パワーステアリング装置であることを要旨とする。 (6) The sixth means is the invention according to claim 6, that is, the control device calculates a correction value for correcting the torque of the motor based on the gain, the integral value difference, and the reaction force signal. The gist of the present invention is the electric power steering apparatus according to claim 4, wherein an upper limit guard value for the correction value is set.
上記電動パワーステアリング装置によれば、上限ガード値よりも大きい補正値に基づいてモーターがトルクを発生することが抑制される。このため、補正値が大きすぎることに起因して、タイヤと路面との接触状態が運転者に対して正確に伝達されない状況が生じるおそれが小さくなる。 According to the electric power steering device, the motor is prevented from generating torque based on a correction value larger than the upper limit guard value. For this reason, the possibility that a situation in which the contact state between the tire and the road surface is not accurately transmitted to the driver due to the correction value being too large is reduced.
本発明は、タイヤと路面との接触状態を運転者に対して正確に伝達することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。 The present invention provides an electric power steering apparatus capable of accurately transmitting a contact state between a tire and a road surface to a driver.
図1を参照して、電動パワーステアリング装置1の全体構成について説明する。
電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2、タイヤ3、ステアリング装置10、およびアシスト装置40を有する。
With reference to FIG. 1, the whole structure of the electric power steering apparatus 1 is demonstrated.
The electric power steering device 1 includes a steering wheel 2, a tire 3, a steering device 10, and an assist device 40.
ステアリング装置10は、ステアリングシャフト20、ラックシャフト31、およびタイロッド32を有する。
ステアリングシャフト20は、コラムシャフト21、インターミディエイトシャフト22、およびピニオンシャフト23を有する。
The steering device 10 includes a steering shaft 20, a rack shaft 31, and a tie rod 32.
The steering shaft 20 includes a column shaft 21, an intermediate shaft 22, and a pinion shaft 23.
ステアリングホイール2は、コラムシャフト21に連結される。コラムシャフト21は、インターミディエイトシャフト22に連結される。インターミディエイトシャフト22は、ピニオンシャフト23に連結される。 The steering wheel 2 is connected to the column shaft 21. The column shaft 21 is connected to the intermediate shaft 22. The intermediate shaft 22 is connected to the pinion shaft 23.
ラックシャフト31は、ピニオンシャフト23と噛み合う。タイロッド32は、ラックシャフト31の両端に連結される。タイロッド32は、ナックル(図示略)を介してタイヤ3に連結される。 The rack shaft 31 meshes with the pinion shaft 23. The tie rod 32 is connected to both ends of the rack shaft 31. The tie rod 32 is connected to the tire 3 via a knuckle (not shown).
アシスト装置40は、操舵トルクセンサー41、反力センサー42、車速センサー43、モーター51、減速機構52、および制御装置60を有する。
操舵トルクセンサー41は、コラムシャフト21と減速機構52との連結箇所よりもステアリングホイール2側において、コラムシャフト21のねじれ量に応じて変化する信号を操舵信号Tsとして生成する。操舵信号Tsは、コラムシャフト21が正回転することによってねじれるときに正の符号を有する。一方、操舵信号Tsは、コラムシャフト21が逆回転することによってねじれるときに負の符号を有する。
The assist device 40 includes a steering torque sensor 41, a reaction force sensor 42, a vehicle speed sensor 43, a motor 51, a speed reduction mechanism 52, and a control device 60.
The steering torque sensor 41 generates, as the steering signal Ts, a signal that changes in accordance with the amount of twist of the column shaft 21 on the steering wheel 2 side of the connection portion between the column shaft 21 and the speed reduction mechanism 52. The steering signal Ts has a positive sign when the column shaft 21 is twisted by forward rotation. On the other hand, the steering signal Ts has a negative sign when the column shaft 21 is twisted by reverse rotation.
反力センサー42は、タイロッド32の軸方向の長さの変化に応じて変化する信号を反力信号Hsとして生成する歪みゲージである。反力信号Hsは、コラムシャフト21の正回転に対応する方向にタイヤ3の転舵角が変化することによってタイロッド32が力を受けたときの長さの変化方向を正の符号で示す。一方、反力信号Hsは、コラムシャフト21の逆回転に対応する方向にタイヤ3の転舵角が変化することによってタイロッド32が力を受けたときの長さの変化方向を負の符号で示す。 The reaction force sensor 42 is a strain gauge that generates a signal that changes in accordance with a change in the axial length of the tie rod 32 as a reaction force signal Hs. The reaction force signal Hs indicates, with a positive sign, a direction of change in length when the tie rod 32 receives force due to a change in the turning angle of the tire 3 in a direction corresponding to the forward rotation of the column shaft 21. On the other hand, the reaction force signal Hs indicates a change direction of the length when the tie rod 32 receives a force by changing the turning angle of the tire 3 in a direction corresponding to the reverse rotation of the column shaft 21 with a negative sign. .
車速センサー43は、車両の車速Vに応じて変化する信号を車速信号Vsとして生成する。
モーター51は、制御装置60によって生成される駆動信号Ksに応じて、コラムシャフト21に付与するモータートルクTmを発生する。
The vehicle speed sensor 43 generates a signal that changes according to the vehicle speed V of the vehicle as the vehicle speed signal Vs.
The motor 51 generates a motor torque Tm to be applied to the column shaft 21 according to the drive signal Ks generated by the control device 60.
減速機構52は、ウォームシャフト53と、ウォームホイール54とを有する。ウォームシャフト53は、モーター51の出力軸に固定される。ウォームホイール54は、コラムシャフト21に固定される。ウォームホイール54は、ウォームシャフト53と噛み合う。 The speed reduction mechanism 52 includes a worm shaft 53 and a worm wheel 54. The worm shaft 53 is fixed to the output shaft of the motor 51. The worm wheel 54 is fixed to the column shaft 21. The worm wheel 54 meshes with the worm shaft 53.
制御装置60は、操舵トルクセンサー41、反力センサー42、および車速センサー43から得られる信号に基づいてモータートルクTmを決定する。制御装置60は、モーター51のトルクをモータートルクTmにする駆動信号Ksを生成する。 The control device 60 determines the motor torque Tm based on signals obtained from the steering torque sensor 41, the reaction force sensor 42, and the vehicle speed sensor 43. The control device 60 generates a drive signal Ks that changes the torque of the motor 51 to the motor torque Tm.
電動パワーステアリング装置1の動作について説明する。
運転者は、タイヤ3の転舵角を変更するとき、ステアリングホイール2に操舵トルクTuを入力する。ステアリングシャフト20は、ステアリングホイール2と一体的に回転する。
The operation of the electric power steering apparatus 1 will be described.
The driver inputs the steering torque Tu to the steering wheel 2 when changing the turning angle of the tire 3. The steering shaft 20 rotates integrally with the steering wheel 2.
制御装置60は、操舵信号Tsに基づいてコラムシャフト21のトルクTcを認識する。制御装置60は、車速信号Vsに基づいて車速Vを認識する。制御装置60は、反力信号Hsに基づいてタイロッド32の軸方向に生じる力を反力Fとして認識する。制御装置60は、トルクTcおよび車速Vに基づいてモータートルクTmを算出する。制御装置60は、操舵信号Tsおよび反力信号Hsに基づいてモータートルクTmを補正する。制御装置60は、補正したモータートルクTmでモーター51を駆動する駆動信号Ksを生成する。 The control device 60 recognizes the torque Tc of the column shaft 21 based on the steering signal Ts. The control device 60 recognizes the vehicle speed V based on the vehicle speed signal Vs. The control device 60 recognizes the force generated in the axial direction of the tie rod 32 as the reaction force F based on the reaction force signal Hs. The control device 60 calculates the motor torque Tm based on the torque Tc and the vehicle speed V. The control device 60 corrects the motor torque Tm based on the steering signal Ts and the reaction force signal Hs. The control device 60 generates a drive signal Ks that drives the motor 51 with the corrected motor torque Tm.
ラックシャフト31は、ステアリングシャフト20の回転に応じて軸方向に移動する。タイロッド32は、ラックシャフト31の軸方向の移動に応じてタイヤ3の転舵角を変更する。タイロッド32は、タイヤ3と路面とが接触しているため、タイヤ3から反力Fを受ける。反力Fは、ラックシャフト31とピニオンシャフト23との噛み合いにより、ラックシャフト31を介して、ステアリングシャフト20の回転方向と反対方向の反力トルクThとして伝達される。 The rack shaft 31 moves in the axial direction according to the rotation of the steering shaft 20. The tie rod 32 changes the turning angle of the tire 3 according to the movement of the rack shaft 31 in the axial direction. The tie rod 32 receives a reaction force F from the tire 3 because the tire 3 and the road surface are in contact with each other. The reaction force F is transmitted as a reaction force torque Th in the direction opposite to the rotation direction of the steering shaft 20 through the rack shaft 31 due to the engagement of the rack shaft 31 and the pinion shaft 23.
制御装置60についてより詳細に説明する。
制御装置60は、入力部61、バンドパスフィルター62、積分部63、駆動信号生成部64、および出力部65を有する。
The control device 60 will be described in more detail.
The control device 60 includes an input unit 61, a band pass filter 62, an integration unit 63, a drive signal generation unit 64, and an output unit 65.
入力部61は、操舵信号Ts、反力信号Hs、および車速信号Vsを取得する。
バンドパスフィルター62は、操舵信号Tsおよび反力信号Hsを入力部61から取得する。バンドパスフィルター62は、操舵信号Tsに対するフィルターおよび反力信号Hsに対するフィルターを有する。バンドパスフィルター62の各フィルターは、20Hz〜30Hzの通過周波数帯域を有する。
The input unit 61 acquires a steering signal Ts, a reaction force signal Hs, and a vehicle speed signal Vs.
The band pass filter 62 acquires the steering signal Ts and the reaction force signal Hs from the input unit 61. The bandpass filter 62 has a filter for the steering signal Ts and a filter for the reaction force signal Hs. Each filter of the band pass filter 62 has a pass frequency band of 20 Hz to 30 Hz.
積分部63は、操舵信号Tsおよび反力信号Hsをバンドパスフィルター62から取得する。積分部63は、操舵信号Tsの最新値を取得した時点から、所定の期間を遡った時点までにわたって取得した操舵信号Tsの積分値を第1積分値IAとして常に算出する。積分部63は、反力信号Hsの最新値を取得した時点から、所定の期間を遡った時点までにわたって取得した反力信号Hsの積分値を第2積分値IBとして常に算出する。 The integrator 63 acquires the steering signal Ts and the reaction force signal Hs from the bandpass filter 62. The integrating unit 63 always calculates the integrated value of the steering signal Ts acquired from the time when the latest value of the steering signal Ts is acquired to the time when the predetermined period is traced back as the first integrated value IA. The integrating unit 63 always calculates the integrated value of the reaction force signal Hs acquired from the time when the latest value of the reaction force signal Hs is acquired to the time when going back a predetermined period as the second integrated value IB.
駆動信号生成部64は、操舵信号Tsおよび車速信号Vsを入力部61から取得する。駆動信号生成部64は、第1積分値IAおよび第2積分値IBを積分部63から取得する。駆動信号生成部64は、操舵信号Tsに基づいてトルクTcを認識する。駆動信号生成部64は、車速信号Vsに基づいて車速Vを認識する。駆動信号生成部64は、トルクTcの積分値として第1積分値IAを認識する。駆動信号生成部64は、反力Fの積分値として第2積分値IBを認識する。駆動信号生成部64は、第2積分値IBを反力トルクThの積分値に変換する。駆動信号生成部64は、最新の変換後の第2積分値IBと最新の第1積分値IAとの差を積分値差Dとして算出する。 The drive signal generation unit 64 acquires the steering signal Ts and the vehicle speed signal Vs from the input unit 61. The drive signal generation unit 64 acquires the first integration value IA and the second integration value IB from the integration unit 63. The drive signal generator 64 recognizes the torque Tc based on the steering signal Ts. The drive signal generator 64 recognizes the vehicle speed V based on the vehicle speed signal Vs. The drive signal generator 64 recognizes the first integral value IA as the integral value of the torque Tc. The drive signal generator 64 recognizes the second integral value IB as the integral value of the reaction force F. The drive signal generator 64 converts the second integral value IB into an integral value of the reaction force torque Th. The drive signal generator 64 calculates a difference between the latest converted second integrated value IB and the latest first integrated value IA as an integrated value difference D.
制御装置60は、ゲインGと車速Vとを対応させて示すマップ(図2参照)を記憶している。ゲインGは、0を超える所定値から1未満の所定値まで車速Vが増加することに応じて増加するようにマップにおいて定められる。駆動信号生成部64は、マップを参照することによって車速Vの最新値に対応するゲインGを決定する。 The control device 60 stores a map (see FIG. 2) indicating the gain G and the vehicle speed V in association with each other. The gain G is determined in the map so as to increase as the vehicle speed V increases from a predetermined value exceeding 0 to a predetermined value less than 1. The drive signal generator 64 determines a gain G corresponding to the latest value of the vehicle speed V by referring to the map.
駆動信号生成部64は、トルクTcの最新値および車速Vの最新値に基づいてモータートルクTmを算出する。駆動信号生成部64は、反力F、積分値差D、およびゲインGを乗算することによってモータートルクTmの補正値Aを算出する。駆動信号生成部64は、モータートルクTmに補正値Aを加算することにより、モータートルクTmを補正する。駆動信号生成部64は、モーター51のトルクをモータートルクTmにする駆動信号Ksを生成する。 The drive signal generator 64 calculates the motor torque Tm based on the latest value of the torque Tc and the latest value of the vehicle speed V. The drive signal generation unit 64 calculates a correction value A of the motor torque Tm by multiplying the reaction force F, the integral value difference D, and the gain G. The drive signal generator 64 corrects the motor torque Tm by adding the correction value A to the motor torque Tm. The drive signal generator 64 generates a drive signal Ks that changes the torque of the motor 51 to the motor torque Tm.
出力部65は、駆動信号Ksをモーター51に出力する。
図3のフローチャートを参照して、上述した制御装置60の各部の動作のうち駆動信号Ksを生成する処理の流れについて説明する。
The output unit 65 outputs the drive signal Ks to the motor 51.
With reference to the flowchart of FIG. 3, the flow of the process which produces | generates the drive signal Ks among operation | movement of each part of the control apparatus 60 mentioned above is demonstrated.
ステップS11において、バンドパスフィルター62は、20Hz〜30Hzの操舵信号Tsおよび反力信号Hsを通過させる。
ステップS12において、積分部63は、第1積分値IAと第2積分値IBとを算出する。
In step S11, the band pass filter 62 passes the steering signal Ts and the reaction force signal Hs of 20 Hz to 30 Hz.
In step S12, the integration unit 63 calculates the first integration value IA and the second integration value IB.
ステップS13において、駆動信号生成部64は、最新の第1積分値IAと最新の第2積分値IBとの積分値差Dを算出する。
ステップS14において、駆動信号生成部64は、マップを参照することにより最新の車速Vに対応するゲインGを決定する。
In step S13, the drive signal generation unit 64 calculates an integral value difference D between the latest first integral value IA and the latest second integral value IB.
In step S14, the drive signal generator 64 determines a gain G corresponding to the latest vehicle speed V by referring to the map.
ステップS15において、駆動信号生成部64は、最新のトルクTcおよび最新の車速Vに基づいてモータートルクTmを算出する。
ステップS16において、駆動信号生成部64は、積分値差D、ゲインG、および反力Fを乗算することによって補正値Aを算出する。
In step S15, the drive signal generator 64 calculates the motor torque Tm based on the latest torque Tc and the latest vehicle speed V.
In step S <b> 16, the drive signal generation unit 64 calculates the correction value A by multiplying the integral value difference D, the gain G, and the reaction force F.
ステップS17において、駆動信号生成部64は、補正値AをモータートルクTmに加算することによってモータートルクTmを補正する。
ステップS18において、駆動信号生成部64は、補正したモータートルクTmを示す駆動信号Ksを生成する。
In step S17, the drive signal generator 64 corrects the motor torque Tm by adding the correction value A to the motor torque Tm.
In step S18, the drive signal generating unit 64 generates a drive signal Ks indicating the corrected motor torque Tm.
本実施形態の電動パワーステアリング装置1は以下の効果を奏する。
(1)制御装置60は、操舵信号Tsおよび反力信号Hsの積分値の積分値差Dに基づいて、モーター51を駆動する駆動信号Ksを生成する。
The electric power steering apparatus 1 of the present embodiment has the following effects.
(1) The control device 60 generates a drive signal Ks for driving the motor 51 based on the integral value difference D between the integral values of the steering signal Ts and the reaction force signal Hs.
モーター51は、減速機構52を介してコラムシャフト21に連結されているため、モーター51とコラムシャフト21との連結箇所において慣性力が生じる。このため、ステアリングホイール2には、慣性力によって減少した反力トルクThが伝達される。制御装置60は、反力トルクThの減少分を示す積分値差DをモータートルクTmに反映する。このため、タイヤ3と路面との接触状態をより正確に運転者に伝達することができる。 Since the motor 51 is connected to the column shaft 21 via the speed reduction mechanism 52, an inertial force is generated at a connection portion between the motor 51 and the column shaft 21. For this reason, the reaction force torque Th reduced by the inertial force is transmitted to the steering wheel 2. The control device 60 reflects the integrated value difference D indicating the decrease in the reaction force torque Th in the motor torque Tm. For this reason, the contact state between the tire 3 and the road surface can be more accurately transmitted to the driver.
(2)制御装置60は、20Hz〜30Hzを通過周波数帯域とするバンドパスフィルター62を有する。この構成によれば、操舵信号Tsおよび反力信号Hsに含まれる信号のうちタイヤ3が接触している路面の種類など、運転者が必要な情報を認識するための情報を含む信号を通過させることができる。 (2) The control device 60 includes a band pass filter 62 whose pass frequency band is 20 Hz to 30 Hz. According to this configuration, a signal including information for the driver to recognize necessary information such as the type of the road surface with which the tire 3 is in contact among signals included in the steering signal Ts and the reaction force signal Hs is passed. be able to.
(3)制御装置60は、0を超え、かつ1未満のゲインGを乗算することによって補正値Aを算出する。上記構成によれば、補正値Aの大きさを減少させることにより、モータートルクTmが過大になることを抑制することができる。 (3) The control device 60 calculates the correction value A by multiplying the gain G that is greater than 0 and less than 1. According to the above configuration, it is possible to suppress the motor torque Tm from becoming excessive by decreasing the magnitude of the correction value A.
(4)制御装置60は、車速Vが速くなることに応じてゲインGを大きくする。
運転者は、例えば、車庫入れをしているときなど車両が低速で走行しているときには、周囲の状況を直接視認しながら運転をすることが容易である。したがって、タイヤ3と路面との接触状態を認識することの必要性は低くなる。一方、運転者は、例えば、高速道路を走行しているときなど車両が高速で走行しているときには、前方の状況に集中する必要性が高くなるため、周囲の状況を直接視認しながら運転をすることが困難である。したがって、タイヤ3と路面との接触状態を認識することの必要性が高くなる。上記構成によれば、タイヤ3と路面との接触状態を認識することの必要性に応じて、運転者に伝達する反力の大きさを調節できる。
(4) The control device 60 increases the gain G as the vehicle speed V increases.
For example, when the vehicle is traveling at a low speed, such as when entering a garage, it is easy for the driver to drive while directly viewing the surrounding situation. Therefore, the necessity of recognizing the contact state between the tire 3 and the road surface is reduced. On the other hand, for example, when a vehicle is traveling at a high speed, such as when driving on an expressway, the driver needs to concentrate on the situation ahead. Difficult to do. Therefore, it is necessary to recognize the contact state between the tire 3 and the road surface. According to the said structure, the magnitude | size of the reaction force transmitted to a driver | operator can be adjusted according to the necessity of recognizing the contact state of the tire 3 and a road surface.
(5)制御装置60は、操舵信号Tsの積分値と反力信号Hsの積分値との積分値差Dに基づいて補正値Aを算出する。
反力Fは、反力トルクThとしてステアリングホイール2に伝達されるまでに時間を要する。このため、反力センサー42によって検出された反力Fを示す反力信号Hsと、この反力Fが反力トルクThとして反映されたトルクTcを示す操舵信号Tsとは位相差を有する。上記構成によれば、互いに位相差を有する信号の積分値を積分値差Dとして算出することにより、この位相差の影響を受けることなく、反力トルクThの減少分と等価な値を積分値差Dとして算出することができる。
(5) The control device 60 calculates the correction value A based on the integral value difference D between the integral value of the steering signal Ts and the integral value of the reaction force signal Hs.
It takes time for the reaction force F to be transmitted to the steering wheel 2 as the reaction force torque Th. Therefore, the reaction force signal Hs indicating the reaction force F detected by the reaction force sensor 42 and the steering signal Ts indicating the torque Tc in which the reaction force F is reflected as the reaction force torque Th have a phase difference. According to the above configuration, by calculating the integral value of signals having a phase difference as the integral value difference D, a value equivalent to the decrease in the reaction force torque Th is obtained without being affected by the phase difference. The difference D can be calculated.
本発明は、上記実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。 The present invention includes embodiments other than the above-described embodiment. Hereinafter, the modification of the said embodiment as other embodiment of this invention is shown. The following modifications can be combined with each other.
・実施形態の電動パワーステアリング装置1は、タイロッド32に生じる力を検出する反力センサー42を有する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置は、ラックシャフト31に生じる力を検出する反力センサーを有する。 The electric power steering apparatus 1 according to the embodiment includes a reaction force sensor 42 that detects a force generated in the tie rod 32. On the other hand, the electric power steering apparatus according to the modification includes a reaction force sensor that detects a force generated in the rack shaft 31.
・実施形態の電動パワーステアリング装置1は、補正値Aを算出するときにゲインGを乗算する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置は、ゲインを乗算することなく補正値を算出する。 The electric power steering apparatus 1 of the embodiment multiplies the gain G when calculating the correction value A. On the other hand, the electric power steering apparatus according to the modified example calculates the correction value without multiplying the gain.
・実施形態の電動パワーステアリング装置1は、補正値Aを算出するときに所定のゲインGを乗算する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置は、この電動パワーステアリング装置を搭載する車両の車種に応じて定められたゲインを乗算することによって補正値を算出する。 The electric power steering apparatus 1 according to the embodiment multiplies a predetermined gain G when calculating the correction value A. On the other hand, the electric power steering apparatus according to the modified example calculates a correction value by multiplying a gain determined according to the type of vehicle on which the electric power steering apparatus is mounted.
・実施形態の電動パワーステアリング装置1は、操舵信号Tsおよび反力信号Hsの通過周波数帯域が同じバンドパスフィルター62を有する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置は、操舵信号Tsおよび反力信号Hsの通過周波数帯域として、互いに異なる通過周波数帯域を有するバンドパスフィルターを有する。 -Electric power steering device 1 of an embodiment has band pass filter 62 in which the passage frequency band of steering signal Ts and reaction force signal Hs is the same. On the other hand, the electric power steering apparatus according to the modification includes band pass filters having different pass frequency bands as pass frequency bands of the steering signal Ts and the reaction force signal Hs.
・実施形態の電動パワーステアリング装置1は、操舵信号Tsおよび反力信号Hsに対して個別のバンドパスフィルターを有する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置は、操舵信号Tsおよび反力信号Hsを所定の通過周波数帯域で通過させる単独のバンドパスフィルターを有する。この場合、単独のバンドパスフィルターは、例えば、時分割方式でそれぞれの信号を通過させる。 -Electric power steering device 1 of an embodiment has a separate band pass filter to steering signal Ts and reaction force signal Hs. On the other hand, the electric power steering apparatus according to the modified example includes a single band-pass filter that allows the steering signal Ts and the reaction force signal Hs to pass through in a predetermined pass frequency band. In this case, a single bandpass filter passes each signal in a time division manner, for example.
・実施形態の電動パワーステアリング装置1は、ゲインG、積分値差D、および反力Fを乗算することにより補正値Aを算出する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置は、補正値が所定のしきい値を超える場合、この補正値をこのしきい値と同じ値に変更する。つまり、変形例の電動パワーステアリング装置は、補正値に対する上限ガード値が設定される。 The electric power steering apparatus 1 of the embodiment calculates the correction value A by multiplying the gain G, the integral value difference D, and the reaction force F. On the other hand, when the correction value exceeds a predetermined threshold value, the electric power steering apparatus according to the modified example changes the correction value to the same value as the threshold value. In other words, the upper limit guard value for the correction value is set in the electric power steering device of the modification.
・実施形態の電動パワーステアリング装置1は、補正値Aを算出するときに、0を超え、かつ1未満のゲインGを乗算する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置は、補正値を算出するときに、1以上のゲインを乗算する。 The electric power steering apparatus 1 of the embodiment multiplies a gain G that exceeds 0 and is less than 1 when calculating the correction value A. On the other hand, the electric power steering apparatus according to the modification example multiplies by one or more gains when calculating the correction value.
・実施形態の電動パワーステアリング装置1は、コラムアシスト型のアシスト装置40を有する。一方、変形例の電動パワーステアリング装置は、ラックアシスト型のアシスト装置を有する。ラックアシスト型のアシスト装置は、デュアルピニオン型、ラック同軸型、およびラックパラレル型のアシスト装置を含む。 The electric power steering apparatus 1 according to the embodiment includes a column assist type assist apparatus 40. On the other hand, the electric power steering device of the modification has a rack assist type assist device. The rack assist type assist devices include dual pinion type, rack coaxial type, and rack parallel type assist devices.
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリングホイール、3…タイヤ、10…ステアリング装置、20…ステアリングシャフト、21…コラムシャフト、22…インターミディエイトシャフト、23…ピニオンシャフト、31…ラックシャフト、32…タイロッド、40…アシスト装置、41…操舵トルクセンサー、42…反力センサー、43…車速センサー、51…モーター、52…減速機構、53…ウォームシャフト、54…ウォームホイール、60…制御装置、61…入力部、62…バンドパスフィルター、63…積分部、64…駆動信号生成部、65…出力部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 2 ... Steering wheel, 3 ... Tire, 10 ... Steering device, 20 ... Steering shaft, 21 ... Column shaft, 22 ... Intermediate shaft, 23 ... Pinion shaft, 31 ... Rack shaft, 32 ... Tie rod , 40 ... Assist device, 41 ... Steering torque sensor, 42 ... Reaction force sensor, 43 ... Vehicle speed sensor, 51 ... Motor, 52 ... Deceleration mechanism, 53 ... Worm shaft, 54 ... Worm wheel, 60 ... Control device, 61 ... Input 62, a band-pass filter, 63, an integrating unit, 64, a drive signal generating unit, 65, an output unit.
Claims (6)
前記ステアリング装置にトルクを付与するモーターと、
前記ステアリングシャフトのトルクに応じて変化する操舵信号の積分値、および前記ステアリング装置が前記タイヤから受ける反力に応じて変化する反力信号の積分値を算出し、前記操舵信号の積分値と前記反力信号の積分値との差である積分値差と前記反力信号とに基づいて、前記モーターを駆動する駆動信号を生成する制御装置と
を有する電動パワーステアリング装置。 A steering shaft having a steering shaft to which a steering wheel is attached, and a rack shaft that changes a turning angle of a tire in accordance with rotation of the steering shaft;
A motor for applying torque to the steering device;
An integral value of a steering signal that changes according to the torque of the steering shaft and an integral value of a reaction force signal that changes according to a reaction force that the steering device receives from the tire are calculated. An electric power steering apparatus comprising: a control device that generates a drive signal for driving the motor based on an integral value difference that is a difference from an integral value of a reaction force signal and the reaction force signal.
前記制御装置は、前記タイロッドまたは前記ラックシャフトの軸方向の荷重に応じて変化する信号を前記反力信号として取り扱う
請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 The steering device has a tie rod,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the control device handles a signal that changes according to an axial load of the tie rod or the rack shaft as the reaction force signal.
前記制御装置は、前記バンドパスフィルターを通過した前記操舵信号および前記反力信号のそれぞれに基づいて、前記操舵信号の積分値および前記反力信号の積分値を算出する
請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。 The electric power steering device has a bandpass filter,
The said control apparatus calculates the integral value of the said steering signal, and the integral value of the said reaction force signal based on each of the said steering signal and the said reaction force signal which passed the said band pass filter. Electric power steering device.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 The electric power steering device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device generates the drive signal based on the integral value difference, the reaction force signal, and a gain.
請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。 The electric power steering device according to claim 4, wherein the control device increases the gain as the vehicle speed increases.
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