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JP2011121474A - Steering device for vehicle - Google Patents

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JP2011121474A
JP2011121474A JP2009280870A JP2009280870A JP2011121474A JP 2011121474 A JP2011121474 A JP 2011121474A JP 2009280870 A JP2009280870 A JP 2009280870A JP 2009280870 A JP2009280870 A JP 2009280870A JP 2011121474 A JP2011121474 A JP 2011121474A
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JP
Japan
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emergency avoidance
transmission ratio
steering
state
target value
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009280870A
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Japanese (ja)
Inventor
Yorinobu Kanayama
順宣 金山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the possibility of securing a maximum steered state in emergency avoiding. <P>SOLUTION: This steering device 1 for a vehicle includes an electric power steering device 19 for imparting steering assisting force generated by an electric motor 25 driven in response to operation of a steering member 2 to a steered mechanism 10 and a transmission ratio variable mechanism 5 for variably setting the transmission ratio being the ratio of a steered angle θ2 of the steered mechanism 10 to an operation angle θ1 of the steering member 2. Electric power of the electric motor 25 is limited in response to a predetermined electric power limiting condition. A control part 29 determines whether or not an operation state of the vehicle is a predetermined emergency avoiding state. The control part 29 sets an auxiliary target value corresponding to a target value of the steering assisting force to an ordinary target value when not in the emergency avoiding state, and sets the value in an emergency avoiding target value when in the emergency avoiding state. The control part 29 sets the target transmission ratio to the ordinary transmission ratio when not in the emergency avoiding state, and sets the ratio in the emergency avoiding transmission ratio when in the emergency avoiding state. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置および伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置に関する。   The present invention relates to a vehicle steering apparatus including an electric power steering device and a transmission ratio variable device.

電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操作に応じて駆動される電動モータの駆動力を舵取り機構に伝達して操舵補助するように構成されている。たとえば、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクに応じて操舵補助力に関する目標値が設定され、この目標値に応じて電動モータが制御される。
伝達比可変装置は、ステアリングホイールの操作角と舵取り装置の転舵角との比(伝達比)を可変設定する装置である。伝達比可変装置は、ステアリングホイール側の入力軸の回転を、舵取り装置側の出力軸に増速または減速して伝達する。伝達比は、たとえば、車速に応じて可変設定される。たとえば、車速が低いほど伝達比を大きくすることにより、駐車時のステアリングホイール操作を軽減できる。
The electric power steering device is configured to assist steering by transmitting a driving force of an electric motor driven in accordance with an operation of a steering wheel to a steering mechanism. For example, a target value related to the steering assist force is set according to the steering torque applied to the steering wheel, and the electric motor is controlled according to this target value.
The transmission ratio variable device is a device that variably sets the ratio (transmission ratio) between the steering wheel operating angle and the steering angle of the steering device. The transmission ratio variable device transmits the rotation of the input shaft on the steering wheel side to the output shaft on the steering device side while increasing or decreasing the speed. The transmission ratio is variably set according to the vehicle speed, for example. For example, the steering wheel operation during parking can be reduced by increasing the transmission ratio as the vehicle speed decreases.

電動パワーステアリング装置および伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置は、たとえば、特許文献1に開示されている。特許文献1の構成では、低速走行時(伝達比が大きい走行条件のとき)にステアリングホイールの急操作が行われると、伝達比を小さくされる。これにより、電動パワーステアリング装置の制御追従性が確保される。   A vehicle steering apparatus including an electric power steering apparatus and a transmission ratio variable apparatus is disclosed in Patent Document 1, for example. In the configuration of Patent Document 1, when the steering wheel is suddenly operated during low-speed traveling (when the transmission ratio is large), the transmission ratio is reduced. Thereby, the control followability of the electric power steering apparatus is ensured.

特開2005−112025号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-112025 特開2009−10802号公報JP 2009-10802 A

低速走行時には伝達比が大きくなるので、操舵速度が速ければ、それに追従するために、電動パワーステアリング装置の電動モータに大電流が供給される。一方、電動モータの発熱や異常回転を回避するために、電動モータに大電流が供給されたときに、その電流を制限するための制御(電流制限制御)が実行されることがある。したがって、低速走行状態で急操舵を行うと、電流制限制御が実行され、操舵補助が得られなくなるおそれがある。   Since the transmission ratio increases during low-speed traveling, a large current is supplied to the electric motor of the electric power steering device in order to follow the higher the steering speed. On the other hand, in order to avoid heat generation and abnormal rotation of the electric motor, when a large current is supplied to the electric motor, control (current limiting control) for limiting the current may be executed. Therefore, if sudden steering is performed in a low-speed traveling state, current limit control is executed, and steering assistance may not be obtained.

緊急回避のために急操舵が実行されるときは、できる限り長く操舵補助が行われ、かつ、できる限り大きなステアリング切れ角が確保されることが好ましい。特許文献1の構成は、急操舵時に伝達比を小さくすることで電動パワーステアリング装置の追従性を確保しているが、緊急回避時において、電流制限制御が実行されるまでに必ずしも最大限の転舵量(ステアリング切れ角)を確保できるとは限らない。   When sudden steering is performed for emergency avoidance, it is preferable that steering assistance is performed for as long as possible and a steering angle as large as possible is secured. The configuration of Patent Document 1 ensures the followability of the electric power steering device by reducing the transmission ratio at the time of sudden steering, but at the time of emergency avoidance, it is not always possible to perform the maximum switching before the current limit control is executed. It is not always possible to ensure the steering amount (steering angle).

そこで、この発明の目的は、緊急回避時において最大限の転舵を確保できる可能性を高めた車両用操舵装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that increases the possibility of ensuring maximum steering during emergency avoidance.

上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、操舵部材(2)の操作に応じて駆動される電動モータ(25)が発生する操舵補助力を転舵機構(10)に与える電動パワーステアリング装置(19)と、前記操舵部材(2)の操作角(θ1)に対する前記転舵機構(10)の転舵角(θ2)の比である伝達比を可変設定する伝達比可変装置(5)と、前記電動モータ(25)の電力を所定の電力制限条件に従って制限する電力制限手段86)と、車両の運転状態が所定の緊急回避状態か否かを判断する緊急回避判断手段(51,81)と、前記操舵補助力の目標値に相当する補助目標値を、前記緊急回避判断手段(81)によって緊急回避状態でないと判断されているときには通常目標値に設定し、前記緊急回避判断手段(81)によって緊急回避状態であると判断されているときには前記通常目標値とは異なる緊急回避目標値に設定する補助目標値設定手段(80,82,83)と、前記伝達比の目標値である目標伝達比(R)を、前記緊急回避判断手段(51)によって緊急回避状態でないと判断されているときには通常伝達比に設定し、前記緊急回避判断手段(51)によって緊急回避状態であると判断されているときには前記通常伝達比とは異なる緊急回避伝達比に設定する目標伝達比設定手段(50,52,53)とを含む、車両用操舵装置(1)である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an electric motor that applies to the steering mechanism (10) the steering assist force generated by the electric motor (25) driven in accordance with the operation of the steering member (2). A power steering device (19) and a transmission ratio variable device (variably setting a transmission ratio, which is a ratio of the turning angle (θ2) of the steering mechanism (10) to the operating angle (θ1) of the steering member (2)) 5), power limiting means 86 for limiting the electric power of the electric motor (25) according to a predetermined power limiting condition, and emergency avoidance determining means (51) for determining whether the driving state of the vehicle is a predetermined emergency avoidance state. , 81) and the auxiliary target value corresponding to the target value of the steering assist force are set to the normal target value when the emergency avoidance determination means (81) determines that the emergency avoidance state is not set, and the emergency avoidance determination By means (81) When the emergency avoidance state is determined, auxiliary target value setting means (80, 82, 83) for setting an emergency avoidance target value different from the normal target value, and target transmission which is the target value of the transmission ratio The ratio (R) is set to the normal transmission ratio when the emergency avoidance determining means (51) determines that the emergency avoidance state is not established, and the emergency avoidance determining means (51) determines that the emergency avoidance state is established. And a target transmission ratio setting means (50, 52, 53) for setting an emergency avoidance transmission ratio different from the normal transmission ratio. In addition, although the alphanumeric character in a parenthesis represents the corresponding component etc. in below-mentioned embodiment, it is not the meaning which limits a claim to embodiment. The same applies hereinafter.

この構成によれば、緊急回避状態のときには、補助力目標値および目標伝達比が通常時(緊急回避状態でないとき)とは異なる緊急回避目標値および緊急回避伝達比にそれぞれ設定される(たとえば、異なる特性に従って設定される)。したがって、緊急回避目標値および緊急回避伝達比を適切に定めておくことによって、たとえば、電動モータの電力(供給電力)が制限されるまでの操舵補助力発生時間を最大にしたり、電動モータの電力が制限されるまでの転舵角変化量を最大にしたりすることができる。   According to this configuration, in the emergency avoidance state, the assist force target value and the target transmission ratio are respectively set to an emergency avoidance target value and an emergency avoidance transmission ratio that are different from the normal time (when not in the emergency avoidance state) (for example, Set according to different characteristics). Accordingly, by appropriately setting the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio, for example, the steering assist force generation time until the electric motor power (supply power) is limited is maximized, or the electric motor power is It is possible to maximize the amount of change in the turning angle until is limited.

電力制限条件は、モータ電流値が所定の制限値に達することを含んでいてもよい。また、電力制限条件は、モータ電流値が所定の制限値に達した状態が所定時間にわたって継続することを含んでいてもよい。
緊急回避状態は、操舵部材の操作速度が所定のしきい値を超える急操舵状態を含んでいてもよい(請求項2)。また、緊急回避状態は、車両の加速度が所定の負のしきい値未満である急減速状態を含んでいてもよい(請求項3)。
The power limit condition may include the motor current value reaching a predetermined limit value. Further, the power limit condition may include that the state where the motor current value reaches the predetermined limit value continues for a predetermined time.
The emergency avoidance state may include a sudden steering state in which the operation speed of the steering member exceeds a predetermined threshold value (claim 2). The emergency avoidance state may include an abrupt deceleration state in which the acceleration of the vehicle is less than a predetermined negative threshold (claim 3).

補助目標値は、前記電動モータのための目標駆動値(目標電流値、目標電圧値など)であってもよいし、前記電動モータから発生すべきトルクの目標値であってもよい。
目標伝達比は、伝達比に直接対応した値であってもよいし、伝達比に換算可能な他の値であってもよい。
緊急回避目標値および緊急回避伝達比の組み合わせは、緊急回避状態において、電力制限が実行されるまでの操舵補助力発生時間および/または転舵角変化量が最大となるように設定されることが好ましい。このような緊急回避目標値および緊急回避伝達比の組み合わせは、操舵実験(シミュレーションを含む)によって定めることができる。
The auxiliary target value may be a target drive value (target current value, target voltage value, etc.) for the electric motor, or may be a target value of torque to be generated from the electric motor.
The target transmission ratio may be a value that directly corresponds to the transmission ratio, or may be another value that can be converted into a transmission ratio.
The combination of the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio may be set so that the steering assist force generation time and / or the turning angle change amount until the power limit is executed is maximized in the emergency avoidance state. preferable. Such a combination of the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio can be determined by a steering experiment (including simulation).

より具体的には、学習を用いた多変数最適解を求める方法を適用することによって、緊急回避目標値および緊急回避伝達比の組み合わせを決定することができる。たとえば、様々な補助目標値および目標伝達比を設定して緊急回避状態に相当する操舵実験(シミュレーションを含む)を行い、電力制限が実行されるまでの時間および転舵角変化量を評価してもよい。そして、評価点の最も優れた補助目標値および目標伝達比の組み合わせを、緊急回避目標値および緊急回避伝達比の組み合わせとして決定すればよい。操舵実験(学習)に際しては、たとえば、次表1に示す学習ルールに従って、各回の操舵実験結果(評価)に基づき、次回の操舵実験のための補助目標値および目標伝達比の組み合わせを定めてもよい。   More specifically, the combination of the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio can be determined by applying a method for obtaining a multivariable optimal solution using learning. For example, by setting various auxiliary target values and target transmission ratios, conducting a steering experiment (including simulation) corresponding to an emergency avoidance state, and evaluating the time until power limit is executed and the turning angle change amount Also good. Then, the combination of the auxiliary target value and the target transmission ratio with the best evaluation score may be determined as the combination of the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio. In the steering experiment (learning), for example, according to the learning rules shown in Table 1 below, the combination of the auxiliary target value and the target transmission ratio for the next steering experiment may be determined based on the result of each steering experiment (evaluation). Good.

Figure 2011121474
Figure 2011121474

この学習ルールに従うことによって、妥当な補助目標値および目標伝達比へと収束させることができる。
請求項4記載の発明は、前記操舵部材(2)に対して所定の緊急回避操作を行ったときに、前記電力制限手段(86)による電力制限が実行されるまでの時間に関する評価値と、前記電力制限手段(86)による電力制限が実行されるまでの前記転舵機構(10)の転舵角変化量に関する評価値との合計が最大となるように、前記緊急回避目標値および前記緊急回避伝達比が定められている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置(1)である。この構成により、緊急回避状態のときに、操舵補助力が発生される時間をできるだけ長く、かつ転舵角変化量をできるだけ大きくすることができる。
By following this learning rule, it is possible to converge to an appropriate auxiliary target value and target transmission ratio.
According to a fourth aspect of the present invention, when a predetermined emergency avoidance operation is performed on the steering member (2), an evaluation value relating to a time until the power limitation by the power limitation means (86) is executed, The emergency avoidance target value and the emergency value are set so that the sum total with the evaluation value related to the turning angle change amount of the turning mechanism (10) until the power restriction by the power restriction means (86) is executed is maximized. The vehicle steering device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein an avoidance transmission ratio is defined. With this configuration, it is possible to maximize the time during which the steering assist force is generated and the amount of change in the turning angle as much as possible in the emergency avoidance state.

緊急回避操作とは、たとえば、一定時間(たとえば10秒)内に一定の転舵角変化量(たとえば1000度)が得られるように定めた一定操舵速度での操作であってもよい。
請求項5記載の発明は、前記操舵部材(2)に対して所定の緊急回避操作を行ったときに、前記電力制限手段(86)による電力制限が実行されるまでの時間が最長となるように、前記緊急回避目標値および前記緊急回避伝達比が定められている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置である。この構成により、緊急回避状態のときに、操舵補助力が発生する時間を長くできる。
The emergency avoidance operation may be, for example, an operation at a constant steering speed determined so that a constant turning angle change amount (for example, 1000 degrees) is obtained within a certain time (for example, 10 seconds).
According to a fifth aspect of the present invention, when a predetermined emergency avoidance operation is performed on the steering member (2), the time until the power limitation by the power limitation means (86) is executed is the longest. The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio are defined. With this configuration, it is possible to lengthen the time during which the steering assist force is generated in the emergency avoidance state.

請求項6記載の発明は、前記操舵部材(2)に対して所定の緊急回避操作を行ったときに、前記電力制限手段(86)による電力制限が実行されるまでの前記転舵機構(10)の転舵角変化量が最大となるように、前記緊急回避目標値および前記緊急回避伝達比が定められている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置(1)である。この構成により、緊急回避状態のときに、電力制限が実行されるまでの転舵角変化量を大きくすることができる。   According to a sixth aspect of the present invention, when a predetermined emergency avoidance operation is performed on the steering member (2), the turning mechanism (10) until the power limitation by the power limitation means (86) is executed. The vehicle steering device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio are determined so that the amount of change in the turning angle of ). With this configuration, it is possible to increase the turning angle change amount until the power limitation is executed in the emergency avoidance state.

請求項7記載の発明は、前記緊急回避判断手段(51,81)によって、緊急回避状態であると判断されたときに、前記電力制限手段(86)による電力制限が実行されるまでの時間および/または転舵角変化量を監視して評価する評価手段(S9)と、前記評価手段による評価結果に基づいて、前記緊急回避目標値および緊急回避伝達比を更新する緊急回避適用値更新手段(S10)とをさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の車両用操舵装置(1)である。   According to the seventh aspect of the present invention, when the emergency avoidance determining means (51, 81) determines that the state is an emergency avoidance state, the time until the power limiting by the power limiting means (86) is executed and And / or an evaluation means (S9) for monitoring and evaluating the amount of change in the turning angle, and an emergency avoidance application value updating means for updating the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio based on the evaluation result by the evaluation means ( The vehicle steering device (1) according to any one of claims 1 to 6, further comprising S10).

この構成によれば、緊急回避目標値および緊急回避伝達比を適用した結果として、電動モータが電力制限を受けるまでの時間および/または転舵角変化量が監視され、それらに対して評価が与えられる。その評価結果に基づいて、緊急回避目標値および緊急回避伝達比が更新される。これにより、次に緊急回避状態となったときには、評価結果の優れた緊急回避目標値および緊急回避伝達比を適用することができる。このようにして、実際のシステム運用時の学習によって、緊急回避目標値および緊急回避伝達比を更新することができる。これにより、車両に組み込まれた実際の使用状態に適合した緊急回避目標値および緊急回避伝達比を設定することができる。   According to this configuration, as a result of applying the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio, the time until the electric motor is subjected to power limitation and / or the amount of change in the turning angle is monitored, and an evaluation is given to them. It is done. Based on the evaluation result, the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio are updated. Thereby, when it becomes an emergency avoidance state next, the emergency avoidance target value and emergency avoidance transmission ratio which were excellent in the evaluation result can be applied. In this way, the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio can be updated by learning during actual system operation. As a result, the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio adapted to the actual use state incorporated in the vehicle can be set.

請求項8記載の発明は、前記評価手段は、前記電力制限が実行されるまでの時間が所定の基準時間に比較して大きいか小さいかを評価するものであり、前記緊急回避適用値更新手段は、前記電力制限が実行されるまでの時間が前記基準時間に比較して大きいときは前記緊急回避目標値を大きくし、前記電力制限が実行されるまでの時間が前記基準時間に比較して小さいときは前記緊急回避目標値を小さくするものである、請求項7記載の車両用操舵装置である。電力制限が実行されるまでの時間が長いときは、より多くの電力を電動モータに供給する余裕がある。したがって、電力制限が実行されるまでの時間が長いときには緊急回避目標値を大きくし、逆に、電力制限が実行されるまでの時間が短いときには緊急回避目標値を小さくすることによって、緊急回避目標値を妥当な値へと導くことができる。   The invention according to claim 8 is characterized in that the evaluation means evaluates whether the time until the power limitation is executed is larger or smaller than a predetermined reference time, and the emergency avoidance application value updating means. When the time until the power limit is executed is larger than the reference time, the emergency avoidance target value is increased, and the time until the power limit is executed is compared with the reference time. The vehicle steering apparatus according to claim 7, wherein the emergency avoidance target value is reduced when it is small. When the time until the power limit is executed is long, there is a margin for supplying more electric power to the electric motor. Therefore, the emergency avoidance target value is increased when the time until the power limit is executed is increased, and conversely, the emergency avoidance target value is decreased when the time until the power limit is executed is decreased. The value can be led to a reasonable value.

請求項9記載の発明は、前記評価手段は、前記電力制限が実行されるまでの転舵角変化量が所定の基準転舵角変化量に比較して大きいか小さいかを評価するものであり、前記緊急回避適用値更新手段は、前記電力制限が実行されるまでの転舵角変化量が前記基準転舵角変化量に比較して大きいときは前記緊急回避伝達比を小さくし、前記電力制限が実行されるまでの転舵角変化量が前記基準転舵角変化量に比較して小さいときは前記緊急回避伝達比を大きくするものである、請求項7または8記載の車両用操舵装置である。電力制限までの転舵角変化量が小さいときには、より大きな転舵角変化量を確保することが好ましい。また、電力制限までの転舵角変化量が大きいときには、電力制限が早期に実行される可能性が高まる。そこで、転舵角変化量が小さいときは緊急回避伝達比を大きくし、逆に、転舵角変化量が大きいときには緊急回避伝達比を小さくすることによって、緊急回避伝達比を妥当な値へと導くことができる。   According to a ninth aspect of the present invention, the evaluation means evaluates whether the turning angle change amount until the power restriction is executed is larger or smaller than a predetermined reference turning angle change amount. The emergency avoidance application value updating means reduces the emergency avoidance transmission ratio when the turning angle change amount until the power restriction is executed is larger than the reference turning angle change amount, and the power The vehicle steering apparatus according to claim 7 or 8, wherein the emergency avoidance transmission ratio is increased when a turning angle change amount until the restriction is executed is smaller than the reference turning angle change amount. It is. When the turning angle change amount until the power limit is small, it is preferable to secure a larger turning angle change amount. Further, when the amount of change in the turning angle until the power limit is large, the possibility that the power limit is executed early increases. Therefore, the emergency avoidance transmission ratio is increased to a reasonable value by increasing the emergency avoidance transmission ratio when the turning angle change amount is small, and conversely by decreasing the emergency avoidance transmission ratio when the turning angle change amount is large. Can lead.

本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of a steering device for vehicles concerning one embodiment of the present invention. 伝達比可変機構の一部を断面で表した側面図である。It is the side view which represented a part of transmission ratio variable mechanism with the cross section. 伝達比可変機構に関連する制御ブロック図である。It is a control block diagram related to a transmission ratio variable mechanism. 基本伝達比を設定するための特性図である。It is a characteristic view for setting a basic transmission ratio. 操舵補助力付与機構(電動パワーステアリング装置)に関連する制御ブロック図である。It is a control block diagram related to a steering assist force applying mechanism (electric power steering device). 基本目標電流値を設定するための特性図である。It is a characteristic view for setting a basic target current value. 目標伝達比および目標電流値の設定を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the setting of a target transmission ratio and a target electric current value.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置1の概略構成を示す模式図である。車両用操舵装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト3等を介して左右の転舵輪4L,4Rのそれぞれに与えて転舵を行うものであり、操舵部材2の操作角θ1に対する転舵輪の転舵角θ2の比としての伝達比θ2/θ1を変更することのできるVGR(Variable Gear Ratio)機能を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The vehicle steering device 1 performs steering by applying a steering torque applied to a steering member 2 such as a steering wheel to the left and right steered wheels 4L and 4R via a steering shaft 3 as a steering shaft. And has a VGR (Variable Gear Ratio) function capable of changing the transmission ratio θ2 / θ1 as the ratio of the turning angle θ2 of the steered wheels to the operation angle θ1 of the steering member 2.

この車両用操舵装置1は、操舵部材2と、操舵部材2に連なるステアリングシャフト3とを有している。ステアリングシャフト3は、互いに同軸上に配置された第1〜第3のシャフト11〜13を含んでいる。第1〜第3のシャフト11〜13の中心軸線としての第1の軸線Aは、当該第1〜第3のシャフト11〜13の回転軸線でもある。
以下では、ステアリングシャフト3の軸方向Sを単に軸方向Sといい、ステアリングシャフト3の径方向Rを単に径方向Rといい、ステアリングシャフト3の周方向Cを単に周方向Cという。
The vehicle steering apparatus 1 includes a steering member 2 and a steering shaft 3 connected to the steering member 2. The steering shaft 3 includes first to third shafts 11 to 13 arranged coaxially with each other. The first axis A as the central axis of the first to third shafts 11 to 13 is also the rotational axis of the first to third shafts 11 to 13.
Hereinafter, the axial direction S of the steering shaft 3 is simply referred to as the axial direction S, the radial direction R of the steering shaft 3 is simply referred to as the radial direction R, and the circumferential direction C of the steering shaft 3 is simply referred to as the circumferential direction C.

第1のシャフト11の一端に操舵部材2が同行回転可能に連結されている。第1のシャフト11の他端部と第2のシャフト12の一端部とは、差動機構としての伝達比可変機構5(伝達比可変装置)を介して差動回転可能に連結されている。第2のシャフト12の他端と第3のシャフト13の一端とは、トーションバー14を介して所定の範囲内で弾性的に相対回転可能且つ動力伝達可能に連結されている。   A steering member 2 is connected to one end of the first shaft 11 so as to be able to rotate together. The other end portion of the first shaft 11 and the one end portion of the second shaft 12 are connected so as to be capable of differential rotation via a transmission ratio variable mechanism 5 (transmission ratio variable device) as a differential mechanism. The other end of the second shaft 12 and one end of the third shaft 13 are connected via a torsion bar 14 so that they can be elastically rotated relative to each other and can transmit power.

第3のシャフト14の他端は、自在継手7、中間軸8、自在継手9および転舵機構10等を介して、転舵輪4L,4Rと連なっている。
転舵機構10は、自在継手9に連なるピニオン軸15と、ピニオン軸15の先端のピニオン15aに噛み合うラック16aを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸16とを有している。ラック軸16の一対の端部のそれぞれにタイロッド17L,17Rを介してナックルアーム18L,18Rが連結されている。
The other end of the third shaft 14 is connected to the steered wheels 4L and 4R via the universal joint 7, the intermediate shaft 8, the universal joint 9, the steering mechanism 10, and the like.
The steered mechanism 10 includes a pinion shaft 15 connected to the universal joint 9, and a rack shaft 16 as a steered shaft that has a rack 16a that meshes with the pinion 15a at the tip of the pinion shaft 15 and extends in the left-right direction of the vehicle. Yes. Knuckle arms 18L and 18R are connected to the pair of ends of the rack shaft 16 via tie rods 17L and 17R, respectively.

上記の構成により、操舵部材2の回転は、ステアリングシャフト3等を介して転舵機構10に伝達される。転舵機構10では、ピニオン15aの回転がラック軸16の軸方向の運動に変換される。ラック軸16の軸方向の運動は、各タイロッド17L,17Rを介して対応するナックルアーム18L,18Rに伝えられ、これらのナックルアーム18L,18Rがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム18L,18Rに連結された対応する転舵輪4L,4Rがそれぞれ操向する。   With the above configuration, the rotation of the steering member 2 is transmitted to the steering mechanism 10 via the steering shaft 3 and the like. In the turning mechanism 10, the rotation of the pinion 15 a is converted into the axial movement of the rack shaft 16. The axial movement of the rack shaft 16 is transmitted to the corresponding knuckle arms 18L and 18R via the tie rods 17L and 17R, and the knuckle arms 18L and 18R rotate. Accordingly, the corresponding steered wheels 4L and 4R connected to the knuckle arms 18L and 18R are respectively steered.

伝達比可変機構5は、ステアリングシャフト3の第1および第2のシャフト11,12間の回転伝達比(伝達比θ2/θ1)を変更するためのものであり、この実施形態では、ニューテーションギヤ機構とされている。この伝達比可変機構5は、第1のシャフト11の他端部に設けられた入力部材20と、第2のシャフト12の一端部に設けられた出力部材22と、入力部材20と出力部材22との間に介在する軌道輪ユニット39とを含んでいる。   The transmission ratio variable mechanism 5 is for changing the rotation transmission ratio (transmission ratio θ2 / θ1) between the first and second shafts 11 and 12 of the steering shaft 3. In this embodiment, the nutation gear is used. It is a mechanism. The transmission ratio variable mechanism 5 includes an input member 20 provided at the other end of the first shaft 11, an output member 22 provided at one end of the second shaft 12, and the input member 20 and the output member 22. And a bearing ring unit 39 interposed therebetween.

入力部材20は、第1のシャフト11と同軸的に且つ同行回転可能に連結されており、出力部材22は、第2のシャフト12と同軸的に且つ同行回転可能に連結されている。第1の軸線Aは、入力部材20および出力部材22の中心軸線および回転軸線でもある。
出力部材22は、第2のシャフト12や転舵機構10等を介して転舵輪4L,4Rに連なっている。
The input member 20 is connected to the first shaft 11 so as to be coaxial and rotatable, and the output member 22 is connected to the second shaft 12 and coaxially rotatable. The first axis A is also the center axis and the rotation axis of the input member 20 and the output member 22.
The output member 22 is connected to the steered wheels 4L and 4R via the second shaft 12, the steered mechanism 10, and the like.

軌道輪ユニット39は、第1の軸線Aに対して傾斜する中心軸線としての第2の軸線Bを有しており、第1の軌道輪としての内輪391と、第2の軌道輪としての外輪392と、内輪391および外輪392間に介在する玉等の転動体393とを含んでいる。
内輪391は、入力部材20と出力部材22とを差動回転可能に連結するものであり、入力部材20と出力部材22のそれぞれと回転伝達可能に係合している。内輪391は、転動体393を介して外輪392に回転可能に支持されていることにより、第2の軸線Bの回りを回転可能である。また、内輪391は、外輪392を駆動するためのアクチュエータとしての電動モータである伝達比可変機構用モータ23が駆動されることに伴い、第1の軸線Aの回りを回転可能である。内輪391および外輪392は、第1の軸線A回りにコリオリ運動(首振り運動)可能である。
The bearing ring unit 39 has a second axis B as a central axis inclined with respect to the first axis A, and an inner ring 391 as a first bearing ring and an outer ring as a second bearing ring. 392 and rolling elements 393 such as balls interposed between the inner ring 391 and the outer ring 392.
The inner ring 391 connects the input member 20 and the output member 22 so as to be differentially rotatable, and is engaged with each of the input member 20 and the output member 22 so as to be able to transmit rotation. The inner ring 391 is rotatable about the second axis B by being rotatably supported by the outer ring 392 via the rolling elements 393. Further, the inner ring 391 can rotate around the first axis A as the transmission ratio variable mechanism motor 23, which is an electric motor as an actuator for driving the outer ring 392, is driven. The inner ring 391 and the outer ring 392 can perform Coriolis motion (swing motion) around the first axis A.

伝達比可変機構用モータ23は、伝達比可変機構5を駆動するために、第1および第2のシャフト11,12と同軸的に配置されている。第1の軸線Aは、伝達比可変機構用モータ23の中心軸線でもある。伝達比可変機構用モータ23は、第1の軸線A回りに関する外輪392の回転速度を変更することにより、伝達比θ2/θ1を変更する。
伝達比可変機構用モータ23は、この実施形態では、ステアリングシャフト3と同軸的に配置されたブラシレスモータからなり、軌道輪ユニット39を保持する筒状のロータ231と、ロータ231を取り囲むとともにハウジング24に固定されたステータ232とを含んでいる。
The transmission ratio variable mechanism motor 23 is arranged coaxially with the first and second shafts 11 and 12 in order to drive the transmission ratio variable mechanism 5. The first axis A is also the central axis of the transmission ratio variable mechanism motor 23. The transmission ratio variable mechanism motor 23 changes the transmission ratio θ2 / θ1 by changing the rotational speed of the outer ring 392 around the first axis A.
In this embodiment, the transmission ratio variable mechanism motor 23 is composed of a brushless motor disposed coaxially with the steering shaft 3, and includes a cylindrical rotor 231 that holds the raceway ring unit 39, a rotor 231, and a housing 24. And a stator 232 fixed to the main body.

車両用操舵装置1は、さらに、ステアリングシャフト3に操舵補助力を付与するための操舵補助力付与機構19(電動パワーステアリング装置)を備えている。操舵補助力付与機構19は、伝達比可変機構5の出力部材22に連なる入力軸としての上記第2のシャフト12と、転舵機構10に連なる出力軸としての上記第3のシャフト13と、第2のシャフト12と第3のシャフト13との間に伝達されるトルクを検出するトルクセンサ44と、操舵補助用のアクチュエータとしての操舵補助用モータ25と、操舵補助用モータ25と第3のシャフト13との間に介在する減速機構26とを含んでいる。   The vehicle steering device 1 further includes a steering assist force applying mechanism 19 (electric power steering device) for applying a steering assist force to the steering shaft 3. The steering assist force applying mechanism 19 includes the second shaft 12 as an input shaft continuous with the output member 22 of the transmission ratio variable mechanism 5, the third shaft 13 as an output shaft continuous with the steering mechanism 10, A torque sensor 44 for detecting torque transmitted between the second shaft 12 and the third shaft 13, a steering assist motor 25 as a steering assist actuator, the steering assist motor 25, and a third shaft. 13 and a speed reduction mechanism 26 interposed between them.

操舵補助用モータ25は、ブラシレスモータ等の電動モータからなる。この操舵補助用モータ25の出力は、減速機構26を介して第3のシャフト13に伝達されるようになっている。
減速機構26は、例えばウォームギヤ機構からなり、操舵補助用モータ25の出力軸25aに連結された駆動歯車としてのウォーム軸27と、ウォーム軸27と噛み合い且つ第3のシャフト13に同行回転可能に連結された従動歯車としてのウォームホイール28とを含んでいる。
The steering assist motor 25 is an electric motor such as a brushless motor. The output of the steering assist motor 25 is transmitted to the third shaft 13 via the speed reduction mechanism 26.
The speed reduction mechanism 26 is composed of, for example, a worm gear mechanism, and is connected to a worm shaft 27 as a drive gear connected to the output shaft 25 a of the steering assist motor 25, meshed with the worm shaft 27 and connected to the third shaft 13 so as to be able to rotate together. And a worm wheel 28 as a driven gear.

上記伝達比可変機構5および操舵補助力付与機構19は、ハウジング24内に収容されている。ハウジング24は、車両の乗員室(キャビン)内に配置されている。なお、ハウジング24を、中間軸8を取り囲むように配置してもよいし、車両のエンジンルーム内に配置してもよい。
上記伝達比可変機構用モータ23および操舵補助用モータ25の駆動は、それぞれ、CPU、RAMおよびROMを含む制御部29によって制御される。制御部29は、駆動回路40を介して伝達比可変機構用モータ23に接続されているとともに、駆動回路41を介して操舵補助用モータ25に接続されている。
The transmission ratio variable mechanism 5 and the steering assist force applying mechanism 19 are accommodated in a housing 24. The housing 24 is disposed in a passenger compartment (cabin) of the vehicle. The housing 24 may be disposed so as to surround the intermediate shaft 8 or may be disposed in the engine room of the vehicle.
The driving of the transmission ratio variable mechanism motor 23 and the steering assist motor 25 is controlled by a control unit 29 including a CPU, a RAM, and a ROM, respectively. The control unit 29 is connected to the transmission ratio variable mechanism motor 23 via the drive circuit 40, and is connected to the steering assist motor 25 via the drive circuit 41.

制御部29には、操作角センサ42、伝達比可変機構用モータ23のロータ231の回転角を検出する回転角センサとしてのモータレゾルバ43、トルクセンサ44、転舵角センサ45、および車速センサ46がそれぞれ接続されている。
操作角センサ42からは、操舵部材2の直進位置からの操作量である操作角θ1に対応する値として、第1のシャフト11の回転角についての信号が制御部29に入力される。
The control unit 29 includes an operation angle sensor 42, a motor resolver 43 as a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23, a torque sensor 44, a turning angle sensor 45, and a vehicle speed sensor 46. Are connected to each other.
From the operation angle sensor 42, a signal regarding the rotation angle of the first shaft 11 is input to the control unit 29 as a value corresponding to the operation angle θ <b> 1 that is the operation amount from the straight position of the steering member 2.

モータレゾルバ43からは、伝達比可変機構用モータ23のロータ231の回転角θrについての信号が制御部29に入力される。
トルクセンサ44からは、操舵部材2に作用する操舵トルクTに対応する値として、第2および第3のシャフト12,13間に作用するトルクについての信号が制御部29に入力される。
From the motor resolver 43, a signal regarding the rotation angle θr of the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23 is input to the control unit 29.
From the torque sensor 44, a signal regarding the torque acting between the second and third shafts 12, 13 is input to the control unit 29 as a value corresponding to the steering torque T acting on the steering member 2.

転舵角センサ45からは、転舵角θ2に対応する値として第3のシャフト13の回転角についての信号が制御部29に入力される。
車速センサ46からは、車速Vについての信号が制御部29に入力される。
制御部29は、各上記センサ42〜46の信号等に基づいて、伝達比可変機構用モータ23および操舵補助用モータ25の駆動を制御する。
From the turning angle sensor 45, a signal regarding the rotation angle of the third shaft 13 is input to the control unit 29 as a value corresponding to the turning angle θ2.
From the vehicle speed sensor 46, a signal regarding the vehicle speed V is input to the control unit 29.
The control unit 29 controls the drive of the transmission ratio variable mechanism motor 23 and the steering assist motor 25 based on the signals of the sensors 42 to 46.

上記の構成により、操舵部材2からのトルクおよび伝達比可変機構5からのトルクは、操舵補助力付与機構19を介して転舵機構10に伝達される。具体的には、操舵部材2に入力された操舵トルクは、第1のシャフト11を介して伝達比可変機構5の入力部材20に入力され、入力部材20から内輪391に入力される。内輪391には、操舵部材2からのトルクに加え、外輪392および転動体393を介して内輪391に伝わった伝達比可変機構用モータ25からのトルクが伝達され、これらのトルクが、出力部材22に伝達される。出力部材22に伝達されたトルクは、第2のシャフト12に伝達される。第2のシャフト12に伝達されたトルクは、トーションバー14および第3のシャフト13に伝わり、操舵補助用モータ25からの出力(アシストトルク)と合わさって、自在継手7、中間軸8、および自在継手9を介して、転舵機構10に伝達される。   With the above configuration, the torque from the steering member 2 and the torque from the transmission ratio variable mechanism 5 are transmitted to the steering mechanism 10 via the steering assist force applying mechanism 19. Specifically, the steering torque input to the steering member 2 is input to the input member 20 of the transmission ratio variable mechanism 5 via the first shaft 11 and input from the input member 20 to the inner ring 391. In addition to the torque from the steering member 2, torque from the transmission ratio variable mechanism motor 25 transmitted to the inner ring 391 via the outer ring 392 and the rolling elements 393 is transmitted to the inner ring 391, and these torques are output to the output member 22. Is transmitted to. The torque transmitted to the output member 22 is transmitted to the second shaft 12. The torque transmitted to the second shaft 12 is transmitted to the torsion bar 14 and the third shaft 13, and combined with the output (assist torque) from the steering assist motor 25, the universal joint 7, the intermediate shaft 8, and the universal shaft. This is transmitted to the steering mechanism 10 via the joint 9.

このように、操舵部材2のトルクを転舵機構10に伝える動力伝達経路Dが構成されている。動力伝達経路Dは、第1のシャフト11、入力部材20、内輪391、出力部材22、第2のシャフト12、トーションバー14および第3のシャフト13、自在継手7、中間軸8ならびに自在継手9を通る経路である。
図2は、伝達比可変機構5の一部を断面で表した側面図である。入力部材20はリング状に形成されている。この入力部材20および内輪391の対向面のそれぞれに第1の凹凸係合部64が設けられていることにより、入力部材20と内輪391とは動力伝達可能とされている。また、出力部材22もリング状に形成されている。内輪391および出力部材22の対向面のそれぞれに第2の凹凸係合部67が設けられていることにより、内輪391と出力部材22とは動力伝達可能とされている。
Thus, the power transmission path D which transmits the torque of the steering member 2 to the steering mechanism 10 is configured. The power transmission path D includes the first shaft 11, the input member 20, the inner ring 391, the output member 22, the second shaft 12, the torsion bar 14 and the third shaft 13, the universal joint 7, the intermediate shaft 8, and the universal joint 9. This is a route through
FIG. 2 is a side view showing a part of the transmission ratio variable mechanism 5 in cross section. The input member 20 is formed in a ring shape. By providing the first concavo-convex engaging portions 64 on the opposing surfaces of the input member 20 and the inner ring 391, the input member 20 and the inner ring 391 can transmit power. The output member 22 is also formed in a ring shape. By providing the second uneven engagement portion 67 on each of the opposing surfaces of the inner ring 391 and the output member 22, the inner ring 391 and the output member 22 can transmit power.

第1の凹凸係合部64は、入力部材20の一端面としての動力伝達面70に形成された第1の凸部65と、内輪391の一端面としての第1の端面71に形成され第1の凸部65に係合する第1の凹部66とを含む。動力伝達面70および第1の端面71はステアリングシャフト3の軸方向Sに互いに対向しており、第1の凹凸係合部64は、これら動力伝達面70および第1の端面71を動力伝達可能に係合させる。むろん、第1の凸部65の配置と第1の凹部66の配置とを入れ換えてもよい。   The first concave-convex engaging portion 64 is formed on the first convex portion 65 formed on the power transmission surface 70 as one end surface of the input member 20 and the first end surface 71 as one end surface of the inner ring 391. 1st recessed part 66 engaged with the 1 convex part 65 is included. The power transmission surface 70 and the first end surface 71 are opposed to each other in the axial direction S of the steering shaft 3, and the first uneven engagement portion 64 can transmit power to the power transmission surface 70 and the first end surface 71. Engage with. Of course, the arrangement of the first convex portion 65 and the arrangement of the first concave portion 66 may be interchanged.

第2の凹凸係合部67は、出力部材22の一端面としての動力伝達面72に形成された第2の凸部68と、内輪391の他端面としての第2の端面73に形成され第2の凸部68に係合する第2の凹部69とを含む。動力伝達面72および第2の端面73はステアリングシャフト3の軸方向Sに互いに対向しており、第2の凹凸係合部67は、これら動力伝達面72および第2の端面73を動力伝達可能に係合させる。むろん、第2の凸部68の配置と第2の凹部69の配置とを入れ換えてもよい。   The second concavo-convex engaging portion 67 is formed on the second convex portion 68 formed on the power transmission surface 72 as one end surface of the output member 22 and the second end surface 73 as the other end surface of the inner ring 391. 2nd recessed part 69 engaged with the 2 convex part 68 is included. The power transmission surface 72 and the second end surface 73 are opposed to each other in the axial direction S of the steering shaft 3, and the second uneven engagement portion 67 can transmit power to the power transmission surface 72 and the second end surface 73. Engage with. Of course, the arrangement of the second convex portion 68 and the arrangement of the second concave portion 69 may be interchanged.

第1の凸部65は、入力部材20の周方向の全周に亘って等間隔に形成されている。同様に、第1の凹部66は、内輪391の周方向の全周に亘って等間隔に形成されている。第1の凸部65は、例えば38個形成されている。第1の凹部66の数は、第1の凸部65の数とは異なる数(たとえば40個)にされている。第1の凸部65の数と第1の凹部66の数との差に応じて、入力部材20と内輪391との間で差動回転を発生することができる。   The first convex portions 65 are formed at equal intervals over the entire circumference of the input member 20 in the circumferential direction. Similarly, the first recesses 66 are formed at equal intervals over the entire circumference of the inner ring 391 in the circumferential direction. For example, 38 first protrusions 65 are formed. The number of first recesses 66 is different from the number of first projections 65 (for example, 40). Depending on the difference between the number of first protrusions 65 and the number of first recesses 66, differential rotation can be generated between the input member 20 and the inner ring 391.

内輪391の第2の軸線Bが入力部材20および出力部材22の第1の軸線Aに対して所定角度θだけ傾斜していることにより、複数の第1の凸部65のうちの一部の第1の凸部65のみと、複数の第1の凹部66のうちの一部の第1の凹部66のみとが、互いに噛み合っている。
同様に、第2の凸部68は、出力部材22の周方向の全周に亘って等間隔に形成されている。また、第2の凹部69は、内輪391の周方向の全周に亘って等間隔に形成されている。第2の凸部68は、例えば40個形成されている。第2の凹部69の数は、第2の凸部68の数と同数であってもよい。
Since the second axis B of the inner ring 391 is inclined by a predetermined angle θ with respect to the first axis A of the input member 20 and the output member 22, some of the plurality of first convex portions 65 are included. Only the first convex portion 65 and only a part of the first concave portions 66 of the plurality of first concave portions 66 mesh with each other.
Similarly, the second protrusions 68 are formed at equal intervals over the entire circumference of the output member 22 in the circumferential direction. The second recesses 69 are formed at equal intervals over the entire circumference of the inner ring 391 in the circumferential direction. For example, 40 second protrusions 68 are formed. The number of second recesses 69 may be the same as the number of second protrusions 68.

内輪391の第2の軸線Bが入力部材20および出力部材22の第1の軸線Aに対して所定角度θだけ傾斜していることにより、複数の第2の凸部68のうちの一部の第2の凸部68のみと、複数の第2の凹部69のうちの一部の第2の凹部69のみとが、互いに噛み合っている。
次に、伝達比可変機構5の動作の一例について説明する。以下では、(i)伝達比可変機構用モータ23のロータ231の回転が規制されている場合と、(ii)伝達比可変機構用モータ23のロータ231が回転しており、且つ入力部材20の回転が規制されている場合と、(iii)伝達比可変機構用モータ23のロータ231が回転しており、且つ入力部材20が回転している場合と、を説明する。ロータ231の回転の規制は、図示しないロック機構によって行うこともでき、伝達比可変機構用モータ23を回転停止状態に制御することによって行うこともできる。
Since the second axis B of the inner ring 391 is inclined by a predetermined angle θ with respect to the first axis A of the input member 20 and the output member 22, a part of the plurality of second convex portions 68 is formed. Only the second convex portion 68 and only a part of the second concave portions 69 among the plurality of second concave portions 69 mesh with each other.
Next, an example of the operation of the transmission ratio variable mechanism 5 will be described. In the following, (i) the rotation of the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23 is restricted, and (ii) the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23 is rotating, and the input member 20 A case where rotation is restricted and a case where (iii) the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23 is rotating and the input member 20 is rotating will be described. The rotation of the rotor 231 can be restricted by a lock mechanism (not shown) or by controlling the transmission ratio variable mechanism motor 23 to a rotation stop state.

上記(i),(ii),(iii)の何れの場合も、第1の凹凸係合部64の第1の凸部65の数が38で第1の凹部66の数が40とされ、且つ第2の凹凸係合部67の第2の凸部68の数が40で第2の凹部69の数が40とされているものとして説明する。
上記(i)の場合、すなわち、伝達比可変機構用モータ23のロータ231の回転が規制されている場合において操舵部材2の操作により第1のシャフト11が回転すると、入力部材20の第1の凸部65が第1の軸線Aの回りを回転する。このとき、軌道輪ユニット39は第1の軸線Aの回りを回転するコリオリ運動をせず、内輪391のみがその第2の軸線B回りを回転する。この回転により、第1の凹部66が設けられている内輪391が回転し、さらに第2のシャフト12を回転させる。その結果、入力部材20が1回転したときに内輪391が38/40回転する。このとき、出力部材22は、38/40回転する。すなわち、入力部材20の回転が19/20に減速される。
In any of the cases (i), (ii), and (iii), the number of the first convex portions 65 of the first concave / convex engaging portion 64 is 38 and the number of the first concave portions 66 is 40, In the following description, it is assumed that the number of the second convex portions 68 of the second concave-convex engaging portion 67 is 40 and the number of the second concave portions 69 is 40.
In the case of (i) above, that is, when the rotation of the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23 is restricted, when the first shaft 11 is rotated by the operation of the steering member 2, the first of the input member 20 The convex portion 65 rotates around the first axis A. At this time, the bearing ring unit 39 does not perform the Coriolis motion that rotates around the first axis A, and only the inner ring 391 rotates around the second axis B. By this rotation, the inner ring 391 provided with the first recess 66 is rotated, and the second shaft 12 is further rotated. As a result, the inner ring 391 rotates 38/40 when the input member 20 rotates once. At this time, the output member 22 rotates 38/40. That is, the rotation of the input member 20 is decelerated to 19/20.

上記(ii)の場合、すなわち、伝達比可変機構用モータ23のロータ231が回転しており、且つ運転者が操舵部材2を保持していることにより入力部材20の回転が規制されている場合、ロータ231が第1の軸線Aの回りを回転することにより、軌道輪ユニット39がコリオリ運動する。これにより、内輪391が入力部材20と出力部材22とを互いに逆回転させようとする。しかしながら、入力部材20の回転が規制されていることにより、出力部材22のみが回転する。このとき、第1の凹部66の数が第1の凸部65の数と比べて2つ多くされている結果、軌道輪ユニット39の外輪392が1回転しているときに、内輪391は上記の歯数差(2つ)に相当する量だけ位相が進むことになる。これが内輪391の回転になる。その結果、外輪392が1回転したときに、内輪391は上記の歯数差に相当する量だけ回転し、出力部材22は2/40回転する。以上より、伝達比可変機構用モータ23のロータ231の回転が1/20に減速されて出力される。   In the case of (ii) above, that is, when the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23 is rotating and the rotation of the input member 20 is restricted by the driver holding the steering member 2. As the rotor 231 rotates around the first axis A, the bearing ring unit 39 performs a Coriolis motion. As a result, the inner ring 391 attempts to rotate the input member 20 and the output member 22 in the opposite directions. However, because the rotation of the input member 20 is restricted, only the output member 22 rotates. At this time, as a result of the number of the first concave portions 66 being increased by two as compared with the number of the first convex portions 65, when the outer ring 392 of the track ring unit 39 makes one rotation, the inner ring 391 The phase advances by an amount corresponding to the difference in the number of teeth (two). This is the rotation of the inner ring 391. As a result, when the outer ring 392 rotates once, the inner ring 391 rotates by an amount corresponding to the difference in the number of teeth, and the output member 22 rotates 2/40. As described above, the rotation of the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23 is reduced to 1/20 and output.

上記(iii)の場合、すなわち、伝達比可変機構用モータ23のロータ231が回転しており、且つ運転者が操舵部材2を操舵していることにより入力部材20が回転している場合には、出力部材22の回転量は、上記(ii)の回転量に入力部材20(操舵部材)の回転量を加えた値となる。これにより、操作角θ1を増幅して運転者の操舵を補助する機能を発揮することができる。   In the case of (iii), that is, when the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23 is rotating and the input member 20 is rotating because the driver is steering the steering member 2. The rotation amount of the output member 22 is a value obtained by adding the rotation amount of the input member 20 (steering member) to the rotation amount of (ii) above. As a result, the function of assisting the driver's steering by amplifying the operation angle θ1 can be exhibited.

たとえば、車両が比較的低速で走行している場合には、伝達比可変機構用モータ23が駆動され、操作角θ1が増幅される。すなわち、伝達比が1よりも大きくされる。これにより、運転者の操舵を補助できる。また、車両が比較的高速で走行している場合には、伝達比可変機構用モータ23は、たとえば、停止状態に保たれる。これにより、伝達比が小さくなる。その他、伝達比可変機構用モータ23のロータ231の回転を増速したり、減速したりすることにより、車両のスタビリティコントロール(姿勢安定制御)が行われてもよい。   For example, when the vehicle is traveling at a relatively low speed, the transmission ratio variable mechanism motor 23 is driven, and the operation angle θ1 is amplified. That is, the transmission ratio is made larger than 1. Thereby, a driver | operator's steering can be assisted. Further, when the vehicle is traveling at a relatively high speed, the transmission ratio variable mechanism motor 23 is maintained in a stopped state, for example. Thereby, a transmission ratio becomes small. In addition, the vehicle stability control (posture stability control) may be performed by increasing or decreasing the rotation of the rotor 231 of the transmission ratio variable mechanism motor 23.

図3は、伝達比可変機構5に関連する制御ブロック図である。制御部29は、機能処理部として、基本伝達比設定部50、緊急回避状態判定部51、伝達比係数設定部52、係数乗算部53、目標角演算部54、偏差演算部55、PI(比例積分)制御部56、加算部57、およびPWM変換部58を備えている。制御部29には、車速センサ46によって検出される車速V、操作角センサ42によって検出される操作角θ1、およびモータレゾルバ43によって検出されるモータ回転角θrが入力されている。   FIG. 3 is a control block diagram related to the transmission ratio variable mechanism 5. The control unit 29 functions as a basic transmission ratio setting unit 50, an emergency avoidance state determination unit 51, a transmission ratio coefficient setting unit 52, a coefficient multiplication unit 53, a target angle calculation unit 54, a deviation calculation unit 55, PI (proportional). An integration) control unit 56, an addition unit 57, and a PWM conversion unit 58. The controller 29 receives the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 46, the operation angle θ1 detected by the operation angle sensor 42, and the motor rotation angle θr detected by the motor resolver 43.

基本伝達比設定部50は、車速Vに基づいて、基本伝達比Rを設定する。基本伝達比Rは、車速Vが小さいほど(低速時ほど)大きくなる特性に従って設定される。たとえば、基本伝達比設定部50は、図4に示すように、第1所定車速V1未満の低速域では基本伝達比Rを1よりも大きな一定値(たとえば1.4)に設定し、第2所定車速V2以上の速度域では基本伝達比Rを1に設定し、第1および第2所定車速V1,V2間の速度域では車速Vの増加に従って前記一定値から1まで単調に減少する特性に従って基本伝達比Rを設定する。 Basic transmission ratio setting unit 50, based on vehicle speed V, the set of basic transmission ratio R B. Basic transmission ratio R B is set according to the vehicle speed V becomes smaller (as the low speed) larger properties. For example, the basic transmission ratio setting unit 50 sets the 4 large fixed value than 1 basic transmission ratio R B in the low-speed range lower than the first predetermined vehicle speed V1 (e.g. 1.4), the 2 in the predetermined vehicle speed V2 or more speed ranges set the basic transmission ratio R B 1, in the first and speed range between the second predetermined vehicle speed V1, V2 decreases monotonically from said predetermined value with an increase in vehicle speed V to 1 It sets the basic transmission ratio R B according to the characteristic.

緊急回避状態判定部51は、操作角θ1を時間微分して操舵速度を求め、車速Vを時間微分して車両の加速度を求める。そして、緊急回避状態判定部51は、操舵速度が所定のしきい値(たとえば5rad/sec)を超えている(すなわち急操舵状態)か、または車両加速度が所定の負のしきい値(たとえば1秒間で15km/h以上の減速に相当する値)未満(すなわち、急減速状態)であるかのいずれかの条件が成立するときに、緊急回避状態であると判定する。   The emergency avoidance state determination unit 51 obtains the steering speed by differentiating the operation angle θ1 with respect to time, and obtains the vehicle acceleration by differentiating the vehicle speed V with respect to time. Then, the emergency avoidance state determination unit 51 determines whether the steering speed exceeds a predetermined threshold value (for example, 5 rad / sec) (that is, sudden steering state) or the vehicle acceleration has a predetermined negative threshold value (for example, 1). It is determined that the vehicle is in an emergency avoidance state when any one of the following conditions is satisfied (that is, a value corresponding to a deceleration of 15 km / h or more per second).

伝達比係数設定部52は、緊急回避状態判定部51による判定結果に応じた伝達比係数kを生成する。この伝達比係数kは、係数乗算部53によって、基本伝達比Rに乗じられる。具体的には、伝達比係数設定部52は、緊急回避状態判定部51が緊急回避状態ではないと判定しているときは、伝達比係数k=1を生成する。したがって、この場合、係数乗算部53では、基本伝達比Rに対する補正は行われない。また、伝達比係数設定部52は、緊急回避状態判定部51が緊急回避状態であると判定しているときは、予め定めた緊急回避用伝達比係数(「1」以外の値)を伝達比係数kとして生成する。この緊急回避用係数が係数乗算部53において基本伝達比Rに乗じられることにより、基本伝達比Rに補正が加えられる。これにより、通常時と緊急回避時とで異なる伝達比R(=k×R)が設定されることになる。 Transmission ratio coefficient setting unit 52 generates a transmission ratio coefficient k T corresponding to the determination result by the emergency avoidance state determining unit 51. The transmission ratio factor k T is the coefficient multiplication portion 53 is multiplied by the basic transmission ratio R B. Specifically, the transmission ratio coefficient setting unit 52 generates a transmission ratio coefficient k T = 1 when the emergency avoidance state determination unit 51 determines that it is not in the emergency avoidance state. Therefore, in this case, the coefficient multiplication portion 53, the correction for the basic transmission ratio R B is not performed. When the emergency avoidance state determination unit 51 determines that the emergency avoidance state is in an emergency avoidance state, the transmission ratio coefficient setting unit 52 uses a predetermined emergency avoidance transfer ratio coefficient (a value other than “1”) as the transfer ratio. produced as a coefficient k T. By this emergency avoidance coefficient is multiplied by the basic transmission ratio R B in the coefficient multiplying unit 53, a correction to the basic transmission ratio R B is added. As a result, different transmission ratios R (= k T × R B ) are set between the normal time and the emergency avoidance time.

目標角演算部54は、係数乗算部53によって補正された伝達比Rと操作角θ1とに基づいて、伝達比可変機構用モータ23の回転角の目標値である目標角θrを生成する。前述のとおり、操舵部材2の操作角θ1が軌道輪ユニット39の外輪392の回転によって増速または減速されて(あるいは増速も減速もされずに)転舵機構10に伝達される。そこで、目標角演算部54は、操作角θ1に伝達比Rを乗じて目標転舵角を求め、この目標転舵角が達成されるように伝達比可変機構用モータ23の目標角θrを設定する。 The target angle calculation unit 54 generates a target angle θr * , which is a target value of the rotation angle of the transmission ratio variable mechanism motor 23, based on the transmission ratio R and the operation angle θ1 corrected by the coefficient multiplication unit 53. As described above, the operation angle θ1 of the steering member 2 is increased or decreased (or neither increased nor decreased) by the rotation of the outer ring 392 of the track ring unit 39 and is transmitted to the steering mechanism 10. Therefore, the target angle calculation unit 54 obtains the target turning angle by multiplying the operation angle θ1 by the transmission ratio R, and sets the target angle θr * of the transmission ratio variable mechanism motor 23 so that the target turning angle is achieved. Set.

偏差演算部55は、目標角θrに対するモータ回転角θrの偏差(θr−θr)を演算する。この偏差に対して、PI制御部56によるPI(比例積分)演算が行われることにより、モータ電流目標値が求められる。さらに、加算部57では、目標角θrに対応する電流補正値がモータ電流目標値に加算される。これにより、モータ回転角に対して、フィードバック制御およびフィードフォワード制御が行われて、モータ電流目標値(補助目標値の一例)が求められる。 The deviation calculator 55 calculates a deviation (θr * −θr) of the motor rotation angle θr with respect to the target angle θr * . A motor current target value is obtained by performing PI (proportional integration) calculation by the PI control unit 56 on this deviation. Further, the adder 57 adds the current correction value corresponding to the target angle θr * to the motor current target value. Thus, feedback control and feedforward control are performed on the motor rotation angle, and a motor current target value (an example of an auxiliary target value) is obtained.

PWM変換部58は、モータ電流目標値に対応したPWM駆動信号を生成する。このPWM駆動信号によって駆動回路40が駆動されることにより、伝達比可変機構用モータ23が駆動される。その結果、伝達比可変機構用モータ23の回転角は、伝達比Rおよび操作角θ等に応じた目標角θrに導かれる。
図5は、操舵補助力付与機構19(電動パワーステアリング装置)に関連する制御ブロック図である。制御部29は、機能処理部として、目標電流値設定部80、緊急回避状態判定部81、アシスト係数設定部82、係数乗算部83、偏差演算部84、PI制御部85、電流制限部86、およびPWM変換部87を備えている。制御部29には、操作角センサ42によって検出される操作角θ1、トルクセンサ44によって検出される操舵トルクT、車速センサ46によって検出される車速V、および電流検出部30によって検出されるモータ電流値が入力されている。電流検出部30は、操舵補助用モータ25の電流値を検出するように構成されている。
The PWM conversion unit 58 generates a PWM drive signal corresponding to the motor current target value. When the drive circuit 40 is driven by the PWM drive signal, the transmission ratio variable mechanism motor 23 is driven. As a result, the rotation angle of the transmission ratio variable mechanism motor 23 is guided to the target angle θr * corresponding to the transmission ratio R B and the operation angle θ.
FIG. 5 is a control block diagram related to the steering assist force applying mechanism 19 (electric power steering device). The control unit 29 includes, as function processing units, a target current value setting unit 80, an emergency avoidance state determination unit 81, an assist coefficient setting unit 82, a coefficient multiplication unit 83, a deviation calculation unit 84, a PI control unit 85, a current limiting unit 86, And a PWM converter 87. The control unit 29 includes an operation angle θ1 detected by the operation angle sensor 42, a steering torque T detected by the torque sensor 44, a vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 46, and a motor current detected by the current detection unit 30. A value has been entered. The current detection unit 30 is configured to detect the current value of the steering assist motor 25.

目標電流値設定部80は、操舵トルクおよび車速Vに基づいて、基本目標電流値Iを設定する。基本目標電流値Iは、図6に示すように、操舵トルクTの方向に応じて正の値または負の値に設定される。たとえば、目標電流値設定部80は、図6に示されたアシスト特性(操舵トルク−目標電流値特性)に従って、基本目標電流値Iを生成する。操舵トルクTは、たとえば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、基本目標電流値Iは、操舵補助用モータ25から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、操舵補助用モータ25から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。基本目標電流値Iは、操舵トルクTの正の値に対しては正の値をとり、操舵トルクTの負の値に対しては負の値をとる。操舵トルクが−T1〜T1(たとえば、T1=0.4N・m)の範囲(トルク不感帯)の微小な値のときには、基本目標電流値Iは零とされる。 Target current-value setting unit 80 based on the steering torque and the vehicle speed V, the sets the basic target current value I B. Basic target current value I B, as shown in FIG. 6, is set to a positive value or a negative value depending on the direction of the steering torque T. For example, the target current value setting unit 80, indicated assist characteristic in FIG. 6 - according to (steering torque target current value characteristic), generates a basic target current value I B. For the steering torque T, for example, the torque for steering in the right direction is a positive value, and the torque for steering in the left direction is a negative value. Also, the basic target current value I B, when the steering assist motor 25 to generate a steering assist force for rightward steering is a positive value, the steering assist for the steering assist motor 25 in the left steering Negative values are used when force should be generated. Basic target current value I B, relative to the positive value of the steering torque T takes a positive value, a negative value for negative values of the steering torque T. Steering torque -T1~T1 (e.g., T1 = 0.4 N · m) when the small value of the range (the torque dead zone) is the basic target electric current value I B is zero.

さらに、基本目標電流値Iは、車速が大きいほど、絶対値の小さな値とされる。これにより、高速走行時ほど操舵補助力を低減する車速感応制御が行われる。
緊急回避状態判定部81は、前述の緊急回避状態判定部51と同様の機能を有しており、緊急回避状態判定部51と共通の機能処理部であってもよい。すなわち、緊急回避状態判定部81は、操作角θ1を時間微分して操舵速度を求め、車速Vを時間微分して車両の加速度を求める。そして、緊急回避状態判定部81は、操舵速度が所定のしきい値を超えている(すなわち急操舵状態)か、または車両加速度が所定の負のしきい値未満(すなわち、急減速状態)であるかのいずれかの条件が成立するときに、緊急回避状態であると判定する。
Furthermore, the basic target current value I B increases as the vehicle speed increases, being a smaller value of the absolute value. Thus, vehicle speed sensitive control is performed in which the steering assist force is reduced as the vehicle travels at a higher speed.
The emergency avoidance state determination unit 81 has the same function as the emergency avoidance state determination unit 51 described above, and may be a function processing unit common to the emergency avoidance state determination unit 51. That is, the emergency avoidance state determination unit 81 obtains the steering speed by differentiating the operation angle θ1 with respect to time, and obtains the vehicle acceleration by differentiating the vehicle speed V with respect to time. Then, the emergency avoidance state determination unit 81 determines whether the steering speed exceeds a predetermined threshold value (that is, sudden steering state) or the vehicle acceleration is less than a predetermined negative threshold value (that is, rapid deceleration state). When any one of the conditions is satisfied, the emergency avoidance state is determined.

アシスト係数設定部82は、緊急回避状態判定部81による判定結果に応じたアシスト係数kを生成する。このアシスト係数kは、係数乗算部83によって、基本目標電流値Iに乗じられる。具体的には、アシスト係数設定部82は、緊急回避状態判定部81が緊急回避状態ではないと判定しているときは、アシスト係数k=1を生成する。したがって、この場合、係数乗算部83では、基本目標電流値Iに対する補正は行われない。また、アシスト係数設定部82は、緊急回避状態判定部81が緊急回避状態であると判定しているときは、予め定めた緊急回避用係数(「1」以外の値)をアシスト係数Iとして生成する。この緊急回避用係数が係数乗算部83において基本目標電流値Iに乗じられることにより、基本目標電流値Iに補正が加えられる。これにより、通常時と緊急回避時とで異なる目標電流値Iが設定されることになる。 The assist coefficient setting unit 82 generates an assist coefficient k A according to the determination result by the emergency avoidance state determination unit 81. The assist coefficient k A is multiplied by the basic target current value I B by the coefficient multiplier 83. Specifically, the assist coefficient setting unit 82 generates the assist coefficient k A = 1 when the emergency avoidance state determination unit 81 determines that it is not in the emergency avoidance state. Therefore, in this case, the coefficient multiplication unit 83, the correction for the basic target current value I B is not performed. In addition, when the emergency avoidance state determination unit 81 determines that the emergency avoidance state determination unit 81 is in the emergency avoidance state, the assist coefficient setting unit 82 sets a predetermined emergency avoidance coefficient (a value other than “1”) as the assist coefficient I B. Generate. By this emergency avoidance coefficient is multiplied in the coefficient multiplying portion 83 to the basic target current value I B, is corrected to the basic target current value I B is added. As a result, a different target current value I * is set for normal and emergency avoidance.

偏差演算部84は、目標電流値Iに対するモータ電流値Iの偏差を演算する。この偏差(I−I)に対して、PI制御部85によるPI演算が行われることにより、モータ電流目標値が求められる。
電流制限部86は、モータ電流値が所定の制限値(たとえば定格電流)以上になると、モータ電流目標値に制限を加える。電流制限部86は、モータ電流値が所定の制限値以上の状態が所定時間(たとえば2msec)継続したことを条件に、モータ電流目標値に制限を加えるものであってもよい。モータ電流目標値に対する制限とは、たとえば、モータ目標電流値を所定の制限値電流値(たとえば定格電流の90%程度の値)に強制設定する処理であってもよい。
Deviation calculation unit 84 calculates a deviation of motor current value I from target current value I * . A motor current target value is obtained by performing PI calculation by the PI control unit 85 on the deviation (I * −I).
The current limiter 86 limits the motor current target value when the motor current value becomes equal to or greater than a predetermined limit value (for example, rated current). The current limiting unit 86 may limit the motor current target value on condition that a state where the motor current value is equal to or greater than the predetermined limit value continues for a predetermined time (for example, 2 msec). The limitation on the motor current target value may be, for example, a process for forcibly setting the motor target current value to a predetermined limit value current value (for example, a value of about 90% of the rated current).

PWM変換部87は、モータ電流目標値に対応したPWM駆動信号を生成する。このPWM駆動信号によって駆動回路41が駆動されることにより、操舵補助用モータ25が駆動される。その結果、操舵補助用モータ25は、目標電流値Iに応じた操舵補助力を発生する。
図7は、目標伝達比および目標電流値(補助目標値)の設定を説明するためのフローチャートである。緊急回避状態判定部51は、操舵速度および車両加速度を求める(ステップS1)。さらに、緊急回避状態判定部51は、操舵速度および車両加速度に基づいて、緊急回避状態かどうかを判断する(ステップS2)。具体的には、操舵速度が所定のしきい値を超えるか、または、加速度が所定の負のしきい値未満であると、緊急回避状態判定部51は、緊急回避状態であると判定する。これらの条件がいずれも満たされないときには、緊急回避状態判定部51は、緊急回避状態ではないと判定する。すなわち、急操舵または急減速が検出されると緊急回避状態であると判定され、さもなければ緊急回避状態ではないと判定される。
The PWM converter 87 generates a PWM drive signal corresponding to the motor current target value. When the drive circuit 41 is driven by the PWM drive signal, the steering assist motor 25 is driven. As a result, the steering assist motor 25 generates a steering assist force according to the target current value I * .
FIG. 7 is a flowchart for explaining the setting of the target transmission ratio and the target current value (auxiliary target value). The emergency avoidance state determination unit 51 obtains the steering speed and the vehicle acceleration (step S1). Further, the emergency avoidance state determination unit 51 determines whether or not it is in an emergency avoidance state based on the steering speed and the vehicle acceleration (step S2). Specifically, when the steering speed exceeds a predetermined threshold value or the acceleration is less than a predetermined negative threshold value, the emergency avoidance state determination unit 51 determines that the state is an emergency avoidance state. When none of these conditions is satisfied, the emergency avoidance state determination unit 51 determines that the state is not the emergency avoidance state. That is, when sudden steering or sudden deceleration is detected, it is determined that the vehicle is in an emergency avoidance state. Otherwise, it is determined that the vehicle is not in an emergency avoidance state.

緊急回避状態ではないと判定されると(ステップS2およびS3でいずれもNO)、伝達比係数kが「1」に設定され、通常時の伝達比特性(図4参照)に従って伝達比Rが設定される(ステップS4)。また、アシスト係数kが「1」に設定され、通常時のアシスト特性(図6参照)に従って目標電流値Iが設定される(ステップS5)。
一方、緊急回避状態であると判定されると(ステップS2またはS3でYES)、伝達比係数設定部52は、緊急回避時用の伝達比係数(1以外の値)を設定する。これにより、目標伝達比Rは、通常時とは異なる緊急回避伝達比に設定される(ステップS6)。また、アシスト係数設定部82は、緊急回避時用のアシスト係数k(1以外の値)を設定する。これにより、目標電流値Iは、通常時とは異なる緊急回避目標電流値Iに設定される(ステップS7)。これによって、電流制限部86によって目標電流値Iが制限されるまでの時間が最大化され、かつ、電流制限までの転舵角変化量(切れ角)が最大化される。
If it is determined not to be an emergency avoidance state (either in step S2 and S3 NO), the transmission ratio coefficient k T is set to "1", the transmission ratio R in accordance transmission ratio characteristics of the normal (see FIG. 4) It is set (step S4). The assist coefficient k A is set to "1", the target current value I * is set according to the assist characteristic of the normal (see FIG. 6) (step S5).
On the other hand, if it is determined that the state is an emergency avoidance state (YES in step S2 or S3), the transmission ratio coefficient setting unit 52 sets a transmission ratio coefficient (a value other than 1) for emergency avoidance. Thereby, the target transmission ratio R is set to an emergency avoidance transmission ratio that is different from the normal time (step S6). Further, the assist coefficient setting unit 82 sets an assist coefficient k A (a value other than 1) for emergency avoidance. Thus, the target current value I * is set to the emergency avoidance target current value I * that is different from the normal time (step S7). As a result, the time until the target current value I * is limited by the current limiting unit 86 is maximized, and the turning angle change amount (cutting angle) until the current limit is maximized.

さらに、この実施形態では、緊急回避状態であると判定されたときに、制御部29は、電流制限がされるまでの時間および転舵角変化量を計測する(ステップS8)。転舵角変化量は、転舵角センサ45の出力を監視することによって求められる。さらに、制御部29は、電流制限が実行されるまでの時間および転舵角変化量を評価する(ステップS9)。この評価結果に基づいて、制御部29は、必要に応じて、緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数を更新し、この更新された各係数を内部のメモリ29M(図1参照)に記録する(ステップS10)。以後に緊急回避状態と判定されたときは、当該更新された伝達比係数およびアシスト係数が適用されることになる。   Furthermore, in this embodiment, when it determines with it being an emergency avoidance state, the control part 29 measures the time by which electric current limitation is carried out, and the turning angle variation | change_quantity (step S8). The turning angle change amount is obtained by monitoring the output of the turning angle sensor 45. Further, the control unit 29 evaluates the time until the current limit is executed and the turning angle change amount (step S9). Based on the evaluation result, the control unit 29 updates the transmission ratio coefficient and the assist coefficient for emergency avoidance as necessary, and records the updated coefficients in the internal memory 29M (see FIG. 1). (Step S10). When the emergency avoidance state is subsequently determined, the updated transmission ratio coefficient and assist coefficient are applied.

このようにして、緊急回避時用の係数設定に関して、学習機能が備えられているので、車両を使用していくうちに、より適切な伝達比係数およびアシスト係数が設定されることになる。むろん、車両用操舵装置の構成部品の経年変化やその他の要因に適応した係数が設定されることになる。
次に示す表2は、緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数を変更するための規則(学習ルール)の一例を示す。電力制限までの時間が長いときには、より多くの電流を操舵補助用モータ25に供給する余裕がある。そこで、電力制限までの時間が長いときには(ステップS9の評価結果)、緊急回避時用のアシスト係数が大きくされる(ステップS10)。逆に、電力制限までの時間が短いときには(ステップS9の評価結果)、緊急回避時用のアシスト係数が小さくされる(ステップS10)。一方、電力制限までの転舵角変化量が小さいときには(ステップS9の評価結果)、より大きな転舵角変化量を確保することが好ましいから、緊急回避時用の伝達比係数が大きくされる(ステップS10)。逆に、電力制限までの転舵角変化量が大きいときには(ステップS9の評価結果)、操舵補助用モータ25の駆動電力が制限される可能性が高まるので、緊急回避時用の伝達比係数が小さくされる(ステップS10)。
In this way, since the learning function is provided for the coefficient setting for emergency avoidance, more appropriate transmission ratio coefficient and assist coefficient are set as the vehicle is used. Of course, a coefficient adapted to the secular change of the components of the vehicle steering system and other factors is set.
Table 2 below shows an example of a rule (learning rule) for changing the transmission ratio coefficient and the assist coefficient for emergency avoidance. When the time until the power limit is long, there is a margin for supplying more current to the steering assist motor 25. Therefore, when the time until power limit is long (the evaluation result of step S9), the assist coefficient for emergency avoidance is increased (step S10). Conversely, when the time until the power limit is short (the evaluation result in step S9), the emergency avoidance assist coefficient is reduced (step S10). On the other hand, when the amount of change in the turning angle up to the power limit is small (the evaluation result in step S9), it is preferable to secure a larger amount of change in the turning angle, so that the transmission ratio coefficient for emergency avoidance is increased ( Step S10). Conversely, when the amount of change in the turning angle up to the power limit is large (result of evaluation in step S9), the possibility that the drive power of the steering assist motor 25 is limited increases, so the transmission ratio coefficient for emergency avoidance is It is made smaller (step S10).

Figure 2011121474
Figure 2011121474

電力制限実行までの時間が長いか短いかの比較基準となる基準時間は、予め設定しておけばよい。同様に、電力制限実行までの転舵角変化量が大きいか小さいかの基準となる基準転舵角変化量は、予め設定しておけばよい。基準時間および基準転舵角変化量は、たとえば、緊急回避状態を想定した操舵実験を行って適切に定めればよい。より具体的には、初期設定される緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数に対する実験値に基づいて、基準時間および基準転舵角変化量を設定してもよい。   A reference time serving as a comparison reference for whether the time until the power limit is executed is long or short may be set in advance. Similarly, a reference turning angle change amount that is a criterion for whether the turning angle change amount until the power limit is executed is large or small may be set in advance. The reference time and the reference turning angle change amount may be appropriately determined by performing a steering experiment assuming an emergency avoidance state, for example. More specifically, the reference time and the reference turning angle change amount may be set based on experimental values for the transmission ratio coefficient and the assist coefficient for emergency avoidance that are initially set.

初期設定される緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数の組み合わせは、所定の緊急回避操作を行ったときに、電流制限が実行されるまでの時間および転舵角変化量が最大となるように設定される。このような緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数の組み合わせは、操舵実験(シミュレーションを含む)によって定めることができる。
より具体的には、学習を用いた多変数最適解を求める方法を適用することによって、緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数の組み合わせを決定することができる。たとえば、様々な伝達比係数およびアシスト係数を設定して緊急回避状態に相当する操舵実験(たとえばシミュレーション実験)を行い、電流制限が実行されるまでの時間および転舵角変化量を評価してもよい。さらに、具体的には、操舵部材2に対して所定の緊急回避操作を行ったときに、電流制限が実行されるまでの時間および転舵角変化量を求め、これらに対して、それぞれ評価値を与える。そして、それらの評価値との合計が最大となるように、緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数の組み合わせを定めればよい。
The initial combination of transmission ratio coefficient and assist coefficient for emergency avoidance is such that when a predetermined emergency avoidance operation is performed, the time until the current limit is executed and the amount of change in the turning angle are maximized. Set to Such a combination of the transmission ratio coefficient and the assist coefficient for emergency avoidance can be determined by a steering experiment (including simulation).
More specifically, the combination of the transmission ratio coefficient and the assist coefficient for emergency avoidance can be determined by applying a method for obtaining a multivariable optimal solution using learning. For example, a steering experiment corresponding to an emergency avoidance state (for example, a simulation experiment) is performed by setting various transmission ratio coefficients and assist coefficients, and the time until the current limit is executed and the amount of change in the turning angle are evaluated. Good. Furthermore, specifically, when a predetermined emergency avoidance operation is performed on the steering member 2, the time until the current limit is executed and the amount of change in the turning angle are obtained, and the evaluation values are respectively obtained. give. And what is necessary is just to define the combination of the transmission ratio coefficient for emergency avoidance, and an assist coefficient so that the sum total with those evaluation values may become the maximum.

緊急回避操作とは、たとえば、一定時間(たとえば10秒)内に一定の転舵角変化量(たとえば1000度)が得られるように定めた一定操舵速度での操作であってもよい。
操舵実験(学習)に際しては、各回の操舵実験結果(評価)に基づき、たとえば前記表2に示す学習ルールに従って、次回の操舵実験のための伝達比係数およびアシスト係数の組み合わせを定めてもよい。この学習ルールに従うことによって、妥当な伝達比係数およびアシスト係数へと収束させることができる。
The emergency avoidance operation may be, for example, an operation at a constant steering speed determined so that a constant turning angle change amount (for example, 1000 degrees) is obtained within a certain time (for example, 10 seconds).
In the steering experiment (learning), the combination of the transmission ratio coefficient and the assist coefficient for the next steering experiment may be determined according to the learning rule shown in Table 2 on the basis of the steering experiment result (evaluation) of each round. By following this learning rule, it is possible to converge to an appropriate transmission ratio coefficient and assist coefficient.

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数を、電流制限までの時間に対する評価点と、電流制限までの転舵角変化量に対する評価点との合計が最大となるように定めた例を示したが、一例に過ぎない。たとえば、所定の緊急回避操作を行ったときに電流制限までの時間が最大となるように緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数を定めてもよい。また、所定の緊急回避操作を行ったときに電流制限までの転舵角変化量が最大となるように緊急回避時用の伝達比係数およびアシスト係数を定めてもよい。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, an example in which the transmission ratio coefficient and the assist coefficient for emergency avoidance are determined so that the sum of the evaluation point for the time until the current limit and the evaluation point for the turning angle change amount until the current limit is maximized. Although shown, this is only an example. For example, the transmission ratio coefficient and the assist coefficient for emergency avoidance may be determined so that the time until the current limit is maximized when a predetermined emergency avoidance operation is performed. Further, the transmission ratio coefficient and the assist coefficient for emergency avoidance may be determined so that the turning angle change amount up to the current limit becomes maximum when a predetermined emergency avoidance operation is performed.

また、前述の実施形態では、ニューテーションギヤ機構からなる伝達比可変機構5を示したが、波動歯車装置、遊星歯車機構その他の形態の伝達比可変機構を用いてもよい。
また、前述の実施形態では、電流を制限することによって操舵補助用モータ25の電力制限を行う例を示したが、電圧の制限によって電力制限を行うこともできる。
また、転舵角センサ45は、省略されてもよい。この場合、所定周期毎に操作角θ1に伝達比R(またはR)を乗じ、その乗算値θ1×R(またはR)の積分値を転舵角θ2としてもよい。
In the above-described embodiment, the transmission ratio variable mechanism 5 including the nutation gear mechanism is shown. However, a wave gear device, a planetary gear mechanism, and other forms of transmission ratio variable mechanisms may be used.
In the above-described embodiment, an example is shown in which the power limitation of the steering assist motor 25 is performed by limiting the current. However, the power limitation can also be performed by limiting the voltage.
Further, the turning angle sensor 45 may be omitted. In this case, the operation angle θ1 may be multiplied by the transmission ratio R B (or R) every predetermined period, and the integral value of the multiplication value θ1 × R B (or R) may be set as the turning angle θ2.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

1…車両用操舵装置、2…操舵部材、5…伝達比可変機構、10…転舵機構、19…操舵補助力付与機構、25…操舵補助用モータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle steering device, 2 ... Steering member, 5 ... Transmission ratio variable mechanism, 10 ... Steering mechanism, 19 ... Steering assistance force provision mechanism, 25 ... Steering assistance motor

Claims (9)

操舵部材の操作に応じて駆動される電動モータが発生する操舵補助力を転舵機構に与える電動パワーステアリング装置と、
前記操舵部材の操作角に対する前記転舵機構の転舵角の比である伝達比を可変設定する伝達比可変装置と、
前記電動モータの電力を所定の電力制限条件に従って制限する電力制限手段と、
車両の運転状態が所定の緊急回避状態か否かを判断する緊急回避判断手段と、
前記操舵補助力の目標値に相当する補助目標値を、前記緊急回避判断手段によって緊急回避状態でないと判断されているときには通常目標値に設定し、前記緊急回避判断手段によって緊急回避状態であると判断されているときには前記通常目標値とは異なる緊急回避目標値に設定する補助目標値設定手段と、
前記伝達比の目標値である目標伝達比を、前記緊急回避判断手段によって緊急回避状態でないと判断されているときには通常伝達比に設定し、前記緊急回避判断手段によって緊急回避状態であると判断されているときには前記通常伝達比とは異なる緊急回避伝達比に設定する目標伝達比設定手段とを含む、車両用操舵装置。
An electric power steering device for giving a steering assisting force to a steering mechanism generated by an electric motor driven in accordance with an operation of a steering member;
A transmission ratio variable device that variably sets a transmission ratio that is a ratio of a steering angle of the steering mechanism to an operation angle of the steering member;
Power limiting means for limiting the power of the electric motor according to a predetermined power limiting condition;
Emergency avoidance judging means for judging whether or not the driving state of the vehicle is a predetermined emergency avoidance state;
An auxiliary target value corresponding to the target value of the steering assist force is set to a normal target value when the emergency avoidance determining unit determines that the emergency avoidance state is not in an emergency avoidance state, and the emergency avoidance determination unit is in an emergency avoidance state. Auxiliary target value setting means for setting an emergency avoidance target value different from the normal target value when it is determined;
The target transmission ratio, which is the target value of the transmission ratio, is set to the normal transmission ratio when it is determined by the emergency avoidance determination means that it is not in the emergency avoidance state, and is determined to be in the emergency avoidance state by the emergency avoidance determination means. And a target transmission ratio setting means for setting an emergency avoidance transmission ratio different from the normal transmission ratio.
前記緊急回避判断手段は、前記操舵部材の操作速度が所定のしきい値を超える急操舵状態のときに、緊急回避状態であると判断する、請求項1記載の車両用操舵装置。   The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the emergency avoidance determination unit determines that the emergency avoidance state is in an emergency avoidance state when an operation speed of the steering member exceeds a predetermined threshold value. 前記緊急回避判断手段は、車両の加速度が所定の負のしきい値未満である急減速状態のときに、緊急回避状態であると判断する、請求項1または2記載の車両用操舵装置。   The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the emergency avoidance determining unit determines that the vehicle is in an emergency avoidance state when the vehicle is in a sudden deceleration state where the acceleration of the vehicle is less than a predetermined negative threshold value. 前記操舵部材に対して所定の緊急回避操作を行ったときに、前記電力制限手段による電力制限が実行されるまでの時間に関する評価値と、前記電力制限手段による電力制限が実行されるまでの前記転舵機構の転舵角変化量に関する評価値との合計が最大となるように、前記緊急回避目標値および前記緊急回避伝達比が定められている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。   When a predetermined emergency avoidance operation is performed on the steering member, the evaluation value related to the time until the power limit by the power limit unit is executed, and the power limit by the power limit unit is executed. The emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio are determined so that the sum total with the evaluation value regarding the amount of change in the turning angle of the turning mechanism is maximized. The steering apparatus for vehicles as described. 前記操舵部材に対して所定の緊急回避操作を行ったときに、前記電力制限手段による電力制限が実行されるまでの時間が最長となるように、前記緊急回避目標値および前記緊急回避伝達比が定められている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。   When the predetermined emergency avoidance operation is performed on the steering member, the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio are set so that the time until the power limit by the power limiter is executed is the longest. The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the steering apparatus is defined. 前記操舵部材に対して所定の緊急回避操作を行ったときに、前記電力制限手段による電力制限が実行されるまでの前記転舵機構の転舵角変化量が最大となるように、前記緊急回避目標値および前記緊急回避伝達比が定められている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。   When the predetermined emergency avoidance operation is performed on the steering member, the emergency avoidance is performed so that the amount of change in the turning angle of the steering mechanism until the power limitation by the power limiting unit is executed is maximized. The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a target value and the emergency avoidance transmission ratio are determined. 前記緊急回避判断手段によって、緊急回避状態であると判断されたときに、前記電力制限手段による電力制限が実行されるまでの時間および/または転舵角変化量を監視して評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果に基づいて、前記緊急回避目標値および緊急回避伝達比を更新する緊急回避適用値更新手段とをさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
An evaluation unit that monitors and evaluates the time until the power limitation by the power limiting unit is executed and / or the amount of change in the turning angle when the emergency avoidance determining unit determines that the state is an emergency avoidance state; ,
The vehicle steering according to any one of claims 1 to 6, further comprising emergency avoidance application value updating means for updating the emergency avoidance target value and the emergency avoidance transmission ratio based on an evaluation result by the evaluation means. apparatus.
前記評価手段は、前記電力制限が実行されるまでの時間が所定の基準時間に比較して大きいか小さいかを評価するものであり、
前記緊急回避適用値更新手段は、前記電力制限が実行されるまでの時間が前記基準時間に比較して大きいときは前記緊急回避目標値を大きくし、前記電力制限が実行されるまでの時間が前記基準時間に比較して小さいときは前記緊急回避目標値を小さくするものである、請求項7記載の車両用操舵装置。
The evaluation means evaluates whether the time until the power limit is executed is larger or smaller than a predetermined reference time,
The emergency avoidance application value update means increases the emergency avoidance target value when the time until the power limit is executed is larger than the reference time, and sets the time until the power limit is executed. The vehicle steering apparatus according to claim 7, wherein the emergency avoidance target value is decreased when the time is smaller than the reference time.
前記評価手段は、前記電力制限が実行されるまでの転舵角変化量が所定の基準転舵角変化量に比較して大きいか小さいかを評価するものであり、
前記緊急回避適用値更新手段は、前記電力制限が実行されるまでの転舵角変化量が前記基準転舵角変化量に比較して大きいときは前記緊急回避伝達比を小さくし、前記電力制限が実行されるまでの転舵角変化量が前記基準転舵角変化量に比較して小さいときは前記緊急回避伝達比を大きくするものである、請求項7または8記載の車両用操舵装置。
The evaluation means evaluates whether the turning angle change amount until the power restriction is executed is larger or smaller than a predetermined reference turning angle change amount,
The emergency avoidance application value updating means reduces the emergency avoidance transmission ratio when the turning angle change amount until the power restriction is executed is larger than the reference turning angle change amount, and the power restriction The vehicle steering apparatus according to claim 7 or 8, wherein the emergency avoidance transmission ratio is increased when a turning angle change amount until execution of is is smaller than the reference turning angle change amount.
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