JP2016041542A - ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】トルクセンサの検出結果に適切な固有情報を反映させること。
【解決手段】ステアリング装置は、ステアリングホイールが連結されたステアリングシャフトと転舵輪が連結されたラックシャフトとを含む操舵機構と、ラックシャフトにアシストトルクを付与する操舵モータとを備える。また、ステアリング装置は、ステアリングシャフトにかかる操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサの検出結果に基づきアシストトルクを発生させるように操舵モータを制御するECUとを備える。そして、ステアリングシャフトは、少なくともコラムシャフトとその他とに分割可能に構成される。また、操舵モータとECUとはユニット化されるとともに、コラムシャフトにはトルクセンサが設けられる。また、トルクセンサには、該トルクセンサのオフセット値を記憶するメモリが搭載されるようにした。
【選択図】図3
【解決手段】ステアリング装置は、ステアリングホイールが連結されたステアリングシャフトと転舵輪が連結されたラックシャフトとを含む操舵機構と、ラックシャフトにアシストトルクを付与する操舵モータとを備える。また、ステアリング装置は、ステアリングシャフトにかかる操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサの検出結果に基づきアシストトルクを発生させるように操舵モータを制御するECUとを備える。そして、ステアリングシャフトは、少なくともコラムシャフトとその他とに分割可能に構成される。また、操舵モータとECUとはユニット化されるとともに、コラムシャフトにはトルクセンサが設けられる。また、トルクセンサには、該トルクセンサのオフセット値を記憶するメモリが搭載されるようにした。
【選択図】図3
Description
本発明は、ステアリング装置に関する。
従来、ステアリングホイールの操作に伴うステアリングシャフトの回転をラックシャフトに伝達することにより転舵輪の向きを変える操舵機構を備えたステアリング装置では、運転者のステアリング操作を補助(操舵アシスト)するものがある。操舵アシストには、モータ等のアクチュエータが用いられ、運転者のステアリング操作に応じてモータ等の制御がなされる。
こうした操舵アシストをするステアリング装置としては、例えば、特許文献1に記載のステアリング装置が発案されている。特許文献1のステアリング装置は、ラックシャフトに対して操舵アシストするラック型の電動パワーステアリング装置であって、操舵アシストするためのアシスト力を付与する操舵力補助装置がラックシャフトに備え付けられている。
そして、特許文献1のステアリング装置では、ステアリングシャフトにかかる操舵トルクを検出するトルクセンサがステアリングホイール近傍となるコラムシャフトに備え付けられている。すなわち、特許文献1のステアリング装置では、トルクセンサが操舵力補助装置から独立して備え付けられている。
例えば、トルクセンサでは、その検出結果(特に、ステアリングホイールの中立位置の検出のずれ)に対してオフセット補正する必要があり、そのオフセット値はトルクセンサの固有情報として操舵力補助装置を制御する制御部に通常記憶されている。そして、ステアリング装置に異常があって、制御部の交換が必要な場合には、そのときにステアリング装置に設けられているトルクセンサに応じたオフセット値を制御部の交換後に再度設定すれば正常な制御を得ることができる。その一方で、ステアリング装置に異常があって、トルクセンサの交換が必要な場合には、通常、コラムシャフト(ASSY)単位で交換することになるが、コラムシャフトの交換を制御部が把握する術が用意されていない。このため、ステアリング装置の異常によりコラムシャフトを交換してしまうと、交換後のトルクセンサに対して交換前のトルクセンサに応じた不適切なオフセット値を検出結果に反映させてしまう可能性がある。なお、トルクセンサの固有情報には、オフセット値以外にも様々な情報の場合がある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トルクセンサの検出結果に適切な固有情報を反映させることができるステアリング装置を提供することにある。
上記課題を解決するステアリング装置は、ステアリングホイールが連結されたステアリングシャフトと転舵輪が連結された転舵シャフトとを含む操舵機構と、操舵機構の転舵シャフトにアシストトルクを付与する操舵アクチュエータと、ステアリングシャフトにかかる操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサの検出結果に基づきアシストトルクを発生させるように操舵アクチュエータを制御する制御部とを備える。ステアリングシャフトは、少なくともコラムシャフトとその他とに分割可能に構成される。また、操舵アクチュエータと制御部とはユニット化されるとともに、コラムシャフトにはトルクセンサが設けられる。そして、トルクセンサには、該トルクセンサの固有情報を記憶する記憶部が搭載されている。
上記構成によれば、記憶部が常にトルクセンサとセットで取り扱われるようになり、トルクセンサに付いて回るようになる。すなわち、トルクセンサの固有情報がトルクセンサで管理されるようになる。このため、ステアリング装置に異常があって、トルクセンサ、すなわちコラムシャフトを交換する際には、制御部としてトルクセンサ(コラムシャフト)の交換を把握することが必要なくなる。このように、トルクセンサを交換したとしても制御部及びトルクセンサについてお互いを関連付けるような処置を施す必要がない。したがって、トルクセンサを交換してもトルクセンサの検出結果に適切な固有情報を反映させることができる。
また、上記構成によれば、ステアリング装置に異常があって、制御部を交換する際には、トルクセンサの固有情報はトルクセンサで管理されるので、トルクセンサの固有情報について制御部として特段の設定が必要なくなる。したがって、制御部を交換してもトルクセンサの検出結果に適切な固有情報を反映させることができる。
その他、制御部及びトルクセンサについてお互いを関連付けるような処置を施す必要がなければ、ステアリング装置の製造工場での組立工程においてもその有効性が発揮される。すなわち、上記製造工場では、トルクセンサとして固有情報の設定が完了さえされていれば制御部との関係を気にせず適当な組み合わせで組み立てて行くことができる。これは、トルクセンサや制御部を交換する際も同様であって、交換後の組み合わせを気にせず適当に組み立てることができる。したがって、ステアリング装置の組み立てに関わる場面で作業性の効率を向上させることができる。
こうしたトルクセンサとしては、その検出結果をデジタル信号として出力したりアナログ信号として出力したりするものが用いられる。こうした出力の仕様に対しては、それぞれで記憶部の搭載の仕様も変更する必要があり、固有情報を反映させるタイミングについてもそれぞれ推奨される組み合わせが存在しうる。
例えば、トルクセンサは、操舵トルクを検出し、その結果をアナログ信号として出力する検出部と、アナログ信号を変換して制御部に対してデジタル信号として出力する変換部とを備える。このように、トルクセンサが制御部に対してデジタル信号を出力する場合、記憶部の変換部への搭載が推奨され、変換部の変換の際に記憶部の固有情報を反映させることが推奨される。
一方、トルクセンサは、操舵トルクを検出し、その結果を制御部に対してアナログ信号として出力する検出部を備える。このように、トルクセンサが制御部に対してアナログ信号を出力する場合、記憶部は検出部とは別個の搭載が推奨され、検出部のアナログ信号に対して記憶部の固有情報を反映させることが推奨される。
上述したように、推奨される組み合わせで記憶部を搭載することで、その搭載のためのスペースの確保を容易にするのに寄与し、固有情報の反映に係る構成を簡素化するのに寄与しうる。
そして、記憶部に記憶される固有情報としては、例えば、トルクセンサの検出結果をオフセット補正するためのオフセット値が含まれる。通常、トルクセンサの検出結果に対してはオフセット補正され、汎用性の高い固有情報についてトルクセンサで独自に管理するようにすることで、上記構成によるトルクセンサの汎用性を高めることができる。
本発明によれば、トルクセンサを交換しても適切な固有情報を検出結果に反映させることができる。
(第1実施形態)
以下、ステアリング装置の第1実施形態を説明する。
図1に示すように、本実施形態のステアリング装置は、運転者のステアリングホイール2の操作(以下、「ステアリング操作」という)により転舵輪3の舵角を変更可能な操舵機構1を備える。操舵機構1は、ステアリングホイール2の回転軸となるステアリングシャフト4、及びその下端部にラックアンドピニオン機構5を介して連結された転舵シャフトとしてのラックシャフト6を備える。
以下、ステアリング装置の第1実施形態を説明する。
図1に示すように、本実施形態のステアリング装置は、運転者のステアリングホイール2の操作(以下、「ステアリング操作」という)により転舵輪3の舵角を変更可能な操舵機構1を備える。操舵機構1は、ステアリングホイール2の回転軸となるステアリングシャフト4、及びその下端部にラックアンドピニオン機構5を介して連結された転舵シャフトとしてのラックシャフト6を備える。
具体的に、ステアリングホイール2は、ステアリングシャフト4に対して径方向に回転可能に機械機構2aを介して連結(固定)される。ステアリングシャフト4は、ステアリングホイール2側から順に、一端にステアリングホイール2が機械機構2aを介して連結されるコラムシャフト11と、コラムシャフト11と自在継手4aを介して機械的に連結される中間シャフト12と、中間シャフト12と自在継手4bを介して機械的に連結されるピニオンシャフト13からなる。
また、ラックアンドピニオン機構5は、ラックシャフト6が往復動可能に挿通される略円筒状のラックハウジング7を備える。ラックハウジング7には、ピニオンシャフト13がラックシャフト6と斜交する状態で回転可能に収容される。そして、ラックシャフト6のラック歯6aとピニオンシャフト13のピニオン歯13aとが噛合される。
したがって、運転者によるステアリング操作に伴うステアリングシャフト4の回転は、ラックアンドピニオン機構5によりラックシャフト6の往復直線運動に変換される。そして、このラックシャフト6の往復直線運動により転舵輪3の舵角が変更される。
また、ステアリング装置のラックシャフト6には、操舵機構1の特にラックシャフト6に対してステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与(以下、「操舵アシスト」という)する操舵力補助装置としてのモータコントロールユニット(以下、「MCU」という)20が備え付けられる。
MCU20は、操舵アシストの際の動力源となる操舵アクチュエータとしての操舵モータ21と、操舵モータ21の作動を制御する制御部としてのECU25を備える。操舵モータ21は、例えば、三相のブラシ付きモータが採用される。操舵モータ21の出力軸にはウォームシャフト22が連結される。ウォームシャフト22は、ウォームホイール23を介してピニオンシャフト24に連結される。そして、ラックハウジング7には、ピニオンシャフト24がラックシャフト6と斜交する状態で回転可能に収容され、ラックシャフト6のラック歯6bとピニオンシャフト24のピニオン歯24aとが噛合される。すなわち、MCU20は、ラックアンドピニオン機構5とユニット化されたギヤASSY30を構成する。
したがって、操舵モータ21の回転をウォームシャフト22、ウォームホイール23、及びピニオンシャフト24を介してラックシャフト6に伝達することによりモータトルクを動力として操舵アシストする。すなわち、本実施形態のステアリング装置におけるMCU20は、ラック型であってデュアルピニオン型の電動パワーステアリング装置として機能しうる。
また、ECU25には、トルクセンサ10が接続される。トルクセンサ10は、ステアリングホイール2に加わる操舵トルク、すなわち操舵機構1にかかる操舵トルクを検出する。トルクセンサ10は、ステアリングシャフト4の中でもステアリングホイール2寄りのコラムシャフト11に内挿されたトーションバー11a近傍に設けられ、コラムシャフト11とユニット化されたコラムASSY31を構成する。そして、トルクセンサ10は、トーションバー11aの捻じれに応じた信号をECU25に出力する。本実施形態では、トルクセンサ10から操舵トルクを示す検出信号τd0がデジタル信号としてデジタル出力される。
そして、ECU25は、トルクセンサ10により検出される操舵トルクに応じて、マップを用いてモータトルク指令値を演算し、モータトルク指令値に基づく電流指令値を演算する。続いて、ECU25は、電流指令値の電流フィードバック制御を通じて、電圧指令値を演算し、電圧指令値に基づきモータ制御信号を演算して操舵モータ21への駆動電力の供給を制御する。
本実施形態のステアリング装置は、MCU20に対してトルクセンサ10が独立して設けられた、独立式トルクセンサの電動パワーステアリング装置である。こうした独立式トルクセンサの電動パワーステアリング装置の特徴は、操舵機構1の入力となるステアリング操作の基となるステアリングホイール2に対してトルクセンサ10をできるだけ近付けて設けている点にある。その他の特徴は、操舵機構1の出力先となる転舵輪3に対してMCU20をできるだけ近付けている点にある。このため、操舵トルクの検出精度を飛躍的に高めることができるとともに、操舵アシストの効率を飛躍的に高めることができるのが特徴である。
また、本実施形態では、ECU25もMCU20にユニット化して、ECU25の設置場所が車室外になる点も特徴である。このため、ECU25から操舵モータ21の間の配線を極力短くすることができ、その間の信号の伝達精度を飛躍的に高めることができるとともに、伝達時間のロス等も低減することができる。
次に、トルクセンサ10の構成について説明する。
図2に示すように、トルクセンサ10は、コラムシャフト11内であって、トーションバー11aに沿って配置される。トルクセンサ10は、操舵機構1、すなわちステアリングシャフト4にかかる操舵トルクを検出する検出部としてのセンサIC40を備える。センサIC40は、2つのホール素子40a,40bからなり、これらをトーションバー11aの径方向に沿って並べて配置してパッケージされたホールICである。
図2に示すように、トルクセンサ10は、コラムシャフト11内であって、トーションバー11aに沿って配置される。トルクセンサ10は、操舵機構1、すなわちステアリングシャフト4にかかる操舵トルクを検出する検出部としてのセンサIC40を備える。センサIC40は、2つのホール素子40a,40bからなり、これらをトーションバー11aの径方向に沿って並べて配置してパッケージされたホールICである。
そして、センサIC40からは、ホール素子40a,40bが検出する磁束に応じた電圧信号である検出信号τaがアナログ信号としてアナログ出力される。検出信号τaは、ホール素子40a,40bがそれぞれ出力する電圧信号を含む。
また、トルクセンサ10は、センサIC40が出力する検出信号τaをデジタル信号にデジタル変換して出力する変換部としてのA/D変換チップ41を備える。A/D変換チップ41には、デジタル変換に関わる演算を行う演算部42と、トルクセンサ10に関わる固有情報を記憶した記憶部としてのメモリ43が搭載される。そして、A/D変換チップ41の演算部42は、検出信号τaを入力すると、その検出信号τaをデジタル変換する。
ただし、センサIC40のホール素子40a,40bは、検知する磁束と出力する電圧信号の関係に個体差があるのが一般的である。そこで、本実施形態では、A/D変換チップ41がデジタル変換のタイミングに合わせてオフセット補正も行う。オフセット補正は、ホール素子40a,40bが検出する磁束が「0(零)」のときの出力レベルを補正する機能であって、ステアリングホイール2の中立位置の検出のずれ、すなわち操舵トルク「0」を補正する。なお、オフセット補正は、デジタル変換において、デジタル変換前のアナログ信号をオフセット補正してもよいし、デジタル変換後のデジタル信号をオフセット補正してもよい。
このため、A/D変換チップ41に搭載されるメモリ43には、トルクセンサ10の固有情報として、オフセット補正に必要な操舵トルク「0」をオフセットするためのオフセット値が記憶されている。すなわち、トルクセンサ10は、オフセット値を記憶したメモリ43を備えていることになる。なお、オフセット値は、オフセット補正のタイミングに合わせてアナログ信号又はデジタル信号に応じた値が設定される。また、オフセット値は、ステアリング装置の組み付け前や組み付け後の任意のタイミングで、トルクセンサ毎にそれぞれ設定されるものである。
そして、A/D変換チップ41は、デジタル変換の際にメモリ43からオフセット値を読み出してそのオフセット値τ0を重畳(加算)した検出信号τd0をデジタル信号としてデジタル出力する。このようにECU25に出力する検出信号τd0は、予めオフセット補正された、すなわちステアリングホイール2の中立位置の検出のずれが既に補正された信号である。このため、ECU25は、検出信号τd0を入力すると、その検出信号τd0をオフセット補正することなく用いて操舵トルクを演算することができる。
以上に説明したステアリング装置によれば、以下の(1)〜(4)に示す作用及び効果を奏する。
(1)本実施形態では、メモリ43が常にトルクセンサ10とセットで取り扱われるようになり、トルクセンサ10に付いて回るようになる。すなわち、トルクセンサ10のオフセット値がトルクセンサ10で管理されるようになる。
(1)本実施形態では、メモリ43が常にトルクセンサ10とセットで取り扱われるようになり、トルクセンサ10に付いて回るようになる。すなわち、トルクセンサ10のオフセット値がトルクセンサ10で管理されるようになる。
このため、本実施形態では、ステアリング装置に異常があって、トルクセンサ10、すなわちコラムASSY31やECU25、すなわちギヤASSY30を交換する際に非常に有効な手段となる。
ここで、図3に示すように、ステアリング装置に異常があって、トルクセンサ10、すなわちコラムASSY31を交換する場合について説明する。交換前にステアリング装置を構成するトルクセンサ10及びECU25をそれぞれA個体とする。すなわち、交換前には、A個体のトルクセンサ10を備えたコラムASSY31と、A個体のECU25を備えたギヤASSY30とがステアリング装置を構成する。この場合のA個体のトルクセンサ10に搭載されるメモリ43には、A個体のトルクセンサ10に応じて設定されたオフセット値(A)が記憶されている。
そして、A個体のトルクセンサ10を備えたコラムASSY31を、C個体のトルクセンサ10´を備えたコラムASSY31´に交換すると、C個体のトルクセンサ10´に搭載されるメモリ43´には、C個体のトルクセンサ10に応じて設定されたオフセット値(C)が記憶されている。
この場合、C個体のトルクセンサ10´からは、当然のことながらオフセット値(C)によりオフセット補正された検出信号τd0が出力される。すなわち、A個体のECU25は、元々A個体のトルクセンサ10と組み合わせられていたが、制御に用いるために入力する検出信号τd0については交換の前後で変わらずオフセット補正された信号であるので、トルクセンサの個体が交換されても制御を正常に遂行することができる。
このため、ステアリング装置に異常があって、トルクセンサ10、すなわちコラムASSY31を交換する際には、ECU25としてトルクセンサ10の交換を把握することが必要なくなる。このように、トルクセンサ10を交換したとしてもECU25及びトルクセンサ10についてお互いを関連付けるような処置を施す必要がない。したがって、トルクセンサ10を交換してもトルクセンサ10´の検出結果に適切なオフセット値を反映させることができる。
一方、図3に示すように、ステアリング装置に異常があって、ECU25、すなわちギヤASSY30を交換する場合について説明する。上記同様、交換前にステアリング装置を構成するトルクセンサ10及びECU25をそれぞれA個体とする。
そして、A個体のECU25を備えたギヤASSY30を、B個体のECU25´を備えたギヤASSY30´に交換する。この場合、A個体のトルクセンサ10は交換されずそのままのため、A個体のトルクセンサ10に搭載されるメモリ43には、A個体のトルクセンサ10に応じて設定されたオフセット値(A)が記憶されている。
この場合、A個体のトルクセンサ10からは、当然のことながらオフセット値(A)によりオフセット補正された検出信号τd0が出力される。すなわち、B個体のECU25´は、元々A個体のトルクセンサ10と組み合わせられていたものとは異なるが、制御に用いるために入力する検出信号τd0については交換の前後で変わらずオフセット補正された信号であるので、ECUの個体が交換されても制御を正常に遂行することができる。
このため、ステアリング装置に異常があって、ECU25、すなわちギヤASSY30を交換する際には、トルクセンサ10のオフセット値はトルクセンサ10で管理されるので、トルクセンサ10のオフセット値についてECU25´として特段の設定が必要なくなる。したがって、ECU25を交換してもトルクセンサ10の検出結果に適切なオフセット値を反映させることができる。
(2)上述したように、本実施形態では、ECU25及びトルクセンサ10についてお互いの個体が関連付けされてなくてもECU25による正常な制御の遂行を可能にする。このように、ECU25及びトルクセンサ10についてお互いの個体を関連付けるような処置を施す必要がなければ、ステアリング装置の製造工場での組立工程においてもその有効性が発揮される。
すなわち、上記製造工場では、トルクセンサ10としてオフセット値の設定が完了さえされていればECU25との関係を気にせず適当な組み合わせで組み立てて行くことができる。これは、トルクセンサ10やECU25を交換する際も同様であって、交換後の組み合わせを気にせず適当に組み立てることができる。したがって、ステアリング装置の組み立てに関わる場面で作業性の効率を向上させることができる。
(3)本実施形態では、ECU25が検出信号τd0といったデジタル信号を入力する仕様を採用する。このように、トルクセンサ10がECU25に対してデジタル出力する場合、メモリ43のA/D変換チップ41への搭載が推奨され、A/D変換チップ41のデジタル変換の際にメモリ43のオフセット値を反映させることが推奨される。
上述したように、推奨される組み合わせでメモリ43を搭載することで、その搭載のためのスペースの確保を容易にするのに寄与し、オフセット値の反映に係る構成を簡素化するのに寄与しうる。
(4)本実施形態では、通常、トルクセンサの検出結果に対してはオフセット補正されることから、汎用性の高いオフセット値についてトルクセンサ10で独自に管理することができるようになる。したがって、メモリ43を搭載したトルクセンサ10の汎用性を高めることができる。
(第2実施形態)
次に、ステアリング装置の第2実施形態を説明する。なお、本実施形態と上記第1実施形態との主たる相違点は、トルクセンサにおけるメモリの搭載の方法である。このため、既に説明した実施形態と同一構成及び同一制御内容などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。
次に、ステアリング装置の第2実施形態を説明する。なお、本実施形態と上記第1実施形態との主たる相違点は、トルクセンサにおけるメモリの搭載の方法である。このため、既に説明した実施形態と同一構成及び同一制御内容などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。
本実施形態では、トルクセンサ10から操舵トルクを示す検出信号τa0がアナログ信号としてアナログ出力される。
そして、図4に示すように、トルクセンサ10には、トルクセンサ10に関わる固有情報を記憶した記憶部としてのメモリ44がセンサIC40とは別に搭載される。本実施形態では、センサIC40がアナログ出力するタイミングに合わせて上記オフセット補正を行う。本実施形態のメモリ44には、トルクセンサ10の固有情報として、オフセット補正に必要な操舵トルク「0」をオフセットするためのオフセット値が記憶されている。なお、オフセット値は、アナログ信号に応じた値が設定される。
そして、図4に示すように、トルクセンサ10には、トルクセンサ10に関わる固有情報を記憶した記憶部としてのメモリ44がセンサIC40とは別に搭載される。本実施形態では、センサIC40がアナログ出力するタイミングに合わせて上記オフセット補正を行う。本実施形態のメモリ44には、トルクセンサ10の固有情報として、オフセット補正に必要な操舵トルク「0」をオフセットするためのオフセット値が記憶されている。なお、オフセット値は、アナログ信号に応じた値が設定される。
具体的に、本実施形態のトルクセンサ10は、検出信号τaとメモリ44に記憶されているオフセット値τ0を重畳(加算)する加算器45を搭載する。そして、加算器45は、センサIC40が出力した検出信号τaにオフセット値τ0を重畳した検出信号τa0をアナログ信号としてアナログ出力する。このようにECU25に出力する検出信号τa0は、予めオフセット補正された、すなわちステアリングホイール2の中立位置の検出のずれが既に補正された信号である。このため、ECU25は、検出信号τa0を入力すると、その検出信号τa0をオフセット補正することなく用いて操舵トルクを演算することができる。
以上に説明したステアリング装置によれば、第1実施形態の(1),(2),(4)に示す作用及び効果に加え、以下の(5)に示す作用及び効果を奏する。
(5)本実施形態では、ECU25が検出信号τa0といったアナログ信号を入力する仕様を採用する。このように、トルクセンサ10がECU25に対してアナログ出力する場合、メモリ44はセンサIC40とは別個の搭載が推奨され、センサICのアナログ出力に対してメモリ44のオフセット値を反映させることが推奨される。
(5)本実施形態では、ECU25が検出信号τa0といったアナログ信号を入力する仕様を採用する。このように、トルクセンサ10がECU25に対してアナログ出力する場合、メモリ44はセンサIC40とは別個の搭載が推奨され、センサICのアナログ出力に対してメモリ44のオフセット値を反映させることが推奨される。
上述したように、推奨される組み合わせでメモリ44を搭載することで、その搭載のためのスペースの確保を容易にするのに寄与し、オフセット値の反映に係る構成を簡素化するのに寄与しうる。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・トルクセンサ10は、オフセット値を記憶したメモリ43,44を備えるがオフセット補正しないで検出信号をECU25に出力することもできる。この場合に、トルクセンサ10は、メモリ43,44に記憶しているオフセット値をECU25に出力する。そして、ECU25は、トルクセンサ10から入力するオフセット値に基づき検出信号をオフセット補正することになる。その他、トルクセンサ10及びECU25とは別にオフセット補正を行う補正用のECUを設けてもよい。この場合に、トルクセンサ10は、メモリ43,44に記憶しているオフセット値を上記補正用のECUに出力すればよい。
・トルクセンサ10は、オフセット値を記憶したメモリ43,44を備えるがオフセット補正しないで検出信号をECU25に出力することもできる。この場合に、トルクセンサ10は、メモリ43,44に記憶しているオフセット値をECU25に出力する。そして、ECU25は、トルクセンサ10から入力するオフセット値に基づき検出信号をオフセット補正することになる。その他、トルクセンサ10及びECU25とは別にオフセット補正を行う補正用のECUを設けてもよい。この場合に、トルクセンサ10は、メモリ43,44に記憶しているオフセット値を上記補正用のECUに出力すればよい。
・メモリ43,44が記憶する固有情報としては、検出信号の検出結果を補正するものであれば変更してもよく、例えば、検出結果の線形性を補正する補正値であってもよい。これによれば、トルクセンサ、すなわちホール素子毎に誤差に起因して線形性を補正する場合でもステアリング装置を構成しているトルクセンサに応じた補正値を正確に反映させることができる。また、こうした固有情報としては、単一種類の補正値に限らず複数種類の補正値を合わせて記憶しておくこともできる。この場合には、単一種類の補正処理を行うに限らず、複数種類の補正処理を合わせて行うこともできる。
・ステアリングシャフト4は、少なくともコラムシャフト11とその他に分割可能に構成されていればよく、コラムシャフト11とピニオンシャフト13とを連結したり、中間シャフト12やピニオンシャフト13をさらに分割可能にしたりしてもよい。すなわち、ステアリング装置は、ギヤASSY30と及びコラムASSY31といった2つのユニットに分割可能であればよい。
・第1実施形態では、A/D変換チップ41とは別にメモリ43を搭載してもよい。この場合にもオフセット補正に関しては、演算部42がメモリ43からオフセット値を取得(入力)して行えばよい。一方。オフセット補正に関しては、演算部42とは別にオフセット補正を行う演算部を設けてもよい。
・第2実施形態のECU25では、ECU25の入力ポートにA/D変換チップを搭載することでデジタル信号としてトルクセンサ10から検出結果を入力可能にしてもよい。
・各実施形態では、ホール素子を用いたトルクセンサの適用例を示したが、レゾルバ等の他の方式を適用したトルクセンサであってもよい。
・各実施形態では、ホール素子を用いたトルクセンサの適用例を示したが、レゾルバ等の他の方式を適用したトルクセンサであってもよい。
・各実施形態において、操舵モータ21には、ブラシレスモータを採用することもできる。この場合には回転を制御するために操舵モータ21の回転角を検出し、その検出結果をECU25に出力する回転角センサを設ければよい。
・各実施形態のステアリング装置は、ギヤASSY30のピニオンシャフト13(ラックアンドピニオン機構5)に操舵モータ21の動力を付与する、所謂、ピニオン型の電動パワーステアリング装置であってもよい。その他、各実施形態は、ラック型の電動パワーステアリング装置であればラックパラレル型やラックダイレクト型の電動パワーステアリング装置へ適用可能である。
次に、上記各実施形態及び別例(変形例)から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記トルクセンサは、前記記憶部の前記固有情報を反映させた検出結果を前記制御部に出力する。この構成によれば、制御部は、トルクセンサから検出結果を入力さえすれば正常な制御を実現することができる。
(イ)前記トルクセンサは、前記記憶部の前記固有情報を反映させた検出結果を前記制御部に出力する。この構成によれば、制御部は、トルクセンサから検出結果を入力さえすれば正常な制御を実現することができる。
1…操舵機構、2…ステアリングホイール、2a…機械機構、3…転舵輪、4…ステアリングシャフト、4a,4b…自在継手、6…ラックシャフト(転舵シャフト)、10…トルクセンサ、11…コラムシャフト、12…中間シャフト、13…ピニオンシャフト、21…操舵モータ、15…ECU(制御部)、40…センサIC(検出部)、41…A/D変換チップ(変換部)、42…演算部、43,44…メモリ(記憶部)、45…加算器、τd,τd0…検出信号(デジタル信号)、τa,τa0…検出信号(アナログ信号)、τ0…オフセット値。
具体的に、ステアリングホイール2は、ステアリングシャフト4に対して周方向に回転可能に機械機構2aを介して連結(固定)される。ステアリングシャフト4は、ステアリングホイール2側から順に、一端にステアリングホイール2が機械機構2aを介して連結されるコラムシャフト11と、コラムシャフト11と自在継手4aを介して機械的に連結される中間シャフト12と、中間シャフト12と自在継手4bを介して機械的に連結されるピニオンシャフト13からなる。
次に、トルクセンサ10の構成について説明する。
図2に示すように、トルクセンサ10は、コラムシャフト11内であって、トーションバー11aに沿って配置される。トルクセンサ10は、操舵機構1、すなわちステアリングシャフト4にかかる操舵トルクを検出する検出部としてのセンサIC40を備える。センサIC40は、2つのホール素子40a,40bからなり、これらをトーションバー11aの周方向に沿って並べて配置してパッケージされたホールICである。
図2に示すように、トルクセンサ10は、コラムシャフト11内であって、トーションバー11aに沿って配置される。トルクセンサ10は、操舵機構1、すなわちステアリングシャフト4にかかる操舵トルクを検出する検出部としてのセンサIC40を備える。センサIC40は、2つのホール素子40a,40bからなり、これらをトーションバー11aの周方向に沿って並べて配置してパッケージされたホールICである。
Claims (4)
- ステアリングホイールが連結されたステアリングシャフトと転舵輪が連結された転舵シャフトとを含む操舵機構と、
前記操舵機構の前記転舵シャフトにアシストトルクを付与する操舵アクチュエータと、
前記ステアリングシャフトにかかる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサの検出結果に基づき前記アシストトルクを発生させるように前記操舵アクチュエータを制御する制御部と、を備え、
前記ステアリングシャフトは、少なくともコラムシャフトとその他とに分割可能に構成され、
前記操舵アクチュエータと前記制御部とはユニット化されるとともに、前記コラムシャフトには前記トルクセンサが設けられ、
前記トルクセンサには、該トルクセンサの固有情報を記憶する記憶部が搭載されたステアリング装置。 - 前記トルクセンサは、前記操舵トルクを検出し、その結果をアナログ信号として出力する検出部と、前記アナログ信号を変換して前記制御部に対してデジタル信号として出力する変換部と、を備え、
前記記憶部は、前記変換部に搭載され、
前記記憶部の固有情報は、前記変換部の変換の際に反映される請求項1に記載のステアリング装置。 - 前記トルクセンサは、前記操舵トルクを検出し、その結果を前記制御部に対してアナログ信号として出力する検出部を備え、
前記記憶部は、前記検出部とは別に搭載され、
前記記憶部の前記固有情報は、前記検出部の前記アナログ信号に対して反映される請求項1に記載のステアリング装置。 - 前記固有情報は、前記トルクセンサの検出結果をオフセット補正するためのオフセット値を含む請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載のステアリング装置。
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