JP6349975B2 - 電動パワーステアリング装置およびこれを使用した車両 - Google Patents
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Description
特許文献1の技術は、ラックハウジング又はタイロッドに取り付けられた加速度センサを備え、加速度センサの出力信号を、時間領域信号から周波数領域信号に変換し、この周波数領域信号から、周波数fが所定範囲内にあり、かつパワー密度ρが所定範囲内にある信号を抽出する。そして、抽出された周波数領域信号を時間領域信号に変換することで逆入力振動を推定している。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ステアリング機構への逆入力衝撃を判定するための加速度センサを取り付ける際の部品点数の増加を抑えることが可能なセンサ配置構成を有する電動パワーステアリング装置およびこれを使用した車両を提供することを目的としている。
このような構成であれば、逆入力衝撃の伝達経路上に設けられた制御基板上に加速度センサを実装するようにしたので、加速度センサを取り付けるための回路基板やハウジング等の部品を制御基板と共用することが可能となる。加えて、加速度センサのセンサ出力信号を外部に伝送するためのハーネスやケーブル等の部品を不要にすることが可能となる。
また、制御基板を逆入力衝撃の伝達経路上に設けるようにしたので、制御基板上に実装した加速度センサによって、確実に逆入力衝撃によって生じる加速度を検出することが可能となる。
また、センサ信号の伝達にハーネス等を介さず基板内の回路パターンを介して伝達することが可能となるので、CAN通信等の車内ネットワークの交信周期の影響やケーブルによる伝送ノイズ等の影響を受けることが無いため、信号の信頼性を向上することが可能となる。
このような構成であれば、転舵輪に入力された逆入力衝撃荷重は、ステアリング機構の各種構成部を介して、電動パワーステアリング装置の筐体へと伝達するものであることから、制御基板上に実装した加速度センサによって、確実に逆入力衝撃によって生じる加速度を検出することが可能となる。
このような構成であれば、転舵輪に入力された逆入力衝撃荷重は、ステアリング機構の各種構成部を介して、ギヤボックスハウジング内へと伝達するものであることから、制御基板上に実装した加速度センサによって、確実に逆入力衝撃によって生じる加速度を検出することが可能となる。
このような構成であれば、転舵輪に入力された逆入力衝撃荷重は、ステアリング機構の各種構成部を介して、電動モータの筐体内へと伝達するものであることから、制御基板上に実装した加速度センサによって、確実に逆入力衝撃によって生じる加速度を検出することが可能となる。
このような構成であれば、制御基板の配設姿勢に合わせて、予め設定した軸方向の加速度を検出可能に1軸の加速度センサを実装するようにしたので、2軸以上の加速度センサを実装する場合と比較して、加速度センサのコストを低減することが可能となる。
このような構成であれば、トルクセンサ基板上に加速度センサを実装するようにしたので、加速度センサを取り付けるための回路基板やハウジング等の部品をトルクセンサ基板と共用することが可能となる。これにより、加速度センサを取り付けるために必要な部品数を抑えることが可能となり、従来と比較してコストを低減することが可能となる。
このような構成であれば、トルクセンサ基板の配設姿勢に合わせて、予め設定した軸方向の加速度を検出可能に1軸の加速度センサを実装するようにしたので、2軸以上の加速度センサを実装する場合と比較して、加速度センサのコストを低減することが可能となる。
このような構成であれば、直交3軸(例えばXYZ軸)の軸方向を検出可能な3軸の加速度センサを実装するようにしたので、制御基板又はトルクセンサ基板の配設姿勢や予め設定した軸方向等の実装条件に係わらず、比較的自由に加速度センサを基板上に実装することが可能となる。
これにより、制御基板又はトルクセンサ基板の配設姿勢の各種パターンに対して、同一の3軸の加速度センサで対応することが可能となる。
このような構成であれば、上記形態1の電動パワーステアリング装置と同等の作用および効果を得ることが可能となる。
このような構成であれば、上記形態6の電動パワーステアリング装置と同等の作用および効果を得ることが可能となる。
このような構成であれば、上記形態1乃至10のいずれか1の電動パワーステアリング装置と同等の作用および効果を得ることが可能となる。
(構成)
本発明の第1実施形態に係る車両1は、図1に示すように、左右の転舵輪となる前輪2FR及び2FLと後輪2RR及び2RLを備えている。前輪2FR及び2FLは、第1の電動パワーステアリング装置3によって転舵される。
ステアリングホイール11に運転者から作用された操舵力は、ステアリングシャフト12に伝達される。このステアリングシャフト12は、入力軸12aと出力軸12bとを有する。入力軸12aの一端はステアリングホイール11に連結され、他端はトルクセンサユニット13を介して出力軸12bの一端に連結されている。
トルクセンサユニット13は、ステアリングホイール11に付与されて入力軸12aに伝達された操舵トルクを検出する。また、前輪2FR及び2FLの路面の凹凸の乗り越え等に応じて前輪2FR及び2FLからステアリング機構に伝達された逆入力トルクを検出する。
ステアリングシャフト12の出力軸12bには、操舵補助力を出力軸12bに伝達する操舵補助機構21が連結されている。
EPS制御ユニット24は、電動モータ23を駆動制御する制御回路を備えている。EPS制御ユニット24には、トルクセンサユニット13で検出されたトルクTsおよび車速センサ30で検出された車速Vsが入力されている。さらに、EPS制御ユニット24には、直流電圧源としてのバッテリー31から直流電流が入力されているとともに、後述するモータ回転角検出回路32で検出されたモータ回転角θmが入力されている。
EPS制御ユニット24と、減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aと、電動モータ23とはボルト締結により強固に固定されている。
また、コラム部にはトルクセンサユニット13が設けられており、トルクセンサ信号は直接、EPS制御ユニット24に入力されるように構成されている。
そして、第1実施形態では、図3に示すように、逆入力トルクの発生原因である逆入力衝撃によって生じる加速度を検出するための加速度センサ25が制御基板24a上に実装されている。この加速度センサ25は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いたICタイプの加速度センサであり、基板上に直接、実装可能な構成となっている。
また、第1実施形態の車両1は、図1に示すように、運転支援制御ユニット50を備えている。この運転支援制御ユニット50は、例えば、レーンキープアシストシステム(LKAS)、駐車支援システム、自動運転システム、追従走行支援システム、追い越し支援システム、合流支援システム、緊急回避アシストシステム等の舵角アシストを伴う運転支援を含む運転支援システムを統括制御するように構成されている。
レーンキープアシストシステムは、運転者が、ステアリングホイール11の保持、操作を行うが、自車に車線逸脱の可能性がある様な場合には、運転支援制御ユニット50が舵角アシストを行うシステムである。
自動運転システムは、運転者がステアリングホイール11を保持することなく、運転支援制御ユニット50の指令により、操舵が自動で行われるシステムである。操舵パターンとしては、運転操作全般をカバーするシステムである。
追い越し支援システムは、運転者が追い越しを指示すると、前方車両の車速、自車と前方車両との間の距離、周辺車両の有無といった情報に基づき、運転支援制御ユニット50が舵角アシストを行うシステムである。
緊急回避アシストシステムは、運転支援制御ユニット50が、自車両周辺をモニタリングするセンサの検出値に基づき衝突の危険性を検出し、かつ、ブレーキアシストのみで衝突を回避できないと判断した場合に、舵角アシストを行って、回避操舵を行うシステムである。
更に、運転支援制御ユニット50には、図示しないが、車両1に搭載された転舵角センサで検出された転舵角、車載レーダ、車載カメラなどで得られた車両周辺環境に関する情報、予め用意又は測定した運転者に関する情報などが入力されている。
また、運転支援制御ユニット50は、舵角アシスト制御を実施しているときに、制御ユニット24からの逆入力判定結果に基づき、トルクセンサユニット13で検出されたトルクが、逆入力衝撃によるものか否かを判定する。
具体的に、運転支援制御ユニット50は、舵角アシスト制御の開始タイミングで舵角アシスト制御フラグを「1」に設定する。そして、逆入力判定結果に基づき、トルクセンサユニット13で検出されたトルクが、逆入力衝撃によるものではないと判定すると、舵角アシスト制御フラグを「0」に設定する。なお、運転支援制御ユニット50は、舵角アシスト制御フラグをEPS制御ユニット24に常時出力する。
次に、図4及び図5に基づき、制御基板24aの具体的な構成を説明する。
制御基板24aは、図4に示すように、加速度センサ25と、制御演算回路26と、モータ駆動回路27とを回路基板上に実装した構成となっている。
加速度センサ25は、例えば、EPS制御ユニット24の配設位置等によって決まる制御基板24aの配設姿勢に応じて、予め設定した例えば逆入力衝撃が最も大きく伝達される例えば1軸方向の加速度を検出可能に実装された1軸の加速度センサから構成される。
制御演算回路26は、図5に示すように、逆入力判定部26aと、モータ電流指令値演算部26bと、ゲート駆動回路26cとから構成されている。
逆入力判定部26aは、トルクセンサユニット13で検出されたトルクTsと、加速度センサ25で検出された加速度Gsとに基づき、予め設定したトルク閾値以上のトルクTsの入力に応じて、該トルクTsの発生原因が逆入力衝撃によるものか否かを判定する。
モータ電流指令値演算部26bは、運転支援制御ユニット50から入力された舵角アシスト制御フラグが「1」である場合、運転支援制御ユニット50から入力された制御指令値に基づき、電流指令値でなる舵角アシスト指令値Is*を演算する。そして、演算した舵角アシスト指令値Is*を、ゲート駆動回路26cに出力する。
具体的に、モータ電流指令値演算部26bは、舵角アシスト制御フラグが「1」である場合、予め設定された舵角アシスト制御用のトルク指令値マップから、制御指令値(各種パラメータ)に対応する舵角アシスト指令値を取得する。
ゲート駆動回路26cは、モータ電流指令値演算部26bから入力される舵角アシスト指令値Is*又は操舵補助トルク指令値I*と、モータ回転角検出回路32から入力されるモータ回転角θmとに基づき、3相電流指令値Ia*、Ib*およびIc*を演算する。ここで、電動モータ23の各相を、A相、B相、C相としている。
そして、3相電圧指令値Va*、Vb*およびVc*と、不図示の波形生成回路から入力される三角波のキャリア信号とをもとにパルス幅変調(PWM)したゲート駆動信号を形成する。そして、形成したゲート駆動信号をモータ駆動回路27に出力する。
次に、図6に基づき、EPS制御ユニット24の配置構成を説明する。
図1及び図2に示す例では、EPS制御ユニット24を、モータハウジング23aの側面側外周部に一体的に固定支持したが、この構成に限らない。
すなわち、電動モータ23やEPS制御ユニット24のレイアウトは、車両側のスペースに合わせて適宜変更されるため、制御基板24aの配設姿勢は一様ではない。
例えば、図6(a)に示すように、EPS制御ユニット24を、電動モータ23のモータハウジング23aの外側端部(減速ギヤ22とは反対側の端部)に一体的に固定支持する構成としてもよい。
また、EPS制御ユニット24の固定位置によって、制御基板24aの配設姿勢が変化するため、例えば、加速度センサ25として1軸のセンサを用いた場合、上述したように、加速度センサ25は制御基板24aの配設姿勢に合わせて、所望の1軸方向の加速度を検出できるものを適宜選定する必要がある。
以下、図7に基づき、本実施形態の動作を説明する。
図示しないイグニッションスイッチがオフ状態であって車両1が停止していると共に、操舵補助制御処理も停止している作動停止状態であるときには、EPS制御ユニット24の制御演算回路26が非作動状態となっている。このため、制御演算回路26で実行される操舵補助制御処理および舵角アシスト制御処理は停止されている。したがって、電動モータ23は作動を停止している。
いま、舵角アシスト制御処理を実施中に、車両1が縁石に乗り上げて、転舵輪である前輪2FLおよび2FLに比較的大きな衝撃荷重が付加されたとする。この衝撃荷重は、ナックルアーム20→タイロッド19→ラック18b→ピニオン18a→ピニオンシャフト17→ロアシャフト15→出力軸12b→減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22a→電動モータ23のモータハウジング23aの順に伝達される。そして、伝達された衝撃荷重はモータハウジング23aを介してEPS制御ユニット24に伝達され、ケース内部の制御基板24aに実装された加速度センサ25にも伝達される。これにより、加速度センサ25は、この衝撃荷重によって生じる加速度Gsを検出し、検出した加速度Gsを制御演算回路26に出力する。
ここでは、縁石に乗り上げて比較的大きな衝撃荷重が発生しているため、トルクTsはトルク閾値以上になったとする。
従って、逆入力判定部26aは、入力された加速度Gsに基づき、加速度信号から逆入力成分を抽出し、抽出した逆入力成分が予め設定した逆入力閾値以上であるか否かを判定する。ここでは、逆入力閾値以上であったとする。
一方、運転支援制御ユニット50は、受信した逆入力判定結果に基づき、トルクTsの発生要因が逆入力衝撃によるものであると判定し、舵角アシスト制御フラグを「1」のまま保持すると共に、舵角アシスト制御を継続する。
この場合は、逆入力判定部26aでは、加速度信号から抽出される逆入力成分が、逆入力閾値未満となり、トルクTsの発生要因が、逆入力衝撃によるものではないと判定される。そして、この逆入力判定結果が運転支援制御ユニット50に送信される。
ここで、図7は、電動モータ23を用いた舵角アシスト制御中に、縁石乗り上げ等によって、タイロッド19に衝撃荷重入力があり、前輪2FRおよび2FLの転舵が止められた場合の各種センサ信号及び微分演算値の時間変化を示している。
なお、入力軸回転角及び出力軸回転角は、例えばトルクセンサユニット13の備える入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサによって検出される。
すなわち、入力軸回転角の1階微分値は入力軸12aの回転角速度(以下、「入力軸回転角速度」と称す)を示し、出力軸回転角の1階微分値は出力軸12bの回転角速度(以下、「出力軸回転角速度」と称す)を示す。
図7中の時刻t0の以前から、電動モータ23で、舵角アシストによる定速転舵を実施しており、また、運転者によるステアリングホイール11の保持がない状態となっている。運転者によるステアリングホイール11の保持がないため、図7中の曲線L1に示すように、舵角アシスト中のトルクセンサユニット13の出力はほぼゼロとなっている。
なお、入力軸回転角及び出力軸回転角を用いた従来の逆入力判定処理の技術として、例えば、特開2003−165457号公報に記載された技術がある。この技術では、トーションバー前後の角度、角速度または角加速度の相関に基づき、入力方向を判別している。
しかし、トーションバー前後の角度情報から加速度情報を得るためには、検出信号を2階微分する必要があり、検出分解能、サンプリング速度を高くする必要がある。
以上のことから、入出力軸の角度情報(加速度情報)から、逆入力の判定をするためには、各回転角センサの分解能、サンプリング速度を従来よりも大幅に高める必要がある。
また、トーションバー前後の角度情報が必要ないため、例えば磁歪式トルクセンサの様な、角度情報を持たないトルクセンサであっても、トルクの入力方向を推定することが可能となる。
また、加速度センサ25をEPS制御ユニット24の制御基板24aに実装する構成としたので、ハーネス等の信号伝達部品が必要なくなり、加速度センサ信号の信頼性を向上することが可能となる。
また、加速度センサ25として、例えばMEMSを用いたICタイプのセンサを用いるようにしたので、制御基板24aに直接実装可能な上、比較的安価に加速度センサを設けることが可能となる。
また、加速度センサ25として3軸のセンサを使用した場合、制御基板24aの配設姿勢によらず、加速度センサ25を制御基板24aの比較的自由な位置に比較的自由な姿勢で実装することが可能となる。
次に、図8〜図9に基づき、本発明の第2実施形態を説明する。
(構成)
上記第1実施形態では、加速度センサ25を実装した制御基板24aを備えたEPS制御ユニット24を、コラムアシスト式の第1の電動パワーステアリング装置3の筐体の一部である電動モータ23のモータハウジング23aの外周部に固定支持していた。これに対して、第2実施形態では、EPS制御ユニット24を、減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aの外周部に固定支持する点が異なるのみで、他の構成は、上記第1実施形態と同様となる。
第2実施形態の第2の電動パワーステアリング装置4は、図8に示すように、減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aの外周部に、EPS制御ユニット24が固定支持されている。このEPS制御ユニット24は、上記第1実施形態と同様に、内部の制御基板24a上に加速度センサ25が実装されている。
次に、図9に基づき、EPS制御ユニット24の配置構成を説明する。
図8に示す例では、EPS制御ユニット24を、第2の電動パワーステアリング装置4の筐体の一部である減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aのトルクセンサユニット13側の外周部に一体的に固定支持しているが、この構成に限らない。
例えば、図9(a)および(b)に示すように、EPS制御ユニット24を、ギヤボックスハウジング22aのウォーム室部のZ軸方向の端面に一体的に固定支持する構成としてもよい。
このように、EPS制御ユニット24を、ギヤボックスハウジング22aに一体的に固定支持することで、転舵輪2FRおよび2FLに入力された衝撃荷重は、ナックルアーム20を介してタイロッド19に伝達される。さらに、タイロッド19を介して、ラック18b、ピニオン18a、ピニオンシャフト17、ロアシャフト15、出力軸12b、減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aへと伝達される。
なお、加速度センサ25は、1軸のセンサを用いる場合、上記第1実施形態と同様に、EPS制御ユニット24の配設位置等によって決まる制御基板24aの姿勢に応じて、所望の1軸方向の加速度を検出可能に実装する。
以上、第2実施形態の第2の電動パワーステアリング装置4であれば、EPS制御ユニット24を、第2の電動パワーステアリング装置4の筐体の一部であるギヤボックスハウジング22aに固定支持すると共に、加速度センサ25をEPS制御ユニット24の制御基板24aに実装する構成としたので、CAN交信周期などの影響を受けることなく信号処理が可能となる。
また、信号伝達部品を不要にできることに加えて、制御基板24aの、収容ケース、カバー等の部品を共用することが可能となるので、従来の電動パワーステアリング装置からの部品増加を抑えることが可能となる。
また、加速度センサ25として1軸のセンサを使用した場合、この1軸のセンサを制御基板24aの配設姿勢に合わせて、予め設定した1軸方向の衝撃荷重に対する加速度を検出可能に実装するようにしたので、安価な1軸センサによって所望の加速度を得ることが可能な構成とすることが可能となる。
また、トルクセンサユニット13と加速度センサ25とを併用して、逆入力判定を行う構成としたので、トルクセンサユニット13の性能は従来通りとしたまま、正確な逆入力判定を行うことが可能となる。
第2実施形態において、モータ電流指令値演算部26bは、操舵補助トルク指令値演算部および舵角アシスト指令値演算部に対応し、ゲート駆動回路26cおよびモータ駆動回路27は、モータ制御回路に対応する。
次に、図10〜図11に基づき、本発明の第3実施形態を説明する。
(構成)
上記第1および第2実施形態では、加速度センサ25を実装した制御基板24aを備えたEPS制御ユニット24を、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置の筐体に固定支持していた。これに対して、第3実施形態では、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置の筐体に固定支持する点が異なる。すなわち、操舵補助機構21の配設位置およびトルクセンサユニット13の配設位置が異なる以外の構成は、上記第1および第2実施形態と同様となる。
第3実施形態の第3の電動パワーステアリング装置5は、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置である。ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置は、アシスト動力変換機構にボールねじやラック&ピニオンを用い、アシスト力をラック軸に直接的に伝達するものである。この第3の電動パワーステアリング装置5は、図10に示すように、電動モータ23が、ラック18bに略平行に配置されている。さらに、ピニオンシャフト17に連結するピニオン18aにトルクTsを検出するトルクセンサユニット13が設けられている。
ここで、ボールねじ式とした場合は、電動モータ23の動力は、不図示のベルトプーリを介しボールねじナットに伝達され、ボールねじナットの回転がラックの直線運動に変換される。
次に、図11に基づき、EPS制御ユニット24の配置構成を説明する。
図10に示す例では、EPS制御ユニット24を、モータハウジング23aの側面側外周部に一体的に固定支持したが、この構成に限らない。
例えば、図11(a)に示すように、EPS制御ユニット24を、電動モータ23のモータハウジング23aの外側端部(減速ギヤ22とは反対側の端部)に一体的に固定支持する構成としてもよい。
なお、モータハウジング23aやラック18bに限らず、EPS制御ユニット24を、減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aに一体的に固定支持する構成としてもよい。
なお、図11(b)に示すように、ラック18bに対しても一体的に固定支持した場合は、転舵輪2FRおよび2FLに入力された衝撃荷重は、ナックルアーム20を介してタイロッド19に伝達される。さらに、タイロッド19を介して、ラック18bに伝達され、ラック18bに伝達された衝撃荷重は、ラック18bに一体的に固定支持されたEPS制御ユニット24にも伝達され、伝達された衝撃荷重は、EPS制御ユニット24内の制御基板24a上に実装された加速度センサ25によって、加速度Gsとして検出される。
また、加速度センサ25をEPS制御ユニット24の制御基板24aに実装する構成としたので、ハーネス等の信号伝達部品が必要なくなり、加速度センサ信号の信頼性を向上することが可能となる。
また、加速度センサ25として、例えばMEMSを用いたICタイプのセンサを用いるようにしたので、制御基板24aに直接実装可能な上、比較的安価に加速度センサを設けることが可能となる。
また、加速度センサ25として3軸のセンサを使用した場合、制御基板24aの配設姿勢によらず、加速度センサ25を制御基板24aの比較的自由な位置に比較的自由な姿勢で実装することが可能となる。
また、トーションバー前後の角度情報が必要ないため、例えば磁歪式トルクセンサの様な、角度情報を持たないトルクセンサであっても、トルクの入力方向を推定することが可能となる。
次に、図12に基づき、本発明の第4実施形態を説明する。
(構成)
上記第1〜第3実施形態では、加速度センサ25を実装した制御基板24aを備えたEPS制御ユニット24を、電動モータ23のモータハウジング23a、減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22a、ラック18b等のハウジングの外周部に固定支持する構成としていた。これに対して、第4実施形態では、EPS制御ユニット24を、モータハウジング23aの内部に固定支持する点が異なるのみで、その他の構成は上記第1〜第3実施形態と同様となる。
図12に示すように、第4実施形態の第4の電動パワーステアリング装置6は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置である。この第4の電動パワーステアリング装置6は、図12に示すように、電動モータ23のモータハウジング23aの内部に、EPS制御ユニット24が固定支持されている。このEPS制御ユニット24は、上記第1〜第3実施形態と同様に、内部の制御基板24a上に加速度センサ25が実装されている。
以上、第4実施形態の第4の電動パワーステアリング装置6では、EPS制御ユニット24を、第1の電動パワーステアリング装置3の筐体の一部であるモータハウジング23aの内部に固定支持すると共に、加速度センサ25をEPS制御ユニット24の制御基板24aに実装する構成としたので、CAN交信周期などの影響を受けることなく信号処理が可能となる。
また、信号伝達部品を不要にできることに加えて、制御基板24aの、収容ケース、カバー等の部品を共用することが可能となるので、従来の電動パワーステアリング装置からの部品増加を抑えることが可能となる。
また、加速度センサ25として1軸のセンサを使用した場合、この1軸のセンサを制御基板24aの配設姿勢に合わせて、予め設定した1軸方向の衝撃荷重に対する加速度を検出可能に実装するようにしたので、安価な1軸センサによって所望の加速度を得ることが可能な構成とすることが可能となる。
また、トルクセンサユニット13と加速度センサ25とを併用して、逆入力判定を行う構成としたので、トルクセンサユニット13の性能は従来通りとしたまま、正確な逆入力判定を行うことが可能となる。
第4実施形態において、モータ電流指令値演算部26bは、操舵補助トルク指令値演算部および舵角アシスト指令値演算部に対応し、ゲート駆動回路26cおよびモータ駆動回路27は、モータ制御回路に対応する。
次に、図13に基づき、本発明の第5実施形態を説明する。
(構成)
上記第4実施形態では、加速度センサ25を実装した制御基板24aを備えたEPS制御ユニット24を、電動モータ23のモータハウジング23aの内部に固定支持する構成としていた。これに対して、第5実施形態では、EPS制御ユニット24を、減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aの内部に固定支持する点が異なるのみで、その他の構成は上記第4実施形態と同様となる。
図13に示すように、第5実施形態の第5の電動パワーステアリング装置7は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置である。この第5の電動パワーステアリング装置7は、図13に示すように、減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aの内部に、EPS制御ユニット24が固定支持されている。このEPS制御ユニット24は、上記第4実施形態と同様に、内部の制御基板24a上に加速度センサ25が実装されている。
以上、第5実施形態の第5の電動パワーステアリング装置7では、EPS制御ユニット24を、第1の電動パワーステアリング装置3の筐体の一部であるギヤボックスハウジング22aの内部に固定支持すると共に、加速度センサ25をEPS制御ユニット24の制御基板24aに実装する構成とした。これにより、CAN交信周期などの影響を受けることなく信号処理が可能となる。
また、信号伝達部品を不要にできることに加えて、制御基板24aの、収容ケース、カバー等の部品を共用することが可能となるので、従来の電動パワーステアリング装置からの部品増加を抑えることが可能となる。
また、加速度センサ25として1軸のセンサを使用した場合、この1軸のセンサを制御基板24aの配設姿勢に合わせて、予め設定した1軸方向の衝撃荷重に対する加速度を検出可能に実装するようにしたので、安価な1軸センサによって所望の加速度を得ることが可能な構成とすることが可能となる。
また、トルクセンサユニット13と加速度センサ25とを併用して、逆入力判定を行う構成としたので、トルクセンサユニット13の性能は従来通りとしたまま、正確な逆入力判定を行うことが可能となる。
第5実施形態において、モータ電流指令値演算部26bは、操舵補助トルク指令値演算部および舵角アシスト指令値演算部に対応し、ゲート駆動回路26cおよびモータ駆動回路27は、モータ制御回路に対応する。
次に、図14〜図16に基づき、本発明の第6実施形態を説明する。
(構成)
上記第1〜第5実施形態では、加速度センサ25を、EPS制御ユニット24の制御基板24aに実装する構成としていた。これに対して、第6実施形態では、加速度センサ25を、トルクセンサユニットの備えるトルクセンサ基板に実装する点が異なるのみで、その他の構成は上記第1〜第5実施形態と同様となる。
図14に示すように、第6実施形態の第6の電動パワーステアリング装置8は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置である。この第6の電動パワーステアリング装置8は、図14に示すように、トルクセンサユニット13に、加速度センサ25が実装されている。
トルクセンサ基板収容ケース13cは、出力軸12bおよび減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aと一体的に設けられている。トルクセンサ基板13aは、トルクセンサ基板収容ケース13c内にボルト締結によって固定され、トルクセンサ基板収容ケース13cの開口部は、トルクセンサ基板ケースカバー13dを開口部の外縁部の対角位置にあるボルト穴にボルト止めして固定することで蓋をする構成となっている。
このように、加速度センサ25を、トルクセンサ基板13a上に実装することで、転舵輪2FRおよび2FLに入力された衝撃荷重は、ナックルアーム20を介してタイロッド19に伝達される。さらに、タイロッド19を介して、ラック18b、ピニオン18a、ピニオンシャフト17、ロアシャフト15、出力軸12b、減速ギヤ22のギヤボックスハウジング22aへと伝達される。
なお、トルクセンサユニット13を、図15に示すように、出力軸12bと交差する方向に基板面が向くように配設する構成としたが、この構成に限らない。すなわち、トルクセンサユニット13のレイアウトは、車両1側のスペースに合わせて適宜変更されるものである。従って、トルクセンサ基板13aの配設姿勢はトルクセンサユニット13の配設姿勢に応じて変わる。
以上、第6実施形態の第6の電動パワーステアリング装置8では、トルクセンサユニット13を、第1の電動パワーステアリング装置3の筐体の一部であるギヤボックスハウジング22a(コラム部)に固定支持すると共に、加速度センサ25をトルクセンサユニット13のトルクセンサ基板13aに実装する構成とした。
また、加速度センサ25として、例えばMEMSを用いたICタイプのセンサを用いるようにしたので、制御基板24aに直接実装可能な上、比較的安価に加速度センサを設けることが可能となる。
また、加速度センサ25として3軸のセンサを使用した場合、トルクセンサ基板13aの配設姿勢によらず、加速度センサ25をトルクセンサ基板13aの比較的自由な位置に比較的自由な姿勢で実装することが可能となる。
また、トーションバー前後の角度情報が必要ないため、例えば磁歪式トルクセンサの様な、角度情報を持たないトルクセンサであっても、トルクの入力方向を推定することが可能となる。
第6実施形態において、モータ電流指令値演算部26bは、操舵補助トルク指令値演算部および舵角アシスト指令値演算部に対応し、ゲート駆動回路26cおよびモータ駆動回路27は、モータ制御回路に対応する。
次に、図17に基づき、本発明の第7実施形態を説明する。
(構成)
上記第3実施形態では、加速度センサ25を、EPS制御ユニット24の制御基板24aに実装する構成としていた。これに対して、第7実施形態では、加速度センサ25を、トルクセンサユニット13のトルクセンサ基板13aに実装する点が異なる。すなわち、加速度センサ25の実装位置が異なる以外の構成は、上記第3実施形態と同様となる。
図17に示すように、第7実施形態の第7の電動パワーステアリング装置9は、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置である。この第7の電動パワーステアリング装置9は、図17に示すように、ピニオンシャフト17に連結するピニオン18aに設けられたトルクセンサユニット13内に加速度センサ25を備える構成となっている。
このように、加速度センサ25を、ピニオン18aに設けられたトルクセンサユニット13のトルクセンサ基板13aに実装することで、転舵輪2FRおよび2FLに入力された衝撃荷重は、ナックルアーム20を介してタイロッド19に伝達される。さらに、タイロッド19を介して、ラック18b、ピニオン18aへと伝達される。
なお、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置の場合、タイロッド19に入力された衝撃は、ラック軸方向及び、タイロッド19とラック軸がなす平面方向に比較的大きく伝達される。そのため、加速度センサ25として1軸又は2軸のセンサを採用する場合、これらの方向で検出可能な様に、加速度センサ25を選定、かつ配設するのが好ましい。
また、加速度センサ25として、例えばMEMSを用いたICタイプのセンサを用いるようにしたので、制御基板24aに直接実装可能な上、比較的安価に加速度センサを設けることが可能となる。
また、加速度センサ25として3軸のセンサを使用した場合、トルクセンサ基板13aの配設姿勢によらず、加速度センサ25をトルクセンサ基板13aの比較的自由な位置に比較的自由な姿勢で実装することが可能となる。
また、トーションバー前後の角度情報が必要ないため、例えば磁歪式トルクセンサの様な、角度情報を持たないトルクセンサであっても、トルクの入力方向を推定することが可能となる。
第7実施形態において、モータ電流指令値演算部26bは、操舵補助トルク指令値演算部および舵角アシスト指令値演算部に対応し、ゲート駆動回路26cおよびモータ駆動回路27は、モータ制御回路に対応する。
(1)上記第4実施形態では、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置を構成する電動モータのモータハウジング23a内にEPS制御ユニット24を固定支持する構成としたが、この構成に限らない。例えば、ラックアシスト式又はピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置を構成するモータ装置のモータハウジング23a内にEPS制御ユニット24を固定支持する構成としてもよい。
また、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
Claims (4)
- ステアリング機構に入力されるトルクを検出するトルクセンサと、
少なくとも前記トルクセンサで検出したトルクに基づき操舵補助トルク指令値を演算する操舵補助トルク指令値演算部と、
運転支援制御装置からの舵角アシストの制御指令値に基づき舵角アシスト指令値を演算する舵角アシスト指令値演算部と、
前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、
前記操舵補助トルク指令値又は前記舵角アシスト指令値に基づき前記電動モータを駆動制御するモータ制御部と、
前記ステアリング機構に入力された衝撃によって生じる加速度を検出する加速度センサと、
前記トルクセンサが検出したトルクと前記加速度センサが検出した加速度とに基づき、前記ステアリング機構に入力された衝撃が、転舵輪側からステアリング機構に入力された逆入力衝撃か否かを判定する逆入力判定部と、
前記逆入力判定部の判定結果を前記運転支援制御装置に送信する判定結果送信部と、を備え、
前記加速度センサを、前記トルクセンサの実装されたトルクセンサ基板上に実装したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記加速度センサは、1軸方向の加速度を検出可能なセンサから構成され、
前記トルクセンサ基板の配設姿勢に合わせて、前記衝撃によって生じる加速度のうち予め設定した軸方向の加速度を検出可能に前記1軸の加速度センサが前記トルクセンサ基板上に実装されていることを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記加速度センサは、直交する3軸方向の加速度を個別に検出可能な3軸の加速度センサであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置を備えたことを特徴とする車両。
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