JP2017019443A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵装置に関する。 The present invention relates to a steering apparatus.
車両の操舵装置では、ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に分離されたステアバイワイヤが知られている。このような操舵装置には、ステアリングホイールから転舵輪への動力伝達を断続するクラッチが設けられたものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a vehicle steering apparatus, a steer-by-wire in which a steering wheel and a steered wheel are mechanically separated is known. Some of such steering devices are provided with a clutch for intermittently transmitting power from a steering wheel to a steered wheel (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の操舵装置は、ステアリングホイール側に操舵反力を付与する反力モータと、転舵輪に転舵力を付与する駆動モータとを備えている。また、操舵装置には、ステアリングホイールの操舵角度(絶対角度)を検出する操舵角センサや、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ等が設けられている。操舵装置の制御装置は、操舵トルク等に応じて反力モータを駆動させてステアリングホイールに反力を付与させるとともに、操舵に合わせて駆動モータを駆動させて転舵動作を行わせている。 The steering device described in Patent Literature 1 includes a reaction force motor that applies a steering reaction force to the steering wheel side, and a drive motor that applies a steering force to the steered wheels. Further, the steering device is provided with a steering angle sensor that detects the steering angle (absolute angle) of the steering wheel, a steering torque sensor that detects the steering torque, and the like. The control device of the steering device drives the reaction force motor according to the steering torque or the like to apply the reaction force to the steering wheel, and drives the drive motor in accordance with the steering to perform the turning operation.
ところで、上記のような操舵装置に設けられる操舵角センサは、ステアリングシャフトにおいてステアリングホイールとトルクセンサとの間に設けられている。このため、操舵角センサをステアリングシャフトに装着させるための遊びや取付公差等によって、操舵角度の検出精度が低くなるおそれがある。なお、ステアバイワイヤに限らずステアリングホイールと転舵輪とが機械的に分離されていない操舵装置においても同様のことが懸念される。 Incidentally, the steering angle sensor provided in the steering apparatus as described above is provided between the steering wheel and the torque sensor in the steering shaft. For this reason, there is a possibility that the detection accuracy of the steering angle may be lowered due to play or attachment tolerance for mounting the steering angle sensor on the steering shaft. In addition, the same thing may be concerned not only in steer-by-wire but also in a steering device in which the steering wheel and the steered wheel are not mechanically separated.
本発明の目的は、操舵角の検出精度の低下を抑制することのできる操舵装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a steering device capable of suppressing a decrease in steering angle detection accuracy.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する操舵装置は、ステアリングホイールに連動するシャフトと、前記シャフトに付与される駆動力を発生するモータと、前記モータの回転をベルトを介して前記シャフトに伝達するとともに、前記モータの回転を減速する減速機と、前記ベルトに張力を付与するとともに、前記ベルトに連動して回転する回転体と、前記モータの相対回転角度を検出するモータ相対角度センサと、前記回転体の相対回転角度を検出する回転体相対角度センサと、前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記モータ相対角度センサを通じて検出されるモータ相対回転角度と前記回転体相対角度センサと通じて検出される回転体相対回転角度とに基づいて前記モータの絶対回転角度を算出することをその要旨としている。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
A steering device that solves the above problems includes a shaft that is linked to a steering wheel, a motor that generates a driving force applied to the shaft, and the rotation of the motor is transmitted to the shaft via a belt. A speed reducer that reduces the rotation, a rotating body that applies tension to the belt and rotates in conjunction with the belt, a motor relative angle sensor that detects a relative rotation angle of the motor, and a relative rotation of the rotating body A rotating body relative angle sensor that detects an angle; and a control unit that controls driving of the motor, wherein the control unit detects a motor relative rotation angle detected through the motor relative angle sensor and the rotating body relative angle sensor. The gist is to calculate the absolute rotation angle of the motor based on the relative rotation angle of the rotating body detected through
上記構成によれば、モータの相対回転角度と回転体の相対回転角度とを用いてモータの絶対回転角度を算出することができ、ひいてはシャフトを介してモータと連動するステアリングホイールの絶対回転角度(操舵角)を算出することができる。このため、ステアリングホイールの下部に回転角センサが設けられることなく、操舵角度を算出することができ、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。 According to the above configuration, the absolute rotation angle of the motor can be calculated using the relative rotation angle of the motor and the relative rotation angle of the rotating body, and eventually the absolute rotation angle of the steering wheel that is linked to the motor via the shaft ( Steering angle) can be calculated. Therefore, the steering angle can be calculated without providing a rotation angle sensor below the steering wheel, and a decrease in the detection accuracy of the steering angle can be suppressed.
上記操舵装置について、前記モータはモータハウジングを備え、前記回転体は、前記モータハウジングに回転可能に設けられることが好ましい。
上記構成によれば、ベルトに張力を付与する回転体が、モータハウジングに回転可能に設けられる。これにより、回転体を直接調整することなく、モータハウジングを調整することで回転体によるベルトの張力を調整することができる。このため、ベルトの張力の調整作業を簡易とすることができる。
In the steering apparatus, it is preferable that the motor includes a motor housing, and the rotating body is rotatably provided on the motor housing.
According to the said structure, the rotary body which provides tension | tensile_strength to a belt is rotatably provided in a motor housing. Thereby, the tension | tensile_strength of the belt by a rotary body can be adjusted by adjusting a motor housing, without adjusting a rotary body directly. For this reason, the adjustment work of the belt tension can be simplified.
上記操舵装置について、前記シャフトは、前記ステアリングホイールに連動して往復移動することにより転舵輪を転舵させるラック軸であって、前記モータは、前記ラック軸に付与される駆動力を発生する転舵モータであって、前記制御部は、前記モータ相対回転角度と前記回転体相対回転角度とに基づいて前記転舵モータの絶対回転角度を算出することが好ましい。 In the steering apparatus, the shaft is a rack shaft that turns the steered wheels by reciprocating in conjunction with the steering wheel, and the motor generates a driving force applied to the rack shaft. It is a rudder motor, It is preferable that the said control part calculates the absolute rotation angle of the said steering motor based on the said motor relative rotation angle and the said rotary body relative rotation angle.
上記構成によれば、ラック軸を駆動する転舵モータの相対回転角度と回転体の相対回転角度とを用いて転舵モータの絶対回転角度を算出することができ、ひいてはラック軸を介して転舵モータと連動するステアリングホイールの絶対回転角度(操舵角度)を算出することができる。 According to the above configuration, the absolute rotation angle of the steered motor can be calculated using the relative rotation angle of the steered motor that drives the rack shaft and the relative rotational angle of the rotating body. The absolute rotation angle (steering angle) of the steering wheel interlocked with the rudder motor can be calculated.
上記操舵装置について、前記ステアリングホイール、前記シャフトとしてのステアリングシャフト、および前記ステアリングシャフトに付与される操舵反力を発生する前記モータとしての反力モータを有する操舵機構と、駆動力が付与されることにより往復移動して転舵輪を転舵させる転舵シャフトおよび前記転舵シャフトに付与される駆動力を発生する転舵モータを有する転舵機構と、前記操舵機構と前記転舵機構との間を機械的に断続するクラッチと、を備えることが好ましい。 A driving force is applied to the steering device, the steering mechanism including the steering wheel, the steering shaft as the shaft, and the reaction force motor as the motor that generates the steering reaction force applied to the steering shaft. Between the steering mechanism and the steering mechanism, and a steering mechanism having a steering shaft for turning the steered wheels by reciprocating and a steering motor for generating a driving force applied to the steering shaft. And a mechanically interrupted clutch.
上記構成によれば、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されるステアバイワイヤであっても、ステアリングホイールの下部に操舵角センサが設けられることなく、操舵角度を算出することができる。このため、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。また操舵角度に基づく転舵制御の精度の維持向上も図られる。 According to the above configuration, even in the steer-by-wire in which the steering mechanism and the steering mechanism are mechanically separated, the steering angle can be calculated without providing the steering angle sensor below the steering wheel. For this reason, the fall of the detection accuracy of a steering angle can be suppressed. Further, the maintenance accuracy of the steering control based on the steering angle can be maintained and improved.
上記操舵装置について、前記シャフトは、前記ステアリングホイールに固定されるステアリングシャフトであって、前記モータは、前記ステアリングシャフトに付与されるアシスト力を発生するアシストモータであって、前記制御部は、前記モータ相対回転角度と前記回転体相対回転角度とに基づいて前記アシストモータの絶対回転角度を算出することが好ましい。 In the steering apparatus, the shaft is a steering shaft fixed to the steering wheel, the motor is an assist motor that generates an assist force applied to the steering shaft, and the control unit The absolute rotation angle of the assist motor is preferably calculated based on the motor relative rotation angle and the rotating body relative rotation angle.
上記構成によれば、ステアリングシャフトを駆動するアシストモータの相対回転角度と回転体の相対回転角度とを用いてアシストモータの絶対回転角度を算出することができ、ひいてはステアリングシャフトを介してアシストモータと連動するステアリングホイールの絶対回転角度(操舵角度)を算出することができる。 According to the above configuration, the absolute rotation angle of the assist motor can be calculated using the relative rotation angle of the assist motor that drives the steering shaft and the relative rotation angle of the rotating body. The absolute rotation angle (steering angle) of the interlocking steering wheel can be calculated.
本発明によれば、操舵角の検出精度の低下を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the steering angle.
(第1の実施形態)
以下、操舵装置の第1の実施形態について説明する。操舵装置は、いわゆるラックパラレル型の電動パワーステアリング装置(RP−EPS)である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the steering apparatus will be described. The steering device is a so-called rack parallel type electric power steering device (RP-EPS).
図1に示されるように、操舵装置は、運転者により操作されるステアリングホイール10、およびステアリングホイール10に固定されるステアリングシャフト11を備えている。ステアリングシャフト11におけるステアリングホイール10とは反対側の端部には、ピニオンシャフト12が設けられている。ピニオンシャフト12に設けられたピニオンギヤ12aは、ラック軸13に設けられたラックギヤ14に噛み合わされている。ピニオンシャフト12の回転運動は、ピニオンギヤ12aおよびラックギヤ14を介してラック軸13の軸方向の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動がラック軸13の両端にそれぞれ連結されたタイロッド15,15を介して左右の転舵輪16,16にそれぞれ伝達されることにより、これら転舵輪16,16の転舵角が変更される。ステアリングシャフト11には、トルクセンサ19が設けられている。トルクセンサ19はステアリングシャフト11に付与される操舵トルクを検出する。なお、ステアリングホイール10およびステアリングシャフト11は、操舵機構を構成する。また、ピニオンシャフト12、ラック軸13、およびラックギヤ14は、転舵機構を構成する。 As shown in FIG. 1, the steering apparatus includes a steering wheel 10 operated by a driver and a steering shaft 11 fixed to the steering wheel 10. A pinion shaft 12 is provided at the end of the steering shaft 11 opposite to the steering wheel 10. A pinion gear 12 a provided on the pinion shaft 12 is meshed with a rack gear 14 provided on the rack shaft 13. The rotational motion of the pinion shaft 12 is converted into a reciprocating linear motion in the axial direction of the rack shaft 13 via the pinion gear 12 a and the rack gear 14. The reciprocating linear motion is transmitted to the left and right steered wheels 16 and 16 via tie rods 15 and 15 respectively connected to both ends of the rack shaft 13, whereby the steered angles of the steered wheels 16 and 16 are changed. The A torque sensor 19 is provided on the steering shaft 11. The torque sensor 19 detects a steering torque applied to the steering shaft 11. The steering wheel 10 and the steering shaft 11 constitute a steering mechanism. The pinion shaft 12, the rack shaft 13, and the rack gear 14 constitute a steering mechanism.
操舵装置は、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構20を備えている。アシスト機構20は、アシスト力の発生源である転舵モータ30と、ラック軸13に取り付けられたボールねじ機構21と、転舵モータ30の回転軸30cの回転力をボールねじ機構21に伝達する減速機23とを備えている。アシスト機構20は、転舵モータ30の回転軸30cの回転力を減速機23およびボールねじ機構21を介してラック軸13の軸方向の往復直線運動に変換することにより、運転者のステアリング操作を補助する。ここで、ラック軸13がシャフトに相当する。 The steering apparatus includes an assist mechanism 20 that assists the driver's steering operation. The assist mechanism 20 transmits to the ball screw mechanism 21 a turning motor 30 that is a source of assist force, a ball screw mechanism 21 attached to the rack shaft 13, and the rotational force of the rotating shaft 30 c of the steering motor 30. A reduction gear 23 is provided. The assist mechanism 20 converts the rotational force of the rotating shaft 30c of the steered motor 30 into a reciprocating linear motion in the axial direction of the rack shaft 13 via the speed reducer 23 and the ball screw mechanism 21, thereby allowing the driver to perform the steering operation. Assist. Here, the rack shaft 13 corresponds to a shaft.
ピニオンシャフト12、ラック軸13、およびアシスト機構20は、ラックハウジング17に収容されている。ラックハウジング17には、減速機23の一部を収容する減速機ハウジング18が設けられている。減速機ハウジング18は、ラック軸13の延びる方向に対して、交わる方向(図中の下方)へ突出している。減速機ハウジング18の外壁(図中の右側の部分)には、転舵モータ30が固定されている。転舵モータ30は、モータハウジング31を有している。モータハウジング31は減速機ハウジング18にボルトなどによって固定される。モータハウジング31の内周壁には筒状のステータ30bが取り付けられている。モータハウジング31の内部において、ステータ30bの内側にはロータ30aが設けられている。ロータ30aの周面とステータ30bとの間には隙間が設けられている。ロータ30aには回転軸30cが貫通している。回転軸30cはラック軸13の延びる方向に対して平行となるように配置されている。転舵モータ30の回転軸30cは、モータハウジング31を貫通して減速機ハウジング18の内部に延びている。回転軸30cはモータハウジング31に軸支されている。モータハウジング31を減速機ハウジング18に固定するボルトを緩めた状態において、モータハウジング31は、転舵モータ30の回転軸30cを回転中心として回転可能になっている。減速機ハウジング18において、モータハウジング31が固定される部分に設けられる長孔に沿ってボルトが移動する。 The pinion shaft 12, the rack shaft 13, and the assist mechanism 20 are accommodated in the rack housing 17. The rack housing 17 is provided with a reduction gear housing 18 that houses a part of the reduction gear 23. The reduction gear housing 18 protrudes in an intersecting direction (downward in the drawing) with respect to the direction in which the rack shaft 13 extends. A steered motor 30 is fixed to the outer wall of the reducer housing 18 (the right portion in the figure). The steered motor 30 has a motor housing 31. The motor housing 31 is fixed to the reduction gear housing 18 with bolts or the like. A cylindrical stator 30 b is attached to the inner peripheral wall of the motor housing 31. In the motor housing 31, a rotor 30a is provided inside the stator 30b. A gap is provided between the circumferential surface of the rotor 30a and the stator 30b. A rotary shaft 30c passes through the rotor 30a. The rotating shaft 30c is disposed so as to be parallel to the direction in which the rack shaft 13 extends. The rotating shaft 30 c of the steered motor 30 extends through the motor housing 31 into the reduction gear housing 18. The rotary shaft 30 c is pivotally supported by the motor housing 31. In a state where the bolt that fixes the motor housing 31 to the speed reducer housing 18 is loosened, the motor housing 31 is rotatable about the rotation shaft 30c of the steered motor 30 as a rotation center. In the reduction gear housing 18, the bolt moves along a long hole provided in a portion where the motor housing 31 is fixed.
ボールねじ機構21は、ラック軸13に設けられたボールねじ溝に多数の転動体であるボールを介して螺合するナット22を有している。
減速機23は、転舵モータ30の回転軸30cに一体的に取り付けられた駆動プーリ24と、ボールねじ機構21のナット22の外周に一体的に取り付けられた従動プーリ25と、駆動プーリ24と従動プーリ25とに巻き掛けられるベルト26とを備えている。ベルト26はたとえば歯付ベルトが採用される。
The ball screw mechanism 21 has a nut 22 that is screwed into a ball screw groove provided on the rack shaft 13 via balls as a number of rolling elements.
The speed reducer 23 includes a drive pulley 24 that is integrally attached to the rotating shaft 30 c of the steering motor 30, a driven pulley 25 that is integrally attached to the outer periphery of the nut 22 of the ball screw mechanism 21, and a drive pulley 24. A belt 26 wound around the driven pulley 25 is provided. For example, a toothed belt is employed as the belt 26.
駆動プーリ24の外周には、歯が等間隔に設けられている。駆動プーリ24の歯数は、例えば43である。従動プーリ25の外周には、歯が等間隔に設けられている。従動プーリ25の歯数は、駆動プーリ24の歯数よりも多く設定されている。従動プーリ25の歯数は、例えば133である。モータハウジング31、正確には減速機ハウジング18に固定される側壁には、張力付与プーリ33が回転可能に設けられている。張力付与プーリ33は、ベルト26の歯に噛み合うとともに、ベルト26に張力を付与する。張力付与プーリ33の外周には、歯が等間隔に設けられている。張力付与プーリ33の歯数は、例えば38である。 Teeth are provided on the outer periphery of the drive pulley 24 at equal intervals. The number of teeth of the drive pulley 24 is 43, for example. Teeth are provided at equal intervals on the outer periphery of the driven pulley 25. The number of teeth of the driven pulley 25 is set to be larger than the number of teeth of the drive pulley 24. The number of teeth of the driven pulley 25 is 133, for example. A tension applying pulley 33 is rotatably provided on a side wall fixed to the motor housing 31, more precisely, the speed reducer housing 18. The tension applying pulley 33 meshes with the teeth of the belt 26 and applies tension to the belt 26. Teeth are provided on the outer periphery of the tension applying pulley 33 at equal intervals. The number of teeth of the tension applying pulley 33 is, for example, 38.
張力付与プーリ33の回転軸33aは転舵モータ30の回転軸30cの延びる方向に対して平行となるように設けられている。回転軸30cはモータハウジング31の内外を貫通するように延びている。張力付与プーリ33の回転軸33aはモータハウジング31に軸支されている。なお、張力付与プーリ33が回転体に相当する。 The rotation shaft 33a of the tension applying pulley 33 is provided so as to be parallel to the direction in which the rotation shaft 30c of the steering motor 30 extends. The rotating shaft 30 c extends so as to penetrate the inside and outside of the motor housing 31. A rotation shaft 33 a of the tension applying pulley 33 is supported by the motor housing 31. The tension applying pulley 33 corresponds to a rotating body.
転舵モータ30には、転舵モータ30の回転軸30cの回転角度である第1相対回転角度θ1を検出する第1相対角度センサ32が設けられている。また、張力付与プーリ33の回転軸33aには、張力付与プーリ33の回転軸33aの回転角度である第2相対回転角度θ2を検出する第2相対角度センサ34が設けられている。なお、第1相対角度センサ32がモータ相対角度センサに相当し、第1相対回転角度θ1がモータ相対回転角度に相当する。また第2相対角度センサ34が回転体相対角度センサに相当し、第2相対回転角度θ2が回転体相対回転角度に相当する。 The steered motor 30 is provided with a first relative angle sensor 32 that detects a first relative rotational angle θ <b> 1 that is the rotational angle of the rotating shaft 30 c of the steered motor 30. The rotation shaft 33a of the tension applying pulley 33 is provided with a second relative angle sensor 34 that detects a second relative rotation angle θ2 that is the rotation angle of the rotation shaft 33a of the tension applying pulley 33. The first relative angle sensor 32 corresponds to a motor relative angle sensor, and the first relative rotation angle θ1 corresponds to a motor relative rotation angle. The second relative angle sensor 34 corresponds to a rotating body relative angle sensor, and the second relative rotation angle θ2 corresponds to a rotating body relative rotation angle.
第1相対角度センサ32および第2相対角度センサ34としては、それぞれMRセンサ32b,34bが採用されている。MRセンサ32b,34bは、回転軸30c,33aの基端に取り付けられた磁石32a,34aから発生する磁場を検出する。MRセンサ32b,34bは、回転軸30c,33aの回転に伴い変化する磁場に応じてsin信号およびcos信号の2つのアナログ信号を生成する。MRセンサ32b,34bは、それぞれ基板に設けられている。 As the first relative angle sensor 32 and the second relative angle sensor 34, MR sensors 32b and 34b are employed, respectively. The MR sensors 32b and 34b detect magnetic fields generated from the magnets 32a and 34a attached to the base ends of the rotary shafts 30c and 33a. The MR sensors 32b and 34b generate two analog signals, a sin signal and a cos signal, according to the magnetic field that changes as the rotating shafts 30c and 33a rotate. The MR sensors 32b and 34b are respectively provided on the substrate.
図2に示されるように、減速機23を転舵モータ30の回転軸30cの延びる方向から見て、張力付与プーリ33は、駆動プーリ24と従動プーリ25との間であって、環状のベルト26の内側に位置している。張力付与プーリ33をベルト26の内側から外側に当接させることで張力を付与する。また、図2に矢印で示されるように、モータハウジング31を減速機ハウジング18に固定するボルトを緩めた状態において、モータハウジング31が転舵モータ30の回転軸30cを回転中心として回転されることにより、張力付与プーリ33のベルト26に対する接触力が変更される。当該接触力の変更を通じてベルト26の張力を調整することが可能である。 As shown in FIG. 2, when the speed reducer 23 is viewed from the direction in which the rotating shaft 30 c of the steered motor 30 extends, the tension applying pulley 33 is between the drive pulley 24 and the driven pulley 25 and is an annular belt. 26 is located inside. Tension is applied by bringing the tension applying pulley 33 into contact with the belt 26 from the inside to the outside. In addition, as indicated by an arrow in FIG. 2, the motor housing 31 is rotated about the rotation shaft 30 c of the steered motor 30 as the center of rotation in a state where the bolt that fixes the motor housing 31 to the reduction gear housing 18 is loosened. Thus, the contact force of the tension applying pulley 33 with respect to the belt 26 is changed. It is possible to adjust the tension of the belt 26 through the change of the contact force.
図3に示されるように、操舵装置は、転舵モータ30を制御するECU40を備えている。なお、ECU40が操舵装置の制御部として機能する。
ECU40は、第1相対角度センサ32を通じて検出される第1相対回転角度θ1および第2相対角度センサ34を通じて検出される第2相対回転角度θ2に基づきステアリングシャフト11の回転角度である操舵角度(絶対回転角度)を算出する。すなわち、転舵モータ30の回転軸30cの絶対回転角度に対して操舵角度が対応するので、第1相対回転角度θ1および第2相対回転角度θ2に基づき操舵角度を算出することができる。そして、ECU40は、転舵モータ30の絶対回転角度に基づいて転舵モータ30を制御する。なお、図3では、説明の便宜上、第1相対角度センサ32からの出力に第1相対回転角度を示す符号「θ1」を付し、第2相対角度センサ34からの出力に第2相対回転角度を示す符号「θ2」を付している。
As shown in FIG. 3, the steering device includes an ECU 40 that controls the steered motor 30. The ECU 40 functions as a control unit of the steering device.
The ECU 40 determines the steering angle (absolutely the rotation angle of the steering shaft 11 based on the first relative rotation angle θ1 detected through the first relative angle sensor 32 and the second relative rotation angle θ2 detected through the second relative angle sensor 34). Rotation angle) is calculated. That is, since the steering angle corresponds to the absolute rotation angle of the rotation shaft 30c of the steering motor 30, the steering angle can be calculated based on the first relative rotation angle θ1 and the second relative rotation angle θ2. The ECU 40 controls the steered motor 30 based on the absolute rotation angle of the steered motor 30. In FIG. 3, for convenience of explanation, a sign “θ1” indicating the first relative rotation angle is attached to the output from the first relative angle sensor 32 and the output from the second relative angle sensor 34 is the second relative rotation angle. The symbol “θ2” is attached.
つぎに、ECU40による絶対回転角度の算出方法を説明する。
ECU40は、第1相対角度センサ32から取得される2つのアナログ信号からアークタンジェントを求めることにより第1相対回転角度θ1を算出する。ECU40は、第2相対角度センサ34から取得される2つのアナログ信号からアークタンジェントを求めることにより第2相対回転角度θ2を算出する。
Next, a method for calculating the absolute rotation angle by the ECU 40 will be described.
The ECU 40 calculates the first relative rotation angle θ1 by obtaining the arc tangent from the two analog signals acquired from the first relative angle sensor 32. The ECU 40 calculates the second relative rotation angle θ2 by obtaining the arc tangent from the two analog signals acquired from the second relative angle sensor 34.
図4に示したグラフの縦軸は第1相対回転角度θ1と第2相対回転角度θ2とを示し、横軸はステアリングシャフト11の多回転の絶対回転角度φを示している。破線は第1相対回転角度θ1の遷移を示し、実線は第2相対回転角度θ2の遷移を示している。なお、第1相対角度センサ32の出力信号は軸倍角1倍であって、第2相対角度センサ34の出力信号は軸倍角2倍である。そして、転舵モータ30と張力付与プーリ33との減速比の違いにより、実線の波形の位相および破線の波形の位相が回転とともにずれていく。第1相対回転角度θ1と第2相対回転角度θ2とは、それぞれMRセンサの検出範囲の回転角度(0°〜360°)である。すなわち、第1相対回転角度θ1および第2相対回転角度θ2のそれぞれからでは、ステアリングシャフト11の多回転の回転角度である絶対回転角度φを算出することができない。 The vertical axis of the graph shown in FIG. 4 indicates the first relative rotation angle θ1 and the second relative rotation angle θ2, and the horizontal axis indicates the multiple rotation absolute rotation angle φ of the steering shaft 11. The broken line indicates the transition of the first relative rotation angle θ1, and the solid line indicates the transition of the second relative rotation angle θ2. Note that the output signal of the first relative angle sensor 32 has a shaft double angle of 1 and the output signal of the second relative angle sensor 34 has a shaft double angle of 2 times. Then, due to the difference in the reduction ratio between the steered motor 30 and the tension applying pulley 33, the phase of the solid waveform and the phase of the broken waveform shift with rotation. The first relative rotation angle θ1 and the second relative rotation angle θ2 are rotation angles (0 ° to 360 °) in the detection range of the MR sensor, respectively. That is, from each of the first relative rotation angle θ1 and the second relative rotation angle θ2, it is not possible to calculate the absolute rotation angle φ, which is the multiple rotation angle of the steering shaft 11.
そこで、ECU40は、これら第1相対回転角度θ1と第2相対回転角度θ2との角度差(|θ1−θ2|)を算出する。図4のグラフの太線が角度差を示している。図4に示すように、絶対回転角度φが大きくなるほど、角度差(|θ1−θ2|)が絶対回転角度φに比例して大きくなる。このため、ECU40は、角度差(|θ1−θ2|)に対する絶対回転角度φを予め把握していることで、角度差(|θ1−θ2|)から絶対回転角度φを算出することができる。ECU40は、メモリ41を有している。メモリ41には、角度差(|θ1−θ2|)に対する絶対回転角度φが予め記憶されている。 Therefore, the ECU 40 calculates an angle difference (| θ1-θ2 |) between the first relative rotation angle θ1 and the second relative rotation angle θ2. The thick line in the graph of FIG. 4 indicates the angle difference. As shown in FIG. 4, as the absolute rotation angle φ increases, the angle difference (| θ1−θ2 |) increases in proportion to the absolute rotation angle φ. For this reason, the ECU 40 can calculate the absolute rotation angle φ from the angle difference (| θ1-θ2 |) by grasping in advance the absolute rotation angle φ with respect to the angle difference (| θ1-θ2 |). The ECU 40 has a memory 41. The memory 41 stores in advance an absolute rotation angle φ with respect to the angle difference (| θ1−θ2 |).
次に、上記のように構成した操舵装置の作用について説明する。
ECU40は、操舵トルクに基づき目標アシストトルクを演算する。ECU40は、ステアリングシャフト11に付与されるアシストトルクが目標アシストトルクとなるように、転舵モータ30を駆動制御する。また、ECU40は、車両の電源がオンされると、ステアリングホイール10の操舵角度(絶対回転角度φ)を算出する。ECU40は、第1相対角度センサ32および第2相対角度センサ34から得られる第1相対回転角度θ1と第2相対回転角度θ2とを使用して絶対回転角度φを算出する。
Next, the operation of the steering device configured as described above will be described.
The ECU 40 calculates a target assist torque based on the steering torque. The ECU 40 drives and controls the steering motor 30 so that the assist torque applied to the steering shaft 11 becomes the target assist torque. Further, the ECU 40 calculates the steering angle (absolute rotation angle φ) of the steering wheel 10 when the vehicle is powered on. The ECU 40 calculates the absolute rotation angle φ using the first relative rotation angle θ1 and the second relative rotation angle θ2 obtained from the first relative angle sensor 32 and the second relative angle sensor 34.
上記のような操舵装置によれば、第1相対角度センサ32および第2相対角度センサ34から得られる第1相対回転角度θ1および第2相対回転角度θ2によって絶対回転角度φを算出することができるので、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができるようになる。 According to the steering apparatus as described above, the absolute rotation angle φ can be calculated from the first relative rotation angle θ1 and the second relative rotation angle θ2 obtained from the first relative angle sensor 32 and the second relative angle sensor 34. Therefore, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the steering angle.
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)転舵モータ30の第1相対回転角度θ1と張力付与プーリ33の第2相対回転角度θ2とを用いて転舵モータ30の絶対回転角度を算出することができ、ひいてはラック軸13を介して転舵モータ30と連動するステアリングホイール10の絶対回転角度(操舵角)を算出することができる。このため、ステアリングホイール10の下部に回転角センサが設けられることなく、操舵角度を算出することができ、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The absolute rotational angle of the steered motor 30 can be calculated using the first relative rotational angle θ1 of the steered motor 30 and the second relative rotational angle θ2 of the tension applying pulley 33. Thus, the absolute rotation angle (steering angle) of the steering wheel 10 linked to the steering motor 30 can be calculated. For this reason, a steering angle can be calculated without providing a rotation angle sensor in the lower part of the steering wheel 10, and the fall of the detection accuracy of a steering angle can be suppressed.
(2)ベルト26に張力を付与する回転体が、モータハウジング31に回転可能に設けられる。これにより、張力付与プーリ33を直接調整することなく、減速機ハウジング18に対するモータハウジング31の位置を調整することで張力付与プーリ33によるベルト26の張力を調整することができる。このため、ベルト26の張力の調整作業を簡易とすることができる。 (2) A rotating body that applies tension to the belt 26 is rotatably provided in the motor housing 31. Accordingly, the tension of the belt 26 by the tension applying pulley 33 can be adjusted by adjusting the position of the motor housing 31 with respect to the speed reducer housing 18 without directly adjusting the tension applying pulley 33. For this reason, the adjustment work of the tension of the belt 26 can be simplified.
(第2の実施形態)
以下、図5および図6を参照して、操舵装置の第2の実施形態について説明する。この実施形態の操舵装置は、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されるステアバイワイヤである点が上記第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the steering device will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The steering apparatus of this embodiment is different from the first embodiment in that the steering mechanism and the steering mechanism are steer-by-wires that are mechanically separated. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.
図5に示されるように、操舵装置は、操舵機構と転舵機構との間を機械的に断続するクラッチ45を備えている。クラッチ45は、ステアリングシャフト11に設けられている。クラッチ45は、ECU40からの通電が行われることで切断され、ECU40からの通電が停止されることで接続される。クラッチ45が切断されると、ステアリングホイール10と転舵輪16とが機械的に分離される。クラッチ45が接続されると、ステアリングホイール10と転舵輪16とが機械的に連結される。 As shown in FIG. 5, the steering device includes a clutch 45 that mechanically connects and disconnects between the steering mechanism and the steering mechanism. The clutch 45 is provided on the steering shaft 11. The clutch 45 is disconnected when power is supplied from the ECU 40 and is connected when power supply from the ECU 40 is stopped. When the clutch 45 is disconnected, the steering wheel 10 and the steered wheel 16 are mechanically separated. When the clutch 45 is connected, the steering wheel 10 and the steered wheel 16 are mechanically coupled.
ステアリングシャフト11のクラッチ45よりもラック軸13側には、ステアリングシャフト11の絶対回転角度を検出する絶対角度センサ46が設けられている。
操舵装置は、ステアリングシャフト11に操舵反力を付与する反力モータ50を備えている。反力モータ50は、モータハウジング51を有している。モータハウジング51の内周壁には筒状のステータ50bが取り付けられている。モータハウジング51の内部において、ステータ50bの内側にはロータ50aが設けられている。ロータ50aの周面とステータ50bのとの間には隙間が設けられている。ロータ50aには回転軸50cが貫通している。回転軸50cはステアリングシャフト11の延びる方向に対して平行となるように配置されている。反力モータ50の回転軸50cはモータハウジング51に軸支されている。反力モータ50は、減速機を介してステアリングシャフト11に連結されている。
An absolute angle sensor 46 that detects an absolute rotation angle of the steering shaft 11 is provided on the rack shaft 13 side of the clutch 45 of the steering shaft 11.
The steering device includes a reaction force motor 50 that applies a steering reaction force to the steering shaft 11. The reaction motor 50 has a motor housing 51. A cylindrical stator 50 b is attached to the inner peripheral wall of the motor housing 51. Inside the motor housing 51, a rotor 50a is provided inside the stator 50b. A gap is provided between the peripheral surface of the rotor 50a and the stator 50b. A rotation shaft 50c passes through the rotor 50a. The rotating shaft 50c is arranged so as to be parallel to the direction in which the steering shaft 11 extends. A rotating shaft 50 c of the reaction force motor 50 is pivotally supported by the motor housing 51. The reaction force motor 50 is connected to the steering shaft 11 via a speed reducer.
反力モータ50の回転軸50cには、駆動プーリ52が固定されている。駆動プーリ52の外周には、歯が等間隔に設けられている。駆動プーリ52の歯数は、例えば43である。ステアリングシャフト11の中間部には、従動プーリ53が固定されている。従動プーリ53の外周には、歯が等間隔に設けられている。従動プーリ53の歯数は、例えば133である。 A drive pulley 52 is fixed to the rotating shaft 50 c of the reaction force motor 50. Teeth are provided at equal intervals on the outer periphery of the drive pulley 52. The number of teeth of the drive pulley 52 is 43, for example. A driven pulley 53 is fixed to an intermediate portion of the steering shaft 11. Teeth are provided on the outer periphery of the driven pulley 53 at equal intervals. The number of teeth of the driven pulley 53 is 133, for example.
駆動プーリ52と従動プーリ53との間には、ベルト54が巻き掛けられている。駆動プーリ52と従動プーリ53とベルト54とが減速機として機能する。反力モータ50の駆動力は減速機を介してステアリングシャフト11に付与される。ここで、ステアリングシャフト11がシャフトに相当する。 A belt 54 is wound between the driving pulley 52 and the driven pulley 53. The driving pulley 52, the driven pulley 53, and the belt 54 function as a speed reducer. The driving force of the reaction force motor 50 is applied to the steering shaft 11 via a reduction gear. Here, the steering shaft 11 corresponds to a shaft.
モータハウジング51には、ベルト54の歯に噛み合うとともに、ベルト54に張力を付与する張力付与プーリ56が回転可能に設けられている。張力付与プーリ56の外周には、歯が等間隔に設けられている。張力付与プーリ56の歯数は、例えば38である。 The motor housing 51 is rotatably provided with a tension applying pulley 56 that meshes with the teeth of the belt 54 and applies tension to the belt 54. Teeth are provided on the outer periphery of the tension applying pulley 56 at equal intervals. The number of teeth of the tension applying pulley 56 is, for example, 38.
張力付与プーリ56の回転軸56aは反力モータ50の回転軸50cの延びる方向に対して平行となるように設けられている。回転軸50cはモータハウジング51の内外を貫通するように延びている。張力付与プーリ56の回転軸56aはモータハウジング51に軸支されている。なお、張力付与プーリ33が回転体に相当する。図5においてモータハウジング51等は簡略して記載している。 The rotating shaft 56a of the tension applying pulley 56 is provided so as to be parallel to the direction in which the rotating shaft 50c of the reaction force motor 50 extends. The rotating shaft 50 c extends so as to penetrate the inside and outside of the motor housing 51. A rotation shaft 56 a of the tension applying pulley 56 is supported by the motor housing 51. The tension applying pulley 33 corresponds to a rotating body. In FIG. 5, the motor housing 51 and the like are illustrated in a simplified manner.
反力モータ50には、反力モータ50の回転軸50cの相対回転角度である第3相対回転角度θ3を検出する第3相対角度センサ55が設けられている。また、張力付与プーリ56には、第張力付与プーリ56の回転軸56aの回転角度である第4相対回転角度θ4を検出する第4相対角度センサ57が設けられている。なお、第3相対角度センサ55がモータ相対角度センサに相当し、第3相対回転角度θ3がモータ相対回転角度に相当する。また第4相対角度センサ57が回転体相対角度センサに相当し、第4相対回転角度θ4が回転体相対回転角度に相当する。 The reaction force motor 50 is provided with a third relative angle sensor 55 that detects a third relative rotation angle θ3 that is a relative rotation angle of the rotation shaft 50c of the reaction force motor 50. The tension applying pulley 56 is provided with a fourth relative angle sensor 57 that detects a fourth relative rotation angle θ4 that is a rotation angle of the rotation shaft 56a of the first tension applying pulley 56. The third relative angle sensor 55 corresponds to a motor relative angle sensor, and the third relative rotation angle θ3 corresponds to a motor relative rotation angle. The fourth relative angle sensor 57 corresponds to a rotating body relative angle sensor, and the fourth relative rotation angle θ4 corresponds to a rotating body relative rotation angle.
第3相対角度センサ55および第4相対角度センサ57としては、それぞれMRセンサ55b,57bが採用されている。MRセンサ55b,57bは、回転軸50c,56aの基端に取り付けられた磁石55a,57aから発生する磁場を検出する。MRセンサ55b,57bは、回転軸50c,56aの回転に伴い変化する磁場に応じてsin信号およびcos信号の2つのアナログ信号を生成する。 MR sensors 55b and 57b are employed as the third relative angle sensor 55 and the fourth relative angle sensor 57, respectively. The MR sensors 55b and 57b detect magnetic fields generated from the magnets 55a and 57a attached to the base ends of the rotation shafts 50c and 56a. The MR sensors 55b and 57b generate two analog signals, a sin signal and a cos signal, in accordance with a magnetic field that changes as the rotating shafts 50c and 56a rotate.
操舵装置は、運転者の操舵に応じて、転舵輪16を転舵させるラック駆動機構60を備えている。ラック駆動機構60は、転舵力の発生源である転舵モータ61、転舵モータ61の回転を減速する減速機(例えばウォーム減速機)63と、ラック軸13に噛み合わされる第2ピニオンシャフト65とを備えている。第2ピニオンシャフト65は、ラック軸13に設けられた第2ラックギヤ66に噛み合わせられる第2ピニオンギヤ65aを有している。第2ピニオンシャフト65の回転運動は、第2ピニオンギヤ65aおよび第2ラックギヤ66を介してラック軸13の軸方向の往復直線運動に変換される。なお、ラック駆動機構60は、ピニオンシャフト12、ラック軸13、およびラックギヤ14とともに転舵機構を構成する。 The steering device includes a rack drive mechanism 60 that steers the steered wheels 16 according to the steering of the driver. The rack drive mechanism 60 includes a turning motor 61 that is a source of turning force, a speed reducer (for example, a worm speed reducer) 63 that reduces the rotation of the turning motor 61, and a second pinion shaft that is meshed with the rack shaft 13. 65. The second pinion shaft 65 has a second pinion gear 65 a that meshes with a second rack gear 66 provided on the rack shaft 13. The rotational motion of the second pinion shaft 65 is converted into a reciprocating linear motion in the axial direction of the rack shaft 13 via the second pinion gear 65a and the second rack gear 66. The rack drive mechanism 60 constitutes a turning mechanism together with the pinion shaft 12, the rack shaft 13, and the rack gear 14.
転舵モータ61には、転舵モータ61の回転軸の回転角度を検出する第5相対角度センサ62が設けられている。第5相対角度センサ62としてはMRセンサが採用されている。 The turning motor 61 is provided with a fifth relative angle sensor 62 that detects the rotation angle of the rotation shaft of the turning motor 61. An MR sensor is employed as the fifth relative angle sensor 62.
減速機63は、転舵モータ61の回転軸に設けられるウォーム61a、およびウォーム61aが噛み合うウォームホイール63aを有している。ウォームホイール63aには、第2ピニオンシャフト65が固定されている。 The speed reducer 63 has a worm 61a provided on the rotating shaft of the steering motor 61, and a worm wheel 63a with which the worm 61a meshes. A second pinion shaft 65 is fixed to the worm wheel 63a.
図6に示されるように、操舵装置は、反力モータ50と転舵モータ61とを制御するECU40を備えている。なお、ECU40が操舵装置の制御部として機能する。
ECU40は、第3相対角度センサ55を通じて検出される第3相対回転角度θ3および第4相対角度センサ57を通じて検出される第4相対回転角度θ4に基づきステアリングシャフト11の回転角度である操舵角度(絶対回転角度)を算出する。ECU40は、絶対回転角度に基づいて反力モータ50を制御する。なお、図6では、説明の便宜上、第3相対角度センサ55からの出力に第3相対回転角度を示す符号「θ3」を付し、第4相対角度センサ57からの出力に第4相対回転角度を示す符号「θ4」を付している。
As shown in FIG. 6, the steering device includes an ECU 40 that controls the reaction force motor 50 and the steered motor 61. The ECU 40 functions as a control unit of the steering device.
The ECU 40 determines the steering angle (absolutely the rotation angle of the steering shaft 11) based on the third relative rotation angle θ3 detected through the third relative angle sensor 55 and the fourth relative rotation angle θ4 detected through the fourth relative angle sensor 57. Rotation angle) is calculated. The ECU 40 controls the reaction force motor 50 based on the absolute rotation angle. In FIG. 6, for convenience of explanation, a sign “θ3” indicating the third relative rotation angle is attached to the output from the third relative angle sensor 55 and the output from the fourth relative angle sensor 57 is the fourth relative rotation angle. The symbol “θ4” is attached.
図6に示されるように、ECU40は、絶対角度センサ46から得られるステアリングシャフト11の転舵側の絶対回転角度によってフィードバック制御を行いながら、ステアリングホイール10の操舵に合わせて転舵輪16が転舵するように転舵モータ61を駆動制御する。ECU40は、第3相対角度センサ55および第4相対角度センサ57を通じて検出される第3相対回転角度θ3と第4相対回転角度θ4とに基づき操舵角を演算し、当該操舵角に基づき転舵輪16の目標転舵角を演算する。そしてECU40は、転舵モータ61の回転角に基づき検出される実際の転舵角を目標転舵角に一致させるように、転舵モータ61を制御する。なお、ステアリングホイール10が操作された分だけ転舵輪16を転舵させるようにしてもよい。このときECU40は、実際の転舵角を操舵角に一致させるように転舵モータ61を制御する。 As shown in FIG. 6, the ECU 40 steers the steered wheels 16 in accordance with the steering of the steering wheel 10 while performing feedback control according to the absolute rotation angle on the steered side of the steering shaft 11 obtained from the absolute angle sensor 46. The steered motor 61 is driven and controlled as described above. The ECU 40 calculates a steering angle based on the third relative rotation angle θ3 and the fourth relative rotation angle θ4 detected through the third relative angle sensor 55 and the fourth relative angle sensor 57, and the steered wheels 16 based on the steering angle. The target turning angle is calculated. Then, the ECU 40 controls the steered motor 61 so that the actual steered angle detected based on the rotational angle of the steered motor 61 matches the target steered angle. Note that the steered wheels 16 may be steered by the amount that the steering wheel 10 is operated. At this time, the ECU 40 controls the steered motor 61 so that the actual steered angle matches the steering angle.
ECU40は、反力モータ50の駆動制御を通じて操舵トルクに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。すなわち、ECU40はトルクセンサ19を通じて検出される操舵トルクに基づき目標操舵反力(目標反力トルク)を演算する。そしてECU40は、ステアリングシャフト11に付与される実際の操舵反力(反力トルク)を目標操舵反力に一致させるように、反力モータ50を駆動制御する。 The ECU 40 executes reaction force control that generates a steering reaction force according to the steering torque through drive control of the reaction force motor 50. That is, the ECU 40 calculates a target steering reaction force (target reaction force torque) based on the steering torque detected through the torque sensor 19. The ECU 40 controls the reaction force motor 50 so that the actual steering reaction force (reaction torque) applied to the steering shaft 11 matches the target steering reaction force.
次に、上記のように構成した操舵装置の作用について説明する。
クラッチ45が切断されて、操舵装置がステアバイワイヤとして機能するときには、ECU40は、運転者による操舵に対して反力モータ50によって操舵反力を付与するとともに、運転者の操舵に応じてラック駆動機構60の転舵モータ61を駆動させて転舵輪16を転舵させる。
Next, the operation of the steering device configured as described above will be described.
When the clutch 45 is disengaged and the steering device functions as a steer-by-wire, the ECU 40 applies a steering reaction force by the reaction force motor 50 to the steering by the driver, and the rack drive mechanism according to the driver's steering. The 60 steered motors 61 are driven to steer the steered wheels 16.
すなわち、ECU40は、車両の電源がオンされると、第3相対角度センサ55および第4相対角度センサ57から得られる第3相対回転角度θ3と第4相対回転角度θ4とからステアリングホイール10の操舵角度(絶対回転角度φ)を算出する。そしてECU40は、ステアリングシャフト11の絶対回転角度φに対応する転舵が行われるように転舵モータ61を駆動制御する。また、ECU40は、ステアリングシャフト11に付与される実際の反力トルクが目標反力トルクに一致するように反力モータ50を駆動制御する。 That is, when the power of the vehicle is turned on, the ECU 40 steers the steering wheel 10 from the third relative rotation angle θ3 and the fourth relative rotation angle θ4 obtained from the third relative angle sensor 55 and the fourth relative angle sensor 57. An angle (absolute rotation angle φ) is calculated. Then, the ECU 40 drives and controls the steering motor 61 so that the steering corresponding to the absolute rotation angle φ of the steering shaft 11 is performed. Further, the ECU 40 controls the reaction force motor 50 so that the actual reaction force torque applied to the steering shaft 11 matches the target reaction force torque.
このように操舵装置がステアバイワイヤとして機能するときには、クラッチ45によって操舵機構と転舵機構との間の動力伝達経路が機械的に切断されているので、転舵輪16からの振動等はステアリングホイール10に伝達されることが抑制される。ステアリングホイール10の操作に応じて転舵輪16が転舵されるため、運転者は快適な操舵を行うことができる。 Thus, when the steering device functions as a steer-by-wire, the power transmission path between the steering mechanism and the steered mechanism is mechanically disconnected by the clutch 45, so that vibrations from the steered wheels 16 are not affected by the steering wheel 10. It is suppressed that it is transmitted to. Since the steered wheels 16 are steered according to the operation of the steering wheel 10, the driver can perform comfortable steering.
なお、転舵モータ61に異常が発生したときには、ECU40は、クラッチ45を接続させることで、操舵機構と転舵機構とを機械的に接続し、ステアリングシャフト11の回転を転舵輪16に直接伝達することを可能とする。そして、ECU40は、操舵トルクに応じて反力モータ50を駆動制御することで、ステアリングシャフト11にアシスト力を付与する。よって、ステアリングシャフト11にアシスト力が付与されることで運転者の操舵が補助される。 When an abnormality occurs in the steered motor 61, the ECU 40 mechanically connects the steering mechanism and the steered mechanism by connecting the clutch 45, and directly transmits the rotation of the steering shaft 11 to the steered wheels 16. It is possible to do. The ECU 40 applies an assist force to the steering shaft 11 by drivingly controlling the reaction force motor 50 according to the steering torque. Thus, the steering force is applied to the steering shaft 11 to assist the driver's steering.
以上説明したように、本実施形態によれば、第1の実施形態の(2)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(3)ステアリングシャフト11を駆動する反力モータ50の第3相対回転角度θ3と張力付与プーリ56の第4相対回転角度θ4とを用いて反力モータ50の絶対回転角度を算出することができ、ひいてはステアリングシャフト11を介して反力モータ50と連動するステアリングホイール10の絶対回転角度(操舵角度)を算出することができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effect (2) of the first embodiment, the following effects can be achieved.
(3) The absolute rotation angle of the reaction force motor 50 can be calculated using the third relative rotation angle θ3 of the reaction force motor 50 that drives the steering shaft 11 and the fourth relative rotation angle θ4 of the tension applying pulley 56. As a result, the absolute rotation angle (steering angle) of the steering wheel 10 interlocked with the reaction force motor 50 can be calculated via the steering shaft 11.
(4)操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されるステアバイワイヤであっても、ステアリングホイール10の下部に操舵角センサが設けられることなく、操舵角度を算出することができる。このため、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。また操舵角度に基づく転舵制御の精度の維持向上も図られる。 (4) Even in a steer-by-wire where the steering mechanism and the steering mechanism are mechanically separated, the steering angle can be calculated without providing a steering angle sensor below the steering wheel 10. For this reason, the fall of the detection accuracy of a steering angle can be suppressed. Further, the maintenance accuracy of the steering control based on the steering angle can be maintained and improved.
なお、上記実施形態は、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。
・上記実施形態では、第1相対角度センサ32の出力信号が軸倍角1倍であって、第2相対角度センサ34の出力信号が軸倍角2倍であるものを用いた。しかしながら、第1相対角度センサ32および第2相対角度センサ34の出力信号は任意の軸倍角の組み合わせにしてもよい。例えば、第1相対角度センサ32および第2相対角度センサ34の出力信号が同じ軸倍角であるものを用いてもよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, the output signal of the first relative angle sensor 32 is 1 × and the output signal of the second relative angle sensor 34 is 2 ×. However, the output signals of the first relative angle sensor 32 and the second relative angle sensor 34 may be a combination of arbitrary shaft angle multipliers. For example, the output signals of the first relative angle sensor 32 and the second relative angle sensor 34 may be the same shaft angle multiplier.
・上記第1の実施形態では、第1相対角度センサ32および第2相対角度センサ34としてMRセンサを用いたが、ホールセンサを用いてもよく、レゾルバを用いてもよい。
・上記第2の実施形態では、第3相対角度センサ55および第4相対角度センサ57としてMRセンサを用いたが、ホールセンサを用いてもよく、レゾルバを用いてもよい。
In the first embodiment, MR sensors are used as the first relative angle sensor 32 and the second relative angle sensor 34. However, a Hall sensor or a resolver may be used.
In the second embodiment, MR sensors are used as the third relative angle sensor 55 and the fourth relative angle sensor 57, but a Hall sensor or a resolver may be used.
・上記各実施形態では、張力付与プーリ33,56を環状のベルト26,54の内側に位置させ内側に当接させたが、張力付与プーリ33,56を環状のベルト26,54の外側に位置させて外側へ当接させてもよい。 In each of the above embodiments, the tension applying pulleys 33 and 56 are positioned on the inner side of the annular belts 26 and 54 and brought into contact with the inner side, but the tension applying pulleys 33 and 56 are positioned on the outer side of the annular belts 26 and 54. It may be made to contact outside.
・上記各実施形態において、駆動プーリ24,52の歯数、従動プーリ25,53の歯数、張力付与プーリ33,56の歯数は、減速比の大小関係が維持されれば、任意に設定可能である。 In the above embodiments, the number of teeth of the driving pulleys 24, 52, the number of teeth of the driven pulleys 25, 53, and the number of teeth of the tension applying pulleys 33, 56 are arbitrarily set as long as the reduction ratio is maintained. Is possible.
・上記第2の実施形態では、1個のECU40が反力モータ50および転舵モータ61を制御したが、反力モータ50と転舵モータ61とにECUをそれぞれ一体に設けてもよい。 In the second embodiment, one ECU 40 controls the reaction force motor 50 and the steered motor 61. However, the reaction force motor 50 and the steered motor 61 may be provided integrally with each other.
・上記各実施形態では、張力付与プーリ33,56をモータハウジング31,51に設けたが、他の部材に張力付与プーリ33,56を設けてもよい。例えば第1の実施形態では、張力付与プーリ33をラックハウジング17に設けてもよい。 In each of the above embodiments, the tension applying pulleys 33 and 56 are provided in the motor housings 31 and 51. However, the tension applying pulleys 33 and 56 may be provided in other members. For example, in the first embodiment, the tension applying pulley 33 may be provided in the rack housing 17.
・上記第2の実施形態では、ステアバイワイヤの操舵装置としたが、ステアバイワイヤの構成(クラッチ45、絶対角度センサ46、ラック駆動機構60)を省略してもよい。すなわち、操舵装置としていわゆるコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置(C−EPS)に適用することもできる。このとき反力モータ50は操舵をアシストするアシストモータとして機能する。このようにしても、操舵角度の検出精度の低下を抑制することができる。また操舵角度に基づく転舵制御の精度の維持向上も図られる。 In the second embodiment, the steer-by-wire steering device is used. However, the steer-by-wire configuration (the clutch 45, the absolute angle sensor 46, and the rack drive mechanism 60) may be omitted. That is, the present invention can be applied to a so-called column assist type electric power steering device (C-EPS) as a steering device. At this time, the reaction force motor 50 functions as an assist motor that assists steering. Even in this case, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the steering angle. Further, the maintenance accuracy of the steering control based on the steering angle can be maintained and improved.
10…ステアリングホイール、11…ステアリングシャフト、12…ピニオンシャフト、12a…ピニオンギヤ、13…ラック軸、14…ラックギヤ、15…タイロッド、16…転舵輪、17…ラックハウジング、18…減速機ハウジング、19…トルクセンサ、20…アシスト機構、21…ボールねじ機構、22…ナット、23…減速機、24…駆動プーリ、25…従動プーリ、26…ベルト、30…転舵モータ、30a…ロータ、30b…ステータ、30c…回転軸、31…モータハウジング、32…第1相対角度センサ、32a…磁石、32b…MRセンサ、33…張力付与プーリ、33a…回転軸、34…第2相対角度センサ、34a…磁石、34b…MRセンサ、40…ECU、41…メモリ、45…クラッチ、46…絶対角度センサ、50…反力モータ、50a…ロータ、50b…ステータ、50c…回転軸、51…モータハウジング、52…駆動プーリ、53…従動プーリ、54…ベルト、55…第3相対角度センサ、55a…磁石、55b…MRセンサ、56…張力付与プーリ、56a…回転軸、57…第4相対角度センサ、57a…磁石、57b…MRセンサ、60…ラック駆動機構、61…転舵モータ、61a…ウォーム、62…第5相対角度センサ、63…減速機、63a…ウォームホイール、65…第2ピニオンシャフト、65a…ピニオンギヤ、66…第2ラックギヤ、θ1…第1相対回転角度、θ2…第2相対回転角度、θ3…第3相対回転角度、θ4…第4相対回転角度、φ…絶対回転角度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Steering wheel, 11 ... Steering shaft, 12 ... Pinion shaft, 12a ... Pinion gear, 13 ... Rack shaft, 14 ... Rack gear, 15 ... Tie rod, 16 ... Steering wheel, 17 ... Rack housing, 18 ... Reduction gear housing, 19 ... Torque sensor, 20 ... assist mechanism, 21 ... ball screw mechanism, 22 ... nut, 23 ... speed reducer, 24 ... drive pulley, 25 ... driven pulley, 26 ... belt, 30 ... steering motor, 30a ... rotor, 30b ... stator , 30c ... rotating shaft, 31 ... motor housing, 32 ... first relative angle sensor, 32a ... magnet, 32b ... MR sensor, 33 ... tension applying pulley, 33a ... rotating shaft, 34 ... second relative angle sensor, 34a ... magnet. 34b ... MR sensor, 40 ... ECU, 41 ... memory, 45 ... clutch, 46 ... absolute angle sensor 50, reaction force motor, 50a ... rotor, 50b ... stator, 50c ... rotating shaft, 51 ... motor housing, 52 ... driving pulley, 53 ... driven pulley, 54 ... belt, 55 ... third relative angle sensor, 55a ... Magnet 55b MR sensor 56 Tension pulley 56a Rotating shaft 57 Fourth relative angle sensor 57a Magnet 57b MR sensor 60 Rack drive mechanism 61 Steering motor 61a Warm 62 ... fifth relative angle sensor, 63 ... reduction gear, 63a ... worm wheel, 65 ... second pinion shaft, 65a ... pinion gear, 66 ... second rack gear, [theta] 1 ... first relative rotation angle, [theta] 2 ... second relative rotation. Angle, θ3: third relative rotation angle, θ4: fourth relative rotation angle, φ: absolute rotation angle.
Claims (5)
前記シャフトに付与される駆動力を発生するモータと、
前記モータの回転をベルトを介して前記シャフトに伝達するとともに、前記モータの回転を減速する減速機と、
前記ベルトに張力を付与するとともに、前記ベルトに連動して回転する回転体と、
前記モータの相対回転角度を検出するモータ相対角度センサと、
前記回転体の相対回転角度を検出する回転体相対角度センサと、
前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記モータ相対角度センサを通じて検出されるモータ相対回転角度と前記回転体相対角度センサと通じて検出される回転体相対回転角度とに基づいて前記モータの絶対回転角度を算出する
操舵装置。 A shaft linked to the steering wheel,
A motor for generating a driving force applied to the shaft;
A reduction gear which transmits rotation of the motor to the shaft via a belt and decelerates rotation of the motor;
A rotating body that applies tension to the belt and rotates in conjunction with the belt;
A motor relative angle sensor for detecting a relative rotation angle of the motor;
A rotating body relative angle sensor for detecting a relative rotation angle of the rotating body;
A control unit for controlling the driving of the motor,
The controller calculates an absolute rotation angle of the motor based on a motor relative rotation angle detected through the motor relative angle sensor and a rotor relative rotation angle detected through the rotor relative angle sensor. apparatus.
前記回転体は、前記モータハウジングに回転可能に設けられる
請求項1に記載の操舵装置。 The motor includes a motor housing;
The steering device according to claim 1, wherein the rotating body is rotatably provided on the motor housing.
前記モータは、前記ラック軸に付与される駆動力を発生する転舵モータであって、
前記制御部は、前記モータ相対回転角度と前記回転体相対回転角度とに基づいて前記転舵モータの絶対回転角度を算出する
請求項1または請求項2に記載の操舵装置。 The shaft is a rack shaft that steers steered wheels by reciprocating in conjunction with the steering wheel,
The motor is a steering motor that generates a driving force applied to the rack shaft,
The steering device according to claim 1, wherein the control unit calculates an absolute rotation angle of the steered motor based on the motor relative rotation angle and the rotating body relative rotation angle.
駆動力が付与されることにより往復移動して転舵輪を転舵させる転舵シャフトおよび前記転舵シャフトに付与される駆動力を発生する転舵モータを有する転舵機構と、
前記操舵機構と前記転舵機構との間を機械的に断続するクラッチと、を備える
請求項1または請求項2に記載の操舵装置。 A steering mechanism having the steering wheel, a steering shaft as the shaft, and a reaction force motor as the motor that generates a steering reaction force applied to the steering shaft;
A turning mechanism having a turning shaft that reciprocates by turning a driving force and turning a steered wheel, and a turning motor that generates a driving force applied to the turning shaft;
The steering apparatus according to claim 1, further comprising a clutch that mechanically interrupts between the steering mechanism and the steering mechanism.
前記モータは、前記ステアリングシャフトに付与されるアシスト力を発生するアシストモータであって、
前記制御部は、前記モータ相対回転角度と前記回転体相対回転角度とに基づいて前記アシストモータの絶対回転角度を算出する
請求項1または請求項2に記載の操舵装置。 The shaft is a steering shaft fixed to the steering wheel,
The motor is an assist motor that generates an assist force applied to the steering shaft,
The steering device according to claim 1, wherein the control unit calculates an absolute rotation angle of the assist motor based on the motor relative rotation angle and the rotating body relative rotation angle.
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- 2015-07-13 JP JP2015139944A patent/JP2017019443A/en active Pending
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