專利名稱：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過電動(dòng)機(jī)向車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加轉(zhuǎn)向輔助力的柱式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，尤其涉及具有中間軸(Intermediate shaft),減輕在轉(zhuǎn)向操作碰頭時(shí)作用到中間軸等轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的沖擊負(fù)荷的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)カ對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向裝置施加輔助負(fù)荷的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)カ經(jīng)減速機(jī)由齒輪或者皮帶等傳遞機(jī)構(gòu)，向轉(zhuǎn)向軸或齒條軸施加輔助負(fù)荷。為了準(zhǔn)確產(chǎn)生輔助扭矩(轉(zhuǎn)向輔助力)，現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行電動(dòng)機(jī)電流的反饋控制。反饋控制是調(diào)整電動(dòng)機(jī)施加電壓以使電流指令值與電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)器值之差減小，電動(dòng)機(jī)施加電壓的調(diào)整一般是通過調(diào)整PWM(脈寬調(diào)制)控制的占空比(duty ratio)來進(jìn)行 的。參考圖I來說明電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)。如圖I所示，轉(zhuǎn)向盤I的柱軸(轉(zhuǎn)向軸)2經(jīng)由減速齒輪3、萬向節(jié)4a及4b、齒臂機(jī)構(gòu)5、轉(zhuǎn)向橫拉桿6a、6b,并進(jìn)ー步通過輪轂單元7a、7b與轉(zhuǎn)向車輪8L、8R連接。此外，柱軸2設(shè)有檢測(cè)轉(zhuǎn)向盤I的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對(duì)轉(zhuǎn)向盤I的轉(zhuǎn)向カ進(jìn)行輔助的電動(dòng)機(jī)20經(jīng)由減速齒輪3與柱軸2連接。電池14向控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制單元100供電，同時(shí)，向控制單元100通過點(diǎn)火開關(guān)11輸入點(diǎn)火信號(hào)?？刂茊卧?00基于由扭矩傳感器10檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩T和由車速傳感器12檢測(cè)出的車速V，計(jì)算輔助(轉(zhuǎn)向輔助)指令的電流指令值，通過對(duì)電流指令值進(jìn)行了補(bǔ)償?shù)鹊南蘖髦礒控制供給電動(dòng)機(jī)20的電流。此外，車速V也可以從CAN(控制器局域網(wǎng)，Controller Area Network)等接收信號(hào)。控制單元100雖然主要由CPU(或MPU、MCU)構(gòu)成，但其CPU內(nèi)部由程序執(zhí)行的一般功能如圖2所示。參考圖2說明控制單元100的功能及動(dòng)作。將由扭矩傳感器10檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩T及來自車速傳感器12的車速V輸入到電流指令值運(yùn)算單元101中。在電流指令值運(yùn)算單元101中根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩T及車速V計(jì)算電流指令值IrefI。轉(zhuǎn)向扭矩T、電動(dòng)機(jī)角速度ω及電動(dòng)機(jī)角加速度ω*輸入到扭矩補(bǔ)償單元110中計(jì)算扭矩補(bǔ)償值Cm ;在用以提高轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性的相位補(bǔ)償單元102中，對(duì)由電流指令值運(yùn)算単元101計(jì)算出的電流指令值Irefl進(jìn)行相位補(bǔ)償；將在相位補(bǔ)償單元102中進(jìn)行了相位補(bǔ)償?shù)碾娏髦噶钪礗ref2、在扭矩補(bǔ)償單元110中算出的扭矩補(bǔ)償值Cm輸入到加法單元103中，加法單元103輸出作為加法計(jì)算結(jié)果的電流指令值Iref3。將電流指令值Iref3輸入到最大電流值限制單元104中，最大電流值限制単元104輸出限制了最大值的電流指令值Iref4。將電流指令值Iref4輸入到減法單元105,在減法單元105中，計(jì)算電流指令值Iref4和被反饋的電動(dòng)機(jī)電流值i的偏差(Iref4_i)。由PI控制單元(比例積分控制單元)106對(duì)偏差(Iref4-i)進(jìn)行PI控制，進(jìn)ー步將偏差(Iref4_i)輸入到PWM控制單元(脈寬調(diào)制控制單元)107中，從而調(diào)整占空比。PWM控制單元107將電流控制值E輸出到反相器108中，反相器108基于電流控制值E控制電動(dòng)機(jī)20。電動(dòng)機(jī)20的電動(dòng)機(jī)電流值i由電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)器21檢測(cè)，輸出并反饋到減法單元105。在電動(dòng)機(jī)20中安裝有旋轉(zhuǎn)變壓器等旋轉(zhuǎn)傳感器22，來自旋轉(zhuǎn)傳感器22的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)信號(hào)Θ被輸入到電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元23中，電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元23計(jì)算作為電動(dòng)機(jī)20旋轉(zhuǎn)角速度的電動(dòng)機(jī)角速度ω。進(jìn)ー步地，電動(dòng)機(jī)角速度ω被輸入到電動(dòng)機(jī)角加速度運(yùn)算單元24中，電動(dòng)機(jī)角加速度運(yùn)算單元24計(jì)算作為電動(dòng)機(jī)20旋轉(zhuǎn)角加速度的電動(dòng)機(jī)角加速度ω*。扭矩補(bǔ)償單元110包括例如微分補(bǔ)償單元112、收斂性控制單元113、慣性補(bǔ)償單元114等。微分補(bǔ)償單元112輸出為了提高響應(yīng)速度而對(duì)轉(zhuǎn)向扭矩T進(jìn)行了微分的微分轉(zhuǎn)向扭矩TA，收斂性控制單元113基于電動(dòng)機(jī)角速度ω輸出收斂性控制值Ga，在加法單元116中相加收斂性控制值Ga和微分轉(zhuǎn)向扭矩TA。此外，慣性補(bǔ)償單元114基于電動(dòng)機(jī)角加速度ω*輸出慣性補(bǔ)償值INa，在加法單元117中相加慣性補(bǔ)償值INa和加法單元116的輸出值，加法單元117將補(bǔ)償值Cm輸出后，將其輸入到加法單元103。
收斂性控制單元113是為了改善車輛偏航的收斂性而對(duì)轉(zhuǎn)向盤的搖擺動(dòng)作進(jìn)行制動(dòng)的單元。慣性補(bǔ)償單元114是從轉(zhuǎn)向扭矩T中排除用來將加減速電動(dòng)機(jī)慣性的扭矩，從而設(shè)置無慣性感的轉(zhuǎn)向感的単元。最近，為了解決轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的組裝上存在的問題，以及為了吸收車輛行駛時(shí)發(fā)生的軸方向的變位、和震動(dòng)，采用在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的柱軸2的中間部分設(shè)置了由伸縮軸形成的中間軸(Intermediate shaft)的中間軸機(jī)構(gòu)。如圖3所示,將具有中間軸4的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的外觀對(duì)應(yīng)圖I進(jìn)行表示，在具有扭矩傳感器10、減速齒輪3等的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)單元30上設(shè)置有電動(dòng)機(jī)20，在柱軸2中間部分的萬向節(jié)4a及4b之間設(shè)置有能夠伸縮的中間軸4。中間軸4的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。即，中間軸4由外管41和內(nèi)軸42構(gòu)成。上述外管41焊接有在中間軸4的端部構(gòu)成萬向節(jié)4b的軛形件4b-l。上述內(nèi)軸42焊接有在中間軸4的端部構(gòu)成萬向節(jié)4a的軛形件4a-l。外管41的內(nèi)周面形成有內(nèi)花鍵軸43,并且在內(nèi)軸42的前端部44的外周面形成有嵌合到內(nèi)花鍵軸43中的外花鍵軸45。此外，萬向節(jié)4b將軛形件4b-l、萬向節(jié)軛4b-2、十字軸4b-3作為主要構(gòu)件。另外，在內(nèi)花鍵軸43的表面和外花鍵軸45表面的至少一面設(shè)置有PTFE (聚四氟こ烯樹脂)、聚胺類樹脂的低摩擦樹脂層。在如上所述的普通電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，設(shè)置有用于阻止轉(zhuǎn)向用車輪轉(zhuǎn)向的一定數(shù)量以上的齒排端機(jī)構(gòu)。通過將轉(zhuǎn)向盤從中間位置分別左右轉(zhuǎn)向到規(guī)定的齒排端角，使轉(zhuǎn)向用車輪的轉(zhuǎn)向角(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向角)達(dá)到最大轉(zhuǎn)向角時(shí)，不能繼續(xù)向相同方向?qū)D(zhuǎn)向用車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向。因此，盡管轉(zhuǎn)向盤被轉(zhuǎn)向到齒排端角附近，當(dāng)對(duì)向轉(zhuǎn)向盤施加較大轉(zhuǎn)向扭矩作出反應(yīng)，并從電動(dòng)機(jī)向轉(zhuǎn)向裝置施加較大轉(zhuǎn)向輔助力的時(shí)候，則有可能對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加較大沖擊，導(dǎo)致時(shí)而發(fā)生較大沖擊噪音時(shí)而使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件產(chǎn)生破損、變形等。例如在特公平6-4417號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中公開了回避上述問題的裝置。在專利文獻(xiàn)I中記載的裝置中，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向角達(dá)到齒排端角附近的規(guī)定角度后，使目標(biāo)電流值隨轉(zhuǎn)向角的增加而減少，通過設(shè)定轉(zhuǎn)向角達(dá)到齒排端角時(shí)的目標(biāo)電流值為零，防止向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加大的沖擊。即，如圖5中的虛線所示，在從規(guī)定角度到作為轉(zhuǎn)向結(jié)束的最大轉(zhuǎn)向角的范圍AR內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的電樞電流Ia逐漸減少，控制電樞電流Ia，使其為O。此外，隨著負(fù)載扭矩的増大，由電動(dòng)機(jī)施加的輔助扭矩逐漸減少，轉(zhuǎn)向扭矩Lp與在轉(zhuǎn)向盤的最大轉(zhuǎn)向角位置進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)的轉(zhuǎn)向扭矩Tm相等，在轉(zhuǎn)向盤的沖程端部電動(dòng)機(jī)無法驅(qū)動(dòng)，從而能夠防止電動(dòng)機(jī)的超負(fù)載狀態(tài)以及發(fā)熱，同時(shí)還能降低消耗功率。也就是說，在專利文獻(xiàn)I中所記載的裝置中，當(dāng)轉(zhuǎn)向角達(dá)到規(guī)定值以上的話，使目標(biāo)電流值減少，以提高中間軸、轉(zhuǎn)向橫拉桿、齒臂機(jī)構(gòu)、輪轂単元等轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的耐久性、降低電動(dòng)機(jī)的消耗功率為目的。然而，上述專利文獻(xiàn)I所記載的裝置中，減少輔助扭矩的作用一向一定，完全沒有考慮到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的耐久性在長(zhǎng)期內(nèi)會(huì)衰退的問題，有必要要求提高恒久的耐久性。專利文獻(xiàn)I特公平6-4417號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
轉(zhuǎn)向輔助吋，齒條碰撞制動(dòng)器(碰頭)、或者輪胎碰到路邊石的情況下，轉(zhuǎn)向裝置的應(yīng)カ會(huì)提高。雖然轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為能夠承受該應(yīng)力，但隨著更大型的車輛搭載電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，部件有大型化的趨勢(shì)。部件的大型化會(huì)導(dǎo)致成本増加，并且對(duì)車輛來說不為優(yōu)選。所以，具有如下特征的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)裝置是人們所期盼的在部件輕量化、小型化的基礎(chǔ)上，即使在其耐久性長(zhǎng)期衰退時(shí)也不會(huì)最大損壞轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。鑒于上述情況作出本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，對(duì)碰頭次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)管理，同時(shí)計(jì)算對(duì)應(yīng)碰頭次數(shù)的限流值，并限制輔助，由此謀求構(gòu)成部件的輕量化、小型化。本發(fā)明涉及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，該裝置基于由扭矩傳感器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩以及車速計(jì)算電流指令值，并基于上述電流指令值將來自電動(dòng)機(jī)的輔助力施加到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的上述目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的，具體如下包括碰頭檢測(cè)單元、計(jì)數(shù)單元、存儲(chǔ)單元和限流值運(yùn)算単元；上述碰頭檢測(cè)單元基于上述轉(zhuǎn)向扭矩及對(duì)上述轉(zhuǎn)向扭矩進(jìn)行了微分的微分轉(zhuǎn)向扭矩，檢測(cè)碰頭，輸出碰頭檢測(cè)信號(hào)；上述計(jì)數(shù)單元對(duì)上述由碰頭檢測(cè)單元檢測(cè)出的碰頭次數(shù)I進(jìn)行計(jì)數(shù)；上述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)保存合計(jì)碰頭次數(shù)；上述限流值運(yùn)算單元計(jì)算對(duì)應(yīng)碰頭次數(shù)2的限流值，碰頭次數(shù)2為來自上述計(jì)數(shù)單元的上述碰頭次數(shù)I和來自上述存儲(chǔ)単元的合計(jì)碰頭次數(shù)相加而獲得的。基于由上述限流值運(yùn)算単元計(jì)算的限流值來控制上述限流值。本發(fā)明的上述目的通過如下方式達(dá)到更佳效果在上述碰頭次數(shù)2達(dá)到規(guī)定值I之前，上述限流值運(yùn)算単元的輸出特性保持一定，如果上述碰頭次數(shù)2超過上述規(guī)定值1，則逐漸線性地變?yōu)樾〉闹?；或者，在上述碰頭次數(shù)2達(dá)到規(guī)定值2之前，上述限流值運(yùn)算單元的輸出特性保持一定，如果上述碰頭次數(shù)2超過上述規(guī)定值2，則逐漸非線性地變?yōu)樾〉闹?；上述碰頭次數(shù)2達(dá)到規(guī)定值3之前，上述限流值運(yùn)算単元的輸出特性保持一定，如果上述碰頭次數(shù)2超過上述規(guī)定值3并為規(guī)定值4 ( >規(guī)定值3)以下,則階梯式減少到一定值1，如果上述碰頭次數(shù)2超過所述規(guī)定值4，則階梯式減少到一定值2 ( <ー定值I);或者上述限流值運(yùn)算単元的輸出特性，如果上述碰頭次數(shù)2超過規(guī)定值5，則階梯式減少到一定值3;或者上述碰頭檢測(cè)單元由第一比較單元、第二比較單元、符號(hào)判斷単元和輸出單元構(gòu)成，上述第一比較單元檢測(cè)出上述轉(zhuǎn)向扭矩超過轉(zhuǎn)向扭矩規(guī)定值，輸出檢測(cè)信號(hào)1，上述第二比較單元檢測(cè)出上述微分轉(zhuǎn)向扭矩超過微分轉(zhuǎn)向扭矩規(guī)定值，輸出檢測(cè)信號(hào)2，上述符號(hào)判斷単元判斷上述轉(zhuǎn)向扭矩以及上述微分轉(zhuǎn)向扭矩的符號(hào)相同，輸出判斷信號(hào)，上述輸出單元在上述檢測(cè)信號(hào)I及2、上述判斷信號(hào)被輸出時(shí)，輸出上述碰頭檢測(cè)信號(hào)；或者上述存儲(chǔ)單元為非易失性存儲(chǔ)器。本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，電檢測(cè)齒條碰撞制控器的碰頭次數(shù)，計(jì)算對(duì)應(yīng)合計(jì)的碰頭次數(shù)的限流值，根據(jù)算出的限流值限制電流指令值、電動(dòng)機(jī)施加電壓等，從而降低輔助扭矩，因此即使在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的耐久性長(zhǎng)期衰退時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)安全的轉(zhuǎn)向輔助。此外，在本發(fā)明的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，當(dāng)合計(jì)的碰頭次數(shù)增多時(shí)輔助扭矩減少，因此能夠使構(gòu)成部件的強(qiáng)度小，使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)輕量化、小型化。


圖I為一般電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)成例的圖。圖2為表示控制單元一個(gè)例子的方框圖。
圖3為表示具有中間軸的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置一個(gè)例子的機(jī)構(gòu)圖。圖4為表示中間軸詳細(xì)例子的機(jī)構(gòu)圖。圖5為用于說明現(xiàn)有裝置的動(dòng)作例的特性圖。圖6為S-N曲線圖ー個(gè)例子的圖。圖7為表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的ー個(gè)例子的方框圖。圖8為表示碰頭檢測(cè)單元的構(gòu)成例的方框圖。圖9為限流值運(yùn)算単元的各種特性例示意圖。圖10為表示本發(fā)明動(dòng)作例的方框圖。符號(hào)說明I轉(zhuǎn)向盤2柱軸(轉(zhuǎn)向軸)3減速齒輪4中間軸(Intermediate shaft)5齒臂機(jī)構(gòu)6a,6b 轉(zhuǎn)向橫拉桿7a,7b 輪轂單元8L、8R 轉(zhuǎn)向車輪10扭矩傳感器11點(diǎn)火開關(guān)12車速傳感器14電池20電動(dòng)機(jī)21電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)器22旋轉(zhuǎn)傳感器23電動(dòng)機(jī)角速度運(yùn)算單元24電動(dòng)機(jī)角加速度運(yùn)算單元30驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)單元
100控制單元101電流指令值運(yùn)算単元102相位補(bǔ)償單元103加法單元104最大電流值限制單元105減法單元106PI控制單元107PWM控制單元108反相器 110扭矩補(bǔ)償單元112微分補(bǔ)償單元113收斂性控制單元114慣性補(bǔ)償單元120碰頭檢測(cè)單元131計(jì)數(shù)器133存儲(chǔ)器130限流值運(yùn)算単元
具體實(shí)施例方式本發(fā)明謀求電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的輕量化、小型化，以提高中間軸、轉(zhuǎn)向橫拉桿、齒臂機(jī)構(gòu)、輪轂単元等轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)耐久性為主要目的。為此，本發(fā)明設(shè)置為對(duì)齒條碰撞制控器的碰頭次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)管理，同時(shí)算出對(duì)應(yīng)碰頭次數(shù)的限流值，從而限制輔助。輔助的限制，可以限制電動(dòng)機(jī)輸出扭矩，也可以為電流指令值的限制、轉(zhuǎn)向扭矩的限制、電動(dòng)機(jī)施加電壓的限制等。用于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件、材料的機(jī)械用鍛鋼的壽命疲勞特性一般用S-N曲線圖表示。S-N曲線圖如圖6所示，用重復(fù)次數(shù)(X軸)和負(fù)載應(yīng)力(y軸)表示由于高應(yīng)カ負(fù)載次數(shù)增加而發(fā)生疲勞破壞的特性曲線圖。應(yīng)カ比S為實(shí)際應(yīng)カSa和拉伸強(qiáng)度的應(yīng)カSu的比值，用S = Sa/Su表示。該特性一般對(duì)應(yīng)應(yīng)カ重復(fù)次數(shù)而減少，但如果重復(fù)次數(shù)増加，應(yīng)カ則保持穩(wěn)定(疲勞極限)。圖6為鋼(碳素鋼、高強(qiáng)鋼(High-Tensile Steel)、鉻鑰鋼(Chromium Molybdenum Steel)等)和鈦的S-N曲線圖，重復(fù)次數(shù)到IO6之前為向右下降的應(yīng)カ減少特性，其意味著重復(fù)次數(shù)越多就越以更小應(yīng)カ引起疲勞。重復(fù)次數(shù)從IO6以上開始，不論重復(fù)次數(shù)有多少，引發(fā)疲勞的應(yīng)カ不變(疲勞極限)。如若是不達(dá)到疲勞限度的重復(fù)應(yīng)力，則即使無限施加也不會(huì)疲勞，許多鋼材的疲勞極限為拉伸強(qiáng)度的50 60%。在時(shí)而轉(zhuǎn)向輔助時(shí)的齒條碰撞制動(dòng)器(碰頭)，時(shí)而輪胎碰撞路邊石的情況下，轉(zhuǎn)向裝置的輸入系統(tǒng)的應(yīng)カ會(huì)增高。雖然被設(shè)計(jì)為能夠承受該應(yīng)力，但具有部件大型化的傾向。因此本發(fā)明中，在通過掌握合計(jì)的碰頭次數(shù)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不引發(fā)金屬疲勞的范圍內(nèi)，就是說，通過減少碰頭次數(shù)和輔助輸出來對(duì)照S-N特性，降低在轉(zhuǎn)向操作碰頭時(shí)作用于中間軸等的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的沖擊負(fù)荷，同時(shí)圖謀構(gòu)成部件的輕量化、小型化。這樣，即使在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的耐久性長(zhǎng)期衰退時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)安全的轉(zhuǎn)向輔助。
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。對(duì)應(yīng)圖2，圖7表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的ー個(gè)例子。本發(fā)明包括碰頭檢測(cè)單元120、計(jì)數(shù)器131、存儲(chǔ)器133、加法単元132、限流值運(yùn)算単元130和乘法單元134。上述碰頭檢測(cè)単元120作為碰頭檢測(cè)單元，檢測(cè)齒條碰撞制動(dòng)器時(shí)的碰頭。上述計(jì)數(shù)器131作為計(jì)數(shù)單元對(duì)由碰頭檢測(cè)単元120檢測(cè)出的碰頭檢測(cè)信號(hào)N進(jìn)行計(jì)數(shù)。上述存儲(chǔ)器133作為存儲(chǔ)單元將計(jì)數(shù)器131的計(jì)數(shù)值CN進(jìn)行存儲(chǔ)的同時(shí)能夠讀出。上述加法単元132將由上述存儲(chǔ)器133讀出的計(jì)數(shù)值CNl和計(jì)數(shù)器131的計(jì)數(shù)值CN相加。上述限流值運(yùn)算単元130輸入由加法単元132相加得到的碰頭次數(shù)CN2，從而計(jì)算出限流值Lv。上述乘法單元134將由限流值運(yùn)算單元130計(jì)算出的限流值Lv和電流指令值Iref3相乘，限制電流指令值Iref3。此外由限流值運(yùn)算単元130和加法単元132構(gòu)成限流值運(yùn)算裝置，在乘法單元134限制的電流指令值Iref3a輸入到最大電流值限制単元104中，之后的動(dòng)作與圖2的情況相同。盡管碰頭檢測(cè)單元120基于轉(zhuǎn)向扭矩T以及來自微分補(bǔ)償單元112的微分轉(zhuǎn)向扭矩TA檢測(cè)碰頭，如圖8所示對(duì)其構(gòu)成例進(jìn)行說明。
碰頭檢測(cè)單元120由比較單元121、比較單元122、符號(hào)判斷單元123、符號(hào)判斷單元124、與加法電路125和與加法電路126構(gòu)成。上述比較單元121輸入轉(zhuǎn)向扭矩T并與臨界值的規(guī)定值Ttl比較大小，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T超過規(guī)定值Ttl時(shí)輸出檢測(cè)信號(hào)Ts。上述比較單元122輸入微分轉(zhuǎn)向扭矩TA并與臨界值的規(guī)定值TA。比較大小，當(dāng)微分轉(zhuǎn)向扭矩TA超過規(guī)定值TAtl時(shí)輸出檢測(cè)信號(hào)TAS。上述符號(hào)判斷単元123判斷轉(zhuǎn)向扭矩T的符號(hào)。上述符號(hào)判斷單元124判斷微分轉(zhuǎn)向扭矩TA的符號(hào)。上述與電路125在符號(hào)判斷單元123和124的符號(hào)一致時(shí)輸出符號(hào)一致信號(hào)Ss。上述與電路126在檢測(cè)信號(hào)Ts和TAs、符號(hào)一致信號(hào)Ss已輸出時(shí)，經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后輸出碰頭檢測(cè)信號(hào)N。與電路125及126構(gòu)成輸出單元。就是說，如果不同時(shí)輸出檢測(cè)信號(hào)Ts及TAs、符號(hào)一致信號(hào)Ss,則不能從與電路126輸出碰頭檢測(cè)信號(hào)N。另外，限流值運(yùn)算単元130為計(jì)算并輸出對(duì)應(yīng)碰頭次數(shù)CN2的限流值Lv的単元。如圖9 (A)所示，限流值Lv，在碰頭次數(shù)CN2達(dá)到規(guī)定值CN2a之前固定為“ 1.0”，當(dāng)碰頭次數(shù)CN2超過規(guī)定值CN2a時(shí)，逐漸線性地變?yōu)樾〉闹担罱K收斂在約“O. 6”。此外，圖9 (B)為其他例，碰頭次數(shù)CN2在達(dá)到規(guī)定值CN2b之前保持一定，為“ I. O”。如果碰頭次數(shù)CN2超過規(guī)定值CN2b，則限流值Lv逐漸非線性地變?yōu)樾〉闹?，最終收斂在約“O. 6”。進(jìn)一歩，圖9 (C)示出了階梯式多次減少限流值Lv的例子(本例為ニ階梯式減少)、限流值Lv在碰頭次數(shù)CN2達(dá)到規(guī)定值CN2cl之前保持一定，為“ I. 0”，碰頭次數(shù)CN2超過規(guī)定值CN2cl并達(dá)到規(guī)定值CN2c2之前為“O. 8”，超過規(guī)定值CN2c2時(shí)，為“O. 6”。圖9 (D)示出了以ー階梯式減少限流值Lv的例子。限流值Lv在碰頭次數(shù)CN2達(dá)到規(guī)定值CN2d之前保持一定為“ I. 0”，如果碰頭次數(shù)CN2超過規(guī)定值CN2d，則減少為“O. 6”。也就是說，無論在任何情況下，在碰頭次數(shù)CN2達(dá)到規(guī)定值CN2a、CN2b、CN2cl、CN2d之前，限流值Lv為“I. 0”，因此在乘法單元134中不進(jìn)行電流指令值的限制。存儲(chǔ)器133例如為非易失性存儲(chǔ)器，當(dāng)電源ON時(shí)，存儲(chǔ)碰頭次數(shù)CN2，能夠讀出保存的碰頭次數(shù)CNl，即使在電源OFF吋，也繼續(xù)保存而不會(huì)消除碰頭次數(shù)CN2。對(duì)如上所述的結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D10的流程圖對(duì)其動(dòng)作例進(jìn)行說明。電源為0N(步驟SI)，當(dāng)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置變?yōu)轵?qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，則進(jìn)行如圖2所說明的動(dòng)作，同時(shí)讀出保存在存儲(chǔ)器133中的碰頭次數(shù)CNl并輸出到加法単元132 (步驟S2)。此外，省略有關(guān)和圖2相同的動(dòng)作的說明。來自扭矩傳感器10的轉(zhuǎn)向扭矩T及來自微分補(bǔ)償單元112的微分轉(zhuǎn)向扭矩TA被輸入到碰頭檢測(cè)單元120 ;當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T超過規(guī)定值Ttl、微分轉(zhuǎn)向扭矩TA超過規(guī)定值TAtl.并且轉(zhuǎn)向扭矩T的符號(hào)與微分轉(zhuǎn)向扭矩TA的符號(hào)一致時(shí)，碰頭檢測(cè)單元120輸出碰頭檢測(cè)信號(hào)N(步驟S3)。即，如果轉(zhuǎn)向扭矩T超過規(guī)定值Ttl，則比較單元121輸出檢測(cè)信號(hào)Ts ;如果微分轉(zhuǎn)向扭矩TA超過規(guī)定值TAtl，則比較單元122輸出檢測(cè)信號(hào)TAs的同時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩T的符號(hào)與微分轉(zhuǎn)向扭矩TA的符號(hào)不一致時(shí),符號(hào)判斷單兀123及124的輸出相同，由于從與電路125輸出符號(hào)一致信號(hào)Ss,所以從與電路126輸出碰頭檢測(cè)信號(hào)N。碰頭檢測(cè)信號(hào)N在計(jì)數(shù)器131中被計(jì)數(shù)(步驟S4)，與從存 儲(chǔ)器133讀出的碰頭次數(shù)CNl在加法単元132中相加(步驟S5)，計(jì)算出的合計(jì)的碰頭次數(shù)CN2被輸入到限流值運(yùn)算單元130，限流值運(yùn)算単元130根據(jù)圖9的特性計(jì)算限流值Lv(步驟S6)，同時(shí)合計(jì)的碰頭次數(shù)CN2被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器133中(步驟S7)。例如根據(jù)圖9 (A)、⑶、(C)或⑶的特性，限流值運(yùn)算単元130計(jì)算出對(duì)應(yīng)輸入的碰頭次數(shù)CN2的限流值Lv。計(jì)算出的限流值Lv被輸入到乘法單元134中，通過對(duì)電流指令值Iref3乘以限流值Lv,輸出相同或減少的電流指令值Iref3a并進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制。由此能夠?qū)崿F(xiàn)降低對(duì)應(yīng)碰頭次數(shù)CN2的輔助扭矩。在該情況下，當(dāng)碰頭次數(shù)CN2達(dá)到規(guī)定值CN2a、CN2b、CN2cl、CN2d時(shí)，可作為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的系統(tǒng)錯(cuò)誤保存到E⑶，在車輛檢查中表示為錯(cuò)誤信息，也可以設(shè)置為向駕駛員發(fā)出警告。此外，在上述實(shí)施形態(tài)中雖然對(duì)電流指令值用限流值進(jìn)行限制，如果能夠限制電動(dòng)機(jī)的輸出特性的話，則也能夠限制轉(zhuǎn)向扭矩、電動(dòng)機(jī)施加電壓等。并且，限制方法也可采用減法處理。并且，也可僅在碰頭檢測(cè)中進(jìn)行限制，或者也可在碰頭檢測(cè)經(jīng)過一定時(shí)間后進(jìn)行限制。在上述實(shí)施形態(tài)中利用轉(zhuǎn)向扭矩及微分轉(zhuǎn)向扭矩進(jìn)行了碰頭檢測(cè)，也可以進(jìn)一歩將轉(zhuǎn)角速度加入到檢測(cè)條件中，附加轉(zhuǎn)角速度變?yōu)橐?guī)定值以下作為與條件。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其基于由扭矩傳感器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩及車速來計(jì)算電流指令值，基于所述電流指令值，通過電動(dòng)機(jī)將輔助力施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，包括 碰頭檢測(cè)單元，基于所述轉(zhuǎn)向扭矩及對(duì)所述轉(zhuǎn)向扭矩進(jìn)行微分的微分轉(zhuǎn)向扭矩來檢測(cè)碰頭，輸出碰頭檢測(cè)信號(hào)； 計(jì)數(shù)單元，對(duì)由所述碰頭檢測(cè)單元檢測(cè)出的碰頭次數(shù)I進(jìn)行計(jì)數(shù)； 存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)保存合計(jì)碰頭次數(shù)； 限流值運(yùn)算単元，計(jì)算對(duì)應(yīng)碰頭次數(shù)2的限流值，其中，所述碰頭次數(shù)2為來自所述計(jì)數(shù)単元的所述碰頭次數(shù)I和來自存儲(chǔ)單元的合計(jì)碰頭次數(shù)的相加值； 基于由所述限流值運(yùn)算単元計(jì)算出的限流值來限制所述電流指令值。
2.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述限流值運(yùn)算単元的輸出特性，其在所述碰頭次數(shù)2達(dá)到規(guī)定值I之前保持一定，如果所述碰頭次數(shù)2超過所述規(guī)定值1，則逐漸線性地變?yōu)樾〉闹?br> 3.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述限流值運(yùn)算単元的輸出特性，其在所述碰頭次數(shù)2達(dá)到規(guī)定值2之前保持一定，如果所述碰頭次數(shù)2超過所述規(guī)定值2，則逐漸非線性地變?yōu)樾〉闹怠?br> 4.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述限流值運(yùn)算単元的輸出特性，其在所述碰頭次數(shù)2達(dá)到規(guī)定值3之前保持一定；如果所述碰頭次數(shù)2超過所述規(guī)定值3并達(dá)到規(guī)定值4 (>規(guī)定值3)以下，則階梯式減少到一定值I ;如果所述碰頭次數(shù)2超過所述規(guī)定值4,則階梯式減少到一定值2 ( <ー定值I)。
5.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述限流值運(yùn)算単元的輸出特性，如果所述碰頭次數(shù)2超過規(guī)定值5，則階梯式減少到一定值3。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述碰頭檢測(cè)單元由如下單元構(gòu)成 第一比較單元，檢測(cè)出所述轉(zhuǎn)向扭矩超過轉(zhuǎn)向扭矩規(guī)定值，輸出檢測(cè)信號(hào)I ; 第二比較單元，檢測(cè)出所述微分轉(zhuǎn)向扭矩超過微分轉(zhuǎn)向扭矩規(guī)定值，輸出檢測(cè)信號(hào)2 ； 符號(hào)判斷単元，判斷所述轉(zhuǎn)向扭矩及所述微分轉(zhuǎn)向扭矩的符號(hào)相同，輸出判斷信號(hào)； 輸出單元，當(dāng)所述檢測(cè)信號(hào)I及2、所述判斷信號(hào)被輸出時(shí)，輸出所述碰頭檢測(cè)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述存儲(chǔ)單元為非易失性存儲(chǔ)器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，其通過對(duì)碰頭次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)管理，同時(shí)計(jì)算對(duì)應(yīng)碰頭次數(shù)的限流值來限制輔助，謀求構(gòu)成部件的輕量化、小型化。包括碰頭檢測(cè)單元，基于轉(zhuǎn)向扭矩及對(duì)轉(zhuǎn)向扭矩進(jìn)行微分的微分轉(zhuǎn)向扭矩來檢測(cè)碰頭，輸出碰頭檢測(cè)信號(hào)；計(jì)數(shù)單元，對(duì)由碰頭檢測(cè)單元檢測(cè)出的碰頭次數(shù)1進(jìn)行計(jì)數(shù)；存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)保存合計(jì)碰頭次數(shù)；限流值運(yùn)算單元，計(jì)算對(duì)應(yīng)碰頭次數(shù)2的限流值，所述碰頭次數(shù)2為來自計(jì)數(shù)單元的碰頭次數(shù)1和來自存儲(chǔ)單元的合計(jì)碰頭次數(shù)相加而得?；谟上蘖髦颠\(yùn)算單元計(jì)算的限流值來限制電流指令值。
文檔編號(hào)B62D6/08GK102822035SQ20118000254
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者岡田伸治, 小林秀行, 澤田直樹 申請(qǐng)人:日本精工株式會(huì)社