本發(fā)明涉及一種電動動力轉向裝置。

背景技術：

在車輛行駛時，有時由于方向盤平衡等而在方向盤的旋轉方向上產生被稱作顫振、擺振的振動。

JP1994-206550A公開了以下裝置：基于轉向橫拉桿的軸力的檢測值來預測方向盤的振動產生，與方向盤的振動產生大致同時地驅動振動衰減機構的致動器，由此向軸的油室供給儲液器內的油，從而防止方向盤的振動產生。

技術實現(xiàn)要素：

在JP1994-206550A所記載的技術中，需要檢測轉向橫拉桿的軸力，并且用于防止方向盤的振動產生的振動衰減機構的構造復雜。因而，難以說能夠簡易地防止方向盤所產生的振動。

本發(fā)明的目的在于通過簡易的方法抑制方向盤所產生的振動。

根據(jù)本發(fā)明的某個方式，一種電動動力轉向裝置，根據(jù)基于檢測從方向盤輸入的轉向轉矩的轉矩傳感器的檢測結果運算出的輔助指令值來驅動電動馬達，電動動力轉向裝置具備：相位超前校正部，其使由所述轉矩傳感器檢測出的轉向轉矩信號的相位超前；特定頻率提取部，其提取由所述轉矩傳感器檢測出的轉向轉矩信號中的特定的頻帶的成分；增益乘法部，其將基于所述相位超前校正部的輸出信號和所述特定頻率提取部的輸出信號運算出的轉向轉矩信號乘以增益，來將該轉向轉矩信號校正成達到由限制器設定的限制值；以及加法部，其將基于從所述增益乘法部輸出的輸出信號運算出的輔助校正指令值和所述輔助指令值相加。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實施方式和第二實施方式所涉及的電動動力轉向裝置的結構圖。

圖2是本發(fā)明的第一實施方式所涉及的電動動力轉向裝置的控制框圖。

圖3是表示從轉矩傳感器輸出的轉向轉矩信號的圖。

圖4是表示從轉矩傳感器輸出的轉向轉矩信號、從限制器輸出的矩形波、以及通過波形轉換部進行轉換得到的正弦波的圖。

圖5是本發(fā)明的第二實施方式所涉及的電動動力轉向裝置的控制框圖。

圖6是本發(fā)明的第二實施方式的變形例所涉及的電動動力轉向裝置的控制框圖。

具體實施方式

以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。

<第一實施方式>

參照圖1～圖4來說明本發(fā)明的第一實施方式所涉及的電動動力轉向裝置100。首先，參照圖1來說明電動動力轉向裝置100的整體結構。

電動動力轉向裝置100具備：輸入軸7，其隨著駕駛員對方向盤1的操作而旋轉；輸出軸3，其下端與齒條軸5連結；以及扭桿4，其將輸入軸7和輸出軸3連結。電動動力轉向裝置100使與在輸出軸3的下端設置的小齒輪3a嚙合的齒條軸5沿軸向移動來使車輪6轉輪。由輸入軸7和輸出軸3構成轉向軸2。

電動動力轉向裝置100還具備：電動馬達10，其是用于輔助駕駛員對方向盤1的轉向的動力源；減速機11，其使電動馬達10的旋轉減速地傳遞到轉向軸2；轉矩傳感器12，其對從方向盤1輸入的轉向轉矩進行檢測；以及控制器13，其基于轉矩傳感器12的檢測結果來控制電動馬達10的驅動。

減速機11包括與電動馬達10的輸出軸連結的蝸桿軸11a、以及與輸出軸3連結且與蝸桿軸11a嚙合的蝸輪11b。電動馬達10所輸出的轉矩被從蝸桿軸11a傳遞到蝸輪11b，作為輔助轉矩而被賦予到輸出軸3。

轉矩傳感器12基于輸入軸7與輸出軸3的相對旋轉來檢測向扭桿4賦予的轉向轉矩。轉矩傳感器12將與檢測出的轉向轉矩對應的電壓信號輸出到控制器13?？刂破?3基于來自轉矩傳感器12的電壓信號來運算電動馬達10要輸出的轉矩，并對電動馬達10的驅動進行控制以產生該轉矩。這樣，電動動力轉向裝置100基于檢測從方向盤1輸入的轉向轉矩的轉矩傳感器12的檢測結果來驅動電動馬達10，從而輔助駕駛員對方向盤1的轉向。

轉向軸2設置有作為用于檢測方向盤1的轉向角(絕對轉向角)的轉向角檢測器的轉向角傳感器15。轉向角傳感器15的檢測結果被輸出到控制器13。在方向盤1為中立位置的情況下，轉向角傳感器15輸出零度來作為轉向角。另外，在方向盤1從中立位置向右轉方向轉向的情況下，與方向盤1的旋轉相應地輸出符號為+的轉向角，另一方面，在方向盤1從中立位置向左轉方向轉向的情況下，與方向盤1的偏轉相應地輸出符號為-的轉向角。

向控制器13輸入作為用于檢測車速的車速檢測器的車速傳感器16的檢測結果。

控制器13具備：CPU，其對電動馬達10的動作進行控制；ROM，其存儲CPU的處理動作所需的控制程序、設定值等；以及RAM，其暫時存儲由轉矩傳感器12、轉向角傳感器15以及車速傳感器16等各種傳感器檢測出的信息。

在此，特別是在車輛高速行駛時(例如70km/h～150km/h)，有時從路面經(jīng)過車輪6被輸入到齒條軸5的振動與扭桿4的上方側的特性頻率一致地共振從而方向盤1產生被稱作顫振、擺振的振動。在電動動力轉向裝置100中，進行用于抑制該方向盤1的振動的控制。

接著，參照圖2～圖4來說明用于抑制方向盤1的振動的控制、具體地說是控制器13對電動馬達10的控制。

如圖2所示，控制器13具有基本電流運算部19，該基本電流運算部19基于轉矩傳感器12的檢測結果來運算用于輔助駕駛員對方向盤1的轉向的輔助基本電流(輔助指令值)。

控制器13還具備校正電流運算部30，該校正電流運算部30運算用于抑制 方向盤1的振動的輔助校正電流(輔助校正指令值)。通過加法部25將輔助校正電流與輔助基本電流相加。

在加法部25中，除了輔助基本電流和輔助校正電流以外，用于補償齒輪的摩擦等的各種補償電流也被相加，所得到的值作為對電動馬達10的驅動進行控制的控制電流而被輸出到電動馬達10。

這樣，使用通過將用于輔助駕駛員對方向盤1的轉向的輔助基本電流和用于抑制方向盤1的振動的輔助校正電流相加而得到的控制電流，來控制電動馬達10。

以下對校正電流運算部30進行說明。

校正電流運算部30具備：高通濾波器(HPF)31，其作為用于使由轉矩傳感器12檢測出的轉向轉矩信號的相位超前的相位超前校正部；以及帶通濾波器(BPF)32，其作為用于提取由轉矩傳感器12檢測出的轉向轉矩信號中的特定的頻帶的成分的特定頻率提取部。

由帶通濾波器32提取出的特定的頻帶的成分是作為方向盤1的振動成分的帶寬為10Hz～20Hz的轉向轉矩信號。由帶通濾波器32提取出的頻率成分通過絕對值計算部(ABS)33被轉換為絕對值。由絕對值計算部33計算出的絕對值被輸出到峰值保持部(P/H)34。峰值保持部34檢測由絕對值計算部33計算出的絕對值的峰值，并且以使峰值在固定期間內減小固定值的方式進行處理。也就是說，峰值保持部34以使由絕對值計算部33計算出的絕對值的峰值在固定期間內不減小的方式進行處理。

通過乘法部35將從高通濾波器31輸出的轉向轉矩信號和從峰值保持部34輸出的轉向轉矩信號相乘。從乘法部35輸出的轉向轉矩信號是通過高通濾波器31處理后的信號和通過帶通濾波器32處理后的信號相乘所得到的信號，因此與從轉矩傳感器12輸出的轉向轉矩信號相比相位超前，并且成為被去除了方向盤1的振動成分以外的成分的信號。因而，電動馬達10根據(jù)基于從乘法部35輸出的轉向轉矩信號運算出的輔助校正電流而輸出的輔助轉矩，來向抵消從路面經(jīng)過車輪6被輸入到齒條軸5的振動的方向進行作用。也就是說， 輔助校正電流進行作用以抑制方向盤1的振動。

圖3示出從轉矩傳感器12輸出的轉向轉矩信號。在圖3中，橫軸是時間，縱軸是轉向轉矩。圖3所示的“振動抑制控制開始”的位置是開始了輔助基本電流與輔助校正電流相加的位置。

通過進行振動抑制控制，電動馬達10所輸出的輔助轉矩向抵消對齒條軸5輸入的振動的方向進行作用，因此如圖3所示那樣由轉矩傳感器12檢測出的轉向轉矩衰減。也就是說，抑制方向盤1的振動。

但是，由于由轉矩傳感器12檢測出的轉向轉矩衰減而導致向高通濾波器31和帶通濾波器32輸入的轉向轉矩信號(反饋信號)也變小。因此，導致基于從乘法部35輸出的轉向轉矩信號運算出的輔助校正電流變小，并且在方向盤1持續(xù)振動的情況下，方向盤1的振動再次變大。這樣，存在以下?lián)鷳n：由于由轉矩傳感器12檢測出的轉向轉矩衰減而導致輔助校正電流也衰減，無法有效地抑制方向盤1的振動。

針對該對策，校正電流運算部30具備校正電流補償部36，該校正電流補償部36形成為即使轉向轉矩衰減也不使輔助校正電流衰減。

參照圖2和圖4來說明校正電流補償部36。

校正電流補償部36還具備：增益乘法部37，其將從乘法部35輸出的轉向轉矩信號和增益相乘；限制器38，其限制轉向轉矩信號的上下限值；低通濾波器39，其作為將從限制器38輸出的矩形波轉換為正弦波的波形轉換部；以及電流轉換部40，其將低通濾波器39的輸出信號轉換為電流。在圖4中，以實線示出從轉矩傳感器12輸出的轉向轉矩信號，以點劃線示出從限制器38輸出的矩形波，以虛線示出通過低通濾波器39進行轉換后得到的正弦波。在圖4中，橫軸是時間，縱軸是轉矩值。

在增益乘法部37中，將轉向轉矩信號和增益相乘，來將轉向轉矩信號的上下限值校正成達到由限制器38設定的限制值(絕對值)。因而，如圖4中點劃線所示那樣，無論從轉矩傳感器12輸出的轉向轉矩信號(圖4中實線)的大小如何，從限制器38輸出的矩形波的上下限值均成為由限制器38限制的固定值。

從限制器38輸出的轉向轉矩信號是矩形波，因此在根據(jù)基于該矩形波運算出的輔助校正電流來控制電動馬達10的情況下，存在方向盤1的轉向感覺體驗劣化的擔憂。因此，從限制器38輸出的矩形波的轉向轉矩信號通過低通濾波器39被轉換為正弦波。由此，防止轉向感覺體驗的劣化。如圖4中虛線所示那樣，無論從轉矩傳感器12輸出的轉向轉矩信號(圖4中實線)的大小如何，從低通濾波器39輸出的轉向轉矩信號均以固定的振幅變化。此外，通過高通濾波器31的作用，圖4中虛線所示的從低通濾波器39輸出的轉向轉矩信號與圖4中實線所示的從轉矩傳感器12輸出的轉向轉矩信號相比相位超前。

從低通濾波器39輸出的轉向轉矩信號在通過電流轉換部40被轉換為電流之后，作為輔助校正電流而通過加法部25與輔助基本電流相加。

如以上那樣，向加法部25輸出的輔助校正電流以即使從轉矩傳感器12輸出的轉向轉矩信號衰減也不衰減的方式被校正電流補償部36補償。因而，即使從轉矩傳感器12輸出的轉向轉矩信號衰減，電動馬達10由于輔助校正電流而輸出的輔助轉矩向抵消輸入到齒條軸5的振動的方向以固定的大小持續(xù)作用，因此有效地抑制方向盤1的振動。

根據(jù)以上的第一實施方式，起到以下所示的効果。

將用于驅動電動馬達10的輔助基本電流、與基于從高通濾波器31輸出的轉向轉矩信號和從帶通濾波器32輸出的轉向轉矩信號運算出的輔助校正電流相加，因此電動馬達10產生抵消方向盤1的振動的方向的輔助轉矩。另外，輔助校正電流以即使從轉矩傳感器12輸出的轉向轉矩信號衰減也不衰減的方式被校正電流補償部36補償，因此電動馬達10根據(jù)輔助校正電流而輸出的輔助轉矩向抵消對齒條軸5輸入的振動的方向以固定的大小持續(xù)作用。因而，能夠以簡易的方法有效地抑制方向盤1所產生的振動。

<第二實施方式>

接著，參照圖1和圖5來說明本發(fā)明的第二實施方式所涉及的電動動力轉向裝置200。以下對于與上述第一實施方式所涉及的電動動力轉向裝置100不同的點進行說明。在電動動力轉向裝置200中，對與上述第一實施方式所涉 及的電動動力轉向裝置100相同的結構在附圖中標注相同的標記并且省略說明。

在電動動力轉向裝置200中，與上述第一實施方式所涉及的電動動力轉向裝置100不同之處在于，加法部25只在規(guī)定的執(zhí)行條件成立時執(zhí)行將輔助校正電流和輔助基本電流相加的加法處理。以下詳細說明規(guī)定的執(zhí)行條件。

電動動力轉向裝置200具備：車速判定部50，其判定由車速傳感器16檢測出的車速是否在預先決定的規(guī)定范圍內；以及轉角速度判定部51，其判定根據(jù)由轉向角傳感器16檢測出的轉向角運算出的轉角速度是否為預先決定的規(guī)定速度以下。車速判定部50和轉角速度判定部51相當于用于判定執(zhí)行加法部25中的加法處理的執(zhí)行條件的成立的執(zhí)行條件判定部。

在由車速判定部50判定為車速在所述規(guī)定范圍內且由轉角速度判定部51判定為轉角速度為所述規(guī)定速度以下的情況下，通過切換器52將輔助基本電流和輔助校正電流相加。另一方面，在由車速判定部50判定為車速在所述規(guī)定范圍外或由轉角速度判定部51判定為轉角速度超過所述規(guī)定速度的情況下，通過切換器52將輔助基本電流與0A相加。也就是說，不對輔助基本電流加上輔助校正電流。

這樣，在電動動力轉向裝置200中，對車速和轉角速度進行監(jiān)視，只在車速和轉角速度滿足規(guī)定的執(zhí)行條件的情況下，將輔助基本電流和輔助校正電流相加并進行方向盤1的振動抑制控制。設為對車速進行監(jiān)視的原因在于，方向盤1的振動特別是在車輛高速行駛時產生的情形多。因此，只在車輛高速行駛時進行方向盤1的振動抑制控制。因而，所述規(guī)定范圍例如被設定為70km/h～150km/h。此外，方向盤1的振動并不是只在車輛高速行駛時發(fā)生的現(xiàn)象，方向盤1的振動顯著地表現(xiàn)是在高速行駛時，方向盤1的振動在低速行駛時也會發(fā)生。另外，設為對轉角速度進行監(jiān)視的原因在于，方向盤1的振動在偏轉方向盤1時難以產生，在對方向盤1保舵時容易產生。也就是說，方向盤1的振動在緊握方向盤1時難以產生，在輕握方向盤1時容易產生。因而，在轉角速度為規(guī)定速度以下、例如10deg/s以下的情況下，判定為方向盤1被 保舵，進行方向盤1的振動抑制控制。

以上，對監(jiān)視車速和轉角速度這雙方并且在由車速判定部50和轉角速度判定部51中條件同時成立的情況下進行方向盤1的振動抑制控制的情況進行了說明。但是，也可以取而代之，設為在車速判定部50和轉角速度判定部51中的某一方中條件成立的情況下進行方向盤1的振動抑制控制。

接著，參照圖6來說明本第二實施方式的變形例。

如圖6所示，在本變形例中，取代圖5所示的切換器52，而設置使由限制器38設定的限制值可變的限制器可變處理部53。

限制器可變處理部53基于由車速判定部50和轉角速度判定部51構成的執(zhí)行條件判定部的判定結果，使由限制器38設定的限制值遞增或遞減。具體地說，在執(zhí)行條件判定部中執(zhí)行條件從不成立切換為成立時，也就是說在從由車速判定部50判定為車速在所述規(guī)定范圍外或由轉角速度判定部51判定為轉角速度超過所述規(guī)定速度的狀態(tài)轉變?yōu)橛绍囁倥卸ú?0判定為車速在所述規(guī)定范圍內且由轉角速度判定部51判定為轉角速度為所述規(guī)定速度以下時，限制器可變處理部53使由限制器38設定的限制值從0Nm遞增到預先決定的上限值。由此，從增益乘法部37經(jīng)過限制器38輸出的輸出信號從0Nm遞增到上限值，因此輔助校正電流逐漸增加。另一方面，在執(zhí)行條件判定部中執(zhí)行條件從成立切換為不成立時，也就是說在從由車速判定部50判定為車速在所述規(guī)定范圍內且由轉角速度判定部51判定為轉角速度為所述規(guī)定速度以下的狀態(tài)轉變?yōu)橛绍囁倥卸ú?0判定為車速在所述規(guī)定范圍外或由轉角速度判定部51判定為轉角速度超過所述規(guī)定速度時，限制器可變處理部53使由限制器38設定的限制值從上限值遞減到0Nm。由此，從增益乘法部37經(jīng)過限制器38輸出的輸出信號從上限值遞減到0Nm，因此輔助校正電流逐漸減小。

這樣，在由車速判定部50和轉角速度判定部51構成的執(zhí)行條件判定部中執(zhí)行條件從不成立切換為成立或從成立切換為不成立時，通過限制器可變處理部53使由限制器38設定的限制值遞增或遞減，因此能夠使輔助校正電流平 滑地變化。由此，能夠平滑地進行電動馬達10的動作。

通過限制器可變處理部53使由限制器38設定的限制值從0Nm遞增到上限值的時間與從上限值遞減到0Nm的時間既可以是相同的時間，也可以是不同的時間。

另外，也可以一起使用圖5所示的切換器52和圖6所示的限制器可變處理部53。具體地說，也可以是，在執(zhí)行條件判定部中執(zhí)行條件從不成立切換為成立時，通過限制器可變處理部53使由限制器38設定的限制值從0Nm遞增到上限值，另一方面，在執(zhí)行條件判定部中執(zhí)行條件從成立切換為不成立時，通過切換器52將輔助基本電流和0A相加。另外，也可以是，在執(zhí)行條件判定部中執(zhí)行條件從不成立切換為成立時，通過切換器52將輔助基本電流和輔助校正電流相加，另一方面，在執(zhí)行條件判定部中執(zhí)行條件從成立切換為不成立時，通過限制器可變處理部53使由限制器38設定的限制值從上限值遞減到0Nm。

以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但上述實施方式只不過表示了本發(fā)明的應用例的一部分，并非旨在將本發(fā)明的保護范圍限定于上述實施方式的具體結構。

本申請基于2014年2月4日向日本專利局申請的特愿2014-019415要求優(yōu)先權，通過參照將該申請的全部內容納入到本說明書中。