JP2004291747A

JP2004291747A - Vehicular steering device

Info

Publication number: JP2004291747A
Application number: JP2003085094A
Authority: JP
Inventors: Seiji Ogawa; 省二小川; Toshihiro Takahashi; 俊博高橋
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular steering device which prevents steering exceeding an end abutting state without increasing the sizes of a reaction actuator and a reaction motor. <P>SOLUTION: The steering device 20 is structured to output a lock command signal to a lock mechanism 40, when steering is carried out by a steering wheel 21 and a steering motor rotation angle of a steering motor 27b is not changed, by an end abutting state detection processing 30h. Therefore, when the steering motor rotation angle of the steering motor 27b is not changed though steering is carried out by the steering wheel 21, rotations of a steering shaft 22 is prevented by the lock mechanism 40, so that the steering wheel 21 is locked by the lock mechanism 40 even when a driver intends to rotate the steering wheel 21 furthermore. Consequently, a load due to the reaction motor 24 is reduced, and steering exceeding the end abutting state is prevented without increasing the sizes of the reaction motor 24 and the reaction actuator. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアバイワイヤシステムに係る車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリングホイールと転舵機構とを機械的に接続するリンク機構を設けることなく、ステアリングホイールの操作状態に基づいて転舵輪の目標実舵角を決定し、この決定された目標実舵角に転舵輪を制御する、いわゆるステアバイワイヤシステム（以下「ＳＢＷシステム」という。）が提案されている。このようなＳＢＷシステムにおいては、ステアリングホイールと転舵機構とをリンク機構により機械的に接続した操舵装置とほぼ同様の操舵感覚をステアリングホイールを介して運転者に与えるため、ステアリングホイールによる操舵方向とは反対向きに作用する反力を付与する反力アクチュエータや反力モータを備えるものがある（特許文献１）。
【０００３】
そして、このような反力アクチュエータや反力モータを備えたＳＢＷシステムにおいては、転舵輪をこれ以上は切ることができない最大転舵状態やラック端（以下「エンド当て状態」と称する。）までステアリングホイールが切り込まれている場合には、そのような操舵状態を運転者に伝えるため、通常、最大の反力を反力アクチュエータ等により発生させる制御を行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２５７３３号公報（第２頁〜第７頁、図１〜図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反力アクチュエータあるいは反力モータのいずれにしても、発生可能な反力には限界がある。そのため、当該反力を超過した力によりステアリングホイールをさらに切込み方向に操舵すれば、本来のエンド当て状態を超えてステアリングホイールが切り込まれる結果、例えば、ステアリングホイールの中立位置がずれてしまうという問題がある。
【０００６】
また、本来のエンド当て状態に至っていなくても、転舵輪が道路上の縁石に当たっていたり轍等の溝に嵌り込んだりしている場合には、転舵機構では転舵できない状況が発生するため、前述と同様の問題が生じ得る。
【０００７】
さらに、ステアリングホイールの回転に対し、転舵機構による転舵角の変動比を車速等に基づいて可変にするような可変ギヤ比システム（いわゆるＶＧＲＳ）を採用したＳＢＷシステムにおいては、ステアリングホイール側から見えるエンド当て状態がギヤ比ごとに異なる（ＶＧＲＳは登録商標）。そのため、例えば、ステアリングホイールの回転量が同じであっても、ギヤ比が小さく設定される低速走行時や停車時の方が、ギヤ比が大きく設定される高速走行時に比べて、大きく転舵されるので上述した問題がより顕著に発生する。
【０００８】
このような問題は、運転者による操舵トルクを十分に超えるトルクを反力アクチュエータや反力モータによって発生させることができれば解決するものではあるが、そのためには反力アクチュエータや反力モータの大型化を伴うことから、ＳＢＷシステムの大型重量化さらには製品コストの上昇をも招くという新たな問題の発生を招く。したがって、このような構成は安易に採用することはできないという実情がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、反力アクチュエータや反力モータの大型化を伴うことなく、エンド当て状態を超えた操舵を防止し得る車両用操舵装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の車両用操舵装置では、ステアリングホイールによる操作状態に基づいて転舵輪の目標実舵角を決定する目標実舵角決定手段と、前記目標実舵角決定手段により決定された目標実舵角に前記転舵輪を制御する転舵モータを有する転舵制御機構と、前記転舵制御機構による転舵状態に基づいて前記ステアリングホイールによる操舵方向とは反対向きに作用させる反力を決定する反力決定手段と、前記反力決定手段により決定された反力を発生させ、この発生した反力を、前記ステアリングホイールに連結されたステアリング軸を介して前記ステアリングホイールに与える反力モータと、前記ステアリング軸の回転を阻止可能なステアリング軸回転阻止機構と、前記ステアリングホイールによる操舵がありかつ前記転舵モータの回転角が変化しない場合には、前記ステアリング軸の回転を阻止する制御を前記ステアリング軸回転阻止機構に行うステアリング軸回転阻止制御手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明では、目標実舵角決定手段により、ステアリングホイールによる操作状態に基づいて転舵輪の目標実舵角を決定し、転舵モータを有する転舵制御機構によりこの決定された目標実舵角に転舵輪を制御する。一方、反力決定手段により、転舵制御機構による転舵状態に基づいてステアリングホイールによる操舵方向とは反対向きに作用させる反力を決定し、この決定された反力を反力モータにより発生させ、この反力をステアリングホイールに連結されたステアリング軸を介してステアリングホイールに与える。そして、ステアリング軸回転阻止制御手段により、ステアリングホイールによる操舵がありかつ転舵モータの回転角が変化しない場合には、ステアリング軸の回転を阻止する制御をステアリング軸回転阻止機構に行う。これにより、ステアリングホイールによる操舵があるにもかかわらず転舵モータの回転角が変化しない場合や、転舵モータの回転角が変化しないにもかかわらずステアリングホイールによる操舵がある場合には、ステアリング軸回転阻止機構によりステアリング軸の回転を阻止することから、当該ステアリング軸に連結されたステアリングホイールを運転者がそれ以上回転させようとしても、そのようなステアリング操作をステアリング軸回転阻止機構により阻止することができる。このため、エンド当て状態を超えてステアリングホイールが切り込まれる事態等を当該ステアリング軸回転阻止機構により阻止できることから、反力アクチュエータや反力モータによる負担を軽減することができる。したがって、反力アクチュエータや反力モータの大型化を伴うことなく、エンド当て状態を超えた操舵を防止することができる。
【００１２】
また、請求項２の車両用操舵装置では、請求項１において、前記ステアリング軸回転阻止制御手段は、前記転舵モータにモータ電流が流れている場合に前記ステアリングホイールによる操舵があると判断することを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、ステアリング軸回転阻止制御手段は、転舵モータにモータ電流が流れている場合にステアリングホイールによる操舵があると判断する。即ち、転舵モータに対するトルク指令が与えられているときには、転舵モータにはモータ電流が流れることから、このモータ電流の有無によってステアリングホイールによる操舵があるか否かを判断することができる。これにより、このような構成を採ることによって、当該ステアリング軸回転阻止制御手段を容易に実現することができる。
【００１４】
さらに、請求項３の車両用操舵装置では、請求項２において、前記モータ電流は、所定の閾値を超えていることを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明では、ステアリング軸回転阻止制御手段は、転舵モータに所定の閾値を超えているモータ電流が流れている場合にステアリングホイールによる操舵があると判断する。これにより、転舵モータに流れるモータ電流が所定の閾値を超えていない場合には、ステアリングホイールによる操舵があるとは判断されないので、例えば、当該モータ電流にノイズ成分等が含まれてる場合においては、その影響を最小限に抑えながら、ステアリングホイールによる操舵がある否かを判断することができる。したがって、反力アクチュエータや反力モータの大型化を伴うことなく、エンド当て状態を超えた操舵を安定して防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用操舵装置の実施形態について図を参照して説明する。
まず本実施形態に係る車両用操舵装置（以下「操舵装置」という。）２０の構成を図１に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、操舵装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、操舵角センサ２３、ステアリングアクチュエータ２５、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０、ロック機構４０等により構成されている、ＳＢＷシステムである。
即ち、操舵装置２０は、ステアリングホイール２１と転舵輪ＦＲ、ＦＬのステアリングアクチュエータ２５とを機械的に接続するリンク機構を設けることなく、ステアリングホイール２１の操作状態を操舵角センサ２３により検出し、この操舵角センサ２３から出力された操舵角θｈに基づいて転舵輪ＦＲ、ＦＬの目標実舵角をＳＢＷ＿ＥＣＵ３０により決定し、この決定された目標実舵角に転舵輪ＦＲ、ＦＬをステアリングアクチュエータ２５により制御するものである。
【００１８】
ステアリングホイール２１は、ステアリング軸２２の一端側に連結されており、このステアリング軸２２にはＳＢＷ＿ＥＣＵ３０に接続された操舵角センサ２３が取り付けられている。これにより、ステアリングホイール２１の操作状態を操舵角センサ２３により検出し、ステアリングホイール２１の操舵角θｈをＳＢＷ＿ＥＣＵ３０に出力している。
【００１９】
このステアリング軸２２の他端側には、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０に接続された反力モータ２４がロック機構４０を介して連結されている。この反力モータ２４は、ステアリングホイール２１と転舵機構とをリンク機構により機械的に接続した操舵装置とほぼ同様の操舵感覚を、ステアリングホイール２１を操作する運転者に対して与えるもので、例えば最大出力として約７０Ｗのものが用いられている。この反力モータ２４は、後述するように、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０により制御されている。なお、この反力モータ２４とステアリング軸２２との間に介在するロック機構４０は、後述するように、ステアリング軸２２の回転を阻止し得る構成を有し、これもまたＳＢＷ＿ＥＣＵ３０により制御されている。
【００２０】
ステアリングアクチュエータ２５は、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０に接続された２個の転舵モータ２７ａ、２７ｂを内蔵しており、この転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力軸による回転運動を図略のボールねじ機構を介して両端に連結されたステアリングロッド２６に伝達する。これにより、図略のタイロッドやナックルアームを介在させてステアリングロッド２６に連結されている転舵輪ＦＲ、ＦＬを転舵可能にしている。
【００２１】
また、このステアリングアクチュエータ２５には、転舵モータ２７ａ、２７ｂの回転角をそれぞれ検出し得る回転角センサ２８ａ、２８ｂも内蔵されており、これらの回転角センサ２８ａ、２８ｂはＳＢＷ＿ＥＣＵ３０に接続されている。これにより転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力軸の回転量、つまり転舵モータ回転角を検出することができるため、後述するようなフィードバック制御によって転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力制御を可能にするとともに、転舵モータ２７ａ、２７ｂの回転を制御することにより目標実舵角に転舵輪ＦＲ、ＦＬを制御可能にしている。なお、ステアリングアクチュエータ２５は、特許請求の範囲に記載の「転舵制御機構」に相当するものである。
【００２２】
ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０は、図略のＣＰＵを中心にＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ装置、各種の入出力インタフェイスやモータ駆動回路等を備えた制御装置で、入力ポートには前述の操舵角センサ２３や回転角センサ２８ａ、２８ｂ等が電気的に接続され、また出力ポートには前述の反力モータ２４、転舵モータ２７ａ、２７ｂやロック機構４０等が電気的に接続されている。これにより、各種センサにより検出された信号のＳＢＷ＿ＥＣＵ３０への入力や、各モータやロック機構４０に対する制御信号の出力を可能にしている。
【００２３】
ここで、ロック機構４０の構成および作動を図２を参照して説明する。
図２に示すように、ロック機構４０は、主に、ハウジング４１、ロックリング４２、ロックピン４３、支軸４４、ソレノイド４５等により構成されている。なお、ロック機構４０は、特許請求の範囲に記載の「ステアリング軸回転阻止機構」に相当するものである。
【００２４】
ハウジング４１は、ロック機構４０を構成するロックリング４２、ロックピン４３、ソレノイド４５等をその内部に収容する機能とロック機構４０自体を外部（例えば車両のボディ構造体等）に固定する機能を有するものである。なお、このハウジング４１には、当該ロック機構４０をステアリング軸２２が回転自在に貫通可能な図略の孔部が形成されている。
【００２５】
ロックリング４２は、ロック機構４０を貫通しているステアリング軸２２の外側全周にわたって取付固定されるとともに、その外周には周方向所定間隔ごとに軸方向に延びるロック溝４２ａが形成されている。一方、ロックピン４３はその一端側先端にロック溝４２ａに係合可能な爪部４３ａが形成されているとともに他端側に向かって「への字」形状に全体が形成され、その屈曲部位には支軸４４が貫通可能な軸孔が形成されている。またロックピン４３の他端は、ソレノイド４５のプランジャ４５ｂの先端を連結可能な連結端４３ｂが構成されている。
【００２６】
支軸４４は、ロックピン４３の軸孔に貫通して軸支可能な軸径を有するもので、この支軸４４に軸支されたロックピン４３が当該軸中心に回転した場合に、ロックピン４３の爪部４３ａがロックリング４２のロック溝４２ａに係合し得るように、当該支軸４４の一端がハウジング４１に固定されている。またこの支軸４４には、ねじりコイルばね４６も装着されており、このねじりコイルばね４６は、当該支軸４４に軸支されたロックピン４３の爪部４３ａがロックリング４２のロック溝４２ａに係合する方向にロックピン４３を付勢している。
【００２７】
ソレノイド４５は、固定鉄心に巻回された電磁コイル４５ａと可動鉄心であるプランジャ４５ｂとから構成されており、入出力ピン４８を介して電磁コイル４５ａに励磁電流が供給されると、プランジャ４５ｂを電磁コイル４５ａ方向に電磁吸引する機能を有するものである。このプランジャ４５ｂの先端は、ロックピン４３の連結端４３ｂと連結可能に構成されている。そのため、支軸４４に軸支されたロックピン４３の連結端４３ｂがプランジャ４５ｂに連結されることにより、ソレノイド４５に励磁電流が供給された場合には、ロックピン４３をソレノイド４５方向に引き寄せる力がロックピン４３に作用することとなる。なお、入出力ピン４８を介して供給される励磁電流の有無は、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０による後述のエンド当て状態制御処理によって制御されている。
【００２８】
このように構成されたロック機構４０は、支軸４４に回転自在に軸支されたロックピン４３を有するととにも、当該ロックピン４３の爪部４３ａがロックリング４２のロック溝４２ａに係合する方向に、ねじりコイルばね４６の付勢力によって付勢されている。そのため、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０の制御によってソレノイド４５に励磁電流が供給されていない場合には、ロックリング４２のロック溝４２ａにロックピン４３の爪部４３ａが係合してロックリング４２をその回転方向に係止した状態を維持することから、当該ロックリング４２の回転が阻止される。その結果、当該ロックリング４２が取付固定されたステアリング軸２２の回転も阻止することができる。
【００２９】
一方、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０の制御によってソレノイド４５に励磁電流が供給されている場合には、ねじりコイルばね４６の付勢力に抗してロックピン４３がソレノイド４５方向に引き寄せられる。そのため、支軸４４を中心にロックリング４２のロック溝４２ａからロックピン４３の爪部４３ａが外れる方向に回転することから、ロックピン４３によるロックリング４２の係止が解かれて、ロックリング４２の回転阻止が解除される。その結果、当該ロックリング４２が取付固定されたステアリング軸２２の回転が可能となる。
【００３０】
次に、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０により制御される操舵装置２０の機能概要を、図３に示す機能ブロックを参照して説明する。
図３に示すように、操舵角センサ２３により検出されたステアリングホイール２１の操舵角θｈである位置指令がＳＢＷ＿ＥＣＵ３０に入力されると、位置制御処理３０ａにより、当該操舵角θｈに応じた目標操舵角に転舵輪ＦＲ、ＦＬを転舵制御可能なステアリングロッド２６の位置を求める演算が行われる。
【００３１】
次にトルク分配処理３０ｂにより、２つの転舵モータ２７ａ、２７ｂによって発生させるトルクを決定するトルク分配演算として、転舵モータ２７ａ、２７ｂにより発生させるトルクに対応する電流指令値を求める演算が行われる。
電流制御処理３０ｃでは、トルク分配処理３０ｂにより得られた電流指令値に対するモータ駆動電流を転舵モータ２７ａに供給し得るように図略のＰＷＭ回路等を制御する。そのため、転舵モータ２７ａに供給されるモータ駆動電流は、電流センサ３５ａにより検出される転舵モータ電流として電流制御処理３０ｃにフィードバック入力され、また転舵モータ２７ａの回転角は、回転角センサ２８ａにより検出される転舵モータ回転角または検出位置として位置制御処理３０ａおよび電流制御処理３０ｃにフィードバック入力される。同様に、転舵モータ２７ｂに供給されるモータ駆動電流が電流制御処理３０ｄにより制御される。
【００３２】
これにより、転舵モータ２７ａ、２７ｂには、トルク分配処理３０ｂにより分配された指令トルクをそれぞれ発生させることができるため、当該トルクによりステアリングアクチュエータ２５のステアリングロッド２６をステアリングホイール２１の操舵角θｈに応じた位置に制御でき、図略のタイロッドやナックルアームを介して転舵輪ＦＲ、ＦＬを目標実舵角に転舵することが可能となる。
【００３３】
ここで、電流センサ３５ｂによる検出される転舵モータ電流と回転角センサ２８ｂにより検出される転舵モータ回転角は、反力推定処理３０ｅにも入力される。これにより、ステアリングホイール２１の他端側に連結された反力モータ２４に発生させるべき反力を演算している。即ち、ステアリングホイール２１を操作する運転者に対して、適当な操舵感を与えるために必要となる、操舵回転方向とは逆回転方向にステアリングホイール２１を回転させる回転力（反力）を、反力推定処理３０ｅにより演算している。
【００３４】
反力推定処理３０ｅにより反力が演算されると、反力モータ２４により発生させる反力に対応する電流指令値を、反力特性マップ３０ｆにより求める処理が行われ、これにより求められた電流指令値に対するモータ駆動電流を反力モータ２４に供給し得るように、電流制御処理３０ｇにより図略のＰＷＭ回路等を制御する。なお、この電流制御処理３０ｇにも、反力モータ２４に供給されるモータ駆動電流が電流センサ３６による検出される反力モータ電流としてフィードバック入力される。これにより、反力モータ２４には、ステアリングアクチュエータ２５のステアリングロッド２６の位置に応じた反力を発生させ得るため、ステアリングホイール２１を操作する運転者に適当な操舵感を与えることが可能となる。
【００３５】
また、電流センサ３５ｂによる検出される転舵モータ電流と回転角センサ２８ｂにより検出される転舵モータ回転角は、エンド当て状態検出処理３０ｈにも入力される。このエンド当て状態検出処理３０ｈは、次に図４を参照して説明するエンド当て状態検出処理を実行することによりロック指令およびロック解除指令を前述したロック機構４０に出力し、ステアリング軸２２の回転を阻止する制御を行っている。
【００３６】
ここで、当該エンド当て状態検出処理３０ｈにより実行されるエンド当て状態検出処理の流れを図４を参照して説明する。なおこの処理は、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０により、一定時間（例えば５ミリ秒）ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、これに関する一連のメインルーチンの説明は省略する。
【００３７】
図４に示すように、まずステップＳ１０１により、前回の転舵角をメモリ装置から取得する処理が行われる。即ち、前回のこのエンド当て状態検出処理を実行した際（Ｓ１０３）に取得された転舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角がメモリ装置に記憶されているので、それを読み出す処理を行う。
【００３８】
次のステップＳ１０３では、現在の転舵角を取得するとともに、取得した現在の転舵角をメモリ装置に格納する処理が行われる。即ち、回転角センサ２８ｂにより検出された転舵モータ回転角を現在の転舵角として取得し、またそれをメモリ装置の所定領域に格納する。これにより、次のステップＳ１０５により、前回の転舵角と今回の転舵角とを比較することで、転舵角に変化がないか否かを判断することができる。また今回の転舵角を記憶することにより、次回、このエンド当て状態検出処理を実行した際に今回の転舵角を前回の転舵角として読み出すことができる（Ｓ１０１）。
【００３９】
ステップＳ１０５では、転舵角が変化しないか否かを判断する処理が行われる。例えば、前回の転舵角と今回の転舵角とを比較して両角度に所定の角度差以上の差異がない場合には「転舵モータ２７ｂの回転角が変化しない」と判断して（Ｓ１０５でＹｅｓ）、ステップＳ１０７に処理を移行する。これに対し、両角度に所定の角度差以上の差異がある場合には「転舵モータ２７ｂの回転角が変化しない」とは判断できない、つまり転舵モータ２７ｂの回転角は変化していると判断して（Ｓ１０５でＮｏ）、ステップＳ１１９に処理を移行する。
【００４０】
ステップＳ１０７では、転舵モータ２７ｂの転舵モータ電流を取得する処理が行われる。即ち、電流センサ３５ｂにより検出された転舵モータ電流を取得することによって、ステアリングホイール２１による操舵状態を検出する処理が行われる。ステップＳ１０５により転舵角が変化しないと判断した場合には、ステアリングホイール２１が操舵されているにもかかわらず、転舵モータ２７ｂの回転が妨げられている可能性がある一方で、操舵されている場合にはトルク分配処理３０ｂにより転舵モータ２７ａ、２７ｂに対してトルク指令が出力されるので、転舵モータ電流の有無によってステアリングホイール２１による操舵の有無を検出可能となる。なお転舵モータ電流は、特許請求の範囲に記載の「モータ電流」に相当するものである。
【００４１】
ステップＳ１０９では、転舵モータ電流が所定の閾値を超えているか否かを判断する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０７により取得された転舵モータ電流が所定の閾値を超えている場合には（Ｓ１０９でＹｅｓ）、転舵モータ２７ａ、２７ｂに対して操舵によるトルク指令が出力されている、つまり「ステアリングホイール２１による操舵がある」と判断できるので、続くステップＳ１１１によりタイマカウンタをインクリメント（＋１の加算）する処理が行われる。ここで所定の閾値を基準に転舵モータ電流の有無を判断しているのは、回転角センサ２８ｂにより検出された信号にはノイズ成分等の誤差要因が含まれている可能性があるため、それによる判断誤りを防止するためである。
【００４２】
ステップＳ１１１によりタイマカウンタがインクリメントされると、次のステップＳ１１５では、一定時間を経過したか否かを判断する処理が行われる。即ち、本エンド当て状態検出処理は、例えば５ミリ秒間隔で繰り返し実行されるため、操舵途中において転舵輪ＦＲ、ＦＬが一時的に比較的浅い轍等に嵌り込んだとき等に生じ得る制御遅れによるものを本エンド当て状態検出処理によるロック指令の対象から除外すべく、このように一定時間の経過の有無をステップＳ１１５により判断している。そのため、一定時間として、例えば１秒間に相当するタイマカウンタ値を、今回のタイマカウンタ値が超えているか否かをこのステップにより判断する。
【００４３】
そして、これまで実行された本エンド当て状態検出処理によりタイマカウンタがインクリメントされ続けた結果、今回のタイマカウンタ値が判断処理により当該一定時間を経過したと判断した場合には（Ｓ１１５でＹｅｓ）、転舵輪ＦＲ、ＦＬをこれ以上は切ることができないエンド当て状態までステアリングホイール２１が切り込まれている可能性や、転舵輪ＦＲ、ＦＬが道路上の縁石に当たっていたり轍等の溝に嵌り込んだりしている可能性が高いと判断することができるので、ステップＳ１１７に処理を移行してロック機構４０に対してロック指令信号を出力する処理が行われる。ここでＳＢＷ＿ＥＣＵ３０から出力されるロック指令信号は、例えば、ロック機構４０のドライバ回路に、ロック機構４０のソレノイド４５に励磁電流を供給する制御を指示するものである。ステップＳ１１７による処理が終了すると、一連の本エンド当て状態検出処理を終了し、次回の処理の開始に備える。なお本ステップＳ１１７は、特許請求の範囲に記載の「ステアリング軸の回転を阻止する制御」に相当するものである。
【００４４】
一方、ステップＳ１０７により取得された転舵モータ電流が所定の閾値を超えていない場合には（Ｓ１０９でＮｏ）、「ステアリングホイール２１による操舵がある」とは判断できないので、続くステップＳ１１３によりタイマカウンタをゼロクリア（０をセット）する処理が行われた後、ステップＳ１１９に処理を移行する。
【００４５】
ステップＳ１１９は、ステップＳ１０５により転舵角が変化していると判断された場合（Ｓ１０５でＮｏ）や、ステップＳ１０９により転舵モータ電流が所定の閾値を超えていないと判断された場合（Ｓ１０９でＮｏ）に行われる処理で、ロック機構４０に対してロック解除信号を出力する処理を行うものである。即ち、これらの場合には、運転者によるステアリングホイール２１の操作が行われていると判断できる場合や（Ｓ１０５でＮｏ）、運転者によるステアリングホイール２１の操作が行われていないと判断できる場合（Ｓ１０９でＮｏ）であるから、エンド当て状態までステアリングホイール２１が切り込まれている可能性等があるとは判断できないので、本ステップでは、ロック機構４０に対してロック解除信号を出力する処理が行われる。ここでＳＢＷ＿ＥＣＵ３０から出力されるロック解除信号は、例えば、ロック機構４０のドライバ回路に、ロック機構４０のソレノイド４５に励磁電流を供給しない制御を指示するものである。なおステップＳ１１９による処理が終了すると、一連の本エンド当て状態検出処理を終了し、次回の処理の開始に備える。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る操舵装置２０によると、ＳＢＷ＿ＥＣＵ３０によるエンド当て状態検出処理３０ｈにより、ステアリングホイール２１による操舵があり（Ｓ１０９でＹｅｓ）かつ転舵モータ２７ｂの転舵モータ回転角が変化しない場合（Ｓ１０５でＹｅｓ）には、ロック指令信号をロック機構４０に出力する。これにより、ステアリングホイール２１による操舵があるにもかかわらず転舵モータ２７ｂの転舵モータ回転角が変化しない場合や、転舵モータ２７ｂの転舵モータ回転角が変化しないにもかかわらずステアリングホイール２１による操舵がある場合には、ロック機構４０によりステアリング軸２２の回転を阻止することから、ステアリング軸２２に連結されたステアリングホイール２１を運転者がそれ以上回転させようとしても、そのようなステアリング操作をロック機構４０により阻止することができる。このため、エンド当て状態を超えてステアリングホイール２１が切り込まれる事態等をロック機構４０により阻止できることから、反力モータ２４による負担を軽減することができる。即ち、運転者による操舵トルクを十分に超えるトルクを発生可能な出力（例えば３００Ｗ）を反力モータの最大出力として要求する必要がないので、その分、反力モータ２４に要求される最大出力を小さく設定することができる。したがって、反力モータ２４や反力アクチュエータの大型化を伴うことなく、エンド当て状態を超えた操舵を防止することができる。
【００４７】
なお、上述した実施形態では、ステアリング軸回転阻止機構としてのロック機構４０はそのハウジング４１を外部（例えば車両のボディ構造体等）に固定する構成を採ったが、本発明ではこれに限られることはなく、例えば、転舵制御機構としてのステアリングアクチュエータ２５に転舵輪ＦＲ、ＦＬを制御可能なラックアンドピニオン機構を設け、このピニオン軸に当該ハウジング４１を連結する構成を採っても良い。これにより、ロック機構４０によりステアリング軸２２の回転が阻止されると、ステアリング軸２２とロック機構４０とが一体となってピニオン軸に連結されるため、ラックアンドピニオン機構、ピニオン軸、ステアリング軸２２およびステアリングホイール２１を介して実際の路面反力を運転者に伝えることができる。またこれにより、ステアリングホイール２１と転舵機構とは、ロック機構４０を介して機械的にリンク機構により接続されるので、「ステアリングホイールによる操舵がありかつ転舵モータの回転角が変化しない場合」にはマニュアルステアリング操作を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【図２】図１に示すロック機構の斜視図である。
【図３】本実施形態に係る車両用操舵装置の主な機能構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る車両用操舵装置のＳＢＷ＿ＥＣＵ３０により処理されるエンド当て状態検出処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０操舵装置（車両用操舵装置）
２１ステアリングホイール
２２ステアリン軸
２３操舵角センサ（目標実舵角決定手段）
２４反力モータ
２５ステアリングアクチュエータ（転舵制御機構）
２７ａ、２７ｂ転舵モータ
２８ａ、２８ｂ回転角センサ
３０ＳＢＷ＿ＥＣＵ（目標実舵角決定手段、反力決定手段、ステアリング軸回転阻止制御手段）
３０ａ位置制御処理（目標実舵角決定手段）
３０ｂトルク分配処理（目標実舵角決定手段）
３０ｃ電流制御処理（目標実舵角決定手段）
３０ｄ電流制御処理（目標実舵角決定手段）
３０ｅ反力推定処理（反力決定手段）
３０ｆ反力特性マップ（反力決定手段）
３０ｇ電流制御処理（反力決定手段）
３０ｈエンド当て状態検出処理（ステアリング軸回転阻止制御手段）
３５ａ、３５ｂ、３６電流センサ
４０ロック機構（ステアリング軸回転阻止機構）
ＦＲ、ＦＬ転舵輪[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering system related to a steer-by-wire system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a target actual steering angle of a steered wheel is determined based on an operation state of a steering wheel without providing a link mechanism that mechanically connects the steering wheel and the steering mechanism, and the determined target actual steering angle is determined. A so-called steer-by-wire system (hereinafter referred to as an "SBW system") for controlling steered wheels has been proposed. In such an SBW system, a steering feeling similar to that of a steering device in which a steering wheel and a turning mechanism are mechanically connected by a link mechanism is given to the driver via the steering wheel. Include a reaction force actuator or a reaction force motor that applies a reaction force acting in the opposite direction (Patent Document 1).
[0003]
In an SBW system provided with such a reaction force actuator or reaction force motor, the steering wheel is steered to a maximum steering state in which the steered wheels cannot be turned any more and a rack end (hereinafter referred to as an "end contact state"). When the wheel is cut, control for generating a maximum reaction force by a reaction force actuator or the like is usually performed to inform the driver of such a steering state.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-225733 (Pages 2 to 7, FIGS. 1 to 4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a limit to the reaction force that can be generated by either the reaction actuator or the reaction motor. Therefore, if the steering wheel is further steered in the notch direction by a force exceeding the reaction force, the steering wheel is turned beyond the original end contact state, for example, the neutral position of the steering wheel is shifted. There is.
[0006]
Also, even if the steered wheels are hitting the curb on the road or being fitted in a groove such as a rut, even if the steered wheels have not reached the original end contact state, a situation occurs in which the steered mechanism can not steer. However, the same problem as described above may occur.
[0007]
Further, in an SBW system that employs a variable gear ratio system (so-called VGRS) in which a variation ratio of a turning angle of a steering mechanism with respect to rotation of a steering wheel is made variable based on a vehicle speed or the like, a steering wheel side is used. The visible end contact state differs for each gear ratio (VGRS is a registered trademark). Therefore, for example, even when the amount of rotation of the steering wheel is the same, the vehicle is steered more largely during low-speed running or when the vehicle is stopped when the gear ratio is set smaller than during high-speed running when the gear ratio is set larger. Therefore, the above-mentioned problem occurs more remarkably.
[0008]
Such a problem can be solved if the reaction force actuator or the reaction force motor can generate a torque sufficiently exceeding the steering torque by the driver, but for that purpose, the size of the reaction force actuator or the reaction force motor must be increased. This causes a new problem that the SBW system increases in size and weight and also increases the product cost. Therefore, there is a fact that such a configuration cannot be easily adopted.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent steering beyond an end contact state without enlarging a reaction force actuator or a reaction force motor. It is an object of the present invention to provide a vehicle steering device that can be obtained.
[0010]
Means for Solving the Problems and Actions and Effects of the Invention
In order to achieve the above object, in the vehicle steering apparatus according to claim 1, target actual steering angle determining means for determining a target actual steering angle of a steered wheel based on an operation state of a steering wheel, and the target actual steering angle determining means A steering control mechanism having a steering motor for controlling the steered wheels at the target actual steering angle determined by the above, and acting in a direction opposite to a steering direction by the steering wheel based on a steering state by the steering control mechanism. A reaction force determining means for determining a reaction force to be generated, and a reaction force determined by the reaction force determination means, and the generated reaction force is transmitted to the steering wheel via a steering shaft connected to the steering wheel. A reaction force motor to be applied, a steering shaft rotation preventing mechanism capable of preventing rotation of the steering shaft, and steering by the steering wheel. When the rotation angle of the serial steering motor is not changed, and technical features in that it comprises a steering shaft rotation preventing control unit for performing control to prevent rotation of the steering shaft to the steering shaft rotation preventing mechanism.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, the target actual steering angle determining means determines the target actual steering angle of the steered wheels based on the operation state of the steering wheel, and the target actual steering angle determined by the steering control mechanism having the steering motor. Control the steered wheels to the steering angle. On the other hand, the reaction force determining means determines a reaction force acting in the direction opposite to the steering direction by the steering wheel based on the turning state by the turning control mechanism, and generates the determined reaction force by the reaction motor. This reaction force is applied to the steering wheel via a steering shaft connected to the steering wheel. When the steering wheel is steered by the steering wheel and the rotation angle of the steering motor does not change, the steering shaft rotation prevention mechanism controls the steering shaft rotation prevention mechanism. Thus, when the rotation angle of the steering motor does not change despite the steering by the steering wheel, or when the steering by the steering wheel does not change without the rotation angle of the steering motor, the steering shaft Since the rotation of the steering shaft is prevented by the rotation prevention mechanism, even if the driver tries to further rotate the steering wheel connected to the steering shaft, such steering operation is prevented by the steering shaft rotation prevention mechanism. Can be. For this reason, a situation in which the steering wheel is turned beyond the end contact state can be prevented by the steering shaft rotation prevention mechanism, so that the burden on the reaction force actuator and the reaction force motor can be reduced. Therefore, it is possible to prevent steering beyond the end contact state without increasing the size of the reaction force actuator or the reaction force motor.
[0012]
Further, in the vehicle steering system according to the second aspect, in the first aspect, the steering shaft rotation prevention control means determines that the steering by the steering wheel is performed when a motor current is flowing through the steering motor. Is a technical feature.
[0013]
According to the invention of claim 2, the steering shaft rotation prevention control means determines that the steering by the steering wheel is performed when the motor current is flowing through the steering motor. That is, when a torque command is given to the steering motor, a motor current flows through the steering motor, so whether or not steering by the steering wheel can be determined based on the presence or absence of the motor current. Thus, by adopting such a configuration, the steering shaft rotation prevention control means can be easily realized.
[0014]
Further, in the vehicle steering system according to the third aspect, in the second aspect, the technical feature is that the motor current exceeds a predetermined threshold value.
[0015]
According to the third aspect of the present invention, the steering shaft rotation prevention control means determines that the steering by the steering wheel has been performed when the motor current exceeding the predetermined threshold value is flowing through the steering motor. Accordingly, if the motor current flowing through the steering motor does not exceed the predetermined threshold, it is not determined that steering by the steering wheel is performed.For example, when the motor current includes a noise component or the like, It is possible to determine whether or not steering is performed by the steering wheel while minimizing the influence. Therefore, steering beyond the end contact state can be stably prevented without increasing the size of the reaction force actuator or the reaction force motor.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a vehicle steering system of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a configuration of a vehicle steering system (hereinafter, referred to as “steering system”) 20 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0017]
As shown in FIG. 1, the steering device 20 is an SBW system mainly including a steering wheel 21, a steering angle sensor 23, a steering actuator 25, an SBW_ECU 30, a lock mechanism 40, and the like.
That is, the steering device 20 detects the operation state of the steering wheel 21 by the steering angle sensor 23 without providing a link mechanism that mechanically connects the steering wheel 21 and the steering actuators 25 of the steered wheels FR and FL. The SBW_ECU 30 determines target actual steering angles of the steered wheels FR and FL based on the steering angle θh output from the steering angle sensor 23, and sets the steered wheels FR and FL to the determined target actual steering angles by the steering actuator 25. Control.
[0018]
The steering wheel 21 is connected to one end of a steering shaft 22, and a steering angle sensor 23 connected to the SBW_ECU 30 is attached to the steering shaft 22. Thus, the operation state of the steering wheel 21 is detected by the steering angle sensor 23, and the steering angle θh of the steering wheel 21 is output to the SBW_ECU 30.
[0019]
A reaction motor 24 connected to the SBW_ECU 30 is connected to the other end of the steering shaft 22 via a lock mechanism 40. The reaction force motor 24 gives a driver who operates the steering wheel 21 a steering feeling substantially similar to that of a steering device in which the steering wheel 21 and the steering mechanism are mechanically connected by a link mechanism. About 70 W is used as the maximum output. The reaction motor 24 is controlled by the SBW_ECU 30 as described later. The lock mechanism 40 interposed between the reaction force motor 24 and the steering shaft 22 has a configuration capable of preventing the rotation of the steering shaft 22 as described later, and is also controlled by the SBW_ECU 30. I have.
[0020]
The steering actuator 25 incorporates two steering motors 27a and 27b connected to the SBW_ECU 30. Rotational movement of the steering motors 27a and 27b by output shafts is controlled at both ends via ball screw mechanisms (not shown). To the steering rod 26 connected to the steering rod 26. As a result, the steered wheels FR and FL connected to the steering rod 26 via a tie rod or knuckle arm (not shown) can be steered.
[0021]
The steering actuator 25 also incorporates rotation angle sensors 28a and 28b that can detect the rotation angles of the steering motors 27a and 27b, respectively. These rotation angle sensors 28a and 28b are connected to the SBW_ECU 30. I have. This makes it possible to detect the amount of rotation of the output shafts of the steering motors 27a and 27b, that is, the rotation angle of the steering motors, so that the output control of the steering motors 27a and 27b can be performed by feedback control described later. By controlling the rotation of the steering motors 27a and 27b, the steered wheels FR and FL can be controlled to the target actual steering angle. The steering actuator 25 corresponds to a "steering control mechanism" described in the claims.
[0022]
The SBW_ECU 30 is a control device including a CPU (not shown), a memory device such as a ROM and a RAM, various input / output interfaces, a motor drive circuit, and the like. The input ports include the steering angle sensor 23 and the rotation angle. The sensors 28a and 28b are electrically connected, and the output port is electrically connected to the reaction motor 24, the steering motors 27a and 27b, the lock mechanism 40, and the like. Thus, it is possible to input signals detected by various sensors to the SBW_ECU 30 and output control signals to each motor and the lock mechanism 40.
[0023]
Here, the configuration and operation of the lock mechanism 40 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the lock mechanism 40 mainly includes a housing 41, a lock ring 42, a lock pin 43, a support shaft 44, a solenoid 45, and the like. The lock mechanism 40 corresponds to a “steering shaft rotation prevention mechanism” described in the claims.
[0024]
The housing 41 has a function of accommodating a lock ring 42, a lock pin 43, a solenoid 45, and the like, which constitute the lock mechanism 40, and a function of fixing the lock mechanism 40 itself to the outside (for example, a vehicle body structure). Things. The housing 41 has an unillustrated hole through which the steering shaft 22 can freely pass through the lock mechanism 40.
[0025]
The lock ring 42 is attached and fixed over the entire outer periphery of the steering shaft 22 penetrating the lock mechanism 40, and has a lock groove 42a extending in the axial direction at predetermined circumferential intervals on the outer periphery. On the other hand, the lock pin 43 has a claw portion 43a formed at one end end thereof which can be engaged with the lock groove 42a, and is formed in an "L" shape toward the other end side. Is formed with a shaft hole through which the support shaft 44 can pass. The other end of the lock pin 43 forms a connection end 43b to which the tip of the plunger 45b of the solenoid 45 can be connected.
[0026]
The support shaft 44 has a shaft diameter that can be supported through the shaft hole of the lock pin 43. When the lock pin 43 supported by the support shaft 44 rotates about the shaft, the lock pin 43 One end of the support shaft 44 is fixed to the housing 41 so that the claw 43a of the 43 can engage with the lock groove 42a of the lock ring 42. A torsion coil spring 46 is also mounted on the support shaft 44, and the torsion coil spring 46 has a claw 43 a of a lock pin 43 supported by the support shaft 44 in a lock groove 42 a of the lock ring 42. The lock pin 43 is biased in the engaging direction.
[0027]
The solenoid 45 includes an electromagnetic coil 45a wound around a fixed iron core and a plunger 45b as a movable iron core. When an exciting current is supplied to the electromagnetic coil 45a via the input / output pin 48, the plunger 45b is turned off. It has a function of electromagnetically attracting in the direction of the electromagnetic coil 45a. The tip of the plunger 45b is configured to be connectable to the connection end 43b of the lock pin 43. Therefore, when the connecting end 43b of the lock pin 43 pivotally supported by the support shaft 44 is connected to the plunger 45b, when an exciting current is supplied to the solenoid 45, the force for pulling the lock pin 43 toward the solenoid 45 is exerted. Acts on the lock pin 43. The presence or absence of the excitation current supplied via the input / output pin 48 is controlled by the SBW_ECU 30 by an end contact state control process described later.
[0028]
The lock mechanism 40 thus configured has a lock pin 43 rotatably supported by a support shaft 44, and the claw 43 a of the lock pin 43 engages with the lock groove 42 a of the lock ring 42. It is urged by the urging force of the torsion coil spring 46 in the direction in which it is combined. Therefore, when the excitation current is not supplied to the solenoid 45 under the control of the SBW_ECU 30, the claw portion 43a of the lock pin 43 engages with the lock groove 42a of the lock ring 42 to engage the lock ring 42 in its rotational direction. By maintaining the stopped state, the rotation of the lock ring 42 is prevented. As a result, the rotation of the steering shaft 22 to which the lock ring 42 is fixed can also be prevented.
[0029]
On the other hand, when the exciting current is supplied to the solenoid 45 under the control of the SBW_ECU 30, the lock pin 43 is drawn toward the solenoid 45 against the biasing force of the torsion coil spring 46. Therefore, since the claw 43a of the lock pin 43 is disengaged from the lock groove 42a of the lock ring 42 around the support shaft 44, the locking of the lock ring 42 by the lock pin 43 is released, and the lock ring 42 is released. Is stopped. As a result, the rotation of the steering shaft 22 to which the lock ring 42 is attached and fixed becomes possible.
[0030]
Next, an outline of functions of the steering device 20 controlled by the SBW_ECU 30 will be described with reference to functional blocks shown in FIG.
As shown in FIG. 3, when a position command that is the steering angle θh of the steering wheel 21 detected by the steering angle sensor 23 is input to the SBW_ECU 30, the target steering according to the steering angle θh is performed by the position control processing 30a. A calculation is performed to obtain the position of the steering rod 26 that can control the turning of the steered wheels FR and FL at the corners.
[0031]
Next, in the torque distribution processing 30b, as a torque distribution calculation for determining the torque generated by the two steering motors 27a and 27b, a calculation for obtaining a current command value corresponding to the torque generated by the steering motors 27a and 27b is performed. .
In the current control process 30c, an unillustrated PWM circuit or the like is controlled so that a motor drive current corresponding to the current command value obtained in the torque distribution process 30b can be supplied to the steering motor 27a. Therefore, the motor drive current supplied to the steering motor 27a is fed back to the current control process 30c as the steering motor current detected by the current sensor 35a, and the rotation angle of the steering motor 27a is determined by the rotation angle sensor 28a. Is fed back to the position control processing 30a and the current control processing 30c as the steering motor rotation angle or the detected position detected by the control. Similarly, the motor drive current supplied to the steering motor 27b is controlled by the current control processing 30d.
[0032]
This allows the steering motors 27a and 27b to generate the command torques distributed by the torque distribution processing 30b, respectively, so that the steering rods 26 of the steering actuator 25 are moved to the steering angle θh of the steering wheel 21 by the torques. Accordingly, the steered wheels FR and FL can be steered to the target actual steering angle via a tie rod or knuckle arm (not shown).
[0033]
Here, the steering motor current detected by the current sensor 35b and the steering motor rotation angle detected by the rotation angle sensor 28b are also input to the reaction force estimation processing 30e. Thereby, the reaction force to be generated by the reaction force motor 24 connected to the other end of the steering wheel 21 is calculated. That is, a rotational force (reaction force) for rotating the steering wheel 21 in a direction opposite to the steering rotation direction, which is necessary to give a driver who operates the steering wheel 21 an appropriate steering feeling, It is calculated by the force estimation processing 30e.
[0034]
When the reaction force is calculated by the reaction force estimation process 30e, a process of obtaining a current command value corresponding to the reaction force generated by the reaction motor 24 from the reaction force characteristic map 30f is performed. A current control process 30g controls a PWM circuit and the like (not shown) so that a motor drive current corresponding to the value can be supplied to the reaction force motor 24. The motor drive current supplied to the reaction force motor 24 is also fed back to the current control processing 30g as the reaction force motor current detected by the current sensor 36. Accordingly, a reaction force corresponding to the position of the steering rod 26 of the steering actuator 25 can be generated in the reaction force motor 24, so that a driver operating the steering wheel 21 can be given an appropriate steering feeling. .
[0035]
The steering motor current detected by the current sensor 35b and the steering motor rotation angle detected by the rotation angle sensor 28b are also input to the end contact state detection processing 30h. The end contact state detection processing 30h outputs a lock command and an unlock command to the lock mechanism 40 by executing the end contact state detection processing described with reference to FIG. The control which prevents is performed.
[0036]
Here, the flow of the end contact state detection processing executed by the end contact state detection processing 30h will be described with reference to FIG. This process is similar to an interrupt process that is repeatedly performed by the SBW_ECU 30 at regular intervals (for example, every 5 milliseconds), and a description of a series of main routines related to this process will be omitted.
[0037]
As shown in FIG. 4, first, in step S101, a process of acquiring the previous turning angle from the memory device is performed. That is, since the steered angles of the steered wheels FR and FL obtained at the time of executing the last end hit state detecting process (S103) are stored in the memory device, a process of reading the steered angles is performed.
[0038]
In the next step S103, a process of acquiring the current steering angle and storing the acquired current steering angle in the memory device is performed. In other words, the steering motor rotation angle detected by the rotation angle sensor 28b is acquired as the current steering angle, and is stored in a predetermined area of the memory device. Thus, in the next step S105, it is possible to determine whether or not the steering angle has changed by comparing the previous steering angle with the current steering angle. Also, by storing the current turning angle, the next turning angle can be read out as the previous turning angle when the end contact state detection processing is executed next time (S101).
[0039]
In step S105, a process for determining whether or not the turning angle has changed is performed. For example, comparing the previous steering angle with the current steering angle, if there is no difference between the two angles that is equal to or greater than a predetermined angle difference, it is determined that "the rotation angle of the steering motor 27b does not change" ( (Yes in S105), the process proceeds to step S107. On the other hand, if the two angles have a difference equal to or more than the predetermined angle difference, it cannot be determined that “the rotation angle of the steering motor 27b does not change”, that is, if the rotation angle of the steering motor 27b has changed. After making a determination (No in S105), the process proceeds to step S119.
[0040]
In step S107, a process of acquiring the turning motor current of the turning motor 27b is performed. That is, the process of detecting the steering state by the steering wheel 21 is performed by acquiring the steering motor current detected by the current sensor 35b. If it is determined in step S105 that the steering angle does not change, there is a possibility that the rotation of the steering motor 27b may be hindered despite the fact that the steering wheel 21 is being steered. In this case, a torque command is output to the steering motors 27a and 27b by the torque distribution processing 30b, so that the presence or absence of steering by the steering wheel 21 can be detected by the presence or absence of the steering motor current. The turning motor current corresponds to the “motor current” described in the claims.
[0041]
In step S109, processing is performed to determine whether or not the turning motor current exceeds a predetermined threshold. That is, when the steering motor current acquired in step S107 exceeds the predetermined threshold (Yes in S109), a steering torque command is output to the steering motors 27a and 27b, that is, " It is determined that there is steering by the steering wheel 21 ", and the process of incrementing the timer counter (adding +1) is performed in the subsequent step S111. Here, the reason for judging the presence or absence of the steering motor current based on the predetermined threshold value is that the signal detected by the rotation angle sensor 28b may include an error factor such as a noise component. This is to prevent erroneous judgment.
[0042]
When the timer counter is incremented in step S111, in the next step S115, a process of determining whether or not a predetermined time has elapsed is performed. That is, since the end contact state detection processing is repeatedly executed at intervals of, for example, 5 milliseconds, a control delay that may occur when the steered wheels FR and FL temporarily enter a relatively shallow rut or the like during steering. In step S115, it is determined whether or not a certain period of time has passed in order to exclude from the lock command by the end hit state detection processing. Therefore, it is determined in this step whether or not the current timer counter value exceeds a timer counter value corresponding to, for example, one second as a fixed time.
[0043]
When the timer counter continues to be incremented by the end hit state detection processing executed so far, and the current timer counter value is determined to have passed the predetermined time by the determination processing (Yes in S115), Possibility that the steering wheel 21 is cut to an end contact state where the steered wheels FR and FL cannot be cut any more, or the steered wheels FR and FL hit a curb on a road or fit into a groove such as a rut. Since it can be determined that there is a high possibility that the lock is performed, the process proceeds to step S117 to perform a process of outputting a lock command signal to the lock mechanism 40. Here, the lock command signal output from the SBW_ECU 30 instructs, for example, a driver circuit of the lock mechanism 40 to perform control for supplying an excitation current to the solenoid 45 of the lock mechanism 40. When the processing in step S117 ends, a series of the end contact state detection processing ends, and the system prepares for the start of the next processing. Step S117 corresponds to "control for preventing rotation of the steering shaft" described in the claims.
[0044]
On the other hand, if the steering motor current obtained in step S107 does not exceed the predetermined threshold value (No in S109), it cannot be determined that "there is steering by the steering wheel 21". Is reset to zero (set to 0), the process proceeds to step S119.
[0045]
In step S119, when it is determined in step S105 that the steering angle has changed (No in S105), or when it is determined in step S109 that the steering motor current does not exceed the predetermined threshold (in step S109). In the process performed in No), a process of outputting a lock release signal to the lock mechanism 40 is performed. That is, in these cases, it can be determined that the driver has operated the steering wheel 21 (No in S105), or it can be determined that the driver has not operated the steering wheel 21 (No in S105). Since it is No in S109), it cannot be determined that there is a possibility that the steering wheel 21 is cut to the end contact state, and therefore, in this step, a process of outputting an unlock signal to the lock mechanism 40 is performed. Done. Here, the unlock signal output from the SBW_ECU 30 instructs, for example, a driver circuit of the lock mechanism 40 to perform control not to supply an exciting current to the solenoid 45 of the lock mechanism 40. When the process in step S119 ends, the series of end hit state detection processes ends, and the process prepares for the start of the next process.
[0046]
As described above, in the steering device 20 according to the present embodiment, the steering by the steering wheel 21 is performed by the end contact state detection processing 30h by the SBW_ECU 30 (Yes in S109), and the turning motor rotation of the turning motor 27b is performed. If the angle does not change (Yes in S105), a lock command signal is output to the lock mechanism 40. Thus, the steering wheel rotation angle of the steering motor 27b does not change despite the steering by the steering wheel 21, or the steering wheel rotation angle of the steering motor 27b does not change regardless of the steering motor 27b. In the case where steering is performed, the rotation of the steering shaft 22 is prevented by the lock mechanism 40. Therefore, even if the driver tries to further rotate the steering wheel 21 connected to the steering shaft 22, such steering operation is performed. Can be prevented by the lock mechanism 40. For this reason, the situation where the steering wheel 21 is cut beyond the end contact state can be prevented by the lock mechanism 40, so that the burden on the reaction force motor 24 can be reduced. That is, since it is not necessary to request an output (for example, 300 W) capable of generating a torque sufficiently exceeding the steering torque by the driver as the maximum output of the reaction motor, the maximum output required of the reaction motor 24 is accordingly reduced. Can be set smaller. Therefore, it is possible to prevent the steering beyond the end contact state without increasing the size of the reaction force motor 24 or the reaction force actuator.
[0047]
In the above-described embodiment, the lock mechanism 40 as the steering shaft rotation preventing mechanism adopts a configuration in which the housing 41 is fixed to the outside (for example, a vehicle body structure or the like), but the present invention is not limited to this. Instead, for example, a configuration may be adopted in which a rack and pinion mechanism capable of controlling the steered wheels FR and FL is provided in a steering actuator 25 as a steering control mechanism, and the housing 41 is connected to the pinion shaft. Accordingly, when the rotation of the steering shaft 22 is prevented by the lock mechanism 40, the steering shaft 22 and the lock mechanism 40 are integrally connected to the pinion shaft, so that the rack and pinion mechanism, the pinion shaft, and the steering shaft 22 In addition, the actual road surface reaction force can be transmitted to the driver via the steering wheel 21. Further, thereby, the steering wheel 21 and the turning mechanism are mechanically connected to each other by the link mechanism via the lock mechanism 40. Therefore, "when the steering by the steering wheel is performed and the rotation angle of the turning motor does not change" The manual steering operation can be enabled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the lock mechanism shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a main functional configuration of the vehicle steering system according to the embodiment;
FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of an end contact state detection process performed by an SBW_ECU 30 of the vehicle steering system according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
20 Steering system (vehicle steering system)
21 Steering wheel
22 Stearin axis
23 Steering angle sensor (target actual steering angle determining means)
24 reaction force motor
25 Steering actuator (steering control mechanism)
27a, 27b Steering motor
28a, 28b Rotation angle sensor
30 SBW_ECU (Target actual steering angle determination means, reaction force determination means, steering shaft rotation prevention control means)
30a Position control processing (target actual steering angle determination means)
30b Torque distribution processing (target actual steering angle determination means)
30c Current control processing (target actual steering angle determination means)
30d current control processing (target actual steering angle determination means)
30e Reaction force estimation processing (reaction force determination means)
30f reaction force characteristic map (reaction force determination means)
30g current control processing (reaction force determining means)
30h End contact state detection processing (steering shaft rotation prevention control means)
35a, 35b, 36 Current sensors
40 Lock mechanism (steering shaft rotation prevention mechanism)
FR, FL Steering wheel

Claims

Target actual steering angle determining means for determining a target actual steering angle of the steered wheels based on an operation state by the steering wheel;
A steering control mechanism having a steering motor that controls the steered wheels to the target actual steering angle determined by the target actual steering angle determination means;
Reaction force determining means for determining a reaction force acting in a direction opposite to a steering direction by the steering wheel based on a steering state by the steering control mechanism;
A reaction motor that generates a reaction force determined by the reaction force determination unit, and applies the generated reaction force to the steering wheel via a steering shaft connected to the steering wheel;
A steering shaft rotation preventing mechanism capable of preventing rotation of the steering shaft,
When steering by the steering wheel is performed and the rotation angle of the steering motor does not change, a steering shaft rotation prevention control unit that controls the steering shaft rotation prevention mechanism to prevent rotation of the steering shaft;
A vehicle steering system comprising:

2. The vehicle steering system according to claim 1, wherein the steering shaft rotation prevention control unit determines that the steering wheel has been steered when a motor current is flowing through the steering motor.

The vehicle steering system according to claim 2, wherein the motor current exceeds a predetermined threshold.