JP2004042829A - Steering device for vehicle - Google Patents

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嘉田 友保
Shiro Nakano
中野 史郎
Ryohei Hayama
葉山 良平
Naotake Kanda
神田 尚武
Kenji Azuma
東 賢司
Takeo Iino
飯野 武夫
Shingo Maeda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device for a vehicle, achieving a smaller size even when using a plurality of actuators. <P>SOLUTION: A first electric motor 4 for giving operating reaction to a steering member 2 is connected to a sun gear 15 as a first element for a differential transmission mechanism 5 and a second electric motor 20 for varying a steering ratio (or assisting steering) is connected to a ring gear 18 as a third element for the differential transmission mechanism 5. The plurality of electric motors 4, 20 are coordinated with the differential transmission mechanism 5 to achieve a smaller size. The first electric motor 4 is arranged coaxially with a first steering shaft 3 to achieve a further smaller size. Operating torque on the steering member 2 is detected depending on a current variation ΔI of the first electric motor 4 and the controlled voltage of the first electric motor 4 is regulated corresponding thereto. No need exists for a separate torque sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵部材の操作に基づいて転舵輪を転舵させる車両用操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ステアリングホイール等の操舵部材の操舵量に応じて転舵輪の転舵量の比を可変とする転舵比可変機構〔VGRS(Variable Gear Ratio System )〕と、転舵比可変制御用の電動モータとを備える車両用操舵装置が種々提供されている(例えば特開平5−77751号公報参照)。この場合、操舵補助力を発生させるための電動モータと、上記の転舵比可変制御用の電動モータとが備えられることになる。
【0003】
一方、近年、操舵部材と転舵輪との間の機械的な連結を解き、操舵伝達系の一部を電気的な経路で構成する、いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システム(単にSBWとも称する)の車両用操舵装置が提供されている。この場合、操舵用の電動モータと、操舵部材に操作反力を付与するための反力用の電動モータとが備えられることになる。しかも転舵比可変機能を付加する場合は、操舵用の電動モータとして高出力の電動モータが必要になったり、その制御が複雑になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これらの車両用操舵装置のように、複数の電動モータを装備するとなると、大型化するという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のアクチュエータ(電動モータ)を有する車両用操舵装置において小型化を達成することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、操舵部材と、この操舵部材に連なる第1要素、転舵輪に連なる第2要素、並びに、上記第1および第2要素を関連付ける第3要素を含む差動伝達機構と、上記操舵部材および第1要素と駆動伝達可能に連結され、操舵部材に操作反力を与えるための第1のアクチュエータと、上記第3要素に駆動伝達可能に連結され操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵量の比である転舵比を変更し、又は転舵輪を操舵補助するための第2のアクチュエータと、上記操舵部材の操作角を検出するための操作角検出手段と、この操作角検出手段により検出される検出操作角、および/又は操舵部材に加えられるトルクに関連する状態量に基づいて第1のアクチュエータを駆動制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。
【0006】
本発明では、差動伝達機構の第1要素および第3要素をそれぞれ第1および第2のアクチュエータで駆動し、第1のアクチュエータにて操舵部材に操作反力を与える一方、第2のアクチュエータで、差動伝達機構を差動回転させて、操舵部材の回転量と転舵輪の転舵量との転舵比を所要に設定したり、或いは転舵輪の操向を補助する操舵補助力を発生させたりすることができる。しかも、第1および第2のアクチュエータを差動伝達機構の対応する要素に関連付けることで、車両用操舵装置全体としての小型化を図ることができる。
【0007】
請求項2記載の発明は、請求項1において、上記第1のアクチュエータは操舵部材の支軸の同軸上に配置される電動モータを含み、上記制御部は、電動モータの制御電圧を電動モータの電流の変化量に応じて調節することを特徴とするものである。本発明では、電動モータを操舵部材の支軸の同軸上に配置することで、一層の小型化を達成することができる。しかも、電動モータの電流の変化量に応じて操舵部材へ加えられる操作トルクを検出できるので、別途にトルクセンサを設ける場合と比較して、構造を格段に簡素化することができる。
【0008】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2において、上記第1のアクチュエータは操舵部材の支軸の同軸上に直結されるロータと、ロータの周囲に配置されるステータとを含む電動モータを含むことを特徴とするものである。このようなロータとステータのレイアウトにより省スペースを図り、また、電動モータの効率向上にも寄与できる。
請求項4記載の発明は、請求項1において、上記操舵部材と第1要素との間に遊星伝達機構が介在し、上記第1のアクチュエータは遊星伝達機構の一つの要素の同軸上に設けられる電動モータを含むことを特徴とするものである。遊星伝達機構であれば、例えばウォームギヤ機構等と比較してバックラッシが小さく、第1のアクチュエータを介する操舵部材に対する反力制御の実施が容易である。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、本車両用操舵装置1は、例えばステアリングホイール等の操舵部材2に一体回転可能に連結される操舵部材2の支軸としての第1の操舵軸3と、この第1の操舵軸3に反力用の第1のアクチュエータとしての第1の電動モータ4および差動伝達機構5を介して第1の操舵軸3の同軸上に連結される第2の操舵軸6と、この第2の操舵軸6に連結されるラックアンドピニオン機構等の舵取り機構7とを備える。
【0010】
舵取り機構7は、車両の左右方向に延びて配置された転舵軸8と、この転舵軸8の両端にタイロッド9を介して結合され、転舵輪10を支持するナックルアーム11とを備える。転舵軸8はハウジング12により支承されて軸方向に摺動可能とされている。転舵軸8の摺動により転舵輪10の転舵が達成される。
転舵軸8の一部には、ラックギヤ8aが形成されており、このラックギヤ8aには、第2の操舵軸6の端部に設けられて第2の操舵軸6と一体回転するピニオンギヤ13が噛み合わされている。操舵部材2の操作に応じて第2の操舵軸6が回転駆動されると、この第2の操舵軸6の回転がピニオンギヤ13及びラックギヤ8aにより、転舵軸8の摺動に変換され、転舵輪10の転舵が達成される。
【0011】
第1の電動モータ4は、操舵部材2に操作反力を与える働きをする。第1の電動モータ4は、車体またはステアリングコラム等の固定部材に軸受14を介して回転自在に支持されるハウジング4aと、回転軸4bとを有する。ハウジング4aは第1の操舵軸3に一体回転可能に連結される。回転軸4bは、第1の操舵軸3および第2の操舵軸6の同軸上に配置される、差動伝達機構5の入力側となる第1要素(太陽部材)としての太陽ギヤ15に一体回転可能に連結される。
【0012】
差動伝達機構5は第1及び第2操舵軸3,6間の差動回転を許容するための機構であり、例えば図示のような遊星伝達機構としての遊星ギヤ機構からなる。
差動伝達機構6は、上述した入力側となる太陽ギヤ15と、出力側となるキャリア16により回転自在に保持されて太陽ギヤ15と噛み合う第2要素(遊星部材)としての複数の遊星ギヤ17と、各遊星ギヤ17に噛み合う内歯18aを内周に持つリング部材としてのリングギヤ18とを含む。
【0013】
リングギヤ18は外周に外歯18bを形成することで例えばウォームホイールを構成している。この外歯18bは例えばウォームからなる駆動伝達ギヤ19を介して、転舵比可変用の第2のアクチュエータとしての第2の電動モータ20に駆動連結されている。図示していないが、第2の電動モータ20のケーシングは車体の適所に固定されている。
第1の電動モータ4および第2の電動モータ20はマイクロプロセッサ等を含む制御部Cにより制御されるようになっている。
【0014】
第1操舵軸3には操舵部材2による操舵角(操舵位置)を検出するための操舵位置センサとしての操舵角センサ21が設けられている。操舵角センサ21からの検出信号が制御部Cに入力される。
また、転舵軸8には転舵軸8の軸方向位置に関連して転舵位置を検出するための転舵位置センサ22が設けられており、この転舵位置センサ22による検出信号も制御部Cに入力される。また、制御部Cには、車速を検出するための車速センサ23からの検出信号が入力されるようになっている。
【0015】
制御部Cは、上記各センサ類からの入力信号に基づいて、第1の電動モータ4および第2の電動モータ20をそれぞれ駆動するための駆動部としての駆動回路24および25に制御信号を出力する。
例えば車両の走行状況、例えば車速等に応じて操舵部材2の回転量と転舵輪9の転舵量との転舵比を設定し、この設定した転舵比及び操舵部材2の操作量などに基づいて、転舵比可変用の第2の電動モータ20の電圧指令値を設定し、その電圧指令値に応じた制御信号を駆動回路25に与えて、第2の電動モータ20を駆動制御する。
【0016】
一方、制御部Cには、さらに反力用の第1の電動モータ4に流れる電流値Iに関わる信号が第1の電動モータ4自身からライン26を介して与えられる。
制御部Cでは、ライン26からの電流値Iに関わる信号から第1の電動モータ4の電流変化量ΔIを演算する。この電流変化量ΔIが操舵部材2に負荷される操舵トルクに比例することから、制御部Cでは、第1の電動モータ4の電圧指令値(制御電圧)Vを、下記式を用いて演算する。
【0017】
V=K・ΔI+C
ここで、Kはゲインであり、Cは運転状況に応じた電圧付加量であり、例えば車速センサ23により検出される車速、操舵角センサ21により検出される操舵角等に応じて設定される。
このような制御電圧Vにて制御された第1の電動モータ4が操舵部材2に所望の反力トルクを付与する。
【0018】
本実施の形態によれば、操舵部材2に操作反力を与えるための第1の電動モータ4を差動伝達機構5の第1要素としての太陽ギヤ15に連結する一方、転舵比可変用の第2の電動モータ20を差動伝達機構5の第3要素としてのリングギヤ18に連結することで、各電動モータ4,20を差動伝達機構5の対応する要素15,18にそれぞれ関連付けることで、車両用操舵装置1全体としての小型化を図ることができる。
【0019】
しかも、反力用の第1の電動モータ4を操舵部材2の支軸となる第1の操舵軸3の同軸上に配置することで、一層の小型化を達成することができる。
加えて、第1の電動モータ4の電流変化量ΔIに応じて操舵部材2への操作トルクを検出できるので、別途にトルクセンサを設ける場合と比較して、構造を格段に簡素化することができる。
なお、本実施の形態では、第2の電動モータ20を転舵比可変用の電動モータとして機能させたが、これに限らず、第2の電動モータ20を操舵補助用の電動モータとして機能させても良く、この場合の第2の電動モータ20は、差動伝達機構5、第2の操舵軸6、ピニオンギヤ13およびラックギヤ8aを介して転舵軸8に操舵補助力を付与することになる。
【0020】
次いで、図2は本発明の別の実施の形態を示している。図2を参照して、本実施の形態が図1の実施の形態と異なるのは、図1の実施の形態では、操舵部材2に操作反力を付与するために、反力用アクチュエータとしての第1の電動モータ4によって第1の操舵軸3をダイレクトに駆動させたが、本実施の形態では、反力用アクチュエータとしての第1の電動モータ26が遊星伝達機構27を介して第1の操舵軸3を駆動する点にある。
【0021】
遊星伝達機構27は例えば遊星ギヤ機構からなる。遊星伝達機構27は、第1の電動モータ26によって回転駆動される太陽ギヤ28と、第1の操舵軸3に一体回転可能に設けられるキャリア29によって回転自在に支持される複数の遊星ギヤ30と、回転不能なリングギヤ31とを備える。第1の電動モータ26は、車体またはステアリングコラム等の固定部材に固定されるハウジングによって支持される回転軸26aを有し、この回転軸26aは、太陽ギヤ28を一体回転可能に同軸上に連結する。
【0022】
第1の電動モータ26が太陽ギヤ28を回転駆動すると、遊星ギヤ30が自転しながら公転し、キャリア29が回転することになる。これにより、第1の電動モータ26から遊星伝達機構27を介して操舵部材2に操作反力が付与される。32は操舵部材2に付与される操作トルクを検出するためのトルクセンサであり、トルクセンサ32からの信号は制御部Cに入力される。制御部Cではトルクセンサ32からの信号等に応じて駆動回路24を介して第1の電動モータ26を制御する。他の構成については図1の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付して、その説明を省略する。
【0023】
本実施の形態によれば、例えばウォームギヤ機構等を介して操作反力を付与する場合と比較して、トルク伝達ロスが少なく、制御し易くなる。
なお、図2の実施の形態において、第1の電動モータ26が太陽ギヤ28を回転駆動する例を示したが、これに限らず、リングギヤ31を回転駆動するようにしても良い。
また、図1及び図2の実施の形態においては第2の電動モータ20が駆動伝達ギヤ19を介して差動伝達機構5の1つの要素として例えばリングギヤ18を駆動していたが、差動伝達機構5の何れかの要素をダイレクトドライブ方式で駆動するように構成しても良い。
【0024】
例えば、模式図である図3を参照して、車体またはステアリングコラム等の固定部材に固定されるハウジング33内に、例えば遊星ギヤ機構等の遊星伝達機構からなる差動伝達機構5、および第2のアクチュエータとしての第2の電動モータ34が収容さている。
差動伝達機構5の遊星ギヤ17を回転自在に支持するキャリア16が、第1の操舵軸3に一体回転可能に連結される。また、差動伝達機構5の太陽ギヤ15が、第2の操舵軸6に一体回転可能に連結される。
【0025】
第2の電動モータ34は、第1および第2の操舵軸3,6の同軸上に配置されて、リングギヤ18と一体回転するロータ34aと、このロータ34aの周囲を取り込んでハウジング33により支持されるステータコイル34bとを備える。
本実施の形態によれば、第2の電動モータ34が差動伝達機構5と同軸に配置されるので、省スペース化を図ることができるともに、第2の電動モータ34からのトルクを高効率で伝達することができる。
【0026】
図4A,4Bおよび4Cはそれぞれ本発明の別の実施の形態を示している。各実施の形態は第2の電動モータ20と、差動伝達機構5のリングギヤ18との間に減速機構Rを設ける場合の例を示している。
図4Aの実施の形態では、減速機構Rとして、第2の電動モータ20により回転駆動される平歯車からなる駆動ギヤ35と、この駆動ギヤ35と噛み合いリングギヤ18と一体回転する平歯車からなる従動ギヤ36とを備える。
【0027】
図4Bの実施の形態では、減速機構Rとして、第2の電動モータ20により回転駆動されるかさ歯車からなる駆動ギヤ37と、この駆動ギヤ37と噛み合いリングギヤ18と一体回転するかさ歯車からなる従動ギヤ38とを備える交差軸歯車機構を用いる。交差軸歯車機構に代えて、ハイポイドギヤ機構等の食い違い軸歯車機構を用いることもできる。
図4Cの実施の形態では、減速機構Rとして、第2の電動モータ20により回転駆動される駆動プーリ39と、この駆動プーリ39と無端状の伝動帯40を介して駆動伝達されリングギヤ18と一体回転する従動プーリ41とを備えるベルトプーリ機構を用いる。
【0028】
図4A〜図4Cの各実施の形態においては、簡単な機構にて、減速比を大きく確保でき、しかも、がたが少なくて高伝達効率を実現することができる。
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図2】本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図3】本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置の要部の概略構成を示す模式図である。
【図4】図4A,4Bおよび4Cはそれぞれ本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置の要部の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1  車両用操舵装置
2  操舵部材
3  第1の操舵軸(操舵部材の支軸)
4  第1の電動モータ(第1のアクチュエータ)
5  差動伝達機構
6  第2の操舵軸
7  舵取り機構
8  転舵軸
8a ラックギヤ
10 転舵輪
A  操舵伝達系
13 ピニオンギヤ
15 太陽ギヤ(第1要素)
16 キャリア(第2要素)
17 遊星ギヤ(第2要素)
18 リングギヤ(第3要素)
18a 内歯
18b 外歯
19 駆動伝達ギヤ
20 第2の電動モータ(第2のアクチュエータ)
C  制御部
21 操舵角センサ
22 転舵位置センサ
23 車速センサ
26 第1の電動モータ(第1のアクチュエータ)
27 遊星伝達機構
28 太陽ギヤ
29 キャリア
30 遊星ギヤ
31 リングギヤ
32 トルクセンサ
34 第2の電動モータ(第2のアクチュエータ)
34a ロータ
34b ステータコイル(ステータ)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering device that steers steered wheels based on an operation of a steering member.
[0002]
[Prior art]
A variable steering ratio mechanism [VGRS (Variable Gear Ratio System)] for varying the ratio of the steering amount of the steered wheels according to the steering amount of a steering member such as a steering wheel, and an electric motor for variable steering ratio control. There have been provided various types of vehicle steering devices provided with (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-77751). In this case, an electric motor for generating the steering assist force and an electric motor for the above-described variable steering ratio control are provided.
[0003]
On the other hand, in recent years, a so-called steer-by-wire system (also referred to simply as SBW), in which a mechanical connection between a steering member and a steered wheel is released and a part of a steering transmission system is constituted by an electric path. A steering device for a vehicle is provided. In this case, an electric motor for steering and an electric motor for reaction force for applying an operation reaction force to the steering member are provided. In addition, when the steering ratio variable function is added, a high-output electric motor is required as an electric motor for steering, and the control thereof becomes complicated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When a plurality of electric motors are provided as in these vehicle steering devices, there is a problem that the size is increased.
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a vehicular steering device that can achieve downsizing in a vehicular steering device having a plurality of actuators (electric motors).
[0005]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a steering member, a first element connected to the steering member, a second element connected to the steered wheels, and a third element that associates the first and second elements. , A first actuator for applying an operation reaction force to the steering member, and a first actuator for applying an operation reaction force to the steering member, and a drive transmission capable of being connected to the third element. A second actuator for changing a steering ratio, which is a ratio of a steered amount of the steered wheel to a steered amount of the steered member, or an operation for detecting an operation angle of the steered member; An angle detection unit, and a control unit that drives and controls the first actuator based on a detected operation angle detected by the operation angle detection unit and / or a state quantity related to torque applied to the steering member. It is an butterfly.
[0006]
In the present invention, the first element and the third element of the differential transmission mechanism are driven by the first and second actuators, respectively, and the first actuator applies an operation reaction force to the steering member, while the second actuator applies the operation reaction force to the steering member. By rotating the differential transmission mechanism differentially, the steering ratio between the rotation amount of the steering member and the steering amount of the steered wheels is set to a required value, or a steering assist force for assisting the steering of the steered wheels is generated. Can be done. Moreover, by associating the first and second actuators with the corresponding elements of the differential transmission mechanism, it is possible to reduce the size of the vehicle steering system as a whole.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first actuator includes an electric motor disposed coaxially with a support shaft of a steering member, and the control unit controls a control voltage of the electric motor by controlling the electric motor. It is characterized in that it is adjusted according to the amount of change in current. In the present invention, further miniaturization can be achieved by arranging the electric motor coaxially with the support shaft of the steering member. In addition, since the operation torque applied to the steering member can be detected according to the amount of change in the current of the electric motor, the structure can be significantly simplified as compared with the case where a separate torque sensor is provided.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the first actuator is an electric motor including a rotor directly connected coaxially with a support shaft of a steering member, and a stator disposed around the rotor. It is characterized by including. Such a layout of the rotor and the stator saves space and contributes to an improvement in the efficiency of the electric motor.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, a planetary transmission mechanism is interposed between the steering member and the first element, and the first actuator is provided coaxially with one element of the planetary transmission mechanism. It is characterized by including an electric motor. In the case of a planetary transmission mechanism, for example, the backlash is smaller than that of a worm gear mechanism or the like, and the control of the reaction force on the steering member via the first actuator is easy.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a vehicle steering system 1 includes a first steering shaft 3 as a support shaft of a steering member 2 that is integrally rotatably connected to a steering member 2 such as a steering wheel, and a first steering shaft 3. A second steering shaft 6 connected coaxially to the first steering shaft 3 via a first electric motor 4 as a first actuator for reaction force and a differential transmission mechanism 5 to the first steering shaft 3; And a steering mechanism 7 such as a rack and pinion mechanism connected to the second steering shaft 6.
[0010]
The steering mechanism 7 includes a steering shaft 8 that extends in the left-right direction of the vehicle, and a knuckle arm 11 that is coupled to both ends of the steering shaft 8 via tie rods 9 and supports a steered wheel 10. The steered shaft 8 is supported by the housing 12 and is slidable in the axial direction. Steering of the steered wheels 10 is achieved by sliding of the steered shaft 8.
A rack gear 8a is formed on a part of the steered shaft 8, and a pinion gear 13 provided at an end of the second steering shaft 6 and integrally rotating with the second steering shaft 6 is formed on the rack gear 8a. Are engaged. When the second steering shaft 6 is rotationally driven in accordance with the operation of the steering member 2, the rotation of the second steering shaft 6 is converted into sliding of the steered shaft 8 by the pinion gear 13 and the rack gear 8a. Steering of the steering wheel 10 is achieved.
[0011]
The first electric motor 4 functions to give an operation reaction force to the steering member 2. The first electric motor 4 has a housing 4a rotatably supported via a bearing 14 on a fixed member such as a vehicle body or a steering column, and a rotating shaft 4b. The housing 4a is connected to the first steering shaft 3 so as to be integrally rotatable. The rotation shaft 4b is integrated with a sun gear 15 as a first element (sun member) on the input side of the differential transmission mechanism 5, which is arranged coaxially with the first steering shaft 3 and the second steering shaft 6. It is rotatably connected.
[0012]
The differential transmission mechanism 5 is a mechanism for allowing the differential rotation between the first and second steering shafts 3 and 6, and includes, for example, a planetary gear mechanism as a planetary transmission mechanism as illustrated.
The differential transmission mechanism 6 includes a plurality of planet gears 17 as second elements (planet members) that are rotatably held by the above-described sun gear 15 on the input side and the carrier 16 on the output side and mesh with the sun gear 15. And a ring gear 18 serving as a ring member having an inner tooth 18a meshing with each planetary gear 17 on the inner periphery.
[0013]
The ring gear 18 forms, for example, a worm wheel by forming external teeth 18b on the outer periphery. The external teeth 18b are drivingly connected to a second electric motor 20 as a second actuator for varying the steering ratio via a drive transmission gear 19 made of, for example, a worm. Although not shown, the casing of the second electric motor 20 is fixed at an appropriate position on the vehicle body.
The first electric motor 4 and the second electric motor 20 are controlled by a control unit C including a microprocessor and the like.
[0014]
The first steering shaft 3 is provided with a steering angle sensor 21 as a steering position sensor for detecting a steering angle (steering position) of the steering member 2. A detection signal from the steering angle sensor 21 is input to the control unit C.
Further, the steered shaft 8 is provided with a steered position sensor 22 for detecting a steered position in relation to the axial position of the steered shaft 8, and also controls a detection signal from the steered position sensor 22. The data is input to the unit C. Further, a detection signal from a vehicle speed sensor 23 for detecting a vehicle speed is input to the control unit C.
[0015]
The control unit C outputs a control signal to drive circuits 24 and 25 as drive units for driving the first electric motor 4 and the second electric motor 20, respectively, based on the input signals from the sensors. I do.
For example, a steering ratio between the rotation amount of the steering member 2 and the steering amount of the steered wheels 9 is set according to the traveling state of the vehicle, for example, the vehicle speed, and the set steering ratio and the operation amount of the steering member 2 are set. Based on this, a voltage command value of the second electric motor 20 for varying the steering ratio is set, and a control signal corresponding to the voltage command value is given to the drive circuit 25 to drive and control the second electric motor 20. .
[0016]
On the other hand, a signal relating to the current value I flowing through the first electric motor 4 for reaction force is further supplied to the control unit C via the line 26 from the first electric motor 4 itself.
The control unit C calculates a current change amount ΔI of the first electric motor 4 from a signal related to the current value I from the line 26. Since the current change amount ΔI is proportional to the steering torque applied to the steering member 2, the control unit C calculates a voltage command value (control voltage) V of the first electric motor 4 using the following equation. .
[0017]
V = K · ΔI + C
Here, K is a gain, and C is a voltage addition amount according to the driving situation, and is set according to, for example, a vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 23, a steering angle detected by the steering angle sensor 21, and the like.
The first electric motor 4 controlled by the control voltage V applies a desired reaction torque to the steering member 2.
[0018]
According to the present embodiment, the first electric motor 4 for applying an operation reaction force to the steering member 2 is connected to the sun gear 15 as the first element of the differential transmission mechanism 5, while the steering ratio variable. By connecting the second electric motor 20 to the ring gear 18 as the third element of the differential transmission mechanism 5, each electric motor 4, 20 can be associated with the corresponding element 15, 18 of the differential transmission mechanism 5, respectively. Thus, the overall size of the vehicle steering system 1 can be reduced.
[0019]
In addition, by arranging the first electric motor 4 for reaction force on the same axis as the first steering shaft 3 serving as a support shaft of the steering member 2, further downsizing can be achieved.
In addition, since the operation torque to the steering member 2 can be detected according to the current change amount ΔI of the first electric motor 4, the structure can be significantly simplified as compared with the case where a separate torque sensor is provided. it can.
In the present embodiment, the second electric motor 20 functions as an electric motor for varying the steering ratio. However, the present invention is not limited to this, and the second electric motor 20 functions as an electric motor for assisting steering. In this case, the second electric motor 20 applies a steering assist force to the steered shaft 8 via the differential transmission mechanism 5, the second steering shaft 6, the pinion gear 13, and the rack gear 8a. .
[0020]
Next, FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the present embodiment is different from the embodiment of FIG. 1 in that the embodiment of FIG. Although the first steering shaft 3 is directly driven by the first electric motor 4, in the present embodiment, the first electric motor 26 as a reaction force actuator is connected to the first steering shaft 3 via the planetary transmission mechanism 27. The point is that the steering shaft 3 is driven.
[0021]
The planetary transmission mechanism 27 is composed of, for example, a planetary gear mechanism. The planetary transmission mechanism 27 includes a sun gear 28 that is rotationally driven by a first electric motor 26, and a plurality of planetary gears 30 that are rotatably supported by a carrier 29 that is integrally rotatable with the first steering shaft 3. , A non-rotatable ring gear 31. The first electric motor 26 has a rotating shaft 26a supported by a housing fixed to a fixed member such as a vehicle body or a steering column. The rotating shaft 26a coaxially connects the sun gear 28 so as to be integrally rotatable. I do.
[0022]
When the first electric motor 26 drives the sun gear 28 to rotate, the planetary gear 30 revolves while rotating, and the carrier 29 rotates. As a result, an operation reaction force is applied to the steering member 2 from the first electric motor 26 via the planetary transmission mechanism 27. Reference numeral 32 denotes a torque sensor for detecting an operation torque applied to the steering member 2, and a signal from the torque sensor 32 is input to the control unit C. The control unit C controls the first electric motor 26 via the drive circuit 24 in accordance with a signal from the torque sensor 32 and the like. The other configuration is the same as that of the embodiment of FIG.
[0023]
According to the present embodiment, torque transmission loss is small and control is easy, as compared with a case where an operation reaction force is applied via, for example, a worm gear mechanism.
In the embodiment of FIG. 2, an example is shown in which the first electric motor 26 drives the sun gear 28 to rotate, but the present invention is not limited to this, and the ring gear 31 may be driven to rotate.
1 and 2, the second electric motor 20 drives, for example, the ring gear 18 as one element of the differential transmission mechanism 5 via the drive transmission gear 19. Any element of the mechanism 5 may be configured to be driven by a direct drive method.
[0024]
For example, with reference to FIG. 3 which is a schematic diagram, a differential transmission mechanism 5 including a planetary transmission mechanism such as a planetary gear mechanism and a second transmission mechanism are provided in a housing 33 fixed to a fixing member such as a vehicle body or a steering column. A second electric motor 34 as an actuator is accommodated.
A carrier 16 that rotatably supports a planetary gear 17 of the differential transmission mechanism 5 is connected to the first steering shaft 3 so as to be integrally rotatable. Further, the sun gear 15 of the differential transmission mechanism 5 is connected to the second steering shaft 6 so as to be integrally rotatable.
[0025]
The second electric motor 34 is disposed coaxially with the first and second steering shafts 3 and 6, and a rotor 34 a that rotates integrally with the ring gear 18, takes in the periphery of the rotor 34 a, and is supported by the housing 33. And a stator coil 34b.
According to the present embodiment, since the second electric motor 34 is disposed coaxially with the differential transmission mechanism 5, space can be saved, and the torque from the second electric motor 34 can be efficiently transmitted. Can be transmitted.
[0026]
4A, 4B, and 4C each show another embodiment of the present invention. Each embodiment shows an example in which a speed reduction mechanism R is provided between the second electric motor 20 and the ring gear 18 of the differential transmission mechanism 5.
In the embodiment of FIG. 4A, as the reduction mechanism R, a driven gear 35 composed of a spur gear that is rotationally driven by the second electric motor 20 and a spur gear that meshes with the drive gear 35 and rotates integrally with the ring gear 18. And a gear 36.
[0027]
In the embodiment shown in FIG. 4B, as the reduction mechanism R, a driven gear 37 composed of a bevel gear rotationally driven by the second electric motor 20 and a driven gear composed of a bevel gear that meshes with the drive gear 37 and rotates integrally with the ring gear 18 are used. A cross shaft gear mechanism having a gear 38 is used. Instead of the cross shaft gear mechanism, a staggered shaft gear mechanism such as a hypoid gear mechanism can be used.
In the embodiment of FIG. 4C, as the reduction mechanism R, a drive pulley 39 that is rotationally driven by the second electric motor 20, and the drive pulley 39 and the drive gear transmitted through the endless transmission band 40 are integrated with the ring gear 18. A belt pulley mechanism including a rotating driven pulley 41 is used.
[0028]
In each of the embodiments shown in FIGS. 4A to 4C, a large reduction ratio can be ensured with a simple mechanism, and a high transmission efficiency can be realized with little play.
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made within the scope of the claims of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a main part of a vehicle steering system according to still another embodiment of the present invention.
FIGS. 4A, 4B and 4C are schematic diagrams each showing a schematic configuration of a main part of a vehicle steering system according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle steering apparatus 2 Steering member 3 First steering axis (support axis of steering member)
4 First electric motor (first actuator)
Reference Signs List 5 Differential transmission mechanism 6 Second steering shaft 7 Steering mechanism 8 Steering shaft 8a Rack gear 10 Steered wheel A Steering transmission system 13 Pinion gear 15 Sun gear (first element)
16 Career (2nd element)
17 planetary gear (second element)
18 Ring gear (third element)
18a Internal teeth 18b External teeth 19 Drive transmission gear 20 Second electric motor (second actuator)
C control section 21 steering angle sensor 22 steering position sensor 23 vehicle speed sensor 26 first electric motor (first actuator)
27 planetary transmission mechanism 28 sun gear 29 carrier 30 planetary gear 31 ring gear 32 torque sensor 34 second electric motor (second actuator)
34a rotor 34b stator coil (stator)

Claims (4)

操舵部材と、この操舵部材に連なる第1要素、転舵輪に連なる第2要素、並びに、上記第1および第2要素を関連付ける第3要素を含む差動伝達機構と、
上記操舵部材および第1要素と駆動伝達可能に連結され、操舵部材に操作反力を与えるための第1のアクチュエータと、
上記第3要素に駆動伝達可能に連結され操舵部材の操舵量に対する転舵輪の転舵量の比である転舵比を変更し、又は転舵輪を操舵補助するための第2のアクチュエータと、
上記操舵部材の操作角を検出するための操作角検出手段と、
この操作角検出手段により検出される検出操作角、および/又は操舵部材に加えられるトルクに関連する状態量に基づいて第1のアクチュエータを駆動制御する制御部とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
A differential transmission mechanism including a steering member, a first element connected to the steering member, a second element connected to the steered wheels, and a third element that associates the first and second elements;
A first actuator coupled to the steering member and the first element so as to be able to transmit a drive, and for applying an operation reaction force to the steering member;
A second actuator that is connected to the third element so as to be able to transmit drive, and that changes a steering ratio, which is a ratio of a steering amount of a steered wheel to a steering amount of a steering member, or assists steering of the steered wheel;
Operation angle detection means for detecting an operation angle of the steering member;
A control unit for driving and controlling the first actuator based on a detected operation angle detected by the operation angle detection means and / or a state quantity related to a torque applied to the steering member. Steering gear.
請求項1において、上記第1のアクチュエータは操舵部材の支軸の同軸上に配置される電動モータを含み、上記制御部は、電動モータの制御電圧を電動モータの電流の変化量に応じて調節することを特徴とする車両用操舵装置。2. The control device according to claim 1, wherein the first actuator includes an electric motor arranged coaxially with a support shaft of the steering member, and the control unit adjusts a control voltage of the electric motor according to a change amount of a current of the electric motor. A steering device for a vehicle, comprising: 請求項1又は2において、上記第1のアクチュエータは操舵部材の支軸の同軸上に直結されるロータと、ロータの周囲に配置されるステータとを含む電動モータを含むことを特徴とする車両用操舵装置。The vehicle according to claim 1 or 2, wherein the first actuator includes an electric motor including a rotor directly connected coaxially to a support shaft of a steering member, and a stator disposed around the rotor. Steering gear. 請求項1において、上記操舵部材と第1要素との間に遊星伝達機構が介在し、上記第1のアクチュエータは遊星伝達機構の一つの要素の同軸上に設けられる電動モータを含むことを特徴とする車両用操舵装置。The planetary transmission mechanism is interposed between the steering member and the first element, and the first actuator includes an electric motor provided coaxially with one element of the planetary transmission mechanism. Vehicle steering system.
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