JP2004142525A

JP2004142525A - Steering apparatus

Info

Publication number: JP2004142525A
Application number: JP2002307346A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ikeda; 池田　幸一
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: JP4066779B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a degree of freedom in mounting without increasing a cost, in a steering apparatus switchable between a power operation and a manual operation. <P>SOLUTION: In a power operation state, a driving force generated by a steering motor 20 is applied to a steering rod 16 to move it, allowing a wheel 12 to be steered. In a manual operation, a tensile force is applied to cables 44, 46 corresponding to the operating force of the steering wheel 30 operated by a driver to add the driving force to the steering rod 16 corresponding to the tensile strength. Thus, the tensile strength is not added to the cables 44, 46 all the time, which eliminates the need for the cables 44, 46 to be increased in rigidity and strength, and also eliminates restrictions in bending angle or the like for cabling. This allows the cables to be produced at a low cost, thereby avoiding the increase in the cost of the steering apparatus, as well as improving the degree of freedom in mounting. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、転舵装置を動力作動状態とマニュアル作動状態とに切り換え可能な操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上述の操舵装置が特許文献１〜４に記載されている。それらのうちの特許文献１に記載の操舵装置においては、マニュアル作動状態において、操舵部材に加えられた操作トルクによってケーブルがねじられ、それによって、転舵装置が作動させられる。この操舵装置においては、ケーブルをねじりトルクを伝達可能な剪断強度を有するものとする必要がある。また、ケーブルを搭載する際の制限が大きく、自由度が小さいという問題があった。
一方、特許文献５，６には、ステアリングホイールの回転操作に伴ってケーブルに張力が加えられ、その張力によって、転舵装置が作動させられる操舵装置が記載されている。この操舵装置においては、転舵装置が、常にケーブルの張力によって作動させられる。そのため、ケーブルを、剛性、強度が大きく、耐久性が優れたものとする必要がある。また、ケーブルはアウタチューブの内側に配設されるのが普通であるが、それらケーブルとアウタチューブとの間の摩擦を生じ難くするために、曲がる箇所を少なくしたり、曲げ角度を小さくしたりする等の必要があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２１３３３５号公報
【特許文献２】
特開２０００−８５６０５号公報
【特許文献３】
特開２０００−８５６０６号公報
【特許文献４】
特開２０００−８５６０７号公報
【特許文献５】
特開平１０−３１００６８号公報
【特許文献６】
特開平１０−１３８９３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題、課題解決手段、作用および効果】
以上の事情を背景として、本発明の課題は、転舵装置を、少なくともマニュアル作動状態と動力作動状態とに切り換え可能な操舵装置について、搭載時の自由度を高め、かつ、コストアップを回避することにある。上記課題は、操舵装置を下記各項に記載の態様とすることによって解決される。各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまで、本明細書に記載の技術の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組み合わせが以下の各項に限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、常に、すべての事項を一緒に採用しなければならないものではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
【０００５】
以下の各項のうち、（２）項が請求項１に対応する。また、（５）項が請求項２に対応し、（８）項が請求項３に対応する。
【０００６】
（１）運転者によって操作される操舵部材と、
車輪を転舵する転舵装置と、
その転舵装置を動力により駆動し、車輪を転舵させる動力式駆動源と、
前記操舵部材と前記転舵装置との間に設けられたケーブルを含み、そのケーブルに前記操舵部材の操作に伴って加えられる張力により前記転舵装置を作動させて、前記車輪を転舵させる操作力伝達装置と
を含む操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、転舵装置が、動力式駆動源により作動させられる場合と、運転者による操舵部材の操作に伴うケーブルの張力に起因して作動させられる場合とがある。
転舵装置は、ケーブルのねじりによって作動させられるものではなく張力によって作動させられるものである。そのため、ケーブルを、ねじりトルクを伝達可能な剪断強度を有するものとする必要がなくなる。転舵装置は、常に、ケーブルの張力によって作動させられるものではない。そのため、ケーブルを剛性や強度が大きく、耐久性が優れたものとする必要がなくなり、曲がる箇所、曲げ角度等の制限がなくなる。したがって、ケーブルを安価なものとすることができ、操舵装置のコストアップを回避することができる。また、配索の制限がなくなり、搭載上の自由度を向上させることができる。
転舵装置は、例えば、車輪にタイロッドを介して連結され、車両の幅方向に、車体に固定のハウジングに対して相対移動可能な転舵ロッドを含むものとすることができる。転舵ロッドに移動力が加えられると、それにより、幅方向に移動させられ、車輪の向きが変えられるのであり、車輪の舵角が変えられる。この意味において、転舵装置を、車輪変向装置、舵角変更装置と称することができる。
動力式駆動源は、電動モータとしたり、液圧発生装置としたりすることができる。転舵装置は、電動モータの駆動力によって車輪を転舵するものであっても、液圧によって転舵するものであってもよい。
操舵部材は、ステアリングホイール等の回転操作されるものであっても、アーム等の回動操作されるものであってもよいのであり、操舵部材の操作によってケーブルに張力を付与し得るものであればよい。ケーブルの巻き取りによって張力が付与される場合には、回転操作されるものであることが望ましいが、操舵部材と巻き取り装置との間に例えば回転数変換装置を設ければ、操舵部材の回転角度は小さくても差し支えない。
なお、転舵装置と動力式駆動源とを併せて主操舵装置と称し、転舵装置と操作力伝達装置とを併せて補助操舵装置と称することができる。転舵装置は、主として動力式駆動源の駆動力によって作動させられる。
（２）前記転舵装置の作動状態を、少なくとも、前記動力式駆動源の駆動力により作動させられる動力作動状態と、前記操作力伝達装置により伝達された操作力に基づいて作動させられるマニュアル作動状態とに切り換え可能な作動状態切換装置と、
前記転舵装置の動力作動状態において、前記動力式駆動源を車両の状態に基づいて制御する駆動源制御装置と
を含む（１）項に記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置において、転舵装置が、動力作動状態において動力式駆動源により作動させられ、マニュアル作動状態において操舵部材の操作に起因するケーブルの張力によって作動させられる。
転舵装置の動力作動状態においては、動力式駆動源が車両の状態に基づいて制御される。車両の状態には、車両の走行状態、車両に搭載された搭載装置（搭載された操作部材を含む）の状態（例えば、転舵装置の作動状態、操作部材の操作状態等が該当する。）、車両が置かれた環境の状態等が該当する。車両の状態は、例えば、車両の走行速度、操舵部材の操作量、路面の摩擦係数等の物理量で表すことができるが、それに限らない。これら物理量の変化速度、変化加速度等の変化状態、物理量が設定量以上であるかどうかの状態で表したり、物理量に基づく評価で表したりすることもできる。
具体的に、車両の走行状態は、走行速度、ヨーレイト、横加速度、前後加速度、車輪のスリップ状態等に基づいて表すことができる。これら物理量に基づけば、車両の旋回状態、駆動・制動状態等を表したり、旋回状態が限界状態にあるかどうか、駆動スリップや制動スリップが過大であるかどうか等を表したりすることができる。車両に搭載された搭載装置の状態は、バッテリの出力電圧、タイヤの空気圧、操舵部材の操舵量，操舵速度で表したり、転舵装置の状態（例えば、車輪の転舵角、動力駆動源の発熱状態、転舵装置が作動限界にあるかどうかの状態等）で表したり、制動装置、駆動装置の作動状態等で表したりすることができる。車両の置かれた環境を表す状態には、路面の状態、車両に加わる外乱（例えば、横風）の状態等が該当し、路面の状態は、路面の摩擦係数、凹凸等で表すことができ、外乱の状態は、横風の有無、横風の強さ（車両のヨーレイトと操舵部材の操作状態との関係から取得される場合がある）等で表すことができる。
動力式駆動源は、車両の状態に基づいて制御されるのであり、上述の各状態の少なくとも１つに基づいて制御される。例えば、運転者による操舵部材の操作状態に基づいて制御される場合がある。また、操舵部材の操作状態に基づいて制御される場合において、その制御態様が、車輪のスリップ状態、タイヤの空気圧、路面の摩擦係数等に基づいて変更される場合がある。さらに、操舵部材の操作状態とは関係なく制御される場合がある。例えば、横風に起因するヨーレイト分を除くように制御されるようにする場合がある。
転舵装置の作動状態は、少なくとも、上述の動力作動状態とマニュアル作動状態とに切り換えられるが、動力駆動源による駆動力とケーブルの張力との両方によって作動させられるフル作動状態にされることもある。フル作動状態においては、大きな力で車輪を転舵させることができる。
（３）前記操作力伝達装置が、前記操舵部材の操作によって前記ケーブルに張力が付与される張力付与状態と、前記操舵部材が操作されても前記ケーブルに張力が付与されない張力非付与状態とに切り換える張力付与状態切換装置を含む（１）項または（２）項に記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、張力付与状態切換装置により、操作力伝達装置が、張力付与状態と張力非付与状態とに切り換えられる。張力非付与状態においては、操舵部材に操作力が加えられても、ケーブルに張力が加えられることがない。張力付与状態においては、運転者による操舵部材の操作によってケーブルに張力が加えられる。
張力付与状態切換装置は、例えば、操舵部材とケーブルとの間に設けられたクラッチとすることができる。クラッチによれば、操舵部材とケーブルとが機械的に接続されたり、遮断されたりする。クラッチは、電磁式クラッチ、油圧式クラッチ等とすることができるが、エネルギを供給しない状態で接続状態とされるものが望ましい。また、機械的に接続状態と遮断状態とに切り換え可能なクラッチを設けることは不可欠ではなく、機械的に接続された状態で、操作力がケーブルに伝達される状態と伝達されない状態とに切り換え可能なものとすることもできる。
なお、張力付与状態切換装置は、前述の転舵装置の作動状態切換装置の一態様であると考えることができる。
（４）前記操舵部材に、操作力に応じた操舵反力を付与する反力付与装置を含む（１）項ないし（３）項のいずれか１つに記載の操舵装置。
操舵部材には、反力付与装置によって操舵反力が付与される。運転者は、その操舵反力に応じて操舵部材を操作する。
また、クラッチ等により操舵部材が転舵装置から遮断された状態において、車輪が運転者による操舵部材の操作状態とは関係なく転舵される場合であっても、反力付与装置により操作力に応じた反力が付与されれば、運転者の違和感を軽減することができる。
【０００７】
（５）前記操作力伝達装置が、前記ケーブルに、前記操舵部材の操作に伴って張力が付与される張力付与状態と、前記操舵部材が操作されても前記ケーブルに張力が付与されない張力非付与状態とをとり得るものである（１）項に記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、操作力伝達装置が、操舵部材の操作によってケーブルに張力が付与される張力付与状態と、操舵部材が操作されてもケーブルに張力が付与されない張力非付与状態とをとり得る。
図６に示すように、ケーブルとシャフトとでは、荷重の伝達特性、すなわち、変位と荷重との関係が異なる。シャフトについては、変位と荷重との間に、変位の増加量に対する荷重の増加量である荷重増加率がほぼ一定である線形の関係があるが、ケーブルについては、荷重増加率が一定でない非線形の関係にある。ケーブルは、初期状態において緩みを有する状態で配索されるのが普通である。そのため、図７に示すように、変位付与当初においては荷重増加率が非常に小さくなり、緩みが消滅した後に荷重増加率が大きくなる。荷重増加率が非常に小さい領域を低剛性域と称し、それ以外の領域を低剛性域に対して高剛性域と称する。低剛性域においては、操舵部材が操作されても、ケーブルに張力が加えられない張力非付与状態にあり、クラッチの遮断状態と実質的に同じ状態にある。高剛性域においては、操舵部材の操作に応じて張力が加えられる張力付与状態にある。この状態は、クラッチの接続状態と実質的に同じである。
このように、操作力伝達装置は、ケーブルの特性によって、張力付与状態と張力非付与状態とをとり得るのであり、クラッチを設けなくても、張力非付与状態と張力付与状態とを実現し得る。
なお、低剛性域においては必ずケーブルが張力非付与状態にあると考えることができるが、それに限らない。例えば、図７に示すように、低剛性域内のうち、荷重増加率が殆ど０であるとみなし得る領域にある場合にケーブルが張力非付与状態にあるとすることができる。ケーブルに変位が加えられても張力がほぼ０である状態を張力非付与状態と称することができるのである。
なお、本項に記載の操舵装置には、（２）項〜（４）項の技術的特徴を採用することができる。
【０００８】
（６）前記操舵部材が、回動操作されるものであり、
前記転舵装置が、車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドを含み、
前記操作力伝達装置が、（ａ）前記操舵部材の操作に伴って回転させられる第１プーリと、（ｂ）その第１プーリとの間に前記ケーブルが巻き掛けられた第２プーリと、（ｃ）その第２プーリの回転トルクを前記転舵ロッドの軸線方向移動力に変換する変換装置とを含む（１）項ないし（５）項のいずれか１つに記載の操舵装置。
変換装置は、第２プーリの回転を転舵ロッドの軸線方向の直線移動に変換する運動変換装置と考えることができる。
なお、操舵部材は、ステアリングホイールとすることができ、第１プーリは、ステアリングホイールが保持されるステアリングシャフトに、そのステアリングシャフトと一体的に回転可能に設けることができる。
（７）前記転舵ロッドに、前記動力式駆動源の駆動力を伝達し、軸線方向に移動させる駆動力伝達装置を含む（６）項に記載の操舵装置。
動力式駆動源が転舵用モータである場合には、その転舵用モータの回転を転舵ロッドの軸線方向の直線移動に変換する運動変換装置と考えることができる。
本項に記載の操舵装置においては、転舵ロッドは、動力式駆動源の駆動力によって移動させられる場合や、ケーブルの張力に基づいて移動させられる場合がある。転舵ロッドが動力式駆動源の駆動力によって移動させられる状態において、転舵ロッドの直線移動に伴って第２プーリが回転させられる。第２プーリは、転舵ロッドの移動、すなわち、車輪の転舵に応じて回転させられるのであり、第２プーリの回転状態（回転位相。回転位相は、両回転方向において、それぞれ、その大きさが３６０°以上になる場合が多い）は、転舵ロッドの移動量、移動方向、すなわち、車輪の転舵角、転舵方向等の転舵状態によって決まる。
一方、第１プーリは、運転者による操舵部材の操作に伴って回転させられる。第１プーリの回転状態（回転位相。回転位相は、両回転方向において、それぞれ、その大きさが３６０°以上になる場合が多い）は、操舵部材の操作量（例えば、操舵部材がステアリングホイールである場合における操舵角）、操作方向等の操作状態によって決まる。
第１プーリの回転状態（以下、操作側状態と称する）と第２プーリの回転状態（以下、車輪側状態と称する）との関係が、設計上決まる正規の関係にある場合（例えば、第１プーリと第２プーリとで、ケーブルの巻き径が同じで、かつ、同じ方向にほぼ同じ角速度で回転する場合）には、ケーブルに加えられる張力は殆ど０である。それに対して、操作側状態と車輪側状態との関係が上述の正規の関係から設定関係以上外れた場合には、外れの程度に応じた張力がケーブルに加えられ、転舵ロッドに駆動力が加えられる。
車両の通常の走行状態においては、操作側状態と車輪側状態との関係が正規の関係または正規の関係から設定関係以上外れないのが普通である。操舵部材が操作されてもケーブルに張力が付与されない張力非付与状態にある。この操作側状態と車輪側状態との関係が正規の関係から設定状態以上外れない間においては、実質的に車輪の転舵状態と関係なく操舵部材を操作することができる。
それに対して、例えば、運転者による操舵部材の操作速度が非常に大きい場合等には、車輪の転舵遅れが生じ、操作側状態と車輪側状態との関係が正規の関係から設定関係以上外れる。外れの程度に応じた張力がケーブルに付与され、張力に応じた駆動力が転舵ロッドに加えられる。ケーブルは張力付与状態になる。転舵ロッドには、動力式駆動源による駆動力と外れの程度に応じた張力に応じた駆動力とが加えられ、これらの和の力によって移動させられる。これらの外れの程度によって車輪の転舵がアシストされるのであり、それによって、車輪の転舵角を、運転者の意図する大きさに修正することができる。
この正規の関係、設定関係は、ケーブルの有する特性、配索の状態等によって設計上決まる。
なお、操舵装置に反力付与装置が設けられ、その反力付与装置による反力が、ケーブルの低剛性域においても高剛性域においても操舵部材に加えられる場合において、高剛性域においては、反力付与装置によって付与される反力と路面反力との両方が加えられるため、操舵部材に加わる反力を大きくすることができ、過大な操作を抑制することができる。
（８）前記操作力伝達装置が、（ａ）前記第１プーリと第２プーリとの間に湾曲した状態で配設され、前記ケーブルをそれの内周面で案内するアウタチューブと、（ｂ）そのアウタチューブの両端を固定する固定状態と、少なくとも一端の長手方向の移動を許容する移動許容状態とに切り換え可能なアウタチューブ制御装置とを含む（６）項または（７）項に記載の操舵装置。
（９）前記第１プーリ、第２プーリがそれぞれ車体に固定された第１プーリ保持部材、第２プーリ保持部材に相対回転可能に保持され、
前記操作力伝達装置が、前記アウタチューブの少なくとも一方の端部と前記第１プーリ保持部材と第２プーリ保持部材との少なくとも一方との間に設けられた弾性部材と、前記アウタチューブの中間部に設けられた弾性部材との少なくとも一方を含む（８）項に記載の操舵装置。
（１０）前記アウタチューブ制御装置が、前記弾性部材を変形させることにより、前記アウタチューブを固定状態と移動許容状態とに切り換える弾性部材変形装置を含む（９）項に記載の操舵装置。
アウタチューブの端部とプーリ保持部材との間と、アウタチューブの中間部との少なくとも一方に弾性部材が設けられた場合において、その弾性部材の変形が許容される状態においては、アウタチューブの一端部の長手方向の移動が許容される。ケーブルに弾性部材の弾性力の大きさを越える張力が加えられることはない。アウタチューブは実質的に移動許容状態にあり、ケーブルは実質的に張力非付与状態にある。
ケーブルに加えられる変位が設定量以上になり、アウタチューブの一端部の長手方向の移動に伴う弾性部材の変形量が変形限度に達すると、アウタチューブは、弾性部材の弾性力により第１プーリ保持部材と第２プーリ保持部材との間で固定される。アウタチューブは実質的に固定状態にされ、ケーブルは実質的に張力付与状態にされる。運転者による操舵部材の操作によってケーブルに張力が加えられ、その張力に応じた駆動力が転舵ロッドに加えられる。
このように、弾性部材を設ければ、ケーブルが実質的に張力非付与状態にある場合の領域を広くすることができるのであり、ケーブルの低剛性域をみかけ上広くすることができる。また、ケーブルとアウタチューブとを併せて操作力伝達部材または単にケーブルと称することができるが、この場合には、操作力伝達部材またはケーブルの低剛性域が広くされたことになる。たいていの場合には、低剛性域が広くなると、それに伴って張力非付与状態にある領域も広くなる。
弾性部材変形装置は、電気信号に応じて作動状態が切り換えられる駆動源と、駆動源により移動させられる可動部材とを含み、可動部材の移動により、弾性部材を初期状態と変形状態（弾性変形限度まで変形させられた状態）とに切り換えるものとすることができる。駆動源が電気信号に応じて作動させられるものであるため、任意な時期に、アウタチューブを固定状態と移動許容状態とに切り換えることができる。
また、アウタチューブの固定状態において、操舵部材、転舵装置の中立位置を確認することができる。動力式駆動源の非駆動状態において、アウタチューブが固定状態にされれば、低弾性領域がなくなり、操舵部材に加えられる操作力の増加に伴ってケーブルに加えられる張力が増加する。したがって、車両がほぼ直進走行状態にあることがわかれば、操舵部材、転舵装置の中立位置の確認（操舵角センサ、操舵トルクセンサの０点、転舵角センサの０点の修正）を行うことができる。中立位置は、アウタチューブ、ケーブルの経時変化によって変わることがある。
なお、第１プーリを駆動プーリとし、第２プーリを従動プーリとすることが望ましく、ケーブルを２本設け、駆動プーリの回転方向によってそれぞれ異なるケーブルが引っ張られるようにすることが望ましい。
（１１）前記弾性部材変形装置が、前記弾性部材を、高い操舵応答性が要求される場合と車輪を転舵させるのに大きな力が要求される場合との少なくとも一方の場合に初期状態から変形状態に切り換える弾性状態切換部を含む（１０）項に記載の操舵装置。
変形状態においては、操舵応答性を向上させることができ、転舵ロッドに大きな駆動力を付与することができる。例えば、操舵部材の操作速度が設定速度以上の場合、操作トルクが設定値以上の場合等に変形状態に切り換えることは妥当なことである。
また、所望の時期に、初期状態と変形状態との間の切換えが行われるようにすれば、車両の操舵特性を運転者の所望する特性にすることができる。
（１２）前記操作力伝達装置が、前記ケーブルに、前記操舵部材の操作によって張力が付与される張力付与状態と、前記操舵部材が操作されても張力が付与されない張力非付与状態とに切り換える張力付与状態切換装置を含む（５）項ないし（１１）項のいずれか１つに記載の操舵装置。
上述の張力付与状態と張力非付与状態とに、張力付与状態切換装置によって切り換えられるようにすることもできる。
（１３）運転者によって操作される操舵部材と、その操舵部材に加えられる操作力に応じた反力を付与する反力付与装置とを含む操作装置と、
駆動源と、車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドと、前記駆動源の出力を前記転舵ロッドに伝達する駆動伝達装置とを含む主転舵装置と、
前記転舵ロッドに、前記操舵部材に加えられた操作力を機械的に伝達する操作力伝達装置と
を含む操舵装置であって、
前記操作力伝達装置が、前記操舵部材と前記転舵ロッドとの間に設けられたケーブルを含むことを特徴とする操舵装置。
転舵ロッド、操作力伝達装置等によって、主転舵装置に対して補助転舵装置が構成されると考えることができる。また、主転舵装置と操作装置とを併せて主操舵装置または動力式操舵装置と称し、補助転舵装置と操舵部材とを併せてマニュアル式操舵装置と称することもできる。
本項に記載の操舵装置には、（１）項ないし（１２）項のいずれかに記載の特徴を採用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である操舵装置について図面に基づいて説明する。本操舵装置は、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置である。
図１において、１０は転舵装置である。転舵装置１０は、車輪１２を転舵する装置であり、車輪１２にタイロッド１４を介して連結される転舵ロッド１６を含む。転舵ロッド１６が軸線方向、すなわち、車両の幅方向に移動させられることによって、車輪１２が転舵される。
２０は動力式駆動源としての電動モータであり、電力により転舵ロッド１６を移動させる。この転舵用モータ２０と転舵ロッド１６との間には、転舵用モータ２０の駆動力を転舵ロッド１６に伝達する図示しない駆動力伝達装置が設けられる。駆動力伝達装置は、電動モータ２０の回転を転舵ロッド１６の軸線方向の直線移動に変換する運動変換装置でもある。
【００１０】
３０は操舵部材としてのステアリングホイールであり、ステアリングホイール３０の回転操作によってステアリングシャフト３２も回転させられる。ステアリングシャフト３２には、反力付与装置３４，接続遮断機構としてのクラッチ３６が設けられる。反力付与装置３４は、反力付与用の電動モータを含み、ステアリングホイール３０に加えられる操舵トルクに抗したトルクを付与する。クラッチ３６は、ステアリングホイール３０に加えられた操舵トルクを転舵装置１０に伝達する状態と伝達しない状態とに切り換えるものであり、例えば、電磁力によって接続状態と遮断状態とに切り換えられる電磁クラッチとすることができる。
本実施形態においては、ステアリングホイール３０、反力付与装置３４等により操作装置３８が構成される。
【００１１】
また、ステアリングシャフト３２、転舵装置１０には、それぞれ、第１プーリ４０，第２プーリ４２が設けられる。第１プーリ４０はステアリングシャフト３２に、それと一体的に回転可能に設けられ、第２プーリ４２は、運動変換装置を介して転舵ロッド１６に係合させられる。これら一対のプーリ４０，４２の間にはケーブル４４、４６が巻き付けられる。ケーブル４４，４６はいずれも、両端部がそれぞれ第１プーリ４０，第２プーリ４２に固定されたものであり、これらのいずれか一方向の回転時にケーブル４４，４６のいずれか一方が引っ張られ、逆方向の回転時にケーブル４４，４６のいずれか他方が引っ張られる。
クラッチ３６の接続状態においては、ステアリングホイール３０の操作によって第１プーリ４０が回転させられる。それによって、ケーブル４４または４６が巻き取られ、張力が加えられる。第２プーリ４２が回転させられ、転舵ロッド１６に張力に応じた駆動力が加えられる。
クラッチ３６の遮断状態においては、転舵ロッド１６の移動に伴って第２プーリ４２が回転させられ、ケーブル４４，４６を介して第１プーリ４０が回転させられる。ケーブル４４，４６に加えられる張力は非常に小さく、第１プーリ４０，第２プーリ４２は、空回り状態にあると考えることができる。クラッチ３６が遮断状態にあるため、ケーブル４４，４６の摩擦等に起因して発生する力がステアリングホイール３０に伝達されることはない。
ケーブル４４，４６は、図２、３に示すように、アウタチューブ５０，５２の内周面に配設され、アウタチューブ５０，５２に案内されて引っ張られる。アウタチューブ５０，５２は、それぞれの両端部が、車体に固定のプーリ保持部材としてのプーリハウジング５４，５６に湾曲された状態で固定される。
本実施形態においては、第１、第２プーリ４０，４２、ケーブル４４，４６、クラッチ３６等により操作力伝達装置５８が構成される。
【００１２】
本操舵装置には、図４に示すように、制御装置６０が設けられる。制御装置６０は、ＣＰＵ６２，ＲＯＭ６４，ＲＡＭ６６，Ｉ／Ｆ６８等を含むコンピュータを主体とするものであり、Ｉ／Ｆ６８には、トルクセンサ７０，転舵角センサ７２等が接続されるともに、転舵用モータ２０，反力付与用モータ３４，クラッチ３６等が図示しない駆動回路を介して接続される。トルクセンサ７０は、運転者によってステアリングホイール３０に加えられた操舵トルクを検出するものであり、転舵角センサ７２は、転舵ロッド１６の転舵装置１０のハウジング７４に対する相対位置（中立位置からの変位量）を検出するものであり、転舵ロッド１６の相対位置に基づいて車輪の転舵角が取得される。
【００１３】
本実施形態において、システムが正常な場合には、クラッチ３６が遮断状態にされる。クラッチ３６の遮断状態において、操舵トルクに応じて反力付与用モータ３４が制御されるともに、転舵用モータ２０が制御される。
ステアリングホイール３０に路面反力が加えられない状態にあっても、反力付与用モータ３４の制御により操舵反力が加えられる。また、転舵用モータ２０は、例えば、車輪１２の実際の転舵角が目標転舵角に近づくように制御される。目標転舵角は、操舵トルクに応じて決められるようにしても、操舵トルクと車両の状態（例えば、路面の摩擦係数、車輪のスリップ状態、タイヤの空気圧、車両の旋回状態等）とに基づいて決められるようにしても、操舵トルクとは関係なく車両の状態に基づいて決められるようにすることもできる。なお、転舵用モータ２０は、転舵ロッド１６に加えられる駆動力が運転者によってステアリングホイール３０に加えられる操舵トルクに応じた大きさとなるように制御されるようにすることもできる。
【００１４】
システムが異常な場合等には、クラッチ３６が接続状態とされ、反力付与用モータ３４，転舵用モータ２０の制御は行われない。ステアリングホイール３０の操作に応じて第１プーリ４０が回転させられ、それに応じてケーブル４４，４６のいずれか一方が引っ張られ、張力が加えられる。第２プーリ４２が回転させられ、転舵ロッド１６が移動させられる。車輪１２がステアリングホイール３０の操舵トルクに基づいて転舵される。
また、クラッチ３６が遮断状態から接続状態に切り換わった当初には、第１プーリ４０，第２プーリ４２は、空回り状態にあり、ケーブル４４，４６は実質的に張力非付与状態にある。クラッチ３６が接続状態に切り換わった当初には、運転者によって操舵トルクが加えられても、張力が直ちに加えられることがない。そのため、接続状態への切換え時に、ステアリングホイール３０への操舵反力が急激に大きくなることを回避することができ、切換え時の運転者の違和感を軽減することができる。
本実施形態においては、クラッチ３６等により作動状態切換装置が構成され、制御装置６０の転舵用モータ２０を制御する部分等により駆動源制御装置が構成される。クラッチ３６は、張力付与状態切換装置でもある。また、転舵装置１０、転舵用モータ２０、駆動源制御装置等により主操舵装置が構成され、転舵装置１０，操作力伝達装置５８等により補助操舵装置が構成されると考えることができる。
【００１５】
このように、本実施形態においては、補助操舵装置にケーブル４４，４６が用いられる。ケーブル４４，４６には、常時、張力が加えられるわけではない。そのため、ケーブル４４，４６を、耐久性が低いものとすることができる。また、ケーブル４４，４６の特性に起因する変位初期時の伝達遅れを抑制する必要性が低いため、剛性が大きいものとする必要性が低い。さらに、路面から大きな力が急激に加えられることも少ないため、強度を大きいものとする必要性も低く、曲げ角度等の制限も少ない。また、操舵トルクがケーブルのねじれによって伝達されるわけではないため、ケーブルを、ねじりトルクを伝達可能な剪断強度を有するものとする必要もない。したがって、ケーブル４４，４６を安価なものとすることができ、操舵装置のコストアップを抑制することができる。また、ケーブル４４，４６の配索の自由度を高めることができる。
【００１６】
なお、上記実施形態においては、転舵用モータ２０が、クラッチ３６の遮断状態において制御されるようにされていたが、クラッチ３６の接続状態においても制御されるようにすることもできる。この場合には、運転者による操作力に基づく駆動力と動力式駆動源２０による駆動力とを合わせた駆動力で車輪１２を転舵させることができる。運転者の操作力によってアシストされるのである。
また、上記実施形態においては、第２プーリ４２が転舵ロッド１６に駆動力伝達装置を介して設けられていたが、転舵ロッド１６にピニオン、駆動力伝達装置を介して設けられるようにすることができる。この場合には、第２プーリ４２の回転に伴ってピニオンが回転させられ、転舵ロッド１６が移動させられることになる。
【００１７】
また、クラッチ３６は不可欠ではない。その場合の一例を図５に示す。
ケーブル４４，４６の特性を利用すれば、運転者によってステアリングホイール３０に加えられた操舵トルクによりケーブル４４，４６に張力が加えられる張力付与状態と、ステアリングホイール３０が操作されても張力が加えられない張力非付与状態とを実現することができる。なお、図５では、アウタチューブ５０，５２等の図示を省略した。
図６に示すように、ケーブルとシャフトとでは、荷重の伝達特性、すなわち、変位と荷重との関係が異なる。シャフトについては、変位と荷重との間に、変位の増加量に対する荷重の増加量である荷重増加率がほぼ一定である線形の関係があるが、ケーブルについては、荷重増加率が一定でない非線形の関係にある。ケーブルは、初期状態において緩みを有する状態で配索されるのが普通であるため、図７に示すように、変位付与当初においては荷重増加率が非常に小さくなり、緩みが消滅した後に荷重増加率が大きくなるのである。荷重増加率が非常に小さい低剛性域においては、ステアリングホイール３０に操舵トルクが加えられても、ケーブル４４，４６に加えられる張力が非常に小さい張力非付与状態にあり、クラッチの遮断状態と実質的に同じ状態にある。それ以外の領域（低剛性域に対して高剛性域と称することができる）においては、操舵に応じて張力が加えられる張力付与状態にある。この状態は、実質的にクラッチの接続状態と同じ状態にある。このように、クラッチを設けなくても、張力非付与状態と張力付与状態とを実現し得る。
【００１８】
また、第１プーリ４０は、運転者によるステアリングホイール３０の回転操作に応じて回転させられる。第１プーリ４０の回転状態は、運転者によるステアリングホイール３０の操舵角、操作方向等の操作状態によって決まる。一方、第２プーリ４２は、転舵ロッド１６の移動に伴って回転させられる。第２プーリ４２の回転状態は、転舵ロッド１６の移動量、移動方向、すなわち、車輪１２の転舵角、転舵方向等の転舵状態によって決まる。以下、第１プーリ４０の回転状態を操作状態と称し、第２プーリ４２の回転状態を転舵状態と称する。また、第１プーリ４０，第２プーリ４２においてケーブル４４，４６の巻き径が同じである場合を想定した回転状態を、それぞれ、操作量、転舵量と称することとする。操作量、転舵量は符号を有する値である。
第１プーリ４０の操作状態と第２プーリ４２の転舵状態とが正規の関係にある場合（操作量と転舵量とが同じ符号で、絶対値がほぼ同じ大きさである場合、すなわち、仮にケーブルの巻き径が同じ場合において、第１プーリ４０と第２プーリ４２とが同じ方向にほぼ同じ角速度で回転する場合）には、ケーブル４４，４６に加えられる張力はほぼ０である。それに対して、操作状態と転舵状態との関係が正規の関係から設定関係以上外れた場合（操作量と転舵量との差の絶対値が設定値以上の場合）には、外れの程度（差の絶対値の大きさ）に応じてケーブル４４，４６に張力が加えられ、その張力に基づいた駆動力が転舵ロッド１６に加えられる。
【００１９】
図８，９に示すように、車両の通常の走行状態においては、たいていの場合には、操作量と転舵量との差の絶対値は設定値以下である。ステアリングホイール３０が操作されてもケーブル４４，４６に実質的に張力が付与されない張力非付与状態にある。これらの差の絶対値が設定値以下の状態においては、実質的に、車輪１２の転舵状態と関係なくステアリングホイール３０を操作することができる。
それに対して、例えば、運転者によるステアリングホイール３０の操作速度が非常に大きい場合等には、車輪１２の転舵遅れが生じ、操作量と転舵量との差の絶対値が設定値以上になる。これらの差に応じた張力がケーブル４４，４６に付与され、張力に応じた駆動力が転舵ロッド１６に加えられる。ケーブル４４，４６は張力付与状態にされるのである。転舵ロッド１６には、転舵用モータ２０による駆動力とこれらの差に応じた駆動力とが加えられ、これらの和の力によって移動させられる。操作状態と転舵状態との関係の正規の関係からの外れの程度によって車輪１２の転舵がアシストされるのであり、それによって、車輪の転舵角を、運転者の意図する大きさに修正することができる。なお、転舵用モータ２０による駆動力とこれらの差に応じた駆動力とは逆向きの場合もあり、この場合には、操作抑制力として作用する。
この操作量と転舵量との差の絶対値の設定値、すなわち、正規の関係および張力非付与状態にあるとみなし得る正規の関係に基づいて決まる範囲は、ケーブルの有する特性、配索の状態等によって設計上決まる。
本実施形態においては、図７に示すように、低剛性域より張力非付与状態にある領域の方が狭くされている。低剛性域は、荷重が第１設定値以下の領域であるが、張力非付与状態にある領域は、荷重が第１設定値よりさらに小さく、殆ど０である第２設定値より小さい領域とされている。なお、低剛性域と張力非付与状態の領域とは一致すると考えることもできる。
【００２０】
さらに、張力付与状態においては、ステアリングホイール３０と車輪１２との間で力が伝達される状態となり、それによって、ステアリングホイール３０に加えられる反力が急激に大きくなる。ステアリングホイール３０には、反力付与用モータ３４によって加えられる反力と路面反力との両方が加えられることになるのであり、それによって、ステアリングホイール３０の操舵が重くなり、過大な操舵を抑制することができる。
本実施形態においては、クラッチ３６が設けられないため、コストダウンを図ることができる。また、運転者によって加えられた操舵トルクを確実に車輪に伝達することができる。
【００２１】
さらに、図１０に示すように、アウタチューブ５０，５２の途中にそれぞれ弾性部材８０、８２を設けることができる。アウタチューブ５０，５２がそれぞれ分割され、これら分割されたアウタチューブ５０ａ，ｂ、アウタチューブ５２ａ，ｂの間にそれぞれ弾性部材８０，８２が設けられるのである。弾性部材８０の両端部は、それぞれ、アウタチューブ５０ａ，ｂに相対移動不能に支持され、弾性部材８２の両端部は、それぞれ、アウタチューブ５２ａ，ｂに相対移動不能に支持される。
弾性部材８０，８２の変形が許容される範囲内においてアウタチューブ５０，５２の長手方向の移動が許容される。このアウタチューブ５０，５２の長手方向の移動が許容される範囲内においては、ケーブル４４，４６に弾性部材８０，８２の弾性力の大きさを越える張力が付与されることはないのであり、実質的に張力非付与状態にあるとすることができる。
【００２２】
また、図１０に示すように、弾性部材８２の変形量が小さい状態においては、ケーブル４６の変位に伴ってアウタチューブ５２が移動させられる。アウタチューブ５２は移動許容状態にあるのであり、ケーブル４６は張力非付与状態にある。
ケーブル４６の変位量がさらに増加し、アウタチューブ５２が移動するとともに弾性部材８２が変形し、変形量が弾性変形限度に達すると、アウタチューブ５２の移動が阻止される。弾性部材８２の弾性力により、アウタチューブ５２は、プーリハウジング５４，５６の間で固定される。アウタチューブ５２が固定状態とされて、ケーブル４６が張力付与状態とされる。弾性部材８２の弾性変形限度は、アウタチューブ５２ａ，ｂの端部同士が当接することによって規定されるようにしても、分割されたアウタチューブ５２ａ，ｂの少なくとも一方にストッパを設け、ストッパ同士あるいは、ストッパとアウタチューブ５２ａ，ｂの一方の端部とが当接することによって規定されるようにしても、弾性部材としてのスプリングが密着状態にされることによって規定されるようにしてもよい。
このように、弾性部材８０，８２を設ければ、弾性部材８０，８２の変形量に対応する分だけ実質的に張力非付与領域を広くすることができる。このことは、ケーブルの低剛性域がみかけ上広くなったと考えたり、ケーブルとアウタチューブとを併せた操作力伝達部材の低剛性域が広くなったと考えたりすることができる。
弾性部材８０，８２は、図１１に示すように、アウタチューブ５０，５２とプーリハウジング５４，５６の少なくとも一方との間に設けることもできる。弾性部材８０，８２は、一端部においてプーリハウジング５４，５６のいずれか一方に固定され、他端部において、アウタチューブ５０，５２に固定される。
また、弾性部材８０，８２の特性を変更すれば、車両の操舵特性を変更することができる。
【００２３】
さらに、図１２に示すように、アウタチューブ５０，５２を固定状態と移動許容状態とに切り換え可能なアウタチューブ制御装置１００を設けることができる。アウタチューブ制御装置１００は、車体に固定の駆動源１０２と、プーリハウジング５４と弾性部材８０，８２との間に設けられた可動部材１０４とを含む。可動部材１０４は、駆動源１０２の作動により移動させられ、弾性部材８０，８２を初期状態と変形状態（弾性変形限度まで変形させられた状態）とに切り換える。
本実施形態においては、駆動源１０２が弾性部材変形用の電動モータとされる。弾性部材変形用モータ１０２の出力軸１０６がボールねじ等の運動変換装置を介して可動部材１０４に係合させられ、電動モータ１０２の回転に伴って可動部材１０４が初期位置と変形位置とに直線的に移動させられる。
可動部材１０４が初期位置にある場合には、弾性部材８０，８２は初期状態にあり、アウタチューブ５０，５２が移動許容状態にある。可動部材１０４が変形位置に移動させられると、弾性部材８０，８２が変形状態に切り換えられ、アウタチューブ５０，５２が固定状態にされる。
なお、駆動源は、液圧シリンダとすることもできる。この場合には、可動部材１０４がピストンにそれと一体的に移動可能に設けられる。ピストンのシリンダに対する相対移動に伴って可動部材１０４が初期位置と変形位置とに移動させられる。
【００２４】
図１２に示すように、可動部材１０４の初期位置においては、前述のように、アウタチューブ５２は移動許容状態にあり、ケーブル４６は実質的に張力非付与状態（弾性部材の弾性力以上の張力が付与されない状態）にある。弾性部材８２がケーブル４６の変位により弾性変形限度に達するまで変形させられるとアウタチューブ５２が固定状態とされて、ケーブル４６が実質的に張力付与状態とされる。
それに対して、可動部材１０４が弾性部材変形用モータ１０２によって変形位置に移動させられた状態においては、アウタチューブ５０，５２は固定状態にされる。ケーブル４４，４６は張力付与状態にされ、運転者による操作力によってケーブル４６に張力が加えられる。
【００２５】
弾性部材変形用モータ１０２は、図１３に示すように、制御装置６０の指令に基づいて制御される。例えば、操舵トルクの変化速度が設定速度以上の場合、操舵トルクの絶対値が設定値以上の場合等、車輪１２を速やかに転舵させる必要がある場合、車輪１２を大きな力で転舵させる必要がある場合等に可動部材１０４が変形位置に移動させられるようにすることができる。
また、路面の摩擦係数が小さい場合等運転者に路面反力を伝達することが望ましい場合に変形位置に移動させられるようにしたり、転舵用モータ２０の異常時に変形位置に移動させられるようにしたりすることができる。
また、可動部材１０４が変形位置に移動させられれば、ステアリングホイール３０の中立位置、転舵装置１０の中立位置（転舵ロッド１６のハウジングに対する中立位置）を確認することができる。可動部材１０４の変形位置においては、ケーブル４４，４６は張力付与状態にあるため、操舵トルクの増加に伴って張力が大きくなるはずである。このことを利用すれば、転舵用モータ２０の非作動状態において、車両が直進状態にあることが検出されれば、トルクセンサ７０，転舵センサ７２の０点を修正することができる。
【００２６】
本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題、課題解決手段および効果〕に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である操舵装置全体を模式的に示す図である。
【図２】上記操舵装置の操作力伝達装置全体を模式的に示す平面図である。
【図３】上記操作力伝達装置全体を模式的に示す側面図である。
【図４】上記操舵装置に含まれる制御装置を表すブロック図である。
【図５】本発明の別の一実施形態である操舵装置全体を模式的に示す図である。
【図６】ケーブルの荷重伝達特性とシャフトの荷重伝達特性とを比較して示す図である。
【図７】第１プーリと第２プーリとの回転状態の差と、ケーブルの伝達力との関係を示す図である。
【図８】転舵量および操作量の変化を示す図である。
【図９】上記操舵装置における操作量と転舵量との差の絶対値とケーブルに加えられる張力との関係を示す図である。
【図１０】上記操舵装置の操作力伝達装置の別の態様を示す図である。
【図１１】上記操舵装置の操作力伝達装置のさらに別の態様を示す図である。
【図１２】上記操舵装置の操作力伝達装置の別の態様を示す図である。
【図１３】上記操舵装置の制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０転舵装置
１６転舵ロッド
２０転舵用モータ
３０ステアリングホイール
３４反力付与用モータ
３６クラッチ
３８操作装置
４０，４２プーリ
４４，４６ケーブル
５０，５２アウタチューブ
５８操作力伝達装置
６０制御装置
８０，８２弾性部材
１０２駆動源
１０４可動部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering device capable of switching a steering device between a power operation state and a manual operation state.
[0002]
[Prior art]
The above-described steering devices are described in Patent Documents 1 to 4. In the steering device described in Patent Literature 1 among them, the cable is twisted by the operation torque applied to the steering member in the manual operation state, whereby the steering device is operated. In this steering device, it is necessary that the cable has a shearing strength capable of transmitting a torsional torque. In addition, there is a problem that the restriction in mounting the cable is large and the degree of freedom is small.
On the other hand, Patent Documents 5 and 6 disclose a steering device in which tension is applied to a cable in accordance with a rotation operation of a steering wheel, and the steering device is operated by the tension. In this steering device, the steering device is always operated by the tension of the cable. Therefore, it is necessary to make the cable high in rigidity and strength and excellent in durability. In addition, the cables are usually arranged inside the outer tube.However, in order to reduce the friction between the cables and the outer tube, it is necessary to reduce the number of bends or to reduce the bending angle. It was necessary to do.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-213335 A
[Patent Document 2]
JP-A-2000-85605
[Patent Document 3]
JP-A-2000-85606
[Patent Document 4]
JP-A-2000-85607
[Patent Document 5]
JP-A-10-310068
[Patent Document 6]
JP-A-10-138938
[0004]
Problems to be Solved by the Invention, Means for Solving Problems, Functions and Effects
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to increase the degree of freedom at the time of mounting a steering device, at least for a steering device capable of switching between a manual operation state and a power operation state, and to avoid an increase in cost. It is in. The above object is attained by providing the steering device with the following aspects. Each mode is described in the same manner as in the claims, divided into sections, each section is numbered, and described in a form in which the numbers of other sections are cited as necessary. This is for the purpose of facilitating the understanding of the technology described in this specification, and the technical features and their combinations described in this specification should not be construed as being limited to the following sections. Absent. In addition, when a plurality of items are described in one section, it is not always necessary to adopt all items together, and it is also possible to take out and adopt only some items.
[0005]
Of the following items, (2) corresponds to claim 1. Further, (5) corresponds to claim 2, and (8) corresponds to claim 3.
[0006]
(1) a steering member operated by a driver;
A steering device for steering wheels;
A power drive source that drives the steering device with power to steer wheels,
An operation of turning the wheels by actuating the steering device by tension applied to the cable in accordance with the operation of the steering member, including a cable provided between the steering member and the steering device; With force transmission device
Steering device including.
In the steering device described in this section, there are a case where the steering device is operated by a power drive source and a case where the steering device is operated due to the tension of a cable accompanying the operation of the steering member by the driver.
The steering device is not actuated by twisting the cable but by tension. Therefore, the cable does not need to have a shearing strength capable of transmitting the torsional torque. The steering device is not always activated by cable tension. For this reason, it is not necessary to make the cable high in rigidity and strength and excellent in durability, and there is no restriction on a bent portion, a bending angle, and the like. Therefore, the cable can be inexpensive, and an increase in the cost of the steering device can be avoided. Also, there is no restriction on the routing, and the degree of freedom in mounting can be improved.
The steering device may include, for example, a steering rod that is connected to a wheel via a tie rod and that is relatively movable in a width direction of the vehicle with respect to a housing fixed to the vehicle body. When a moving force is applied to the steered rod, the steered rod is moved in the width direction, and the direction of the wheel is changed, so that the steering angle of the wheel is changed. In this sense, the steering device can be referred to as a wheel turning device or a steering angle changing device.
The power drive source can be an electric motor or a hydraulic pressure generator. The steering device may be one that steers wheels by the driving force of an electric motor or one that steers by hydraulic pressure.
The steering member may be a rotating member such as a steering wheel or a rotating member such as an arm, and may be a member that can apply tension to the cable by operating the steering member. Just fine. When tension is applied by winding the cable, it is desirable that the rotation operation be performed. However, if a rotation speed conversion device is provided between the steering member and the winding device, for example, the rotation of the steering member The angle can be small.
Note that the steering device and the power-driven drive source may be collectively referred to as a main steering device, and the steering device and the operation force transmitting device may be referred to as an auxiliary steering device. The steering device is mainly operated by the driving force of a power drive source.
(2) The operation state of the steering device is manually operated based on at least a power operation state operated by the driving force of the power drive source and an operation force transmitted by the operation force transmission device. An operating state switching device capable of switching to a state;
A drive source control device that controls the powered drive source based on a state of a vehicle in a power operation state of the steering device;
(1) The steering apparatus according to the above mode (1).
In the steering device according to the present mode, the steering device is operated by a power drive source in a power operation state, and is operated by a cable tension resulting from operation of a steering member in a manual operation state.
In the power operation state of the steering device, the power drive source is controlled based on the state of the vehicle. The state of the vehicle includes a running state of the vehicle, a state of a mounting device mounted on the vehicle (including a mounted operation member) (for example, an operation state of a steering device, an operation state of an operation member, and the like). And the state of the environment in which the vehicle is placed. The state of the vehicle can be represented, for example, by physical quantities such as the running speed of the vehicle, the operation amount of the steering member, and the friction coefficient of the road surface, but is not limited thereto. The change state of the change rate of the physical quantity, the change acceleration, or the like, the state of whether the physical quantity is equal to or more than the set amount, or the evaluation based on the physical quantity can be used.
Specifically, the running state of the vehicle can be represented based on a running speed, a yaw rate, a lateral acceleration, a longitudinal acceleration, a wheel slip state, and the like. Based on these physical quantities, it is possible to represent the turning state, the driving / braking state, and the like of the vehicle, and to indicate whether the turning state is at a limit state, whether the driving slip or the braking slip is excessive, and the like. The state of the mounting device mounted on the vehicle is represented by the output voltage of the battery, the tire pressure, the steering amount of the steering member, the steering speed, or the state of the steering device (for example, the steering angle of the wheel, the power drive source (E.g., a heat generation state, a state as to whether or not the steering device is at an operation limit or the like), or an operation state of a braking device, a driving device, or the like. The state representing the environment where the vehicle is placed corresponds to the state of the road surface, the state of disturbance (for example, crosswind) applied to the vehicle, and the like, and the state of the road surface can be represented by a friction coefficient of the road surface, unevenness, and the like. The state of the disturbance can be represented by the presence or absence of a crosswind, the strength of the crosswind (may be obtained from the relationship between the yaw rate of the vehicle and the operation state of the steering member), and the like.
The powered drive source is controlled based on the state of the vehicle, and is controlled based on at least one of the above-described states. For example, the control may be performed based on the operation state of the steering member by the driver. Further, when the control is performed based on the operation state of the steering member, the control mode may be changed based on the slip state of the wheels, the air pressure of the tire, the friction coefficient of the road surface, and the like. Further, the control may be performed irrespective of the operation state of the steering member. For example, there is a case where control is performed so as to remove the yaw rate component caused by the crosswind.
The operating state of the steering device is at least switched between the above-described power operating state and manual operating state, but may be set to a full operating state operated by both the driving force of the power driving source and the tension of the cable. is there. In the full operation state, the wheels can be steered by a large force.
(3) The operating force transmitting device is in a tension applying state in which tension is applied to the cable by operating the steering member, and in a tension non-applying state in which tension is not applied to the cable even when the steering member is operated. The steering device according to the above mode (1) or (2), including a tension application state switching device for switching.
In the steering device according to the present mode, the operation force transmission device is switched between the tension applying state and the non-tension applying state by the tension applying state switching device. In the tension non-applied state, even if an operating force is applied to the steering member, no tension is applied to the cable. In the tension application state, tension is applied to the cable by the operation of the steering member by the driver.
The tension application state switching device may be, for example, a clutch provided between the steering member and the cable. According to the clutch, the steering member and the cable are mechanically connected or disconnected. The clutch may be an electromagnetic clutch, a hydraulic clutch, or the like, but is desirably a clutch that is connected without supplying energy. It is not essential to provide a clutch that can be mechanically switched between the connected state and the disconnected state. It is possible to switch between a state in which the operating force is transmitted to the cable and a state in which the operating force is not transmitted in the mechanically connected state. It can also be.
Note that the tension applying state switching device can be considered as one mode of the operating state switching device of the steering device described above.
(4) The steering device according to any one of (1) to (3), including a reaction force applying device that applies a steering reaction force according to an operation force to the steering member.
A steering reaction force is applied to the steering member by a reaction force applying device. The driver operates the steering member according to the steering reaction force.
Further, in a state where the steering member is disconnected from the steering device by the clutch or the like, even when the wheel is steered regardless of the operation state of the steering member by the driver, the operation force is reduced by the reaction force applying device. If the corresponding reaction force is applied, the driver's discomfort can be reduced.
[0007]
(5) The operation force transmission device is configured to apply a tension to the cable in accordance with the operation of the steering member, and a tension non-application state in which no tension is applied to the cable even when the steering member is operated. The steering device according to item (1), which can take a state.
In the steering device described in this section, the operating force transmission device is configured to apply a tension to the cable by operating the steering member, and to provide a tension-free state in which no tension is applied to the cable even when the steering member is operated. Can be taken.
As shown in FIG. 6, the cable and the shaft have different load transmission characteristics, that is, the relationship between displacement and load. For the shaft, there is a linear relationship between the displacement and the load, where the load increase rate, which is the amount of load increase with respect to the increase in displacement, is almost constant. In a relationship. The cables are usually routed with a slack in the initial state. Therefore, as shown in FIG. 7, the load increase rate becomes very small at the beginning of the displacement application, and becomes large after the slack disappears. A region where the rate of increase in load is extremely small is called a low rigidity region, and other regions are called a high rigidity region with respect to the low rigidity region. In the low-rigidity region, the tension is not applied to the cable even when the steering member is operated, and the cable is in a non-tension state, which is substantially the same as the clutch-disengaged state. In the high-rigidity region, a tension is applied in which tension is applied according to the operation of the steering member. This state is substantially the same as the engaged state of the clutch.
As described above, the operating force transmitting device can take a tension applied state and a tension non-applied state depending on the characteristics of the cable, and can realize the tension non-applied state and the tension applied state without providing a clutch. .
In the low-rigidity region, it can be considered that the cable is in a tension-free state, but is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, when the cable is in a region where the rate of increase in load can be considered to be almost 0 in the low rigidity region, the cable can be considered to be in the tension non-applied state. The state in which the tension is substantially zero even when a displacement is applied to the cable can be referred to as a tension non-applied state.
Note that the technical features of the items (2) to (4) can be adopted in the steering device described in this item.
[0008]
(6) The steering member is operated to rotate,
The steering device includes a steering rod connected to a wheel via a tie rod,
(A) a first pulley that is rotated in accordance with the operation of the steering member; (b) a second pulley around which the cable is wound between the first pulley; c) a conversion device for converting the rotational torque of the second pulley into an axial movement force of the steering rod. The steering device according to any one of items (1) to (5),
The conversion device can be considered as a motion conversion device that converts the rotation of the second pulley into a linear movement of the steering rod in the axial direction.
The steering member may be a steering wheel, and the first pulley may be provided on a steering shaft on which the steering wheel is held so as to be rotatable integrally with the steering shaft.
(7) The steering device according to (6), further including a driving force transmission device that transmits a driving force of the power-driven driving source to the steering rod and moves the driving rod in an axial direction.
When the power drive source is a steering motor, it can be considered as a motion conversion device that converts the rotation of the steering motor into a linear movement of the steering rod in the axial direction.
In the steering device described in this section, the turning rod may be moved by the driving force of the power-driven drive source, or may be moved based on the tension of the cable. In a state where the steered rod is moved by the driving force of the power drive source, the second pulley is rotated with the linear movement of the steered rod. The second pulley is rotated in accordance with the movement of the steering rod, that is, the turning of the wheel, and the rotation state of the second pulley (rotational phase. Is often 360 ° or more) is determined by the moving amount and the moving direction of the steering rod, that is, the turning state such as the turning angle and the turning direction of the wheel.
On the other hand, the first pulley is rotated as the driver operates the steering member. The rotational state of the first pulley (rotational phase. The rotational phase is often 360 ° or more in both rotational directions) depends on the amount of operation of the steering member (for example, when the steering member is a steering wheel. (Steering angle in a certain case), operation direction and the like.
When the relationship between the rotation state of the first pulley (hereinafter, referred to as an operation side state) and the rotation state of the second pulley (hereinafter, referred to as a wheel side state) is a normal relation determined by design (for example, the first state). When the winding diameter of the cable is the same between the pulley and the second pulley, and the pulley and the second pulley rotate at substantially the same angular velocity in the same direction), the tension applied to the cable is almost zero. On the other hand, when the relationship between the operation side state and the wheel side state deviates from the above-described normal relation by a set relationship or more, a tension corresponding to the degree of the deviation is applied to the cable, and the driving force is applied to the steering rod. Added.
In a normal running state of the vehicle, the relationship between the operation side state and the wheel side state usually does not deviate from the normal relation or the normal relation by more than the set relation. The tension is not applied to the cable even when the steering member is operated. As long as the relationship between the operation side state and the wheel side state does not deviate from the normal relationship by more than the set state, the steering member can be operated substantially independently of the wheel turning state.
On the other hand, for example, when the operation speed of the steering member by the driver is extremely high, a turning delay of the wheel occurs, and the relationship between the operation side state and the wheel side state deviates from the normal relationship by a set relationship or more. . A tension corresponding to the degree of disengagement is applied to the cable, and a driving force corresponding to the tension is applied to the steering rod. The cable is in a tensioned state. The steering rod is applied with a driving force from a power drive source and a driving force according to a tension according to the degree of disengagement, and is moved by the sum of these. The turning degree of the wheel is assisted by the degree of the deviation, whereby the turning angle of the wheel can be corrected to a magnitude intended by the driver.
The regular relationship and the setting relationship are determined by design according to the characteristics of the cable, the state of the wiring, and the like.
In the case where a reaction force applying device is provided in the steering device, and the reaction force by the reaction force applying device is applied to the steering member in both the low rigidity region and the high rigidity region of the cable, the reaction force is applied in the high rigidity region. Since both the reaction force applied by the force applying device and the road surface reaction force are applied, the reaction force applied to the steering member can be increased, and excessive operation can be suppressed.
(8) an outer tube, wherein the operating force transmitting device is (a) disposed in a curved state between the first pulley and the second pulley, and guides the cable on an inner peripheral surface thereof; (6) The item (6) or (7), wherein the outer tube control device includes a fixed state in which both ends of the outer tube are fixed, and an outer tube control device that is switchable between a movable state in which at least one end is allowed to move in the longitudinal direction. Steering gear.
(9) The first pulley and the second pulley are relatively rotatably held by a first pulley holding member and a second pulley holding member fixed to a vehicle body, respectively.
An elastic member provided between at least one end of the outer tube and at least one of the first pulley holding member and the second pulley holding member; and an intermediate portion of the outer tube. (8) The steering device according to the mode (8), including at least one of the elastic member provided in the steering wheel.
(10) The steering device according to (9), wherein the outer tube control device includes an elastic member deforming device that switches the outer tube between a fixed state and a movement allowable state by deforming the elastic member.
In a case where an elastic member is provided between at least one of the end portion of the outer tube and the pulley holding member and the intermediate portion of the outer tube, in a state where deformation of the elastic member is allowed, one end of the outer tube is provided. The longitudinal movement of the part is allowed. No tension exceeding the magnitude of the elastic force of the elastic member is applied to the cable. The outer tube is in a substantially movable state, and the cable is in a substantially non-tensioned state.
When the displacement applied to the cable exceeds the set amount and the amount of deformation of the elastic member due to the longitudinal movement of one end of the outer tube reaches the deformation limit, the outer tube holds the first pulley by the elastic force of the elastic member. It is fixed between the member and the second pulley holding member. The outer tube is substantially fixed and the cable is substantially tensioned. A tension is applied to the cable by the operation of the steering member by the driver, and a driving force corresponding to the tension is applied to the steering rod.
As described above, if the elastic member is provided, the area in the case where the cable is substantially in a state where tension is not applied can be widened, and the low rigidity area of the cable can be apparently widened. In addition, the cable and the outer tube can be collectively referred to as an operating force transmitting member or simply a cable. In this case, the low rigidity region of the operating force transmitting member or the cable is widened. In most cases, the wider the low-rigidity region, the larger the region in the non-tensioned state.
The elastic member deforming device includes a drive source whose operation state is switched according to an electric signal, and a movable member moved by the drive source, and the movable member moves to move the elastic member to an initial state and a deformed state (an elastic deformation limit). (A state deformed to the maximum). Since the drive source is operated according to the electric signal, the outer tube can be switched between the fixed state and the movable state at any time.
Further, in the fixed state of the outer tube, the neutral position of the steering member and the steering device can be confirmed. If the outer tube is fixed in the non-driving state of the power drive source, the low elasticity region disappears, and the tension applied to the cable increases as the operating force applied to the steering member increases. Therefore, if it is known that the vehicle is in a substantially straight running state, the neutral position of the steering member and the steering device is confirmed (correction of the steering angle sensor, the steering torque sensor 0 point, and the steering angle sensor 0 point). be able to. The neutral position may change due to the aging of the outer tube and the cable.
It is preferable that the first pulley is a driving pulley and the second pulley is a driven pulley, and that two cables are provided so that different cables are pulled depending on the rotation direction of the driving pulley.
(11) The elastic member deformation device deforms the elastic member from an initial state in at least one of a case where a high steering response is required and a case where a large force is required to steer a wheel. The steering device according to item (10), including an elastic state switching unit that switches the state.
In the deformed state, the steering response can be improved, and a large driving force can be applied to the turning rod. For example, when the operation speed of the steering member is equal to or higher than the set speed, or when the operation torque is equal to or higher than the set value, it is appropriate to switch to the deformed state.
Further, if the switching between the initial state and the deformed state is performed at a desired time, the steering characteristics of the vehicle can be made the characteristics desired by the driver.
(12) A tension that switches the operation force transmitting device between a tension applying state in which tension is applied to the cable by operation of the steering member and a tension non-application state in which tension is not applied even when the steering member is operated. The steering device according to any one of the above items (5) to (11), including the application state switching device.
The tension applying state and the tension non-applying state can be switched by the tension applying state switching device.
(13) an operating device including a steering member operated by the driver, and a reaction force applying device that applies a reaction force according to an operation force applied to the steering member;
A drive source, a steering rod connected to wheels via a tie rod, and a main steering device including a drive transmission device for transmitting an output of the drive source to the steering rod;
An operating force transmitting device that mechanically transmits an operating force applied to the steering member to the steering rod;
A steering device including:
The steering device according to claim 1, wherein the operation force transmission device includes a cable provided between the steering member and the steering rod.
It can be considered that an auxiliary steering device is constituted by the steering rod, the operating force transmission device, and the like with respect to the main steering device. Further, the main steering device and the operating device may be collectively referred to as a main steering device or a power steering device, and the auxiliary steering device and the steering member may be referred to as a manual steering device.
The features described in any of the above items (1) to (12) can be adopted in the steering device described in this item.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a steering device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This steering device is a so-called steer-by-wire type steering device.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a steering device. The steering device 10 is a device that steers the wheels 12, and includes a steering rod 16 connected to the wheels 12 via tie rods 14. The wheels 12 are steered by moving the steering rod 16 in the axial direction, that is, in the width direction of the vehicle.
Reference numeral 20 denotes an electric motor as a power drive source, which moves the steering rod 16 by electric power. A driving force transmission device (not shown) for transmitting the driving force of the turning motor 20 to the turning rod 16 is provided between the turning motor 20 and the turning rod 16. The driving force transmission device is also a motion conversion device that converts the rotation of the electric motor 20 into a linear movement of the steering rod 16 in the axial direction.
[0010]
Reference numeral 30 denotes a steering wheel as a steering member, and a steering shaft 32 is rotated by rotating the steering wheel 30. The steering shaft 32 is provided with a reaction force applying device 34 and a clutch 36 as a connection breaking mechanism. The reaction force imparting device 34 includes an electric motor for imparting a reaction force, and imparts a torque against the steering torque applied to the steering wheel 30. The clutch 36 switches between a state in which the steering torque applied to the steering wheel 30 is transmitted to the steering device 10 and a state in which the steering torque is not transmitted, and includes, for example, an electromagnetic clutch that is switched between a connected state and a disconnected state by electromagnetic force. can do.
In the present embodiment, an operating device 38 is configured by the steering wheel 30, the reaction force applying device 34, and the like.
[0011]
The steering shaft 32 and the turning device 10 are provided with a first pulley 40 and a second pulley 42, respectively. The first pulley 40 is provided on the steering shaft 32 so as to be rotatable integrally therewith, and the second pulley 42 is engaged with the steering rod 16 via a motion conversion device. Cables 44 and 46 are wound between the pair of pulleys 40 and 42. Both ends of the cables 44 and 46 are fixed to the first pulley 40 and the second pulley 42, respectively, and when rotating in any one of these directions, one of the cables 44 and 46 is pulled, When rotating in the opposite direction, one of the cables 44 and 46 is pulled.
In the connected state of the clutch 36, the first pulley 40 is rotated by operating the steering wheel 30. Thereby, the cable 44 or 46 is wound up and tension is applied. The second pulley 42 is rotated, and a driving force corresponding to the tension is applied to the steering rod 16.
In the disengaged state of the clutch 36, the second pulley 42 is rotated with the movement of the steering rod 16, and the first pulley 40 is rotated via the cables 44 and 46. The tension applied to the cables 44 and 46 is very small, and the first pulley 40 and the second pulley 42 can be considered to be idle. Since the clutch 36 is in the disengaged state, the force generated due to the friction of the cables 44 and 46 is not transmitted to the steering wheel 30.
As shown in FIGS. 2 and 3, the cables 44 and 46 are arranged on the inner peripheral surfaces of the outer tubes 50 and 52, and are guided and pulled by the outer tubes 50 and 52. The outer tubes 50, 52 are fixed in a state where both ends are curved to pulley housings 54, 56 as pulley holding members fixed to the vehicle body.
In the present embodiment, the first and second pulleys 40 and 42, the cables 44 and 46, the clutch 36, and the like constitute an operating force transmitting device 58.
[0012]
The steering device is provided with a control device 60 as shown in FIG. The control device 60 mainly includes a computer including a CPU 62, a ROM 64, a RAM 66, an I / F 68, and the like. The I / F 68 is connected to a torque sensor 70, a steering angle sensor 72, and the like. Motor 20, reaction force applying motor 34, clutch 36 and the like are connected via a drive circuit (not shown). The torque sensor 70 detects the steering torque applied to the steering wheel 30 by the driver. The steering angle sensor 72 detects the relative position of the steering rod 10 to the housing 74 of the steering device 10 (from the neutral position). , And the steering angle of the wheel is obtained based on the relative position of the steering rod 16.
[0013]
In the present embodiment, when the system is normal, the clutch 36 is set to the disconnected state. In the disengaged state of the clutch 36, the reaction force applying motor 34 is controlled according to the steering torque, and the turning motor 20 is controlled.
Even when the road surface reaction force is not applied to the steering wheel 30, the steering reaction force is applied by the control of the reaction force application motor 34. The turning motor 20 is controlled, for example, so that the actual turning angle of the wheels 12 approaches the target turning angle. Even if the target turning angle is determined according to the steering torque, the target turning angle is based on the steering torque and the state of the vehicle (for example, road surface friction coefficient, wheel slip state, tire air pressure, vehicle turning state, etc.). Alternatively, the determination may be made based on the state of the vehicle irrespective of the steering torque. The steering motor 20 may be controlled so that the driving force applied to the steering rod 16 has a magnitude corresponding to the steering torque applied to the steering wheel 30 by the driver.
[0014]
When the system is abnormal, for example, the clutch 36 is connected, and the control of the reaction force application motor 34 and the steering motor 20 is not performed. The first pulley 40 is rotated in accordance with the operation of the steering wheel 30, and accordingly, one of the cables 44 and 46 is pulled to apply tension. The second pulley 42 is rotated, and the steering rod 16 is moved. The wheels 12 are steered based on the steering torque of the steering wheel 30.
When the clutch 36 is switched from the disengaged state to the connected state, the first pulley 40 and the second pulley 42 are idle, and the cables 44 and 46 are substantially in a tension-free state. At the beginning when the clutch 36 is switched to the connected state, even if the steering torque is applied by the driver, the tension is not immediately applied. Therefore, it is possible to avoid a sudden increase in the steering reaction force to the steering wheel 30 at the time of switching to the connection state, and it is possible to reduce the driver's discomfort at the time of switching.
In the present embodiment, an operating state switching device is configured by the clutch 36 and the like, and a drive source control device is configured by a portion of the control device 60 that controls the steering motor 20 and the like. The clutch 36 is also a tension applying state switching device. Further, it can be considered that a main steering device is configured by the steering device 10, the steering motor 20, the drive source control device, and the like, and an auxiliary steering device is configured by the steering device 10, the operating force transmission device 58, and the like. .
[0015]
As described above, in the present embodiment, the cables 44 and 46 are used for the auxiliary steering device. The cables 44 and 46 are not always under tension. Therefore, the cables 44 and 46 can have low durability. Further, since it is less necessary to suppress the transmission delay at the initial stage of displacement due to the characteristics of the cables 44 and 46, it is less necessary to increase the rigidity. Further, since a large force is hardly applied suddenly from the road surface, it is not necessary to increase the strength, and there is little restriction on the bending angle and the like. Further, since the steering torque is not transmitted by the twist of the cable, the cable does not need to have a shear strength capable of transmitting the torsional torque. Accordingly, the cables 44 and 46 can be made inexpensive, and the cost of the steering device can be suppressed. In addition, the degree of freedom in arranging the cables 44 and 46 can be increased.
[0016]
In the above-described embodiment, the turning motor 20 is controlled in the disconnected state of the clutch 36, but may be controlled also in the connected state of the clutch 36. In this case, the wheels 12 can be steered by a driving force obtained by combining the driving force based on the operating force of the driver and the driving force by the power-driven drive source 20. It is assisted by the operating force of the driver.
In the above-described embodiment, the second pulley 42 is provided on the steering rod 16 via the driving force transmission device. However, the second pulley 42 is provided on the steering rod 16 via the pinion and the driving force transmission device. be able to. In this case, the pinion is rotated with the rotation of the second pulley 42, and the steered rod 16 is moved.
[0017]
Also, the clutch 36 is not essential. FIG. 5 shows an example of such a case.
If the characteristics of the cables 44 and 46 are used, the tension is applied to the cables 44 and 46 by the steering torque applied to the steering wheel 30 by the driver, and the tension is applied even when the steering wheel 30 is operated. No tension applied state can be realized. In FIG. 5, illustration of the outer tubes 50 and 52 and the like is omitted.
As shown in FIG. 6, the cable and the shaft have different load transmission characteristics, that is, the relationship between displacement and load. For the shaft, there is a linear relationship between the displacement and the load, where the load increase rate, which is the amount of load increase with respect to the increase in displacement, is almost constant. In a relationship. Since cables are usually routed with a slack in the initial state, the rate of load increase becomes very small at the beginning of displacement application as shown in Fig. 7, and the load increases after the slack disappears. The rate increases. In the low-rigidity region where the rate of increase in load is very small, even if a steering torque is applied to the steering wheel 30, the tension applied to the cables 44 and 46 is very small and the tension is not applied. In the same state. In other regions (which can be referred to as a high rigidity region with respect to a low rigidity region), tension is applied in accordance with steering. This state is substantially the same as the engaged state of the clutch. Thus, the tension non-applied state and the tension applied state can be realized without providing the clutch.
[0018]
Further, the first pulley 40 is rotated in accordance with a rotation operation of the steering wheel 30 by a driver. The rotation state of the first pulley 40 is determined by the operation state such as the steering angle and the operation direction of the steering wheel 30 by the driver. On the other hand, the second pulley 42 is rotated with the movement of the steering rod 16. The rotation state of the second pulley 42 is determined by the amount of movement and the direction of movement of the steering rod 16, that is, the steering state such as the steering angle and the steering direction of the wheels 12. Hereinafter, the rotation state of the first pulley 40 is referred to as an operation state, and the rotation state of the second pulley 42 is referred to as a steered state. In addition, the rotation states assuming the case where the winding diameters of the cables 44 and 46 in the first pulley 40 and the second pulley 42 are the same will be referred to as an operation amount and a steering amount, respectively. The operation amount and the turning amount are values having signs.
When the operation state of the first pulley 40 and the steering state of the second pulley 42 are in a normal relationship (when the operation amount and the steering amount are the same sign and the absolute values are substantially the same, that is, If the first pulley 40 and the second pulley 42 rotate at substantially the same angular velocity in the same direction when the winding diameters of the cables are the same, the tension applied to the cables 44 and 46 is almost zero. On the other hand, when the relationship between the operation state and the steering state deviates from the normal relation by a set value or more (when the absolute value of the difference between the operation amount and the steering amount is more than the set value), Tension is applied to the cables 44 and 46 according to (the magnitude of the absolute value of the difference), and a driving force based on the tension is applied to the steering rod 16.
[0019]
As shown in FIGS. 8 and 9, in a normal running state of the vehicle, in most cases, the absolute value of the difference between the operation amount and the steering amount is equal to or smaller than a set value. Even if the steering wheel 30 is operated, the tension is not applied to the cables 44 and 46 substantially. When the absolute value of these differences is equal to or less than the set value, the steering wheel 30 can be operated substantially irrespective of the turning state of the wheels 12.
On the other hand, for example, when the operation speed of the steering wheel 30 by the driver is extremely high, a turning delay of the wheel 12 occurs, and the absolute value of the difference between the operation amount and the turning amount exceeds the set value. Become. A tension according to these differences is applied to the cables 44 and 46, and a driving force according to the tension is applied to the steering rod 16. The cables 44 and 46 are in a tensioned state. The driving force by the turning motor 20 and the driving force corresponding to the difference between them are applied to the turning rod 16, and the turning rod 16 is moved by the sum of these. The steering of the wheel 12 is assisted by the degree of deviation from the normal relationship between the operation state and the steering state, whereby the steering angle of the wheel is corrected to the size intended by the driver. can do. In some cases, the driving force of the turning motor 20 and the driving force corresponding to the difference therebetween may be in opposite directions. In this case, the driving force acts as an operation suppressing force.
The set value of the absolute value of the difference between the operation amount and the steering amount, that is, the range determined based on the normal relationship and the normal relationship that can be considered to be in the tension non-applied state depends on the characteristics of the cable, It is determined by design depending on the state and the like.
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the area in the tension non-applied state is narrower than the low rigidity area. The low stiffness region is a region where the load is equal to or less than the first set value, while the region in which the tension is not applied is a region where the load is smaller than the first set value and smaller than the second set value where the load is almost zero. ing. In addition, it can be considered that the low rigidity region and the region in the tension non-applied state coincide with each other.
[0020]
Further, in the tension application state, a force is transmitted between the steering wheel 30 and the wheel 12, whereby the reaction force applied to the steering wheel 30 increases sharply. Since both the reaction force applied by the reaction force application motor 34 and the road surface reaction force are applied to the steering wheel 30, the steering of the steering wheel 30 becomes heavy, and excessive steering is suppressed. can do.
In the present embodiment, since the clutch 36 is not provided, the cost can be reduced. Further, the steering torque applied by the driver can be reliably transmitted to the wheels.
[0021]
Further, as shown in FIG. 10, elastic members 80 and 82 can be provided in the middle of the outer tubes 50 and 52, respectively. The outer tubes 50 and 52 are divided, and elastic members 80 and 82 are provided between the divided outer tubes 50a and 50b and the outer tubes 52a and 52b, respectively. Both ends of the elastic member 80 are supported by the outer tubes 50a and 50b so as not to be relatively movable, and both ends of the elastic member 82 are supported by the outer tubes 52a and 52b so as not to be relatively movable.
The movement of the outer tubes 50, 52 in the longitudinal direction is allowed within a range in which the deformation of the elastic members 80, 82 is allowed. As long as the movement of the outer tubes 50, 52 in the longitudinal direction is allowed, no tension exceeding the magnitude of the elastic force of the elastic members 80, 82 is applied to the cables 44, 46. It can be considered that the tension is not applied.
[0022]
As shown in FIG. 10, when the amount of deformation of the elastic member 82 is small, the outer tube 52 is moved with the displacement of the cable 46. The outer tube 52 is in the movement allowable state, and the cable 46 is in the tension non-applied state.
When the displacement of the cable 46 further increases, the outer tube 52 moves and the elastic member 82 is deformed, and when the deformation reaches the elastic deformation limit, the movement of the outer tube 52 is prevented. The outer tube 52 is fixed between the pulley housings 54 and 56 by the elastic force of the elastic member 82. The outer tube 52 is set in a fixed state, and the cable 46 is set in a tension applying state. Even if the elastic deformation limit of the elastic member 82 is defined by the ends of the outer tubes 52a and 52b being in contact with each other, a stopper is provided on at least one of the divided outer tubes 52a and 52b, Alternatively, the stopper may be defined by contact between one end of the outer tubes 52a and 52b, or may be defined by a spring as an elastic member being brought into close contact.
By providing the elastic members 80 and 82 in this manner, the tension-free area can be substantially widened by an amount corresponding to the amount of deformation of the elastic members 80 and 82. This means that the low-rigidity region of the cable has apparently widened, or that the low-rigidity region of the operating force transmitting member including the cable and the outer tube has widened.
As shown in FIG. 11, the elastic members 80 and 82 can be provided between the outer tubes 50 and 52 and at least one of the pulley housings 54 and 56. The elastic members 80 and 82 are fixed to one of the pulley housings 54 and 56 at one end, and are fixed to the outer tubes 50 and 52 at the other end.
Further, by changing the characteristics of the elastic members 80 and 82, the steering characteristics of the vehicle can be changed.
[0023]
Further, as shown in FIG. 12, an outer tube control device 100 capable of switching the outer tubes 50, 52 between a fixed state and a movable state can be provided. The outer tube control device 100 includes a drive source 102 fixed to the vehicle body, and a movable member 104 provided between the pulley housing 54 and the elastic members 80 and 82. The movable member 104 is moved by the operation of the drive source 102, and switches the elastic members 80 and 82 between an initial state and a deformed state (a state deformed to the elastic deformation limit).
In the present embodiment, the drive source 102 is an electric motor for deforming the elastic member. The output shaft 106 of the elastic member deforming motor 102 is engaged with the movable member 104 via a motion conversion device such as a ball screw, and the movable member 104 moves straight between the initial position and the deformed position with the rotation of the electric motor 102. Is moved.
When the movable member 104 is at the initial position, the elastic members 80 and 82 are in the initial state, and the outer tubes 50 and 52 are in the movable state. When the movable member 104 is moved to the deformed position, the elastic members 80 and 82 are switched to the deformed state, and the outer tubes 50 and 52 are fixed.
Note that the drive source may be a hydraulic cylinder. In this case, the movable member 104 is provided on the piston so as to be movable integrally therewith. The movable member 104 is moved between the initial position and the deformed position as the piston moves relative to the cylinder.
[0024]
As shown in FIG. 12, at the initial position of the movable member 104, as described above, the outer tube 52 is in a movement-permitted state, and the cable 46 is substantially in a non-tensioned state (a tension greater than the elastic force of the elastic member). Is not given). When the elastic member 82 is deformed by the displacement of the cable 46 until the elastic deformation limit is reached, the outer tube 52 is fixed, and the cable 46 is substantially in a tensioned state.
On the other hand, when the movable member 104 is moved to the deformed position by the elastic member deforming motor 102, the outer tubes 50 and 52 are fixed. The cables 44 and 46 are set in a tension application state, and tension is applied to the cable 46 by the operation force of the driver.
[0025]
The elastic member deformation motor 102 is controlled based on a command from the control device 60 as shown in FIG. For example, when the changing speed of the steering torque is equal to or higher than the set speed, when the absolute value of the steering torque is equal to or higher than the set value, or when it is necessary to turn the wheel 12 quickly, it is necessary to turn the wheel 12 with a large force. In such a case, the movable member 104 can be moved to the deformed position.
Further, when it is desirable to transmit the road surface reaction force to the driver, for example, when the coefficient of friction of the road surface is small, the driver can be moved to the deformed position when the steering motor 20 is abnormal. Or you can.
When the movable member 104 is moved to the deformed position, the neutral position of the steering wheel 30 and the neutral position of the steering device 10 (the neutral position of the steering rod 16 with respect to the housing) can be confirmed. At the deformed position of the movable member 104, since the cables 44 and 46 are in a tensioned state, the tension should increase with an increase in the steering torque. By utilizing this fact, the zero point of the torque sensor 70 and the steering sensor 72 can be corrected if it is detected that the vehicle is in the straight running state in the non-operation state of the steering motor 20.
[0026]
The present invention can be embodied with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art, in addition to the aspects described in [Problems to be Solved by the Invention, Problem Solving Means and Effects].
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an entire steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically showing the entire operation force transmission device of the steering device.
FIG. 3 is a side view schematically showing the entire operation force transmission device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control device included in the steering device.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an entire steering device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a comparison between a load transmission characteristic of a cable and a load transmission characteristic of a shaft.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a difference in rotation state between a first pulley and a second pulley and a transmission force of a cable.
FIG. 8 is a diagram showing changes in a steering amount and an operation amount.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an absolute value of a difference between an operation amount and a steering amount in the steering device and a tension applied to a cable.
FIG. 10 is a diagram showing another mode of the operation force transmission device for the steering device.
FIG. 11 is a view showing still another mode of the operation force transmission device for the steering device.
FIG. 12 is a diagram showing another mode of the operation force transmission device for the steering device.
FIG. 13 is a block diagram showing a control device of the steering device.
[Explanation of symbols]
10 steering device
16 steering rod
20 steering motor
30 steering wheel
34 reaction force imparting motor
36 clutches
38 operating device
40, 42 pulley
44, 46 cable
50, 52 outer tube
58 operating force transmission device
60 control unit
80, 82 elastic member
102 drive source
104 movable members

Claims

A steering member operated by a driver;
A steering device for steering wheels;
A power drive source that drives the steering device with power to steer wheels,
An operation of turning the wheels by actuating the steering device by tension applied to the cable in accordance with the operation of the steering member, including a cable provided between the steering member and the steering device; A force transmission device,
The operating state of the steering device, at least, a manual operating state operated based on the operating force transmitted by the operating force transmitting device, and a power operating state operated by the driving force of the power drive source A switchable operating state switching device;
And a drive source control device that controls the powered drive source based on a state of a vehicle in a power operation state of the steering device.

A steering member operated by a driver;
A steering device for steering wheels;
A power drive source for turning the wheels by operating the steering device with power,
Including a cable provided between the steering member and the steering device, a tension applied state in which tension is applied to the cable in accordance with the operation of the steering member, and the tension applied state even if the steering member is operated A steering force transmitting device that can take a tension-free state in which no tension is applied to the cable, activates the steering device according to the tension in the tension-applied state, and steers wheels. .

The steering device includes a steering rod connected to the wheel via a tie rod,
(C) a first pulley to which the operating torque of the steering member is applied, (b) a second pulley around which the cable is wound between the first pulley, and (c) A) a conversion device for converting the rotation torque of the second pulley into an axial movement force of the steering rod; and (d) the cable disposed between the first and second pulleys in a curved state. The outer tube control device is capable of switching between (e) a fixed state in which both ends of the outer tube are fixed and a movable state in which at least one end is allowed to move in the longitudinal direction. The steering device according to claim 2, comprising: