JP2004196043A

JP2004196043A - 操舵装置

Info

Publication number: JP2004196043A
Application number: JP2002364476A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ueno; 眞之植野; Tomoyasu Kada; 友保嘉田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】中立位置を基準にした絶対操舵角又は絶対転舵角を検出することが可能な操舵装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール１０に繋がれた舵取機構のピニオン２２を回動させ、該ピニオン２２に噛合されたラック軸２４の軸長方向の移動によって舵取を行う操舵装置において、操舵角を検出するロータリエンコーダ１４と、ラック軸２４が舵取の中立位置に位置することを検出できるように、ラック軸２４に設けられた磁気マーク３０およびハウジング２６に設けられた磁気センサ３２とを備え、ラック軸２４が中立位置に位置することが検出された場合、ＥＣＵ１６により、検出された操舵角をリセットする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵部材の操舵角に基づいて舵取機構の操舵軸を軸長方向に移動して舵取を行う操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールなどの操舵部材の回転角（操舵角）を検出する場合、レゾルバなどの回転角検出手段が用いられる。しかし、レゾルバで検出される回転角は、相対的な回転角であり、例えば舵取の中立位置（直進状態）を基準にした絶対回転角（絶対操舵角）は検出できない。走行が直進状態になったことを検出して、中立位置を設定することも可能であるが、中立位置の設定を正確に行うためには煩雑な処理が必要となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−４３０６６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
絶対回転角を検出できるように、ポテンシオメータを並設する場合もある。例えばポテンシオメータの出力範囲に−７２０°〜＋７２０°（ただし、０°は中立位置、−は左回転、＋は右回転）を割当て、絶対回転角を検出することが可能である。しかし、ポテンシオメータの検出精度は一般的に低く、正確な絶対回転角度の検出が行えないことが多い。
【０００５】
また、減速機を用いて、例えば操舵部材の回転を１／４に減速し、±２回転の絶対回転角を検出することも可能である。しかし、本来は１回転分の回転角を検出するセンサで４回転分の回転角を検出するため、検出精度は低下する。また、減速機としてギヤを用いた場合は、ギヤの設置スペースの確保などの問題が生じる可能性がある。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、中立位置を基準にした絶対操舵角又は絶対転舵角を検出することが可能な操舵装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、簡易かつ低コストな構成で絶対操舵角又は絶対転舵角を検出することが可能な操舵装置を提供することを他の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る操舵装置は、操舵部材の操舵角に基づいて舵取機構の操舵軸を軸長方向に移動して舵取を行う操舵装置において、前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵軸が舵取の中立位置に位置することを検出する中立検出手段と、該中立検出手段により前記操舵軸が中立位置に位置することが検出された場合、前記操舵角検出手段で検出された操舵角をリセットするリセット手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る操舵装置は、操舵部材の操舵角に基づいて舵取機構の操舵軸を軸長方向に移動して舵取を行う操舵装置において、前記舵取機構の転舵角を検出する転舵角検出手段と、前記操舵軸が舵取の中立位置に位置することを検出する中立検出手段と、該中立検出手段により前記操舵軸が中立位置に位置することが検出された場合、前記転舵角検出手段で検出された転舵角をリセットするリセット手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る操舵装置は、前記中立検出手段は、前記操舵軸に設けられた被検出体と、前記操舵軸が中立位置に位置する場合に前記被検出体を検出するように、前記操舵軸を支持する支持部材に配置された検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第１又は第２発明においては、中立検出手段によって操舵軸が舵取の中立位置に位置することが検出された場合、リセット手段により、操舵角検出手段で検出された操舵角、または、転舵角検出手段で検出された転舵角をリセットする。検出された操舵角又は転舵角は、ＲＡＭなどの記憶装置に記憶され、操舵軸が中立位置に位置することが検出された場合は、０°に更新（リセット）される。操舵角又は転舵角のリセットは、例えばイグニッションキーが挿入された後に１度だけ行えばよい。
【００１２】
第３発明においては、操舵軸に被検出体が設けられ、操舵軸が中立位置に位置する場合、操舵軸を支持する支持部材に設けられた検出手段により、被検出体が検出される。例えば、操舵軸に磁気マークを形成し、磁気センサの検出値が最大になった場合に、操舵軸が中立位置に位置することを検出することが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る操舵装置の概略構成を示す模式図である。操舵装置は、ステアリングホイール（操舵部材）１０と、ラック・ピニオン機構２０と、一端がステアリングホイール１０に繋がれ、他端がラック・ピニオン機構２０のピニオン２２に繋がれた操舵軸１２と、ステアリングホイール１０（操舵軸１２）の回転角（操舵角）を検出するロータリエンコーダ１４とを備える。ロータリエンコーダ１４から出力される操舵角検出信号は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１６に送られる。
【００１４】
ラック・ピニオン機構２０は、ステアリングホイール１０の回転に応じて回転するピニオン２２と、ピニオン２２と噛合され、ピニオン２２の回転に応じて軸長方向へ移動するラック軸（操舵軸）２４とを備える。ラック軸２４の左右両端は、タイロッド４２，４２を介して夫々操向用の車輪４０，４０に繋がれている。ラック・ピニオン機構２０及びタイロッド４２は、舵取機構として動作する。ステアリングホイール１０への操舵操作に応じてピニオン２２が回転し、ピニオン２２の回転がラック軸２４の軸長方向の移動に変換され、車輪４０，４０の向き（転舵角）が変わる。
【００１５】
図２に、ラック軸２４の要部拡大図を示す。図１及び図２に示すように、ラック軸２４には、例えば磁気マーク（被検出体）３０が形成され、ラック軸２４を支持するハウジング（支持部材）２６には、前記磁気マーク３０を検出する磁気センサ（検出手段）３２が配置される。磁気センサ３２から出力される磁気検出信号は、ＥＣＵ１６に送られる。磁気マーク３０及び磁気センサ３２は、ラック軸２４が舵取の中心位置に位置し、車輪４０，４０が直進状態の場合に、磁気検出信号が最大になるように配置されている。
【００１６】
ＥＣＵ１６は、ロータリエンコーダ１４から受付けた操舵角検出信号に基づいて、操舵角を算出する。ロータリエンコーダ１４及びＥＣＵ１６は、ステアリングホイール１０の操舵角を検出する手段（操舵角検出手段）として動作する。算出した操舵角は、ＥＣＵ１６内部のレジスタなどに記憶される。また、ＥＣＵ１６は、ラック軸２４が舵取の中心位置に位置すること（直進状態）を検出する手段（中立検出手段）として動作する。ＥＣＵ１６は、例えば磁気センサ３２から受付けた磁気検出信号と予めＥＣＵ１６内部のＲＯＭなどに記憶された基準磁気信号値とを比較し、磁気検出信号が基準磁気信号値に達した場合、車輪４０，４０が直進状態になったことを検出する。
【００１７】
また、ＥＣＵ４０は、直進状態になったことが検出された場合、算出された操舵角をリセットする手段（リセット手段）として動作する。すなわち、ＥＣＵ１６は、直進状態になったことが検出された場合、前記レジスタなどに記憶されている算出された操舵角を０°に更新する。以後、更新された０°の回転角度位置を基準にして、絶対操舵角を検出する。
【００１８】
直進状態になったことによる操舵角のリセットは、例えば、運転開始時のみに行うことが可能である。例えば、ＥＣＵ１６により、イグニッションキーが挿入された後、直進状態になった場合に操舵角のリセットを行い、以後は操舵角のリセットを行わない。また、例えば所定時間経過するごとに操舵角のリセット処理を行うこと、または直進状態になる毎にリセットを行うことも勿論可能である。
【００１９】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態で説明した操舵装置と同様の操舵装置を含む電動パワーステアリング装置の概略構成を図３に示す。図３において、図１に示した操舵装置と同様の部分は、同一符号で表している。本実施の形態においては、操舵軸１２は、ステアリングホイール１０に一端が繋がれた入力軸１２ａと、ラック・ピニオン機構２０のピニオン２２に一端が繋がれた出力軸１２ｂとが、図示しないトーションバーを介して同軸上に連結された構成となっている。
【００２０】
また、入力軸１２ａにはロータリエンコーダ１４が、出力軸１２ｂには操舵補助用のモータＭが配設されている。図３の例では、モータＭの回転軸に固着されたウォーム４８を、出力軸１２ｂに嵌着固定されたウォームホイール４６に噛合させてある。モータＭの回転は、ウォーム４８及びウォームホイール４６を介して出力軸１２ｂに伝達され、ピニオン２２が回転し、ラック軸２４の軸長方向の移動（舵取）の補助を行う。
【００２１】
また、ラック軸２４のハウジング２６には、ラック軸２４の軸長方向の移動位置を検出するリニアエンコーダ４４が設けられている。リニアエンコーダ４４は、例えば、ラック軸２４に一端が固定され、他端がラック軸２４の軸長方向に移動するように支持されたスライドロッド４４ａを備え、スライドロッド４４ａの移動位置を検出する。リニアエンコーダ４４から出力される移動位置検出信号は、ＥＣＵ１６に送られる。
【００２２】
ＥＣＵ１６により、リニアエンコーダ４４から受付けた移動位置検出信号に基づいて、ラック軸２４の移動位置に応じた車輪の向き（転舵角）が算出される。リニアエンコーダ４４及びＥＣＵ１６は、舵取機構の転舵角を検出する手段（転舵角検出手段）として動作する。算出された転舵角は、ＥＣＵ１６内部のレジスタなどに記憶される。
【００２３】
また、第１の実施の形態と同様に、ＥＣＵ１６により、ロータリエンコーダ１４から受付けた操舵角検出信号に基づいて、ステアリングホイール１０（入力軸１２ａ）の操舵角が算出される。ＥＣＵ１６は、算出した操舵角及び転舵角に基づいて、ステアリングホイール１０及びピニオン２２間に作用する操舵トルクを求める。また、ＥＣＵ１６は、車速センサ１８から出力された車速検出信号を受付け、車速検出信号に基づいて、車速を求める。ＥＣＵ１６は、求めた操舵トルク及び車速に基づいて、モータ電流などのモータＭの駆動パラメータを設定し、モータＭを駆動制御する。
【００２４】
また、ＥＣＵ１６は、磁気センサ３２から受付けた磁気検出信号と予めＥＣＵ１６内部のＲＯＭなどに記憶された基準磁気信号値とを比較し、磁気検出信号が基準磁気信号値に達した場合、車輪４０，４０が直進状態になったことを検出する。ＥＣＵ４０は、直進状態になったことが検出された場合、算出された転舵角をリセットする手段として動作する。すなわち、ＥＣＵ４０は、直進状態になったことが検出された場合、前記レジスタなどに記憶されている転舵角を０°に更新する。以後、更新された０°の回転角度位置を基準にして、絶対転舵角を検出する。
【００２５】
直進状態になったことによる転舵角のリセットは、例えば、運転開始時のみに行うことが可能である。例えば、ＥＣＵ１６により、イグニッションキーが挿入された後、直進状態になった場合に転舵角のリセットを行い、以後は転舵角のリセットは行わない。また、例えば所定時間経過するごとに転舵角のリセット処理を行うこと、または直進状態になる毎にリセットを行うことも勿論可能である。
【００２６】
上述した実施の形態においては、磁気マーク３０を磁気センサ３２で検出したが、磁気に限定はされず、例えば光センサなどを用いて光学的に中立位置を検出することも可能である。光センサを用いた場合のラック軸２４の要部拡大図を図４に示す。ラック軸２４のハウジング２６には、発光素子及び受光素子を有する光センサ（検出手段）３４が配置されている。また、ラック軸２４には、低反射率部分（被検出体）３８ａと高反射率部分３８ｂとを有する反射プレート３８が設けられている。図４の場合、光センサ３４の光検出信号は、中立位置（低反射率部分３８ａ）において、最も低くなる。
【００２７】
また、中立位置の検出は、例えば図５に示すように、中立位置においてピニオン２２及びラック軸２４が噛合う夫々の歯部分に導体３６ａ，３６ｂ（中立検出手段）を設け、導体３６ａ，３６ｂの通電をＥＣＵ１６で検出することも可能である。
【００２８】
また、例えば図６に示すように、ラック軸２４に突起（被検出体）５０を設け、ラック軸２４のハウジング２６に接触センサ（検出手段）５２を設け、中立位置で突起５０が接触センサ５２の接触検出ピン５４に接触するように構成することも可能である。接触センサ５２は、突起５０が接触検出ピン５４に接触した場合、接触検出信号をＥＣＵ１６に送る。
【００２９】
上述した実施の形態では、ラック軸２４が中立位置に位置することを検出したが、ステアリングホイール１０が中立位置に位置することを検出することも勿論可能である。
【００３０】
上述した実施の形態においては、入力軸１２ａ及び出力軸１２ｂがトーションバーなどで連結された構成を例にして説明したが、入力軸１２ａ及び出力軸１２ｂをリンク機構で連結したリンク付きステアバイワイヤの構成とすることも可能である。
【００３１】
図７に、リンク付きステアバイワイヤのリンク部分の構成を模式的に示す。図７に示すように、円筒形のハウジング６０内に、サンギヤ６３と、サンギヤ６３の外側を囲繞し、内外周に歯を備える大径のリングギヤ６４と、サンギヤ６３及びリングギヤ６４の間の環状空間に等配され、サンギヤ６３の歯及びリングギヤ６４内周の歯と噛合する複数のプラネタリギヤ６５，６５，・・・とを備える遊星歯車伝動機構が構成されている。
【００３２】
プラネタリギヤ６５，６５，・・・は、円板形のキャリア６６の所定の円周上に各別に自転することが可能に保持されており、出力軸１２ｂの上端がキャリア６６に同軸的に連結されている。また、サンギヤ６３は入力軸１２ａの下端に連結されている。一方、リングギヤ６４外周の歯には、ハウジング６０の外周に固定されたモータＭ２の出力軸のピニオン６７が噛合させてあり、リングギヤ６４は、モータＭ２からの伝動により軸回りに回転する。
【００３３】
【発明の効果】
第１又は第２発明によれば、操舵軸が中立位置に位置することが検出された場合に、検出中の操舵角又は転舵角をリセット（０°に更新）することにより、中立位置を基準にした絶対操舵角又は絶対転舵角を検出することが可能になる。
【００３４】
第３発明によれば、操舵軸が中立位置に位置する場合に、操舵軸に設けた被検出体を検出手段で検出するように構成することにより、例えば磁気マークを磁気センサで検出するなど、簡易かつ低コストな構成で操舵軸が中立位置に位置することを検出し、中立位置を基準にした絶対操舵角又は絶対転舵角を検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】ラック軸の要部拡大図である。
【図３】本発明に係る操舵装置を含む電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】ラック軸の要部拡大図である。
【図５】ラック軸の要部拡大図である。
【図６】ラック軸の要部拡大図である。
【図７】リンク付きステアバイワイヤのリンク部分の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ステアリングホイール（操舵部材）
１２操舵軸
１４ロータリエンコーダ（操舵角検出手段）
１６ＥＣＵ（操舵角検出手段、中立検出手段、リセット手段、転舵角検出手段）
１８車速センサ
２０ラック・ピニオン機構
２２ピニオン
２４ラック軸（操舵軸）
２６ハウジング（支持部材）
３０磁気マーク（中立検出手段、被検出体）
３２磁気センサ（中立検出手段、検出手段）
３４光センサ（中立検出手段、検出手段）
３６ａ，３６ｂ導体（中立検出手段）
３８反射プレート（中立検出手段、被検出体）
４０車輪
４４リニアエンコーダ（転舵角検出手段）
５０突起（中立検出手段、被検出体）
５２接触センサ（中立検出手段、検出手段）
５４接触検出ピン
Ｍモータ

Claims

操舵部材の操舵角に基づいて舵取機構の操舵軸を軸長方向に移動して舵取を行う操舵装置において、
前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵軸が舵取の中立位置に位置することを検出する中立検出手段と、
該中立検出手段により前記操舵軸が中立位置に位置することが検出された場合、前記操舵角検出手段で検出された操舵角をリセットするリセット手段と
を備えることを特徴とする操舵装置。
操舵部材の操舵角に基づいて舵取機構の操舵軸を軸長方向に移動して舵取を行う操舵装置において、
前記舵取機構の転舵角を検出する転舵角検出手段と、
前記操舵軸が舵取の中立位置に位置することを検出する中立検出手段と、
該中立検出手段により前記操舵軸が中立位置に位置することが検出された場合、前記転舵角検出手段で検出された転舵角をリセットするリセット手段と
を備えることを特徴とする操舵装置。
前記中立検出手段は、
前記操舵軸に設けられた被検出体と、
前記操舵軸が中立位置に位置する場合に前記被検出体を検出するように、前記操舵軸を支持する支持部材に配置された検出手段と
を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の操舵装置。