JP2005153733A - Steering device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機械的に切り離された操作入力手段と操向輪とを連結するクラッチ機構を備えた、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ方式による車両用操舵装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a so-called steer-by-wire vehicle steering apparatus including a clutch mechanism that connects a mechanically separated operation input means and a steered wheel.
ステアリングホイールの反力トルクと操向輪の転舵角を自由に設定可能である従来のステア・バイ・ワイヤ方式による車両用操舵装置において、ステアリングホイールと操向輪を連結するコラムシャフトの間に、システム故障(異常)が発生した場合に安全性を確保するため、機械式のバックアップを設けることが一般的に知られている。 In a conventional steer-by-wire vehicle steering system in which the reaction torque of the steering wheel and the steering angle of the steered wheel can be set freely, between the column shaft connecting the steering wheel and the steered wheel It is generally known to provide a mechanical backup in order to ensure safety when a system failure (abnormality) occurs.
しかし、機械式バックアップとしてコラムシャフトやコラムシャフトに類するシャフトを用いると、ステア・バイ・ワイヤ方式によるステアリングシステムのメリットである、コックピット配置の自由度を確保できない。 However, if a column shaft or a shaft similar to the column shaft is used as a mechanical backup, the degree of freedom of cockpit arrangement, which is a merit of the steering system by the steer-by-wire method, cannot be secured.
そこで、コックピット配置の自由度を確保するために、機械的バックアップとして比較的配置の自由度を持たせることができるケーブル式バックアップ機構を用いたステア・バイ・ワイヤ方式によるステアリングシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の車両用操舵装置にあっては、ステアリングホイールとケーブル式バックアップ機構とが常に結合され、ケーブル式バックアップ機構と操向輪との間の位置にクラッチ機構を配置する構成となっていたため、クラッチ機構の締結時において操舵系伝達トルクが過大となり、クラッチ機構が滑ると操向輪の転舵角(=タイヤの切れ角)に対しケーブル式バックアップ機構のケーブルストローク量が不足し、操向輪の転舵角が不足するという問題があった。 However, in the conventional vehicle steering apparatus, the steering wheel and the cable type backup mechanism are always coupled, and the clutch mechanism is disposed at a position between the cable type backup mechanism and the steering wheel. When the clutch mechanism is engaged, the transmission torque of the steering system becomes excessive, and if the clutch mechanism slips, the cable stroke of the cable type backup mechanism is insufficient with respect to the steered wheel turning angle (= tire turning angle) There was a problem that the turning angle of the wheel was insufficient.
また、ケーブル式バックアップ機構に、ステアリングホイールとコラムシャフトが常に結合されている構成になっていたため、ステアリングホイールの回転と共にケーブルも常に回転することになり、インナーケーブルとアウターチューブが常に擦れることで、ケーブル式バックアップ機構の耐久性が悪化する。また、ケーブル式バックアップ機構のインナーケーブルとアウターチューブの擦れによるフリクションにより、操舵フィーリングを悪化させるという問題があった。 In addition, since the steering wheel and the column shaft are always connected to the cable type backup mechanism, the cable always rotates with the rotation of the steering wheel, and the inner cable and the outer tube are constantly rubbed. The durability of the cable type backup mechanism deteriorates. In addition, there is a problem that the steering feeling is deteriorated due to friction caused by friction between the inner cable and the outer tube of the cable type backup mechanism.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、クラッチ締結時に操舵系に入力されるトルクが限界伝達トルクを超えることにより摩擦式クラッチ機構が滑っても操向輪の転舵角不足を解消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。 The present invention has been made paying attention to the above problem, and the steering angle of the steered wheels is insufficient even if the friction clutch mechanism slips because the torque input to the steering system at the time of clutch engagement exceeds the limit transmission torque. An object of the present invention is to provide a vehicle steering device that can be eliminated.
上記目的を達成するため、本発明では、操作入力手段を有する操作部と、操向輪を転舵する転舵部と、機械的に切り離された前記操作入力手段と前記操向輪とを連結するクラッチ機構と、前記操作部と転舵部との間に設けられ、前記クラッチ機構が締結されたとき、操作入力手段からの操舵トルクを操向輪へ伝達するケーブル式バックアップ機構と、を備えた車両用操舵装置において、
前記クラッチ機構を、少なくとも前記操作入力手段と前記ケーブル式バックアップ機構との間に設け、摩擦トルクによりトルクを伝達させる摩擦式クラッチ機構とした。
In order to achieve the above object, in the present invention, an operation unit having an operation input unit, a steered unit for steering a steered wheel, and the operation input unit and the steered wheel which are mechanically separated are connected. And a cable type backup mechanism that is provided between the operation unit and the steering unit and transmits a steering torque from the operation input means to the steered wheel when the clutch mechanism is engaged. In a vehicle steering system,
The clutch mechanism is provided between at least the operation input means and the cable-type backup mechanism, and is a friction clutch mechanism that transmits torque by friction torque.
よって、本発明の車両用操舵装置にあっては、摩擦トルクによりトルクを伝達させる摩擦式クラッチ機構を、操作入力手段とケーブル式バックアップ機構との間に設けたため、クラッチ締結時に操舵系に入力される外力が限界伝達トルクを超えることにより摩擦式クラッチ機構が滑っても、ケーブル式バックアップ機構と転舵部の操向輪の動作量は1:1の関係が保たれ、操向輪の転舵角不足を解消することができる。加えて、摩擦式クラッチ機構が解放されているシステム正常時には、ステアリングホイールとケーブル式バックアップ機構とが常に切り離されているため、ケーブル式バックアップ機構の耐久性を向上させることができるし、操舵フィーリングの悪化も防止することができる。 Therefore, in the vehicle steering apparatus of the present invention, the friction clutch mechanism that transmits the torque by the friction torque is provided between the operation input means and the cable type backup mechanism, so that it is input to the steering system when the clutch is engaged. Even if the frictional clutch mechanism slips due to the external force exceeding the limit transmission torque, the operation amount of the steered wheel of the cable type backup mechanism and the steered part is kept 1: 1, and the steered wheel steered The corner shortage can be solved. In addition, since the steering wheel and the cable type backup mechanism are always disconnected when the system in which the friction type clutch mechanism is released is normal, the durability of the cable type backup mechanism can be improved and the steering feeling can be improved. It is possible to prevent the deterioration.
以下、本発明の車両用操舵装置を実現する実施の形態を、図面に示す実施例1,実施例2,実施例3に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments for realizing a vehicle steering apparatus according to the present invention will be described below based on Examples 1, 2 and 3 shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
図1は実施例1の車両用操舵装置を示す全体システム図であり、この実施例1は、フェイルセーフのため転舵アクチュエータを2重系としたステア・バイ・ワイヤシステム(以下、SBWシステムという。)の例である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram illustrating a vehicle steering apparatus according to a first embodiment. The first embodiment is a steer-by-wire system (hereinafter referred to as an SBW system) in which a steering actuator is a dual system for fail-safe operation. .).
実施例1の車両用操舵装置は、図1に示すように、ステアリングホイール1(操作入力手段)、操作部2、操向輪3、転舵部4、第1摩擦式クラッチ機構5、操舵角センサ7、反力アクチュエータ8、第1コラムシャフト9、第2コラムシャフト10、第1転舵アクチュエータ11、第2転舵アクチュエータ12、ピニオン角センサ13、ピニオンシャフト14、ステアリング機構16、ケーブル式バックアップ機構17(バックアップ機構)、車速センサ18、ステア・バイ・ワイヤコントローラ19、反力アクチュエータ駆動回路20、クラッチ駆動回路21、第1転舵アクチュエータ駆動回路22、第2転舵アクチュエータ駆動回路23、を備えている。
As shown in FIG. 1, the vehicle steering apparatus according to the first embodiment includes a steering wheel 1 (operation input means), an operation unit 2, a steered
前記操作部2には、上端部から順にステアリングホイール1、第1コラムシャフト9、第1摩擦式クラッチ機構5、第2コラムシャフト10が設けられている。そして、第1コラムシャフト9には、操舵角センサ7及び反力アクチュエータ8が設けられている。前記第2コラムシャフト10とピニオンシャフト14との間には、ケーブル式バックアップ機構17が設けられている。前記転舵部4には、ピニオンシャフト14が設けられ、該ピニオンシャフト14の下端部には、ラック&ピニオン式によるステアリング機構16が連結され、該ステアリング機構16の両側には、ラックギヤ軸の移動により転舵角が変えられる操向輪3,3が設けられている。前記ピニオンシャフト14には、第1転舵アクチュエータ11、第2転舵アクチュエータ12、ピニオン角センサ13が設けられている。なお、両転舵アクチュエータは、DCモータを用いているが、これはACモータ等の他のモータを用いても良い。また、操舵角センサ7及びピニオン角センサ13としては、レゾルバ式角度センサを用いているが、これはエンコーダ式角度センサ等を用いても良い。
The operation unit 2 is provided with a
前記操作部2は、操作入力手段としてのステアリングホイール1を有し、前記転舵部4は、操向輪3,3を転舵する。前記第1摩擦式クラッチ機構5は、フェイル時等の必要時に機械的に切り離されたステアリングホイール1と操向輪3,3とを連結するために設けられている。
The operation unit 2 has a
前記第1摩擦式クラッチ機構5は、摩擦トルクにより操舵トルクを伝達させる電磁クラッチであり、前記ステアリングホイール1と前記ケーブル式バックアップ機構17との間、つまり、第1コラムシャフト9と第2コラムシャフト10との間に設けている。そして、前記第1摩擦式クラッチ機構5が締結している状態で滑りを開始する限界伝達トルクを、前記ケーブル式バックアップ機構17が降伏点に達する降伏トルクよりも低く設定している。
The first
前記ケーブル式バックアップ機構17は、前記操作部2と転舵部4との間に設けられ、前記第1摩擦式クラッチ機構5が締結されたとき、ステアリングホイール1からの操舵トルク及び操向輪3,3からの反力トルクを伝達する。
The cable
前記ステア・バイ・ワイヤコントローラ19は、操舵角センサ7とピニオン角センサ13と車速センサ18等からのセンサ信号を入力し、前記操作部2に設けられた反力アクチュエータ8及び第1摩擦式クラッチ機構5を制御すると共に、前記転舵部4に設けられた第1転舵アクチュエータ11及び第2転舵アクチュエータ12を制御する。
The steer-by-
このステア・バイ・ワイヤコントローラ19のクラッチ制御部は、例えば、SWBシステムの電源が投入されると電源OFFにて接続されている第1摩擦式クラッチ機構5を解放する指令を出力し、その後、SWBシステムが正常であると判断される限り第1摩擦式クラッチ機構5の解放を維持し、SBWシステムに故障が発生したと判断されると解放されている第1摩擦式クラッチ機構5を接続する指令を出力する。
The clutch control unit of the steer-by-
以下、第1摩擦式クラッチ機構5と、ケーブル式バックアップ機構17の詳しい構成を説明する。図2は第1摩擦式クラッチ機構5を示す断面図であり、実施例1では電磁クラッチを用いている。第1摩擦式クラッチ機構5は、第2コラムシャフト10に設けられたボス5aと、該ボス5aを介して第2コラムシャフト10の周囲に設けられたフランジを有するロータ5bと、該ロータ5bと同一軸線上に設けられた第1コラムシャフト9にスプライン嵌合されたフランジを有するアーマチュアハブ5cと、該アーマチュアハブ5cのフランジより半径方向外側に配設されると共に、フランジに板ばね5dを介して固定されたアーマチュア5eと、前記ロータ5bの周囲に設けられ、図外のコラムハウジングあるいは固定用ハウジングに固定される電磁コイル5fを内蔵するヨーク5gと、を有して構成されている。なお、前記アーマチュア5eは、ロータ5bのフランジの吸着面に対向配置されている。また、前記板ばね5dは、アーマチュアハブ5cのフランジにピン固定された環状の基部と、該基部に対し放射状に延在するブリッジ部と、アーマチュア5eにピン固定された環状の自由端部と、により構成されている。
Hereinafter, detailed configurations of the first
このように構成された電磁クラッチにおいては、電磁コイル5fに通電されると、磁束Φが発生する。このとき、アーマチュア5eが板ばね5dの復帰力に抗してロータ5dのフランジに吸着されるから、第1コラムシャフト9と第2コラムシャフト10はトルク伝達可能に連結される。また、電磁コイル5fへの通電を解除すると、磁束Φが消滅してアーマチュア5eが板ばね5dの復帰力によってロータ5dのフランジから離間する。この電磁クラッチの伝達トルク容量は、電磁コイル5fで発生できる磁束Φを変えることで吸着力が変化するので、任意に設定することができる。
In the electromagnetic clutch configured as described above, when the
図3はケーブル式バックアップ機構17を示す概略斜視図、図4はケーブル式バックアップ機構17を示す横断面図及び縦断面図、図5はケーブル式バックアップ機構17のケーブル構造を示す斜視図である。
3 is a schematic perspective view showing the cable
前記ケーブル式バックアップ機構17は、第2コラムシャフト10の端部に設けられた第1ケーブルリール17aと、ピニオンシャフト14の端部に設けられた第2ケーブルリール17bと、両ケーブルリール17a,17bのそれぞれに互いに逆方向に巻き付けられた状態で連結する2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hと、を有する。
The cable-
ここで、ケーブル式バックアップ機構17の構成を、図3及び図4に基づいて、さらに詳しく説明する。前記第2コラムシャフト10の端部に設けられた第1ケーブルリール17aは、第1リールケース17e内に収納され、リール外周には2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hの端部がそれぞれ固定されると共に、2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hのうち、一方のケーブルを巻き込み案内し、他方のケーブルを巻き戻し案内するケーブル溝が形成されている。
Here, the configuration of the cable
前記ピニオンシャフト14の端部に設けられた第2ケーブルリール17bは、第2リールケース17f内に収納され、リール外周には2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hの端部がそれぞれ固定されると共に、2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hのうち、一方のケーブルを巻き込み案内し、他方のケーブルを巻き戻し案内するケーブル溝が形成されている。
The
前記2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hは、前記第1ケーブルリール17aと前記第2ケーブルリール17bのケーブル溝に巻き付けられた2本のインナーケーブル17c,17dと、前記第1リールケース17eと第2リールケース17fとを連結する2本の可撓性を有するアウターチューブ17g,17hと、により構成されている。
The two
前記アウターチューブ17g,17hは、図5に示すように、摩擦抵抗の小さい合成樹脂製パイプ材よりなるライナー170g,170hの外周に沿って多数の金属線材171g,171hを軸方向に配置し、その外周に金属帯材172g,172hを螺旋状に巻き付け、さらに、外周を合成樹脂製の被覆材173g,173hで被覆した構造を有している。そして、前記アウターチューブ17g,17hの内部に、ステンレス鋼やアルミ等の金属縒り線で構成したインナーケーブル17c,17dがスライド自在に収納される。したがって、前記アウターチューブ17g,17hは、軸方向に作用する引張力を多数の金属線材171g,171hにより支持して伸び変形の発生を防止すると共に、インナーケーブル17c,17dを屈曲させたときに金属線材171g,171hがばらばらになるのを金属帯材172g,172hで抑え、かつ、金属帯材172g,172hを螺旋状に巻き付けたことにより、アウターチューブ17g,17hの屈曲を可能にしている。
As shown in FIG. 5, the
すなわち、ケーブル式バックアップ機構17は、第2コラムシャフト10の端部とピニオンシャフト14の端部とに設けられた2つのケーブルリール17a,17bを、各ケーブルリール17a,17bに対し互いに逆方向に巻き付けられた2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hにより繋ぐ構成であり、ステアリングホイール1を一方向に回転させると、2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hのうち、一方のケーブルがドライバーから入力される操舵トルクを伝達し、他方のケーブルが操向輪3,3から入力される反力トルクを伝達することで、コラムシャフトと同等の機能を発揮するようになっている。
That is, the cable
さらに、前記第1摩擦式クラッチ機構5が締結している状態で滑りを開始する限界伝達トルクを、前記ケーブル式バックアップ機構17が降伏点に達する降伏トルクよりも低く設定している。すなわち、第1摩擦式クラッチ機構5の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構17の2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hを構成するインナーケーブル17c,17dの軸方向降伏点(または耐力)およびアウターチューブ17g,17hの軸方向降伏点(または耐力)の何れか低い方に達しない範囲に設定している。
Further, the limit transmission torque for starting slipping in a state where the first friction
次に、作用を説明する。 Next, the operation will be described.
[従来技術の課題] [Prior art issues]
まず、従来のSBWシステムにおいて、バックアップ機構として用いられるケーブル式バックアップ機構のケーブルストローク量は有限である。そして、従来のSBWシステムの場合、ケーブル式バックアップ機構の転舵部側シャフトであるピニオンシャフトの途中にクラッチ機構を設け、SBWシステムの正常作動にはクラッチ機構を解放とし、SBWシステムの異常時にはクラッチ機構を締結して使用する。 First, in the conventional SBW system, the cable stroke amount of the cable type backup mechanism used as the backup mechanism is finite. In the case of the conventional SBW system, a clutch mechanism is provided in the middle of the pinion shaft, which is the steering unit side shaft of the cable type backup mechanism, and the clutch mechanism is released for normal operation of the SBW system. The mechanism is fastened and used.
この場合、クラッチ機構の締結後、外力等の大きなトルクによりクラッチ機構に滑りが生じると、ケーブル式バックアップ機構のケーブルストローク量は有限であるため、ステアリングホイールを操舵したときに一方の操舵回転方向の操舵角が減少し、操向輪に切れ角を与えることができない場合が生じるという問題がある。 In this case, when the clutch mechanism slips due to a large torque such as an external force after the clutch mechanism is engaged, the cable stroke amount of the cable type backup mechanism is finite, so when the steering wheel is steered, There is a problem that the steering angle is reduced and the steering wheel cannot be given a cutting angle.
この問題を解決するためには、クラッチ機構の締結後、いかなる入力においても操向輪の切れ角回転の左右何れの方向に対してもケーブル式バックアップ機構のケーブルストローク量を充分に確保する必要がある。これを実現するには、クラッチ機構の伝達トルクを大きくする必要があるが、この場合、クラッチ機構が大きくなってしまうという問題があり、また、大きすぎるトルク(ケーブルの弾性変形域を超える)をケーブルに伝えることはケーブルの耐久性に悪影響を与える。 In order to solve this problem, after the clutch mechanism is engaged, it is necessary to ensure a sufficient cable stroke amount of the cable type backup mechanism in any direction on the left or right side of the turning angle of the steering wheel after any input. is there. To achieve this, it is necessary to increase the transmission torque of the clutch mechanism. In this case, however, there is a problem that the clutch mechanism becomes large, and too much torque (exceeds the elastic deformation range of the cable). Transmitting to the cable adversely affects the durability of the cable.
また、ステアリングホイールの回転と共にケーブル式バックアップ機構のケーブルも常に回転するため、インナーケーブルとアウターチューブが常に擦れることになり、ケーブル式バックアップ機構の耐久性が悪化する問題がある。さらに、ケーブルの擦れによるフリクションが操舵フィーリングに悪影響を与える。 Further, since the cable of the cable type backup mechanism always rotates with the rotation of the steering wheel, the inner cable and the outer tube are always rubbed, and there is a problem that the durability of the cable type backup mechanism is deteriorated. Furthermore, friction caused by cable rubbing adversely affects steering feeling.
[実施例1での操舵作用] [Steering Action in Example 1]
上記従来技術に対し、実施例1では、第1摩擦式クラッチ機構5をステアリングホイール1とケーブル式バックアップ機構17との間に設けたため、第1摩擦式クラッチ機構5の滑りによるステアリング機構16のステアリングラックストロークに対するケーブル式バックアップ機構17のケーブルストローク不足を無くすことができる。したがって、ケーブル式バックアップ機構17を採用した操舵系で、第1摩擦式クラッチ機構5の締結時、ケーブル式バックアップ機構17のケーブルストローク量は有限であるというストローク偏りを原因とする操向輪3,3の切れ角減少を解消することができる。
In contrast to the above-described prior art, in the first embodiment, since the first friction
さらに、ケーブル式バックアップ機構17のインナーケーブル17c,17dに引張力が作用すると、アウターチューブ17g,17hに圧縮力が作用し、逆に、インナーケーブル17c,17dに圧縮力が作用すると、アウターチューブ17g,17hに引張力が作用する。また、2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hを曲げた状態で使用した場合には、曲げ方向外側のアウターチューブ17g,17hに引張力が作用すると共に曲げ方向内側のアウターチューブ17g,17hに圧縮力が作用することになる。したがって、前記2種類の引張力が同時に作用した場合や、前記2種類の圧縮力が作用した場合に、その荷重に耐えきれずに金属帯材172g,172hが大きく変形することがあった。このように、金属帯材172g,172hが大きく変形すると、その部分でアウターチューブ17g,17hが急激に折れ曲がってインナーケーブル17c,17dのスムーズなスライドが阻害される可能性がある。
Further, when a tensile force acts on the
これに対し、実施例1では、第1摩擦式クラッチ機構5の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構17の2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hを構成するインナーケーブル17c,17dの軸方向降伏点(または耐力)およびアウターチューブ17g,17hの軸方向降伏点(または耐力)の何れか低い方に達しない範囲に設定したため、クラッチ締結時は、上記のようなインナーケーブル17c,17dの永久歪みが発生せず、インナーケーブル17c,17dのスムーズなスライドが阻害されない。
On the other hand, in the first embodiment, the transmission torque capacity of the first friction
また、クラッチ解放時には、ケーブル式バックアップ機構17の2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hがステアリングホイール1と共に連れ回らないため、インナーケーブル17c,17dとアウターチューブ17g,17hが常に擦れることでのケーブル式バックアップ機構17の耐久性が悪化を解消できるし、操舵フィーリングの悪化も解消できる。
Further, when the clutch is released, the two
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用操舵装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) ステアリングホイール1を有する操作部2と、操向輪3,3を転舵する転舵部4と、機械的に切り離された前記ステアリングホイール1と前記操向輪3,3とを連結するクラッチ機構と、前記操作部2と転舵部4との間に設けられ、前記クラッチ機構が締結されたとき、ステアリングホイール1からの操舵トルクを操向輪3,3へ伝達するケーブル式バックアップ機構17と、を備えた車両用操舵装置において、前記クラッチ機構を、少なくとも前記ステアリングホイール1と前記ケーブル式バックアップ機構17との間に設け、締結時に摩擦トルクによりトルクを伝達させる第1摩擦式クラッチ機構5としたため、クラッチ締結時に操舵系に入力されるトルクが限界伝達トルクを超えることにより第1摩擦式クラッチ機構5が滑っても操向輪3,3の転舵角不足を解消することができると共に、第1摩擦式クラッチ機構5が解放されている時には、ステアリングホイール1とケーブル式バックアップ機構17とが常に切り離されているため、ケーブル式バックアップ機構17の耐久性を向上させることができるし、操舵フィーリングの悪化も防止することができる。
(1) The operation unit 2 having the
(2) 前記クラッチ機構を、ステアリングホイール1とケーブル式バックアップ機構17との間に設けた第1摩擦式クラッチ機構5とし、前記第1摩擦式クラッチ機構5の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構17の2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hを構成するインナーケーブル17c,17dの軸方向降伏点およびアウターチューブ17g,17hの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定したため、摩擦クラッチ機構5が締結されている時、インナーケーブル17c,17dに永久歪みが発生せず、インナーケーブル17c,17dのスムーズなスライドを確保することができる。
(2) The clutch mechanism is a first friction type
(3) 前記第1摩擦式クラッチ機構5を、電磁コイル5fへの通電により発生する磁束Φで入出力軸である第1コラムシャフト9と第2コラムシャフト10とを磁気吸着により連結する電磁クラッチとしたため、電磁コイル5fへの通電により発生する磁束Φの調整により、容易に第1摩擦式クラッチ機構5の伝達トルク容量を最適容量に設定することができる。
(3) The first friction
実施例2は、摩擦式クラッチ機構をケーブル式バックアップ機構17の両対位置に備えた例である。
The second embodiment is an example in which a friction clutch mechanism is provided at both positions of the cable
すなわち、図6に示すように、実施例2では、摩擦式クラッチ機構を、ステアリングホイール1とケーブル式バックアップ機構17との間に設けた第1摩擦式クラッチ機構5と、ケーブル式バックアップ機構17と操向輪3,3との間に設けた第2摩擦式クラッチ機構6とにより構成している。
That is, as shown in FIG. 6, in the second embodiment, the friction clutch mechanism includes the first friction
そして、前記両摩擦式クラッチ機構5,6が締結している状態で第1摩擦式クラッチ機構5が滑りを開始する限界伝達トルクを、第2摩擦式クラッチ機構6が滑りを開始する限界伝達トルクよりも低く設定している。詳しくは、第2摩擦式クラッチ機構6の伝達トルク容量は、少なくとも第1摩擦式クラッチ機構5の伝達トルク容量にケーブル式バックアップ機構17のケーブル部によるフリクションを加えた伝達トルク容量以上に設定している。
Then, the limit transmission torque at which the first friction
さらに、第1摩擦式クラッチ機構5の伝達トルク容量を、前記ケーブル式バックアップ機構17の2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hを構成するインナーケーブル17c,17dの軸方向降伏点およびアウターチューブ17g,17hの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定している。ここで、前記第2摩擦式クラッチ機構6は、第1ピニオンシャフト14と第2ピニオンシャフト15との間の位置に設けられる。なお、第2摩擦式クラッチ機構6の構成は、実施例1の第1摩擦式クラッチ機構5と同様であり、また、ケーブル式バックアップ機構17の構成も実施例1と同様であるので、説明を省略する。
Further, the transmission torque capacity of the first friction type
次に、作用を説明すると、実施例2では、摩擦式クラッチ機構を、ケーブル式バックアップ機構17の両端位置に設けた第1摩擦式クラッチ機構5と第2摩擦式クラッチ機構6とにより構成し、両摩擦式クラッチ機構5,6が締結している状態で第1摩擦式クラッチ機構5が滑りを開始する限界伝達トルクを、第2摩擦式クラッチ機構6が滑りを開始する限界伝達トルクよりも低く設定しているため、両摩擦式クラッチ機構5,6の締結時、大きな外力が入力されたときに、ステアリング機構16側に設けられた第2摩擦式クラッチ機構6の滑りを防止し、ケーブル式バックアップ機構17のストローク偏りを解消することができる。
Next, the operation will be described. In the second embodiment, the friction clutch mechanism is constituted by the first friction
また、両摩擦式クラッチ機構5,6の解放時には、ケーブル式バックアップ機構17がステアリングホイール1及び操向輪3,3の両者から切り離された静止状態となるため、ケーブル式バックアップ機構17の耐久性を向上させることができると共に、インナーケーブル17c,17dとアウターチューブ17g,17hとの擦れによる操舵フィーリングへの影響を無くすことができる。
Further, when the two friction
次に、効果を説明する。
実施例2の車両用操舵装置にあっては、実施例1の(1),(3)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus of the second embodiment, in addition to the effects (1) and (3) of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(4) 摩擦式クラッチ機構を、ステアリングホイール1とケーブル式バックアップ機構17との間に設けた第1摩擦式クラッチ機構5と、ケーブル式バックアップ機構17と操向輪3,3との間に設けた第2摩擦式クラッチ機構6とにより構成し、両摩擦式クラッチ機構5,6が締結している状態で第1摩擦式クラッチ機構5が滑りを開始する限界伝達トルクを、第2摩擦式クラッチ機構6が滑りを開始する限界伝達トルクよりも低く設定したため、第1摩擦式クラッチ機構5が滑ることにより第2摩擦式クラッチ機構6の滑りを防止でき、ステアリング機構16のステアリングラックストロークに対するケーブルストロークの不足を防止することができる。したがって、ケーブル式バックアップ機構17のストローク偏りによるクラッチ締結時の操向輪3,3の切れ角減少を解消することができる。さらに、両摩擦式クラッチ機構5,6のクラッチ解放時には、ケーブルの連れ回りがないため、ケーブル式バックアップ機構17の耐久性が向上し、かつ、ケーブルがステアリングホイール1に連れ回らないので、操舵フィーリングの悪化を解消できる。
(4) A friction type clutch mechanism is provided between the first friction type
(5) 第1摩擦式クラッチ機構5の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構17の2本のケーブル17c,17gとケーブル17d,17hを構成するインナーケーブル17c,17dの軸方向降伏点およびアウターチューブ17g,17hの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定したため、両摩擦式クラッチ機構5,6の締結時にもインナーケーブル17c,17dの永久歪みが発生せず、伸びを解消することができる。あるいは、アウターチューブ17g,17hの永久歪みが発生せず、インナーケーブル17c,17dのスムーズなスライドを確保することができる。
(5) The transmission torque capacity of the first friction type
実施例3は、実施例1,2での電磁クラッチによる摩擦式クラッチ機構に代え、電磁式メカニカルクラッチによる摩擦式クラッチ機構を採用した例である。 The third embodiment is an example in which a friction clutch mechanism using an electromagnetic mechanical clutch is employed instead of the friction clutch mechanism using an electromagnetic clutch in the first and second embodiments.
すなわち、図7に示すように、実施例3の電磁式メカニカルクラッチ50は、電磁石と2方向ローラクラッチとを組み合わせたユニットであり、電磁石への電流をON-OFF制御することにより、容易にしかも瞬時にローラクラッチの駆動と空転を切り替えることができるユニットである。
That is, as shown in FIG. 7, the electromagnetic
電磁式メカニカルクラッチ50は、出力軸にスプライン嵌合され、多角形外周面が形成された内輪50aと、該内輪50aと同軸配置で入力軸が固定されるロータ50bと、該ロータ50bに掛止されると共に前記内輪50aの外周位置に配置され、円筒内周面が形成された外輪50cと、前記内輪50aと外輪50cとの間に介装されたローラ50dと、該ローラ50dを等間隔で保持する保持器50eと、前記ロータ50bに内蔵された電磁コイル50fと、前記ロータ50bと軸方向に対向する位置に配置されたアーマチュア50gと、該アーマチュア50gと前記保持器50eとの間に介装されたスイッチばね50hと、を有して構成されている。
The electromagnetic mechanical clutch 50 includes an
この電磁式メカニカルクラッチ50によれば、電磁コイル50fに通電すれば保持器50eを拘束することによりローラクラッチがロックし、どちらの方向にもトルク伝達ができる。一方、トルク伝達中に電磁コイル50fへの通電を遮断すれば、トルクが無くなった時点で自然に空転に切り替えることができ、駆動・空転の切替りはスムーズである。また、電磁クラッチ等に比較して高トルク容量でコンパクトな設計ができる。
According to this electromagnetic mechanical clutch 50, when the
次に、効果を説明する。
実施例3の車両用操舵装置にあっては、実施例1の(1),(2)および実施例2の(4),(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus according to the third embodiment, in addition to the effects (1), (2) of the first embodiment and (4), (5) of the second embodiment, the following effects can be obtained.
(6) 摩擦式クラッチ機構を、電磁石と2方向ローラクラッチとを組み合わせた電磁式メカニカルクラッチユニット50としたため、駆動・空転の切り替わりをスムーズに行えると共に、伝達トルク容量が同じ場合に電磁クラッチと比較してコンパクトに配置することができる。
(6) Since the friction clutch mechanism is an electromagnetic mechanical
以上、本発明の車両用操舵装置を実施例1,2,3に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例1,2,3に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the vehicle steering device of the present invention has been described based on the first, second, and third embodiments, the specific configuration is not limited to the first, second, and third embodiments. Modifications and additions of the design are permitted without departing from the spirit of the invention according to the claims.
例えば、実施例1,2では、摩擦式クラッチ機構として電磁クラッチを示し、実施例3では摩擦式クラッチ機構として電磁式メカニカルクラッチユニットを示したが、摩擦トルクによりトルク伝達するクラッチ機構であれば、実施例1,2,3に示した摩擦式クラッチ機構に限られることはない。 For example, in the first and second embodiments, an electromagnetic clutch is shown as the friction clutch mechanism, and in the third embodiment, an electromagnetic mechanical clutch unit is shown as the friction clutch mechanism. However, if the clutch mechanism transmits torque by friction torque, The present invention is not limited to the friction clutch mechanism shown in the first, second, and third embodiments.
実施例1,2,3では、転舵アクチュエータを2重系とするSBWシステムの例を示したが、例えば、SBWシステム(反力アクチュエータ+転舵アクチュエータ)と油圧パワーステアリングシステムとを組み合わせたシステムや、SBWシステム(反力アクチュエータ+転舵アクチュエータ)と電動パワーステアリングシステムとを組み合わせたシステムとしても良い。この組み合わせシステム例では、SBWシステムの故障発生時には、クラッチ機構を接続するだけで、油圧PSシステムや電動PSシステムによりアシスト力を付与することができるため、転舵アクチュエータを実施例1のように2重系にする必要性が低下し、転舵アクチュエータの数を削減することができる。 In the first, second, and third embodiments, the example of the SBW system in which the steering actuator is a double system is shown. For example, a system in which an SBW system (reaction force actuator + steering actuator) and a hydraulic power steering system are combined. Or it is good also as a system which combined the SBW system (reaction force actuator + steering actuator) and the electric power steering system. In this combination system example, when a failure occurs in the SBW system, the assist force can be applied by the hydraulic PS system or the electric PS system only by connecting the clutch mechanism. The necessity for a heavy system is reduced, and the number of steering actuators can be reduced.
1 ステアリングホイール(操作入力手段)
2 操作部
3 操向輪
4 転舵部
5 第1摩擦式クラッチ機構
6 第2摩擦式クラッチ機構
7 操舵角センサ
8 反力アクチュエータ
9 第1コラムシャフト
10 第2コラムシャフト
11 第1転舵アクチュエータ
12 第2転舵アクチュエータ
13 ピニオン角センサ
14 ピニオンシャフト(第1ピニオンシャフト)
15 第2ピニオンシャフト
16 ステアリング機構
17 ケーブル式バックアップ機構
18 車速センサ
19 ステア・バイ・ワイヤコントローラ
20 反力アクチュエータ駆動回路
21 クラッチ駆動回路
22 第1転舵アクチュエータ駆動回路
23 第2転舵アクチュエータ駆動回路
1 Steering wheel (operation input means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2
DESCRIPTION OF
Claims (6)
操向輪を転舵する転舵部と、
機械的に切り離された前記操作入力手段と前記操向輪とを連結するクラッチ機構と、
前記操作部と転舵部との間に設けられ、前記クラッチ機構が締結されたとき、操作入力手段からの操舵トルクを操向輪へ伝達するケーブル式バックアップ機構と、
を備えた車両用操舵装置において、
前記クラッチ機構を、少なくとも前記操作入力手段と前記ケーブル式バックアップ機構との間に設け、締結時に摩擦トルクによりトルクを伝達させる摩擦式クラッチ機構としたことを特徴とする車両用操舵装置。 An operation unit having operation input means;
A steering section for steering the steering wheel;
A clutch mechanism for connecting the operation input means mechanically separated and the steering wheel;
A cable-type backup mechanism that is provided between the operation unit and the steering unit, and transmits a steering torque from the operation input means to the steered wheels when the clutch mechanism is engaged;
In a vehicle steering apparatus comprising:
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the clutch mechanism is a friction clutch mechanism that is provided between at least the operation input means and the cable backup mechanism and transmits torque by friction torque at the time of engagement.
前記クラッチ機構を、前記操作入力手段と前記ケーブル式バックアップ機構との間に設けた第1摩擦式クラッチ機構とし、
前記第1摩擦式クラッチ機構の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構のケーブルを構成するインナーケーブルの軸方向降伏点およびアウターチューブの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定したことを特徴とする車両用操舵装置。 In the vehicle steering apparatus according to claim 1,
The clutch mechanism is a first friction clutch mechanism provided between the operation input means and the cable type backup mechanism,
The transmission torque capacity of the first friction clutch mechanism is set in a range that does not reach the lower one of the axial yield point of the inner cable and the axial yield point of the outer tube constituting the cable of the cable type backup mechanism. A vehicle steering apparatus characterized by the above.
前記摩擦式クラッチ機構を、前記操作入力手段と前記ケーブル式バックアップ機構との間に設けた第1摩擦式クラッチ機構と、前記ケーブル式バックアップ機構と前記転舵部との間に設けた第2摩擦式クラッチ機構とにより構成し、
前記両摩擦式クラッチ機構が締結している状態で第1摩擦式クラッチ機構が滑りを開始する限界伝達トルクを、第2摩擦式クラッチ機構が滑りを開始する限界伝達トルクよりも低く設定したことを特徴とする車両用操舵装置。 In the vehicle steering apparatus according to claim 1,
The friction type clutch mechanism is provided with a first friction type clutch mechanism provided between the operation input means and the cable type backup mechanism, and a second friction provided between the cable type backup mechanism and the steered portion. Type clutch mechanism,
The limit transmission torque at which the first friction clutch mechanism starts to slip while the both friction clutch mechanisms are engaged is set lower than the limit transmission torque at which the second friction clutch mechanism starts to slip. A vehicle steering apparatus.
前記第1摩擦式クラッチ機構の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構のケーブルを構成するインナーケーブルの軸方向降伏点およびアウターチューブの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定したことを特徴とする車両用操舵装置。 In the vehicle steering apparatus according to claim 3,
The transmission torque capacity of the first friction clutch mechanism is set in a range that does not reach the lower one of the axial yield point of the inner cable and the axial yield point of the outer tube constituting the cable of the cable type backup mechanism. A vehicle steering apparatus characterized by the above.
前記摩擦式クラッチ機構を、電磁コイルへの通電により発生する磁束で入出力軸を磁気吸着により連結する電磁クラッチとしたことを特徴とする車両用操舵装置。 In the steering device for vehicles described in any one of Claims 1, 2, 3, and 4,
A steering apparatus for a vehicle, wherein the friction clutch mechanism is an electromagnetic clutch in which an input / output shaft is coupled by magnetic adsorption with a magnetic flux generated by energization of an electromagnetic coil.
前記摩擦式クラッチ機構を、電磁石と2方向ローラクラッチとを組み合わせた電磁式メカニカルクラッチユニットとしたことを特徴とする車両用操舵装置。 In the steering device for vehicles described in any one of Claims 1, 2, 3, and 4,
A steering apparatus for a vehicle, wherein the friction clutch mechanism is an electromagnetic mechanical clutch unit combining an electromagnet and a two-way roller clutch.
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