JP2006069515A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 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とが、ケーブル式コラム12を介して連結され、操作部2に入力される操舵トルクを検出する反力トルクセンサ5と、転舵部4に操舵補助力を出力する転舵アクチュエータ8と、操作部2に入力される操舵トルクに応じて転舵アクチュエータ8を制御するコントローラ14とを備えた車両用操舵装置において、操作部2に操舵反力を出力する反力アクチュエータ6と、転舵部4に入力される転舵トルクを検出する転舵トルクセンサ9を設け、コントローラ14は、転舵トルクに応じて反力アクチュエータ6を制御する。
【選択図】 図1
Description
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る。
実施例1の車両用操舵装置は、図1に示すように、操作部2、操向輪3、転舵部4、操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段)5、反力アクチュエータ6、コラムシャフト7、転舵アクチュエータ8、転舵トルクセンサ(転舵トルク検出手段)9、ピニオンシャフト10、ステアリング機構11、ケーブル式コラム12、車速センサ13、コントローラ(転舵制御手段および反力制御手段)14、を備えている。
図3はケーブル式コラム12を示す横断面図および縦断面図、図4はケーブル式コラム12を示す斜視図、図5はインナケーブルの断面図である。
[転舵アクチュエータ指令値算出制御処理]
図6は、実施例1のコントローラ14で実行される転舵アクチュエータ指令値算出制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。この制御フローは、例えば、イグニッションキースイッチがONされてから、所定周期毎に実行される。
ケーブル式コラム12において、インナケーブル20c,20dに引張力が作用すると、アウタチューブ20g,20hに圧縮力が作用し、逆にインナケーブル20c,20dに圧縮力が作用すると、アウタチューブ20g,20hに引張力が作用する。また、ケーブル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チューブ20g(20h)に引張力が作用するとともに、曲げ方向内側のアウタチューブ20h(20g)に圧縮力が作用することとなる。
F=Weμθ …(1)
ここで、Fは入力トルク、Wは出力トルク、μはアウタチューブライナ摩擦係数、θは配策曲げ角度、自然対数の底e=2.718である。
F−W=W(eμθ−1) …(2)
この問題を解決するため、特開平10−310069号公報に記載の技術では、ケーブル式コラムとパワーステアリング装置とを組み合わせたものにおいて、パワーステアリング装置にケーブルのフリクションを相殺するアシスト力を発生させ、操舵フィーリングの向上を図っている。
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。
実施例2の車両用操舵装置にあっては、実施例1の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
図15は、実施例3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3は、ケーブル式コラム12をフェイルセーフとして用いるステア・バイ・ワイヤ(SBW)システムの例である。
図16は、クラッチ部43の縦断面図である。
第1コラムシャフト7aの周囲にボス50を介してフランジ51aを有するロータ51が設けられている。ロータ51は、第2コラムシャフト7bと同一軸線上に設けられている。第2コラムシャフト7bには、フランジ52aを有するアーマチュアハブ52がスプライン嵌合されている。このアーマチュアハブ52のフランジ52aよりも半径方向外側には、アーマチュア53が設けられている。このアーマチュア53は、フランジ52aに板ばね54を介して固定され、フランジ51aの吸着面510aに対向して配置されている。
[バックアップ時の転舵アクチュエータ指令値算出制御処理]
図17は、実施例3のSBWコントローラ44で実行されるバックアップ時の転舵アクチュエータ指令値算出制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。この制御フローは、例えば、イグニッションキースイッチがONされてから、所定周期毎に実行される。
実施例3の車両用操舵装置にあっては、ケーブル式バックアップ機構を備えたSBWシステムにおいて、SBWシステムが故障した場合に、実施例1の(1)〜(5)の効果が得られる。
図18は実施例4のケーブル式コラム12の構成を示す(a)平面図、(b)側面図、(c)背面図、図19は両ケーブルプーリ20a,20bへのインナケーブル20c,20dの巻き付け状態を示す図である。
[ケーブルのフリクション差に伴う操舵感の悪化について]
図21は、車両へのケーブル配策例を示す(a)斜視図、(b)側面図、(c)平面図であり、図に示すように、2本のケーブル配策状態は(ケーブル曲げ半径、総曲げ角度等)は、完全には一致していない。
これに対し、実施例4では、ケーブルの配策状態により2本のケーブルのフリクションに差が生じる場合には、あらかじめフリクションが大きくなるケーブルのケーブルテンション調整用スプリング20jのばね定数(伸縮率に相当)をより大きく設定することで、アウタチューブを長くするのと同等の効果が得られる。
実施例4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。
実施例5のケーブル式コラムは、実施例4のSBWシステムに対し、ケーブルテンション調整用スプリング20jの弾性力を、第1プーリケース20eの操向輪側ケーブルプーリ20aにインナケーブル20c(20d)が巻き取られているとき、アウタチューブ20g(20h)が第1プーリケース20e側へ変位しない大きさに設定した例である。
[アウタチューブの戻り抑制作用]
図23に示したように、インナケーブル20c(20d)が経年劣化等により伸びて弛むと、インナケーブル20c(20d)の張力が減少し、アウタチューブ20g(20h)はケーブルテンション調整用スプリング20jのばね力により、プーリ軸から遠ざかる方向(図22の左方向)に押し出される。
実施例5の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果を得ることができる。
[アウタチューブの戻り抑制作用]
経年劣化等によりインナケーブル20c(20d)が弛んだ場合、アウタチューブ20g(20h)がプーリ軸方向から離れアウタチューブ取付ガイド22が第1プーリケース20eから飛び出し、アウタチューブ20g(20h)はこの位置に固定されるため、インナケーブル20c(20d)は弛みが無く張られた状態となる。
実施例6の車両用操舵装置にあっては、以下の効果を得ることができる。
実施例7の車両用操舵装置にあっては、実施例1の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
以上、本発明の車両用操舵装置を実施例1〜5に基づき説明してきたが、具体的な構成については、実施例1〜5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。
2 操作部
3 操向輪
4 転舵部
5 反力トルクセンサ
6 反力アクチュエータ
7 コラムシャフト
8 転舵アクチュエータ
9 転舵トルクセンサ
10 ピニオンシャフト
11 ステアリング機構
12 ケーブル式コラム
13 車速センサ
14 コントローラ
15 操舵角センサ
16 転舵角センサ
17 電流サーボ
18 電流サーボ
Claims (15)
- 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が、ケーブル式コラムを介して直接的または間接的に連結され、
前記操作部に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記転舵部に操舵補助力を出力する転舵アクチュエータと、
前記操作部に入力される操舵トルクに応じて転舵アクチュエータを制御する転舵制御手段と、
を備えた車両用操舵装置において、
前記操作部に操舵反力を出力する反力アクチュエータと、
この反力アクチュエータを制御する反力制御手段と、
を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1に記載の車両用操舵装置において、
前記ケーブル式コラムは、
前記操作部に設けられたステアリング側ケーブルプーリと、
前記転舵部に設けられた操向輪側ケーブルプーリと、
両ケーブルプーリに対し互いに逆方向に巻き付けられた状態で連結する2本のインナケーブルと、
前記ステアリング側ケーブルプーリを収納する第1プーリケースと、
前記操向輪側ケーブルプーリを収納する第2プーリケースと、
両インナケーブルをそれぞれ覆い、両プーリケースを連結する2本のアウタチューブと、
を有し、
前記2本のアウタチューブの少なくとも一方の端部とプーリケースとの間に、前記インナケーブルを覆う伸縮部材を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2に記載の車両用操舵装置において、
前記伸縮部材の弾性力を、この伸縮部材と接する前記プーリケースの前記ケーブルプーリに前記インナケーブルが巻き取られているとき、前記アウタチューブが前記プーリケース側へ変位しない大きさに設定することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2または請求項3に記載の車両用操舵装置において、
前記伸縮部材の弾性力を、前記インナケーブルの最大伸び状態で前記インナケーブルと前記アウタチューブとの間に発生する最大の摩擦摺動抵抗力以上となるように設定することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記伸縮部材の弾性力を、車載時の初期状態で前記インナケーブルと前記アウタチューブとの間に発生する最大の摩擦摺動抵抗力以上となるように設定することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記伸縮部材の弾性力を、前記インナケーブルの最大伸び状態で前記アウタチューブの撓み量が所定値以下となるように設定することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2ないし請求項6のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記伸縮部材の伸び方向変位を許可し、縮み方向変位を規制する縮み変位規制手段を備えることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2ないし請求項7のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記伸縮部材は、ケーブルの総曲げ角度が大きい方の伸縮率を、総曲げ角度が小さい方の伸縮率よりも大きく設定することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2ないし請求項8のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記伸縮部材は、ケーブルフリクションが大きいほど、伸縮率を大きく設定することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記転舵部に入力される転舵トルクを検出する転舵トルク検出手段を設け、
前記反力制御手段は、転舵トルクに応じて反力アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項10に記載の車両用操舵装置において、
前記転舵トルク検出手段を、転舵アクチュエータと操向輪との間に設けたことを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記転舵制御手段は、操舵トルクと転舵トルクの差の絶対値が無負荷時摺動トルク以下となるように転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記転舵制御手段は、ケーブル式コラムを構成するインナケーブルの張力が、インナケーブルの耐久限度またはアウタチューブの耐久限度のいずれか小さい方の値以下となるように転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記操作部の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記転舵部の転舵角を検出する転舵角検出手段と、
を設け、
前記転舵制御手段は、操舵角と転舵角に応じて転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項14に記載の車両用操舵装置において、
前記操舵角検出手段は、ステアリング側ケーブルプーリの回転角度を検出するステアリング側角度センサであり、
前記転舵角検出手段は、転舵部側ケーブルプーリの回転角度を検出する操向輪側角度センサであることを特徴とする車両用操舵装置。
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