JP2006175925A - Steering device for vehicle - Google Patents

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JP2006175925A JP2004369322A JP2004369322A JP2006175925A JP 2006175925 A JP2006175925 A JP 2006175925A JP 2004369322 A JP2004369322 A JP 2004369322A JP 2004369322 A JP2004369322 A JP 2004369322A JP 2006175925 A JP2006175925 A JP 2006175925A
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Takashi Iwasaki
尚 岩崎
Kenji Hayashi
兼司 林
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle steering device which miniaturizes the system, and at the same time, can realize a favorable fail-safe when the system fails in the vehicle steering device for which a steer-by-wire system is adopted. <P>SOLUTION: A first wheel 16 is mechanically combined with a steering wheel 12 through a steering transmission mechanism 14. In the meantime, a steering actuator 22 which operates depending on the steering state of the first wheel 16 is combined with the other second wheel 20. A driver can always steer the first wheel by his own will by directly steering the first wheel 16 which is combined with the steering transmission mechanism 14. In the meantime, the second wheel 20 which is combined with the steering actuator 22 is steered depending on the steering state of the first wheel 16, and also, depending on an steering angle which is calculated by an ECU 24 in response to the state of the vehicle. Thus, the steering being suitable for the traveling state or the turning state of the vehicle is performed by the first wheel 16 and the second wheel 20. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両用操舵装置、いわゆるステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in a vehicle steering apparatus, that is, a vehicle steering apparatus that employs a so-called steer-by-wire system.

近年、いわゆるステアバイワイヤシステムと称される自動車の操舵に関するシステムが実用化へ向けて種々開発されている。従来の車両は、ステアリングホイールと操舵輪がラック&ピニオンのような機構を通じて機械的に結合されているものが一般的である。しかし、ステアバイワイヤシステムにおいては、これらの機械的接続はなく、運転者からの入力、例えばトルクや操舵角度をセンサで検出し、また他の車両センサからの情報とあわせて、車両の走行状態に適した舵角を求め、その舵角指令値を操舵用アクチュエータに送り、実際に車輪の転舵を行うものである(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, various systems relating to steering of automobiles, so-called steer-by-wire systems, have been developed for practical use. Conventional vehicles generally have a steering wheel and a steered wheel mechanically coupled through a mechanism such as a rack and pinion. However, in the steer-by-wire system, there is no such mechanical connection, and inputs from the driver, such as torque and steering angle, are detected by sensors, and in addition to information from other vehicle sensors, A suitable steering angle is obtained, the steering angle command value is sent to the steering actuator, and the wheels are actually steered (see, for example, Patent Document 1).

また、左右の操舵輪の個別に操舵用アクチュエータを設け、左右異なる舵角を任意に実現するシステムもある(例えば、特許文献2参照)。   In addition, there is a system in which a steering actuator is provided for each of the left and right steering wheels to arbitrarily realize different steering angles (see, for example, Patent Document 2).

このような、ステアバイワイヤシステムを採用することにより、車両の高精度の姿勢制御が容易に行えたり、自動操舵を実現する場合にもステアリングホイールの挙動に違和感を与えないようにすることなどが可能になる。
特開2001−106111号公報 特開2003−112650号公報
By adopting such a steer-by-wire system, it is possible to easily control the attitude of the vehicle with high accuracy, and to prevent the steering wheel from feeling uncomfortable even when automatic steering is realized. become.
JP 2001-106111 A JP 2003-112650 A

ところで、ステアバイワイヤシステムを採用する場合、システムが失陥した場合に操舵性能を確保するために、ステアバイワイヤシステムとは別途にステアリングホイールと操舵輪とを機械的に結合する結合機構または、それに類する機構、いわゆるフェールセーフのための機構を準備しておくことが一般的である。   By the way, when adopting a steer-by-wire system, in order to ensure steering performance when the system fails, a coupling mechanism that mechanically couples the steering wheel and the steered wheels separately from the steer-by-wire system, or the like It is common to prepare a mechanism, a mechanism for so-called fail-safe.

この場合、通常はステアバイワイヤシステムを利用するが、システム失陥時には、ステアリングホイールと操舵輪とを例えばクラッチ機構などを用いて機械的に結合する必要があった。その結果、通常は利用しない、バックアップ機構を含むこととなり、システムが大掛かりで複雑なものになってしまう傾向があった。   In this case, a steer-by-wire system is usually used. However, when the system fails, it is necessary to mechanically connect the steering wheel and the steered wheels using, for example, a clutch mechanism. As a result, a backup mechanism that is not normally used is included, and the system tends to be large and complicated.

また、従来車両では操舵反力によって運転者は車両の走行状態などを知ることができたが、ステアバイワイヤシステムにおいては、機械的な結合がないため、ステアリングホイールに接続されたモータなどを駆動することによって仮想的な反力を再現する必要があり、良好な操舵感が容易に得られなかったり、さらにシステムの大型化を招いていた。   Further, in the conventional vehicle, the driver can know the traveling state of the vehicle by the steering reaction force. However, in the steer-by-wire system, since there is no mechanical coupling, the motor connected to the steering wheel is driven. Therefore, it is necessary to reproduce a virtual reaction force, and a good steering feeling cannot be easily obtained, and the system is further enlarged.

そこで、本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、ステアバイワイヤシステムを採用した車両操舵装置において、システムの小型化を行うと共に、システム失陥時の良好なフェールセーフを実現することのできる車両操舵装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in a vehicle steering apparatus that employs a steer-by-wire system, the system is downsized and a good fail-safe in the event of a system failure is realized. An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can perform the above-described operation.

本発明の車両用操舵装置は、左右の操舵輪のうちいずれか一方の第1車輪に機械的に接続され前記操舵手段の操舵状態を伝達し、当該第1車輪の転舵を行う操舵伝達機構と、前記第1車輪と異なる第2車輪に接続され、当該第2車輪の転舵を行う転舵アクチュエータと、前記第1車輪の転舵状態に応じて前記転舵アクチュエータを制御する制御手段と、を含むことを特徴とする。   The vehicle steering apparatus of the present invention is a steering transmission mechanism that is mechanically connected to one of the left and right steering wheels, transmits the steering state of the steering means, and steers the first wheel. A steering actuator that is connected to a second wheel different from the first wheel and that steers the second wheel; and a control means that controls the steering actuator according to the steering state of the first wheel; , Including.

この態様によれば、左右のいずれか一方の車輪は、操舵伝達機構を介して常時機械的に結合される。つまり、通常利用する機構自体でフェールセーフ機構を構成するので、別途システム失陥時のフェールセーフ機構を設ける必要がなく装置全体を小型化することができる。また、操舵手段は、常時第1車輪側から操舵反力を取得することができるので、新たに反力生成機構を設けることなく、運転者に車両の走行状態を認識させることができる。   According to this aspect, one of the left and right wheels is always mechanically coupled via the steering transmission mechanism. That is, since the fail-safe mechanism is configured by the mechanism that is normally used, it is not necessary to separately provide a fail-safe mechanism when the system fails, and the entire apparatus can be downsized. Further, since the steering means can always obtain the steering reaction force from the first wheel side, the driver can recognize the traveling state of the vehicle without providing a new reaction force generation mechanism.

また、上記構成において、前記操舵手段は、操舵力の補助を行う操舵補助装置を含んでもよい。   In the above configuration, the steering means may include a steering assist device that assists the steering force.

ここで、操舵補助手段とは、例えばモータや油圧を用いた装置が利用可能であり、任意にトルクを発生し、操舵力の増減補助を行うことができるものが好ましい。この態様によれば、操舵手段に発生する操舵力を任意に制御し、運転者に適切な操舵反力を提供することができる。   Here, as the steering assisting device, for example, a device using a motor or hydraulic pressure can be used, and a device that can arbitrarily generate torque and assist in increasing or decreasing the steering force is preferable. According to this aspect, it is possible to arbitrarily control the steering force generated in the steering means and to provide an appropriate steering reaction force to the driver.

また、上記構成において、前記操舵伝達機構が接続された第1車輪は、操舵手段が設けられた側の車輪であるようにすることができる。   Moreover, the said structure WHEREIN: The 1st wheel to which the said steering transmission mechanism was connected can be made to be a wheel by the side in which the steering means was provided.

この態様によれば、左右の車輪に関連する機械的構成を分離することになり、エンジンなど他の機械構成部品と車両用操舵装置を構成する機構部品の干渉を容易に回避することができると共に、各部品のレイアウトの自由度が向上する。   According to this aspect, the mechanical configuration related to the left and right wheels is separated, and interference between the mechanical components such as the engine and the mechanical components constituting the vehicle steering apparatus can be easily avoided. , The degree of freedom of layout of each component is improved.

本発明によれば、ステアバイワイヤシステムを採用した車両の車両用操舵装置において、フェールセーフ機能を十分に確保しつつ、システムの小型化、簡略化を容易に行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the vehicle steering device of the vehicle which employ | adopted the steer-by-wire system, size reduction and simplification of a system can be performed easily, ensuring a fail safe function sufficiently.

以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)を、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.

本実施形態の車両用操舵装置は、操舵手段に左右いずれか一方の操舵輪が操舵伝達機構を介して機械的に結合している。なお、本実施形態において、操舵伝達機構と結合する操舵輪を第1車輪と呼ぶ場合もある。一方、他方の操舵輪には、第1車輪の転舵状態に応じて駆動する転舵アクチュエータが結合している。なお、本実施形態において、転舵アクチュエータに結合する操舵輪を第2車輪と呼ぶ場合もある。運転者は、操舵伝達機構に結合した第1車輪を直接操舵することにより、常時第1車輪を自らの意志で転舵することができる。一方、転舵アクチュエータに結合した第2車輪は、第1車輪の転舵状態に応じて、また、車両の状態に応じて任意に転舵し、車両の走行状態や旋回状態に適した転舵を行う。   In the vehicle steering apparatus of the present embodiment, either the left or right steering wheel is mechanically coupled to the steering means via the steering transmission mechanism. In the present embodiment, the steering wheel coupled with the steering transmission mechanism may be referred to as the first wheel. On the other hand, a steering actuator that is driven according to the steering state of the first wheel is coupled to the other steered wheel. In the present embodiment, the steered wheel coupled to the steered actuator may be referred to as a second wheel. The driver can always steer the first wheel at his / her own will by directly steering the first wheel coupled to the steering transmission mechanism. On the other hand, the 2nd wheel couple | bonded with the steering actuator steers arbitrarily according to the steering state of a 1st wheel, and according to the state of a vehicle, and the steering suitable for the driving | running state and turning state of a vehicle I do.

図1は、本実施形態の車両用操舵装置10の構成概念を説明する構成概念図である。なお、図1には、前輪操舵タイプの車両の概念が示されている。上述のように、車両用操舵装置10は、操舵手段として、例えばステアリングホイール12が周知のラックアンドピニオン機構などで構成される操舵伝達機構14を介して、左右の操舵輪のうち、一方の第1車輪16に接続されている。つまり、運転者がステアリングホイール12を操舵すると、その回転運動が操舵伝達機構14により車幅方向の往復運動に変換され、タイロッド18を進退させ第1車輪16の転舵を行うことができる。   FIG. 1 is a structural conceptual diagram illustrating the structural concept of a vehicle steering apparatus 10 according to the present embodiment. FIG. 1 shows the concept of a front wheel steering type vehicle. As described above, the vehicle steering apparatus 10 uses, as the steering means, one of the left and right steering wheels via the steering transmission mechanism 14 in which the steering wheel 12 is configured by a known rack and pinion mechanism, for example. One wheel 16 is connected. That is, when the driver steers the steering wheel 12, the rotational motion is converted into a reciprocating motion in the vehicle width direction by the steering transmission mechanism 14, and the tie rod 18 can be advanced and retracted to steer the first wheel 16.

一方、第2車輪20には、例えばモータなどで駆動する転舵アクチュエータ22が接続されている。したがって、第2車輪20は、転舵アクチュエータ22の駆動量に基づく転舵を行うことができる。転舵アクチュエータ22を制御する制御部(ECU)24は、操舵伝達機構14や、その他ステアリングホイール12からタイロッド18の間のいずれかの位置に配置された舵角センサなどからの情報に基づき、第1車輪16の転舵角に応じた第2車輪20の転舵角の算出を行い、転舵アクチュエータ22の駆動量を決定する。   On the other hand, a steering actuator 22 driven by, for example, a motor is connected to the second wheel 20. Therefore, the second wheel 20 can perform turning based on the driving amount of the turning actuator 22. Based on information from the steering transmission mechanism 14 and other steering angle sensors arranged at any position between the steering wheel 12 and the tie rod 18, the control unit (ECU) 24 that controls the steering actuator 22 The turning angle of the second wheel 20 corresponding to the turning angle of one wheel 16 is calculated, and the driving amount of the turning actuator 22 is determined.

また、本実施形態の車両用操舵装置10には、運転者が操作するステアリングホイール12の操舵力の補助を行う操舵補助装置として、電動パワーステアリングシステム(EPS)26が装着されている。EPS26は、ステアリングホイール12に連設されるステアリングシャフト28に取り付けられたホイールギア30と、ホイールギア30に噛合するウォームギア32と、ウォームギア32を回転駆動するモータ34などで構成される。そして、操舵時には、モータ34を駆動しアシストトルクを発生させ、ステアリングホイール12操作力を軽減させている。   The vehicle steering apparatus 10 of the present embodiment is equipped with an electric power steering system (EPS) 26 as a steering assist apparatus that assists the steering force of the steering wheel 12 operated by the driver. The EPS 26 includes a wheel gear 30 attached to a steering shaft 28 connected to the steering wheel 12, a worm gear 32 that meshes with the wheel gear 30, a motor 34 that rotationally drives the worm gear 32, and the like. At the time of steering, the motor 34 is driven to generate assist torque, thereby reducing the operating force of the steering wheel 12.

アシスト力の方向およびアシスト力の大きさは、操舵トルクセンサからの信号および車両に搭載された車速センサからの信号に基づいて、例えばECU24で決定することができる。そして、通常、車速が遅い時は、アシスト力を多くしてステアリングホイール12の操舵抵抗を軽くし、容易にステアリングホイール12の回転操作が可能になるようにしている。逆に、車速が速いときは、アシスト力を少なくしてステアリングホイール12をの操舵抵抗を重くし、操舵安定性を向上させると共に、急ハンドル等を防止するようにしている。なお、ホイールギア30は、ステアリングシャフト28とステアリングホイール12の間に設けられるステアリングコラムに取り付けられる場合もある。   The direction of the assist force and the magnitude of the assist force can be determined by the ECU 24, for example, based on a signal from the steering torque sensor and a signal from a vehicle speed sensor mounted on the vehicle. Usually, when the vehicle speed is low, the assist force is increased to reduce the steering resistance of the steering wheel 12 so that the steering wheel 12 can be easily rotated. On the contrary, when the vehicle speed is high, the assist force is reduced to increase the steering resistance of the steering wheel 12 to improve the steering stability and prevent sudden steering and the like. The wheel gear 30 may be attached to a steering column provided between the steering shaft 28 and the steering wheel 12.

このように構成される本実施形態の車両用操舵装置10は、操舵伝達機構14に結合した第1車輪16を直接操舵することにより、運転者は常時第1車輪16を自らの意志で転舵することができる。一方、転舵アクチュエータ22に結合した第2車輪20は、第1車輪16の転舵状態に応じて、または、車両の状態に応じて任意に転舵し、車両の走行状態や旋回状態に適した車輪姿勢に制御される。すなわち、操舵輪の一方、つまり、第1車輪16が機械的に常時運転者の意志により操舵可能であり、他方の操舵輪である第2車輪20がステアバイワイヤシステムを採用した電気的制御により第1車輪16に対して、独立的に任意に転舵制御されることが可能になる。   The vehicle steering apparatus 10 of the present embodiment configured as described above directly steers the first wheel 16 coupled to the steering transmission mechanism 14, so that the driver always steers the first wheel 16 at his / her own will. can do. On the other hand, the 2nd wheel 20 couple | bonded with the steering actuator 22 turns arbitrarily according to the steering state of the 1st wheel 16, or according to the state of a vehicle, and is suitable for the driving state and turning state of a vehicle. The wheel position is controlled. That is, one of the steered wheels, that is, the first wheel 16 can be mechanically steered at all times by the driver's will, and the second steered wheel, the second wheel 20, is electrically controlled by adopting a steer-by-wire system. The one wheel 16 can be arbitrarily controlled to be steered independently.

図2には、ECU24を中心として、各種センサや駆動するアクチュエータなどの関連を説明するブロック図が示されている。   FIG. 2 is a block diagram for explaining the relationship between various sensors and actuators to be driven with the ECU 24 as the center.

前述したように、ECU24には、EPS26のモータ34や転舵アクチュエータ22の制御量を演算するために、舵角センサ36や操舵トルクセンサ38からの検出情報が提供される。舵角センサ36は例えば、タイロッド18の一部に配置され、当該タイロッド18の進退量および進退方向によって舵角を検出することができる。また、操舵トルクセンサ38は、ステアリングシャフト28や操舵伝達機構14などに配置されている。この他、ECU24には、車速センサ40や車輪速センサなど接続されている。   As described above, the ECU 24 is provided with detection information from the steering angle sensor 36 and the steering torque sensor 38 in order to calculate the control amount of the motor 34 and the steering actuator 22 of the EPS 26. The rudder angle sensor 36 is disposed, for example, on a part of the tie rod 18 and can detect the rudder angle based on the advance / retreat amount and the advance / retreat direction of the tie rod 18. The steering torque sensor 38 is disposed on the steering shaft 28, the steering transmission mechanism 14, and the like. In addition, a vehicle speed sensor 40, a wheel speed sensor, and the like are connected to the ECU 24.

ECU24の内部には、EPSアシスト計算部24aと第2車輪20の転舵角を算出する転舵角計算部24bなどが含まれる。EPSアシスト計算部24aは、車速センサ40から取得する現在の車両の速度や、舵角センサ36から得られる操舵方向、操舵トルクセンサ38から得られる第1車輪16の現状の操舵トルクなどに基づき、目標トルクアシスト量を算出し、EPSのモータ34を駆動する。この場合、アシストする車輪は第1車輪16のみであり、従来2つの操舵輪を転舵する場合に比べ、半分のアシスト力の発生で済むため、従来より低出力で小型のモータ34でEPS26を構成することができる。   The ECU 24 includes an EPS assist calculation unit 24 a and a turning angle calculation unit 24 b that calculates the turning angle of the second wheel 20. The EPS assist calculation unit 24a is based on the current vehicle speed acquired from the vehicle speed sensor 40, the steering direction obtained from the steering angle sensor 36, the current steering torque of the first wheel 16 obtained from the steering torque sensor 38, and the like. The target torque assist amount is calculated, and the EPS motor 34 is driven. In this case, only the first wheel 16 is assisted, and half the assist force is generated as compared with the conventional case of steering two steered wheels. Can be configured.

また、転舵角計算部24bにも、舵角センサ36や操舵トルクセンサ38からの情報が提供され、第1車輪16の転舵状態に応じて、第2車輪20を転舵するように転舵アクチュエータ22を駆動する。   Information from the steering angle sensor 36 and the steering torque sensor 38 is also provided to the turning angle calculation unit 24b, and the second wheel 20 is turned so as to be steered according to the turning state of the first wheel 16. The rudder actuator 22 is driven.

図3に示すように、一般的に、車両42が旋回をするとき、車輪に無理な力を与えないでなめらかに旋回できるようにするためには、各車輪44,46,48,50のアクスル中心線が車両の旋回中心Oを通らなければならない。また、後輪48,50のリアアクスルが操向されない場合、旋回中心Oはリアアクスルの延長線上に存在することになる。そのため、旋回時に内側の前輪44が外側の前輪46より大きく方向を変える必要がある。いわゆるアッカーマン率が最適になるようにタイロッドやナックルアームのどの設定を行う必要があった。   As shown in FIG. 3, in general, when the vehicle 42 turns, in order to be able to turn smoothly without applying excessive force to the wheels, the axle of each wheel 44, 46, 48, 50 is used. The center line must pass through the turning center O of the vehicle. Further, when the rear axles of the rear wheels 48 and 50 are not steered, the turning center O exists on the extension line of the rear axle. Therefore, it is necessary to change the direction of the inner front wheel 44 larger than the outer front wheel 46 during turning. It was necessary to set which of the tie rod and knuckle arm so that the so-called Ackermann rate would be optimal.

一方、本実施形態の場合、第2車輪20は転舵アクチュエータ22の制御により、第1車輪16とは独立的に転舵するので、第1車輪16と第2車輪20とは常時最適なアッカーマン率を取得できるように転舵することことができる。つまり、ECU24の転舵角計算部24bは、舵角センサ36から得られる第1車輪16の転舵方向と舵角に基づき、第2車輪20の転舵方向と理想的な舵角を算出し、転舵アクチュエータ22を駆動する。その結果、本実施形態の車両用操舵装置10によれば、常時最適なアッカーマン率の設定が可能になり、スムーズな操舵を容易に実現することができる。   On the other hand, in the case of the present embodiment, the second wheel 20 is steered independently of the first wheel 16 by the control of the steering actuator 22, so that the first wheel 16 and the second wheel 20 are always optimum Ackermann. It can be steered to get the rate. That is, the turning angle calculation unit 24b of the ECU 24 calculates the turning direction and the ideal steering angle of the second wheel 20 based on the turning direction and the steering angle of the first wheel 16 obtained from the steering angle sensor 36. The steering actuator 22 is driven. As a result, according to the vehicle steering apparatus 10 of the present embodiment, it is possible to always set an optimal Ackermann rate, and it is possible to easily realize smooth steering.

また、図4には、転舵アクチュエータ22の構成概念説明図が示されている。転舵アクチュエータ22は内部に、ブラシレスモータ52、減速機54、台形ねじ56などを含む。ブラシレスモータ52のインナーロータ52aは、当該インナーロータ52a先端に減速機54に含まれるサンギアが固着され、このサンギアの回転が2段の遊星歯車で減速され、キャリアを介して台形ねじ56に伝達される。台形雌ねじ56aの回転は、台形雄ねじ56bに伝達される。台形雄ねじ56bは、ラック60に固着されている。また、ラック60は、回転方向をケース62のスプラインで規制されている。その結果、ラック60はインナーロータ52aの回転に応じて図4左右方向にストロークする。したがって、ECU24からの制御によりブラシレスモータ52が回転制御されると、第2車輪20が所定の方向に所定の角度で転舵される。   FIG. 4 shows a conceptual diagram of the structure of the steered actuator 22. The steered actuator 22 includes a brushless motor 52, a speed reducer 54, a trapezoidal screw 56, and the like. In the inner rotor 52a of the brushless motor 52, the sun gear included in the speed reducer 54 is fixed to the tip of the inner rotor 52a, and the rotation of the sun gear is decelerated by the two-stage planetary gear and transmitted to the trapezoidal screw 56 through the carrier. The The rotation of the trapezoidal female screw 56a is transmitted to the trapezoidal male screw 56b. The trapezoidal male screw 56 b is fixed to the rack 60. In addition, the rack 60 is restricted in rotation direction by a spline of the case 62. As a result, the rack 60 strokes in the left-right direction in FIG. 4 according to the rotation of the inner rotor 52a. Therefore, when the brushless motor 52 is rotationally controlled by the control from the ECU 24, the second wheel 20 is steered in a predetermined direction at a predetermined angle.

なお、本実施形態において、転舵アクチュエータ22の駆動伝達系に台形ねじ56が使用されているので、第2車輪20側からの入力に対する力の伝達効率が低い、もしくはゼロとすることができるので、走行中の路面状態により第2車輪20が不用意に振れることを低減することが可能となり、走行安定性の向上を行うことができる。   In this embodiment, since the trapezoidal screw 56 is used for the drive transmission system of the steering actuator 22, the transmission efficiency of the force with respect to the input from the second wheel 20 side is low or zero. Further, it is possible to reduce the inadvertent swing of the second wheel 20 due to the road surface condition during traveling, and it is possible to improve traveling stability.

ところで、本実施形態においては、図1に示すように、操舵伝達機構14が接続された第1車輪16は、操舵手段であるステアリングホイール12が設けられた側の車輪である。このようなレイアウトを採用することにより、左右の操舵輪16,20に関する機構を左右独立とすることが可能になり、例えば、エンジンマウントなどとの干渉を回避し、車両レイアウトの自由度を向上させることができる。つまり、従来のステアバイワイヤシステムのように、操舵輪と操舵手段が完全に分離された構成や、さらに左右の操舵輪の転舵アクチュエータが分離された構成のステアバイワイヤシステムが有している車両搭載部材のレイアウト自由度の向上という効果を維持することができる。   By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the 1st wheel 16 to which the steering transmission mechanism 14 was connected is a wheel by which the steering wheel 12 which is a steering means was provided. By adopting such a layout, it becomes possible to make the mechanisms related to the left and right steered wheels 16, 20 independent of the left and right, for example, avoiding interference with an engine mount and the like, and improving the degree of freedom of vehicle layout. be able to. In other words, as in the conventional steer-by-wire system, the steer-by-wire system has a configuration in which the steered wheels and the steering means are completely separated, and the steered actuators for the left and right steered wheels are separated. The effect of improving the layout flexibility of the members can be maintained.

その上で、第1車輪16には、操舵伝達機構14を介して操舵手段であるステアリングホイール12が機械的に常時接続されているので、仮に、転舵アクチュエータ22やECU24がフェールし機能できなくなった場合でも、第1車輪16はステアリングホイール12により転舵可能となり、車両を安全な場所まで迅速に移動することができる。具体的には、転舵アクチュエータ22がフェールし動作停止となった場合、例えば、スプリングなどの付勢手段を用いたリセット機構により第2車輪20が中立位置、すなわち、直進方向に向くように固定する。この状態でステアリングホイール12により操舵可能な第1車輪16の転舵による車輪発生力のみで車両を旋回させ、車両を安全な場所まで迅速に移動させる。   In addition, since the steering wheel 12, which is a steering means, is mechanically connected to the first wheel 16 via the steering transmission mechanism 14, the steering actuator 22 and the ECU 24 fail and cannot function. Even in this case, the first wheel 16 can be steered by the steering wheel 12, and the vehicle can be quickly moved to a safe place. Specifically, when the steering actuator 22 fails and the operation is stopped, for example, the second wheel 20 is fixed so as to face the neutral position, that is, in the straight traveling direction by a reset mechanism using a biasing means such as a spring. To do. In this state, the vehicle is turned only by the wheel generation force generated by turning the first wheel 16 that can be steered by the steering wheel 12, and the vehicle is quickly moved to a safe place.

また、EPS26のモータ34がフェールし機能しなくなった場合には、モータ34をフリーの状態になるように切り替えることにより、ステアリングホイール12による第1車輪16の操舵を妨げないようにする。このとき、第1車輪16の操舵は、EPS26によるアシストが無くなり、操舵抵抗が大きくなるのみで操舵可能であり、また、第2車輪20は第1車輪16の操舵に応じて転舵アクチュエータ22により操舵されるので、車両を安全な場所まで迅速に移動させることができる。なお、本実施形態においては、ステアリングホイール12には、第1車輪16のみしか接続されていないので、EPS26のフェール時に、ステアリングホイール12にかかる操舵抵抗は、通常のEPSのフェール時に左右2輪に操舵抵抗がかかる場合に比べ半分となるので、少ない操舵力でステアリングホイール12の操舵が可能であり、EPSフェール時にも容易に車両の操縦を行うことができるという効果もある。   Further, when the motor 34 of the EPS 26 fails and does not function, the steering of the first wheel 16 by the steering wheel 12 is not hindered by switching the motor 34 to a free state. At this time, the steering of the first wheel 16 is not possible with the assistance of the EPS 26 and can be steered only by increasing the steering resistance, and the second wheel 20 is driven by the turning actuator 22 according to the steering of the first wheel 16. Since the vehicle is steered, the vehicle can be quickly moved to a safe place. In this embodiment, since only the first wheel 16 is connected to the steering wheel 12, the steering resistance applied to the steering wheel 12 during the failure of the EPS 26 is applied to the left and right wheels during the normal EPS failure. Since the steering resistance is halved compared with the case where the steering resistance is applied, the steering wheel 12 can be steered with a small steering force, and the vehicle can be easily steered even during an EPS failure.

このように、本実施形態の車両用操舵装置10は、常時第1車輪16の機械的結合を維持できるので、従来のステアバイワイヤシステムのように、別途バックアップ用の機械的結合機構、例えば、クラッチ機構などを準備する必要がなくなり、システムの小型化、シンプル化を行うことができる。   As described above, since the vehicle steering apparatus 10 according to the present embodiment can always maintain the mechanical coupling of the first wheel 16, a separate mechanical coupling mechanism for backup, such as a clutch, like the conventional steer-by-wire system. There is no need to prepare a mechanism, and the system can be reduced in size and simplified.

さらに、本実施形態の車両用操舵装置10は、転舵システムとして機械制御と電気制御の2重系の構成となり、システムフェール時の操舵機能確保を容易に行うことができる。   Furthermore, the vehicle steering apparatus 10 according to the present embodiment has a dual system configuration of mechanical control and electrical control as a steering system, and can easily ensure a steering function during a system failure.

また、ステアリングホイール12は常時、第1車輪16からの反力を受けているので、ステアリングホイール12に対する操舵反力に現実の車輪からの反力を反映することが可能となる。つまり、従来のステアバイワイヤシステムの場合、仮想的な操舵反力を一から生成する必要があったが、本実施形態の車両用操舵装置10によれば、現実の反力を常時利用し、操舵感覚の向上も行うことができる。   Further, since the steering wheel 12 always receives the reaction force from the first wheel 16, the reaction force from the actual wheel can be reflected in the steering reaction force against the steering wheel 12. That is, in the case of the conventional steer-by-wire system, it is necessary to generate a virtual steering reaction force from scratch. However, according to the vehicle steering device 10 of the present embodiment, the actual reaction force is always used to perform steering. Sensation can also be improved.

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。例えば、図1において、ステアリングホイール12と第1車輪16との機械的接続を機械的ワイヤによるステア機構で構成しても本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、本実施形態では、操舵伝達機構14が接続された第1車輪16をステアリングホイール12側の車輪として説明したが、ステアリングホイール12の配置側と異なる側に操舵伝達機構14が接続された第1車輪16を配置し、ステアリングホイール12側に転舵アクチュエータ22が接続された第2車輪20を配置するようにしても本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、図2に示す構成は、一例であり、EPS26のモータ34や転舵アクチュエータ22を上述の説明と同等に駆動できれば、使用するセンサや利用する情報の種類は任意である。また、ECU24内の構成も任意である。また、本実施形態では、前輪操舵タイプの車両に関して説明を行ったが、後輪操舵タイプの車両に本実施形態の技術を適用しても同様な効果を得ることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The configuration shown in each drawing is for explaining an example, and can be appropriately changed as long as the configuration can achieve the same function. For example, in FIG. 1, even if the mechanical connection between the steering wheel 12 and the first wheel 16 is configured by a steering mechanism using a mechanical wire, the same effect as in this embodiment can be obtained. In the present embodiment, the first wheel 16 to which the steering transmission mechanism 14 is connected has been described as a wheel on the steering wheel 12 side, but the first wheel 16 to which the steering transmission mechanism 14 is connected is different from the side on which the steering wheel 12 is disposed. Even if one wheel 16 is arranged and the second wheel 20 to which the steering actuator 22 is connected is arranged on the steering wheel 12 side, the same effect as in the present embodiment can be obtained. Moreover, the structure shown in FIG. 2 is an example, and if the motor 34 and the turning actuator 22 of the EPS 26 can be driven in the same manner as described above, the sensor to be used and the type of information to be used are arbitrary. Moreover, the structure in ECU24 is also arbitrary. In the present embodiment, the front wheel steering type vehicle has been described. However, the same effect can be obtained even if the technique of the present embodiment is applied to the rear wheel steering type vehicle.

さらに、本実施形態で利用したパワーステアリングシステムや転舵アクチュエータに関しても同様な機能を有するものであれば、適宜変更可能であり、例えば油圧を用いたシステムやアクチュエータを用いることも可能であり、同様な効果を得ることができる。   Furthermore, the power steering system and the steering actuator used in the present embodiment can be appropriately changed as long as they have similar functions. For example, a system or actuator using hydraulic pressure can be used. Effects can be obtained.

本実施形態に係る車両用操舵装置の構成概念を説明する構成概念図である。It is a composition conceptual diagram explaining the composition concept of the steering device for vehicles concerning this embodiment. 本実施形態に係る車両用操舵装置のECUを中心とするブロック図である。It is a block diagram centering on ECU of the vehicle steering device which concerns on this embodiment. 車両用操舵装置に関するアッカーマン率を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the Ackermann rate regarding the steering apparatus for vehicles. 本実施形態に係る車両用操舵装置の転舵アクチュエータの概略構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining schematic structure of the steering actuator of the steering apparatus for vehicles which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 車両用操舵装置、12 ステアリングホイール、14 操舵伝達機構、16 操舵輪、16 第1車輪、18 タイロッド、20 第2車輪、22 転舵アクチュエータ、24 ECU、24a EPSアシスト計算部、24b 転舵角計算部、26 EPS、28 ステアリングシャフト、30 ホイールギア、32 ウォームギア、34 モータ、36 舵角センサ、38 操舵トルクセンサ、40 車速センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle steering apparatus, 12 Steering wheel, 14 Steering transmission mechanism, 16 Steering wheel, 16 1st wheel, 18 Tie rod, 20 2nd wheel, 22 Steering actuator, 24 ECU, 24a EPS assist calculation part, 24b Steering angle Calculation unit, 26 EPS, 28 steering shaft, 30 wheel gear, 32 worm gear, 34 motor, 36 steering angle sensor, 38 steering torque sensor, 40 vehicle speed sensor.

Claims (3)

操舵手段と、
左右の操舵輪のうちいずれか一方の第1車輪に機械的に接続され前記操舵手段の操舵状態を伝達し、当該第1車輪の転舵を行う操舵伝達機構と、
前記第1車輪と異なる第2車輪に接続され、当該第2車輪の転舵を行う転舵アクチュエータと、
前記第1車輪の転舵状態に応じて前記転舵アクチュエータを制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
Steering means;
A steering transmission mechanism that is mechanically connected to one of the left and right steering wheels, transmits the steering state of the steering means, and steers the first wheel;
A steering actuator that is connected to a second wheel different from the first wheel and that steers the second wheel;
Control means for controlling the steered actuator according to the steered state of the first wheel;
A vehicle steering apparatus comprising:
前記操舵手段は、操舵力の補助を行う操舵補助装置を含むことを特徴とする請求項1記載の車両用操舵装置。   The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the steering means includes a steering assist device that assists a steering force. 前記操舵伝達機構が接続された第1車輪は、操舵手段が設けられた側の車輪であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の車両用操舵装置。   The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the first wheel to which the steering transmission mechanism is connected is a wheel on a side on which a steering unit is provided.
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