JP2006256482A - Vehicular steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハンドルの操舵操作を電動モータの回転によりアシストする車両の操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus that assists steering operation of a steering wheel by rotation of an electric motor.
従来から、例えば、下記特許文献1に示されているように、ステアリングシャフトの外周面上に周方向に沿って1箇所または複数個所に設けたロック溝と、ステアリングシャフトのロック溝に設けられた軸方向位置にて同シャフトの外周面上に対向しスプリングによってステアリングシャフトに径方向内側に向けて付勢されたロックバーと、キーシリンダに挿入されたイグニッションキーの回動に連動してロックバーのステアリングシャフトの径方向内側への変位を規制しまたは許容するカム機構とを備え、ロック状態にてハンドルの回動を禁止するとともに、ロック解除状態にてハンドルの回動を許容するステアリングロック機構はよく知られている。
Conventionally, for example, as shown in
このステアリングロック機構においては、イグニッションキーをキーシリンダに挿入してイグニッションスイッチをオンさせる方向へ回動させると、カム機構がロックバーをステアリングシャフトの径方向外側に変位させてロックバーの先端をステアリングシャフトの外周面から離れて位置するロック解除位置に保持し、ハンドルの回動を許容する。一方、イグニッションキーをキーシリンダから引き抜くために前記回動位置から前記と反対方向に同キーを回動したとき、カム機構がロックバーをロック解除位置に保持することを解除してロックバーのステアリングシャフトの径方向内側への変位を許容するので、ロックバーがスプリングの付勢力によってロック溝に侵入して、ハンドルの回動を禁止する。 In this steering lock mechanism, when the ignition key is inserted into the key cylinder and rotated in the direction to turn on the ignition switch, the cam mechanism displaces the lock bar radially outward of the steering shaft and steers the tip of the lock bar. The lock is held at the unlock position located away from the outer peripheral surface of the shaft, and the handle is allowed to turn. On the other hand, when the key is rotated in the opposite direction from the rotation position in order to pull out the ignition key from the key cylinder, the cam mechanism releases the holding of the lock bar at the lock release position, and the lock bar steering is released. Since the shaft is allowed to move inward in the radial direction, the lock bar enters the lock groove by the biasing force of the spring, and the rotation of the handle is prohibited.
しかし、上記従来の装置にあっては、運転者が、車両の運転を終了し、イグニッションキーをイグニッションスイッチをオンさせる方向と反対方向に回動した後にキーシリンダから引き抜いたとしても、ロックバーの先端面がロック溝に対向していない場合には、ロックバーの先端面がステアリングシャフトの外周面に当接して、同バーの先端部がロック溝に侵入しないので、ハンドルが完全にはロックされない。この状態で、ハンドルを回動させれば、ステアリングシャフトの設けたロック溝がロックバーの先端部位置まで回動した時点で、ロックバーの先端部はロック溝に侵入してハンドルは完全にロックされるので、車両の盗難が防止される。しかしながら、前記のようなハンドルの回動操作は運転者にとって面倒である。 However, in the above-described conventional apparatus, even if the driver finishes driving the vehicle and rotates the ignition key in the direction opposite to the direction in which the ignition switch is turned on and then withdraws it from the key cylinder, If the front end face does not face the lock groove, the front end face of the lock bar contacts the outer peripheral surface of the steering shaft, and the front end of the bar does not enter the lock groove, so the handle is not locked completely. . If the handle is rotated in this state, when the lock groove provided on the steering shaft rotates to the position of the tip of the lock bar, the tip of the lock bar enters the lock groove and the handle is completely locked. This prevents the vehicle from being stolen. However, the steering wheel turning operation as described above is troublesome for the driver.
また、一方では、運転者がイグニッションキーをキーシリンダに挿入するとともに回動して車両を始動させる場合、ロックバーがロック溝に侵入した状態ではロックバーの外周面とロック溝の内周壁との接触摩擦により、ロックバーをロック溝から引き抜くためにイグニッションキーの回動操作に多少の力が必要な場合があり、同キーの回動操作が重くなるという問題もある。このような場合、ハンドルを若干回動させながら、イグニッションキーを回動させれば、簡単にハンドルのロックを解除することができるが、このような操作は運転者にとって面倒であり、操作性が悪いという問題もある。 On the other hand, when the driver inserts the ignition key into the key cylinder and rotates the vehicle to start the vehicle, the outer peripheral surface of the lock bar and the inner peripheral wall of the lock groove are in a state where the lock bar has entered the lock groove. Due to the contact friction, a slight force may be required for the turning operation of the ignition key in order to pull out the lock bar from the lock groove, and there is a problem that the turning operation of the key becomes heavy. In such a case, the handle can be easily unlocked by turning the ignition key while turning the handle slightly. However, such an operation is troublesome for the driver and is easy to operate. There is also the problem of being bad.
これらの問題に対して、本願出願人は、例えば、下記特許文献2に示す車両の電動パワーステアリング装置を提案している。この電動パワーステアリング装置によれば、運転終了時に電動モータを回転駆動させることによってステアリングシャフトを回転させ、ステアリングロック機構のロックバーとロック溝を係合させるようになっている。また、前記ロックバーとロック溝との係合状態を、ステアリングシャフトに作用する操舵トルクの検出により判断し、この操舵トルクがほぼ「0」となるように電動モータを回転駆動させるようになっている。これにより、運転者の特別な操作を必要とすることなく、確実にステアリングロック機構を作動させることができて、ハンドルを完全にロックすることができる。また、ステアリングシャフトに作用する操舵トルクをほぼ「0」とすることにより、前記ロックバーとロック溝との接触に伴う接触摩擦力を低減することができて、極めて容易に、ハンドルのロック状態を解除することができる。
ところが、操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサは、一般的に、操舵トルクの検出可能範囲内であっても、適切に操舵トルクを検出できない検出範囲すなわち不感帯を有する。このため、操舵トルクセンサの不感帯においては、ステアリングロック機構のロックバーとロック溝との係合状態、より具体的には、前記ロックバーとロック溝との接触状態を判定できない可能性がある。このため、ハンドルのロック状態を確実に判定できない可能性や、前記ロックバーとロック溝との間の接触摩擦力を確実に低減できない可能性がある。したがって、より正確に、ステアリングロック機構のロックバーとロック溝との係合状態を判定できるようにすることが熱望されている。 However, the steering torque sensor for detecting the steering torque generally has a detection range, that is, a dead zone, in which the steering torque cannot be detected properly even within the detection range of the steering torque. For this reason, in the dead zone of the steering torque sensor, there is a possibility that the engagement state between the lock bar and the lock groove of the steering lock mechanism, more specifically, the contact state between the lock bar and the lock groove may not be determined. For this reason, there is a possibility that the locked state of the handle cannot be reliably determined, and there is a possibility that the contact friction force between the lock bar and the lock groove cannot be reliably reduced. Therefore, it is eager to be able to determine the engagement state between the lock bar and the lock groove of the steering lock mechanism more accurately.
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、ロック状態にてハンドルの回動操作を不能とするとともにロック解除状態にてハンドルの回動操作を許容するステアリングロック機構と、ハンドルの回動操作をアシストするための電動モータとを備えた車両の操舵装置において、車両の運転開始時にハンドルのロック解除が簡単になされるとともに、車両の運転終了時にハンドルが完全にロックされるようにした車両の操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made to cope with the above-described problems, and an object of the present invention is to make a steering operation that disables the turning operation of the handle in the locked state and permits the turning operation of the handle in the unlocked state. In a vehicle steering apparatus having a lock mechanism and an electric motor for assisting a rotation operation of the handle, the handle can be easily unlocked at the start of the vehicle operation, and the handle is completely at the end of the vehicle operation. An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that is locked to the vehicle.
上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、ロック状態にてハンドルの回動操作を不能とするとともにロック解除状態にてハンドルの回動操作を許容するステアリングロック機構と、ハンドルの回動操作をアシストするための電動モータとを備えた車両の操舵装置において、前記電動モータの回転状態を検出する回転状態検出手段と、前記検出した回転状態に基づいて前記電動モータを回転制御して前記ステアリングロック機構におけるロック状態の解除を補助するロック解除補助制御手段とを設けたことにある。 In order to achieve the above object, a structural feature of the present invention is that a steering lock mechanism that disables the turning operation of the handle in the locked state and permits the turning operation of the handle in the unlocked state, and the handle In a vehicle steering apparatus provided with an electric motor for assisting the rotation operation, a rotation state detecting means for detecting a rotation state of the electric motor, and rotation control of the electric motor based on the detected rotation state Thus, there is provided a lock release auxiliary control means for assisting release of the lock state in the steering lock mechanism.
この場合、前記ロック解除補助制御手段を、前記電動モータを所定方向に回転させるための第1指令電流値に基づいて正回転制御する正回転制御手段と、前記回転状態検出手段によって前記正回転制御手段による前記電動モータの所定方向への回転が停止した状態を検出すると、前記電動モータを前記所定方向とは逆方向に回転させるための第2指令電流値に基づいて逆回転制御する逆回転制御手段と、前記逆回転制御手段によって前記電動モータが所定量だけ逆回転した後、前記電動モータの回転を停止制御する回転停止制御手段とから構成するとよい。そして、前記逆回転制御手段は、前記回転状態検出手段により検出した電動モータの回転状態に応じて、前記第1指令電流値から前記第2指令電流値まで段階的に変更して前記電動モータを逆回転制御するようにするとよい。 In this case, the unlocking auxiliary control unit is configured to perform normal rotation control based on a first command current value for rotating the electric motor in a predetermined direction, and the normal rotation control by the rotation state detection unit. Reverse rotation control for detecting reverse rotation based on a second command current value for rotating the electric motor in a direction opposite to the predetermined direction when detecting a state in which the rotation of the electric motor in the predetermined direction by the means is detected And a rotation stop control means for stopping the rotation of the electric motor after the electric motor is reversely rotated by a predetermined amount by the reverse rotation control means. The reverse rotation control means changes the electric motor stepwise from the first command current value to the second command current value according to the rotation state of the electric motor detected by the rotation state detection means. It is preferable to perform reverse rotation control.
これらによれば、運転者がイグニッションキーをキーシリンダに挿入するとともに回動して車両を始動させる場合、ステアリングロック機構がロック状態すなわちロックバーがロック溝に侵入している状態にあって、ロックバーの外周面とロック溝の内周壁とが接触していても、ロック解除補助制御手段が電動モータを回転制御することによって、ロックバーとロック溝との接触を自動的に解除することができる。具体的には、ロック解除補助制御手段の正回転制御手段が、まず、第1指令電流値に基づいて電動モータを正回転させる。そして、回転状態検出手段により、電動モータの回転が停止した状態、言い換えれば、ロックバーとロック溝とが接触した状態が検出されると、ロック解除補助制御手段の逆回転制御手段が、電動モータを所定量だけ逆回転させる。これにより、ロックバーとロック溝が接触した位置を基準として電動モータを逆回転させることができ、ロックバーとロック溝を互いに離間する方向に相対的に回転させることによって、同ロックバーとロック溝との接触を確実に解除することができる。そして、ロック解除補助制御手段の回転停止制御手段が、ロックバーとロック溝との接触が解除された状態で、電動モータの逆回転を停止させる。 According to these, when the driver inserts the ignition key into the key cylinder and rotates to start the vehicle, the steering lock mechanism is in the locked state, that is, the lock bar has entered the lock groove, and the lock Even if the outer peripheral surface of the bar is in contact with the inner peripheral wall of the lock groove, the lock release auxiliary control means can automatically release the contact between the lock bar and the lock groove by controlling the rotation of the electric motor. . Specifically, the forward rotation control means of the lock release auxiliary control means first rotates the electric motor forward based on the first command current value. When the rotation state detecting means detects a state where the rotation of the electric motor is stopped, in other words, a state where the lock bar and the lock groove are in contact with each other, the reverse rotation control means of the lock release auxiliary control means Is rotated in reverse by a predetermined amount. Accordingly, the electric motor can be reversely rotated with reference to the position where the lock bar and the lock groove are in contact with each other. By rotating the lock bar and the lock groove in a direction away from each other, the lock bar and the lock groove can be rotated. Can be reliably released. Then, the rotation stop control means of the lock release auxiliary control means stops the reverse rotation of the electric motor in a state where the contact between the lock bar and the lock groove is released.
したがって、運転者は、ハンドルを回動させながらイグニッションキーを回動させなくても、イグニッションキーを小さな力で回動するだけで、簡単にハンドルのロック状態を解除することができ、ステアリングロック機構の操作性が良好となる。また、ロックバーの外周面とロック溝の内周壁とが接触しているか否かは、電動モータの回転状態より具体的には電動モータの停止状態に基づいて把握されるため、不感帯を有することなく確実にロックバーとロック溝との係合状態を判定することができる。 Therefore, the driver can easily unlock the steering wheel by rotating the ignition key with a small force without rotating the ignition key while rotating the steering wheel. The operability is improved. In addition, whether or not the outer peripheral surface of the lock bar and the inner peripheral wall of the lock groove are in contact with each other is grasped based on the stopped state of the electric motor rather than the rotating state of the electric motor. Therefore, the engagement state between the lock bar and the lock groove can be reliably determined.
また、ロック解除補助制御手段の逆回転制御手段は、回転状態検出手段により検出される電動モータの回転状態に基づいて、第2指令電流値を段階的に変化させることができる。したがって、電動モータが作動する環境(例えば、外気温など)の影響にかかわらず、同電動モータを的確に作動させることができ、その結果、ステアリングロック機構のロック状態の解除を良好に補助することができる。また、電動モータの作動に対する環境の影響を予め考慮する必要がないため、例えば、温度センサや第2指令電流値を補正するためのテーブルなどを用意する必要がなく、操舵装置自体を簡略化することもできる。 Further, the reverse rotation control means of the lock release auxiliary control means can change the second command current value stepwise based on the rotation state of the electric motor detected by the rotation state detection means. Therefore, the electric motor can be operated accurately regardless of the influence of the environment (for example, outside air temperature) in which the electric motor operates, and as a result, the steering lock mechanism can be favorably released from the locked state. Can do. Further, since it is not necessary to consider in advance the influence of the environment on the operation of the electric motor, for example, it is not necessary to prepare a temperature sensor or a table for correcting the second command current value, and the steering device itself is simplified. You can also.
また、本発明の他の構成上の特徴は、前記ハンドルと前記電動モータとの間に位置するステアリングシャフトに介在させたギア比を可変とする可変ギア機構を設け、前記ロック解除補助制御手段が、前記回転状態検出手段による回転状態の検出に基づいて、前記ステアリングロック機構におけるロック状態の解除を補助するために前記電動モータを回転制御するときに、前記可変ギア機構を制御して前記ハンドルの回転量を小さくするようにしたことにもある。これによれば、ステアリングロック機構におけるロック状態を解除するために、電動モータを回転させても、可変ギア機構を制御することにより、ハンドルの回動量を小さくすることができるため、運転者の覚える違和感をなくすことができる。 In addition, another structural feature of the present invention is that a variable gear mechanism is provided for changing a gear ratio interposed in a steering shaft located between the handle and the electric motor, and the lock release auxiliary control means includes Based on the detection of the rotation state by the rotation state detection means, when controlling the rotation of the electric motor to assist the release of the lock state in the steering lock mechanism, the variable gear mechanism is controlled to There is also the fact that the amount of rotation is made small. According to this, even if the electric motor is rotated in order to release the locked state in the steering lock mechanism, the amount of rotation of the handle can be reduced by controlling the variable gear mechanism. The feeling of strangeness can be eliminated.
また、本発明の他の構成上の特徴は、ロック状態にてハンドルの回動操作を不能とするとともにロック解除状態にてハンドルの回動操作を許容するステアリングロック機構と、ハンドルの回動操作をアシストするための電動モータとを備えた車両の操舵装置において、前記電動モータの回転状態を検出する回転状態検出手段と、前記検出した回転状態に基づいて前記電動モータを回転制御して前記ステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するロック補助制御手段とを設けたことにある。 Another structural feature of the present invention is a steering lock mechanism that disables the turning operation of the handle in the locked state and allows the turning operation of the handle in the unlocked state, and the turning operation of the handle. In a vehicle steering apparatus comprising an electric motor for assisting the vehicle, a rotation state detecting means for detecting a rotation state of the electric motor, and the steering by controlling the rotation of the electric motor based on the detected rotation state A lock assist control means for assisting the setting of the lock state in the lock mechanism is provided.
この場合、前記ロック補助制御手段を、前記電動モータを所定方向に回転させるための指令電流値に基づいて回転制御する回転制御手段と、前記回転状態検出手段によって前記回転制御手段による前記電動モータの所定方向への回転が停止した状態を検出すると、前記ハンドルがロックされたことを判定するロック判定手段と、前記ロック判定手段によって前記ハンドルのロックが判定されると、前記電動モータの回転を停止制御する回転停止制御手段とから構成するとよい。 In this case, the lock assist control unit is configured to control rotation of the electric motor based on a command current value for rotating the electric motor in a predetermined direction. When detecting a state in which the rotation in the predetermined direction is stopped, a lock determination unit for determining that the handle is locked, and when the lock determination unit determines that the handle is locked, the rotation of the electric motor is stopped. It is good to comprise from the rotation stop control means to control.
これらによれば、運転者がイグニッションキーをオンさせる方向と反対方向に回動した後にキーシリンダから引き抜いて車両の運転を停止する場合、ロックバーの先端面がロック溝に対向していなくても、ロック補助制御手段が電動モータを回転制御することによってステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するため、ロックバーの先端部はロック溝に侵入してハンドルを完全にロックすることができる。具体的には、ロック補助制御手段の回転制御手段が、電動モータを所定方向に回転させることにより、ステアリングシャフトに設けたロック溝がロックバーの先端面に対向した位置まで回転し、ロックバーの先端部がロック溝に侵入する。このように、ロックバーがロック溝に侵入した後、さらに相対的に変位してロック溝の内周壁に当接すると、ロック補助制御手段の判定手段が、回転状態検出手段によって検出された電動モータの停止状態に基づき、ハンドルが完全にロックされたと判定することができる。そして、ロック補助制御手段の回転停止制御手段が、電動モータの回転を停止させる。 According to these, when the driver turns the ignition key in a direction opposite to the direction in which the ignition key is turned on and then pulls out from the key cylinder to stop the operation of the vehicle, the front end surface of the lock bar does not face the lock groove. Since the lock assist control means assists the setting of the lock state in the steering lock mechanism by controlling the rotation of the electric motor, the distal end portion of the lock bar can enter the lock groove and completely lock the handle. Specifically, when the rotation control means of the lock auxiliary control means rotates the electric motor in a predetermined direction, the lock groove provided in the steering shaft rotates to a position facing the front end surface of the lock bar. The tip part enters the lock groove. As described above, after the lock bar has entered the lock groove, the electric motor detected by the rotation state detection means is detected by the rotation assist detection means when the lock bar is further displaced and comes into contact with the inner peripheral wall of the lock groove. Based on the stop state, it can be determined that the handle is completely locked. Then, the rotation stop control means of the lock auxiliary control means stops the rotation of the electric motor.
したがって、運転者がイグニッションキーをキーシリンダから抜き取った後、ハンドルを回動操作しなくても、ハンドルは常に完全にロックされるので、このステアリングロック機構の操作性が良好となるとともに、車両の盗難に対してもより安全になる。また、ロックバーの外周面とロック溝の内周壁とが接触しているか否かは、電動モータの回転状態より具体的には電動モータの停止状態に基づいて把握されるため、不感帯を有することなく確実にロックバーとロック溝との係合状態を判定することができる。これにより、ステアリングロック機構によるハンドルのロックが確実になされる。また、ハンドルが完全にロックされたと判定された後に、電動モータの回転が停止されるため、電動モータが不必要に回動されることがなくなる。 Therefore, even after the driver removes the ignition key from the key cylinder, the steering wheel is always completely locked without turning the steering wheel. It is also safer against theft. In addition, whether or not the outer peripheral surface of the lock bar and the inner peripheral wall of the lock groove are in contact with each other is grasped based on the stopped state of the electric motor rather than the rotating state of the electric motor. Therefore, the engagement state between the lock bar and the lock groove can be reliably determined. This ensures that the steering wheel is locked by the steering lock mechanism. In addition, since the rotation of the electric motor is stopped after it is determined that the handle is completely locked, the electric motor is not unnecessarily rotated.
また、本発明の他の構成上の特徴は、前記ハンドルと前記電動モータとの間に位置するステアリングシャフトに介在させたギア比を可変とする可変ギア機構を設け、前記ロック補助制御手段が、前記回転状態検出手段による回転状態の検出に基づいて、前記ステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するために前記電動モータを回転制御するときに、前記可変ギア機構を制御して前記ハンドルの回転量を小さくするようにしたことにもある。これによれば、ステアリングロック機構におけるロック状態を設定するために、電動モータを回転させても、可変ギア機構を制御することにより、ハンドルの回動量を小さくすることができるため、運転者の覚える違和感をなくすことができる。 In addition, another structural feature of the present invention is that a variable gear mechanism is provided for varying a gear ratio interposed in a steering shaft located between the handle and the electric motor, and the lock auxiliary control means includes: Based on the detection of the rotation state by the rotation state detection means, the rotation of the handle is controlled by controlling the variable gear mechanism when controlling the rotation of the electric motor to assist the setting of the lock state in the steering lock mechanism. I also tried to make the amount small. According to this, even if the electric motor is rotated in order to set the lock state in the steering lock mechanism, the amount of rotation of the handle can be reduced by controlling the variable gear mechanism. The feeling of strangeness can be eliminated.
さらに、本発明の他の構成上の特徴は、前記回転状態検出手段が、例えば、前記電動モータの回転角速度に基づいて、前記電動モータの回転状態を検出することにもある。また、前記ハンドルの回転角を検出するハンドル回転角検出手段を設け、前記回転状態検出手段が、前記ハンドル回転角検出手段によって検出された前記電動モータの回転に伴う回転角の変化量に基づいて、前記電動モータの回転状態を検出することにもある。これらによれば、回転状態検出手段が、例えば、ロータリエンコーダや操舵角センサなどのように、車両における他の制御にも利用されるセンサを利用して、電動モータの回転状態を検出することができる。このため、操舵装置自体の構成を簡略化することができるとともに、別途センサを設ける場合に比して、製造コストを低減することもできる。 Furthermore, another structural feature of the present invention is that the rotational state detecting means detects the rotational state of the electric motor based on, for example, the rotational angular velocity of the electric motor. Further, handle rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the handle is provided, and the rotation state detection means is based on a change amount of the rotation angle accompanying the rotation of the electric motor detected by the handle rotation angle detection means. The rotational state of the electric motor may be detected. According to these, the rotation state detection means can detect the rotation state of the electric motor using a sensor that is also used for other control in the vehicle, such as a rotary encoder or a steering angle sensor. it can. For this reason, the configuration of the steering device itself can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a separate sensor is provided.
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明すると、図1は、同実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a vehicle steering apparatus according to the embodiment.
この操舵装置は、電動パワーステアリング装置であり、ハンドル11に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト12を備え、同シャフト12の下端はラックアンドピニオン機構13のピニオンギア13aに一体回転するように接続されている。ラックアンドピニオン機構13のラックバー13bの両端には、同バー13bの軸線方向の変位に応じて左右に操舵される左右前輪FW1,FW2が接続されている。
This steering device is an electric power steering device, and includes a steering
ステアリングシャフト12の上部には、同シャフト12に設けたロック溝と、同シャフト12を回転可能に支持する支持部材側に設けたロックバーとの係合によりハンドル11の回動を禁止するステアリングロック機構14が組み付けられている。このステアリングロック機構14は、周知の構成で、前記ロック溝およびロックバーに加えて、イグニッションキーIGKの回動に連動してロックバーを変位させるカム機構を備えている。ロック溝は、ステアリングシャフト12の外周面上に周方向に沿って1箇所または複数個所に設けられている。ロックバーは、車体に対する固定側に設けられてステアリングシャフト12を軸線回りに回動可能に支持する支持部材に組み込まれて、ステアリングシャフト12のロック溝の設けられた軸方向位置にて同シャフト12の外周面上に対向しスプリングによって同シャフト12の径方向内側に向けて常時付勢されている。カム機構は、キーシリンダに挿入されたイグニッションキーIGKがイグニッションスイッチ25をオンさせる方向へ回動されたとき、スプリングの付勢力に抗してロックバーを前記径方向外側に変位させてロックバーの先端面をステアリングシャフト12の外周面から離れて位置させるロック解除位置に保持するとともに、イグニッションキーIGKをキーシリンダから引き抜くために前記イグニッションスイッチ25をオンさせた回動位置から前記と反対方向に回動したとき、ロックバーをロック解除位置に保持することを解除してスプリングの付勢力によってロックバーの前記径方向内側への変位を許容する。
A steering lock that prohibits rotation of the
ステアリングシャフト12には、ピニオンギア13aとステアリングロック機構14の間の位置にて電動モータ15が組み付けられている。電動モータ15は、直流モータで構成されて、その回転に応じてハンドル11の回動操作に対してアシスト力を付与するもので、その回転は減速機16を介してステアリングシャフト12に伝達されるようになっている。
An
電動モータ15には、電気制御装置20が電気的に接続され、電気制御装置20には、車速センサ21、操舵トルクセンサ22およびロータリエンコーダ23が接続されている。車速センサ21は、車速Vを検出して、同車速Vを表す検出信号を電気制御装置20に供給する。操舵トルクセンサ22は、ステアリングロック機構14と減速機16の間の位置にてステアリングシャフト12の一部を構成するトーションバーなどの弾性捩れ部材の両端部間の回転変位量の差を検出して、同差に比例した信号を操舵トルクTMを表す信号として電気制御装置20に供給する。この操舵トルクTMは、ハンドル11の回動操作に対する反力に対応するもので、回転方向に応じて操舵トルクTMを正負により表している。ロータリエンコーダ23は、電動モータ15の駆動シャフトに組み付けられて、同駆動シャフトの所定回転ごとに検出したパルスをカウントすることにより、電動モータ15の回転角速度ωを表す検出信号を電気制御装置20に供給する。
An
電気制御装置20は、図2に示すように、負電圧端子(−)を接地したバッテリ17と接続しており、同バッテリ17の正電圧端子(+)には、第1リレースイッチ24a、イグニッションスイッチ25、キー挿入検出スイッチ26および第2リレースイッチ27aの各一端がそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 2, the
第1リレースイッチ24aは、後述する第1リレー制御回路44により制御される第1リレーコイル24bの非通電時にオフ状態に保たれるとともに、第1リレーコイル24bの通電時にオン状態に保たれて、駆動回路30にバッテリ電圧を供給する。駆動回路30は、電動モータ15に駆動電流を流すもので、FETなどのスイッチング素子31〜34を4辺とするブリッジ回路からなる。ブリッジ回路の互いに対向する一対の対角位置の一方はシャント抵抗35を介してリレースイッチ24aの他端に接続されており、同一対の対角位置の他方はシャント抵抗36を介して接地されている。また、前記ブリッジ回路の他方の対角位置には、電動モータ15の両端子がそれぞれ接続されている。
The
イグニッションスイッチ25は、イグニッションキーIGKをキーシリンダに挿入して一方向に回動させた状態にあるときオンし、その他の状態でオフしているものである。イグニッションスイッチ25の他端は、ダイオード28aを介して、マイクロコンピュータ40、駆動制御回路41、電流検出回路42、電圧検出回路43および第1リレー制御回路44に接続されて、同スイッチ25がオン状態にあるとき各回路40〜44にバッテリ電圧を供給する。また、ダイオード28aのカソード側には、ダイオード28bを介して第1リレースイッチ24aからのバッテリ電圧も供給されるようになっている。さらに、イグニッションスイッチ25の他端とダイオード28aとの接続点の電位はマイクロコンピュータ40にも供給されるようになっている。
The
マイクロコンピュータ40は、図3〜5のフローチャートに示す内蔵のプログラムの実行により、車速センサ21、操舵トルクセンサ22およびロータリエンコーダ23からの車速V、操舵トルクTMおよび回転角速度ωをそれぞれ入力して、車速V、操舵トルクTMおよび回転角速度ωに応じて電動モータ15に流すための指令電流値I*を計算し、同計算した指令電流値I*に応じた制御信号を駆動制御回路41に出力するとともに、第1および第2リレー制御回路44,45を制御する。駆動制御回路41は、マイクロコンピュータ40からの前記制御信号に応じて駆動回路30内のスイッチング素子31〜34をオン・オフ制御する。
The
電流検出回路42は、シャント抵抗36の両端に接続され、同抵抗36の両端の電圧に基づいて電動モータ15に流れる駆動電流値Imを表す検出信号をマイクロコンピュータ40に出力する。電圧検出回路43は、電動モータ15の両端に接続され、同モータ15の端子間電圧値Vmを表す検出信号をマイクロコンピュータ40に出力する。第1リレー制御回路44は、マイクロコンピュータ40からの制御信号に応じて第1リレーコイル24bの通電および通電解除を制御する。
The
キー挿入検出スイッチ26は、イグニッションキーIGKがキーシリンダへ挿入されているときオンし、イグニッションキーIGKがキーシリンダから引き抜かれているときオフする。このキー挿入検出スイッチ26の他端は抵抗46を介して接地されており、同スイッチ26と抵抗46との接続点の電位はマイクロコンピュータ40および第2リレー制御回路45に供給されるようになっている。
The key
第2リレースイッチ27aは、第2リレー制御回路45により制御される第2リレーコイル27bの非通電時にオフ状態に保たれるとともに、第2リレーコイル27bの通電時にオン状態に保たれるものであり、同スイッチ27aの他端は抵抗47を介して接地されている。この第2リレースイッチ27aと抵抗47の接続点は、ダイオード28cを介してダイオード28a,28bの両カソード側に接続されていて、同スイッチ27aのオン時には、バッテリ電圧が、マイクロコンピュータ40、駆動制御回路41、電流検出回路42、電圧検出回路43および第1リレー制御回路44にそれぞれ供給されるようになっている。
The second relay switch 27a is kept off when the
第2リレー制御回路45は、一端にてバッテリ17の正電圧端子(+)に接続された第2リレーコイル27bの他端と、一端を接地した抵抗48に他端との間に接続されている。この第2リレー制御回路45はフリップフロップ回路、スイッチング回路などにより構成されていて、キー挿入検出スイッチ26と抵抗46との接続点の電位の立ち上がり時に第2リレーコイル27bの通電を開始するとともに、マイクロコンピュータ40からの制御信号により前記通電を解除する。
The second relay control circuit 45 is connected between the other end of the
次に、上記のように構成した実施形態の動作を説明する。車両を発進させるために、運転者がイグニッションキーIGKをキーシリンダ内に挿入してイグニッションスイッチ25がオンする方向に回動すると、前記イグニッションキーIGKをキーシリンダ内に挿入して時点でキー挿入検出スイッチ26がオンする。このキー挿入検出スイッチ26のオンにより、同スイッチ26と抵抗46との接続点の電位が上昇する。この電位の上昇に応答して、第2リレー制御回路45は第2リレーコイル27bを通電し始めるので、第2リレースイッチ27aがオンし、同スイッチ27aおよびダイオード28cを介して、バッテリ電圧が、マイクロコンピュータ40、駆動制御回路41、電流検出回路42、電圧検出回路43および第1リレー制御回路44に供給され始める。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. In order to start the vehicle, when the driver inserts the ignition key IGK into the key cylinder and rotates in the direction in which the
このバッテリ電圧の供給開始により、マイクロコンピュータ40は、作動を開始して図3の初期制御プログラムの実行をステップS100にて開始する。初期制御プログラムの実行開始後、マイクロコンピュータ40は、ステップS102にて、CPU、ROM、RAM、インターフェース回路などからなるマイクロコンピュータ40自体、並びに電動モータ15、車速センサ21、操舵トルクセンサ22、ロータリエンコーダ23、駆動回路30、駆動制御回路41、電流検出回路42、電圧検出回路43、第1および第2リレー制御回路44,45などのシステム全体の正常な作動を確認するためのイニシャルチェックを行う。そして、システムのいずれかの部分が異常であれば、ステップS104にて「No」と判定して、ステップS106にて図示しない表示器にて異常に関する情報を表示するとともに、マイクロコンピュータ40内部の不揮発性メモリ部分に前記情報を書き込んだ後、ステップS126にて初期制御プログラムの実行を終了する。
When the supply of the battery voltage is started, the
一方、前記イニシャルチェックの結果、システム全体が正常であれば、ステップS104にて「Yes」と判定して、ステップS108にて第1リレー制御回路44に制御信号を出力して、第1リレーコイル24bを通電制御する。この第1リレーコイル24bへの通電により、第1リレースイッチ24aはオンし、駆動回路30にはバッテリ17からのバッテリ電圧が供給されるようになる。
On the other hand, if the overall system is normal as a result of the initial check, it is determined as “Yes” in step S104, and a control signal is output to the first
前記ステップS108の処理後、マイクロコンピュータ40は、ステップS110にて指令電流値I*を所定電流値Ir1に設定する。ここで、所定電流値Ir1は、例えば、路面から左右前輪FW1,FW2を介してステアリングシャフト12に入力される反力に抗して、同シャフト12を回動できる程度の電動モータ15の駆動電流値Im以上に設定される。また、所定電流値Ir1は、電動モータ15を左右のいずれか一方向に回転させるために設定されるものであり、例えば、ステアリングシャフト12を左方向へ回動させる場合に正の値で表されるとともに、右方向へ回動させる場合に負の値で表されるものである。なお、以下の説明においては、所定電流値Ir1は、絶対値により表されるものとする。
After the process of step S108, the
このように前記ステップS110にて指令電流値I*を設定すると、マイクロコンピュータ40は、ステップS112において、電動モータ15を駆動制御する。すなわち、マイクロコンピュータ40は、電流検出回路42から電動モータ15の駆動電流値Imを入力し、同駆動電流値Imが前記設定した指令電流値I*すなわち所定電流値Ir1になるような駆動制御信号を駆動制御回路41に出力する。これにより、駆動制御回路41は、駆動回路30のスイッチング素子31〜34のオン・オフを前記駆動制御信号に応じて制御する。したがって、電動モータ15はその回転トルクが指令電流値I*に比例するように回転制御される。
When the command current value I * is set in step S110 as described above, the
このステップS112の回転制御処理後、マイクロコンピュータ40は、ステップS114にてロータリエンコーダ23から電動モータ15の回転角速度ωを入力する。そして、マイクロコンピュータ40は、入力した回転角速度ωの絶対値が「0」よりも大きいか否かを判定する。この判定処理は、ステアリングロック機構14において、ロックバーの外周面がロック溝の内周壁に当接していて、同ロックバーをロック溝から引き抜く荷重が大きいか否かを判定するものである。
After the rotation control process in step S112, the
すなわち、電動モータ15は、前記ステップS110にて設定された指令電流値I*(所定電流値Ir1)に対応した駆動電流値Imにより回転することにより、減速機16を介して、この回転をステアリングシャフト12に伝達する。このとき、ステアリングシャフト12は、ステアリングロック機構14におけるロックバーとロック溝が係合しているロック状態において、ロックバーの外周面とロック溝の内周壁との間にクリアランスが存在していれば、このクリアランス分だけ回動することが可能である。言い換えれば、ステアリングシャフト12は、ロックバーの外周面の一側がロック溝の内周壁に当接している状態では、ロックバーの他側方向への回動が禁止される。したがって、ステアリングシャフト12の回動が禁止されていれば、前記ステップS110にて設定された指令電流値I*(所定電流値Ir1)に対応した駆動電流値Imによっては、電動モータ15は回転しない、すなわち、回転角速度ωが「0」となる。このため、電動モータ15の回転角速度ωが「0」であるときには、ステアリングロック機構14のロックバーの外周面とロック溝の内周壁とが互いに当接していて、例えば、ロックバーとロック溝との間の摩擦力が大きくなる。その結果、ロックバーをロック溝から引き抜く荷重が大きいことになる。
That is, the
このため、マイクロコンピュータ40は、ステップS114にて、回転角速度ωの絶対値が「0」よりも大きい、すなわち、ステアリングロック機構14のロックバーとロック溝とが当接しておらず、電動モータ15が回転できる状況では、「Yes」と判定して、ステップS116に進む。そして、ステップS116にて、指令電流値I*を「0」に設定し、電動モータ15の回転制御を中止する。一方、マイクロコンピュータ40は、ステップS114にて、回転角速度ωの絶対値が「0」、すなわち、ステアリングロック機構14のロックバーとロック溝とが当接していて、電動モータ15が回転できない状況では、「No」と判定して、ステップS118に進み、「ロック解除アシストルーチン」を実行する。以下、この「ロック解除アシストルーチン」について、詳細に説明する。
Therefore, in step S114, the
「ロック解除アシストルーチン」は、図4のフローチャートに示すように、その実行がステップS200にて開始される。そして、マイクロコンピュータ40は、ステップS202の初期設定処理によって後述する各パラメータの値をリセットした後、ステップS204〜ステップS210の処理を実行し、ステアリングロック機構14のロックバーに対してロック溝を離間方向に相対的に回転させて、ロックバーの外周面とロック溝の内周壁との当接状態を解除する。
The “unlock assist routine” is executed in step S200 as shown in the flowchart of FIG. The
すなわち、ステップS204にて、マイクロコンピュータ40は、前記ステップS110にて設定した所定電流値Ir1からIo*Gで計算される値を段階的に減じて、指令電流値I*を段階的に順次設定する。ここで、Ioは、予め設定された所定の電流値(定数)であり、所定電流値Ir1が正の値であれば正の値とされ、所定電流値Ir1が負の値であれば負の値とされるものである。また、Gは所定電流値Ir1を減ずるための係数パラメータであり、後述するステップS208のカウントアップ処理によりインクリメントされるものである。そして、マイクロコンピュータ40は、前記ステップS204にて設定した指令電流値I*に基づき、前記ステップS112と同様にして、電流検出回路42から電動モータ15の駆動電流値Imを入力し、同駆動電流値Imが前記決定した指令電流値I*に等しくなるように電動モータ15の回転を制御する。
That is, in step S204, the
続いて、マイクロコンピュータ40は、ステップS208にて、電動モータ15が駆動したか否か、言い換えれば、電動モータ15の回転角速度ωの絶対値が「0」よりも大きいか否かを判定する。この判定処理により、回転角速度ωの絶対値が未だ「0」であれば「No」と判定し、ステップS210のカウントアップ処理にて所定の係数パレメータGをインクリメントして、再びステップS204の指令電流値I*の設定処理を実行する。このように、所定の係数Gをインクリメントし、再び、ステップS204の設定処理を実行することにより、所定電流値Ir1の値は、順次段階的に減少していき、最終的に電動モータ15を逆転駆動させる指令電流値I*が設定される。これにより、電動モータ15は、前記ステップS110およびステップS112の処理による回転制御とは逆方向への回転制御となる。そして、ステップS208にて、回転角速度ωの絶対値が「0」よりも大きくなるまで、繰り返し、ステップS204〜ステップS210の各処理が実行される。
Subsequently, in step S208, the
ここで、上記のように、ステップS204〜ステップS210の処理を繰り返し実行することにより、例えば、各回転部分に塗布された潤滑剤の外気温変化に伴う粘度上昇などの影響を排除して、確実に、ステアリングロック機構14のロックバーの外周面とロック溝の内周壁との当接を解除することができる。すなわち、例えば、外気温が低い状態では、ステアリングシャフト12や電動モータ15、減速機16などの各回転部分に塗布された潤滑剤の粘度が大きくなるため、回転に対する抵抗力が増加する。このような状況においては、ステアリングシャフト12を回転させるために必要な回転トルクが、大きく変動する。
Here, as described above, by repeatedly executing the processing of step S204 to step S210, for example, it is possible to eliminate the influence of an increase in viscosity due to a change in the outside air temperature of the lubricant applied to each rotating portion, and to ensure In addition, the contact between the outer peripheral surface of the lock bar of the
このため、予め設定された指令電流値I*を用いて電動モータ15を一義的に逆回転制御した場合には、電動モータ15が必要な回転トルクを発生できず、ステアリングシャフト12を回転させることができない可能性がある。したがって、この場合には、電動モータ15に適切な回転トルクを発生させるために、別途、温度センサや駆動電流値Imを補正するためのテーブルなどを設ける必要がある。これに対して、上述したように、ステップS204〜ステップS210を繰り返し実行して、段階的に指令電流値I*を設定することにより、電動モータ15が逆回転するために必要な回転トルクを発生することができ、確実に逆回転制御することができる。
For this reason, when the
前記ステップS208において、回転角速度ωの絶対値が「0」よりも大きくなれば、マイクロコンピュータ40は、「Yes」と判定して、ステップS212に進む。ここで、前記ステップS208にて回転角速度ωの絶対値が「0」よりも大きくなれば、電動モータ15が逆回転している状態となっている。ステップS212においては、マイクロコンピュータ40は、電動モータ15を回転させるための時間パラメータTをインクリメントし、ステップS214にて、インクリメントされた時間パラメータTが予め設定された所定の時間Toよりも大きいか否かを判定する。ここで、所定の時間Toは、例えば、ステアリングロック機構14のロックバーの幅寸法とロック溝の幅寸法とにより決定されるクリアランス量を考慮して決定されるものである。そして、マイクロコンピュータ40は、時間パラメータTが所定の時間Toよりも大きくなるまで、ステップS214にて「No」判定を繰り返し、ステップS212およびステップS214を実行する。これにより、ステアリングシャフト12が所定量だけ回転する、言い換えれば、ステアリングロック機構14のロックバーに対してロック溝が所定量だけ当接を解除する方向に回転する。
If the absolute value of the rotational angular velocity ω is greater than “0” in step S208, the
そして、ステップS214にて、時間パラメータTが所定の時間Toよりも大きくなれば、マイクロコンピュータ40は、「Yes」と判定して、ステップS216に進む。このように、所定の時間Toよりも多く電動モータ15を逆回転させることにより、ステアリングロック機構14のロックバーとロック溝との当接状態が解除される。ステップS216においては、マイクロコンピュータ40は、現在、逆回転制御されている電動モータ15の回転を停止させるべく、指令電流値I*をIr1−Io*(G−1)に設定する。すなわち、上述したように、ステアリングロック機構14のロックバーとロック溝との当接状態を解除するために、電動モータ15は、段階的に設定された指令電流値I*、言い換えれば、Ir1−Io*Gに基づいて逆回転制御されている。このとき、Ir1−Io*Gで表される指令電流値I*に基づいて逆回転制御される電動モータ15は、停止状態からようやく逆回転状態へ移行した状態である。このため、係数パラメータGの値を「1」だけ減じれば、電動モータ15を逆回転させるための指令電流値I*が小さくなり、再び、電動モータ15は停止状態となる。したがって、指令電流値I*をIr1−Io*(G−1)に設定することによって、電動モータ15の逆回転駆動を停止させることができる。そして、マイクロコンピュータ40は、前記ステップS216の駆動停止処理後、ステップS218にて、「ロック解除アシストルーチン」の実行を終了する。
If the time parameter T becomes larger than the predetermined time To in step S214, the
ふたたび、図3のフローチャートに戻り、マイクロコンピュータ40は、「ロック解除アシストルーチン」の実行後、ステップS116にて、指令電流値I*を「0」に設定し、電動モータ15の回転制御を中止する。このようなステップS110〜116からなる処理は、イグニッションキーIGKの回動によってイグニッションスイッチ25がオンされるまで繰り返し行われるので、ロックバーとロック溝との間に作用している摩擦力がなくなり、または、低減される。したがって、運転者は小さな力でイグニッションキーIGKをイグニッションスイッチ25がオンする方向に回動することができるとともに、この回動によりロックバーがロック溝から引き抜かれてステアリングロック機構14によるハンドル11のロック状態を解除できるので、このステアリングロック機構14の操作性が向上する。
Returning to the flowchart of FIG. 3 again, the
そして、前記イグニッションキーIGKの回動によりイグニッションスイッチ25がオンすると、同スイッチ25とダイオード28aの電位がバッテリ電圧まで上昇する。この電圧上昇に応答して、マイクロコンピュータ40は、ステップS120にて「Yes」すなわちイグニッションスイッチ25がオンされたと判定して、プログラムをステップS122に進める。ステップS122においては、第2リレー制御回路45に制御信号を出力して、今まで通電状態にあった第2リレーコイル27bの通電を解除する。したがって、この時点では、第2リレースイッチ27aを介したバッテリ電圧のマイクロコンピュータ40などに対する給電は停止するが、イグニッションスイッチ25および第1リレースイッチ24aを介してバッテリ電圧が給電される。
Then, when the
前記ステップS122の処理後、ステップS124にて図5のアシスト制御プログラムの実行を許容して、ステップS126にてこの初期制御プログラムの実行を終了する。以降、マイクロコンピュータ40は、図5のアシスト制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行し始める。
After the process of step S122, the execution of the assist control program of FIG. 5 is permitted in step S124, and the execution of the initial control program is terminated in step S126. Thereafter, the
アシスト制御プログラムの実行は、ステップS300にて開始され、ステップS302にてロック動作フラグROPが”1”であるか否かを判定する。このロック動作フラグROPは、初期には”0”に設定されていて、”1”により、車両の運転を停止してイグニッションキーIGKを抜き取った直後に、ステアリングロック機構14のロックを完全に行わせるために電動モータ15を作動させている状態を表し、”0”によりそれ以外の状態を表す。したがって、この場合には、ステップS302にて「No」すなわちロック動作フラグROPが”1”でないと判定して、プログラムをステップS304に進める。ステップS304においては、キー挿入検出スイッチ26と抵抗46との接続点の電位を入力して、同電位が接地電位であるか否かによりイグニッションキーIGKがキーシリンダから抜き取られているか否かを判定する。この場合、イグニッションキーIGKはキーシリンダに挿入された状態にあるので、ステップS304にて「No」すなわち接地電位でないと判定して、プログラムをステップS306以降に進める。
The execution of the assist control program is started in step S300, and it is determined in step S302 whether or not the lock operation flag ROP is “1”. The lock operation flag ROP is initially set to “0”, and by “1”, the
ステップS306においては、車速センサ21および操舵トルクセンサ22から車速Vおよび操舵トルクTMを入力する。そして、ステップS308にて、マイクロコンピュータ40に内蔵されて操舵トルクTMに応じて変化するアシスト電流値Iaを複数の車速域ごとに記憶した変換テーブルを参照し、前記入力した車速Vおよび操舵トルクTMに応じたアシスト電流値Iaを決定する。変換テーブルの変換特性は図6のグラフに示されており、これにより、アシスト電流値Iaは操舵トルクTMの増加にしたがって増加するとともに、車速Vの増加にしたがって減少するように決定される。
In step S306, the vehicle speed V and the steering torque TM are input from the
前記ステップS308の処理後、ステップS310にて前記計算したアシスト電流値Iaを指令電流値I*として設定し、ステップS312にて、前記ステップS112の処理と同様に、電流検出回路42から電動モータ15の駆動電流値Imを入力して、同駆動電流値Imが指令電流値I*に等しくなるように電動モータ15の回転を制御する。したがって、電動モータ15はその回転トルクが指令電流値I*に比例するように制御される。
After the process of step S308, the calculated assist current value Ia is set as the command current value I * in step S310, and in step S312, as in the process of step S112, the
前記ステップS312の処理後、ステップS328にてアシスト制御プログラムの実行が終了される。そして、所定時間が経過するごとに、イグニッションキーIGKが抜き取られるまで、ステップS306〜ステップS312の処理が繰り返し実行されるので、ハンドル11の回動操作は、操舵トルクTMおよび車速Vに応じた電動モータ15による回転トルクでアシスト制御されることになる。
After the process of step S312, execution of the assist control program is terminated in step S328. Then, every time a predetermined time elapses, the processing of step S306 to step S312 is repeatedly executed until the ignition key IGK is extracted. Therefore, the turning operation of the
一方、車両の運転終了に伴い、運転者がイグニッションキーIGKをキーシリンダから引き抜くと、キー挿入検出スイッチ26はオフして、同スイッチ26と抵抗46との接続点の電位は接地電位に低下する。これに応答し、マイクロコンピュータ40は、ステップS304にて「Yes」と判定し、ステップS314,316にて車速Vおよび操舵トルクTMがそれぞれほぼ「0」であるか否かを判定する。ステップS314,316の判定処理は、車両の運転が終了したことを確実にするための判定処理であり、車速Vおよび操舵トルクTMのいずれか一方でもほぼ「0」でなければ、プログラムをステップS304に戻して、ステップS304,314,316の判定処理を繰り返す。イグニッションキーIGKがキーシリンダから引き抜かれ、かつ車速Vおよび操舵トルクTMが共にほぼ「0」であれば、ステップS304,314,316にてそれぞれ「Yes」と判定して、ステップS318にてロック動作フラグROPを”1”に設定した後、プログラムをステップS320,322に進める。なお、この状態でも、第1リレースイッチ24aおよびダイオード28bを介して、バッテリ17からのバッテリ電圧がマイクロコンピュータ40などに供給されて、同コンピュータ40などの動作は確保される。
On the other hand, when the driver pulls out the ignition key IGK from the key cylinder when the vehicle is driven, the key
ステップS320においては、指令電流値I*を正の所定電流値Ir2に設定する。ステップS322においては、上記ステップS112,312の処理と同様に、電流検出回路42から電動モータ15の駆動電流値Imを入力し、同駆動電流値Imが前記決定した指令電流値I*に等しくなるように電動モータ15の回転を制御する。これにより、電動モータ15は回転し、減速機16を介してステアリングシャフト12およびハンドル11が回動される。
In step S320, command current value I * is set to positive predetermined current value Ir2. In step S322, the drive current value Im of the
このとき、イグニッションキーIGKを抜く取る前のキーシリンダ内の回動により、ステアリングロック機構14内においては、ロックバーがスプリングの付勢力によりロック解除位置からステアリングシャフト12の径方向内側に変位しているが、ロックバーの先端面がロック溝に対向していなければ、同バーはロック溝に侵入できずにステアリングシャフト12の外周面に当接している。もちろん、ロックバーの先端面がロック溝に対向していれば、同バーはロック溝に侵入している。
At this time, due to the rotation in the key cylinder before removing the ignition key IGK, in the
しかし、前記ステップS322の処理によるステアリングシャフト12の回動により、同シャフト12の外周面に設けたロック溝がロックバーの先端面に対向する位置まで回動すると、ロックバーは前記スプリングの付勢力によってロック溝内に侵入する。したがって、前記所定電流値Ir2は、ロックバーの先端面がスプリングによってステアリングシャフト12の外周面上に押し付けられた状態でも、ステアリングシャフト12を回動できる程度の電動モータ15の駆動電流値Im以上に設定されている。これにより、運転者がイグニッションキーIGKをキーシリンダから抜き取った後、ハンドル11を回動操作しなくても、同ハンドル11は常に完全にロックされるので、ステアリングロック機構14の操作性が良好になるとともに、車両の盗難に対してもより安全になる。
However, when the lock shaft provided on the outer peripheral surface of the steering
前記ステップS322の処理後、ステップS324にてロータリエンコーダ23から入力した電動モータ15の回転角速度ωが「0」であるか否かを判定する。この判定処理は、ハンドル11が確実にロックされたことを判定するもの、すなわち、ステアリングロック機構14のロックバーがロック溝に侵入した後、ロックバーの外周面がロック溝の内周壁に当接してステアリングシャフト12が回転不能となり、電動モータ15が回転不能となっているか否かを判定するものである。なお、このように、回転角速度ωが「0」であるか否かを判定することにより、前記ステアリングシャフト12の回転不能であることに加えて、左右前輪FW1,FW2の路肩などへの接触、ハンドル11が回動される限界(ステアリングエンド)への到達、電動モータ15の故障を含むシステムの故障などによって電動モータ15がロック状態になっていることをも判定することができる。
After the process of step S322, it is determined in step S324 whether or not the rotational angular velocity ω of the
そして、回転角速度ωが「0」でなければ、ステップS324にて「No」と判定してステップS328に進み、このアシスト制御プログラムの実行を一旦終了する。このアシスト制御プログラムの実行終了後、所定時間が経過すれば、同プログラムは、ふたたび実行されるが、ロック動作フラグROPが”1”に設定されているので、ステップS302にて「Yes」と判定されて、ステップS320以降の処理が実行され、ステップS320,322の処理により電動モータ15は回転制御され続ける。そして、ステアリングロック機構14のロックバーがロック溝に侵入して、ロックバーの外周面がロック溝の内周壁へ当接し、ステアリングシャフト12の回動が不能となると、ステップS324にて「Yes」すなわち電動モータ15の回転角速度ωが「0」であると判定して、プログラムをステップS326に進める。また、電動モータ15が前記ロックバーとロック溝との係合以外の理由でロック状態となった場合にも、ステップS324にて「Yes」と判定されて、プログラムはステップS326に進められる。
If the rotational angular velocity ω is not “0”, it is determined as “No” in step S324, and the process proceeds to step S328, where the execution of the assist control program is temporarily ended. If a predetermined time elapses after the execution of the assist control program, the program is executed again. However, since the lock operation flag ROP is set to “1”, “Yes” is determined in step S302. Thus, the processing after step S320 is executed, and the rotation of the
ステップS326においては、第1リレーコイル24bの通電を解除するための制御信号を第1リレー制御回路44に出力し、同制御回路44が第1リレーコイル24bの通電を解除する。これにより、第1リレースイッチ24aがオフするので、駆動回路30へのバッテリ電圧の供給も、ダイオード28bを介したマイクロコンピュータ40などへのバッテリ電圧の供給も停止する。また、このとき、イグニッションスイッチ25および第2リレースイッチ27aもオフ状態に保たれているので、電動モータ15の作動停止を含めてこの電動パワーステアリングシステム全体の動作が停止する。このようにして、電動モータ15の作動が停止される結果、同モータ15を不必要に回動制御することがなくなり、同モータ15の保護が図られる。
In step S326, a control signal for releasing the energization of the
以上の説明からも理解できるように、上記実施形態の車両の操舵装置によれば、運転者がイグニッションキーIGKをキーシリンダに挿入するとともに回動して車両を始動させる場合、ステアリングロック機構14がロック状態すなわちロックバーがロック溝に侵入している状態にあって、ロックバーの外周面とロック溝の内周壁とが接触していても、マイクロコンピュータ40が電動モータ15を逆回転制御することによって、ロックバーとロック溝との接触を自動的に解除することができる。
As can be understood from the above description, according to the vehicle steering apparatus of the above embodiment, when the driver inserts the ignition key IGK into the key cylinder and rotates to start the vehicle, the
したがって、運転者は、ハンドル11を回動させながらイグニッションキーIGKを回動させなくても、イグニッションキーIGKを小さな力で回動するだけで、簡単にハンドル11のロック状態を解除することができ、ステアリングロック機構14の操作性が良好となる。また、ロックバーの外周面とロック溝の内周壁とが接触しているか否かは、電動モータ15の回転状態言い換えれば電動モータ15の停止状態に基づいて把握されるため、不感帯を有することなく確実にロックバーとロック溝との係合状態を判定することができる。
Therefore, the driver can easily unlock the
また、上記実施形態の車両の操舵装置によれば、運転者がイグニッションキーIGKをイグニッションスイッチ25をオンさせる方向と反対方向に回動した後にキーシリンダから引き抜いて車両の運転を停止する場合、ステアリングロック機構14のロックバーの先端面がロック溝に対向していなくても、マイクロコンピュータ40が電動モータ15を回転制御することによってステアリングロック機構14におけるロック状態の設定を補助する。このため、ロックバーの先端部はロック溝に侵入してハンドル11を完全にロックすることができる。
Further, according to the vehicle steering apparatus of the above embodiment, when the driver turns the ignition key IGK in the direction opposite to the direction in which the
したがって、運転者がイグニッションキーIGKをキーシリンダから抜き取った後、ハンドル11を回動操作しなくても、ハンドル11は常に完全にロックされるので、ステアリングロック機構14の操作性が良好となるとともに、車両の盗難に対してもより安全になる。また、ロックバーの外周面とロック溝の内周壁とが接触しているか否かは、電動モータ15の回転状態言い換えれば電動モータ15の停止状態に基づいて把握されるため、不感帯を有することなく確実にロックバーとロック溝との係合状態を判定することができる。これにより、ステアリングロック機構14によるハンドルのロックが確実になされる。
Therefore, even if the driver pulls out the ignition key IGK from the key cylinder and the
ここで、上記実施形態においては、車両の運転開始時に、イグニッションキーIGKのキーシリンダへの挿入をキー挿入検出スイッチ26により検出するようにしたが、これに代えてまたはこれに加えて、イグニッションキーIGKのキーシリンダへの挿入検知機能を有するイモビライザーシステムを搭載した車両においては、同イモビライザーシステムによるイグニッションキーIGKのキーシリンダへの挿入検知信号を利用するようにしてもよい。また、エンジンを遠隔操作による始動させることが可能なキーエントリシステムを搭載した車両においては、同システムのエンジンスタート信号を検出スイッチ26による検出に代えまたは加えて利用するようにしてもよい。さらに、運転者が所持する携帯端末からの電波を受信して運転者を認識し、この運転者によるイグニッションスタートスイッチの押下操作によりエンジンを始動させることが可能なスマートキーシステムを搭載した車両においては、同システムの電波を検出スイッチ26による検出に代えて利用するようにしてもよい。
Here, in the above-described embodiment, the insertion of the ignition key IGK into the key cylinder is detected by the key
また、上記実施形態においては、車両の運転終了時においてステアリングロック機構14によるハンドル11のロックの必要性を確実に検出するため、前記ステップ304の判定処理(又はステップ304,314,316の判定処理)を実行した。これに代えて又は加えて、ドアの開閉信号によりドアが開閉されたこと、ドアロック検出信号によりドアがロックされたこと、シートベルト着用有無検出信号によりシートベルトがはずされたこと、シフトポジション検出手段におけるパーキング位置検出信号に基づく車両の運転停止、サイドブレーキ位置検出手段におけるサイドブレーキの引き検出信号に基づく車両の運転停止、ハンドル接触センサによるハンドル11から手を放したこと、盗難防止装置からの信号の検出などにより判定するようにしてもよい。
In the above embodiment, the determination process in step 304 (or the determination processes in steps 304, 314, and 316) is performed in order to reliably detect the necessity of locking the
また、上記実施形態においては、電動モータ15にロータリエンコーダ23を設けて、マイクロコンピュータ40が同ロータリエンコーダ23から出力された回転角速度ωを用いるように実施した。しかしながら、運転者によるハンドル11の回転角すなわち操舵角θを検出する操舵角センサがステアリングシャフト12に組み付けられている場合には、この操舵角センサからの検出操舵角θを、例えば、時間微分した回転角速度ω1を用いて実施することも可能である。この場合には、ステアリングシャフト12と電動モータ15とが、減速機16を介して互いに連結されているため、ステアリングシャフト12の回転角速度ω1を用いることにより、電動モータ15が回転しているか否かを判定することができる。したがって、この場合であっても、不感帯を有することなく、ステアリングロック機構14を確実にロック状態またはロック解除状態とすることができる。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態においては、電動モータ15の駆動電流値Imを検出することができる。このため、電動モータ15にロータリエンコーダ23などの回転角速度ωを検出する手段を設けていなくても、検出した駆動電流値Imを用いて、電動モータ15の回転角速度ωを推定するようにしてもよい。この場合には、例えば、駆動電流値Imに対する電動モータ15の回転数を予め測定しておき、この回転数から回転角速度ωを推定演算するとよい。
In the above embodiment, the drive current value Im of the
また、上記実施形態では、常に電動モータ15によりハンドル11のロック解除又はロックを補助するようにしたが、運転者により切換え操作される切換えスイッチにより、前記補助を行う場合と、同補助を停止する場合とを選択できるようにしてもよい。
In the above embodiment, the unlocking or locking of the
また、上記実施形態において、ハンドル11のロック解除又はロック時における同ハンドル11の回転の違和感をなくすために、ハンドル11と電動モータ15との間に位置するステアリングシャフト12にギア比を可変とする可変ギア機構を介在させて、前記補助のための電動モータ15の回転時には、可変ギア機構を制御してハンドル11の回転量を小さくするようにするとよい。
Further, in the above embodiment, the gear ratio is made variable on the steering
さらに、上記実施形態においては、車両の操舵装置としての電動パワーステアリング装置について実施した。しかしながら、その他の車両の操舵装置、例えば、ハンドルと左右前輪FW1,FW2との機械的な連結をなくしたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置について実施することも可能である。この場合においても、例えば、ハンドルに反力を付与するためのアクチュエータ(電動モータ)やハンドルの回動操作に応じて左右前輪FW1,FW2を操舵するためのアクチュエータ(電動モータ)を、上記実施形態と同様に、その回転状態に基づいて回転制御することにより、上記実施形態と同様の効果が期待できる。 Furthermore, in the said embodiment, it implemented about the electric power steering device as a vehicle steering device. However, the present invention can also be implemented for other vehicle steering devices, for example, a steering-by-wire vehicle steering device that eliminates the mechanical connection between the steering wheel and the left and right front wheels FW1, FW2. Also in this case, for example, an actuator (electric motor) for applying a reaction force to the handle and an actuator (electric motor) for steering the left and right front wheels FW1, FW2 in accordance with the turning operation of the handle are described in the above embodiment. Similarly to the above, by controlling the rotation based on the rotation state, the same effect as in the above embodiment can be expected.
FW1,FW2…左右前輪、IGK…イグニッションキー、11…ハンドル、12…ステアリングシャフト、14…ステアリングロック機構、15…電動モータ、20…電気制御装置、21…車速センサ、22…操舵トルクセンサ、23…ロータリエンコーダ、24a,27a…リレースイッチ、24b,27b…リレーコイル、25…イグニッションスイッチ、26…キー挿入検出スイッチ、30…駆動回路、40…マイクロコンピュータ、44,45…リレー制御回路
FW1, FW2 ... front left and right wheels, IGK ... ignition key, 11 ... handle, 12 ... steering shaft, 14 ... steering lock mechanism, 15 ... electric motor, 20 ... electric control device, 21 ... vehicle speed sensor, 22 ... steering torque sensor, 23 ... Rotary encoder, 24a, 27a ... Relay switch, 24b, 27b ... Relay coil, 25 ... Ignition switch, 26 ... Key insertion detection switch, 30 ... Drive circuit, 40 ... Microcomputer, 44, 45 ... Relay control circuit
Claims (9)
前記電動モータの回転状態を検出する回転状態検出手段と、
前記検出した回転状態に基づいて前記電動モータを回転制御して前記ステアリングロック機構におけるロック状態の解除を補助するロック解除補助制御手段とを設けたことを特徴とする車両の操舵装置。 A steering lock mechanism that disables the turning operation of the handle in the locked state and allows the turning operation of the handle in the unlocked state, and an electric motor for assisting the turning operation of the handle. In the steering device,
Rotation state detection means for detecting the rotation state of the electric motor;
A vehicle steering apparatus, comprising: a lock release auxiliary control unit that controls rotation of the electric motor based on the detected rotation state and assists the release of the lock state in the steering lock mechanism.
前記ロック解除補助制御手段を、
前記電動モータを所定方向に回転させるための第1指令電流値に基づいて正回転制御する正回転制御手段と、
前記回転状態検出手段によって前記正回転制御手段による前記電動モータの所定方向への回転が停止した状態を検出すると、前記電動モータを前記所定方向とは逆方向に回転させるための第2指令電流値に基づいて逆回転制御する逆回転制御手段と、
前記逆回転制御手段によって前記電動モータが所定量だけ逆回転した後、前記電動モータの回転を停止制御する回転停止制御手段とから構成したことを特徴とする車両の操舵装置。 In the vehicle steering apparatus according to claim 1,
The unlocking auxiliary control means,
Forward rotation control means for performing forward rotation control based on a first command current value for rotating the electric motor in a predetermined direction;
A second command current value for rotating the electric motor in a direction opposite to the predetermined direction when the rotation state detecting unit detects that the rotation of the electric motor in the predetermined direction by the forward rotation control unit is stopped. Reverse rotation control means for performing reverse rotation control based on
A vehicle steering apparatus comprising: a rotation stop control means for stopping the rotation of the electric motor after the electric motor is reversely rotated by a predetermined amount by the reverse rotation control means.
前記逆回転制御手段は、前記回転状態検出手段により検出した電動モータの回転状態に応じて、前記第1指令電流値から前記第2指令電流値まで段階的に変更して前記電動モータを逆回転制御することを特徴とする車両の操舵装置。 In the vehicle steering apparatus according to claim 2,
The reverse rotation control means reversely rotates the electric motor by changing stepwise from the first command current value to the second command current value according to the rotation state of the electric motor detected by the rotation state detection means. A vehicle steering apparatus that controls the vehicle.
前記ハンドルと前記電動モータとの間に位置するステアリングシャフトに介在させたギア比を可変とする可変ギア機構を設け、
前記ロック解除補助制御手段が、前記回転状態検出手段による回転状態の検出に基づいて、前記ステアリングロック機構におけるロック状態の解除を補助するために前記電動モータを回転制御するときに、前記可変ギア機構を制御して前記ハンドルの回転量を小さくするようにしたことを特徴とする車両の操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
A variable gear mechanism is provided for changing a gear ratio interposed in a steering shaft located between the handle and the electric motor,
When the lock release auxiliary control means controls the rotation of the electric motor to assist the release of the lock state in the steering lock mechanism based on the detection of the rotation state by the rotation state detection means, the variable gear mechanism The vehicle steering apparatus is characterized in that the amount of rotation of the steering wheel is reduced by controlling the steering wheel.
前記電動モータの回転状態を検出する回転状態検出手段と、
前記検出した回転状態に基づいて前記電動モータを回転制御して前記ステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するロック補助制御手段とを設けたことを特徴とする車両の操舵装置。 A steering lock mechanism that disables the turning operation of the handle in the locked state and allows the turning operation of the handle in the unlocked state, and an electric motor for assisting the turning operation of the handle. In the steering device,
Rotation state detection means for detecting the rotation state of the electric motor;
A vehicle steering apparatus comprising: a lock assist control means for assisting in setting a lock state in the steering lock mechanism by controlling the rotation of the electric motor based on the detected rotation state.
前記ロック補助制御手段を、
前記電動モータを所定方向に回転させるための指令電流値に基づいて回転制御する回転制御手段と、
前記回転状態検出手段によって前記回転制御手段による前記電動モータの所定方向への回転が停止した状態を検出すると、前記ハンドルがロックされたことを判定するロック判定手段と、
前記ロック判定手段によって前記ハンドルのロックが判定されると、前記電動モータの回転を停止制御する回転停止制御手段とから構成したことを特徴とすると車両の操舵装置。 In the vehicle steering apparatus according to claim 5,
The lock auxiliary control means,
Rotation control means for controlling rotation based on a command current value for rotating the electric motor in a predetermined direction;
A lock determination unit that determines that the handle is locked when the rotation state detection unit detects a state in which the rotation of the electric motor by the rotation control unit is stopped in a predetermined direction;
A vehicle steering apparatus comprising: a rotation stop control means for stopping the rotation of the electric motor when the lock determination means determines that the handle is locked.
前記ハンドルと前記電動モータとの間に位置するステアリングシャフトに介在させたギア比を可変とする可変ギア機構を設け、
前記ロック補助制御手段が、前記回転状態検出手段による回転状態の検出に基づいて、前記ステアリングロック機構におけるロック状態の設定を補助するために前記電動モータを回転制御するときに、前記可変ギア機構を制御して前記ハンドルの回転量を小さくするようにしたことを特徴とする車両の操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 5 or 6, further comprising:
A variable gear mechanism is provided for changing a gear ratio interposed in a steering shaft located between the handle and the electric motor,
When the lock auxiliary control means controls the rotation of the electric motor to assist the setting of the lock state in the steering lock mechanism based on the detection of the rotation state by the rotation state detection means, the variable gear mechanism is A steering apparatus for a vehicle, characterized in that the amount of rotation of the steering wheel is controlled to be small.
前記回転状態検出手段は、
前記電動モータの回転角速度に基づいて、前記電動モータの回転状態を検出することを特徴とする車両の操舵装置。 In the vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The rotation state detecting means includes
A vehicle steering apparatus that detects a rotation state of the electric motor based on a rotation angular velocity of the electric motor.
前記ハンドルの回転角を検出するハンドル回転角検出手段を設け、
前記回転状態検出手段は、
前記ハンドル回転角検出手段によって検出された前記電動モータの回転に伴う回転角の変化量に基づいて、前記電動モータの回転状態を検出することを特徴とする車両の操舵装置。
The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
A handle rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the handle is provided;
The rotation state detecting means includes
A vehicle steering apparatus, wherein a rotation state of the electric motor is detected based on a change amount of a rotation angle accompanying rotation of the electric motor detected by the steering wheel rotation angle detection means.
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---|---|---|---|
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2005
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