JP2007022165A - Cable type steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ケーブル式コラムを用いたケーブル式操舵装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a cable type steering apparatus using a cable type column.
従来のケーブル式操舵装置では、ステアリングホイール近傍に設けられるトルクセンサに代えて、ステアリング操作力に応じて弾性変形する弾性部材を設け、弾性部材の変形により生じる操舵角と転舵角との角度偏差に基づいて、ステアリング操作力を推定している(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記従来技術にあっては、弾性部材の剛性が高すぎると変位量が小さくなるため、分解能の高い舵角センサを用いなければ正確なステアリング操作力が推定できないという問題があった。一方、弾性部材の剛性を低くした場合、操舵に遊びが生じて操舵感の悪化を招くという問題があった。 However, the above-described conventional technique has a problem that if the rigidity of the elastic member is too high, the amount of displacement becomes small, and therefore an accurate steering operation force cannot be estimated unless a steering angle sensor with high resolution is used. On the other hand, when the rigidity of the elastic member is lowered, there is a problem that play is generated in the steering and the steering feeling is deteriorated.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、トルクセンサを用いることなく、運転者のステアリング操作力を正確に求めることができるケーブル式操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a cable-type steering device that can accurately determine a driver's steering operation force without using a torque sensor. It is in.
上述の目的を達成するため、本発明では、
ステアリング操作力を操向輪に伝えるインナーケーブルを覆うアウターチューブを備えたケーブル式操舵装置において、
前記アウターチューブの第1の端部と車両との間に介装した第1の弾性部材と、
前記アウターチューブの第2の端部と車両との間に介装した第2の弾性部材と、
前記第1の弾性部材および前記第2の弾性部材の変位量に基づいて、ステアリング操作力を検出するステアリング操作力検出手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
In a cable-type steering device having an outer tube that covers an inner cable that transmits steering operation force to a steered wheel,
A first elastic member interposed between the first end of the outer tube and the vehicle;
A second elastic member interposed between the second end of the outer tube and the vehicle;
Steering operation force detecting means for detecting a steering operation force based on displacement amounts of the first elastic member and the second elastic member;
It is characterized by providing.
本発明にあっては、2つの弾性部材の変位量に基づいて操舵トルクを算出するため、ステアリングホイール近傍にトルクセンサを設けることのない省コスト、省スペースの構成としながら、アウターチューブとインナーケーブルとの間に発生する摩擦力の影響を考慮して、インナーケーブルに掛かる真の張力に基づいて正確な操舵トルクを検出できる。 In the present invention, since the steering torque is calculated based on the amount of displacement of the two elastic members, the outer tube and the inner cable can be saved while providing a cost-saving and space-saving configuration without providing a torque sensor near the steering wheel. In consideration of the influence of the frictional force generated between the two, the accurate steering torque can be detected based on the true tension applied to the inner cable.
以下、本発明のケーブル式操舵装置を実現するための最良の形態を、実施例1に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for realizing the cable type steering apparatus of the present invention will be described based on the first embodiment.
まず、構成を説明する。
[全体構成]
図1は、実施例1のケーブル式操舵装置の全体構成図であり、実施例1のケーブル式操舵装置は、ステアリングホイール1と、ステアリングコラム2と、ケーブル式コラム3と、アシストモータ(アシスト手段)4と、コントロールユニット(ステアリング操作力検出手段およびアシスト制御手段に相当)5と、を備えている。
First, the configuration will be described.
[overall structure]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a cable-type steering apparatus according to a first embodiment. The cable-type steering apparatus according to the first embodiment includes a
[ケーブル式コラムの構成]
ケーブル式コラム3は、ステアリングコラム2側に設けられたステアリング側プーリケース3aと、図外の前輪(操向輪)を転舵させる転舵機構のステアリングギヤボックスと連結された操向輪側プーリケース3bと、両プーリケース3a,3bの間に設けられた2本のアウターチューブ3c,3dと、を備えている。
[Configuration of cable column]
The cable-
ケーブル式コラム3は、図2に示すように、ステアリングホイール1側に設けられ、ステアリングコラム2と一体に回転するステアリング側ケーブルプーリ3eと、前輪(操向輪)側に設けられた操向輪側ケーブルプーリ3fと、両ケーブルプーリ3e,3f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本のインナーケーブル3g,3hと、ステアリング側ケーブルプーリ3eを収納するステアリング側プーリケース3aと、操向輪側ケーブルプーリ3fを収納する操向輪側プーリケース3bと、両インナーケーブル3g,3hをそれぞれ覆い、両プーリケース3a,3bを連結する2本のアウターチューブ3c,3dと、操舵トルクにより変位する弾性部材(第1の弾性部材,第2の弾性部材)3i,3jと、弾性部材3i,3jの軸方向変位量をそれぞれ測定する変位検出手段3k,3mと、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
両プーリケース3a,3bは、車体に固定されている。ステアリング側プーリケース3aはステアリングポスト等を介して車体に固定され、操向輪側プーリケース3bはシャシ等を介して車体に固定されている。
Both
弾性部材3iは、アウターチューブ3c,3dの操向輪側端部(第1の端部)と操向輪側プーリケース3bとの間に介装され、弾性部材3jは、アウターチューブ3c,3dのステアリング側端部(第2の端部)とステアリング側プーリケース3aとの間に介装されている。これら弾性部材3i,3jとしては、アウターチューブ3c,3dの軸方向に弾性変形可能なバネ等を用いることができる。
The
インナーケーブル3g,3hは、両ケーブルプーリ3e,3fに巻き付けられ、ケーブルプーリ3e,3fの回転中心はプーリケース3a,3bに対して一体となっているため、アウターチューブ3c,3dの内部をインナーケーブル3g,3hが動くとき、アウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hとの間に発生する摩擦力のため、アウターチューブ3c,3dはプーリケース3a,3bに対して弾性部材3i,3jの弾性方向に相対的に動くことになる。
The
変位検出手段3k,3mは、図3に示すように、運転者のステアリング操作に応じた弾性部材3i,3jの変位量をそれぞれ検出し、コントロールユニット5に出力する。
As shown in FIG. 3, the
コントロールユニット5は、変位検出手段3kにより検出された弾性部材3iの変位量、または変位検出手段3mにより検出された弾性部材3jの変位量から、例えば、図4に示す変位量と操舵トルクとの関係を用いて操舵トルク(ステアリング操作力)を推定する。
The
そして、コントロールユニット5は、推定した操舵トルクと車速等の走行状態に応じて、運転者の操舵負荷を軽減する目標アシストトルクを算出し、実アシストトルクを目標アシストトルクと一致させる指令電流値をアシストモータ4へ供給する。
Then, the
次に、作用を説明する。
[弾性部材の変位量に基づく操舵トルク算出ロジック]
まず、図2のようにアウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hとが真っ直ぐに取り付けられている場合を考える。
Next, the operation will be described.
[Steering torque calculation logic based on displacement of elastic member]
First, consider the case where the
前述でも少しふれたように、アウターチューブ3c,3dの内径側とインナーケーブル3g,3hの外径側には摩擦力が生じており、ステアリングホイール1を回した時に静摩擦力を超えない範囲では、アウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hは一体となって動き、アウターチューブ3c,3dに取り付けた弾性部材3i,3jに弾性力が発生する。
As mentioned above, a frictional force is generated on the inner diameter side of the
そして、さらにステアリングホイール1を回すことで、弾性部材3i,3jの弾性力がさらに大きくなり、アウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3h間の静摩擦力を超えた後、動摩擦力で釣り合った状態でアウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hは滑る。つまり、摩擦力が静摩擦力を超えない範囲ではアウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hは一体となって動き、ステアリングホイール1を回す力は弾性部材3i,3jを変位させる力に比例することになるため、弾性部材3i,3jの変位を測定することで、操舵トルクを計測することができる。
Further, when the
ここで、図2のようにアウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hとが真っ直ぐ(直線上)に取り付けられている場合には、摩擦力が静摩擦力を超えた以降はアウターチューブ3c,3d内でインナーケーブル3g,3hが滑るため、操舵トルクを計測できないが、図3に示すように、弾性部材3i,3jの変位の方向が交差するように、アウターチューブ3c,3dを湾曲した状態で配策することで、ステアリングホイール1を回す力がアウターチューブ3c,3dを真っ直ぐにする方向に作用し(図3の点線の状態)、アウターチューブ3c,3dが真っ直ぐにされる方向への変位により、弾性部材3i,3jが変位する。したがって、アウターチューブ3c,3dを湾曲させて弾性部材3i,3jの変位を測定することで、操舵トルクを測定することができる。
Here, when the
[摩擦力を考慮したアシスト制御作用]
なお、アウターチューブ3c,3dを図3のように湾曲させた場合、静摩擦力と動摩擦力の全ての範囲でアウターチューブ3c,3dを真っ直ぐにしようとする力が作用する。ここで、図3のようにアウターチューブ3c,3dを湾曲させた状態で操舵トルクを作用させた場合には、図の矢印で示すように、弾性部材3i,3jはプーリケース側に変位するが、摩擦力(静摩擦力、動摩擦力にかかわらず)が作用することによって弾性部材3i,3jの変位量に差が生じる(インナーケーブル3g,3hが引っ張られる側の変位量が大きい)ので、弾性部材3i,3jの変位量の差を取ることによって摩擦力分を算出することができる。
[Assist control action considering frictional force]
When the
言い換えれば、ステアリング操作中にアウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hの接触状態が変化することにより摩擦力が変化しても常に正確な操舵トルクを算出することができる。また、操舵トルクからこの摩擦力分を除くことによって、操向輪を作動させるための操舵トルクを求めることができ、操向輪のトルクアシストをする際に正確な制御を行うことができる。
In other words, an accurate steering torque can always be calculated even if the frictional force changes due to a change in the contact state between the
[操舵フィーリング向上作用]
例えば、検出した操舵トルクをアシストするようにアシストモータ4を制御する際、アウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3h間の摩擦力が分かっていれば、その摩擦力が変動した際にその変動量に応じてアシスト量を変化させる。これにより、操舵トルクを一定にでき、摩擦力の変動分を運転者が感じなくなるので、良好な操舵フィーリングが得られる。
[Steering feeling improvement]
For example, when the
[操舵トルクの誤検出防止]
アウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3h間の摩擦力が静摩擦力を超えて動摩擦力に変化する際、一般に静摩擦力よりも動摩擦力は小さいため、操舵トルクが一瞬不安定になるが、実施例1では、このような場合に備え、操舵トルクが最大の静摩擦力(所定の値)を超えて動摩擦力に移る場合を予測し、この所定の値を通過する領域では操舵トルクの算出を行わない。これにより、不正確な操舵トルクが検出されるのを抑制できる。
[Preventing erroneous detection of steering torque]
When the friction force between the
次に、効果を説明する。
実施例1のケーブル式操舵装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the cable type steering apparatus of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 操舵トルクを操向輪に伝えるインナーケーブル3g,3hを覆うアウターチューブ3c,3dを備えたケーブル式操舵装置において、アウターチューブ3c,3dと操向輪側プーリケース3bとの間に介装した弾性部材3iと、アウターチューブ3c,3dとステアリング側プーリケース3aとの間に介装した弾性部材3jと、弾性部材3i,3jの軸方向変位量に基づいて、操舵トルクを検出するコントロールユニット5と、を備える。よって、ステアリングホイール1の近傍にトルクセンサを設けることなく、アウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hとの間に発生する真の摩擦力に基づいて、操舵トルクを正確に算出できる。
(1) In a cable-type steering apparatus having
(2) 弾性部材3i,3jを、その変位方向が互いに交差するように車体に取り付けたため、アウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hとの間に発生する摩擦力にかかわらず(静摩擦力、動摩擦力によらず)、全ての領域で操舵トルクを検出できる。
(2) Since the
(3) コントロールユニット5は、弾性部材3i,3jの軸方向変位量の差に応じて、アウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hとの間の摩擦力を算出し、算出した摩擦力に基づいて操舵トルクを推定する。よって、ステアリング操作中にアウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hの接触状態が変化して摩擦力が変化した場合でも、常に正確な操舵トルクを算出できる。
(3) The
(4) コントロールユニット5は、アウターチューブ3c,3dとインナーケーブル3g,3hとの間の摩擦力が静摩擦力を超えて動摩擦力に変化するときを除く所定の範囲で、操舵トルクを検出するため、不安定な操舵トルクが算出されるのを抑制できる。
(4) The
(5) 運転者の操舵負担を軽減するアシスト力を出力するアシストモータ4を備え、コントロールユニット5は、検出された操舵トルクに基づいて、アシストモータ4を制御するため、摩擦力を考慮したアシストを実現できる。例えば、摩擦力を無くすようにアシストすることで、摩擦力の変動分を運転者に感じさせることのない、良好な操舵フィーリングが得られる。
(5) Provided with an
(他の実施例)
以上、本発明のケーブル式操舵装置を実施するための最良の形態を、実施例1に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例1に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
(Other examples)
As described above, the best mode for carrying out the cable type steering apparatus of the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration of the present invention is not limited to the first embodiment, and the invention is not limited thereto. Any design changes and the like within a range not departing from the gist of the present invention are also included in the present invention.
例えば、実施例1では、弾性部材3i,3jの変位量を検出する変位検出手段3k,3mをアウターチューブ3d側に設けた例を示したが、アウターチューブ3c側に設けても良い。
For example, in Example 1, although the example which provided the displacement detection means 3k and 3m which detect the displacement amount of the
1 ステアリングホイール
2 ステアリングコラム
3 ケーブル式コラム
3a ステアリング側プーリケース
3b 操向輪側プーリケース
3c,3d アウターチューブ
3e ステアリング側ケーブルプーリ
3f 操向輪側ケーブルプーリ
3g,3h インナーケーブル
3i,3j 弾性部材
3k,3m 変位検出手段
4 アシストモータ
5 コントロールユニット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記アウターチューブの第1の端部と車両との間に介装した第1の弾性部材と、
前記アウターチューブの第2の端部と車両との間に介装した第2の弾性部材と、
前記第1の弾性部材および前記第2の弾性部材の軸方向変位量に基づいて、ステアリング操作力を検出するステアリング操作力検出手段と、
を備えることを特徴とするケーブル式操舵装置。 In a cable-type steering device having an outer tube that covers an inner cable that transmits steering operation force to a steered wheel,
A first elastic member interposed between the first end of the outer tube and the vehicle;
A second elastic member interposed between the second end of the outer tube and the vehicle;
Steering operation force detecting means for detecting a steering operation force based on axial displacement amounts of the first elastic member and the second elastic member;
A cable-type steering apparatus comprising:
前記第1の弾性部材と前記第2の弾性部材を、その変位方向が互いに交差するように車体に取り付けたことを特徴とするケーブル式操舵装置。 In the cable type steering apparatus according to claim 1,
A cable-type steering apparatus, wherein the first elastic member and the second elastic member are attached to a vehicle body so that displacement directions thereof cross each other.
前記ステアリング操作力検出手段は、前記第1の弾性部材の軸方向変位量と前記第2の弾性部材の軸方向変位量との差に応じて、前記アウターチューブと前記インナーケーブルとの間の摩擦力を算出し、算出した摩擦力に基づいてステアリング操作力を推定することを特徴とするケーブル式操舵装置。 In the cable-type steering apparatus according to claim 1 or 2,
The steering operation force detecting means is configured to detect friction between the outer tube and the inner cable according to a difference between an axial displacement amount of the first elastic member and an axial displacement amount of the second elastic member. A cable-type steering apparatus characterized by calculating a force and estimating a steering operation force based on the calculated frictional force.
前記ステアリング操作力検出手段は、前記アウターチューブと前記インナーケーブルとの間の摩擦力が静摩擦力を超えて動摩擦力に変化するときを除く所定の範囲で、ステアリング操作力を検出することを特徴とするケーブル式操舵装置。 In the cable type steering apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The steering operation force detecting means detects the steering operation force in a predetermined range except when the friction force between the outer tube and the inner cable exceeds a static friction force and changes to a dynamic friction force. Cable type steering device.
運転者の操舵負担を軽減するアシスト力を出力するアシスト手段と、
前記ステアリング操作力検出手段により検出されたステアリング操作力に基づいて、前記アシスト手段を制御するアシスト制御手段と、
を備えることを特徴とするケーブル式操舵装置。 In the cable type steering apparatus according to any one of claims 1 to 4,
Assist means for outputting an assist force to reduce the steering burden on the driver;
Assist control means for controlling the assist means based on the steering operation force detected by the steering operation force detection means;
A cable-type steering apparatus comprising:
前記アウターチューブの両端と車体との間に弾性部材をそれぞれ介装し、両弾性部材の軸方向変位量に基づいて、ステアリング操作力を検出することを特徴とするケーブル式操舵装置。 In a cable-type steering device having an outer tube that covers an inner cable that transmits steering operation force to a steered wheel,
An elastic member is interposed between both ends of the outer tube and the vehicle body, and a steering operation force is detected based on an axial displacement amount of both elastic members.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005203778A JP2007022165A (en) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | Cable type steering device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005203778A JP2007022165A (en) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | Cable type steering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007022165A true JP2007022165A (en) | 2007-02-01 |
Family
ID=37783511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005203778A Pending JP2007022165A (en) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | Cable type steering device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007022165A (en) |
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2005
- 2005-07-13 JP JP2005203778A patent/JP2007022165A/en active Pending
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