JP2007190938A - Steering system for vehicle - Google Patents

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Shigeru Washino
茂 鷲野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve practicality of a steering system for realizing steering of a wheel producing a steering amount according to the operation amount of a steering operating member by an operation of an actuator. <P>SOLUTION: A target motor rotary angle θ* of the actuator corresponding to a steering angle of the target wheel is determined based on an operation angle δ of the steering operating member. Steering speed of the wheel is limited by correcting the target motor rotary angle θ* based on set upper limit speed so that the steering speed of the wheel may not exceed the set upper limit speed. More particularly, an upper limit motor rotary angle θ<SB>limit</SB>corresponding to the steering angle of the wheel when steering is performed at the set upper limit speed is determined (S6) after determining the target motor rotary angle θ* (S2), whether or not the steering speed is required to be limited is decided by comparing the target motor rotary angle θ* with the upper limit motor rotary angle θ<SB>limit</SB>(S7), and when the limit is required, the target motor rotary angle θ* is corrected to the upper limit motor rotary angle θ<SB>limit</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、アクチュエータの作動によってステアリング操作部材の操作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現する車両用ステアリングシステムに関する。   The present invention relates to a vehicle steering system that realizes steering of a wheel having a steering amount corresponding to an operation amount of a steering operation member by actuation of an actuator.

一般的に、車両が停止している場合やかなり低速で走行している場合において、車輪をいわゆる据え切り状態あるいはそれに近い状態で転舵させるには、大きな力が必要であり、例えば、車輪の転舵を行う転舵源や車輪の転舵をアシストするアシスト源への負荷は、大きなものとなる。これに対処するためのステアリングシステムに関して、下記特許文献に記載されたような技術が存在する。下記特許文献の技術を簡単に説明すれば、特許文献1に記載の技術は、運転者のステアリング操作によらずに車両を自動的に駐車するための自動操舵装置を備えたステアリングシステムにおいて、車両が停止状態となった場合には、車輪を転舵させている転舵源を停止させることで、その転舵源への過負荷を防止する技術である。また、特許文献2に記載の技術は、ステアリング操作部材(以下、単に「操作部材」という場合がある)の操作に応じて前輪が転舵されるとともに、その前輪の転舵量に基づいて後輪の転舵を転舵源で行う四輪操舵装置を備えたステアリングシステムにおいて、少なくとも車両停止時には、後輪の転舵を阻止することで、その転舵源の小型化を図った技術である。
特開2001−1930号公報 特許第2707771号公報
In general, when the vehicle is stopped or traveling at a considerably low speed, a large force is required to steer the wheel in a so-called stationary state or a state close thereto. The load on the steering source that performs the steering and the assist source that assists the steering of the wheels is large. Regarding a steering system for dealing with this, there is a technique as described in the following patent document. The technology described in Patent Literature 1 will be briefly described. The technology described in Patent Literature 1 is a steering system including an automatic steering device for automatically parking a vehicle without depending on a steering operation by a driver. Is a technique for preventing overloading of the turning source by stopping the turning source that is turning the wheel when the wheel is stopped. In addition, the technique described in Patent Document 2 is such that the front wheels are steered according to the operation of a steering operation member (hereinafter sometimes simply referred to as “operation member”), and the rear wheel is rearranged based on the steering amount of the front wheel. In a steering system equipped with a four-wheel steering device that steers wheels using a steering source, the steering system is miniaturized by preventing the rear wheels from turning at least when the vehicle is stopped. .
JP 2001-1930 A Japanese Patent No. 2707771

近年では、いわゆる操作転舵比可変ステアリング(VGRS(Variable Gear Ratio Steering))と呼ばれるシステム、すなわち、操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比を変更可能な機能を設けたシステムが一部の車両において採用され始めている。また、ステアバイワイヤ(SBW)型のステアリングシステム、すなわち、操作部材に加えられる操作力によらず転舵源による駆動力のみによって車輪を転舵させるシステムが検討されている。これら、アクチュエータの作動によって操作部材の操作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現するステアリングシステムにおいても、車輪を据え切り状態あるいはそれに近い状態で転舵させる場合には、上述した問題が存在する。VGRSシステムでは、例えば車輪の転舵をアシストするアシスト源を備える場合に、そのアシスト源への負荷が大きなものとなり、SBWシステムでは、上記転舵源への負荷が大きなものとなる。このように、これらVGRS,SBWといったステアリングシステムは、実用性を向上させるための改善の余地を未だ充分に残すものとなっている。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、操作部材の操作量に応じた車輪の転舵量を変更可能に決定するステアリングシステムの実用性を向上させることを課題とする。   In recent years, a part of the system called variable gear ratio steering (VGRS), that is, a system provided with a function capable of changing the ratio of the wheel turning amount to the operation amount of the operation member is partly known. Has begun to be adopted in vehicles. In addition, a steer-by-wire (SBW) type steering system, that is, a system in which wheels are steered only by a driving force from a steered source irrespective of an operating force applied to an operating member has been studied. Even in the steering system that realizes the steering of the wheel having the steering amount corresponding to the operation amount of the operation member by the operation of the actuator, when the wheel is steered in a stationary state or a state close thereto, the above-described operation is performed. There is a problem. In the VGRS system, for example, when an assist source for assisting the steering of the wheel is provided, the load on the assist source becomes large. In the SBW system, the load on the steering source becomes large. Thus, these steering systems such as VGRS and SBW still leave sufficient room for improvement in order to improve practicality. This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it a subject to improve the practicality of the steering system which determines the steering amount of the wheel according to the operation amount of an operation member so that change is possible.

上記課題を解決するため、本発明の車両用ステアリングシステムは、アクチュエータとそのアクチュエータをステアリング操作部材の操作量に基づいて制御する制御装置とを有して、ステアリング操作部材の操作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現する転舵装置を備えたステアリングシステムであって、前記制御装置が、車輪の転舵速度を設定上限速度内に制限すべく、前記アクチュエータを制御する転舵速度制限部を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a vehicle steering system according to the present invention includes an actuator and a control device that controls the actuator based on an operation amount of the steering operation member. A steering system including a steering device that realizes steering of a wheel serving as a steering amount, wherein the control device controls the actuator so as to limit a steering speed of the wheel within a set upper limit speed. It has a speed limiting part.

本発明の車両用ステアリングシステムによれば、車輪の転舵速度を制限することで、車輪を転舵させるのに必要な転舵力を低減することが可能であり、例えば、システムへの負担を軽減することが可能となる。そのような利点を有することで、本発明の車両用ステアリングシステムは、実用性の高いシステムとなる。   According to the vehicle steering system of the present invention, it is possible to reduce the steering force required to steer the wheel by limiting the steering speed of the wheel, for example, the burden on the system. It becomes possible to reduce. By having such advantages, the vehicle steering system of the present invention is a highly practical system.

発明の態様Aspects of the Invention

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。   In the following, some aspects of the invention that can be claimed in the present application (hereinafter sometimes referred to as “claimable invention”) will be exemplified and described. As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is merely for the purpose of facilitating the understanding of the claimable inventions, and is not intended to limit the combinations of the constituent elements constituting those inventions to those described in the following sections. In other words, the claimable invention should be construed in consideration of the description accompanying each section, the description of the embodiments, etc., and as long as the interpretation is followed, another aspect is added to the form of each section. In addition, an aspect in which some constituent elements are deleted from the aspect of each item can be an aspect of the claimable invention.

なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に相当し、請求項1に(9)項および(11)項の技術的特徴による限定を加えたものが請求項2に、請求項1または請求項2に(2)項の技術的特徴による限定を加えたものが請求項3に、請求項1ないし請求項3のいずれかに(5)項の技術的特徴による限定を加えたものが請求項4に、請求項1ないし請求項4のいずれかに(8)項の技術的特徴による限定を加えたものが請求項5に、請求項1ないし請求項5のいずれかに(12)項の技術的特徴による限定を加えたものが請求項6に、それぞれ相当する。   In each of the following items, the item (1) corresponds to the item (1), and the item (9) and the limitation by the technical features of the item (11) are added to the item (1). Claim 1 or Claim 2 with the limitation by the technical feature of (2) is added to Claim 3, and the limitation by the technical feature of (5) is added to any one of Claims 1 to 3. The present invention is limited to claim 4, to which one of claims 1 to 4 is limited by the technical features of (8), to claim 5 and to any one of claims 1 to 5. Claims (12), which are limited by the technical features, correspond to Claim 6 respectively.

(1)ステアリング操作部材と、
アクチュエータと、そのアクチュエータを前記ステアリング操作部材の操作量に基づいて制御する制御装置とを有し、前記ステアリング操作部材の操作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現する転舵装置と
を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記制御装置が、車輪の転舵速度を設定上限速度内に制限すべく、前記アクチュエータを制御する転舵速度制限部を有することを特徴とする車両用ステアリングシステム。
(1) a steering operation member;
A steering device that includes an actuator and a control device that controls the actuator based on an operation amount of the steering operation member, and realizes wheel turning with a steering amount corresponding to the operation amount of the steering operation member A vehicle steering system comprising and
The vehicle steering system according to claim 1, wherein the control device includes a turning speed limiting unit that controls the actuator so as to limit a wheel turning speed within a set upper limit speed.

本項に記載の態様は、速いステアリング操作がなされても、操作部材の操作速度に応じた転舵速度では車輪を転舵させず、設定上限速度内で転舵させる態様である。例えば、車両が停止状態あるいはかなり低速で走行している状態において、転舵速度が高い車輪の転舵を行うためには、車輪を転舵させる転舵源による駆動力等の車輪を転舵させるために必要な転舵力が、大きな力である必要がある。しかし、本項に記載の態様によれば、車輪の転舵速度を制限することで、必要な転舵力が低減されることになるのである。VGRSシステムでは、例えば車輪の転舵をアシストするアシスト源を備える場合に、そのアシスト源を小型化でき、SBWシステムでは、転舵源を小型化することが可能となる。そのような利点により、本項に記載の態様のステアリングシステムは、実用性の高いものとなる。   The aspect described in this section is an aspect in which, even when a fast steering operation is performed, the wheel is not steered at the turning speed corresponding to the operation speed of the operation member, but is steered within the set upper limit speed. For example, in order to steer a wheel having a high steering speed when the vehicle is stopped or traveling at a considerably low speed, the wheel such as a driving force by a steering source that steers the wheel is steered. Therefore, the steering force necessary for this needs to be a large force. However, according to the aspect described in this section, the necessary turning force is reduced by limiting the turning speed of the wheels. In the VGRS system, for example, when an assist source for assisting the steering of the wheel is provided, the assist source can be reduced in size, and in the SBW system, the steering source can be reduced in size. Due to such advantages, the steering system according to the aspect described in this section is highly practical.

なお、本項の態様における制御装置が有する「転舵速度制限部」の制御は、転舵速度を0に制限するような制御を採用することも可能である。例えば、ステアリング操作がなされても、操作部材を空回りさせて車輪を全く転舵させないような制御を採用可能である。このような制御を、例えば、車両が停止状態にある場合に採用すれば、据え切りを回避することが可能となる。ちなみに、この場合、運転者が旋回挙動を認識するのは、車両が動き出してからであるため、車両が走行し始めてから、操作部材の操作量に応じた転舵量となるように車輪が転舵されれば、運転者が大きな違和感を受けることはない。   In addition, the control of the “steering speed limiting unit” included in the control device according to the aspect of this section may employ control that limits the steering speed to zero. For example, even when a steering operation is performed, it is possible to employ a control that causes the operation member to idle so that the wheels are not steered at all. If such a control is employed, for example, when the vehicle is in a stopped state, it is possible to avoid stationary. Incidentally, in this case, since the driver recognizes the turning behavior after the vehicle starts to move, after the vehicle starts to travel, the wheels are turned so that the steering amount becomes the steering amount according to the operation amount of the operation member. If steered, the driver will not feel a great sense of incongruity.

本項の態様におけるステアリングシステムは、操作部材の操作速度に応じた車輪の転舵速度を変更可能なものであればよく、例えば、後で説明するVGRSシステム、すなわち、操作部材の操作を車輪の転舵動作に伝達するとともに、操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比である操作転舵比が変更可能とされるステアリングシステムを採用することが可能である。この態様の場合、本項の態様における「転舵装置」は、VGRS機能を実現する主体となるVGRSアクチュエータを含んで構成され、そのVGRSアクチュエータが、本項にいう「アクチュエータ」として機能するものとなる。また、この態様の場合、一般に、車輪の転舵をアシストする助勢源が設けられ、転舵力は、その助勢源のアシスト力に依存するため、その助勢源の負担を軽減することが可能である。   The steering system in the aspect of this section should just be what can change the steering speed of the wheel according to the operation speed of the operation member, for example, the VGRS system explained later, that is, the operation of the operation member, It is possible to employ a steering system that transmits to the turning operation and that can change the operation turning ratio that is the ratio of the wheel turning amount to the operation amount of the operation member. In the case of this aspect, the “steering device” in the aspect of this section is configured to include a VGRS actuator that is a main body that realizes the VGRS function, and the VGRS actuator functions as the “actuator” referred to in this section. Become. In addition, in the case of this aspect, generally, an assisting source for assisting the wheel steering is provided, and the steering force depends on the assisting force of the assisting source, so that the burden on the assisting source can be reduced. is there.

また、本項の態様におけるステアリングシステムには、SBW型ステアリングシステム、すなわち、操作部材に加えられる操作力によらず、電気的な制御のもと、転舵装置が備える「アクチュエータ」としての転舵源の駆動力によって、操作部材の操作に応じた車輪の転舵を実現させるシステムを採用することも可能である。このSBWシステムは、操作部材と転舵装置とが動作伝達可能に連結されていないことから、転舵速度の制限を容易に行うことが可能である。また、この態様の場合、転舵力は、車輪を転舵させる転舵源の駆動力に専ら依存するため、その転舵源の負担を軽減することが可能となる。   In addition, the steering system according to the aspect of this section includes an SBW type steering system, that is, a steering as an “actuator” included in the steering device under electrical control regardless of the operating force applied to the operating member. It is also possible to employ a system that realizes wheel steering according to the operation of the operation member by the driving force of the source. In the SBW system, since the operation member and the steering device are not connected so as to be able to transmit the operation, it is possible to easily limit the steering speed. In the case of this aspect, since the turning force depends solely on the driving force of the turning source that turns the wheels, it is possible to reduce the burden on the turning source.

(2)前記制御装置が、前記ステアリング操作部材の操作量に基づいて目標となる車輪の転舵量である目標転舵量を決定する目標転舵量決定部を有し、前記転舵速度制限部が、前記設定上限速度に基づいて前記目標転舵量を補正するものである(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。   (2) The control device includes a target turning amount determination unit that determines a target turning amount that is a turning amount of a target wheel based on an operation amount of the steering operation member, and the turning speed limit The vehicle steering system according to item (1), wherein the unit corrects the target turning amount based on the set upper limit speed.

本項に記載の態様は、例えば、操作部材を、目標転舵量決定部において決定された目標転舵量と転舵速度制限部において補正された目標転舵量との差分に相当する操作部材の操作量だけ空回りさせる態様と考えることができる。本項の態様によれば、転舵速度を制限した適切な操舵が可能となる。   For example, the operation member corresponding to the difference between the target turning amount determined in the target turning amount determination unit and the target turning amount corrected in the turning speed limit unit It can be considered that the operation is idle by the operation amount. According to the aspect of this section, it is possible to perform appropriate steering with limited steering speed.

(3)前記目標転舵量決定部が、前記ステアリング操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比である操作転舵比を車両の走行速度に応じて変化させるように、前記目標転舵量を決定するものである(2)項に記載の車両用ステアリングシステム。   (3) The target turning amount determination unit changes the operation turning ratio, which is a ratio of the wheel turning amount to the operation amount of the steering operation member, according to the traveling speed of the vehicle. The vehicle steering system according to item (2), which determines the amount.

本項に記載の態様によれば、同じ転舵量であっても、車両走行速度によって操作部材の操作量を変更できるため、適切な操舵が可能となる。   According to the aspect described in this section, even if the steering amount is the same, the operation amount of the operation member can be changed depending on the vehicle traveling speed, so that appropriate steering is possible.

(4)前記目標転舵量決定部が、車両の走行速度が高くなるにつれて操作転舵比が小さくなるように、前記目標転舵量を決定するものである(3)項に記載の車両用ステアリングシステム。   (4) The target turning amount determination unit determines the target turning amount so that the operation turning ratio becomes smaller as the traveling speed of the vehicle becomes higher. Steering system.

一般的に、車両走行速度が比較的低い場合には、Uターン時等、車輪の大きな転舵が行われる場合があり、また、車輪が大きく転舵されてもあまり問題がないため、少ない操作によって比較的大きく車輪を転舵させることが望ましい。逆に、車両走行速度が高い場合には、車輪の大きな転舵は車両の安定性を損なう一要因となるため、操作量が多い場合であっても車輪を比較的小さく転舵させることが望ましい。つまり、本項の態様によれば、大きな量の操作を行うことに対する運転者への負担を軽減するとともに、車両操作の安定性を担保することが可能となる。   In general, when the vehicle traveling speed is relatively low, a large turning of the wheel may be performed at the time of a U-turn or the like. It is desirable to steer the wheels relatively large. Conversely, when the vehicle traveling speed is high, large steering of the wheels is a factor that impairs the stability of the vehicle. Therefore, it is desirable to steer the wheels relatively small even when the amount of operation is large. . In other words, according to the aspect of this section, it is possible to reduce the burden on the driver for performing a large amount of operation and to ensure the stability of the vehicle operation.

(5)前記設定上限速度が、車両の走行速度に基づいて設定された(1)項ないし(4)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。   (5) The vehicle steering system according to any one of (1) to (4), wherein the set upper limit speed is set based on a traveling speed of the vehicle.

車両の走行速度が異なれば、車輪の転舵に大きな力が必要となる転舵速度も異なる。本項に記載の態様によれば、車両の走行速度に基づいて設定上限速度が設定されるため、例えば、車両の走行速度の変化に伴って、転舵速度をその走行速度に応じた設定上限速度となるように制御すれば、実態に即した転舵速度の制限が可能となる。   If the running speed of the vehicle is different, the turning speed at which a large force is required for turning the wheels is also different. According to the aspect described in this section, since the set upper limit speed is set based on the traveling speed of the vehicle, for example, as the traveling speed of the vehicle changes, the turning speed is set according to the traveling speed. If the speed is controlled, the steering speed can be limited in accordance with the actual situation.

(6)前記設定上限速度が、車両の走行速度が低くなるにつれて低くなるように設定された(5)項に記載の車両用ステアリングシステム。   (6) The vehicle steering system according to (5), wherein the set upper limit speed is set so as to decrease as the traveling speed of the vehicle decreases.

車輪を転舵させるために必要な力は、車両が停止状態に近づくほど大きくなる。本項に記載の態様は、設定上限速度が、走行速度に応じて適切な大きさに設定されるため、上述したように、実態に即した適切な転舵速度の制限が可能となる。   The force required to steer the wheels increases as the vehicle approaches the stop state. In the aspect described in this section, since the set upper limit speed is set to an appropriate magnitude according to the traveling speed, it is possible to limit the appropriate steering speed according to the actual situation as described above.

(7)前記転舵速度制限部が、車両の走行速度が設定閾走行速度以下の場合に前記転舵速度を制限するものである(6)項に記載の車両用ステアリングシステム。   (7) The steering system for a vehicle according to (6), wherein the turning speed restriction unit restricts the turning speed when the running speed of the vehicle is equal to or less than a set threshold running speed.

車両の走行速度が速ければ、小さな力で車輪を転舵させることが可能である。つまり、本項に記載の態様は、転舵速度制限部が、真に転舵速度を制限したい場合にのみ機能することとなる。   If the traveling speed of the vehicle is high, the wheels can be steered with a small force. That is, the aspect described in this section functions only when the steered speed limiter really wants to limit the steered speed.

(8)前記設定上限速度が、車両の走行速度とタイヤ剛性とに依拠して定まる路面とタイヤの接地面とのすべりに基づいて設定された(1)項ないし(7)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。   (8) The set upper limit speed is set based on a slip between a road surface and a tire contact surface determined based on a running speed of the vehicle and tire rigidity. The vehicle steering system described.

車輪を転舵させると、タイヤは弾性体としてねじり変形し、その変形量が限界に達した場合に路面とタイヤの接地面との間ですべりが発生する。なお、そのすべりは、停止状態であれば転舵速度がきわめて遅くても発生し、走行速度が低いほど低い転舵速度で発生する。本項に記載の態様は、例えば、設定上限速度を、タイヤの変形量が最大で、路面とタイヤの接地面との間のすべりが生じ始める速度とすることが可能である。本項に記載の態様によれば、設定上限速度を適切な大きさに設定することが可能であり、実態に即した適切な転舵速度の制限が可能となる。   When the wheel is steered, the tire is torsionally deformed as an elastic body, and when the amount of deformation reaches a limit, slip occurs between the road surface and the ground contact surface of the tire. Note that the slip occurs even when the turning speed is extremely low in the stopped state, and occurs at a lower turning speed as the traveling speed is lower. In the aspect described in this section, for example, the set upper limit speed can be set to a speed at which the amount of deformation of the tire is maximum and the slip between the road surface and the tire contact surface starts to occur. According to the aspect described in this section, it is possible to set the set upper limit speed to an appropriate magnitude, and it is possible to limit the appropriate steering speed in accordance with the actual situation.

(9)前記転舵装置が、自身に伝達される前記ステアリング操作部材の操作量に応じた動作量の伝達動作を車輪の転舵動作に変換する動作変換機構を備え、
前記アクチュエータが、
前記ステアリング操作部材と前記動作変換機構との間に設けられ、前記ステアリング操作部材の操作量に対する前記動作変換機構への伝達動作の動作量の比である伝達比を変更する伝達比変更アクチュエータである(1)項ないし(8)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
(9) The steering device includes an operation conversion mechanism that converts a transmission operation of an operation amount according to the operation amount of the steering operation member transmitted to the steering device into a steering operation of a wheel,
The actuator is
A transmission ratio change actuator that is provided between the steering operation member and the operation conversion mechanism and changes a transmission ratio that is a ratio of an operation amount of a transmission operation to the operation conversion mechanism with respect to an operation amount of the steering operation member; The vehicle steering system according to any one of items (1) to (8).

本項に記載の態様は、VGRS機能を有するシステムとされた態様である。本項における「伝達比変更アクチュエータ」は、VGRS機能を実現する主体となるものであり、いわゆるVGRSアクチュエータである。その伝達比変更アクチュエータは、具体的な構成が特に限定されるものではなく、例えば、後に説明するような、差動機構と駆動源とを含んで構成されるものを採用することが可能である。なお、本項に記載の態様において、転舵速度を0とするには、例えば、伝達比を0とする、つまり、動作変換機構への伝達動作の動作量が0となるように操作部材を空回りさせることで実現可能である。また、本項における「動作変換機構」は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、車輪を繋ぐ転舵ロッドと、その転舵ロッドを軸線方向に移動させる機構とを含んで構成されるような、既に公知の種々の構成のものを採用することが可能である。そのような転舵ロッドを移動させる機構としては、例えば、ラックアンドピニオン機構等を採用することが可能である。   The aspect described in this section is an aspect in which the system has a VGRS function. The “transmission ratio changing actuator” in this section is a main body that realizes the VGRS function, and is a so-called VGRS actuator. The specific configuration of the transmission ratio changing actuator is not particularly limited. For example, an actuator configured to include a differential mechanism and a driving source as described later can be adopted. . In the aspect described in this section, in order to set the turning speed to 0, for example, the operation ratio is set to 0, that is, the operation member is set so that the operation amount of the transmission operation to the operation conversion mechanism becomes 0. It can be realized by making it idle. Further, the configuration of the “motion converting mechanism” in this section is not particularly limited, and includes, for example, a steered rod that connects wheels and a mechanism that moves the steered rod in the axial direction. It is possible to employ various configurations already known. As a mechanism for moving such a steered rod, for example, a rack and pinion mechanism or the like can be employed.

(10)前記伝達比変更アクチュエータが、
(a)前記ステアリング操作部材の操作量に応じた動作量の動作が可能に設けられた第1要素と、(b)その第1要素と相対動作可能に設けられた第2要素と、(c)それら第1要素と第2要素と係合する第3要素とを含んで構成される差動機構と、前記第3要素を駆動する駆動源とを有し、前記第1要素と前記第2要素との相対動作量を前記第3要素の駆動量に応じて変更することで、前記伝達比を変更するものである(9)項に記載の車両用ステアリングシステム。
(10) The transmission ratio changing actuator is
(a) a first element provided so as to be capable of an operation amount corresponding to an operation amount of the steering operation member; (b) a second element provided so as to be capable of relative operation with the first element; A differential mechanism including a first element and a third element engaged with the second element; and a drive source for driving the third element, wherein the first element and the second element The vehicle steering system according to item (9), wherein the transmission ratio is changed by changing a relative movement amount with respect to the element in accordance with a driving amount of the third element.

本項に記載の態様は、伝達比変更アクチュエータの構成を限定した態様である。本項の態様は、伝達比変更アクチュエータの構造がコンパクトであるという利点を有する。本項における「差動機構」は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、第1要素,第2要素が相対回転するものとされ、第3要素がそれらと係合して回転動作する機構とすることが可能である。具体的には、傘状歯車が噛合してなる機構,プラネタリギヤ機構,ハーモニックギヤ機構(ハーモニックドライブ機構(登録商標)、ストレインウェーブギヤリング機構と呼ばれることもある,2リングギヤ型であってもよく、カップ型であってもよい),サイクロイド減速機構といった種々のものを採用することが可能である。なお、本項に記載の態様において、転舵速度を0とするには、第1要素の動作を第3要素の動作によって吸収して、第2要素に動作を伝達させないようにすればよい。例えば、差動機構が上述した回転動作するものであれば、第2要素を回転させず第1要素が空回りするように、駆動源によって第3要素を駆動させればよい。   The mode described in this section is a mode in which the configuration of the transmission ratio changing actuator is limited. The aspect of this section has an advantage that the structure of the transmission ratio changing actuator is compact. The configuration of the “differential mechanism” in this section is not particularly limited. For example, the first element and the second element rotate relative to each other, and the third element engages with them to rotate. It is possible to use a mechanism for Specifically, a mechanism in which a bevel gear meshes, a planetary gear mechanism, a harmonic gear mechanism (sometimes called a harmonic drive mechanism (registered trademark), a strain wave gearing mechanism, a two-ring gear type, or a cup It is possible to adopt various types such as a cycloid reduction mechanism. In the aspect described in this section, in order to set the turning speed to 0, the operation of the first element may be absorbed by the operation of the third element so that the operation is not transmitted to the second element. For example, if the differential mechanism operates as described above, the third element may be driven by the drive source so that the first element idles without rotating the second element.

(11)前記動作変換機構が、自身への伝達動作に依拠する車輪の転舵力を助勢する助勢源を備えた(9)項または(10)項に記載の車両用ステアリングシステム。   (11) The vehicle steering system according to (9) or (10), wherein the motion conversion mechanism includes an assisting source for assisting a steering force of a wheel that depends on a transmission operation to itself.

本項に記載の態様は、前述のVGRS機能に加えて、パワーステアリング機能を有するシステムとされた態様である。本項の態様において、動作変換機構は、パワーステアリング機能を実現する主体となるものであり、上記転舵ロッドを含んで構成される機構である場合には、助勢源のアシスト力によって、転舵ロッドの左右への移動を助勢するような構成とすることが可能である。つまり、本項に記載の態様においては、車輪を転舵させるために必要な転舵力が低減されているため、助勢源を小型化することが可能となる。   The aspect described in this section is an aspect in which the system has a power steering function in addition to the VGRS function described above. In the aspect of this section, the motion conversion mechanism is a main body that realizes the power steering function. When the mechanism is configured to include the steering rod, the motion conversion mechanism is turned by the assist force of the assisting source. It is possible to adopt a configuration that assists the movement of the rod to the left and right. That is, in the aspect described in this section, since the turning force necessary for turning the wheels is reduced, the assisting source can be reduced in size.

(12)当該ステアリングシステムが、前記ステアリング操作部材の操作量を車輪の転舵量に依拠せずに制限するステアリング操作制限装置を備えた(1)項ないし(11)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。   (12) The steering system according to any one of (1) to (11), wherein the steering system includes a steering operation limiting device that limits an operation amount of the steering operation member without depending on a steering amount of a wheel. Vehicle steering system.

一般的なステアリングシステムにおいて、ステアリング操作部材の操作量は、車輪が転舵の限界位置に達することで制限されるように構成されている。本項に記載の態様は、そのようなシステムである場合に有効な態様であり、例えば、転舵速度を0に制限した場合に、操作部材を制限なく回転させてしまうことを回避可能である。また、本項の態様が、VGRSシステムであって、駆動源としてのモータがハウジングに収容されるとともに、そのハウジングが車体に対して回転するような構造の伝達比変更アクチュエータを備えている場合には、モータへの給電のためのケーブルの断線を防止することが可能となる。   In a general steering system, the operation amount of the steering operation member is configured to be limited when the wheel reaches the limit position of the steering. The aspect described in this section is an effective aspect in the case of such a system. For example, when the turning speed is limited to 0, it is possible to avoid rotating the operation member without limitation. . In addition, when the aspect of this section is a VGRS system, a motor as a drive source is housed in a housing, and the housing is provided with a transmission ratio change actuator structured to rotate with respect to the vehicle body. Can prevent disconnection of a cable for supplying power to the motor.

以下、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition to the following examples, the present invention is implemented in various modes including various modes modified and improved based on the knowledge of those skilled in the art, including the mode described in the above [Mode of Invention]. be able to.

<ステアリングシステムの構成>
図1に、本発明の一実施例であるステアリングシステムの全体構成を模式的に示す。当該ステアリングシステムは、大きくは、操作装置10と、転舵装置12とに区分することができる。その転舵装置12は、動作変換機構としての転舵ユニット14と、伝達比変更アクチュエータとしてのVGRSアクチュエータ16と、制御装置としての電子制御ユニット18(以下、「ECU18」と略す場合がある)とを含んで構成されており、本ステアリングシステムは、VGRSシステムとされている。
<Configuration of steering system>
FIG. 1 schematically shows an overall configuration of a steering system according to an embodiment of the present invention. The steering system can be broadly divided into an operation device 10 and a steering device 12. The steering device 12 includes a steering unit 14 as an operation conversion mechanism, a VGRS actuator 16 as a transmission ratio change actuator, and an electronic control unit 18 (hereinafter sometimes abbreviated as “ECU 18”) as a control device. The steering system is a VGRS system.

操作装置10は、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール20と、ステアリングコラム22(以下、単に「コラム」22と略する場合がある)とを含んで構成されている。コラム22は、一端部にステアリングホイール20が接続されたステアリングシャフト24と、ステアリングシャフト24を回転可能に保持するシャフトハウジングとしてのステアリングチューブ26(以下、単に「チューブ26」と略す場合がある)とを含んで構成されている。チューブ26がインストゥルメンツパネルのリインフォースメントに固定されることで、コラム22が車体に固定して設けられている。また、シャフト24には、ステアリングホイール20の接続部において、操作部材の操作量としてのステアリングホイール20の中立位置を基準とした操作角δを検出する操作角センサ28が設けられている。   The operation device 10 includes a steering wheel 20 as a steering operation member, and a steering column 22 (hereinafter sometimes simply referred to as “column” 22). The column 22 includes a steering shaft 24 having a steering wheel 20 connected to one end thereof, and a steering tube 26 (hereinafter simply referred to as “tube 26”) as a shaft housing that rotatably holds the steering shaft 24. It is comprised including. The column 26 is fixed to the vehicle body by fixing the tube 26 to the reinforcement of the instrument panel. Further, the shaft 24 is provided with an operation angle sensor 28 that detects an operation angle δ based on the neutral position of the steering wheel 20 as an operation amount of the operation member at a connection portion of the steering wheel 20.

転舵ユニット14は、車体(詳しくは、シャーシ)に固定されたハウジング30と、操作装置10側からの回転が入力される入力軸としてのピニオン軸32と、そのピニオン軸32のピニオンと噛合するラックが形成されるとともにハウジング30に軸方向(車両の左右方向)に移動可能に設けられた転舵ロッド34とを含んで構成されている。つまり、転舵ユニット14は、ラックアンドピニオン式のものであり、ピニオン軸32の回転によって転舵ロッド34が軸方向に移動するようにされている。また、転舵ロッド34の両端部の各々は、ボールジョイント36を介して左右のタイロッド38の各々の一端部に連結され、タイロッド38の各々の他端部は、ボールジョイント40を介して、左右の転舵車輪42の各々を保持するステアリングナックル44の各々が有するナックルアーム部46に連結されている。さらに、転舵ユニット14は、車輪42の転舵に要する転舵力を助勢する助勢機構50を備えており、転舵ロッド34の軸方向の移動が助勢される構造とされている。詳しい図示は省略するが、転舵ロッド34にはボールねじ(雄ねじ)が形成されており、転舵ユニット14は、ハウジング30内に、ベアリングボールを有してそのボールねじに螺合するボールナットと、そのボールナットを回転させる助勢源としてのアシストモータ52を備えており、そのアシストモータ52の駆動力によって、転舵ロッド34の移動が助勢される構造とされている。なお、図示は省略するが、ピニオン軸32は、トーションバーを含んで構成されており、そのトーションバーの捻り量に基づいて操舵トルクTが推定可能とされている。   The steering unit 14 meshes with a housing 30 fixed to a vehicle body (specifically, a chassis), a pinion shaft 32 as an input shaft to which rotation from the operation device 10 side is input, and a pinion of the pinion shaft 32. A rack is formed, and the housing 30 is configured to include a steered rod 34 that is movable in the axial direction (the left-right direction of the vehicle). That is, the steering unit 14 is of a rack and pinion type, and the turning rod 34 is moved in the axial direction by the rotation of the pinion shaft 32. Further, both end portions of the steered rod 34 are connected to one end portions of the left and right tie rods 38 via ball joints 36, and the other end portions of the tie rods 38 are connected to the left and right ends via ball joints 40. The steering knuckle 44 that holds each of the steered wheels 42 is connected to a knuckle arm portion 46 included in each of the steering knuckles 44. Further, the steered unit 14 includes an assist mechanism 50 that assists the steered force required to steer the wheels 42, and is configured to assist the axial movement of the steered rod 34. Although not shown in detail, a ball screw (male screw) is formed on the steered rod 34, and the steered unit 14 has a bearing ball in the housing 30 and is screwed into the ball screw. And an assist motor 52 as an assisting source for rotating the ball nut. The driving force of the assist motor 52 assists the movement of the steered rod 34. Although illustration is omitted, the pinion shaft 32 includes a torsion bar, and the steering torque T can be estimated based on the twist amount of the torsion bar.

VGRSアクチュエータ16は、ステアリングホイール20とともに回転するステアリングシャフト24の回転を、転舵ユニット14に伝達する機能を果たすものである。VGRSアクチュエータ16は、自身のハウジング60と入力軸62とが一体的に設けられており、入力軸62の回転に伴ってハウジング60も回転する構造のものとされている。その入力軸62は、ユニバーサルジョイント64を介して、ステアリングシャフト24のステアリングホイール20とは反対側の端部に連結されている。また、VGRSアクチュエータ16は出力軸66を備えており、出力軸66のハウジング60から延び出す一端部は、インタミディエイトシャフト68の一端部に連結されている。そのインタミディエイトシャフト68の他端部は、ユニバーサルジョイント70を介して、転舵ユニット14の入力軸であるピニオン軸32に連結されている。   The VGRS actuator 16 serves to transmit the rotation of the steering shaft 24 that rotates together with the steering wheel 20 to the steering unit 14. The VGRS actuator 16 has a housing 60 and an input shaft 62 that are integrally provided, and the housing 60 also rotates as the input shaft 62 rotates. The input shaft 62 is connected to the end of the steering shaft 24 opposite to the steering wheel 20 via a universal joint 64. The VGRS actuator 16 includes an output shaft 66, and one end portion of the output shaft 66 extending from the housing 60 is connected to one end portion of the intermediate shaft 68. The other end of the intermediate shaft 68 is connected to a pinion shaft 32 that is an input shaft of the steering unit 14 via a universal joint 70.

図2に、VGRSアクチュエータ16を車両左側から眺めた側面断面図を示す。VGRSアクチュエータ16は、先に述べたハウジング60,ハウジング60に対して回転不能に設けられた入力軸62,ハウジング60に対して回転可能に設けられた出力軸66と、入力軸62の回転を回転比が変更可能な状態で出力軸66に伝達するハーモニックギヤ機構80と、そのハーモニックギヤ機構80の駆動源としてのVGRSモータ82とを含んで構成されている。ハウジング60は、概して段付の筒状に形成されたものであり、車両後方側に突出する部分が角形の突出部84とされ、その突出部84に角形に形成された入力軸62が嵌入されることで、ハウジング60と入力軸62とは相対回転不能とされている。ハウジング60の車両前方側には、出力軸66がブシュ86を介して回転可能に保持されており、その出力軸66の車両後方側がフランジ部88とされている。また、出力軸66は、車両前方側のハウジング60から延出する部分の外周にセレーションが形成されており、このセレーションが形成された部分において、インタミディエイトシャフト68に連結され、転舵ユニット14に回転が出力される。   FIG. 2 shows a side sectional view of the VGRS actuator 16 as viewed from the left side of the vehicle. The VGRS actuator 16 rotates the rotation of the input shaft 62, the input shaft 62 provided in a non-rotatable manner with respect to the housing 60, the output shaft 66 provided in a rotatable manner with respect to the housing 60, and the input shaft 62. A harmonic gear mechanism 80 that transmits to the output shaft 66 in a state where the ratio can be changed, and a VGRS motor 82 as a drive source of the harmonic gear mechanism 80 are configured. The housing 60 is generally formed in a stepped cylindrical shape, and a portion protruding toward the rear side of the vehicle is a rectangular protrusion 84, and a rectangular input shaft 62 is fitted into the protrusion 84. Thus, the housing 60 and the input shaft 62 are not rotatable relative to each other. An output shaft 66 is rotatably held on the vehicle front side of the housing 60 via a bushing 86, and a vehicle rear side of the output shaft 66 is a flange portion 88. The output shaft 66 has serrations formed on the outer periphery of the portion extending from the housing 60 on the front side of the vehicle, and the output shaft 66 is connected to the intermediate shaft 68 at the portion where the serrations are formed. Rotation is output.

VGRSモータ82は、モータ軸100を有しており、そのモータ軸100は、軸受102,104によってハウジング60に回転可能に保持されている。モータ軸100の外周部には、周方向に複数の永久磁石106が固定されて配設されており、それらは、VGRSモータ82のロータを構成している。永久磁石106に対向するように、複数の極体108(コアにコイルが巻回されたもの)が、ハウジング60の内面に固定されて配設され、それらの極体108の各々がステータ極とされることで、それらはステータを構成している。このような構造とされることで、VGRSモータ82は、いわゆるDCブラシレスモータとされているのである。また、詳細な説明は省略するが、VGRSモータ82は、エンコーダを主体とするモータ回転角センサ110(図1参照)を備えており、ステアリングホイール20および転舵ユニット14が中立状態にある場合のモータ軸100の位置であるモータ軸100の中立位置からの回転角θが検出可能とされている。その検出されたモータ回転角θは、VGRSモータ82の通電相の切換に利用されるとともに、後に詳しく説明する車輪42の転舵角ψの制御等に利用される。   The VGRS motor 82 has a motor shaft 100, and the motor shaft 100 is rotatably held on the housing 60 by bearings 102 and 104. A plurality of permanent magnets 106 are fixed and arranged on the outer peripheral portion of the motor shaft 100 in the circumferential direction, and they constitute a rotor of the VGRS motor 82. A plurality of pole bodies 108 (in which a coil is wound around a core) are fixedly disposed on the inner surface of the housing 60 so as to face the permanent magnet 106, and each of the pole bodies 108 is connected to a stator pole. As a result, they constitute a stator. With this structure, the VGRS motor 82 is a so-called DC brushless motor. Further, although detailed description is omitted, the VGRS motor 82 includes a motor rotation angle sensor 110 (see FIG. 1) mainly composed of an encoder, and the steering wheel 20 and the steering unit 14 are in a neutral state. The rotation angle θ from the neutral position of the motor shaft 100, which is the position of the motor shaft 100, can be detected. The detected motor rotation angle θ is used for switching the energized phase of the VGRS motor 82, and for controlling the turning angle ψ of the wheel 42, which will be described in detail later.

なお、ハウジング60の突出部84の外周には、VGRSモータ82への給電ケーブル114を収容したケーブルケース116が固定されている。その給電ケーブル114は、スパイラルケーブルとされており、ハウジング60の回転によって巻き入れられたり、巻き出されたりする構造とされ、異常に弛んだり、引っ張られたりするのが防止されるようになっている。   A cable case 116 that houses a power feeding cable 114 to the VGRS motor 82 is fixed to the outer periphery of the protruding portion 84 of the housing 60. The power feeding cable 114 is a spiral cable, and is structured to be wound or unwound by rotation of the housing 60, so that it is prevented from being abnormally loosened or pulled. Yes.

図3に、ハーモニックギヤ機構80の分解図を示し、この図をも参照しつつ、ハーモニックギヤ機構80の構成および機能を説明する。ハーモニックギヤ機構80は、第1リングギヤとしてのステータギヤ120と、第2リングギヤとしてのドリブンギヤ122と、それらに噛合するフレキシブルギヤ124と、フレキシブルギヤ124を周回可能に支持するウェーブジェネレータ126とを含んで構成されている。ステータギヤ120は、内歯が形成されたリングギヤであり、ハウジング60の内周面の車両前方側に固定されて設けられ、ハウジング60と相対回転不能とされている。ドリブンギヤ122は、内歯(ステータギヤの歯数よりやや少ない歯数、例えば2つ少ない歯数)が形成されたリングギヤであり、出力軸66のフランジ部88の外周部に固定されて設けられ、出力軸66と相対回転不能とされている。フレキシブルギヤ124は、外歯(ドリブンギヤ122と同じ歯数)が形成されたリングギヤであり、比較的薄いものとされることで、可撓性を有するものとされている。ウェーブジェネレータ126は、楕円カム板128と、楕円カム板128の外周に嵌められたベアリング130とを含んで構成される。楕円カム板128は、自身の中心に軸穴が設けられており、その軸穴にモータ軸100の車両前方部を嵌入させた状態で、モータ軸100に相対回転不能に接続されている。ベアリング130の外周には、フレキシブルギヤ124が装着されている。そのフレキシブルギヤ124は、ウェーブジェネレータ126によって楕円状に変形させられており、楕円の長軸部分における2箇所で、ステータギヤ120,ドリブンギヤ122と噛合し、他の部分では噛合しない状態とされている。   FIG. 3 shows an exploded view of the harmonic gear mechanism 80, and the configuration and function of the harmonic gear mechanism 80 will be described with reference to this figure. The harmonic gear mechanism 80 includes a stator gear 120 as a first ring gear, a driven gear 122 as a second ring gear, a flexible gear 124 that meshes with them, and a wave generator 126 that supports the flexible gear 124 so as to be able to go around. Has been. The stator gear 120 is a ring gear with internal teeth formed, is fixed to the vehicle front side of the inner peripheral surface of the housing 60, and is not rotatable relative to the housing 60. The driven gear 122 is a ring gear in which internal teeth (the number of teeth slightly smaller than the number of teeth of the stator gear, for example, two fewer teeth) is formed. The driven gear 122 is fixed to the outer peripheral portion of the flange portion 88 of the output shaft 66 and is output. It is impossible to rotate relative to the shaft 66. The flexible gear 124 is a ring gear in which external teeth (the same number of teeth as the driven gear 122) are formed. The flexible gear 124 is made to be relatively thin so as to have flexibility. The wave generator 126 includes an elliptical cam plate 128 and a bearing 130 fitted on the outer periphery of the elliptical cam plate 128. The elliptic cam plate 128 is provided with a shaft hole at its center, and is connected to the motor shaft 100 so as not to rotate relative to the shaft hole with the vehicle front portion of the motor shaft 100 fitted therein. A flexible gear 124 is attached to the outer periphery of the bearing 130. The flexible gear 124 is deformed into an ellipse by a wave generator 126, and meshes with the stator gear 120 and the driven gear 122 at two locations on the major axis portion of the ellipse, and does not mesh with other portions.

モータ軸100のステータギヤ120に対する回転を禁止した状態で、ステータギヤ120を回転させた場合、ステータギヤ120とともにウェーブジェネレータ126も回転し、それらの間に位置するフレキシブルギヤ124もそれらと一体的に回転する。それにより、フレキシブルギヤ124と噛合するドリブンギヤ122も、ステータギヤ120と同方向に回転するのであり、ドリブンギヤ122は、ステータギヤ120の回転に対して1:1の比で回転するのである。なお、この比は、ステータギヤ120の回転量に対するドリブンギヤ122の回転量の比である回転比であって、ウェーブジェネレータ126をステータギヤ120に対して固定した状態における固定的な比である基本回転比(=1)である。   When the stator gear 120 is rotated in a state where the rotation of the motor shaft 100 with respect to the stator gear 120 is prohibited, the wave generator 126 is rotated together with the stator gear 120, and the flexible gear 124 positioned therebetween is also rotated integrally therewith. Accordingly, the driven gear 122 that meshes with the flexible gear 124 also rotates in the same direction as the stator gear 120, and the driven gear 122 rotates at a ratio of 1: 1 with respect to the rotation of the stator gear 120. This ratio is a rotation ratio that is the ratio of the rotation amount of the driven gear 122 to the rotation amount of the stator gear 120, and is a basic rotation ratio (a rotation ratio that is fixed when the wave generator 126 is fixed to the stator gear 120). = 1).

また、モータ軸100を回転させてウェーブジェネレータ126を回転させる場合を考える。まず、説明を単純化するために、ステータギヤ120を固定させて考えれば、ウェーブジェネレータ126を回転させた場合、フレキシブルギヤ124は弾性変形し、噛合位置を移動させつつ回転する。ステータギヤ120とドリブンギヤ122との歯数が異なるため、ステータギヤ120とドリブンギヤ122との間には、ウェーブジェネレータ126の1回転あたり2歯分の回転位相差が生じることになる。ステータギヤ120の回転方向とウェーブジェネレータ126との回転方向が同じであれば、ドリブンギヤ122は、上記基本回転比以下に減速される。逆に、ステータギヤ120の回転方向とウェーブジェネレータ126との回転方向が反対であれば、ドリブンギヤ122は、上記基本回転比以上に増速される。なお、増速,減速の程度は、ウェーブジェネレータ126の回転速度に依存するため、VGRSモータ100の回転速度を変更することによって、ステータギヤ120の回転量に対するドリブンギヤ122の回転量の比である回転比を任意に変更することが可能である。このようにして、ハーモニックギヤ機構80は、入力軸62の回転を、回転比を変更可能に出力軸66に伝達するのである。   Also, consider the case where the wave generator 126 is rotated by rotating the motor shaft 100. First, in order to simplify the explanation, if the stator gear 120 is fixed, when the wave generator 126 is rotated, the flexible gear 124 is elastically deformed and rotates while moving the meshing position. Since the number of teeth of the stator gear 120 and the driven gear 122 is different, a rotational phase difference corresponding to two teeth per rotation of the wave generator 126 is generated between the stator gear 120 and the driven gear 122. If the rotation direction of the stator gear 120 and the rotation direction of the wave generator 126 are the same, the driven gear 122 is decelerated below the basic rotation ratio. On the contrary, if the rotation direction of the stator gear 120 and the rotation direction of the wave generator 126 are opposite, the driven gear 122 is accelerated to the basic rotation ratio or higher. Since the degree of acceleration and deceleration depends on the rotation speed of the wave generator 126, the rotation ratio that is the ratio of the rotation amount of the driven gear 122 to the rotation amount of the stator gear 120 is changed by changing the rotation speed of the VGRS motor 100. Can be arbitrarily changed. In this way, the harmonic gear mechanism 80 transmits the rotation of the input shaft 62 to the output shaft 66 so that the rotation ratio can be changed.

以上のような構造から、VGRSアクチュエータ16は、上記回転比を変更することで、ステアリングホイール20の操作角に対する車輪42の転舵角の比である操作転舵比(伝達比)を変更するものとされている。なお、VGRSアクチュエータ16においては、ステータギヤ120,そのステータギヤ120が固定されたハウジング60,そのハウジング60に回転可能に設けられた入力軸62が第1要素として機能し、ドリブンギヤ122,そのドリブンギヤ122が固定された出力軸66が第2要素として機能し、また、ステータギヤ120およびドリブンギヤ122と噛合するフレキシブルギヤ124,そのフレキシブルギヤ124に装着されたウェーブジェネレータ126,そのウェーブジェネレータ126が接続されたモータ軸100等が第3要素として機能するのであり、それら3つの要素を含んで差動機構が構成されている。   From the structure as described above, the VGRS actuator 16 changes an operation turning ratio (transmission ratio) that is a ratio of the turning angle of the wheel 42 to the operation angle of the steering wheel 20 by changing the rotation ratio. It is said that. In the VGRS actuator 16, the stator gear 120, the housing 60 to which the stator gear 120 is fixed, and the input shaft 62 rotatably provided on the housing 60 function as a first element, and the driven gear 122 and the driven gear 122 are fixed. The output shaft 66 that functions as the second element, the flexible gear 124 that meshes with the stator gear 120 and the driven gear 122, the wave generator 126 that is mounted on the flexible gear 124, and the motor shaft 100 to which the wave generator 126 is connected. Etc. function as the third element, and the differential mechanism is configured by including these three elements.

また、操作装置10は、ステアリング操作制限装置として、ステアリングシャフト24の回転を制限するロック装置150を備えている。図4に、そのロック装置150の構造を示す。ロック装置150は、電磁式ソレノイド152を駆動源とするものであり、そのソレノイド152と、シャフト24の外周に固定して設けられたロックホルダ154とを含んで構成されている。ロックホルダ154は、シャフト24の車両前方側にそれと同軸的に固定されており、ロックホルダ154の外周部には、複数の係止溝156が等角度ピッチで設けられている。また、ソレノイド152は、、励磁状態においてプランジャピン158が前進する構造のものであり、チューブ26の外周部におけるロックホルダ154に相応する位置に設けられている。プランジャピン158が前進した状態において、それの先端部が、チューブ26を貫通して設けられたピン孔160から内部に突出し、ロックホルダ154の係止溝156のいずれかに係合するようにされている。その係合状態において、ロックホルダ154の回転、つまりシャフト24の回転が制限されることにより、ステアリングホイール20の操作が制限される。なお、プランジャピン158が係止溝156に係合して一方向への回転が禁止された状態においても、反対方向へ僅かな回転が許容される構造とされている。   Further, the operating device 10 includes a lock device 150 that limits the rotation of the steering shaft 24 as a steering operation limiting device. FIG. 4 shows the structure of the locking device 150. The lock device 150 uses an electromagnetic solenoid 152 as a drive source, and includes the solenoid 152 and a lock holder 154 that is fixed to the outer periphery of the shaft 24. The lock holder 154 is fixed coaxially to the vehicle front side of the shaft 24, and a plurality of locking grooves 156 are provided at equal angular pitches on the outer periphery of the lock holder 154. The solenoid 152 has a structure in which the plunger pin 158 advances in an excited state, and is provided at a position corresponding to the lock holder 154 on the outer peripheral portion of the tube 26. In the state where the plunger pin 158 has advanced, the tip end portion of the plunger pin 158 protrudes from the pin hole 160 provided through the tube 26 and engages with one of the locking grooves 156 of the lock holder 154. ing. In the engaged state, the operation of the steering wheel 20 is restricted by restricting the rotation of the lock holder 154, that is, the rotation of the shaft 24. In addition, even when the plunger pin 158 is engaged with the locking groove 156 and the rotation in one direction is prohibited, a slight rotation in the opposite direction is allowed.

<ECUによる制御>
以上のように説明した構造の本ステアリングシステムは、ECU18によって制御される。ECU18は、コンピュータを主体とするものであり、先に述べた操作角センサ28、モータ回転角センサ110、および車両走行速度v(以下、「車速v」と略す場合がある)を検出するための車速センサ180等の各種センサが接続されている。ちなみに、車速センサ180は、各車輪42の回転速に基づいて車速が取得されるような構成であってもよい。また、ECU18は、助勢機構50のアシストモータ52,VGRSアクチュエータ16のVGRSモータ82,およびロック装置150のソレノイド152が、ぞれぞれの駆動回路(ドライバ)を介して接続されており、それらの動作の制御を行うものとされている。ECU18のコンピュータには、後に説明する転舵制御プログラム、ステアリングシステムの制御に関する各種のデータ等が記憶されている。
<Control by ECU>
The steering system having the structure described above is controlled by the ECU 18. The ECU 18 is mainly a computer, and detects the operation angle sensor 28, the motor rotation angle sensor 110, and the vehicle travel speed v (hereinafter sometimes abbreviated as “vehicle speed v”) described above. Various sensors such as a vehicle speed sensor 180 are connected. Incidentally, the vehicle speed sensor 180 may be configured such that the vehicle speed is acquired based on the rotational speed of each wheel 42. The ECU 18 is connected to the assist motor 52 of the assist mechanism 50, the VGRS motor 82 of the VGRS actuator 16, and the solenoid 152 of the lock device 150 via respective drive circuits (drivers). It is supposed to control the operation. The computer of the ECU 18 stores a steering control program, which will be described later, various data related to the control of the steering system, and the like.

ECU16は、ステアリングホイール20の操作角に応じた転舵角となる車輪42の転舵を実現すべく、VGRSアクチュエータ16のVGRSモータ82を制御するとともに、ピニオン軸32の有するトーションバーの捻り量に基づいて推定された操舵トルクTに応じた助勢力を発揮するように、助勢機構50のアシストモータ52を制御する。VGRSアクチュエータ16の制御について詳しく言えば、ステアリングホイール20の操作角に基づいて目標となる車輪42の転舵角が決定され、実際の転舵角が目標転舵角となるようにVGRSアクチュエータ16を制御する。ただし、本ステアリングシステムにおいては、車輪42の転舵速度を設定上限速度内に制限すべく、設定上限速度に基づいて目標転舵角を補正し、その目標転舵角となるようにVGRSモータ82を制御するようになっている。以下に、上記の制御を詳しく説明する。   The ECU 16 controls the VGRS motor 82 of the VGRS actuator 16 in order to realize the turning of the wheel 42 having a turning angle corresponding to the operation angle of the steering wheel 20, and adjusts the torsion bar twist amount of the pinion shaft 32. The assist motor 52 of the assist mechanism 50 is controlled so that the assist force according to the steering torque T estimated based on the assist torque is exhibited. More specifically regarding the control of the VGRS actuator 16, the turning angle of the target wheel 42 is determined based on the operation angle of the steering wheel 20, and the VGRS actuator 16 is adjusted so that the actual turning angle becomes the target turning angle. Control. However, in the present steering system, in order to limit the turning speed of the wheels 42 within the set upper limit speed, the target turning angle is corrected based on the set upper limit speed, and the VGRS motor 82 is set to the target turning angle. Is to control. The above control will be described in detail below.

この制御は、上述したように、操作角センサ28の検出信号に基づいて取得されたステアリングホイール20の操作角δに基づいて目標転舵角ψ*が決定され、その目標転舵角ψ*となるように車輪42を転舵させるものである。その目標転舵角ψ*は、車速vに応じて変更されるものであり、車速vに応じたステータギヤ120とドリブンギヤ122との回転比f(v)が、図5の実線に示すように変更可能に定められている。ちなみに、図に示す破線は、ウェーブジェネレータ126のステータギヤ120に対する回転を禁止した状態における回転比である基本回転比fB(=1)である。この図5の関係より、車速センサ180の検出信号に基づいて取得された車速vに対する回転比f(v)が決定され、その回転比f(v)に基づいて目標転舵角ψ*が決定される。つまり、目標転舵角ψ*は、操作角δと回転比f(v)とに基づいて決定されるのであり、次式によって求めることができる。
ψ*=δ・f(v)
In this control, as described above, the target turning angle ψ * is determined based on the operation angle δ of the steering wheel 20 acquired based on the detection signal of the operation angle sensor 28, and the target turning angle ψ * The wheel 42 is steered so as to become. The target turning angle ψ * is changed according to the vehicle speed v, and the rotation ratio f (v) between the stator gear 120 and the driven gear 122 corresponding to the vehicle speed v is changed as shown by the solid line in FIG. It is defined as possible. Incidentally, a broken line shown in the figure is a basic rotation ratio f B (= 1) that is a rotation ratio in a state where the rotation of the wave generator 126 relative to the stator gear 120 is prohibited. From the relationship of FIG. 5, the rotation ratio f (v) with respect to the vehicle speed v acquired based on the detection signal of the vehicle speed sensor 180 is determined, and the target turning angle ψ * is determined based on the rotation ratio f (v). Is done. That is, the target turning angle ψ * is determined based on the operation angle δ and the rotation ratio f (v), and can be obtained by the following equation.
ψ * = δ · f (v)

また、車輪42の転舵角は、先に述べたハーモニックギヤ機構80の構成から解るように、ステアリングホイール20と連結されたステータギヤ120の回転量と、VGRSモータ82のモータ軸100と連結されるウェーブジェネレータ126の回転量とによって決まるドリブンギヤ122の回転量に対応している。つまり、車輪42の転舵角は、ステアリングホイール20の操作角とVGRSモータ82の回転角とによって決まるのであり、本ステアリングシステムでは、入力されたステアリングホイール20の操作角δに対して、VGRSモータ82の回転角を制御することで、車輪42の転舵角を制御するようにされている。つまり、この制御では、まず、目標転舵角ψ*に対応した目標モータ回転角θ*が決定されるのである。その目標モータ回転角θ*は、目標転舵角ψ*のうちモータ軸100,ウェーブジェネレータ126を固定した状態でステアリングホイール20から車輪42に伝達される分を差し引いた角度に対応するのであり、回転比f(v)に応じた第2要素の回転角から基本回転比fB(=1)に応じた第2要素の回転角を差し引いた角度となる。つまり、目標モータ回転角θ*は、次式によって演算される。
θ*=δ・{f(v)−fB
次いで、モータ回転角センサ110の検出信号に基づいて実際のモータ回転角θが取得され、目標モータ回転角θ*に対する実モータ回転角θの偏差であるモータ回転角偏差Δθ(=θ*−θ)が認定され、そのモータ回転角偏差Δθが0となるように、VGRSモータ82への供給電流Iが決定されるのである。
Further, the turning angle of the wheel 42 is connected to the rotation amount of the stator gear 120 connected to the steering wheel 20 and the motor shaft 100 of the VGRS motor 82 as understood from the configuration of the harmonic gear mechanism 80 described above. This corresponds to the rotation amount of the driven gear 122 determined by the rotation amount of the wave generator 126. That is, the turning angle of the wheel 42 is determined by the operation angle of the steering wheel 20 and the rotation angle of the VGRS motor 82. In this steering system, the VGRS motor is applied to the input operation angle δ of the steering wheel 20. The turning angle of the wheel 42 is controlled by controlling the rotation angle 82. That is, in this control, first, the target motor rotation angle θ * corresponding to the target turning angle ψ * is determined. The target motor rotation angle θ * corresponds to an angle obtained by subtracting the amount transmitted from the steering wheel 20 to the wheel 42 in a state where the motor shaft 100 and the wave generator 126 are fixed in the target turning angle ψ *. This is an angle obtained by subtracting the rotation angle of the second element corresponding to the basic rotation ratio f B (= 1) from the rotation angle of the second element corresponding to the rotation ratio f (v). That is, the target motor rotation angle θ * is calculated by the following equation.
θ * = δ · {f (v) −f B }
Next, the actual motor rotation angle θ is acquired based on the detection signal of the motor rotation angle sensor 110, and the motor rotation angle deviation Δθ (= θ * −θ), which is the deviation of the actual motor rotation angle θ from the target motor rotation angle θ *. ) Is recognized, and the supply current I to the VGRS motor 82 is determined so that the motor rotation angle deviation Δθ becomes zero.

VGRSモータ82への供給電流Iは、ECU18において、上記モータ転舵角偏差Δθに基づき、次式のPD制御則に従って決定される。
I=KP・Δθ+KD・Δθ’
ここで、第1項,第2項は、それぞれ、供給電流Iにおける比例項成分,微分項成分を、KP,KDは、それぞれ、比例ゲイン,微分ゲインを意味する。そして、その決定された供給電流Iは、駆動回路であるインバータを介して、VGRSモータ82に供給される。
The supply current I to the VGRS motor 82 is determined in the ECU 18 according to the following PD control law based on the motor turning angle deviation Δθ.
I = K P · Δθ + K D · Δθ '
Here, the first term and the second term mean the proportional term component and the derivative term component in the supply current I, respectively, and K P and K D mean the proportional gain and the differential gain, respectively. The determined supply current I is supplied to the VGRS motor 82 via an inverter which is a drive circuit.

なお、上記目標転舵角は、図5から解るように、車両の走行速度が高くなるにつれて回転比が小さくなるように設定されている。つまり、車両の走行速度が高速である場合には、ステアリングホイール20の操作角に対する車輪42の転舵量が小さくされ、車両が速く走行している場合において、車両操作の安定性を向上させることができる。逆に、車両の走行速度が比較的低速である場合は、ステアリングホイール20の操作角に対する転舵車輪42の転舵量が大きくされ、ステアリング操作の容易性を向上させることが可能となる。   The target turning angle is set so that the rotation ratio decreases as the traveling speed of the vehicle increases, as can be seen from FIG. That is, when the traveling speed of the vehicle is high, the turning amount of the wheel 42 with respect to the operation angle of the steering wheel 20 is reduced, and the stability of the vehicle operation is improved when the vehicle is traveling fast. Can do. On the contrary, when the traveling speed of the vehicle is relatively low, the steering amount of the steered wheel 42 with respect to the operation angle of the steering wheel 20 is increased, and the ease of steering operation can be improved.

上述したように、本ステアリングシステムでは、車速の低速域においてステアリングホイール20の操作角に対する転舵角が大きくされているため、車輪42の転舵速度ωが比較的高くなる。例えば、車両が停止状態あるいはかなり低速で走行している状態で、速いステアリング操作がなされ、その操作速度に応じた転舵速度で転舵を行うと、車輪42を据え切り状態あるいはそれに近い状態で転舵させることとなる。つまり、車輪42の転舵を助勢するアシストモータ52への負荷は、大きなものとなるのである。そこで、アシストモータ52への負荷を低減するために、ECU16は、車両の走行速度が設定閾走行速度v0以下である場合には、速いステアリング操作が行われても、車輪42の転舵速度ωを設定上限速度ωlimitに制限する制御を行うようにされている。 As described above, in the present steering system, since the turning angle with respect to the operation angle of the steering wheel 20 is increased in the low speed range of the vehicle speed, the turning speed ω of the wheels 42 is relatively high. For example, when the vehicle is stopped or traveling at a considerably low speed and a fast steering operation is performed and the vehicle is steered at a steering speed corresponding to the operation speed, the wheel 42 is in a stationary state or a state close thereto. It will be steered. That is, the load on the assist motor 52 that assists the turning of the wheels 42 becomes large. Therefore, in order to reduce the load on the assist motor 52, ECU 16, when the traveling speed of the vehicle is less than or equal to a set threshold speed v 0 is also performed fast steering operation, the steering speed of the wheel 42 Control is performed to limit ω to a set upper limit speed ω limit .

車輪42を転舵させると、車輪42のタイヤは、ねじり変形するのであるが、車速に対して転舵速度が速い場合には、タイヤの変形量が限界を超えて、路面とタイヤの接地面との間ですべりが発生する。この制御においては、上記設定上限速度ωlimitが、そのタイヤの変形量が最大となる速度に設定されている。なお、その設定上限速度ωlimitは、車速vに応じて変更されるものであり、図6に示すように、車速vが低くなるにつれて低くされ、車速0においては設定上限速度ωlimitも0とされる。 When the wheel 42 is steered, the tire of the wheel 42 is torsionally deformed. However, when the steered speed is higher than the vehicle speed, the amount of deformation of the tire exceeds the limit, and the road surface and the ground contact surface of the tire Slip occurs between the two. In this control, the set upper limit speed ω limit is set to a speed that maximizes the amount of deformation of the tire. Incidentally, the prescribed upper speed limit omega limit is intended to be changed according to the vehicle speed v, as shown in FIG. 6, is lowered as the vehicle speed v becomes lower, and 0 is also set the upper limit speed omega limit in vehicle speed 0 Is done.

上述の転舵速度を制限する制御を、さらに詳しく説明する。車速vが上記設定閾走行速度v0以下である場合には、まず、その車速vに対応した設定上限速度ωlimitが決定される。その設定上限速度ωlimitで車輪42を転舵させた場合の転舵角の変化量に対応するVGRSモータ82の上限モータ回転角変化量Δθlimitが演算されるとともに、その場合の中立位置からのモータ回転角である上限モータ回転角θlimi(=θ+Δθlimit)が決定される。その上限モータ回転角変化量Δθlimitの演算は、設定上限速度ωlimitに対応したステアリングホイール20の操作速度に基づいて行われるのであり、この制御においては、ある微少な時間の経過に対する操作角変化量Δδに基づいて行われる。この上限モータ回転角変化量Δθlimitの演算前には、操作角変化量Δδが取得されるとともに、設定上限速度ωlimitに対応した上限操作角変化量Δδlimitが決定され、それら操作角変化量Δδ,上限操作角変化量Δδlimit、および前述の車速vに応じた回転比f(v)に基づいて、次式によって演算される。
Δθlimi=Δδlimit・f(v)−Δδ・fB
The above-described control for limiting the turning speed will be described in more detail. When the vehicle speed v is equal to or less than the set threshold travel speed v 0 , first, a set upper limit speed ω limit corresponding to the vehicle speed v is determined. The upper limit motor rotation angle change amount Δθ limit of the VGRS motor 82 corresponding to the change amount of the turning angle when the wheel 42 is steered at the set upper limit speed ω limit is calculated, and in this case, from the neutral position The upper limit motor rotation angle θ limi (= θ + Δθ limit ) that is the motor rotation angle is determined. The calculation of the upper limit motor rotation angle change amount Δθ limit is performed based on the operation speed of the steering wheel 20 corresponding to the set upper limit speed ω limit . In this control, the change in the operation angle with respect to a certain minute time elapses. This is done based on the quantity Δδ. Before the calculation of the upper limit motor rotation angle variation [Delta] [theta] limit, together with the operation angle variation .DELTA..delta is acquired, determines the upper limit operation angle variation .DELTA..delta limit corresponding to the set upper limit speed omega limit, they operated angle variation Based on Δδ, the upper limit operating angle change amount Δδ limit , and the rotation ratio f (v) corresponding to the vehicle speed v described above, the following equation is used.
Δθ limi = Δδ limit · f (v) −Δδ · f B

この上限モータ回転角θlimiが、前述の目標モータ回転角θ*より小さい場合には、前述した目標転舵角ψ*となるように車輪42を転舵させた場合の転舵速度が、設定上限速度ωlimitを超えると判定され、目標モータ回転角θ*が上限モータ回転角θlimitに補正されるのである。この場合、モータ回転角偏差Δθは、上限モータ回転角変化量Δθlimitと認定され、その転舵量偏差Δθに基づき、先に示したPD制御則に従って、VGRSモータ82への供給電流Iが決定される。このように、設定上限速度ωlimitでの車輪の転舵が実現されるのである。 When this upper limit motor rotation angle θ limi is smaller than the aforementioned target motor rotation angle θ *, the turning speed when the wheel 42 is turned so as to be the aforementioned target turning angle ψ * is set. It is determined that the upper limit speed ω limit is exceeded, and the target motor rotation angle θ * is corrected to the upper limit motor rotation angle θ limit . In this case, the motor rotation angle deviation Δθ is recognized as the upper limit motor rotation angle change amount Δθ limit, and the supply current I to the VGRS motor 82 is determined based on the turning amount deviation Δθ based on the PD control law described above. Is done. In this way, wheel turning at the set upper limit speed ω limit is realized.

また、この制御では、ステアリングホイール20の操作角δが、車輪42の限界の転舵角に対応する操作角δmaxを超えないように、先に述べたロック装置150の作動、詳しくは、ソレノイド152の励磁が行われる。例えば、車両が停止している状態において、上述した転舵速度を制限する制御が行われている場合、車輪42は全く転舵されないため、ステアリングホイール20を制限なく回転可能な状態となるが、ロック装置150によってそのことを回避可能である。また、ステアリング操作が制限なく行われると、先に述べたVGRSモータ82への給電ケーブル114が異常に引っ張られて断線する虞もあるが、ステアリング操作を制限することで、その断線も防止することが可能である。ちなみに、先に述べたように操作角に対する転舵角は変更可能とされているため、車輪42の限界の転舵角に対応する操作角δmaxは、車速vに応じた回転比f(v)に基づいて決定されるようにされている。 In this control, the operation of the locking device 150 described above, more specifically, the solenoid, in detail, is performed so that the operation angle δ of the steering wheel 20 does not exceed the operation angle δ max corresponding to the limit turning angle of the wheel 42. 152 is excited. For example, in the state where the vehicle is stopped, when the above-described control for limiting the steering speed is performed, the wheel 42 is not steered at all, and thus the steering wheel 20 can be rotated without limitation. This can be avoided by the locking device 150. In addition, if the steering operation is performed without limitation, the power supply cable 114 to the VGRS motor 82 described above may be abnormally pulled and disconnected, but the disconnection can be prevented by limiting the steering operation. Is possible. Incidentally, since the turning angle with respect to the operation angle can be changed as described above, the operation angle δ max corresponding to the limit turning angle of the wheel 42 is the rotation ratio f (v corresponding to the vehicle speed v. ) To be determined based on.

<ステアリングシステムの制御プログラム>
本ステアリングシステムの制御は、図7にフローチャートを示す転舵制御プログラムが実行されることによって行われる。その制御プログラムは、ECU18が有するコンピュータに格納されており、イグニッションスイッチがON状態とされた後、短い時間間隔をおいて繰り返し実行される。以下に、その転舵制御の流れを、図7に示すフローチャートを参照しつつ、詳しく説明する。
<Steering system control program>
The steering system is controlled by executing a steering control program whose flowchart is shown in FIG. The control program is stored in a computer included in the ECU 18, and is repeatedly executed at short time intervals after the ignition switch is turned on. Hereinafter, the flow of the turning control will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

転舵制御では、まず、ステップ1(以下、「S1」と略す、他のステップも同様である)において、車速vとステアリングホイール20の操作角δとが取得される。次いで、S2において、その取得された車速vに基づいて、ステータギヤ120とドリブンギヤ122との回転比f(v)が決定され、その回転比f(v)とS1において取得された操作角δとに基づき、目標モータ回転角θ*が決定される。ECU18(詳しくは、それのコンピュータ)内には、車速vをパラメータとする回転比f(v)の図6に示したマップデータが格納されており、そのマップデータを参照して、回転比f(v)が決定され、また、操作角δと回転比f(v)とに基づき、ECU18内に格納されたマップデータを参照して、目標モータ回転角θ*が決定される。次に、S3において、実モータ回転角θが取得される。   In the turning control, first, in step 1 (hereinafter abbreviated as “S1”, the same applies to other steps), the vehicle speed v and the operation angle δ of the steering wheel 20 are acquired. Next, in S2, the rotation ratio f (v) between the stator gear 120 and the driven gear 122 is determined based on the acquired vehicle speed v, and the rotation ratio f (v) and the operation angle δ acquired in S1 are determined. Based on this, the target motor rotation angle θ * is determined. The ECU 18 (specifically, its computer) stores the map data shown in FIG. 6 of the rotation ratio f (v) with the vehicle speed v as a parameter. The rotation ratio f is referred to with reference to the map data. (v) is determined, and the target motor rotation angle θ * is determined with reference to the map data stored in the ECU 18 based on the operation angle δ and the rotation ratio f (v). Next, in S3, the actual motor rotation angle θ is acquired.

次いで、S4において、車速vが設定閾走行速度v0以内か否かが判定される。車速vが設定閾走行速度v0より速い場合には、転舵速度を制限しないため、S10において、S2において決定された目標モータ回転角θ*とS3において取得した実モータ回転角θとの偏差であるモータ回転角偏差Δθが認定される。 Then, in S4, whether or not the vehicle speed v is set threshold speed v 0 within is determined. When the vehicle speed v is faster than the set threshold travel speed v 0 , the steering speed is not limited. Therefore, in S10, the difference between the target motor rotation angle θ * determined in S2 and the actual motor rotation angle θ acquired in S3. The motor rotation angle deviation Δθ is recognized.

また、S4において、車速vが設定閾走行速度v0以内である場合には、転舵速度を制限するか否かを判定する必要がある。この場合、まず、S5において、1回前のプログラム実行時の操作角と今回の実行において取得した操作角δから、操作角変化量Δδが取得される。次いで、S6において、その取得された車速vに基づいて、設定上限速度ωlimitで車輪42を転舵させた場合の転舵角の変化量に対応するVGRSモータ82の上限モータ回転角変化量Δθlimitが決定され、その上限モータ回転角変化量Δθlimit、S5において取得された操作角変化量Δδ、および先に決定されたf(v)に基づき、上限モータ回転角θlimitが決定される。ECU18内には、車速vをパラメータとする上限モータ回転角変化量Δθlimitのマップデータが格納されており、そのマップデータを参照して、上限モータ回転角変化量Δθlimitが決定され、また、操作角変化量Δδ,上限モータ回転角変化量Δθlimit,回転比f(v)とに基づき、コンピュータ内に格納されたマップデータを参照して、上限モータ回転角θlimitが決定される。 Further, in S4, when the vehicle speed v is within set threshold speed v 0, it is necessary to determine whether to limit the turning speed. In this case, first, in S5, the operation angle change amount Δδ is acquired from the operation angle at the previous execution of the program and the operation angle δ acquired at the current execution. Next, in S6, based on the acquired vehicle speed v, the upper limit motor rotation angle change amount Δθ of the VGRS motor 82 corresponding to the change amount of the turning angle when the wheel 42 is steered at the set upper limit speed ω limit. limit is determined, and upper limit motor rotation angle θ limit is determined based on upper limit motor rotation angle change amount Δθ limit , operation angle change amount Δδ acquired in S5, and f (v) previously determined. The ECU 18 stores map data of the upper limit motor rotation angle change amount Δθ limit using the vehicle speed v as a parameter, and the upper limit motor rotation angle change amount Δθ limit is determined with reference to the map data. Based on the operation angle change amount Δδ, the upper limit motor rotation angle change amount Δθ limit and the rotation ratio f (v), the upper limit motor rotation angle θ limit is determined with reference to the map data stored in the computer.

次いで、S7において、S6において決定された上限モータ回転角θlimitが目標モータ回転角θ*以下であるか否かが判定される。上限モータ回転角θlimitが目標モータ回転角θ*以下である場合には、転舵速度を制限する必要がないため、S10において、、モータ回転角偏差Δθが、目標モータ回転角θ*と実モータ回転角θとの偏差と認定される。また、上限モータ回転角θlimitが目標モータ回転角θ*より大きい場合には、転舵速度を制限する必要があるため、S8において、目標モータ回転角θ*が上限モータ回転角θlimitに補正されて、モータ回転角偏差Δθが、上限モータ回転角θlimitと実モータ回転角θとの偏差、つまり、上限モータ回転角変化量Δθlimitとされるのである。 Next, in S7, it is determined whether or not the upper limit motor rotation angle θ limit determined in S6 is equal to or smaller than the target motor rotation angle θ *. When the upper limit motor rotation angle θ limit is equal to or smaller than the target motor rotation angle θ *, it is not necessary to limit the steering speed. Therefore, in S10, the motor rotation angle deviation Δθ is equal to the target motor rotation angle θ *. It is recognized as a deviation from the motor rotation angle θ. Further, when the upper limit motor rotation angle θ limit is larger than the target motor rotation angle θ *, it is necessary to limit the turning speed. Therefore, in S8, the target motor rotation angle θ * is corrected to the upper limit motor rotation angle θ limit . Thus, the motor rotation angle deviation Δθ is the deviation between the upper limit motor rotation angle θ limit and the actual motor rotation angle θ, that is, the upper limit motor rotation angle change amount Δθ limit .

上述したように、S8あるいはS10において、モータ回転角偏差Δθが認定されれば、S12において、そのモータ回転角偏差ΔθがECU18に送られ、VGRSモータ82への供給電流Iが決定されるのである。この決定された供給電流Iが、指令値として送信され、転舵制御プログラムの1回の実行が終了する。   As described above, if the motor rotation angle deviation Δθ is recognized in S8 or S10, the motor rotation angle deviation Δθ is sent to the ECU 18 in S12, and the supply current I to the VGRS motor 82 is determined. . The determined supply current I is transmitted as a command value, and one execution of the steering control program is completed.

なお、転舵速度を制限する必要があって、S8が実行された後には、S9においてステアリング操作制限制御サブルーチンが実行される。このステアリング操作制限制御サブルーチンは、図8にフローチャートを示す制御を行うルーチンである。この制御は、まず、S21において取得された操作角δが、車輪42の限界の転舵角に対応する最大操作角δmaxより僅かに小さい値に設定された操作角δ0より大きいか否かが判定され、大きい場合には、S23において、それ以上のステアリング操作を阻止するため、ロック装置150によってステアリング操作が禁止される状態、つまり、ソレノイド152が励磁状態とされる。また、操作角δがδ0より小さい場合には、S24において、ステアリング操作が禁止されない状態、つまり、ソレノイド152が消磁状態とされる。なお、ロック装置150がステアリング操作を禁止している状態において、中立位置に戻そうとする操作が入力された場合には、その禁止を解除する必要があるため、S22において中立位置に戻す操作が行われたと判定された場合には、S24においてステアリング操作が禁止されない状態とされる。 Note that it is necessary to limit the steering speed, and after S8 is executed, a steering operation restriction control subroutine is executed in S9. This steering operation restriction control subroutine is a routine for performing the control shown in the flowchart of FIG. In this control, first, whether or not the operation angle δ acquired in S21 is larger than the operation angle δ 0 set to a value slightly smaller than the maximum operation angle δ max corresponding to the limit turning angle of the wheel 42. In S23, in order to prevent further steering operation, a state in which the steering operation is prohibited by the lock device 150, that is, the solenoid 152 is brought into an excited state in S23. If the operation angle δ is smaller than δ 0 , the steering operation is not prohibited in S24, that is, the solenoid 152 is demagnetized. In the state where the lock device 150 prohibits the steering operation, if an operation for returning to the neutral position is input, it is necessary to cancel the prohibition, so that the operation to return to the neutral position is performed in S22. If it is determined that the steering operation has been performed, the steering operation is not prohibited in S24.

以上説明した転舵制御プログラムが、イグニッションスイッチがOFFとされるまで、繰り返し実行されるのである。本ステアリングシステムのECU18においては、S1〜S3,S10の処理を実行する部分を含んで目標転舵量決定部が構成され、S4〜S8の処理を実行する部分を含んで転舵速度制限部が構成されている。   The steering control program described above is repeatedly executed until the ignition switch is turned off. In the ECU 18 of the present steering system, the target turning amount determining unit is configured to include a part for executing the processes of S1 to S3 and S10, and the steering speed limiting part is included to include a part for executing the processes of S4 to S8. It is configured.

本発明の実施例である車両用ステアリングシステムの全体構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a vehicle steering system that is an embodiment of the present invention. 図1に示す伝達比変更アクチュエータとしてのVGRSアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the VGRS actuator as a transmission ratio change actuator shown in FIG. 図2に示すハーモニックギヤ機構の分解図である。FIG. 3 is an exploded view of the harmonic gear mechanism shown in FIG. 2. 図1に示すステアリング操作制限装置としてのロック装置の構造を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows the structure of the locking device as a steering operation limiting device shown in FIG. 車両の走行速度に対する第1要素と第2要素との回転比の関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship of the rotation ratio of the 1st element and the 2nd element with respect to the travel speed of a vehicle. 車両の走行速度と転舵速度の設定上限速度との関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between the travel speed of a vehicle, and the setting upper limit speed of steering speed. 図1に示す電子制御ユニットによって実行される転舵制御プログラムを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the steering control program performed by the electronic control unit shown in FIG. 転舵制御プログラムにおいて実行されるステアリング操作制限制御サブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the steering operation restriction | limiting control subroutine performed in a steering control program.

符号の説明Explanation of symbols

10:操作装置 12:転舵装置 14:転舵ユニット(動作変換機構) 16:VGRSアクチュエータ(伝達比変更アクチュエータ) 18:電子制御ユニット(制御装置) 20:ステアリングホイール(ステアリング操作部材) 28:操作角センサ 52:アシストモータ(助勢源) 80:ハーモニックギヤ機構 82:VGRSモータ(駆動源) 100:モータ軸 110:モータ回転角センサ 120:ステータギヤ(第1要素) 122:ドリブンギヤ(第2要素) 124:フレキシブルギヤ(第3要素) 126:ウェーブジェネレータ(第3要素) 150:ロック装置(ステアリング操作制限装置) 180:車速センサ
10: Operation device 12: Steering device 14: Steering unit (motion conversion mechanism) 16: VGRS actuator (transmission ratio change actuator) 18: Electronic control unit (control device) 20: Steering wheel (steering operation member) 28: Operation Angle sensor 52: Assist motor (assistance source) 80: Harmonic gear mechanism 82: VGRS motor (drive source) 100: Motor shaft 110: Motor rotation angle sensor 120: Stator gear (first element) 122: Driven gear (second element) 124 : Flexible gear (third element) 126: Wave generator (third element) 150: Locking device (steering operation limiting device) 180: Vehicle speed sensor

Claims (6)

ステアリング操作部材と、
アクチュエータと、そのアクチュエータを前記ステアリング操作部材の操作量に基づいて制御する制御装置とを有し、前記ステアリング操作部材の操作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現する転舵装置と
を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記制御装置が、車輪の転舵速度を設定上限速度内に制限すべく、前記アクチュエータを制御する転舵速度制限部を有することを特徴とする車両用ステアリングシステム。
A steering operation member;
A steering device that includes an actuator and a control device that controls the actuator based on an operation amount of the steering operation member, and realizes wheel turning with a steering amount corresponding to the operation amount of the steering operation member A vehicle steering system comprising and
The vehicle steering system according to claim 1, wherein the control device includes a turning speed limiting unit that controls the actuator so as to limit a wheel turning speed within a set upper limit speed.
前記転舵装置が、
自身に伝達される前記ステアリング操作部材の操作量に応じた動作量の伝達動作を車輪の転舵動作に変換するとともに、助勢源を有して自身への伝達動作に依拠する車輪の転舵力を助勢可能とされた動作変換機構を備え、
前記アクチュエータが、
前記ステアリング操作部材と前記動作変換機構との間に設けられ、前記ステアリング操作部材の操作量に対する前記動作変換機構への伝達動作の動作量の比である伝達比を変更する伝達比変更アクチュエータである請求項1に記載の車両用ステアリングシステム。
The steering device is
A wheel turning force that has an assisting source and relies on the action of transmission to itself while converting the action of transmission according to the amount of operation of the steering operation member transmitted to itself into a wheel turning action. Equipped with a motion conversion mechanism capable of assisting
The actuator is
A transmission ratio change actuator that is provided between the steering operation member and the operation conversion mechanism and changes a transmission ratio that is a ratio of an operation amount of a transmission operation to the operation conversion mechanism with respect to an operation amount of the steering operation member; The vehicle steering system according to claim 1.
前記制御装置が、前記ステアリング操作部材の操作量に基づいて目標となる車輪の転舵量である目標転舵量を決定する目標転舵量決定部を有し、前記転舵速度制限部が、前記設定上限速度に基づいて前記目標転舵量を補正するものである請求項1または請求項2に記載の車両用ステアリングシステム。   The control device includes a target turning amount determining unit that determines a target turning amount that is a turning amount of a target wheel based on an operation amount of the steering operation member, and the turning speed limiting unit is The vehicle steering system according to claim 1 or 2, wherein the target turning amount is corrected based on the set upper limit speed. 前記設定上限速度が、車両の走行速度に基づいて設定された請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。   The vehicle steering system according to any one of claims 1 to 3, wherein the set upper limit speed is set based on a traveling speed of the vehicle. 前記設定上限速度が、車両の走行速度とタイヤ剛性とに依拠して定まる路面とタイヤの接地面とのすべりに基づいて設定された請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。   The vehicle steering according to any one of claims 1 to 4, wherein the set upper limit speed is set based on a slip between a road surface and a tire contact surface determined based on a running speed of the vehicle and tire rigidity. system. 当該ステアリングシステムが、前記ステアリング操作部材の操作量を車輪の転舵量に依拠せずに制限するステアリング操作制限装置を備えた請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
The vehicle steering system according to any one of claims 1 to 5, wherein the steering system includes a steering operation restriction device that restricts an operation amount of the steering operation member without depending on a steering amount of a wheel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012131427A (en) * 2010-12-22 2012-07-12 Fuji Heavy Ind Ltd Power steering control device for vehicle
JP2013112188A (en) * 2011-11-29 2013-06-10 Kyb Co Ltd Steering control device
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