JP2008207783A - Steering gear for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バックアップ機構を備えたステア・バイ・ワイヤ方式の車両用操舵装置の改良技術に関する。 The present invention relates to a technique for improving a steer-by-wire vehicle steering apparatus having a backup mechanism.
従来、一般的な車両用操舵装置としては、ステアリングホイールに転舵機構を連結し、ステアリングホイールの操舵力により転舵機構を介して車輪を転舵させる構成のものが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a general vehicle steering apparatus, a structure in which a steering mechanism is connected to a steering wheel and wheels are steered via the steering mechanism by a steering force of the steering wheel is known.
また、近年、ステアリングホイールから転舵機構を機械的に分離し、操舵量に応じて操舵モータが転舵用動力を発生し、この転舵用動力を転舵機構へ伝えることで車輪を転舵させるステア・バイ・ワイヤ式(steer−by−wire、以下「SBW」と略称する)の車両用操舵装置が知られている。 In recent years, the steering mechanism is mechanically separated from the steering wheel, the steering motor generates steering power according to the steering amount, and the steering power is transmitted to the steering mechanism to steer the wheels. A steer-by-wire (steer-by-wire, hereinafter referred to as “SBW”) vehicle steering device is known.
このような車両用操舵装置では、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとが機械的に接続されていないため、操舵モータが故障するとステアリングホイールを操作しても車輪が転舵されなくなる可能性がある。そこで上記従来のステア・バイ・ワイヤ式車両用操舵装置では、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの間に回転規制機構を配置し、操舵モータが正常に機能しているときには回転規制機構でステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的な接続を断ち、操舵モータが故障したときには回転規制機構でステアリングホイールとステアリングギヤボックスとを機械的に接続して車輪を転舵可能にしている(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、上記のステア・バイ・ワイヤ式車両用操舵装置では、従来の一般的な車両用操舵装置とは異なり、舵角センサやピニオンセンサが故障してしまうとステアリング操作に支障をきたすため、舵角センサやピニオンセンサを2系統設けて、これらの検出値を相互に比較することによって、故障モードの検出を行っていた。そのため、従来の一般的な車両用操舵装置に比べて、コストが高くなってしまうという問題があった。 By the way, in the steer-by-wire vehicle steering device described above, unlike a conventional general vehicle steering device, if the steering angle sensor or pinion sensor fails, the steering operation is hindered. A failure mode is detected by providing two systems of angle sensors and pinion sensors and comparing these detection values with each other. Therefore, there has been a problem that the cost becomes higher than that of a conventional general vehicle steering apparatus.
また、上記のステア・バイ・ワイヤ式車両用操舵装置では、ステアリングホイールのハンドルエンド状態を運転者に知らせるために、ステアリングホイールのハンドルエンド時に、操舵反力を急激に重くする必要があったために、操舵反力を付与する反力モータを小型化することができないという問題があった。 In the above steer-by-wire vehicle steering system, the steering reaction force needs to be abruptly increased at the steering wheel handle end in order to inform the driver of the steering wheel handle end state. There is a problem that the reaction force motor for applying the steering reaction force cannot be reduced in size.
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、センサの数を削減してコストダウンを図るとともに、反力モータを小型化できる車両用操舵装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a vehicle steering apparatus capable of reducing the cost by reducing the number of sensors and miniaturizing the reaction force motor. .
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
(1)本発明は、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的接続を絶った状態で、ステアリングホイールの操作量を舵角センサにより検出し、該検出値を電気信号に変換し、その電気信号に基づいてステアリングギヤボックスに設けた操舵モータを駆動して車輪を転舵するとともに、前記操作量に応じてステアリングホイールに接続した操舵反力モータを駆動して該ステアリングホイールに操舵反力を付与する車両用操舵装置において、前記ステアリングホイールと前記ステアリングギヤボックスとを機械的に接続可能な遊星歯車を有したクラッチ機構(例えば、図2の太陽歯車71、遊星歯車72、内歯車73、ロックホイール81に相当)を備え、該クラッチ機構の一部をなすロックホイール(例えば、図2のロックホイール81に相当)をブラシレスモータ(例えば、図2のブラシレスモータ82に相当)により制御する制御手段(例えば、図1の制御部61に相当)を備えたことを特徴とする車両用操舵装置を提案している。
The present invention proposes the following matters in order to solve the above problems.
(1) In the present invention, in a state where the mechanical connection between the steering wheel and the steering gear box is cut off, the operation amount of the steering wheel is detected by a steering angle sensor, and the detected value is converted into an electric signal. The steering motor provided in the steering gear box is driven based on the above to steer the wheel, and the steering reaction force motor connected to the steering wheel is driven according to the operation amount to apply the steering reaction force to the steering wheel. In the vehicle steering apparatus, a clutch mechanism having planetary gears capable of mechanically connecting the steering wheel and the steering gear box (for example, the
この発明によれば、クラッチ機構の一部をなすロックホイールをブラシレスモータにより制御することからギア比を制御することができる。また、従来のロックピンを用いたロック機構と異なり、ロックホイールをブラシレスモータにより制御することから、従来のロック機構において生じていたロック時のガタツキを防止することができる。 According to the present invention, the gear ratio can be controlled by controlling the lock wheel forming a part of the clutch mechanism by the brushless motor. Further, unlike the lock mechanism using the conventional lock pin, the lock wheel is controlled by the brushless motor, so that it is possible to prevent the backlash at the time of the lock that has occurred in the conventional lock mechanism.
(2)本発明は、(1)の車両用操舵装置について、舵角センサ(例えば、図1の舵角センサ23に相当)、ピニオンセンサ(例えば、図1のピニオンセンサ41に相当)およびブラシレスモータの回転角センサの故障を検出する故障検出手段(例えば、図3の故障判定部67に相当)を備え、前記ブラシレスモータの回転角θSと前記舵角センサから検出されたハンドルの回転角θhと前記ピニオンセンサから検出されたピニオンの回転角θPとが、a・θh=b・θS+c・θP(ただし、a、b、cは、定数)を満足しないときに、前記故障検出手段が、少なくとも前記舵角センサあるいはピニオンセンサあるいはブラシレスモータの回転角センサのいずれかの故障を検出することを特徴とする車両用操舵装置を提案している。
(2) The present invention relates to the vehicle steering device of (1), with a steering angle sensor (for example, equivalent to the
この発明によれば、ブラシレスモータの回転角θSと舵角センサから検出されたハンドルの回転角θhとピニオンセンサから検出されたピニオンの回転角θPとより、少なくとも舵角センサあるいはピニオンセンサあるいはブラシレスモータの回転角センサのいずれかの故障を検出することができるため、従来のステア・バイ・ワイヤ方式に比べて、センサの数を削減できる。また、上記の関係式により、故障の有無を判別することから、確実にセンサの故障の有無を検出することができる。 According to the present invention, more rotation angle theta P of the pinion detected from the rotation angle theta h and pinion sensor handles detected from the rotational angle theta S and the steering angle sensor of the brushless motor, at least the steering angle sensor or pinion sensor Alternatively, since any failure of the rotation angle sensor of the brushless motor can be detected, the number of sensors can be reduced as compared with the conventional steer-by-wire system. Further, since the presence / absence of a failure is determined by the above relational expression, the presence / absence of a sensor failure can be reliably detected.
(3)本発明は、(1)または(2)の車両用操舵装置について、前記舵角センサの出力を検出するセンサ出力検出手段を備え、該センサ出力検出手段が、前記ステアリングホイールがハンドルロックに近い状態であることを検出したときに、前記制御手段(例えば、図5のブラシレスモータ制御部68に相当)が、前記ブラシレスモータの回転動作を停止させることを特徴とする車両用操舵装置を提案している。
(3) The present invention provides the vehicle steering apparatus according to (1) or (2), further comprising sensor output detection means for detecting an output of the steering angle sensor, wherein the sensor output detection means is configured such that the steering wheel locks the steering wheel. A vehicle steering apparatus characterized in that the control means (e.g., corresponding to the brushless
この発明によれば、ステアリングホイールがハンドルロックに近い状態であるときに、ブラシレスモータの回転を停止させることにより、メカ的な力で操舵反力を付与することから、反力モータのトルクを用いることなく、運転者にステアリングホイールのハンドルロック状態を知らせることができる。 According to this invention, when the steering wheel is close to the handle lock, the steering reaction force is applied by a mechanical force by stopping the rotation of the brushless motor, and therefore the torque of the reaction force motor is used. Thus, the driver can be informed of the steering wheel lock state.
(4)本発明は、(3)の車両用操舵装置について、操舵モータおよび反力モータの駆動を制御する駆動制御手段(例えば、図8の駆動制御部69に相当)を備え、前記ステアリングホイールの据え切り時に、前記制御手段(例えば、図8のブラシレスモータ制御部68に相当)が、前記ブラシレスモータの回転動作を停止させる位置制御を行うとともに、前記駆動制御手段が操舵モータおよび反力モータの駆動を制御して車輪を転舵することを特徴とする車両用操舵装置を提案している。
(4) The present invention is directed to the vehicle steering device according to (3), comprising drive control means (for example, corresponding to the
この発明によれば、ステアリングホイールの据え切り時に、ブラシレスモータの回転を停止させ、操舵モータおよび反力モータの駆動を制御して車輪を転舵することから、据え切り時のステアリングホイール操舵に対する転舵追従性を向上させることができる。 According to the present invention, when the steering wheel is stationary, the rotation of the brushless motor is stopped, and the wheels are steered by controlling the driving of the steering motor and the reaction force motor. Rudder followability can be improved.
本発明によれば、ブラシレスモータの回転角センサを用いて、舵角センサの出力とピニオンセンサの出力とから所定の関係式を満足するか否かにより、ブラシレスモータの回転角センサ、舵角センサおよびピニオンセンサの故障を検出することができるため、従来に比べて、センサの数を削減してコストダウンを図ることができるという効果がある。 According to the present invention, the rotation angle sensor of the brushless motor and the steering angle sensor are determined depending on whether or not a predetermined relational expression is satisfied from the output of the steering angle sensor and the output of the pinion sensor using the rotation angle sensor of the brushless motor. In addition, since the failure of the pinion sensor can be detected, there is an effect that the number of sensors can be reduced and the cost can be reduced as compared with the conventional case.
また、ステアリングホイールがハンドルロックに近い状態であるときに、ブラシレスモータの回転を停止させることにより、メカ的な力で操舵反力を付与することから、反力モータを小型化できるという効果がある。 In addition, when the steering wheel is close to the handle lock, by stopping the rotation of the brushless motor, the steering reaction force is applied by a mechanical force, so that the reaction motor can be reduced in size. .
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that the constituent elements in the present embodiment can be appropriately replaced with existing constituent elements and the like, and various variations including combinations with other existing constituent elements are possible. Therefore, the description of the present embodiment does not limit the contents of the invention described in the claims.
<車両用操舵装置の構成>
図1を用いて、本実施形態に係る車両用操舵装置の構成について説明する。
車両用操舵装置10は、操舵部材としてのステアリングホイール21から転舵機構30を機械的に分離し、ステアリングホイール21の操舵量に応じて操舵モータ38から転舵用動力を発生させ、この転舵用動力を転舵機構30へ伝えることで、転舵機構30にて左右の転舵車輪35,35を転舵させる、いわゆるステア・バイ・ワイヤ(SBW)方式の車両用操舵装置である。
<Configuration of vehicle steering device>
The configuration of the vehicle steering apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The
この車両用操舵装置10の操舵機構20は、運転者が握るステアリングホイール21と、ステアリングホイール21に連結した操舵軸22と、ステアリングホイール21の操舵角を検出する舵角センサ23と、操舵力を検出するトルクセンサ32と、ステアリングホイール21に対する操舵反力(反力トルク)を発生する反力モータ24と、反力モータ24の回転角を検出するモータ回転角センサ25と、操舵反力を操舵軸22に伝達する反力伝達機構26とから構成されている。
The
ここで、反力モータ24は電動モータであり、反力伝達機構26は、反力モータ24のモータ軸に設けたウォーム27と、操舵軸22に結合するとともに、ウォーム27に噛み合わせたウォームホイール28とから構成される、ウォームギヤ機構、すなわち倍力機構である。また、操舵反力は、ステアリングホイール21に対して回転方向に付加する操作抵抗である。
Here, the
転舵機構30は、操舵軸22の操舵力を入力する入力軸31と、入力軸31にラックアンドピニオン機構33を介して連結したラック軸34と、ラック軸34の両端に左右の転舵車輪35,35(例えば前輪)を連結するタイロッド36,36及びナックル37,37と、入力軸31に転舵用動力を付加する操舵モータ38と、入力軸31の回転角を検出するピニオンセンサ41と、から構成されている。
The
ラックアンドピニオン機構33は、入力軸31に形成したピニオン43とラック軸34に形成したラック44とからなる。また、操舵モータ38は、転舵用動力を発生する転舵動力モータ45と、転舵用動力を入力軸31に伝達する転舵動力伝達機構46とからなる。ここで、転舵動力モータ45は電動モータである。転舵動力伝達機構46は、転舵動力モータ45のモータ軸に設けたウォーム47と、入力軸31に結合するとともにウォーム47に噛み合わせたウォームホイール48とからなる、ウォームギヤ機構、すなわち倍力機構である。
The rack and
このように車両用操舵装置10は、ラック軸34の両端から転舵トルクを取り出すようにした操舵装置である。さらに、車両用操舵装置10は、ステアリングホイール21に設けた操舵軸22と転舵機構30に設けた入力軸31との間を、遊星歯車機構51にて連結したものである。具体的には、操舵軸22に遊星歯車機構51、第1連結軸52、第1自在軸継手53、第2連結軸54及び第2自在軸継手55を介して入力軸31を連結するようにしたものである。
As described above, the
また、制御部61は舵角センサ23、モータ回転角センサ25、転舵トルクセンサ32、ピニオンセンサ41、遊星歯車機構51内に設けられたブラシレスモータからそれぞれ検出信号を受けるとともに、車両の走行速度を検出する車速センサ62、ヨー角速度(ヨー運動の角速度)を検出するヨーレートセンサ63、車両の加速度を検出する加速度センサ64、その他の各種センサ65からそれぞれ検出信号を受けて、反力モータ24、転舵動力モータ45及び遊星歯車機構51内のロックソレノイドに制御信号を発するものである。
In addition, the
すなわち、制御部61は、反力モータ24を制御することによって、ステアリングホイール21の操作に応じた操舵反力を自動的に設定し、操舵反力をステアリングホイール21に付加して、次の(1)〜(4)のように制御することができる。
That is, the
(1)反力モータ24によってウォームホイール28を、ステアリングホイール21の操舵方向とは逆方向のトルクを与えた場合には、ステアリングホイール21の操舵力を反力モータ24の操舵反力によって打ち消す作用が働く。このため、ステアリングホイール21を操舵するときに、反力モータによる操舵反力分だけ大きい操舵力が必要となる。
(1) When a torque in the direction opposite to the steering direction of the
(2)反力モータ24によってウォームホイール28を、ステアリングホイール21の操舵方向と同方向のトルクを与えた場合には、ステアリングホイール21の操舵力に反力モータ24の操舵反力を加える作用が働く。このため、ステアリングホイール21を操舵するときに、反力モータによる操舵反力分だけ小さい操舵力ですむ。
(2) When a torque in the same direction as the steering direction of the
(3)ステアリングホイール21を任意の角度で停止状態に保持させる場合には、それまでのステアリングホイール21の回転方向とは逆方向に、反力モータ24の操舵反力を調整しながらウォームホイール28を回転させることによって、保持力を発生させる。
(3) When the
(4)その後にステアリングホイール21を戻す場合には、ステアリングホイール21の中立位置までステアリングホイール21を自動的に戻す、いわゆるセルフアライニングトルクに相当する戻し力(操舵反力)が、反力モータ24からウォームホイール28に伝達する。
(4) When the
また、制御部61は、転舵動力モータ45を制御することによって、ステアリングホイール21の操舵角に対する転舵車輪35,35の転舵角の角度比の特性、すなわち、操舵特性を自動的に設定することができる。つまり、上述のようにステアリングホイール21から転舵機構30を機械的に分離したので、ステアリングホイール21の操舵角と操舵モータ38の動作量との対応関係を機械的な制約を受けることなく設定することができる。この結果、操舵特性を車速、車両の旋回程度や加減速の有無等、車両の走行状態に応じて柔軟に設定することができる。従って、車両用操舵装置10の設計の自由度を高めることができる。
Further, the
さらに、制御部61は、ロック時に遊星歯車機構51内のロックホイールの回転を制御する後述するブラシレスモータの回転動作を停止することにより、ステアリングホイール21と遊星歯車機構51とを機械的に接続して車輪を転舵可能とする。
Further, the
<クラッチ機構の構成>
次に、図2を用いて、クラッチ機構の構成について説明する。
図2は本実施形態に係るクラッチ機構の模式図である。なお、上述のように、第1連結軸52は図1に示す入力軸31に連結したものであり、第1連結軸52のことを入力軸31と置き換えて考えても実質的には差支えない。
<Configuration of clutch mechanism>
Next, the configuration of the clutch mechanism will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram of the clutch mechanism according to the present embodiment. As described above, the first connecting
遊星歯車機構51は、中心の太陽歯車71に複数個、例えば3個の遊星歯車72・・・(・・・は複数を示す。以下同じ。)を噛合わせ、これらの遊星歯車72・・・に内歯車73を噛合わせ、複数の遊星歯車72・・・をキャリア74にそれぞれ回転可能に取付けた構成である。
The
太陽歯車71、内歯車73及びキャリア74は、第1連結軸52の中心上に配列され、第1連結軸52は、太陽歯車71を相対回転可能に支持したものである。複数個の遊星歯車72・・・は、太陽歯車71に対して等ピッチで放射状に配列される。
The
さらに、遊星歯車機構51は、操舵軸22に内歯車73を連結し、第1連結軸52にキャリア74を連結し、太陽歯車71を通常は回転可能な状態に維持するとともに制御部61からロック信号Cnにより、停止状態にロックするロック機構80を備える。
Further, the
ロック機構80は、太陽歯車71に一体的に備えたロックホイール81と、このロックホイール81の回転を制御するブラシレスモータ82とからなる。なお、ロックホイール81は、第1連結軸52の中心上で相対回転可能な部材である。本実施形態においては、ロックホイール81をブラシレスモータ82により制御することからギア比を制御することができる。また、従来、爪部材を備えたロック機構において生じていたロック時のガタツキを防止することができる。
The
なお、想像線にて示す操舵ユニットケース91は、反力モータ24を取付けるとともに、反力伝達機構26及び遊星歯車機構51を収納する収納部材である。また、図中、92は操舵軸22を支持する第1軸受、93,93は第1連結軸52を支持する第2軸受、94は内歯車73を支持する第3軸受である。
The steering unit case 91 indicated by an imaginary line is a storage member that attaches the
<センサの故障検出処理>
図3および図4を用いて、本実施形態に係る車両用操舵装置におけるセンサの故障検出処理について説明する。
センサの故障を検出する構成ブロックは、図3に示すように、ピニオンセンサ41と、舵角センサ23と、ブラシレスモータ82の回転角センサと、制御部61の一部をなす演算部66と、故障判定部67とから構成されている。
<Sensor failure detection processing>
A sensor failure detection process in the vehicle steering apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
As shown in FIG. 3, the configuration block for detecting a sensor failure includes a
ここで、ピニオンセンサ41は、ピニオンの回転角を検出し、舵角センサ23は、ステアリングホイール21の回転角を検出する。また、ブラシレスモータ82は、内蔵される回転角センサによりロックホイール81の回転角を検出することにより太陽歯車71の回転角を検出する。
Here, the
演算部66は、ブラシレスモータ82の回転角θSと舵角センサ23から検出されたステアリングホイール21の回転角θhおよびピニオンセンサ41から検出されたピニオンの回転角θPとから、a・θh=b・θS+c・θP(ただし、a、b、cは、定数)を演算する。故障判定部67は、演算部66による演算によって、上記式が成立するか否かにより、舵角センサ23およびピニオンセンサ41またはブラシレスモータの回転角センサが正常であるか否かを判定する。
The
次に、図4を用いて、センサの故障検出処理について説明する。
まず、ピニオンセンサ41、舵角センサ23、ブラシレスモータ82がそれぞれピニオンの回転角θP、ステアリングホイール21の回転角θhおよびブラシレスモータ82の回転角θSを検出する(ステップS101)。演算部66は、ピニオンセンサ41、舵角センサ23、ブラシレスモータ82が検出したピニオンの回転角θP、ステアリングホイール21の回転角θhおよびブラシレスモータ82の回転角θSを入力し、a・θh=b・θS+c・θP(ただし、a、b、cは、定数)の演算を実行する。
Next, sensor failure detection processing will be described with reference to FIG.
First, the
そして、故障判定部67が、この演算式の成立の可否を判断する(ステップS102)。判断の結果、この演算式の成立する場合(ステップS102の「Yes」)には、舵角センサ23およびピニオンセンサ41およびブラシレスモータの回転角センサがともに正常であると判定し(ステップS103)、演算式が成立しない場合(ステップS102の「No」)には、少なくとも舵角センサ23あるいはピニオンセンサ41あるいはブラシレスモータの回転角センサの一方が異常であると判定する(ステップS104)。
Then, the
したがって、上記のセンサ故障検出処理によれば、ブラシレスモータの回転角θSと舵角センサから検出されたハンドルの回転角θhとピニオンセンサから検出されたピニオンの回転角θPとより、少なくとも舵角センサあるいはピニオンセンサあるいはブラシレスモータの回転角センサのいずれかの故障を検出することができるため、従来のステア・バイ・ワイヤ方式に比べて、信頼性確保のためのセンサの数を削減できる。また、上記関係式により、故障の有無を判別することから、確実にセンサの故障の有無を検出することができる。 Therefore, according to the sensor failure detection processing described above, at least from the rotation angle θ S of the brushless motor, the rotation angle θ h of the handle detected from the steering angle sensor, and the rotation angle θ P of the pinion detected from the pinion sensor, Failure of either the steering angle sensor, pinion sensor or brushless motor rotation angle sensor can be detected, so the number of sensors for ensuring reliability can be reduced compared to the conventional steer-by-wire system . Further, since the presence / absence of a failure is determined by the above relational expression, the presence / absence of a failure of the sensor can be reliably detected.
<ハンドルロック時の処理>
図5および図6を用いて、本実施形態に係る車両用操舵装置におけるハンドルロック時の処理について説明する。なお、本実施形態において、「ハンドルロック」とは、ハンドルにトルクを入力しても、ギヤボックスが動かない状態、すなわち、ギヤボックスのラックエンドやタイヤが縁石にぶつかっている状態等をいう。
ハンドルロック時の処理を行う構成ブロックは、図5に示すように、舵角センサ23と、制御部61の一部をなすブラシレスモータ制御部68と、ブラシレスモータ82とから構成されている。
<Processing when the handle is locked>
With reference to FIGS. 5 and 6, a process when the steering wheel is locked in the vehicle steering apparatus according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, “handle lock” refers to a state in which the gear box does not move even when torque is input to the handle, that is, a state in which the rack end of the gear box or the tire is hitting the curb.
As shown in FIG. 5, the configuration block that performs the process at the time of the handle lock is configured by a
ここで、舵角センサ23は、ステアリングホイール21の回転角と回転スピードを検出する。ブラシレスモータ制御部68は、舵角センサ23が検出したステアリングホイール21の回転角と回転スピードの情報に基づいて、ステアリングホイール21のハンドルロック状態を検出してブラシレスモータ82の回転制御を行う。
Here, the
次に、図6を用いて、ハンドルロック時の処理について説明する。
まず、舵角センサ23が、ステアリングホイール21の回転角と回転スピードを検出する(ステップS201)。ブラシレスモータ制御部68は、舵角センサ23が検出したステアリングホイール21の回転角と回転スピードの情報とに基づいて、ステアリングホイール21がハンドルロック状態にあるか否かを検出する。具体的には、ブラシレスモータ制御部68は、ピニオン角がラックエンド近傍で、しかも舵角センサ23が検出したステアリングホイール21の回転角が最大値近傍であり、ピニオン角回転スピードがゼロ近傍であるときに、ステアリングホイール21がハンドルロック状態にあると判断する(ステップS202の「Yes」)。そして、ブラシレスモータ制御部68が、ブラシレスモータ82の回転を停止させる(ステップS203)。
Next, the processing at the time of handle lock will be described with reference to FIG.
First, the
なお、本実施形態においては、タイヤが溝に入ったり、縁石に当たった場合等にも対応するために、図7に示すような処理を行う。すなわち、ブラシレスモータ制御部68が、操舵モータトルクとピニオン回転角とを検出する(ステップS401)。そして、操舵モータトルクが、出力上限の近傍であるか否かを検出し(ステップS402)、操舵モータトルクが出力上限の近傍である場合(ステップS402の「Yes」)には、次に、ピニオン角回転速度が、ゼロ近傍であるか否かを検出し、ピニオン角回転速度が、ゼロ近傍である場合には、ブラシレスモータ82の回転動作を停止させる。
In the present embodiment, the processing shown in FIG. 7 is performed in order to cope with a case where a tire enters a groove or hits a curb. That is, the brushless
したがって、上記のハンドルロック時の処理によれば、ステアリングホイール21がハンドルロックに近い状態であるときに、ブラシレスモータ82の回転を停止させることにより、ギアボックスのメカ的なロック状態に由来する操舵反力を付与することから、反力モータ24のトルクを用いることなく、運転者にステアリングホイール21のハンドルロック状態を知らせることができる。また、反力モータ24のトルクを用いない構成であることから、反力モータ24を小型化することができる。
Therefore, according to the above-described processing at the time of locking the steering wheel, when the
<ステアリングホイールの据え切り時の処理>
図8および図9を用いて、本実施形態に係る車両用操舵装置におけるステアリングホイールの据え切り時の処理について説明する。
ステアリングホイールの据え切り時の処理を行う構成ブロックは、図8に示すように、舵角センサ23と、センサ出力取得部70と、車速センサ62と、制御部61の一部をなすブラシレスモータ制御部68および駆動制御部69と、反力モータ24と、操舵モータ38と、ブラシレスモータ82とから構成されている。
<Processing when the steering wheel is stationary>
A process when the steering wheel is stationary in the vehicle steering apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
As shown in FIG. 8, the structural block for performing the steering wheel stationary operation is a
ここで、舵角センサ23は、ステアリングホイール21の回転角を検出し、車速センサ62は、車両の走行速度を検出する。センサ出力取得部70は、舵角センサ23および車速センサ62が検出した値を取得し、ブラシレスモータ制御部68および駆動制御部69に出力する。ブラシレスモータ制御部68および駆動制御部69は、センサ出力取得部70から入力した検出値に基づいて、操作モードがステアリングホイール21の据え切り時であると判断したときに、反力モータ24、操舵モータ38、ブラシレスモータ82を制御する。
Here, the
次に、図9を用いて、ステアリングホイールの据え切り時の処理について説明する。
まず、舵角センサ23が、ステアリングホイール21の回転角を検出するとともに、車速センサ62は、車両の走行速度を検出する(ステップS301)。ブラシレスモータ制御部68および駆動制御部69は、車速センサ62の検出値がゼロ、すなわち、車両の停車状態で、かつ、舵角センサ23からの出力があるときには、操作モードがステアリングホイール21の据え切り時であると判断し(ステップS302の「Yes」)、ブラシレスモータ制御部68がブラシレスモータ82の回転を停止させるとともに、駆動制御部69が、反力モータ24および操舵モータ38を駆動して、車輪を転舵させる(ステップS303)。
Next, the processing at the time of turning off the steering wheel will be described with reference to FIG.
First, the
したがって、上記のステアリングホイールの据え切り時の処理によれば、ステアリングホイール21の据え切り時に、ブラシレスモータ82の回転を停止させ、操舵モータ38および反力モータ24の駆動を制御して車輪を転舵することから、据え切り時のステアリングホイール操作に対する転舵追従性を向上させることができる。
Therefore, according to the above-described process for steering the steering wheel, when the
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes a design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
10・・・車両用操舵装置、21・・・ステアリングホイール、23・・・舵角センサ、24・・・反力モータ、38・・・操舵モータ、41・・・ピニオンセンサ、61・・・制御部、62・・・車速センサ、66・・・演算部、67・・・故障判定部、68・・・ブラシレスモータ制御部、69・・・駆動制御部、70・・・センサ出力取得部、81・・・ロックホイール、82・・・ブラシレスモータ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステアリングホイールと前記ステアリングギヤボックスとを機械的に接続可能な遊星歯車を有したクラッチ機構を備え、
該クラッチ機構の一部をなすロックホイールをブラシレスモータにより制御する制御手段を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。 With the mechanical connection between the steering wheel and the steering gear box disconnected, the steering wheel operation amount is detected by the rudder angle sensor, and the detected value is converted into an electric signal. Based on the electric signal, the steering gear box is In a vehicle steering apparatus for driving a provided steering motor to steer a wheel and driving a steering reaction force motor connected to the steering wheel according to the operation amount to apply a steering reaction force to the steering wheel.
A clutch mechanism having a planetary gear capable of mechanically connecting the steering wheel and the steering gear box;
A vehicle steering apparatus comprising a control means for controlling a lock wheel forming a part of the clutch mechanism by a brushless motor.
前記ブラシレスモータの回転角θSと前記舵角センサから検出されたハンドルの回転角θhと前記ピニオンセンサから検出されたピニオンの回転角θPとが、以下の関係式を満足しないときに、前記故障検出手段が、少なくとも前記舵角センサあるいはピニオンセンサあるいはブラシレスモータの回転角センサのいずれかの故障を検出することを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵装置。
a・θh=b・θS+c・θP
ただし、a、b、cは、定数。 A failure detection means for detecting a failure of the rotation angle sensor of the rudder angle sensor, pinion sensor and brushless motor;
When the rotation angle θ S of the brushless motor, the rotation angle θ h of the handle detected from the steering angle sensor, and the rotation angle θ P of the pinion detected from the pinion sensor do not satisfy the following relational expression: 2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the failure detection unit detects a failure of at least one of the steering angle sensor, the pinion sensor, and the rotation angle sensor of the brushless motor. 3.
a · θ h = b · θ S + c · θ P
However, a, b, and c are constants.
該センサ出力検出手段が、前記ステアリングホイールがハンドルロックに近い状態であることを検出したときに、前記制御手段が、前記ブラシレスモータの回転動作を停止させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用操舵装置。 Comprising sensor output detecting means for detecting the output of the rudder angle sensor;
2. The control device according to claim 1, wherein when the sensor output detection unit detects that the steering wheel is in a state close to a handle lock, the control unit stops the rotation operation of the brushless motor. The vehicle steering device according to 2.
前記ステアリングホイールの据え切り時に、前記制御手段が、前記ブラシレスモータの回転動作を停止させる位置制御を行うとともに、前記駆動制御手段が操舵モータおよび反力モータの駆動を制御して車輪を転舵することを特徴とする請求項3に記載の車両用操舵装置。 Comprising drive control means for controlling the drive of the steering motor and the reaction force motor;
When the steering wheel is stationary, the control means performs position control to stop the rotation operation of the brushless motor, and the drive control means controls the driving of the steering motor and the reaction force motor to steer the wheel. The vehicle steering apparatus according to claim 3.
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CN109466621A (en) * | 2018-10-22 | 2019-03-15 | 江苏大学 | Three motor wire-controlled steering systems of one kind and its control method |
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