JP2015182507A - steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a steering device.
従来、特許文献１に見られるように、ステアリングホイールからラックバーへの動力伝達を断接するクラッチを備え、ステアリングシャフトに加えられる操舵反力を発生するための反力モーターと、転舵輪を転舵させるための動力を発生するアシストモーターとを備えるステアリング装置が知られている。同文献のステアリング装置では、通常は、クラッチを切断し、反力モーターの動力で操舵反力を生成するとともに、アシストモーターによる転舵輪を転舵させることで、ステアリングバイワイヤーによる操舵を実現している。また同文献のステアリング装置では、反力モーター系やアシストモーター系の故障時には、クラッチを接続して、マニュアルステアリングでの操舵を可能としている。 Conventionally, as seen in Patent Document 1, a clutch for connecting / disconnecting power transmission from the steering wheel to the rack bar is provided, and a reaction force motor for generating a steering reaction force applied to the steering shaft and a steered wheel are steered. There is known a steering apparatus including an assist motor that generates power for generating the power. In the steering device of the same document, the clutch is normally disengaged, the steering reaction force is generated by the power of the reaction force motor, and the steering wheel by the assist motor is steered, thereby realizing steering by wire. Yes. In the steering device of the same document, when a reaction force motor system or an assist motor system fails, a clutch is connected to enable manual steering.
こうした従来のステアリング装置では、故障時には、運転者は、パワーアシスト無しで操舵を行わなければならなくなり、運転者の操舵負荷が大きくなる。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、故障時にも、操舵のパワーアシストを容易に継続することのできるステアリング装置を提供することにある。
In such a conventional steering device, the driver has to perform steering without power assist at the time of failure, and the steering load of the driver increases.
The present invention has been made in view of such circumstances, and a problem to be solved is to provide a steering device that can easily continue steering power assist even in the event of a failure.
上記課題を解決するステアリング装置は、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、その動力伝達経路におけるクラッチよりもステアリングホイール側の部分に動力を付加する反力モーターを有する操舵反力生成部と、動力伝達経路におけるクラッチよりも転舵輪側の部分に動力を付加するアシストモーターを有する操舵アシスト部と、を備える。そして、操舵反力生成部および操舵アシスト部が正常に動作するときには、クラッチを切断した上で、反力モーターの動力でステアリングホイールに操舵反力を発生させるとともに、アシストモーターの動力で前記転舵輪の転舵動作を行うとともに、操舵アシスト部の故障時には、クラッチを接続した上で、反力モーターの動力で操舵のパワーアシストを行うようにしている。 A steering device that solves the above problems includes a clutch provided in a power transmission path between a steering wheel and a steered wheel, and a reaction force motor that applies power to a portion on the steering wheel side of the clutch in the power transmission path. A steering reaction force generating unit, and a steering assist unit having an assist motor that applies power to a portion of the steered wheels with respect to the steered wheels in the power transmission path. When the steering reaction force generation unit and the steering assist unit operate normally, the clutch is disengaged and the steering wheel is generated by the power of the reaction motor and the steering wheel is driven by the power of the assist motor. When the steering assist part fails, the clutch is connected, and the steering power assist is performed by the power of the reaction force motor.
こうしたステアリング装置では、操舵反力生成部および操舵アシスト部が双方共に正常に動作するときには、クラッチが切断されて、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路が機械的に切断される。そして、反力モーターの動力によるステアリングホイールへの操舵反力の発生と、アシストモーターの動力による転舵輪の転舵動作とにより、ステアバイワイヤーによる操舵が実現される。 In such a steering device, when both the steering reaction force generation unit and the steering assist unit operate normally, the clutch is disconnected, and the power transmission path between the steering wheel and the steered wheels is mechanically disconnected. Steering by the steer-by-wire is realized by the generation of the steering reaction force on the steering wheel by the power of the reaction force motor and the turning operation of the steered wheels by the power of the assist motor.
一方、操舵アシスト部の故障時には、クラッチが接続されて、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路が機械的に連結される。そして、反力モーターの動力により、操舵のパワーアシストが行われる。そのため、操舵アシスト部の故障時にも、操舵のパワーアシストが継続されるようになる。 On the other hand, when the steering assist unit fails, the clutch is connected, and the power transmission path between the steering wheel and the steered wheel is mechanically coupled. Then, steering power assist is performed by the power of the reaction force motor. Therefore, even when the steering assist unit is out of order, the steering power assist is continued.
なお、上記のように構成されたステアリング装置において、操舵反力生成部の故障時には、クラッチを接続した上で、アシストモーターの動力で操舵のパワーアシストを行うようにすれば、操舵反力生成部の故障時にも、操舵のパワーアシストを継続可能となる。 In the steering apparatus configured as described above, if the steering reaction force generation unit fails, the steering reaction force generation unit can be configured by connecting the clutch and performing power assist for steering with the power of the assist motor. Even in the event of failure, steering power assist can be continued.
上記のように構成されたステアリング装置において、動力伝達経路におけるクラッチよりもステアリングホイール側の部分に設けられたトーションバーと、そのトーションバーの捻りに応じた信号を出力することでステアリングホイールに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサーとを操舵反力生成部に設ける。また、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサーと、アシストモーターの回転角を検出するモーター回転角センサーとを操舵アシスト部に設ける。こうした場合、クラッチが接続されれば、ステアリングホイールの操舵角とアシストモーターの回転角との比が一定となり、それらの角度差の変化からトーションバーの捻れ角を、ひいてはステアリングホイールに加わる操舵トルクを求められるようになる。そこで、操舵アシスト部の故障時には、トルクセンサーの検出した操舵トルクに基づいて、パワーアシストのための反力モーターの駆動制御を行い、操舵反力生成部の故障時には、操舵角センサーの検出した操舵角とモーター回転角センサーの検出したモーター回転角とから操舵トルクを演算するとともに、その演算した操舵トルクに基づいて、パワーアシストのための前記アシストモーターの駆動制御を行うようにすれば、操舵アシスト部、操舵反力生成部のいずれの故障時にも、操舵トルクに応じたパワーアシスト制御が行えるようになる。 In the steering device configured as described above, a torsion bar provided in a portion closer to the steering wheel than the clutch in the power transmission path, and steering applied to the steering wheel by outputting a signal corresponding to the twist of the torsion bar A torque sensor for detecting torque is provided in the steering reaction force generation unit. In addition, a steering angle sensor that detects the steering angle of the steering wheel and a motor rotation angle sensor that detects the rotation angle of the assist motor are provided in the steering assist unit. In such a case, if the clutch is connected, the ratio between the steering angle of the steering wheel and the rotation angle of the assist motor becomes constant. It will be required. Therefore, when the steering assist unit fails, drive control of the reaction force motor for power assist is performed based on the steering torque detected by the torque sensor, and when the steering reaction force generation unit fails, the steering detected by the steering angle sensor is performed. If the steering torque is calculated from the angle and the motor rotation angle detected by the motor rotation angle sensor, and the drive control of the assist motor for power assist is performed based on the calculated steering torque, the steering assist is performed. The power assist control according to the steering torque can be performed at the time of failure of both the engine and the steering reaction force generator.
また、上記課題を解決する、もうひとつのステアリング装置は、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、動力伝達経路におけるクラッチよりもステアリングホイール側の部分に動力を付加する反力モーターを有する操舵反力生成部と、動力伝達経路におけるクラッチよりも転舵輪側の部分に動力を付加するアシストモーターを有する操舵アシスト部と、を備える。そして、操舵反力生成部および操舵アシスト部が双方共に正常に動作するときには、クラッチを切断した上で、反力モーターの動力でステアリングホイールに操舵反力を発生させるとともに、アシストモーターの動力で転舵輪の転舵動作を行う。また、操舵反力生成部の故障時には、クラッチを接続した上で、アシストモーターの動力で操舵のパワーアシストを行うようにしている。 Another steering device that solves the above problem is to add power to the clutch provided in the power transmission path between the steering wheel and the steered wheels, and to the portion of the power transmission path closer to the steering wheel than the clutch. A steering reaction force generator having a reaction force motor, and a steering assist unit having an assist motor for adding power to a portion of the steered wheels with respect to the steered wheels in the power transmission path. When both the steering reaction force generation unit and the steering assist unit operate normally, the clutch is disengaged, the steering reaction force is generated by the reaction motor, and the steering reaction force is generated by the assist motor. The steering wheel is steered. In addition, when the steering reaction force generation unit fails, the power of steering is assisted by the power of the assist motor after the clutch is connected.
こうしたステアリング装置でも、操舵反力生成部および操舵アシスト部が双方共に正常に動作するときには、クラッチが切断されて、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路が機械的に切断される。そして、反力モーターの動力によるステアリングホイールへの操舵反力の発生と、アシストモーターの動力による転舵輪の転舵動作とにより、ステアバイワイヤーによる操舵が実現される。 Even in such a steering apparatus, when both the steering reaction force generation unit and the steering assist unit operate normally, the clutch is disconnected, and the power transmission path between the steering wheel and the steered wheels is mechanically disconnected. Steering by the steer-by-wire is realized by the generation of the steering reaction force on the steering wheel by the power of the reaction force motor and the turning operation of the steered wheels by the power of the assist motor.
一方、操舵反力生成部の故障時には、クラッチが接続されて、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路が機械的に連結される。そして、アシストモーターの動力により、操舵のパワーアシストが行われる。そのため、操舵反力生成部の故障時にも、操舵のパワーアシストが継続されるようになる。 On the other hand, when the steering reaction force generation unit fails, the clutch is connected, and the power transmission path between the steering wheel and the steered wheel is mechanically coupled. Then, the power assist of the steering is performed by the power of the assist motor. Therefore, the steering power assist is continued even when the steering reaction force generation unit fails.
本発明のステアリング装置によれば、故障時にも、操舵のパワーアシストを容易に継続することができる。 According to the steering device of the present invention, it is possible to easily continue steering power assist even in the event of a failure.
以下、ステアリング装置の一実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のステアリング装置は、ステアリングホイール１０に連結されたステアリングシャフト１１を備える。ステアリングシャフト１１におけるステアリングホイール１０とは反対側の端部には、ピニオンギア１２が設けられている。ピニオンギア１２は、ラックバー１３に設けられたラックギア１４に噛み合わされている。そして、ラックバー１３の両端には、その軸方向の直動に応じて転舵角が変更されるように、左右の転舵輪１５が連結されている。こうした本実施形態のステアリング装置では、これらステアリングシャフト１１、ピニオンギア１２、ラックギア１４およびラックバー１３により、ステアリングホイール１０と転舵輪１５との間の動力伝達経路が形成されている。
Hereinafter, an embodiment of a steering device will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the steering device of this embodiment includes a steering shaft 11 connected to a steering wheel 10. A pinion gear 12 is provided at the end of the steering shaft 11 opposite to the steering wheel 10. The pinion gear 12 is meshed with a rack gear 14 provided on the rack bar 13. The left and right steered wheels 15 are connected to both ends of the rack bar 13 so that the steered angle is changed according to the linear motion in the axial direction. In such a steering apparatus of this embodiment, a power transmission path between the steering wheel 10 and the steered wheels 15 is formed by the steering shaft 11, the pinion gear 12, the rack gear 14, and the rack bar 13.
本実施形態のステアリング装置は、ステアリングシャフト１１の途中に設けられたクラッチ１６を備える。このクラッチ１６が切断されると、ステアリングシャフト１１と転舵輪１５との間の動力伝達経路が機械的に切断され、同クラッチ１６が接続されると、ステアリングシャフト１１と転舵輪１５との間の動力伝達経路が機械的に連結される。 The steering device of this embodiment includes a clutch 16 provided in the middle of the steering shaft 11. When the clutch 16 is disconnected, the power transmission path between the steering shaft 11 and the steered wheel 15 is mechanically disconnected. When the clutch 16 is connected, the power transmission path between the steering shaft 11 and the steered wheel 15 is disconnected. The power transmission path is mechanically connected.
また、本実施形態のステアリング装置は、ステアリングホイール１０に付加される操舵反力を生成するための操舵反力生成部１７を備える。操舵反力生成部１７は、反力モーター１８、トルクセンサー１９、および反力制御ユニット２０を有している。 In addition, the steering device of the present embodiment includes a steering reaction force generation unit 17 for generating a steering reaction force added to the steering wheel 10. The steering reaction force generator 17 includes a reaction force motor 18, a torque sensor 19, and a reaction force control unit 20.
反力モーター１８は、上記動力伝達経路におけるクラッチ１６よりもステアリングホイール１０側の部分に付加する動力を発生する。本実施形態のステアリング装置では、反力モーター１８は、減速機構２１を介して、ステアリングシャフト１１におけるクラッチ１６よりもステアリングホイール１０側の部分に駆動連結されている。反力モーター１８には、ブラシ付き、あるいはブラシレス式の直流モーターが採用される。 The reaction force motor 18 generates power to be applied to a portion on the steering wheel 10 side of the clutch 16 in the power transmission path. In the steering device of the present embodiment, the reaction force motor 18 is drivingly connected to a portion of the steering shaft 11 closer to the steering wheel 10 than the clutch 16 via the speed reduction mechanism 21. The reaction force motor 18 is a brushed or brushless DC motor.
トルクセンサー１９は、ステアリングホイール１０に加わる操舵トルクTrを検出する。本実施形態では、ステアリングシャフト１１における減速機構２１の連結位置よりもステアリングホイール１０側の部分には、トーションバー２２が設けられている。そして、そのトーションバー２２の近傍にトルクセンサー１９が設置されている。トルクセンサー１９は、光学的、電気的、あるいは磁気的手段により、トーションバー２２の捻りに応じた信号を出力することで、操舵トルクTrを検出する。例えば、トーションバー２２の両端の回転角をそれぞれ検出する２つの回転角センサーを備え、それらが検出した回転角の差分から操舵トルクTrを検出するようにトルクセンサー１９を構成することができる。 The torque sensor 19 detects a steering torque Tr applied to the steering wheel 10. In the present embodiment, a torsion bar 22 is provided in a portion of the steering shaft 11 closer to the steering wheel 10 than the connection position of the speed reduction mechanism 21. A torque sensor 19 is installed in the vicinity of the torsion bar 22. The torque sensor 19 detects the steering torque Tr by outputting a signal corresponding to the twist of the torsion bar 22 by optical, electrical, or magnetic means. For example, the torque sensor 19 can be configured to include two rotation angle sensors that respectively detect the rotation angles of both ends of the torsion bar 22 and detect the steering torque Tr from the difference between the rotation angles detected by them.
反力制御ユニット２０は、反力モーター１８を駆動制御するための制御ユニットであり、その駆動制御に係る処理を行うマイクロコンピューターと反力モーター１８の駆動回路とを備えている。反力制御ユニット２０には、トルクセンサー１９の検出する操舵トルクTr、車速センサー２８の検出する車速ｖが入力されている。 The reaction force control unit 20 is a control unit for driving and controlling the reaction force motor 18 and includes a microcomputer that performs processing related to the drive control and a drive circuit for the reaction force motor 18. A steering torque Tr detected by the torque sensor 19 and a vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 28 are input to the reaction force control unit 20.
さらに、本実施形態のステアリング装置は、転舵輪１５を転舵動作させるための動力を付加するための操舵アシスト部２３を備える。操舵アシスト部２３は、アシストモーター２４、操舵角センサー２５、モーター回転角センサー２６、および転舵制御ユニット２７を有している。なお、このステアリング装置の操舵アシスト部２３は、ラックバー１３と同軸に配置されたアシストモーター２４により、ラックバー１３に動力を直接伝達する、いわゆるラックダイレクト式の電動パワーステアリング装置として構成されている。 Furthermore, the steering device of the present embodiment includes a steering assist unit 23 for adding power for turning the steered wheels 15. The steering assist unit 23 includes an assist motor 24, a steering angle sensor 25, a motor rotation angle sensor 26, and a turning control unit 27. The steering assist portion 23 of the steering apparatus is configured as a so-called rack direct type electric power steering apparatus that directly transmits power to the rack bar 13 by an assist motor 24 that is arranged coaxially with the rack bar 13. .
アシストモーター２４は、上記動力伝達経路におけるクラッチ１６よりも転舵輪１５側の部分に付加する動力を発生する。本実施形態のステアリング装置では、アシストモーター２４は、ラックバー１３と同軸に配置されており、同じくラックバー１３と同軸に配置されたボールねじ機構２４ａを介してその動力をラックバー１３に伝達するように構成されている。アシストモーター２４には、ブラシ付き、あるいはブラシレス式の直流モーターが採用される。 The assist motor 24 generates power to be applied to a portion closer to the steered wheel 15 than the clutch 16 in the power transmission path. In the steering device of the present embodiment, the assist motor 24 is disposed coaxially with the rack bar 13 and transmits its power to the rack bar 13 via a ball screw mechanism 24 a that is also disposed coaxially with the rack bar 13. It is configured as follows. The assist motor 24 is a brushed or brushless DC motor.
操舵角センサー２５は、ステアリングホイール１０の操舵角θを検出する。本実施形態のステアリング装置では、操舵角センサー２５は、ステアリングシャフト１１におけるトーションバー２２よりもステアリングホイール１０側の部分に設置されており、その設置位置におけるステアリングシャフト１１の回転角に応じた信号を出力することで、操舵角θを検出する。 The steering angle sensor 25 detects the steering angle θ of the steering wheel 10. In the steering device of the present embodiment, the steering angle sensor 25 is installed at a portion of the steering shaft 11 closer to the steering wheel 10 than the torsion bar 22, and a signal corresponding to the rotation angle of the steering shaft 11 at the installation position is provided. By outputting, the steering angle θ is detected.
モーター回転角センサー２６は、アシストモーター２４の回転角（モーター回転角θa）を検出する。本実施形態のステアリング装置では、モーター回転角センサー２６は、アシストモーター２４と一体に設けられている。 The motor rotation angle sensor 26 detects the rotation angle (motor rotation angle θa) of the assist motor 24. In the steering device of the present embodiment, the motor rotation angle sensor 26 is provided integrally with the assist motor 24.
転舵制御ユニット２７は、アシストモーター２４を駆動制御するための制御ユニットであり、その駆動制御に係る処理を行うマイクロコンピューターとアシストモーター２４の駆動回路とを備えている。転舵制御ユニット２７には、操舵角センサー２５の検出する操舵角θ、モーター回転角センサー２６の検出するモーター回転角θa、および車速センサー２８の検出する車速ｖが入力されている。 The steering control unit 27 is a control unit for driving and controlling the assist motor 24, and includes a microcomputer that performs processing related to the driving control and a drive circuit for the assist motor 24. The steering control unit 27 is input with a steering angle θ detected by the steering angle sensor 25, a motor rotation angle θa detected by the motor rotation angle sensor 26, and a vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 28.
なお、このステアリング装置では、反力制御ユニット２０、転舵制御ユニット２７のいずれもが、クラッチ１６の断接を実施可能とされている。具体的には、反力制御ユニット２０、転舵制御ユニット２７のいずれがクラッチ１６に対する通電を行うことで、クラッチ１６は接続された状態とされ、いずれもが通電を行わなければ、クラッチ１６は切断された状態とされる。 In this steering device, both the reaction force control unit 20 and the turning control unit 27 can connect and disconnect the clutch 16. Specifically, either the reaction force control unit 20 or the steering control unit 27 energizes the clutch 16 so that the clutch 16 is connected. If neither energizes, the clutch 16 It is in a disconnected state.
図２に、操舵反力生成部１７および操舵アシスト部２３が双方共に正常に動作するとき（正常動作時）における本実施形態のステアリング装置の動作を示す。同図に示すように、このときには、反力制御ユニット２０、転舵制御ユニット２７のいずれによっても、クラッチ１６への通電は行われず、同クラッチ１６は切断された状態となっている。 FIG. 2 shows the operation of the steering device of the present embodiment when both the steering reaction force generator 17 and the steering assist unit 23 operate normally (during normal operation). As shown in the figure, at this time, neither the reaction force control unit 20 nor the steering control unit 27 energizes the clutch 16, and the clutch 16 is in a disconnected state.
このときの反力制御ユニット２０は、トルクセンサー１９の検出する操舵トルクTrと車速センサー２８の検出する車速ｖとに基づき、目標操舵反力を演算する。そして、反力制御ユニット２０は、反力モーター１８によりステアリングホイール１０に付加される操舵反力（実操舵反力）がその目標操舵反力となるように、反力モーター１８の駆動電流を制御する。また、このときの転舵制御ユニット２７は、操舵角センサー２５の検出する操舵角θ、モーター回転角センサー２６の検出するモーター回転角θa、および車速センサー２８の検出する車速ｖに基づき転舵輪１５の目標転舵角を演算する。そして、転舵制御ユニット２７は、モーター回転角θaから把握される転舵輪１５の実転舵角がその目標転舵角と一致するように、アシストモーター２４の駆動電流を制御する。 The reaction force control unit 20 at this time calculates a target steering reaction force based on the steering torque Tr detected by the torque sensor 19 and the vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 28. The reaction force control unit 20 controls the drive current of the reaction force motor 18 so that the steering reaction force (actual steering reaction force) applied to the steering wheel 10 by the reaction force motor 18 becomes the target steering reaction force. To do. Further, the steering control unit 27 at this time is based on the steering angle θ detected by the steering angle sensor 25, the motor rotation angle θa detected by the motor rotation angle sensor 26, and the vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 28. The target turning angle is calculated. Then, the steering control unit 27 controls the drive current of the assist motor 24 so that the actual turning angle of the steered wheel 15 grasped from the motor rotation angle θa matches the target turning angle.
図３に、操舵アシスト部２３の故障時における本実施形態のステアリング装置の制御動作を示す。このときの反力制御ユニット２０は、クラッチ１６への通電を行って、同クラッチ１６を接続した状態とする。また、このときの反力制御ユニット２０は、トルクセンサー１９の検出する操舵トルクTrと車速センサー２８により検出される車速ｖとに基づき目標アシスト力を演算する。そして、反力制御ユニット２０は、反力モーター１８によりステアリングシャフト１１に付加される動力（実アシスト力）が目標アシスト力と一致するように、反力モーター１８の駆動電流を制御する。 FIG. 3 shows the control operation of the steering device of the present embodiment when the steering assist unit 23 fails. The reaction force control unit 20 at this time energizes the clutch 16 to keep the clutch 16 connected. At this time, the reaction force control unit 20 calculates a target assist force based on the steering torque Tr detected by the torque sensor 19 and the vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 28. The reaction force control unit 20 controls the drive current of the reaction force motor 18 so that the power (actual assist force) applied to the steering shaft 11 by the reaction force motor 18 matches the target assist force.
図４に、操舵反力生成部１７の故障時における本実施形態のステアリング装置の制御動作を示す。このときの転舵制御ユニット２７は、クラッチ１６への通電を行って、同クラッチ１６を接続した状態とする。また、転舵制御ユニット２７は、操舵角センサー２５の検出する操舵角θとモーター回転角センサー２６の検出するモーター回転角θaとから操舵トルクTrを演算する。そして、転舵制御ユニット２７は、その演算した操舵トルクTrと車速センサー２８の検出する車速ｖとに基づき目標アシスト力を演算し、アシストモーター２４によりラックバー１３に付加される動力がその目標アシスト力と一致するように、アシストモーター２４の駆動電流を制御する。 FIG. 4 shows the control operation of the steering device of the present embodiment when the steering reaction force generation unit 17 fails. The steering control unit 27 at this time energizes the clutch 16 to keep the clutch 16 connected. The steering control unit 27 calculates a steering torque Tr from the steering angle θ detected by the steering angle sensor 25 and the motor rotation angle θa detected by the motor rotation angle sensor 26. The steering control unit 27 calculates a target assist force based on the calculated steering torque Tr and the vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 28, and the power applied to the rack bar 13 by the assist motor 24 is the target assist. The drive current of the assist motor 24 is controlled so as to coincide with the force.
次に、以上説明した本実施形態のステアリング装置の作用を説明する。
本実施形態のステアリング装置では、正常時には、クラッチ１６が切断されて、ステアリングホイール１０と転舵輪１５との間の動力伝達経路が機械的に切断される。そして、反力モーター１８の動力でステアリングホイール１０に操舵反力が発生されるとともに、アシストモーター２４の動力で転舵輪１５の転舵動作が行われる。これにより、ステアバイワイヤーによる操舵が行われる。
Next, the operation of the steering device of the present embodiment described above will be described.
In the steering device of the present embodiment, the clutch 16 is disconnected during normal operation, and the power transmission path between the steering wheel 10 and the steered wheels 15 is mechanically disconnected. A steering reaction force is generated in the steering wheel 10 by the power of the reaction force motor 18, and the turning operation of the steered wheels 15 is performed by the power of the assist motor 24. Thereby, steering by steer-by-wire is performed.
一方、操舵アシスト部２３の故障時には、クラッチ１６が接続されて、ステアリングホイール１０と転舵輪１５との間の動力伝達経路が機械的に連結される。そして、反力モーター１８の動力により、操舵のパワーアシストを行う。なお、このときの反力モーター１８の駆動制御は、トルクセンサー１９の検出する操舵トルクTrに基づき行われ、操舵トルクTrに応じたパワーアシスト制御が実施されるようになる。 On the other hand, when the steering assist unit 23 fails, the clutch 16 is connected and the power transmission path between the steering wheel 10 and the steered wheels 15 is mechanically coupled. Then, steering power assist is performed by the power of the reaction force motor 18. The drive control of the reaction force motor 18 at this time is performed based on the steering torque Tr detected by the torque sensor 19, and power assist control corresponding to the steering torque Tr is performed.
また、操舵反力生成部１７の故障時にも、クラッチ１６が接続されて、ステアリングホイール１０と転舵輪１５との間の動力伝達経路が機械的に連結される。そして、このときには、アシストモーター２４の動力により、操舵のパワーアシストが行われる。 Further, even when the steering reaction force generation unit 17 fails, the clutch 16 is connected, and the power transmission path between the steering wheel 10 and the steered wheels 15 is mechanically coupled. At this time, steering power assist is performed by the power of the assist motor 24.
なお、操舵角センサー２５の検出する操舵角θは、ステアリングシャフト１１におけるトーションバー２２のステアリングホイール１０側の端部の回転角に対応する。また、クラッチ１６が接続された状態では、アシストモーター２４の検出するモーター回転角θaと、ステアリングシャフト１１におけるトーションバー２２のステアリングホイール１０側の端部の回転角との対応関係が一義に定まるようになる。よって、このときの操舵角θおよびモーター回転角θaからは、トーションバー２２の捻り角を、ひいては操舵トルクTrを求めることができる。そのため、それら操舵角θおよびモーター回転角θaから演算した操舵トルクTrに基づきアシストモーター２４を駆動制御することで、トルクセンサー１９の検出結果を利用できない操舵反力生成部１７の故障時にも、操舵トルクTrに応じたパワーアシスト制御が実施されるようになる。 Note that the steering angle θ detected by the steering angle sensor 25 corresponds to the rotation angle of the end portion of the steering shaft 11 on the steering wheel 10 side of the torsion bar 22. Further, when the clutch 16 is connected, the correspondence between the motor rotation angle θa detected by the assist motor 24 and the rotation angle of the end of the torsion bar 22 on the steering wheel 10 side of the steering shaft 11 is uniquely determined. become. Therefore, the torsion angle of the torsion bar 22 and thus the steering torque Tr can be obtained from the steering angle θ and the motor rotation angle θa at this time. For this reason, by driving and controlling the assist motor 24 based on the steering torque Tr calculated from the steering angle θ and the motor rotation angle θa, the steering reaction force generator 17 that cannot use the detection result of the torque sensor 19 can also perform steering. Power assist control according to the torque Tr is performed.
以上の本実施形態のステアリング装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、操舵反力生成部１７および操舵アシスト部２３が双方共に正常に動作するときには、クラッチ１６を切断した上で、反力モーター１８の動力でステアリングホイール１０に操舵反力を付加するとともに、アシストモーター２４の動力で転舵輪１５を転舵させている。そのため、正常動作時には、シフトバイワイヤーによる操舵を行うことができる。
According to the above steering apparatus of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, when both the steering reaction force generation unit 17 and the steering assist unit 23 operate normally, the clutch 16 is disengaged and the steering reaction force is applied to the steering wheel 10 by the power of the reaction force motor 18. And the steered wheels 15 are steered by the power of the assist motor 24. Therefore, steering by shift-by-wire can be performed during normal operation.
（２）本実施形態では、操舵アシスト部２３の故障時には、クラッチ１６を接続した上で、反力モーター１８の動力で操舵のパワーアシストを行うようしている。そのため、操舵アシスト部２３の故障時にも、操舵のパワーアシストが継続されて、比較的軽い負荷で操舵を行うことができる。 (2) In the present embodiment, when the steering assist unit 23 is out of order, the clutch 16 is connected and the steering power assist is performed by the power of the reaction force motor 18. Therefore, even when the steering assist unit 23 fails, steering power assist is continued, and steering can be performed with a relatively light load.
（３）本実施形態では、操舵反力生成部１７の故障時には、クラッチ１６を接続した上で、アシストモーター２４の動力で操舵のパワーアシストを行うようしている。そのため、操舵反力生成部１７の故障時にも、操舵のパワーアシストが継続されて、比較的軽い負荷で操舵を行うことができる。 (3) In the present embodiment, when the steering reaction force generation unit 17 fails, the clutch 16 is connected, and the steering power assist is performed by the power of the assist motor 24. Therefore, even when the steering reaction force generation unit 17 fails, the steering power assist is continued and the steering can be performed with a relatively light load.
（４）本実施形態では、操舵アシスト部２３の故障時には、トルクセンサー１９の検出した操舵トルクTrに基づいて、パワーアシストのための反力モーター１８の駆動制御を行っている。また、操舵反力生成部１７の故障時には、操舵角センサー２５の検出する操舵角θとモーター回転角センサー２６の検出するモーター回転角θaとから操舵トルクTrを演算するとともに、その演算した操舵トルクTrに基づいて、パワーアシストのためのアシストモーター２４の駆動制御を行っている。そのため、トルクセンサー１９の検出結果を利用可能な操舵アシスト部２３の故障時だけでなく、トルクセンサー１９の検出結果を利用できない操舵反力生成部１７の故障時にも、操舵トルクTrに応じたパワーアシスト制御を実施することができる。 (4) In the present embodiment, when the steering assist unit 23 fails, drive control of the reaction force motor 18 for power assist is performed based on the steering torque Tr detected by the torque sensor 19. When the steering reaction force generation unit 17 fails, the steering torque Tr is calculated from the steering angle θ detected by the steering angle sensor 25 and the motor rotation angle θa detected by the motor rotation angle sensor 26, and the calculated steering torque is calculated. Based on Tr, drive control of the assist motor 24 for power assist is performed. Therefore, not only when the steering assist unit 23 that can use the detection result of the torque sensor 19 fails, but also when the steering reaction force generation unit 17 that cannot use the detection result of the torque sensor 19 fails, the power corresponding to the steering torque Tr Assist control can be performed.
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、操舵反力生成部１７の故障時に、操舵角センサー２５の検出する操舵角θとモーター回転角センサー２６の検出するモーター回転角θaとから操舵トルクTrを演算するとともに、その演算した操舵トルクTrに基づいて、パワーアシストのためのアシストモーター２４の駆動制御を行っていた。操舵トルクTrを検出可能なセンサーを操舵アシスト部２３が別途に有している場合や操舵反力生成部１７の故障時にもトルクセンサー１９の検出結果を取得できる場合などには、上記演算を行わず、検出した操舵トルクTrに基づいて、このときのアシストモーター２４の駆動制御を行うようにしてもよい。
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
In the above embodiment, when the steering reaction force generator 17 fails, the steering torque Tr is calculated from the steering angle θ detected by the steering angle sensor 25 and the motor rotation angle θa detected by the motor rotation angle sensor 26, and Based on the calculated steering torque Tr, drive control of the assist motor 24 for power assist is performed. When the steering assist unit 23 has a separate sensor capable of detecting the steering torque Tr, or when the detection result of the torque sensor 19 can be obtained even when the steering reaction force generation unit 17 fails, the above calculation is performed. Instead, the drive control of the assist motor 24 at this time may be performed based on the detected steering torque Tr.
・上記実施形態では、操舵反力生成部１７の故障時にクラッチ１６を接続した上でアシストモーター２４の動力による操舵のパワーアシストを行うとともに、操舵アシスト部２３の故障時にクラッチ１６を接続した上で反力モーター１８の動力による操舵のパワーアシストを行うようにしていた。これら故障時のパワーアシストを、操舵反力生成部１７および操舵アシスト部２３のいずれか一方の故障時にのみ行い、他方の故障時には、クラッチ１６の接続のみを実施して、マニュアルステアリングにより操舵を行うようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the clutch 16 is connected when the steering reaction force generation unit 17 fails, and the steering power assist is performed by the power of the assist motor 24, and the clutch 16 is connected when the steering assist unit 23 fails. The power assist of the steering by the power of the reaction force motor 18 is performed. The power assist at the time of the failure is performed only when one of the steering reaction force generation unit 17 and the steering assist unit 23 fails, and when the other failure occurs, only the clutch 16 is connected and steering is performed by manual steering. You may do it.
・上記実施形態では、ラックダイレクト式の電動パワーステアリング装置（RD-EPS）として操舵アシスト部２３を構成していたが、ラックダイレクト式（RD-EPS）、ピニオン式（P-EPS)、デュアルピニオン式（DP-EPS）など、他の方式の電動パワーステアリング装置として操舵アシスト部２３を構成してもよい。 In the above embodiment, the steering assist unit 23 is configured as a rack direct type electric power steering device (RD-EPS), but the rack direct type (RD-EPS), pinion type (P-EPS), and dual pinion The steering assist unit 23 may be configured as an electric power steering device of another type such as a formula (DP-EPS).
次に、上記実施形態及びその変形例から把握することのできる技術的思想を以下に追記する。
（イ）前記動力伝達経路は、前記ステアリングホイールに一体回転可能に連結されたステアリングシャフトと、そのステアリングシャフトにおける前記転舵輪側の端部に設けられたピニオンギアと、そのピニオンギアに噛み合わされるラックギアが設けられて、軸方向への直動に応じて前記転舵輪を転舵させるラックバーとを有するとともに、前記クラッチが前記ステアリングシャフトの途中に設置された、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のステアリング装置。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and its modifications will be added below.
(A) The power transmission path is meshed with a steering shaft coupled to the steering wheel so as to be integrally rotatable, a pinion gear provided at an end of the steering wheel on the steered wheel side, and the pinion gear. 2. A rack bar provided with a rack bar that steers the steered wheels in response to a linear motion in an axial direction, and the clutch is installed in the middle of the steering shaft. Steering device given in any 1 paragraph of -4.
１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト（動力伝達経路）、１２…ピニオンギア（動力伝達経路）、１３…ラックバー（動力伝達経路）、１４…ラックギア（動力伝達経路）、１５…転舵輪、１６…クラッチ、１７…操舵反力生成部、１８…反力モーター、１９…トルクセンサー、２０…反力制御ユニット、２１…減速機構、２２…トーションバー、２３…操舵アシスト部、２４…アシストモーター、２４ａ…ボールねじ機構、２５…操舵角センサー、２６…モーター回転角センサー、２７…転舵制御ユニット、２８…車速センサー。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Steering wheel, 11 ... Steering shaft (power transmission path), 12 ... Pinion gear (power transmission path), 13 ... Rack bar (power transmission path), 14 ... Rack gear (power transmission path), 15 ... Steering wheel, 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Clutch, 17 ... Steering reaction force generation part, 18 ... Reaction force motor, 19 ... Torque sensor, 20 ... Reaction force control unit, 21 ... Deceleration mechanism, 22 ... Torsion bar, 23 ... Steering assist part, 24 ... Assist motor, 24a ... Ball screw mechanism, 25 ... Steering angle sensor, 26 ... Motor rotation angle sensor, 27 ... Steering control unit, 28 ... Vehicle speed sensor.
Claims (4)
前記操舵反力生成部および前記操舵アシスト部が正常に動作するときには、前記クラッチを切断した上で、前記反力モーターの動力で前記ステアリングホイールに操舵反力を付加するとともに、前記アシストモーターの動力で前記転舵輪を転舵させ、
前記操舵アシスト部の故障時には、前記クラッチを接続した上で、前記反力モーターの動力で操舵のパワーアシストを行う、
ことを特徴とするステアリング装置。 A clutch provided in a power transmission path between the steering wheel and the steered wheels, and a steering reaction force generator having a reaction force motor that adds power to the steering wheel side of the clutch in the power transmission path; A steering assist unit having an assist motor for adding power to the steered wheel side portion of the power transmission path relative to the clutch,
When the steering reaction force generation unit and the steering assist unit operate normally, the clutch is disengaged and a steering reaction force is applied to the steering wheel by the power of the reaction force motor, and the power of the assist motor is increased. To steer the steered wheels,
At the time of failure of the steering assist unit, after the clutch is connected, steering power assist is performed with the power of the reaction force motor.
A steering device characterized by that.
ことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。 At the time of failure of the steering reaction force generation unit, the power of the steering is performed with the power of the assist motor after the clutch is connected.
The steering apparatus according to claim 1.
前記操舵アシスト部は、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサーと、前記アシストモーターの回転角を検出するモーター回転角センサーとを備えるとともに、
前記操舵アシスト部の故障時には、前記トルクセンサーの検出した操舵トルクに基づいて、前記パワーアシストのための前記反力モーターの駆動制御を行い、
前記操舵反力生成部の故障時には、前記操舵角センサーの検出した前記操舵角と前記モーター回転角センサーの検出した前記アシストモーターの回転角とから前記操舵トルクを演算するとともに、その演算した操舵トルクに基づいて、前記パワーアシストのための前記アシストモーターの駆動制御を行う、
ことを特徴とする請求項２に記載のステアリング装置。 The steering reaction force generator is applied to the steering wheel by outputting a torsion bar provided at a portion closer to the steering wheel than the clutch in the power transmission path and a signal corresponding to the twist of the torsion bar. A torque sensor for detecting steering torque,
The steering assist unit includes a steering angle sensor that detects a steering angle of the steering wheel, and a motor rotation angle sensor that detects a rotation angle of the assist motor,
Upon failure of the steering assist unit, based on the steering torque detected by the torque sensor, drive control of the reaction force motor for the power assist is performed,
When the steering reaction force generation unit fails, the steering torque is calculated from the steering angle detected by the steering angle sensor and the rotation angle of the assist motor detected by the motor rotation angle sensor, and the calculated steering torque is calculated. Based on the above, drive control of the assist motor for the power assist,
The steering apparatus according to claim 2.
前記操舵反力生成部および前記操舵アシスト部が正常に動作するときには、前記クラッチを切断した上で、前記反力モーターの動力で前記ステアリングホイールに操舵反力を付加するとともに、前記アシストモーターの動力で前記転舵輪を転舵させ、
前記操舵反力生成部の故障時には、前記クラッチを接続した上で、前記アシストモーターの動力で操舵のパワーアシストを行う、
ことを特徴とするステアリング装置。 A clutch provided in a power transmission path between the steering wheel and the steered wheels, and a steering reaction force generator having a reaction force motor that adds power to the steering wheel side of the clutch in the power transmission path; A steering assist unit having an assist motor for adding power to the steered wheel side portion of the power transmission path relative to the clutch,
When the steering reaction force generation unit and the steering assist unit operate normally, the clutch is disengaged and a steering reaction force is applied to the steering wheel by the power of the reaction force motor, and the power of the assist motor is increased. To steer the steered wheels,
At the time of failure of the steering reaction force generation unit, the power of the steering is performed with the power of the assist motor after the clutch is connected.
A steering device characterized by that.
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107776655A (en) * | 2016-08-24 | 2018-03-09 | 本田技研工业株式会社 | Steering device for motor vehicle |
| CN111655565A (en) * | 2018-01-19 | 2020-09-11 | 蒂森克虏伯普利斯坦股份公司 | Method for controlling a steer-by-wire steering system when the maximum available power of a steering controller is reached |
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- 2014-03-20 JP JP2014059005A patent/JP2015182507A/en active Pending
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