JP2018020579A - Steering wheel unit - Google Patents

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松田 修
Osamu Matsuda
修 松田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering wheel unit which is equipped with a dedicated battery for driving an electric motor and can charge the battery while driving.SOLUTION: Voltage of a vehicle battery 30 is taken out of an accessory socket and inputted to a charge circuit 33. The charge circuit 33 is composed of a charge voltage control circuit 37 which controls an upper limit charge voltage and stabilizes current flowing in a battery 18; and a changeover circuit 38 turning on/off charge of the battery 18 on the basis of a changeover signal s from an ECU 21. Power driving the electric motor 20 of an assist control mechanism 3 is supplied by the battery 18. When the electric motor 20 operates, the ECU 21 detects a steering state of the vehicle and outputs a signal turning on/off charge of the battery 18 with respect to the charge circuit 33. When a steering angle or steering angle velocity is determined to be specified value or smaller, the vehicle is determined to be driving straight ahead, the changeover circuit 38 is connected to turn on the charge; while turning, the changeover circuit 38 is disconnected to turn off the charge.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、車両に対してステアリングホイールごと着脱できるステアリングホイールユニットに関するものである。   The present invention relates to a steering wheel unit that can be attached to and detached from a vehicle together with a steering wheel.

従来、車両のステアリングシャフトの先端部にステアリングホイールユニットを着脱可能に連結し、このステアリングホイールユニットにアシスト手段の操舵補助力を与えるものがある(例えば、特許文献1参照)。このようなステアリングホイールユニットは、操舵力検出手段等の部品交換や部品修理を行いやすく、メンテナンスを容易に行うことができる。また、信号取出手段によってステアリングホイールユニットに組み込んだ操舵力検出手段の検出信号をステアリングホイールユニットの外部へ取り出すことができるように考慮されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a type in which a steering wheel unit is detachably connected to a front end portion of a steering shaft of a vehicle and a steering assist force of assist means is applied to the steering wheel unit (see, for example, Patent Document 1). Such a steering wheel unit can be easily replaced and repaired, such as steering force detecting means, and can be easily maintained. Further, it is considered that the detection signal of the steering force detection means incorporated in the steering wheel unit by the signal extraction means can be taken out of the steering wheel unit.

特開平3−159872号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-159872

上記のようなステアリングホイールユニットでは、アシスト手段が組み込まれていないので、アシスト手段である電動モータのメンテナンスが容易でない。ステアリングホイールユニット内に電動モータと制御手段とを収容した場合、電動モータの制御手段に電源を供給する必要があり、ステアリングホイールユニットに着脱可能にバッテリを取り付け、ステアリングホイールユニット専用の電源配線がない車両に対応する場合がある。しかしながら、車両走行中にバッテリの残容量が低下するとアシスト動作を継続することができなくなる。このため、ステアリングホイールユニットに大容量のバッテリを使用することや予備のバッテリを用意して交換することが考えられるが、大型サイズのバッテリの取付場所の確保や車両を停止させた状態でのバッテリ交換が必要となる。また、バッテリ低下時にバッテリを充電するのが望ましいが、走行中にバッテリを充電すると操舵状態によっては、例えば旋回中に大電流がケーブル等充電部に流れる可能性があり、フェールセーフを図る必要がある。   In the steering wheel unit as described above, since the assist means is not incorporated, maintenance of the electric motor as the assist means is not easy. When the electric motor and the control means are housed in the steering wheel unit, it is necessary to supply power to the control means of the electric motor, a battery is detachably attached to the steering wheel unit, and there is no dedicated power wiring for the steering wheel unit May correspond to the vehicle. However, the assist operation cannot be continued if the remaining capacity of the battery decreases while the vehicle is running. For this reason, it is conceivable to use a large-capacity battery for the steering wheel unit or to prepare and replace a spare battery, but it is necessary to secure a place for installing a large-sized battery or to stop the vehicle Replacement is required. In addition, it is desirable to charge the battery when the battery is low, but if the battery is charged while traveling, depending on the steering state, for example, a large current may flow to the charging part such as a cable during turning, and it is necessary to make the fail safe. is there.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動モータを駆動する専用のバッテリを備え、車両走行中にバッテリを充電可能なステアリングホイールユニットを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a steering wheel unit including a dedicated battery for driving an electric motor and capable of charging the battery while the vehicle is running. .

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、ステアリングシャフトの回転駆動を車輪に伝達して転舵するステアリング機構を備えた車両に取り付けられるステアリングホイールユニットであって、ステアリングホイールと、一方の端に前記ステアリングホイールを連結し、他方の端に前記ステアリングシャフトと着脱自在な連結部を設けたステアリングホイールシャフトと、前記ステアリングホイールシャフトに操舵補助力を与える電動モータと、前記ステアリングホイールシャフトに取り付けられ、前記電動モータの回転を減速して伝達する減速機構部と、前記ステアリングホイールシャフトに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクに基づいて前記操舵補助力を演算し、前記電動モータを駆動制御する制御部と、前記ステアリングホイールシャフト、前記減速機構部、前記電動モータ、前記トルクセンサおよび前記制御部を収容するハウジングと、前記車両の直流電源から充電して、前記制御部に電力を供給する外部電源と、前記直流電源と前記外部電源との間に接続され、前記外部電源の充電を制御する充電回路部と、を備えることを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a steering wheel unit attached to a vehicle having a steering mechanism that transmits a rotational drive of a steering shaft to a wheel and turns the steering wheel. A steering wheel shaft having one end connected to the steering wheel, and the other end provided with a detachable connecting portion to the steering shaft, an electric motor for giving a steering assist force to the steering wheel shaft, and the steering wheel A speed reduction mechanism that is attached to the shaft and transmits the rotation of the electric motor at a reduced speed, a torque sensor that detects a steering torque applied to the steering wheel shaft, and calculates the steering assist force based on the steering torque And drive control of the electric motor A control unit, the steering wheel shaft, the speed reduction mechanism unit, the electric motor, the torque sensor, and a housing that houses the control unit, and an external unit that supplies power to the control unit by charging from a DC power source of the vehicle The gist is provided with a power source, and a charging circuit unit that is connected between the DC power source and the external power source and controls charging of the external power source.

上記構成によれば、ステアリングホイールユニットは、ステアリングホイール、ステアリングホイールシャフト、ハウジングおよび外部電源を有する。ハウジングは、内部に電動モータおよび制御部が固定され、ステアリングホイールシャフトに取り付けられた減速機構部およびトルクセンサが収容される。さらにハウジングには、制御部に電力を供給する外部電源および外部電源の充電を制御する充電回路部が固定されて制御部に接続される。外部電源は充電回路部を介して車両の直流電源から充電されるので、走行中に外部電源を充電することが可能になる。これにより、外部電源を小型化することができることで車両搭載性が向上するとともに、外部電源のバッテリ上がりがないので予備の外部電源に交換する必要がなくなる。   According to the above configuration, the steering wheel unit includes the steering wheel, the steering wheel shaft, the housing, and the external power source. The housing has an electric motor and a controller fixed therein, and houses a speed reduction mechanism and a torque sensor attached to the steering wheel shaft. Further, an external power source that supplies power to the control unit and a charging circuit unit that controls charging of the external power source are fixed to the housing and connected to the control unit. Since the external power source is charged from the DC power source of the vehicle via the charging circuit unit, it is possible to charge the external power source while traveling. As a result, it is possible to reduce the size of the external power source, thereby improving the vehicle mountability, and it is not necessary to replace the external power source with a spare external power source since there is no battery exhaustion.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のステアリングホイールユニットにおいて、前記充電回路部は、操舵角および操舵角速度に基づいて前記制御部によって制御され、前記車両が直進している場合に前記外部電源の充電をオンし、前記車両が旋回している場合に前記外部電源の充電をオフすることを要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the steering wheel unit according to the first aspect, the charging circuit unit is controlled by the control unit based on a steering angle and a steering angular velocity, and the vehicle is traveling straight ahead. The gist is to turn on the charging of the external power source and to turn off the charging of the external power source when the vehicle is turning.

上記構成によれば、走行中のステアリングホイールの操舵角または操舵角速度が所定値以下の場合、制御部は車両が直進走行中であると判断し充電回路部を接続して外部電源の充電をオンし、車両旋回中には充電回路部を切断して外部電源の充電をオフするようにする。このため、ステアリングホイールが操舵中は外部電源が充電されることがない。これにより、車両の直流電源および充電回路部間に電動モータ作動による大電流が流れることがなくなるので、フェールセーフを図ることが可能になる。   According to the above configuration, when the steering angle or steering angular velocity of the steering wheel during traveling is equal to or less than a predetermined value, the control unit determines that the vehicle is traveling straight ahead and connects the charging circuit unit to turn on charging of the external power source. During the turning of the vehicle, the charging circuit section is disconnected to turn off the charging of the external power source. For this reason, the external power source is not charged while the steering wheel is steered. As a result, a large current due to the operation of the electric motor does not flow between the direct current power source and the charging circuit unit of the vehicle, so that it is possible to achieve fail-safety.

本発明によれば、電動モータを駆動する専用のバッテリを備え、車両走行中にバッテリを充電可能なステアリングホイールユニットを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the steering wheel unit which is equipped with the battery for exclusive use which drives an electric motor, and can charge a battery during vehicle travel can be provided.

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of the electric power steering apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のステアリングホイールユニットの概略構造を示す図。The figure which shows schematic structure of the steering wheel unit of FIG. ステアリングホイールユニットに取り付ける外部電源および充電回路部周辺の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the external power supply attached to a steering wheel unit, and a charging circuit part periphery. 制御部によって実行される充電回路部の作動処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement process procedure of the charging circuit part performed by the control part.

以下、本発明の実施の形態に係るステアリングホイールユニットについて、図に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置1の概略構成を示す模式図である。
図1に示すように、電動パワーステアリング装置1は、車両のステアリング機構に操舵補助力を与えるためのものであり、ステアリング機構16とステアリングホイールユニット4とを備える。ステアリング機構16は、ステアリングシャフト6、ラックアンドピニオン機構14、ラック軸15、および2つのタイロッド10を有する。ステアリングホイールユニット4は、ステアリングホイールハウジング24、ステアリングホイール2、ステアリングホイールシャフト5、操舵補助機構部を構成するアシスト制御機構3、減速機構(減速機構部)19、およびトルクセンサ17を有する。アシスト制御機構3は、電動モータ20、ECU(制御部)21、バッテリ(外部電源)18、および充電回路(充電回路部)33を有する。
Hereinafter, a steering wheel unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the electric power steering apparatus 1 is for applying a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle, and includes a steering mechanism 16 and a steering wheel unit 4. The steering mechanism 16 includes a steering shaft 6, a rack and pinion mechanism 14, a rack shaft 15, and two tie rods 10. The steering wheel unit 4 includes a steering wheel housing 24, a steering wheel 2, a steering wheel shaft 5, an assist control mechanism 3 that constitutes a steering assist mechanism, a deceleration mechanism (deceleration mechanism) 19, and a torque sensor 17. The assist control mechanism 3 includes an electric motor 20, an ECU (control unit) 21, a battery (external power source) 18, and a charging circuit (charging circuit unit) 33.

ステアリング機構16において、ステアリングシャフト6は、コラムシャフト7、インターミディエイトシャフト8、およびピニオンシャフト9からなり、ステアリングホイール2の回転にともないステアリングホイールシャフト5を介して一体的に回転する。ラックアンドピニオン機構14は、ピニオン(ピニオンギヤ)13と、ピニオン13に噛み合うラック(ラックギヤ)12とを有して、ピニオンシャフト9の回転を回転不能かつ車両の左右方向に移動可能に延びるラック軸15の往復動作に変換する。ラック軸15の両端部にはそれぞれタイロッド10が結合されており、各タイロッド10は図示しないナックルアームを介して転舵輪11に連結される。   In the steering mechanism 16, the steering shaft 6 includes a column shaft 7, an intermediate shaft 8, and a pinion shaft 9, and rotates integrally with the steering wheel shaft 5 as the steering wheel 2 rotates. The rack-and-pinion mechanism 14 has a pinion (pinion gear) 13 and a rack (rack gear) 12 that meshes with the pinion 13, and a rack shaft 15 that extends so that the rotation of the pinion shaft 9 cannot rotate and can move in the left-right direction of the vehicle. To reciprocal motion. Tie rods 10 are coupled to both ends of the rack shaft 15, and each tie rod 10 is connected to the steered wheels 11 via a knuckle arm (not shown).

ステアリングホイールユニット4において、ステアリングホイール2は、ステアリングホイールハウジング24に対して回転可能に支持されたステアリングホイールシャフト5に連結される。減速機構19と電動モータ20とからなるアクチュエータは、ステアリングホイールシャフト5に対して付設され、ステアリングホイールシャフト5に操舵補助力(動力)を付与する。アクチュエータの駆動源である電動モータ20は、後述の入力プーリ25、出力プーリ26、およびベルト27(共に図2参照)からなる減速機構19を介してステアリングホイールシャフト5に連結される。電動モータ20の回転力は減速機構19によって減速されて、この減速された回転力がアシストトルクとしてステアリングシャフト6に伝達される。   In the steering wheel unit 4, the steering wheel 2 is coupled to a steering wheel shaft 5 that is rotatably supported with respect to the steering wheel housing 24. An actuator including the speed reduction mechanism 19 and the electric motor 20 is attached to the steering wheel shaft 5 and applies a steering assist force (power) to the steering wheel shaft 5. The electric motor 20 that is a drive source of the actuator is connected to the steering wheel shaft 5 via a speed reduction mechanism 19 including an input pulley 25, an output pulley 26, and a belt 27 (both see FIG. 2), which will be described later. The rotational force of the electric motor 20 is decelerated by the speed reduction mechanism 19 and this reduced rotational force is transmitted to the steering shaft 6 as an assist torque.

電動モータ20は、CPU(マイコン)を備えた電子制御ユニットを構成するECU21によって制御され、例えば3相のブラシレスモータが使用される。また、電動モータ20の回転軸の回転速度は、電動モータ20に内蔵されたレゾレルバ等の回転角センサ22が検出する回転角度θmに基づいてECU21によって演算される。ECU21は、CPUを含む制御回路と、制御回路によって制御され電動モータ20に電力を供給する駆動回路(インバータ)とを有する。また、車両バッテリ(直流電源)30から充電回路33を介して外付けのバッテリ18が充電され、ECU21には、電動モータ20を駆動するための電力がバッテリ18から供給される。   The electric motor 20 is controlled by an ECU 21 that constitutes an electronic control unit including a CPU (microcomputer). For example, a three-phase brushless motor is used. Further, the rotational speed of the rotation shaft of the electric motor 20 is calculated by the ECU 21 based on the rotation angle θm detected by the rotation angle sensor 22 such as a resorrelva built in the electric motor 20. The ECU 21 includes a control circuit including a CPU and a drive circuit (inverter) that is controlled by the control circuit and supplies electric power to the electric motor 20. Further, the external battery 18 is charged from the vehicle battery (DC power supply) 30 via the charging circuit 33, and electric power for driving the electric motor 20 is supplied from the battery 18 to the ECU 21.

さらに、ステアリングホイールユニット4は、図示しないトーションバーを介してステアリングホイールシャフト5の入力軸(上端側)および出力軸(下端側)間の相対回転変位量によって操舵トルクτを検出するトルクセンサ17を有する。上記回転角センサ22を含むこれらのトルクセンサ17および車両速度である車速Vを検出する外部の車速センサ23が検出した値は、ECU21に入力されて演算処理される。   Further, the steering wheel unit 4 includes a torque sensor 17 that detects the steering torque τ by a relative rotational displacement amount between the input shaft (upper end side) and the output shaft (lower end side) of the steering wheel shaft 5 via a torsion bar (not shown). Have. The values detected by the torque sensor 17 including the rotation angle sensor 22 and the external vehicle speed sensor 23 for detecting the vehicle speed V, which is the vehicle speed, are input to the ECU 21 and processed.

以上により、ステアリングホイール2の回転操作にともないステアリングホイールシャフト5を介してステアリングシャフト6が回転すると、ラックアンドピニオン機構14によってラック軸15が軸方向に往復動作する。これにより、転舵輪11の転舵が達成される。   As described above, when the steering shaft 6 rotates via the steering wheel shaft 5 in accordance with the rotation operation of the steering wheel 2, the rack shaft 15 reciprocates in the axial direction by the rack and pinion mechanism 14. Thereby, the turning of the steered wheel 11 is achieved.

図2は、図1のステアリングホイールユニット4の概略構造を示す図である。
図2に示すように、ステアリングホイールユニット4は、ステアリングホイール2、ステアリングホイールシャフト5、ステアリングホイールハウジング24、およびバッテリ18を有する。ステアリングホイールシャフト5は、ステアリングホイールハウジング24に回転可能に固定され、その上端においてステアリングホイール2に軸線回りに一体回転するように接続される。ステアリングホイールシャフト5の下端の連結部にはコラムシャフト7が嵌め合わされる。ステアリングホイールシャフト5およびコラムシャフト7は、一体回転するように軸中心を一致させ連結される。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of the steering wheel unit 4 of FIG.
As shown in FIG. 2, the steering wheel unit 4 includes a steering wheel 2, a steering wheel shaft 5, a steering wheel housing 24, and a battery 18. The steering wheel shaft 5 is rotatably fixed to the steering wheel housing 24 and is connected to the steering wheel 2 at its upper end so as to rotate integrally around the axis. A column shaft 7 is fitted into the connecting portion at the lower end of the steering wheel shaft 5. The steering wheel shaft 5 and the column shaft 7 are connected with their axis centers aligned so as to rotate together.

ステアリングホイールハウジング24は、ステアリングホイールシャフト5の下方を覆い、略直方体形状に形成され、内部に電動モータ20およびECU21が固定され、ステアリングホイールシャフト5に取り付けられた減速機構19およびトルクセンサ17が収容される。電動モータ20は、回転軸および回転角センサ22を有して、回転軸がステアリングホイールシャフト5にほぼ平行になるように配置される。トルクセンサ17は、ステアリングホイールシャフト5の周囲に配置される。   The steering wheel housing 24 covers the lower part of the steering wheel shaft 5 and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. The electric motor 20 and the ECU 21 are fixed inside, and the speed reduction mechanism 19 and the torque sensor 17 attached to the steering wheel shaft 5 are accommodated. Is done. The electric motor 20 includes a rotation shaft and a rotation angle sensor 22 and is disposed so that the rotation shaft is substantially parallel to the steering wheel shaft 5. The torque sensor 17 is disposed around the steering wheel shaft 5.

ECU21は、外部装置(例えば、車速センサ23)から信号線の配線ケーブル35がコネクタ36にて接続される。ECU21は、例えばCAN信号によって他のECU等と接続され、相互に通信して操舵指令値や各種センサの検出値、モータ制御に必要な他の情報等の交換を行う。また、ステアリングホイールハウジング24の側面にはECU21に電力を供給するバッテリ18が外付け固定されており、正負電極部がコネクタ(または中継ケーブル)によってECU21に接続される。バッテリ18は、例えばDC12Vの直流電源が使用される。さらに、ステアリングホイールハウジング24内には、充電回路33が取り付けられる。充電回路33には、図示しない車両のアクセサリソケット(シガーライター用)に接続された充電コネクタ31および充電ケーブル32を介して車両バッテリ30(図1参照、例えばDC12V)の電圧が入力され、充電回路33から充電電圧がバッテリ18に対して出力される。   In the ECU 21, a signal line wiring cable 35 is connected by a connector 36 from an external device (for example, the vehicle speed sensor 23). The ECU 21 is connected to, for example, another ECU by a CAN signal and communicates with each other to exchange a steering command value, detection values of various sensors, other information necessary for motor control, and the like. A battery 18 for supplying electric power to the ECU 21 is externally fixed to the side surface of the steering wheel housing 24, and positive and negative electrode portions are connected to the ECU 21 by connectors (or relay cables). For the battery 18, for example, a DC power supply of DC12V is used. Further, a charging circuit 33 is attached in the steering wheel housing 24. The charging circuit 33 is supplied with the voltage of the vehicle battery 30 (see FIG. 1, for example, DC12V) via a charging connector 31 and a charging cable 32 connected to an accessory socket (for cigarette lighter) (not shown). A charging voltage is output from the battery 33 to the battery 18.

減速機構19は、プーリ・ベルトからなる減速機構部であり、例えば電動モータ20の回転軸に連結された歯付の入力プーリ25と、ステアリングホイールシャフト5に連結された入力プーリ25よりも大径の歯付の出力プーリ26と、入力プーリ25と出力プーリ26との間に掛け渡された歯付のベルト27とを有する。入力プーリ25は、電動モータ20の回転軸に一体回転可能に連結される。出力プーリ26は、ステアリングホイールシャフト5の外周に一体回転可能に配置される。   The speed reduction mechanism 19 is a speed reduction mechanism portion including a pulley and a belt, and has a diameter larger than, for example, a toothed input pulley 25 connected to a rotating shaft of the electric motor 20 and an input pulley 25 connected to the steering wheel shaft 5. A toothed output pulley 26, and a toothed belt 27 spanned between the input pulley 25 and the output pulley 26. The input pulley 25 is coupled to the rotating shaft of the electric motor 20 so as to be integrally rotatable. The output pulley 26 is disposed on the outer periphery of the steering wheel shaft 5 so as to be integrally rotatable.

電動モータ20の回転軸が回転すると、これにともなって、入力プーリ25が回転する。そして、入力プーリ25の回転はベルト27を介して出力プーリ26に伝達され、出力プーリ26が入力プーリ25の回転よりも低速で回転する。   When the rotating shaft of the electric motor 20 rotates, the input pulley 25 rotates accordingly. The rotation of the input pulley 25 is transmitted to the output pulley 26 via the belt 27, and the output pulley 26 rotates at a lower speed than the rotation of the input pulley 25.

次に、ステアリングホイールユニット4の取り付け構造について説明する。
図2に示すように、ステアリングホイールユニット4は、車両のダッシュボード28の前面(正面側)に開口する凹部34に取り付けられた金属製のブラケット29に収容され固定される。ブラケット29の後面(背面側側面)には、ステアリングホイールシャフト5に連結されるコラムシャフト7、ECU21の相手側の配線ケーブル35およびコネクタ36が接続される。
Next, the attachment structure of the steering wheel unit 4 will be described.
As shown in FIG. 2, the steering wheel unit 4 is housed and fixed in a metal bracket 29 attached to a recess 34 that opens to the front surface (front side) of the dashboard 28 of the vehicle. The rear surface (back side surface) of the bracket 29 is connected to the column shaft 7 coupled to the steering wheel shaft 5, the wiring cable 35 on the other side of the ECU 21, and the connector 36.

ステアリングホイールハウジング24の側面には、バッテリ18が取り付けられる。バッテリ18は、例えば樹脂製のケースに直流電源が収容された状態でステアリングホイールハウジング24側面に固定され(例えば、ねじ締結)、コネクタによってECU21に接続される。また、ステアリングホイールハウジング24内には充電回路33が取り付けられ、ECU21に接続される。充電回路33は充電ケーブル32および充電コネクタ31によって外部の車両バッテリ30に接続される。   A battery 18 is attached to the side surface of the steering wheel housing 24. The battery 18 is fixed to the side surface of the steering wheel housing 24 (for example, screw fastening) in a state where a DC power source is accommodated in a resin case, for example, and is connected to the ECU 21 by a connector. A charging circuit 33 is attached in the steering wheel housing 24 and connected to the ECU 21. Charging circuit 33 is connected to external vehicle battery 30 by charging cable 32 and charging connector 31.

これにより、ステアリングホイールユニット4がダッシュボード28に取り付けられた状態でバッテリ18を充電しながら使用することができる。この結果、バッテリ上がりの心配がなくバッテリ交換が不要となり、バッテリ18を小型化することが可能になる。   Thus, the battery 18 can be used while being charged with the steering wheel unit 4 attached to the dashboard 28. As a result, there is no need to worry about running out of the battery, battery replacement is unnecessary, and the battery 18 can be reduced in size.

次に、図3は、ステアリングホイールユニット4に取り付けるバッテリ18および充電回路33周辺の概略構成を示す図である。
図3に示すように、車両バッテリ30の電圧はダッシュボード28(図2参照)の中央下部に設置された図示しないシガーライター用のアクセサリソケットから取り出され、アシスト制御機構3において充電回路33に入力される。充電回路33は上限の充電電圧を制御し、バッテリ18に流れる電流を一定にする充電電圧制御回路37と、ECU21からの切換信号sに基づきバッテリ18の充電をオン/オフする切換回路38とから構成される。切換回路38は、リレーまたはFET等のスイッチング素子を有する。
Next, FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration around the battery 18 and the charging circuit 33 attached to the steering wheel unit 4.
As shown in FIG. 3, the voltage of the vehicle battery 30 is taken out from a cigarette lighter accessory socket (not shown) installed at the lower center of the dashboard 28 (see FIG. 2) and input to the charging circuit 33 in the assist control mechanism 3. Is done. The charging circuit 33 controls an upper limit charging voltage to make the current flowing in the battery 18 constant, and a switching circuit 38 that turns on / off charging of the battery 18 based on a switching signal s from the ECU 21. Composed. The switching circuit 38 has a switching element such as a relay or FET.

次に、図4は、ECU21によって実行される充電回路33の作動処理手順を示すフローチャートである。なお、以下に示す制御ブロック(ステップS401〜S404)は、ECU21のCPUが実行するプログラムによって実現され、所定の周期毎に各演算処理が繰り返し実行されることにより、バッテリ18の充電がオン/オフされる。   Next, FIG. 4 is a flowchart showing an operation processing procedure of the charging circuit 33 executed by the ECU 21. The control blocks (steps S401 to S404) shown below are realized by a program executed by the CPU of the ECU 21, and charging of the battery 18 is turned on / off by repeatedly executing each arithmetic process at predetermined intervals. Is done.

アシスト制御機構3において、電動モータ20を駆動する動力はECU21を介してバッテリ18から供給される。電動モータ20の作動時、ECU21は車両の操舵状態を検出し、充電回路33に対して充電をオン/オフする切換信号sを出力する。   In the assist control mechanism 3, power for driving the electric motor 20 is supplied from the battery 18 via the ECU 21. When the electric motor 20 is activated, the ECU 21 detects the steering state of the vehicle and outputs a switching signal s for turning on / off charging to the charging circuit 33.

図4に示すように、車両走行中において、まず、CPUは操舵角が所定値以下か否かを判定する(ステップS401)。操舵角が所定値以下と判定された場合(ステップS401:YES)、ステアリングホイール2が中立付近にあると判断し、ステップS402に移行する。   As shown in FIG. 4, during traveling of the vehicle, first, the CPU determines whether or not the steering angle is equal to or less than a predetermined value (step S401). If it is determined that the steering angle is equal to or less than the predetermined value (step S401: YES), it is determined that the steering wheel 2 is near neutral, and the process proceeds to step S402.

操舵角が所定値より大きいと判定された場合(ステップS401:NO)、車両は旋回中(ステアリングホイール2が操舵中)であると判断し、切換回路38を遮断して充電をオフし(ステップS403)、バッテリ18の充電を行わない。その後、CPUは処理を終了してフローを抜ける。   If it is determined that the steering angle is greater than the predetermined value (step S401: NO), it is determined that the vehicle is turning (the steering wheel 2 is being steered), the switching circuit 38 is shut off, and charging is turned off (step). S403), the battery 18 is not charged. Thereafter, the CPU ends the processing and exits the flow.

続いて、操舵角速度が所定値以下か否かを判定する(ステップS402)。操舵角速度が所定値以下と判定された場合(ステップS402:YES)、操舵が行われていない、すなわち車両は直進走行中であると判断し、切換回路38を接続して充電をオンし(ステップS404)、バッテリ18の充電が行われる。その後、CPUは処理を終了してフローを抜ける。   Subsequently, it is determined whether or not the steering angular velocity is equal to or less than a predetermined value (step S402). When it is determined that the steering angular velocity is equal to or less than the predetermined value (step S402: YES), it is determined that the steering is not performed, that is, the vehicle is traveling straight ahead, and the switching circuit 38 is connected to turn on charging (step (step S402). S404), the battery 18 is charged. Thereafter, the CPU ends the processing and exits the flow.

操舵角速度が所定値より大きいと判定された場合(ステップS402:NO)、ステップS403に移行し、切換回路38を遮断して充電をオフし(ステップS403)、車両旋回中のバッテリ18の充電を行わないようにする。これにより、電動モータ20が作動するステアリングホイール2の操舵中には車両バッテリ30から充電回路33の間に大電流が流れないようになる。   When it is determined that the steering angular velocity is greater than the predetermined value (step S402: NO), the process proceeds to step S403, the switching circuit 38 is shut off and charging is turned off (step S403), and the battery 18 during vehicle turning is charged. Do not do it. This prevents a large current from flowing between the vehicle battery 30 and the charging circuit 33 during steering of the steering wheel 2 on which the electric motor 20 operates.

次に、上記のように構成された本実施形態であるステアリングホイールユニット4の作用および効果について説明する。   Next, the operation and effect of the steering wheel unit 4 according to the present embodiment configured as described above will be described.

上記構成によれば、ステアリングホイールユニット4は、ステアリングホイール2、ステアリングホイールシャフト5、ステアリングホイールハウジング24およびバッテリ18を有する。ステアリングホイールハウジング24は、内部に電動モータ20およびECU21が固定され、ステアリングホイールシャフト5に取り付けられた減速機構19およびトルクセンサ17が収容される。さらにステアリングホイールハウジング24には、ECU21に電力を供給するバッテリ18が外付けされるとともに、内部にバッテリ18の充電を制御する充電回路33が固定されECU21に接続される。バッテリ18は充電回路33を介して車両バッテリ30から充電されるので、走行中にバッテリ18を充電することが可能になる。   According to the above configuration, the steering wheel unit 4 includes the steering wheel 2, the steering wheel shaft 5, the steering wheel housing 24, and the battery 18. In the steering wheel housing 24, the electric motor 20 and the ECU 21 are fixed, and the speed reduction mechanism 19 and the torque sensor 17 attached to the steering wheel shaft 5 are accommodated. Further, a battery 18 that supplies electric power to the ECU 21 is externally attached to the steering wheel housing 24, and a charging circuit 33 that controls charging of the battery 18 is fixed and connected to the ECU 21. Since the battery 18 is charged from the vehicle battery 30 via the charging circuit 33, the battery 18 can be charged during traveling.

また、走行中のステアリングホイール2の操舵角または操舵角速度が所定値以下の場合、ECU21は車両が直進走行中であると判断し、充電回路33を接続してバッテリ18の充電をオンし、車両旋回中には充電回路33を切断してバッテリ18の充電をオフするようにする。このため、ステアリングホイール2が操舵中はバッテリ18が充電されることがなくなる。   If the steering angle or the steering angular velocity of the steering wheel 2 that is traveling is equal to or less than a predetermined value, the ECU 21 determines that the vehicle is traveling straight ahead, connects the charging circuit 33 to turn on the battery 18, and turns on the vehicle. During the turning, the charging circuit 33 is disconnected and the charging of the battery 18 is turned off. For this reason, the battery 18 is not charged while the steering wheel 2 is steered.

これにより、バッテリ18を小型化することができることで車両搭載性が向上するとともに、バッテリ18のバッテリ上がりがないので予備のバッテリ18に交換する必要がなくなる。また、車両バッテリ30および充電回路33間に電動モータ20の作動による大電流が流れることがなくなるので、フェールセーフを図ることができる。   Thereby, since the battery 18 can be reduced in size, the vehicle mountability is improved, and the battery 18 does not run out, so that it is not necessary to replace the battery 18 with a spare battery 18. Further, since a large current due to the operation of the electric motor 20 does not flow between the vehicle battery 30 and the charging circuit 33, fail safe can be achieved.

以上のように、本実施形態によれば、電動モータを駆動する専用のバッテリを備え、車両走行中にバッテリを充電可能なステアリングホイールユニットを提供できる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a steering wheel unit that includes a dedicated battery that drives an electric motor and can be charged while the vehicle is running.

以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。   Although one embodiment according to the present invention has been described above, the present invention can also be implemented in other forms.

上記実施形態では、バッテリ18をステアリングホイールハウジング24の側面に外付け固定する例を示したが、これに限定されるものでなく、バッテリ18をステアリングホイールハウジング24内部に取り付けるようにしてもよい。また、充電回路33をステアリングホイールハウジング24の外側にバッテリ18と一体に取り付けるようにしてもよい。   In the above embodiment, an example in which the battery 18 is externally fixed to the side surface of the steering wheel housing 24 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the battery 18 may be mounted inside the steering wheel housing 24. Further, the charging circuit 33 may be integrally attached to the battery 18 outside the steering wheel housing 24.

上記実施形態では、ECU21からの切換信号sによって充電回路33の出力を切り換えてバッテリ18の充電をオン/オフする例を示したが、これに限定されるものでなく、充電回路33にCPUを備え、ECU21から送信される操舵角および操舵角速度の値によって車両走行時の直進中/旋回中を判定してバッテリ18への充電電圧の出力を切り換えるようにしてもよい。   In the above embodiment, the example in which the output of the charging circuit 33 is switched by the switching signal s from the ECU 21 to turn on / off the charging of the battery 18 is shown, but the present invention is not limited to this. In addition, the output of the charging voltage to the battery 18 may be switched by determining whether the vehicle is traveling straight or turning based on the steering angle and steering angular velocity values transmitted from the ECU 21.

上記実施形態において、ステアリングホイールユニット4を車両に固定する方法については、特に説明しないが、ステアリングホイールハウジング24を運転席に対向するダッシュボード28に開口する空間に適宜取り付け固定することによって可能である。例えば、ステアリングホイールユニット4のステアリングホイールハウジング24の側面に、複数の金属製の厚肉板状の爪を引っ張り、および押し出し可能に取り付け、ブラケット29に爪を係合させて固定するようにしてもよい。   In the above embodiment, a method for fixing the steering wheel unit 4 to the vehicle is not particularly described, but it is possible by appropriately attaching and fixing the steering wheel housing 24 to a space opened in the dashboard 28 facing the driver's seat. . For example, a plurality of thick metal plate-like claws are attached to the side surface of the steering wheel housing 24 of the steering wheel unit 4 so as to be able to be pushed and pushed out, and the brackets 29 are engaged and fixed. Good.

1:電動パワーステアリング装置、2:ステアリングホイール、3:アシスト制御機構、4:ステアリングホイールユニット、5:ステアリングホイールシャフト、
6:ステアリングシャフト、7:コラムシャフト、8:インターミディエイトシャフト、9:ピニオンシャフト、10:タイロッド、11:転舵輪、12:ラック、
13:ピニオン、14:ラックアンドピニオン機構、15:ラック軸、
16:ステアリング機構、17:トルクセンサ、18:バッテリ(外部電源)、
19:減速機構(減速機構部)、20:電動モータ、21:ECU(制御部)、
22:回転角センサ、23:車速センサ、
24:ステアリングホイールハウジング(ハウジング)、25:入力プーリ、
26:出力プーリ、27:ベルト、28:ダッシュボード、29:ブラケット、
30:車両バッテリ(直流電源)、31:充電コネクタ、32:充電ケーブル、
33:充電回路(充電回路部)、34:凹部、35:配線ケーブル、36:コネクタ、
37:充電電圧制御回路、38:切換回路、
τ:操舵トルク、V:車速、θm:回転角度、s:切換信号
1: electric power steering device, 2: steering wheel, 3: assist control mechanism, 4: steering wheel unit, 5: steering wheel shaft,
6: steering shaft, 7: column shaft, 8: intermediate shaft, 9: pinion shaft, 10: tie rod, 11: steered wheel, 12: rack,
13: Pinion, 14: Rack and pinion mechanism, 15: Rack shaft,
16: Steering mechanism, 17: Torque sensor, 18: Battery (external power supply),
19: Deceleration mechanism (deceleration mechanism part), 20: Electric motor, 21: ECU (control part),
22: rotation angle sensor, 23: vehicle speed sensor,
24: Steering wheel housing (housing), 25: Input pulley,
26: output pulley, 27: belt, 28: dashboard, 29: bracket,
30: Vehicle battery (DC power supply), 31: Charging connector, 32: Charging cable,
33: charging circuit (charging circuit part), 34: recess, 35: wiring cable, 36: connector,
37: charging voltage control circuit, 38: switching circuit,
τ: steering torque, V: vehicle speed, θm: rotation angle, s: switching signal

Claims (2)

ステアリングシャフトの回転駆動を車輪に伝達して転舵するステアリング機構を備えた車両に取り付けられるステアリングホイールユニットであって、
ステアリングホイールと、
一方の端に前記ステアリングホイールを連結し、他方の端に前記ステアリングシャフトと着脱自在な連結部を設けたステアリングホイールシャフトと、
前記ステアリングホイールシャフトに操舵補助力を与える電動モータと、
前記ステアリングホイールシャフトに取り付けられ、前記電動モータの回転を減速して伝達する減速機構部と、
前記ステアリングホイールシャフトに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記操舵トルクに基づいて前記操舵補助力を演算し、前記電動モータを駆動制御する制御部と、
前記ステアリングホイールシャフト、前記減速機構部、前記電動モータ、前記トルクセンサおよび前記制御部を収容するハウジングと、
前記車両の直流電源から充電して、前記制御部に電力を供給する外部電源と、
前記直流電源と前記外部電源との間に接続され、前記外部電源の充電を制御する充電回路部と、を備えることを特徴とするステアリングホイールユニット。
A steering wheel unit that is attached to a vehicle having a steering mechanism that transmits the rotational drive of a steering shaft to a wheel and steers it,
A steering wheel,
A steering wheel shaft having one end connected to the steering wheel and the other end provided with a detachable connecting portion to the steering shaft;
An electric motor for providing a steering assist force to the steering wheel shaft;
A speed reduction mechanism that is attached to the steering wheel shaft and decelerates and transmits the rotation of the electric motor;
A torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering wheel shaft;
A control unit that calculates the steering assist force based on the steering torque, and drives and controls the electric motor;
A housing that houses the steering wheel shaft, the speed reduction mechanism, the electric motor, the torque sensor, and the control unit;
An external power source that is charged from a DC power source of the vehicle and supplies power to the control unit;
A steering wheel unit comprising: a charging circuit unit that is connected between the DC power source and the external power source and controls charging of the external power source.
請求項1に記載のステアリングホイールユニットにおいて、
前記充電回路部は、操舵角および操舵角速度に基づいて前記制御部によって制御され、前記車両が直進している場合に前記外部電源の充電をオンし、前記車両が旋回している場合に前記外部電源の充電をオフすることを特徴とするステアリングホイールユニット。
In the steering wheel unit according to claim 1,
The charging circuit unit is controlled by the control unit based on a steering angle and a steering angular velocity, and turns on charging of the external power source when the vehicle is traveling straight, and the external circuit when the vehicle is turning. A steering wheel unit characterized by turning off the charging of the power source.
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