JP2021024493A - Vehicular steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用操向装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering device.
車両用操向装置として、運転者が操舵を行う操舵反力生成装置(FFA:Force Feedback Actuator、操舵機構)と、車両の舵を切るタイヤ転舵装置(RWA:Road Wheel Actuator、転舵機構)とが機械的に分離されたステアバイワイヤ(SBW:Steer By Wire)式の車両用操向装置がある。このようなSBW式の車両用操向装置は、操舵機構と転舵機構とがコントロールユニットを介して電気的に接続され、電気信号によって操舵機構と転舵機構と間の制御が行われる構成である。 As a steering device for a vehicle, a steering reaction force generator (FFA: Force Feedback Actuator, steering mechanism) in which the driver steers, and a tire steering device (RWA: Road Wheel Actuator, steering mechanism) for steering the vehicle. There is a steer-by-wire (SBW) type vehicle steering device that is mechanically separated from the steering wheel. Such an SBW type vehicle steering device has a configuration in which a steering mechanism and a steering mechanism are electrically connected via a control unit, and control between the steering mechanism and the steering mechanism is performed by an electric signal. is there.
例えば、下記特許文献1には、SBW式の車両用操向装置において、左右の操舵輪に転舵用アクチュエータをそれぞれ設け、各々独立して動作させることを可能とした構成において、フェールセーフ機構として、左右のタイロッドを機械的に接続するセーフバーを設け、片方の転舵用アクチュエータが動作不能になった場合でもセーフバーを介して残る他方の転舵用アクチュエータによって操舵可能とする技術が開示されている。 For example, in Patent Document 1 below, in the SBW type vehicle steering device, steering actuators are provided on the left and right steering wheels, respectively, and each of them can be operated independently as a fail-safe mechanism. , A technique is disclosed in which a safe bar that mechanically connects the left and right tie rods is provided, and even if one steering actuator becomes inoperable, the steering can be steered by the other steering actuator that remains through the safe bar. ..
所謂ラックアンドピニオン式の操舵機構において、ラックとナックルアームとの間にタイロッドが配置され、各々がボールジョイントで接続される。ボールジョイントは、設計上所定の許容誤差を持つ剛性が低い領域(低剛性領域)であり、ガタツキ等の機構的要因により車両の直進時におけるふらつきや操舵応答性の悪化要因となる。SBW式の車両用操向装置では、上記従来技術のようにセーフバーやタイロッド、ナックルアーム等のジョイントをより多く有している。このため、これらのジョイントを含めた低剛性領域によって操舵応答性の低下を招く可能性がある。 In a so-called rack and pinion type steering mechanism, tie rods are arranged between the rack and the knuckle arm, and each is connected by a ball joint. The ball joint is a region with low rigidity (low rigidity region) having a predetermined tolerance in design, and becomes a factor of wobbling and deterioration of steering response when the vehicle goes straight due to mechanical factors such as rattling. The SBW type vehicle steering device has more joints such as a safe bar, a tie rod, and a knuckle arm as in the above-mentioned conventional technique. Therefore, the low rigidity region including these joints may cause a decrease in steering response.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、転舵機構の剛性を高め、安定した操舵応答性を得ることができる車両用操向装置を提供すること、を目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a steering device for a vehicle capable of increasing the rigidity of a steering mechanism and obtaining a stable steering response.
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る車両用操向装置は、ハンドルの操舵に応じて左右の操向車輪を転舵する駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御部と、を備え、前記駆動装置は、一端が車両のシャーシに揺動可能に支持された左操向車輪駆動用アクチュエータと、前記左操向車輪駆動用アクチュエータと前記車両の直進方向に対してミラー配置され、一端が車両のシャーシに揺動可能に支持された右操向車輪駆動用アクチュエータと、前記左操向車輪駆動用アクチュエータの他端が接続される左操向車輪のナックルアーム、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの他端が接続される右操向車輪のナックルアーム、左右の前記ナックルアームの間を連結する連結ロッド、及び、各部を接続するジョイントを含むリンク機構と、を備え、前記左操向車輪駆動用アクチュエータ及び前記右操向車輪駆動用アクチュエータは、それぞれ、前記制御部によってトルク制御されるモータと、前記モータの回転運動を直線運動に変換する伸縮機構と、を備え、前記制御部は、前記左操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクと、前記右操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクとの差分が、正又は負の値となるように制御する。 In order to achieve the above object, the vehicle steering device according to one aspect of the present invention includes a driving device that steers the left and right steering wheels in response to steering of the steering wheel, and a control unit that controls the driving device. The drive device is provided with a left steering wheel drive actuator whose one end is swingably supported by the chassis of the vehicle, and a mirror arrangement of the left steering wheel drive actuator and the vehicle in the straight-ahead direction. The right steering wheel drive actuator, one end of which is swingably supported by the chassis of the vehicle, and the left steering wheel knuckle arm to which the other end of the left steering wheel drive actuator is connected, the right steering wheel. A link mechanism including a knuckle arm of a right steering wheel to which the other end of a wheel driving actuator is connected, a connecting rod connecting between the left and right knuckle arms, and a joint connecting each part is provided. The left steering wheel drive actuator and the right steering wheel drive actuator each include a motor whose torque is controlled by the control unit and a telescopic mechanism that converts the rotational motion of the motor into a linear motion. The control unit controls so that the difference between the motor torque of the left steering wheel drive actuator and the motor torque of the right steering wheel drive actuator becomes a positive or negative value.
上記構成によれば、転舵機構の剛性を高めることができる。これにより、安定した操舵応答性を得ることができる。 According to the above configuration, the rigidity of the steering mechanism can be increased. As a result, stable steering response can be obtained.
車両用操向装置の望ましい態様として、前記制御部は、前記左操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクと前記右操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクとの差分が、前記リンク機構に与える予圧となるように制御することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, the control unit has a preload that the difference between the motor torque of the left steering wheel driving actuator and the motor torque of the right steering wheel driving actuator gives to the link mechanism. It is preferable to control so as to be.
これにより、各ジョイントを含むリンク機構の低剛性領域のガタツキ等を抑制することができ、転舵機構の剛性を高めることができる。 As a result, rattling or the like in the low-rigidity region of the link mechanism including each joint can be suppressed, and the rigidity of the steering mechanism can be increased.
車両用操向装置の望ましい態様として、前記制御部は、前記ハンドルの操舵角に依らず、前記左操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクと前記右操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクとの差分が一定となるように制御することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, the control unit has a difference between the motor torque of the left steering wheel driving actuator and the motor torque of the right steering wheel driving actuator regardless of the steering angle of the steering wheel. Is preferably controlled so as to be constant.
これにより、直進時の制御性を向上することができる。また、切り増し、切り戻しの剛性が上がるため、安定した操舵応答性を得ることができる。 This makes it possible to improve the controllability when traveling straight. In addition, since the rigidity of turning back and forth increases, stable steering response can be obtained.
車両用操向装置の望ましい態様として、前記制御部は、前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクの大きさが、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクよりも大きくなるように制御することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, in the control unit, the magnitude of the motor torque acting in the feeding direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator is determined by the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator. It is preferable to control the torque so that it is larger than the motor torque acting in the feeding direction.
車両用操向装置の望ましい態様として、前記制御部は、前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクの大きさと、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクとが同じ大きさとなるように制御することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, the control unit has a magnitude of motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator and an extension mechanism of the right steering wheel drive actuator. It is preferable to control so that the motor torque acting in the direction has the same magnitude.
車両用操向装置の望ましい態様として、前記制御部は、前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクの大きさが、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクよりも小さくなるように制御することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, in the control unit, the magnitude of the motor torque acting in the feeding direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator is determined by the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator. It is preferable to control the torque so that it is smaller than the motor torque acting in the feeding direction.
これにより、転舵機構の高剛性化を図ることができる。 As a result, the rigidity of the steering mechanism can be increased.
車両用操向装置の望ましい態様として、前記制御部は、前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクの大きさが、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクよりも小さくなるように制御することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, in the control unit, the magnitude of the motor torque acting in the feeding direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator is determined by the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator. It is preferable to control the torque so that it is smaller than the motor torque acting in the feeding direction.
車両用操向装置の望ましい態様として、前記制御部は、前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクの大きさと、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクとが同じ大きさとなるように制御することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, the control unit has a magnitude of motor torque acting in the feeding direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel driving actuator and the feeding of the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel driving actuator. It is preferable to control so that the motor torque acting in the direction has the same magnitude.
車両用操向装置の望ましい態様として、前記制御部は、前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクの大きさが、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクよりも大きくなるように制御することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, in the control unit, the magnitude of the motor torque acting in the feeding direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator is determined by the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator. It is preferable to control the torque so that it is larger than the motor torque acting in the feeding direction.
これにより、効果的に転舵機構の高剛性化を図ることができる。 As a result, the rigidity of the steering mechanism can be effectively increased.
本発明によれば、転舵機構の剛性を高め、安定した操舵応答性を得ることができる車両用操向装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a steering device for a vehicle capable of increasing the rigidity of the steering mechanism and obtaining a stable steering response.
以下、発明を実施するための形態(以下、実施形態という)につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. In addition, the components in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, that is, those in a so-called equal range. Further, the components disclosed in the following embodiments can be appropriately combined.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るステアバイワイヤ式の車両用操向装置の全体構成を示す図である。図1に示すステアバイワイヤ(SBW:Steer By Wire)式の車両用操向装置(以下、「SBWシステム」とも称する)は、ハンドル1等を含む操舵機構における操作を電気信号によって操向車輪8L,8R等からなる転舵機構に伝えるシステムである。図1に示されるように、SBWシステムは、反力装置60及び駆動装置70を備え、制御部としてのコントロールユニット(ECU)50が両装置の制御を行う。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a steering device for a vehicle of a steer-by-wire type according to the first embodiment. In the steer-by-wire (SBW: Steer By Wire) type vehicle steering device (hereinafter, also referred to as “SBW system”) shown in FIG. 1, the steering mechanism including the steering wheel 1 and the like is operated by an electric signal. It is a system that transmits to the steering mechanism consisting of 8R and the like. As shown in FIG. 1, the SBW system includes a
反力装置60は、ハンドル1の操舵トルクTsを検出するトルクセンサ10及び操舵角θhを検出する舵角センサ14、減速機構3、角度センサ74、反力用モータ61等を備えている。これらの各構成部は、ハンドル1のコラム軸2に設けられている。
The
反力装置60は、舵角センサ14にて操舵角θhの検出を行うと同時に、操向車輪8L,8Rから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ61により生成される。トルクセンサ10は、操舵トルクTsを検出する。また、角度センサ74は、反力用モータ61のモータ角θmを検出する。なお、本実施形態に係るステアバイワイヤ式の車両用操向装置では、舵角センサ14があれば良く、角度センサ74は必ずしもなくても良い。
The
駆動装置70は、駆動用アクチュエータ71a,71b、モータ制御部72a,72b等を備えている。駆動用アクチュエータ71aにより発生する駆動力は、ナックルアーム6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。
The
駆動用アクチュエータ71a,71bは、各々操向車輪8L,8Rに対応して設けられている。駆動用アクチュエータ71a,71bは、それぞれ、モータ73a,73b、伸縮機構74a,74b、角度センサ75a,75b等を備えている。
The
伸縮機構74a,74bは、ロッド741a,741b、及び、ロッド741a,741bを摺動可能に支持するハウジング742a,742bを備えている。駆動用アクチュエータ71a,71bの一方端は、ハウジング742a,742bに設けられた取付部743a,743bにより車両の図示しないシャーシに対して揺動可能に支持されている。駆動用アクチュエータ71a,71bの他方端は、ロッド741a,741bとナックルアーム6a,6bとが、ジョイント77を介して接続されている。ジョイント77は、例えば、ボールジョイントが例示されるが、ボールジョイントに限るものではなく、例えば、ピロボールや弾性ブッシュであっても良い。
The expansion /
駆動装置70は、左右のナックルアーム6aとナックルアーム6bとの間を連結する連結ロッド76を備えている。ナックルアーム6aと連結ロッド76とは、ジョイント77を介して接続されている。ナックルアーム6bと連結ロッド76とは、ジョイント77を介して接続されている。
The
本実施形態において、左右のナックルアーム6a,6b、連結ロッド76、及び各部を接続するジョイント77は、リンク機構を構成する。各ジョイント77は、複数の部材が可動するように接続するための公差を有している。すなわち、リンク機構は、各ジョイント77の公差等によるガタツキ等の機構的要因となる低剛性領域を有している。
In the present embodiment, the left and
上述した構成において、駆動装置70は、モータ73a,73bを駆動し、モータ73a,73bの回転運動を、伸縮機構74a,74bにより直線運動に変換する。直線運動に変換された駆動力は、ジョイント77を介してナックルアーム6a,6bに付与される。そして、伸縮機構74a,74bを介してモータ73a,73bから付与された駆動力によってナックルアーム6a,6bがピボット78を支点として回動することにより、操向車輪8L,8Rが転舵される。
In the above-described configuration, the
駆動用アクチュエータ71a,71bには角度センサ75a,75bが配置されており、操向車輪8L,8Rの転舵角θtを検出する。ECU50は、反力装置60及び駆動装置70を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θhや転舵角θt等の情報に加え、車速センサ12からの車速Vs等を基に、反力用モータ61を駆動制御する電圧制御指令値Vref1及び駆動用アクチュエータ71a,71bのモータ73a,73bを駆動制御する電圧制御指令値Vref2a,Vref2bを生成する。モータ73a,73bは、電圧制御指令値Vref2a,Vref2bによってトルク制御される。なお、図1では、モータ73a,73bの角度を検出して操向車輪8L,8Rの転舵角θtを検出する角度センサ75a,75bを設けた例を示したが、これに限るものではなく、伸縮機構74a,74bの位置検出が可能な構成であれば、角度センサ75a,75bに代えて他の位置検出手段を設けた構成であっても良い。
コントロールユニット(ECU)50には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット50は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTsと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいて電流指令値の演算を行い、反力用モータ61及び駆動用アクチュエータ71a,71bのモータ73a,73bに供給する電流を制御する。
Electric power is supplied to the control unit (ECU) 50 from the battery 13, and an ignition key signal is input via the ignition key 11. The
コントロールユニット50には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40等の車載ネットワークが接続されている。また、コントロールユニット50には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。
An in-vehicle network such as a CAN (Controller Area Network) 40 that exchanges various vehicle information is connected to the
コントロールユニット50は、主としてCPU(MCU、MPU等も含む)で構成される。図2は、SBWシステムを制御するコントロールユニットのハードウェア構成を示す模式図である。
The
コントロールユニット50を構成する制御用コンピュータ1100は、CPU(Central Processing Unit)1001、ROM(Read Only Memory)1002、RAM(Random Access Memory)1003、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)1004、インターフェース(I/F)1005、A/D(Analog/Digital)変換器1006、PWM(Pulse Width Modulation)コントローラ1007等を備え、これらがバスに接続されている。
The
CPU1001は、SBWシステムの制御用コンピュータプログラム(以下、制御プログラムという)を実行して、SBWシステムを制御する処理装置である。
The
ROM1002は、SBWシステムを制御するための制御プログラムを格納する。また、RAM1003は、制御プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。EEPROM1004には、制御プログラムが入出力する制御データ等が格納されている。制御データは、コントロールユニット50に電源が投入された後にRAM1003に展開された制御用コンピュータプログラム上で使用され、所定のタイミングでEEPROM1004に上書きされる。
The
ROM1002、RAM1003、及びEEPROM1004等は情報を格納する記憶装置であって、CPU1001が直接アクセスできる記憶装置(一次記憶装置)である。
The
A/D変換器1006は、操舵トルクTs、及び操舵角θhの信号等を入力し、ディジタル信号に変換する。
The A /
インターフェース1005は、CAN40に接続されている。インターフェース1005は、車速センサ12からの車速Vの信号(車速パルス)を受け付けるためのものである。
PWMコントローラ1007は、反力用モータ61及びモータ73a,73bに対する電流指令値に基づいてUVW各相のPWM制御信号を出力する。
The
上述した実施形態1の構成における駆動装置70の制御動作について、図3A、図3B、図3C、及び図4を参照して説明する。
The control operation of the
図3Aは、実施形態1に係る駆動装置の動作例を示す第1図である。図3Bは、実施形態1に係る駆動装置の動作例を示す第2図である。図3Cは、実施形態1に係る駆動装置の動作例を示す第3図である。図3Aは、右方向に操舵した場合の状態図を示し、図3Bは、操舵角θhが「0」である場合の状態図を示し、図3Cは、左方向に操舵した場合の状態図を示している。図3A、図3B、及び図3Cでは、左側の駆動用アクチュエータ71aのモータトルクをFa、右側の駆動用アクチュエータ71bのモータトルクをFbとしている。
FIG. 3A is a diagram showing an operation example of the drive device according to the first embodiment. FIG. 3B is a second diagram showing an operation example of the drive device according to the first embodiment. FIG. 3C is a third diagram showing an operation example of the drive device according to the first embodiment. FIG. 3A shows a state diagram when steering to the right, FIG. 3B shows a state diagram when the steering angle θh is “0”, and FIG. 3C shows a state diagram when steering to the left. Shown. In FIGS. 3A, 3B, and 3C, the motor torque of the
図4は、実施形態1に係る駆動装置の左側の駆動用アクチュエータのモータトルクFaと右側の駆動用アクチュエータのモータトルクFbとの関係を示す図である。図4では、横軸を操舵角θhとし、縦軸をトルクFとしている。図4に示す例では、駆動用アクチュエータ71a,71bがハウジング742a,742bからロッド741a,741bを繰り出す方向をトルクFの+(プラス)方向としている。また、図4に示す例では、右切り方向を操舵角θhの+(プラス)方向としている。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the motor torque Fa of the drive actuator on the left side of the drive device according to the first embodiment and the motor torque Fb of the drive actuator on the right side. In FIG. 4, the horizontal axis is the steering angle θh, and the vertical axis is the torque F. In the example shown in FIG. 4, the direction in which the
ナックルアーム6a,6b、連結ロッド76、及び各ジョイント77を含むリンク機構には、左側の駆動用アクチュエータ71aのモータトルクFaと右側の駆動用アクチュエータ71bのモータトルクFbとのトルク差分fが予圧として付勢される。このトルク差分fは、下記の式(1)で示される。
In the link mechanism including the
f=Fa−Fb・・・(1) f = Fa-Fb ... (1)
左側の駆動用アクチュエータ71aのモータトルクFaと右側の駆動用アクチュエータ71bのモータトルクFbとが等しい場合、換言すれば、例えば、左側の駆動用アクチュエータ71aがロッド741aを繰り出す方向に生じる駆動力と、右側の駆動用アクチュエータ71bがロッド741bを繰り入れる方向に生じる駆動力とが等しい場合、上記の式(1)から導出されるように、ナックルアーム6a,6b、連結ロッド76、及び各ジョイント77を含むリンク機構の各部に加わるトルク差分fは略0となる。この場合、リンク機構が有する低剛性領域のガタツキ等の機構的要因により車両のふらつきや操舵応答性の悪化要因となる。
When the motor torque Fa of the
本実施形態では、図4に示すように、左側の駆動用アクチュエータ71aの+(プラス)方向のモータトルクFaと、右側の駆動用アクチュエータ71bの−(マイナス)方向のモータトルクFb(−Fb)とを異ならせている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the motor torque Fa in the + (plus) direction of the
具体的に、操舵角θhが「+(プラス)」の領域、すなわち右方向に操舵した場合には、図3Aに示すように、左側の駆動用アクチュエータ71aのロッド741aの繰り出しに方向に働くモータトルクFaの大きさを、右側の駆動用アクチュエータ71bのロッド741bの繰り入れ方向に働くモータトルクFbよりも大きくしている。
Specifically, when the steering angle θh is in the “+ (plus)” region, that is, when the vehicle is steered to the right, as shown in FIG. 3A, the motor acts in the direction of feeding out the
また、操舵角θhが「0」である場合、すなわち直進時には、図3Bに示すように、左側の駆動用アクチュエータ71aのロッド741aの繰り出し方向に働くモータトルクFaの大きさと右側の駆動用アクチュエータ71bのロッド741bの繰り出し方向に働くモータトルクFbの大きさとが互いに逆向きの同じ大きさとなるようにしている。
Further, when the steering angle θh is “0”, that is, when traveling straight, as shown in FIG. 3B, the magnitude of the motor torque Fa acting in the feeding direction of the
また、操舵角θhが「−(マイナス)」の領域、すなわち左方向に操舵した場合には、図3Cに示すように、左側の駆動用アクチュエータ71aのロッド741aの繰り入れ方向に働くモータトルクFaの大きさを、右側の駆動用アクチュエータ71bのロッド741bの繰り出し方向に働くモータトルクFbよりも小さくしている。
Further, when the steering angle θh is in the “− (minus)” region, that is, when the vehicle is steered to the left, as shown in FIG. 3C, the motor torque Fa acting in the feeding direction of the
このため、ナックルアーム6a,6b、連結ロッド76、及び各ジョイント77を含むリンク機構の各部に、上記の式(1)に示すトルク差分fが予圧として付勢される。これにより、各ジョイント77を含むリンク機構が有する低剛性領域のガタツキ等を抑制することができ、転舵機構の剛性を高めることができる。
Therefore, the torque difference f represented by the above equation (1) is urged as a preload to each part of the link mechanism including the
また、本実施形態では、図4に示すように、左側の駆動用アクチュエータ71aのモータトルクFaと右側の駆動用アクチュエータ71bのモータトルクFbとのトルク差分fが操舵角に依らず一定となるように制御する。これにより、安定した操舵応答性を得ることができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the torque difference f between the motor torque Fa of the
転舵機構の剛性があがることは、例えば、車両走行時のハンドル中心付近の所謂オンセンターの剛性が上がることを意味する。すなわち、駆動用アクチュエータ71a,71bの動き出しの剛性が高いので制御性が向上し、直進時の制御性、例えば、レーンキープアシスト機能などの制御性を向上することができる。
Increasing the rigidity of the steering mechanism means, for example, increasing the rigidity of the so-called on-center near the center of the steering wheel when the vehicle is running. That is, since the
また、転舵機構の剛性があがることは、一定の予圧を維持したまま、ある舵角までハンドルをきった場合、その舵角付近での切り増し、切り戻しの剛性があがることを意味する。すなわち、例えば、オートパーキング(自動駐車)機能などの制御性が向上する。 Further, increasing the rigidity of the steering mechanism means that when the steering wheel is turned to a certain steering angle while maintaining a constant preload, the rigidity of turning up and back is increased in the vicinity of the steering angle. That is, for example, controllability such as an auto parking (automatic parking) function is improved.
(実施形態2)
図5Aは、実施形態2に係る駆動装置の動作例を示す第1図である。図5Bは、実施形態2に係る駆動装置の動作例を示す第2図である。図5Cは、実施形態2に係る駆動装置の動作例を示す第3図である。図5Aは、右方向に操舵した場合の状態図を示し、図5Bは、操舵角θhが「0」である場合の状態図を示し、図5Cは、左方向に操舵した場合の状態図を示している。
(Embodiment 2)
FIG. 5A is a diagram showing an operation example of the drive device according to the second embodiment. FIG. 5B is a second diagram showing an operation example of the drive device according to the second embodiment. FIG. 5C is a third diagram showing an operation example of the drive device according to the second embodiment. FIG. 5A shows a state diagram when steering to the right, FIG. 5B shows a state diagram when the steering angle θh is “0”, and FIG. 5C shows a state diagram when steering to the left. Shown.
図6は、実施形態2に係る駆動装置の左側の駆動用アクチュエータのモータトルクFaと右側の駆動用アクチュエータのモータトルクFbとの関係を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the motor torque Fa of the drive actuator on the left side of the drive device according to the second embodiment and the motor torque Fb of the drive actuator on the right side.
実施形態2では、操舵角θhが「+(プラス)」の領域、すなわち右方向に操舵した場合には、図5Aに示すように、左側の駆動用アクチュエータ71aのロッド741aの繰り出し方向に働くモータトルクFaの大きさを、右側の駆動用アクチュエータ71bのロッド741bの繰り入れ方向に働くモータトルクFbよりも小さくしている。
In the second embodiment, when the steering angle θh is in the “+ (plus)” region, that is, when the motor is steered to the right, the motor acts in the feeding direction of the
また、操舵角θhが「0」である場合、すなわち直進時には、図5Bに示すように、左側の駆動用アクチュエータ71aのロッド741aの繰り入れ方向に働くモータトルクFaの大きさと右側の駆動用アクチュエータ71bのロッド741bの繰り入れ方向に働くモータトルクFbの大きさとが互いに逆向きの同じ大きさとなるようにしている。
Further, when the steering angle θh is “0”, that is, when traveling straight, as shown in FIG. 5B, the magnitude of the motor torque Fa acting in the feeding direction of the
また、操舵角θhが「−(マイナス)」の領域、すなわち左方向に操舵した場合には、図5Cに示すように、左側の駆動用アクチュエータ71aのロッド741aの繰り入れ方向に働くモータトルクFaの大きさを、右側の駆動用アクチュエータ71bのロッド741bの繰り出し方向に働くモータトルクFbよりも大きくしている。
Further, when the steering angle θh is in the “− (minus)” region, that is, when the vehicle is steered to the left, the motor torque Fa acting in the feed-in direction of the
実施形態2においても、実施形態1と同様に、ナックルアーム6a,6b、連結ロッド76、及び各ジョイント77を含むリンク機構の各部に、上記の式(1)に示すトルク差分fが予圧として付勢される。これにより、各ジョイント77を含むリンク機構が有する低剛性領域のガタツキ等を抑制することができ、転舵機構の剛性を高めることができる。
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the torque difference f shown in the above formula (1) is attached as a preload to each part of the link mechanism including the
また、図6に示すように、左側の駆動用アクチュエータ71aのモータトルクFaと右側の駆動用アクチュエータ71bのモータトルクFbとのトルク差分fが操舵角に依らず一定となるように制御する。これにより、安定した操舵応答性を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 6, the torque difference f between the motor torque Fa of the
上述した実施形態1では、左側の駆動用アクチュエータ71aのモータトルクFaと右側の駆動用アクチュエータ71bのモータトルクFbとのトルク差分fが、各ジョイント77を含むリンク機構に対して正の予圧となるのに対し(図4及び式(1)参照)、本実施形態では、左側の駆動用アクチュエータ71aのモータトルクFaと右側の駆動用アクチュエータ71bのモータトルクFbとのトルク差分fが、各ジョイント77を含むリンク機構に対して負の予圧となる(図6及び式(1)参照)。
In the first embodiment described above, the torque difference f between the motor torque Fa of the
各ジョイント77を含むリンク機構に対して正の予圧が付勢されると、リンク機構を構成する各部の芯ずれ等に起因して、所謂座屈現象を引き起こし、曲げ方向の弾性たわみが発生する可能性がある。本実施形態では、各ジョイント77を含むリンク機構に対して負の予圧が付勢されることとなり、リンク機構の各部に引っ張り方向の力が働くため、効果的にリンク機構の高剛性化を図ることができる。 When a positive preload is applied to the link mechanism including each joint 77, a so-called buckling phenomenon is caused due to misalignment of each part constituting the link mechanism, and elastic deflection in the bending direction is generated. there is a possibility. In the present embodiment, a negative preload is urged to the link mechanism including each joint 77, and a pulling force acts on each part of the link mechanism, so that the rigidity of the link mechanism is effectively increased. be able to.
また、上述した実施形態1では、駆動用アクチュエータ71a,71bの伸縮機構74a,74bにも正の予圧が付勢されることになる。図7は、駆動用アクチュエータの伸縮機構の概略断面構造の一例を示す図である。
Further, in the first embodiment described above, the expansion /
伸縮機構74a,74bは、ロッド741a,741bがハウジング742a,742bに対し、ボールねじ機構744a,744bを介して摺動可能に支持される。ロッド741a,741bとハウジング742a,742bとの間にA,A’方向の予圧が付勢されると、取付部743a,743bの揺動軸Xを中心とする回転方向の力が発生する。これにより、ボールねじ機構744a,744bにラジアル荷重がかかり負荷が増大する。
The
一方、本実施形態では、ロッド741a,741bとハウジング742a,742bとの間にB,B’方向の予圧が付勢される。これにより、ロッド741a,741bとハウジング742a,742bとの間に引っ張り方向の力が働くので、B,B’方向の予圧は、リンク機構との接続点とシャーシとの接続点とを結ぶアキシャル荷重となる。これにより、ボールねじ機構744a,744bにかかるラジアル方向の負荷が抑制され、ロッド741a,741bとハウジング742a,742bとの間に生じる予圧を効率的に利用することができる。このため、駆動用アクチュエータ71a,71bを含めた転舵機構全体を高剛性化することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the preload in the B and B'directions is urged between the
なお、上述した実施形態では、駆動用アクチュエータ71a,71bの双方を動作させる態様について説明したが、左右のナックルアーム6aとナックルアーム6bとの間を連結する連結ロッド76を備えた構成とすることにより、例えば駆動用アクチュエータ71a,71bのうちの一方が動作不能になった場合でも、残る他方によって操舵可能である。
In the above-described embodiment, the mode in which both the
また、上述で使用した図は、本開示に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本開示の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 Further, the figures used above are conceptual diagrams for qualitatively explaining the present disclosure, and are not limited thereto. Further, the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present disclosure, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present disclosure.
1 ハンドル
2 コラム軸
3 減速機構
6a,6b ナックルアーム
7a,7b ハブユニット
8L,8R 操向車輪
10 トルクセンサ
11 イグニションキー
12 車速センサ
13 バッテリ
14 舵角センサ
50 コントロールユニット(ECU)
60 反力装置
61 反力用モータ
70 駆動装置
71a,71b 駆動用アクチュエータ
72a,72b モータ制御部
73a,73b モータ
74a,74b 伸縮機構
75a,75b 角度センサ
76 連結ロッド
77 ジョイント
78 ピボット
741a,741b ロッド
742a,742b ハウジング
743a,743b 取付部
1001 CPU
1005 インターフェース
1006 A/D変換器
1007 PWMコントローラ
1100 制御用コンピュータ(MCU)
1
60
1005 Interface 1006 A /
Claims (9)
前記駆動装置を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動装置は、
一端が車両のシャーシに揺動可能に支持された左操向車輪駆動用アクチュエータと、
前記左操向車輪駆動用アクチュエータと前記車両の直進方向に対してミラー配置され、一端が車両のシャーシに揺動可能に支持された右操向車輪駆動用アクチュエータと、
前記左操向車輪駆動用アクチュエータの他端が接続される左操向車輪のナックルアーム、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの他端が接続される右操向車輪のナックルアーム、左右の前記ナックルアームの間を連結する連結ロッド、及び、各部を接続するジョイントを含むリンク機構と、
を備え、
前記左操向車輪駆動用アクチュエータ及び前記右操向車輪駆動用アクチュエータは、それぞれ、前記制御部によってトルク制御されるモータと、前記モータの回転運動を直線運動に変換する伸縮機構と、を備え、
前記制御部は、
前記左操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクと前記右操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクとの差分が、正又は負の値となるように制御する、
車両用操向装置。 A drive device that steers the left and right steering wheels according to the steering of the steering wheel,
A control unit that controls the drive device and
With
The drive device
An actuator for driving left steering wheels, one end of which is swingably supported by the chassis of the vehicle,
The left steering wheel drive actuator, the right steering wheel drive actuator which is mirror-arranged in the straight direction of the vehicle and one end of which is swingably supported by the chassis of the vehicle,
The knuckle arm of the left steering wheel to which the other end of the left steering wheel driving actuator is connected, the knuckle arm of the right steering wheel to which the other end of the right steering wheel driving actuator is connected, and the left and right knuckles. A link mechanism including a connecting rod for connecting the arms and a joint for connecting each part,
With
The left steering wheel driving actuator and the right steering wheel driving actuator each include a motor whose torque is controlled by the control unit and a telescopic mechanism that converts the rotational motion of the motor into a linear motion.
The control unit
The difference between the motor torque of the left steering wheel driving actuator and the motor torque of the right steering wheel driving actuator is controlled to be a positive or negative value.
Steering device for vehicles.
前記左操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクと前記右操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクとの差分が、前記リンク機構に与える予圧となるように制御する、
請求項1に記載の車両用操向装置。 The control unit
The difference between the motor torque of the left steering wheel driving actuator and the motor torque of the right steering wheel driving actuator is controlled to be a preload applied to the link mechanism.
The vehicle steering device according to claim 1.
前記ハンドルの操舵角に依らず、前記左操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクと前記右操向車輪駆動用アクチュエータのモータトルクとの差分が一定となるように制御する、
請求項2に記載の車両用操向装置。 The control unit
It is controlled so that the difference between the motor torque of the left steering wheel driving actuator and the motor torque of the right steering wheel driving actuator is constant regardless of the steering angle of the steering wheel.
The vehicle steering device according to claim 2.
前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクの大きさが、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクよりも大きくなるように制御する、
請求項2又は3に記載の車両用操向装置。 The control unit
The magnitude of the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator is controlled to be larger than the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator.
The vehicle steering device according to claim 2 or 3.
前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクの大きさと、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクとが同じ大きさとなるように制御する、
請求項2から4の何れか一項に記載の車両用操向装置。 The control unit
The magnitude of the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator is controlled to be the same as the magnitude of the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator. ,
The vehicle steering device according to any one of claims 2 to 4.
前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクの大きさが、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクよりも小さくなるように制御する、
請求項2から5の何れか一項に記載の車両用操向装置。 The control unit
The magnitude of the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator is controlled to be smaller than the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator.
The vehicle steering device according to any one of claims 2 to 5.
前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクの大きさが、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクよりも小さくなるように制御する、
請求項2又は3に記載の車両用操向装置。 The control unit
The magnitude of the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator is controlled to be smaller than the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator.
The vehicle steering device according to claim 2 or 3.
前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクの大きさと、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクとが同じ大きさとなるように制御する、
請求項2から4の何れか一項に記載の車両用操向装置。 The control unit
Control so that the magnitude of the motor torque acting in the carry-in direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator and the motor torque acting in the carry-in direction of the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator are the same magnitude. ,
The vehicle steering device according to any one of claims 2 to 4.
前記左操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り入れ方向に働くモータトルクの大きさが、前記右操向車輪駆動用アクチュエータの伸縮機構の繰り出し方向に働くモータトルクよりも大きくなるように制御する、
請求項2から5の何れか一項に記載の車両用操向装置。 The control unit
The magnitude of the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the left steering wheel drive actuator is controlled to be larger than the motor torque acting in the extension direction of the expansion / contraction mechanism of the right steering wheel drive actuator.
The vehicle steering device according to any one of claims 2 to 5.
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