JP3569581B2 - Correction device for steering gear ratio in vehicle steering system - Google Patents

Correction device for steering gear ratio in vehicle steering system Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルの操作に応じて回転作動するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回転運動を操向輪の転向運動に変換する操向機構とを備える車両用操舵装置に関し、特にその操向ギア比を適宜修正または補正して最適な操舵レスポンスを得るようにした装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置については、従来から、たとえば下記の（１）〜（４）のような目的を達成すべく、多くの発明・考案が提案されている。
(1) 車速の増加とともに操舵レスポンスが高まるのを抑制する目的で、高速走行時には操向ギア比を大きくして操舵レスポンスを下げ、低速走行時にはギア操向比を小さくして取り回し性を改善するもの
(2) 走行時に操舵角に対して横加速度（横Ｇ）が発生したときに、それは横風等の外乱が作用しているのだと判断して、その外乱の影響を打ち消す方向に操舵角を補正するもの（たとえば特開平７−８１５９２号）
(3) 走行時に操舵角度に対して予期しないヨーレイトが発生した場合に、その原因がタイヤのスリップ等に起因しているものと判断して、そのヨーレイトに舵角を一致させるために舵角の補正を行うもの
(4) 走行中に障害物等を避ける場合に、ドライバーが入力した操舵角に対して、実際の舵角が進むように、操舵入力の速度に応じて制御する、通称微分ハンドルと呼ばれているもの
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の目的を達成する各従来技術には、同じく操向ギア比の補正を行っているにもかかわらず、その機構・作動原理には統一性がない。これは従来技術がその操舵システム毎に特殊な手法を採らざるを得ないことに起因しており、未だ決定打と言える程の優れた機構が無かったためである。ここでもし、小型・軽量で、どのような車種にも適用できる統一手法が確立して実用化されれば、自動車メーカーにおいては、車両の開発期間は短縮され、部品の共通化によるコスト低減が得られ、修理の際には整備士は同じ知識で修理できることになり、また部品メーカーにおいては、異なる自動車会社からの異なる目的の注文にも素早く対応できるなどのメリットが得られる。
【０００４】
ところで、一般に車両用操舵装置はステアリングハンドルからの入力トルクを概ね１５〜２０近辺のギア比で倍力して出力する歯車箱を備えている。したがって操向ギア比の補正装置を該歯車箱よりタイヤ側に設けると、補正装置はこの倍力された大きなトルクに耐えなければならなず、大型かつ大重量のものとなる。システムの設計を小型・軽量なものにするなら、補正装置の配置位置は歯車箱よりもステアリングハンドルに近い場所を選ぶべきである。
【０００５】
また最近の車両の殆ど全てがパワーステアリング化されているので、このパワーステアリング化されたシステムでは、機械力で倍力される部位よりもステアリングハンドルに近い方がより弱いトルクを伝えている。したがってパワーステアリング車両においての補正装置はパワーステアリングの機械力が作用する部位よりもステアリングハンドルに近い場所に設置する方が、システムをよりコンパクトに、より軽量に纏めることができる。ここでパワーステアリングによっては、機械力が加わる部位が大いに異なる点に注意しなければならない。ラックアンドピニオン形式のものでも、油圧式では機械力が加わる部位がラック上の場合（これが現在最もポピュラーであるが）とか、電気式パワーステアリングの一部がそうであるようにステアリングシャフト上であることもある。このような様々な形式に対応して補正装置を何処に置くべきかを統一的に解決した例はまだない。
【０００６】
ところで、車速の増大とともに敏感になる操舵感覚を和らげるものとして、車速に応動して操向ギア比を変化せしめる装置は、永い間この分野の技術者の関心を集めてきたが、正確にその操向ギア比を制御することができ、しかも量産時のコストが高くないシステムは、かつて実現したことはなかった。たとえば車速応動型の可変操向ギア比として、本出願人は先に一つの手法を提案（特公昭５８−５８２６号）しているが、その操向ギア比の決定が操舵トルクによって定まるため、自由に操向ギア比が決められないと言う欠点があったし、またその操向ギア比もオープンループで制御していたので、制御精度が非常に優れているとは言い難かった。
【０００７】
また車両に作用する横方向加速度（横Ｇ）を検出する横加速度センサを備えた車両において、走行中に現在の操舵角度から発生するべき横Ｇを算出して、この算出値と実際に発生している横Ｇとを比較し、両者に違いが生じたとき、これは外部からの外乱が車両に働いたものとして、その差分を解消するべく、舵角の補正を行う概念も提案されているが、現在迄に提案されたものは、オープンループにより補正舵角の追加を行うものか、或いは既に充分な大きさの操舵力に変換された後の部位で補正を行っていたから、補正の精度が悪かったり、補正装置が大出力に耐えるように設計されており、したがって大型で実際に装着する場合に著しく困難であったりしていた。
【０００８】
更にまた走行中の車両の垂直軸回りの回転速度（ヨーレイト）を検出するヨーレイトセンサを備えた車両において、走行時の操舵角度に基づいて算出される発生すべきヨーレイトと、実際に発生しているヨーレイトとを比較し、両者に差異があるときは、タイヤが滑っているものとしてその差分を解消する方向に修正舵角を加えるようにしたヨーレイト依存型の操向ギア比の補正装置も、その基本概念としては公知である。しかし従来のものは本出願人が先に提案している特公昭５１−４２３７５号公報からも明らかなように、オープンループによる補正をし、また補正する場所が伝達トルクの大きな部位で行っていたから、その精度が低かったり、システムが大型で重量も重くなると言った欠点をもっていた。
【０００９】
したがって本発明の第１の目的は、車速応動型、外乱補正型およびヨーレイト依存型のいずれにも容易に組込み可能であり、しかも小型かつ軽量で制御精度の高い操向ギア比の補正装置を提供することである。
【００１０】
さらに車両運転中に前方に障害物を発見した場合に、これを回避するための操舵操作がしばしば遅れて事故に結びつく場合があり、この遅れを解消するものとして、微分ハンドルの概念が提唱されている。該微分ハンドルは運転者の操作が万一遅れても、その遅れを取り返すことを目的としており、ステアリングハンドルの操作速度が速いほど、大きな補正舵角を入力舵角に加えて遅れを取り戻すよううにしている。このような微分ハンドルにおいても、舵角を補正するための補正装置が小型・軽量であり、しかも制御精度が高いことが望まれる。
【００１１】
本発明の第２の目的は、操舵速度に応じて補正された舵角を付け加えるようにした微分ハンドルを小型・軽量、高精度な形態で提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルの操作に応じて回転作動するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回転運動を操向輪の転向運動に変換する操向機構とを備える車両用操舵装置において、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力に比例した変位が第１の変位計の出力に出現するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを備え、第１および第２の変位計の出力間の比例関係が車速センサの出力および操舵角度に依存して定められることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、第１および第２の変位計の出力間の比例関係が、車速増加時と車速減少時とで異なって設定されることを特徴とする。
【００１４】
上記第１の目的を達成するために、請求項３記載の発明は、ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルの操作に応じて回転作動するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回転運動を操向輪の転向運動に変換する操向機構とを備える車両用操舵装置において、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力に比例した変位が第１の変位計の出力に出現するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを備え、第１および第２の変位計の出力間の比例関係が、車速センサの出力ならびに車両の横方向加速度を検出する横加速度センサの出力に依存して定められることを特徴とする。
【００１５】
上記第１の目的を達成するために、請求項４記載の発明は、ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルの操作に応じて回転作動するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回転運動を操向輪の転向運動に変換する操向機構とを備える車両用操舵装置において、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力に比例した変位が第１の変位計の出力に出現するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを備え、第１および第２の変位計の出力間の比例関係が、車速センサの出力ならびに車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサの出力に依存して定められることを特徴とする。
【００１６】
上記第２の目的を達成するために、請求項５記載の発明は、ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルの操作に応じて回転作動するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回転運動を操向輪の転向運動に変換する操向機構とを備える車両用操舵装置において、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力の時間的変化量が第１ および第２の変位計の出力の差の時間的変化量に比例するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、上記請求項５記載の発明の構成に加えて、第１および第２の変位計の出力の差の時間的変化量が第１の基準値以下である範囲には、前記比例関係を生じさせない不感帯が設定されることを特徴とする。
【００１８】
上記第２の目的を達成するために、請求項７記載の発明は、ステアリングハンドルと、該ステアリングハンドルの操作に応じて回転作動するステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回転運動を操向輪の転向運動に変換する操向機構とを備える車両用操舵装置において、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力が第１および第２の変位計の出力の差の時間的変化量に比例するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、上記請求項７記載の発明の構成に加えて、第１および第２の変位計の出力の差の時間的変化量が増加するときの第２の変位計の出力と、前記時間的変化量が減少するときの第２の変位計の出力との間にヒステリシスが生じるように前記比例関係が設定されることを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の発明は、上記請求項７記載の発明の構成に加えて、第１および第２の変位計の出力の差の時間的変化量が第２の基準値より小さい範囲には、前記比例関係を生じさせない不感帯が設定されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、上記請求項６または９記載の発明の構成に加えて、第２の変位計の出力が実質的に存在する不感帯では、第２の変位計の出力を「０」にすべくモータの作動が電子制御ユニットにより制御されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１１記載の発明は、上記請求項１０記載の発明の構成に加えて、第２の変位計の出力を「０」にする際にモータの作動速度が所定速度に制御されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１２記載の発明は、上記請求項５または７記載の発明の構成に加えて、車速が基準車速を超えるのに応じて前記比例関係が弱められるか、解消されることを特徴とする。 請求項１３記載の発明は、上記請求項１〜１２のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記補正駆動手段は、モータに連なる作動部材と、該作動部材に係合して作動部材の作動範囲を規制する係止部材とを備えることを特徴とする。
【００２４】
さらに請求項１４記載の発明は、上記請求項１〜１３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記補正駆動手段は、作動範囲の限界までモータが作動したことを検出して該モータへの電力供給を遮断するスイッチを備えることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図１ないし図９は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は車両用操舵装置の全体構成図、図２は図１の２矢視拡大図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５は第１ポテンショメータおよびステアリングシャフトの連結部の分解斜視図、図６はモータの作動を制御するための制御装置の構成を示すブロック図、図７は制御特性マップを示す図、図８はモータの制御アルゴリズムを示すフローチャート、図９は目標補正舵角算出用ゲインの車速変化に伴なう変化を示す図である。
【００２６】
先ず図１において、この車両用操舵装置は、運転者が回転操作するステアリングハンドル５と、該ステアリングハンドル５の操作に応じて回転作動するステアリングシャフト６1 と、ステアリングシャフト６1 の回転運動を操向輪としての前輪７の転向運動に変換する操向機構８とを備える。
【００２７】
ステアリングシャフト６1 は車体に設けられたブラケット（図示せず）に回転自在に支承される。また操向機構８は、ステアリングシャフト６1 の前端に設けられたピニオン９と、該ピニオン９に噛合するラック１０とでラックアンドピニオン型に構成されるものであり、ラック１０の両端は、タイロッド１１を介して左、右の前輪７にそれぞれ連結される。而してピニオン９の回転によりラック１０が図１で上下に駆動され、そのラック１０の作動に応じて両前輪７がその回転軸まわりに転向せしめられ、それにより所望の操舵を得ることができる。
【００２８】
図２、図３および図４を併せて参照して、ステアリングハンドル５は、ステアリングシャフト６1 の後端（図３の右端）に相対回転可能として装着されるボスプレート１２と、ステアリングシャフト６1 の後方側への延長線を囲むように配置されるとともに内部に芯材１３が埋設される環状のリム１４と、該リム１４の芯材１３およびボスプレート１２間を結ぶ左、右２本ずつのスポーク１５，１６…と、これらのスポーク１５，１６…の前端部をその前面側から覆うとともに後端側を開放した函状に形成されるとともにボスプレート１２に固着される合成樹脂製の前部ステアリングカバー１７とを備える。
【００２９】
ステアリングハンドル５にはエアバッグモジュール１８が装着されており、該エアバッグモジュール１８は、高圧ガスを発生する推薬が容器に充填されて成るインフレータ１９と、該インフレータ１９よりも後方側に折畳み状態で配置されるエアバッグ２０と、該エアバッグ２０の後方側を覆う合成樹脂製の後部ステアリングカバー２１とを備える。後部ステアリングカバー２１は、エアバッグ２０の展開時に破断する薄肉部を有して該エアバッグ２０の後方側に配置される端壁部２１ａと、該端壁部２１ａから前方に延びる筒状に形成されるとともに前端が前部ステアリングカバー１７の後端に近接、対向する外側壁部２１ｂと、前記端壁部２１ａから前方に延びる筒状に形成されるとともに外側壁部２１ｂで囲繞される内側壁部２１ｃとから成る。而して内側壁部２１ｃの前端部には、薄肉材により椀状に形成された支持部材２２が嵌合、固定されており、インフレータ１９は該支持部材２２に固定されて内側壁部２１ｃ内に収納され、支持部材２２で固定的に支持されたエアバッグ２０がインフレータ１９および端壁部２１ａ間に配置されるようにして内側壁部２１ｃ内に収納される。
【００３０】
ボスプレート１２の両側には、エアバッグモジュール１８側に延びるブラケット２３1 ，２３2 が一体に設けられており、支持部材２２には、それらのブラケット２３1 ，２３2 の外側に重合する薄肉の支持腕部２４1 ，２４2 が一体に設けられる。しかも両支持腕部２４1 ，２４2 には、前後方向に延びる長孔２５…と、該長孔２５…の前端に連なる円形の挿通孔２６…とが設けられており、挿通孔２６…の直径は長孔２５…の幅よりも大きく設定される。
【００３１】
挿通孔２６…には長孔２５…の幅よりも大きな直径を有するボルト２７…が挿通され、それらのボルト２７…はブラケット２３1 ，２３2 に螺合される。すなわちエアバッグモジュール１８はボスプレート１２に支持されることになる。
【００３２】
このようなエアバッグモジュール１８において、車両の衝突によりインフレータ１９の推薬が発火燃焼し、折畳まれたエアバッグ２０内にインフレータ１９からの高圧ガスが供給されて該エアバッグ２０が膨張すると、端壁部２１ａの一部が破断し、エアバッグ２０が車室内に展開して運転者を拘束する。しかもエアバッグ２０が運転者に接触すると、その反力でエアバッグモジュール１８にはエアバッグ２０の展開方向とは逆方向すなわち前方側への荷重が作用する。その結果、ボルト２７…により長孔２５…の幅が広げられながら長孔２５…の範囲内でエアバッグモジュール１８が前方に移動し、長孔２５…の両側縁がボルト２７…によって塑性変形せしめられることにより、運転者からエアバッグ２０に与えられる二次衝突のエネルギーが効果的に吸収され、エアバッグ２０で運転者を柔らかく拘束することが可能となる。
【００３３】
上記エアバッグモジュール１８の前方でステアリングハンドル５内には、ステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６1 に相対回転運動を生じさせ得る補正駆動手段３０が配設されるものであり、この補正駆動手段３０は、ステアリングハンドル５側に固定配置されるモータ３１と、該モータ３１の出力を減速する第１減速機構３２と、第１減速機構３２の出力をさらに減速する第２減速機構３３と、第２減速機構３３の出力側に設けられてステアリングシャフト６1 の後端に結合される出力軸３４とを備える。
【００３４】
この補正駆動手段３０はハウジング３５を有するものであり、該ハウジング３５は、ボスプレート１２に固着されるハウジング半体３６と、該ハウジング半体３６に結合されるハウジング半体３７とで構成され、モータ３１は、ステアリングシャフト６1 の軸線と直交する平面内に回転軸線を有して該ハウジング３５に固定的に支持される。
【００３５】
第１減速機構３２は、平歯車減速機構として構成されてハウジング３５内に収納されるものであり、モータ３１の出力軸に設けられる出力歯車３８と、該出力歯車３８に噛合される減速歯車３９とから成る。また第２減速機構３３は、ハウジング３５で回転自在に支承されるねじ歯車４０と、出力軸３４と一体にして該ねじ歯車４０に噛合される作動部材としてのウォーム歯車４１とで構成されてハウジング３５内に収納されるものであり、第１減速機構３２の減速歯車３９はねじ歯車４０の一端に設けられる。
【００３６】
出力軸３４は中空の円筒状に形成されるものであり、該出力軸３４の前半部にステアリングシャフト６1 の後端部が嵌入される。しかも出力軸３４およびステアリングシャフト６1 は相対回転を不能とすべくスプライン４２を介して結合されるものであり、ステアリングシャフト６1 の後端に螺合されるボルト４３が出力軸３４の中間部内面に係合されることにより、出力軸３４がステアリングシャフト６1 の後端部に固定されることになる。またハウジング３５のハウジング半体３６と出力軸３４との間には軸受４４が、ハウジング３５のハウジング半体３７と出力軸３４との間には軸受４５がそれぞれ介装され、出力軸３４とハウジング３５とはステアリングシャフト６1 の軸線まわりに相対回転自在である。
【００３７】
出力軸３４の後部には、ハウジング３５内で出力軸３４の半径方向外方に張出す張出部３４ａが一体に設けられており、第２減速機構３３におけるウォーム歯車４１は、扇形に形成されて前記張出部３４ａに一体に連設される。
【００３８】
このようにしてモータ３１の出力は、第１および第２減速機構３２，３３でたとえば５００程度の減速比をもって減速されて出力軸３４すなわちステアリングシャフト６1 に伝達されることになる。このように減速比を高くするのは、ステアリングハンドル５が運転者により既に充分な操舵角度まで操舵されており、モータ３１は運転者の操舵角度の過不足を補正するだけの仕事しかしないので、ステアリングシャフト６1 の補正回転速度が小さくてよいからであり、また運転者から入力される操舵力に打勝ってステアリングシャフト６1 の回転量を増加若しくは減少させることができるだけのトルクを出力軸３４から出力すれば目的に叶うからである。
【００３９】
而して上述のように減速比を大きく設定し得ることから、モータ３１の容量は極めて小さなものであればよく、これは、モータ３１ならびに第１および第２減速機構３２，３３を狭いステアリングハンドル５内に収納するのに好都合となる。
【００４０】
ところで、モータ３１の出力を出力軸３４に伝達する動力伝達系において、ねじ歯車４０およびウォーム歯車４１で構成される第２減速機構３３は、出力軸３４側から第１減速機構３３側すなわちモータ３１側に動力を伝達することが不可能な不可逆伝達機構である。したがって、モータ３１、第１減速機構３２、第２減速機構３３および出力軸３４は、モータ３１の非作動時にステアリングハンドル５からステアリングシャフト６1 に回転駆動力を直接伝達することを可能としてステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６1 間を直結する直結手段を構成することになる。これにより、モータ３１への電力供給が何らかの理由によって途絶える等でモータ３１の不調が生じたときに、ステアリングハンドル５を運転者が操作したときにはその操舵回転力が出力軸３４からステアリングシャフト６1 に直ちに伝達されることになる。
【００４１】
図４に特に注目して、ハウジング３５におけるハウジング半体３６は、モータ３１に連なる作動部材であるウォーム歯車４１に係合して該ウォーム歯車４１の作動範囲を規制する係止部材としての機能をも果すものである。すなわち扇形であるウォーム歯車４１のハウジング半体３６に対する回転角度は、図４の左右にたとえば１６度ずつあればよく、ハウジング半体３６には、ウォーム歯車４１の左、右側面に係合してウォーム歯車４１の作動範囲を規制する規制部３６ａ，３６ｂが設けられる。これにより、第２減速機構３３の動力伝達不可逆性が万一失われたとしても、ウォーム歯車４１に規制部３６ａあるいは３６ｂが係合してからは、ステアリングハンドル５の操舵回転力を出力軸３４を介してステアリングシャフト６1 に直接伝達できることになる。
【００４２】
またウォーム歯車４１の周方向中間部には、ハウジング３５におけるハウジング半体３７側に突出するピン４６が設けられており、ハウジング半体３７には、ピン４６を検出する検出レバー４７ａ，４８ａを有するスイッチ４７，４８が固定される。而してスイッチ４７は、ウォーム歯車４１がハウジング半体３６の規制部３６ａに当接する直前に検出レバー４７ａでピン４６を検出してスイッチング態様を変化させる位置でハウジング半体３７に固定され、スイッチ４８は、ウォーム歯車４１がハウジング半体３６の規制部３６ｂに当接する直前に検出レバー４８ａでピン４６を検出してスイッチング態様を変化させる位置でハウジング半体３７に固定される。しかも両スイッチ４７，４８は、それらの検出レバー４７ａ，４８ａでピン４６を検出するのに伴なうスイッチング態様の変化により、モータ３１への電力供給を遮断するものであり、したがってモータ３１が正常に作動している状態で、ウォーム歯車４１が規制部３６ａあるいは３６ｂに当接してモータ３１に過電流が流れるような不都合が生じるのを回避することができる。
【００４３】
ところで、車両操舵装置の操向ギア比を補正するにあたって正確に補正量を決めて制御するには、ステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６1 の相対回転変位量（補正舵角）と、ステアリングシャフト６1 の車体に対する実質的な回転変位量（実舵角）とを検出し、運転者によるステアリングハンドル５の操舵角に補正舵角を加算したものと、実舵角との間に過不足があればその過不足を解消するようにクローズドループで制御を行うことが必要である。
【００４４】
そこで、ステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６1 の相対変位量である補正舵角を検出する第１の変位計としての補正舵角センサ５１がステアリングハンドル５の内部に配設されるとともに、ステアリングシャフト６1 の車体に対する実質的な回転変位量である実舵角を検出する第２の変位計としての実舵角センサ５２1 が、図１で示すように、ステアリングシャフト６1 の中間部からベルト伝達手段５３を介して伝達される回転変位量を検出するようにして配設される。而して補正舵角センサ５１および実舵角センサ５２1 はともにポテンショメータである。
【００４５】
図５を併せて参照して、出力軸３４をステアリングシャフト６1 に固定するためのボルト４３の後方側で出力軸３４の後端部には、合成樹脂により有底円筒状に形成される連結部材５４がその開口端を後方側として嵌合され、出力軸３４の後端に設けられた切欠き５５に係合する係合突起５６が連結部材５４の後端部に突設される。したがって連結部材５４が出力軸３４の後端部に嵌合された状態で該連結部材５４は出力軸３４とともに回転することになる。
【００４６】
補正舵角センサ５１は、外側方に張出したフランジ部５７ａを後端に有した円筒状のケース５７と、該ケース５７の前端から回転自在に突出した検出子５８と、ケース５７および検出子５８間に設けられるねじりばね５９とを有するものであり、検出子５８は、ケース５７の一直径線に沿って長く形成される。またねじりばね５９は、補正舵角センサ５１の内部に機械的ながたが在るときに、検出子５８を周方向一側に押付けることで前記がたの影響を取り除くものである。
【００４７】
この補正舵角センサ５１は、フランジ部５７ａをハウジング３５におけるハウジング半体３７に当接させるようにして連結部材５４内に挿入される。しかも連結部材５４の前端閉塞部には補正舵角センサ５１の検出子５８を嵌合させるスリット６０が連結部材５４の一直径線に沿って設けられる。またフランジ部５７ａには位置決め孔６１が設けられており、該位置決め孔６１に挿通、係合された位置決めピン６２がハウジング３５に嵌合される。したがってステアリングハンドル５に対して固定位置に在るハウジング３５との相対回転が不能である補正舵角センサ５１が、中空である出力軸３４内に相対回転不能に嵌合されている連結部材５４に収納されることになり、補正舵角センサ５１の検出子５８が連結部材５４とともに回転作動することにより、出力軸３４のハウジング３５に対する相対回転変位量すなわち補正舵角が補正舵角センサ５１で検出されることになる。
【００４８】
補正舵角センサ５１のフランジ部５７ａは、複数のねじ部材６４，６４…によってハウジング３５に着脱可能に固定されるカバー６３で覆われるものであり、該カバー６３は、位置決めピン６２の位置決め孔６１からの離脱を阻止して補正舵角センサ５１のハウジング３５への固定状態を保持する機能を果すすとともに、エアバッグモジュール１８のエアバッグ２０が膨張作動する際にエアバッグモジュール１８側からの高温度が補正舵角センサ５１に悪影響を及ぼすことを防止するための熱遮断材としての機能をも果す。
【００４９】
ところで、ステアリングハンドル５のステアリングシャフト６1 への装着時には、ボルト４３をステアリングシャフト６1 の後端に工具を用いて螺合せしめるために連結部材５４は出力軸３４の後端には嵌合されておらず、ステアリングハンドル５のステアリングシャフト６1 への装着後に、連結部材５４の出力軸３４への嵌合、補正舵角センサ５１の連結部材５４内への挿入、カバー６３のハウジング３５への取付け、ならびにエアバッグモジュール１８のステアリングハンドル５への装着が順次行なわれる。而して修理工場等でステアリングハンドル５を取外す場合には、上述とは逆の操作を順次行なえばよい。
【００５０】
このようにして、ステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６1 間に配置される補正駆動手段３０が、ステアリングハンドル５内に収納、配置されるが、ステアリングハンドル５に装着されているエアバッグモジュール１８のエアバッグ２０が拡張展開する際に、エアバッグモジュール１８が前進しても該エアバッグモジュール１８が補正駆動手段３０に接触することを避ける必要がある。このため、補正駆動手段３０は、非作動状態に在るエアバッグモジュール１８との間に空きスペース５０を形成してステアリングシャフト６1 寄りに配置されるようにして、ステアリングハンドル５内に配設される。
【００５１】
ところで、回転作動するステアリングハンドル５には、エアバッグモジュール１８、モータ３１を有する補正駆動手段３０および補正舵角センサ５１が装着されており、モータ３１への電力供給や、エアバッグモジュール１８および補正舵角センサ５１と車体側との間での信号の授受を行なうために、電力や電気信号を伝達できる公知の形式のケーブルリール６５（図１参照）がステアリングシャフト６1 の後方側に配設される。
【００５２】
図６において、補正駆動手段３０におけるモータ３１の作動は、電子制御ユニット６６1 によって制御されるものであり、この電子制御ユニット６６1 には、補正舵角センサ５１、実舵角センサ５２1 、ならびに車速を検出する車速センサ６７の検出値がそれぞれ入力される。また電子制御ユニット６６1 は、ＣＰＵ６８1 と、該ＣＰＵ６８1 との間で信号の授受を行なうメモリ６９と、Ａ／Ｄ変換器７０，７１と、増幅器７２とを備える。而して車速センサ６７で得られたデジタル検出値はＣＰＵ６８1 に直接入力されるのに対し、補正舵角センサ５１および実舵角センサ５２1 でそれぞれ得られたアナログ検出値は、Ａ／Ｄ変換器７０，７１でそれぞれデジタル値に変換されてＣＰＵ６８1 に入力される。またＣＰＵ６８1 での演算により定まる制御量は増幅器７２で増幅されてモータ３１に与えられる。
【００５３】
上記メモリ６９には、図７で示す制御特性マップが記憶されている。この図７において、最下部に鎖線で示す水平線Ａは操向機構８で定まる機械的なギア比を示すものであり、また最上部の特性線Ｂは、補正駆動手段３０が最大限の能力を発揮したときのものであり、車速が高速であるときの操向ギア比を示すものである。さらに特性線群Ｂｉは、車速変化に応じた補正駆動手段３０の作動によって得られる操向ギア比を示すものであり、車速が低速になるにつれて下方位置となる。すなわち、舵角が比較的小さい範囲では、車速が増加するにつれて、また舵角が小さくなるにつれて操向ギア比が大きくなるような制御特性マップが設定されている。
【００５４】
かかる制御特性によれば、低速走行時には補正駆動手段３０のモータ３１を殆ど作動させず、高速になるほど補正駆動手段３０におけるウォーム歯車４１をステアリングシャフト６1 の回転方向と反対方向にしかも高速になるにつれてその作動量が大きくなるようにモータ３１が作動せしめられることになり、それにより高速走行時のステアリングハンドル５の操舵量を増大させることができる。
【００５５】
電子制御ユニット６６1 のＣＰＵ６８1 では、図８で示す制御アルゴリズムに従う演算処理が実行されるものであり、ステップＳ１では、メモリ６９の制御特性マップが読み込まれ、ステップＳ２では、車速センサ６７、実舵角センサ５２1 および補正舵角センサ５１から車速Ｖ、実舵角θおよび補正舵角αがそれぞれ読み込まれる。
【００５６】
ステップＳ３では、目標補正舵角αD が、｛αD ＝ＫMAP1×θ｝なる演算式に従って演算される。ここで、ゲインＫMAP1は、図７の制御特性マップに基づき車速Ｖおよび実舵角θに応じて定まるものであり、或る舵角では、たとえば図９で示すように、車速の増大に応じて大きくなるように設定されている。
【００５７】
次のステップＳ４では、モータ３１のトルクＴが、上記目標補正舵角αD と、補正舵角センサ５１で検出された現在の補正舵角αt との差にゲインＫ1 を乗じる演算式｛Ｔ＝Ｋ1 ×（αD −αt ）｝に従って演算され、ステップＳ５で該トルクＴが出力され、それによりモータ３１の制御量が定まることになる。
【００５８】
このような制御アルゴリズムによると、実舵角センサ５２1 の出力に比例した変位が補正舵角センサ５１の出力に出現するようにモータ３１がフィードバック制御され、しかも補正舵角センサ５１および実舵角センサ５２1 の出力間の比例関係が、車速センサ６７の出力ならびに操舵角度に依存して定められることになる。
【００５９】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、モータ３１を含む補正駆動手段３０が、ステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６1 に相対回転運動を生じさせることを可能として、ステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６1 間に設けられている。したがって、ステアリングシャフト６1 から前輪７に至るまでの間にどのような機構があっても、それらの機構にかかわらず、同一原理で構成された補正駆動手段３０を用いて操向ギア比の補正を行なうことができるので、車両メーカーにとっては、量産性に富み、車両の開発期間を短縮でき、また市場に出たあとも整備士等への教育に手間がかからず、修理体制を簡素化できる。また部品メーカーにとっては異なる車両メーカーからの異なる仕様の発注に際しても、同じ原理で設計し得るのて開発期間が短く、納期が短くなる利点がある。
【００６０】
しかも操向機構８は、たとえばステアリングハンドル５からの入力トルクを略１５〜２０近辺のギア比で倍力して出力するものであり、補正駆動手段３０が操向機構８よりも前輪７側に設けられたときには、補正駆動手段３０は倍力された大きなトルクに耐えなければならなず、大型かつ大重量のものとなるのであるが、補正駆動手段３０がステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６1 間に設けられていることにより、補正駆動手段３０を小型かつ軽量なものとすることができる。
【００６１】
またステアリングハンドル５に装着されたエアバッグモジュール１８のエアバッグ２０が拡張展開する際の妨げとはならない位置に補正駆動手段３０が配置されることにより、衝突時に乗員のダメージを軽減する衝撃吸収のデバイスでもあるステアリングハンドル５に、その安全上のシステムであるエアバッグモジュール１８の作動を妨げないようにしてステアリングハンドル５に補正駆動手段３０を配設することができる。
【００６２】
また補正駆動手段３０を構成するモータ３１、第１減速機構３２、第２減速機構３３および出力軸３４は、モータ３１の非作動時にステアリングハンドル５側からステアリングシャフト６1 を直接駆動し得る直結手段を構成するものでもあるので、モータ３１の不調時にステアリングハンドル５によりステアリングシャフト６1 を直接駆動することができて安全である。しかもモータ３１に連なるウォーム歯車４１は、ハウジング半体３６の規制部３６ａ，３６ｂに係合して作動範囲を規制されるものであるので、これによってもステアリングハンドル５からステアリングシャフト６1 を直接駆動することができて安全である。さらにウォーム歯車４１は、ハウジング半体３６の規制部３６ａ，３６ｂに当接する直前にスイッチ４７，４８によってモータ３１への電力供給が遮断されることにより、モータ３１に過電流が流れることを防止することができる。
【００６３】
更にまたステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６1 の相対回転変位量を検出する補正舵角センサ５１が、補正駆動手段３０の構成要素である中空の出力軸３４内に収納されることにより、ステアリングハンドル５内の狭いスペースに補正舵角センサ５１を合理的に配置することが可能となる。
【００６４】
しかも図７の制御特性マップから明らかなように、低速時には操向ギア比が一番小さくなるように制御され、クイックで取り回し性の良好な操舵システムとなり、高速走行時には操向ギア比が大きくて、舵の切り過ぎを有効に防止できるシステムを実現することができる。
【００６５】
図１０ないし図１２は本発明の第２実施例を示すものであり、図１０は制御特性マップを示す図、図１１はモータの制御アルゴリズムを示すフローチャート、図１２は目標補正舵角算出用ゲインの車速変化に伴なう変化を示す図である。
【００６６】
図１０で示す制御特性マップにおいて、最下部に鎖線で示す水平線Ａ′は操向機構８で定まる機械的なギア比を示すものであり、これが補正駆動手段３０による補正を行なわない状態での低速走行時の操向ギア比となる。また最上部の特性線Ｂ′は、補正駆動手段３０が最大限の能力を発揮したときのものであり、車速が高速であるときの操向ギア比を示すものである。さらに特性線群Ｂｉ′は、車速変化に応じた補正駆動手段３０の作動によって得られる操向ギア比を示すものであり、車速が低速になるにつれて下方位置となる。すなわち、舵角が比較的大きいときには車速の低下に応じて操向ギア比が順次小さくなるように、また舵角が比較的小さい範囲では舵角が小さくなるにつれて操向ギア比が大きくなるような制御特性マップが設定されている。
【００６７】
かかる制御特性によれば、操向機構８の機械的なギア比をシャープに設計しておき、低速時には補正駆動手段３０のモータ３１を殆ど作動させず、高速になるほど補正駆動手段３０におけるウォーム歯車４１をステアリングシャフト６1 の回転方向に一致するように大きく作動せしめるようにモータ３１の作動を制御し、それにより高速時のステアリングハンドル５の操舵量を増大させることができる。
【００６８】
この第２実施例における制御装置は、図６で示した第１実施例と同一の構成を有するものであり、電子制御ユニットでは図１１で示す制御アルゴリズムが設定されている。而して図１１において、ステップＳ６では、図１０の制御特性マップが読み込まれ、ステップＳ７では車速Ｖ、実舵角θおよび補正舵角αがそれぞれ読み込まれる。
【００６９】
ステップＳ８では、現在の車速Ｖt から前回の車速Ｖ(t-1) を減算した値が正であるか否か、すなわち増速時であるか否かが判定され、増速時であると判定されたときにはステップＳ９で、目標補正舵角αD が、｛αD ＝ 1ＫMAP2×θ｝なる演算式に従って演算される。ここで、ゲイン 1ＫMAP1は、図１０の制御特性マップに基づき車速Ｖおよび実舵角θに応じた増速時用として定まるものであり、或る舵角では、たとえば図１２で示すように、車速の増大に応じて増大するように設定されている。
【００７０】
ステップＳ１０では、ステップＳ９で演算された目標補正舵角αD と、補正舵角センサ５１で検出された補正舵角αt とが比較され、それらαD ，αt のうち大きい方が目標補正舵角αD として決定される。而して次のステップＳ１０において、モータ３１のトルクＴが、ステップＳ９で定められた目標補正舵角αD と、補正舵角センサ５１で検出された現在の補正舵角αt との差にゲインＫ2 を乗じる演算式｛Ｔ＝Ｋ2 ×（αD −αt ）｝に従って演算され、ステップＳ１２で該トルクＴが出力され、それによりモータ３１の制御量が定まることになる。
【００７１】
またステップＳ８において減速時であると判定されたときには、ステップＳ１３において、目標補正舵角αD が、｛αD ＝ 2ＫMAP2×θ｝なる演算式に従って演算される。ここで、ゲイン 2ＫMAP1は、図１０の制御特性マップに基づき車速Ｖおよび実舵角θに応じた減速時用として定まるものであり、或る舵角では、たとえば図１２で示すように、車速の増大に応じて増大するように設定されている。すなわち増速時の目標補正舵角算出用のゲイン 1ＫMAP2と、減速時の目標補正舵角算出用のゲイン 2ＫMAP2とは相互に異なって設定されている。
【００７２】
次のステップＳ１４では、ステップＳ１３で演算された目標補正舵角αD と、補正舵角センサ５１で検出された補正舵角αt とが比較され、それらαD ，αt のうち小さい方が目標補正舵角αD として決定され、ステップＳ１１へと進むことになる。
【００７３】
この第２実施例によれば、上記第１実施例と同様に、実舵角センサ５２1 の出力に比例した変位が補正舵角センサ５１の出力に出現するようにモータ３１がフィードバック制御され、補正舵角センサ５１および実舵角センサ５２1 の出力間の比例関係が、車速センサ６８の出力ならびに操舵角度に依存して定められることになる。
【００７４】
ところで、車速Ｖの増大に応じて操向ギア比が大きくなるように変化させる場合に、増速時には操舵レスポンスが鈍くなる方向なので人間の感性にマッチするが、減速時には操舵レスポンスがシャープになる方向であるので、操向ギア比の変化の度合を抑えないと操舵したまま減速したときにオーバーステアとなる傾向が強い。これは、人間の感性として操舵が足りない場合の追い切り操作は容易であるが、一度切り過ぎたものを修正しつつ戻すことが苦手だからである。しかるに、この第２実施例によれば、車両の増速時には操向ギア比の増大がより高速側で起き、減速時にはその変化がより低速側で起きるようにしたから、同じ操舵角度で減速した場合、シャープになるのがより低速側で起き、その場合には舵角を修正するのに充分な時間的余裕が得られるので運転者が落ちついて修正できることになる。
【００７５】
図１３ないし図１５は本発明の第３実施例を示すものであり、図１３はモータの作動を制御するための制御装置の構成を示すブロック図、図１４はモータの制御アルゴリズムを示すフローチャート、図１５は横風を受けたときの操向ギア比の補正を説明するための制御概念図である。
【００７６】
先ず図１３において、モータ３１の作動は、電子制御ユニット６６2 によって制御されるものであり、この電子制御ユニット６６2 には、補正舵角センサ５１、実舵角センサ５２1 および車速センサ６７の検出値が入力されるとともに、車両の横方向加速度（横Ｇ）を検出する横加速度センサ７４の検出値がそれぞれ入力される。また電子制御ユニット６６2 は、ＣＰＵ６８2 と、Ａ／Ｄ変換器７０，７１と、増幅器７２とを備え、車速センサ６７および横加速度センサ７４で得られたデジタル検出値がＣＰＵ６８2 に直接入力されるのに対し、補正舵角センサ５１および実舵角センサ５２1 でそれぞれ得られたアナログ検出値は、Ａ／Ｄ変換器７０，７１でそれぞれデジタル値に変換されてＣＰＵ６８2 に入力され、またＣＰＵ６８2 での演算により定まる制御量は増幅器７２で増幅されてモータ３１に与えられる。
【００７７】
電子制御ユニット６６2 のＣＰＵ６８2 では、図１４で示す制御アルゴリズムに従う演算処理が実行されるものであり、ステップＳ１５では、車速センサ６７、横加速度センサ７４、実舵角センサ５２1 および補正舵角センサ５１から車速Ｖ、横Ｇ、実舵角θおよび補正舵角αがそれぞれ読み込まれる。
【００７８】
ステップＳ１６では、車速Ｖが基準値たとえば５０ｋｍ／ｈ以上であるか否かが判定され、５０ｋｍ／ｈ以上であると判定されたときにステップＳ１７において、実舵角θから推定される理論上の横加速度ＧTHが算出される。次のステップＳ１８では、目標補正舵角αD が、ゲインＫG と、理論上の横加速度ＧTHならびに横加速度センサ７４で検出された実際の横加速度Ｇt との差（ＧTH−Ｇt ）とに基づき、｛αD ＝ＫG ×（ＧTH−Ｇt ）｝なる演算式に従って演算される。
【００７９】
次のステップＳ１９では、モータ３１のトルクＴが、上記目標補正舵角αD と、補正舵角センサ５１で検出された現在の補正舵角αt との差にゲインＫ2 を乗じる演算式｛Ｔ＝Ｋ2 ×（αD −αt ）｝に従って演算され、ステップＳ２０で該トルクＴが出力され、それによりモータ３１の制御量が定まることになる。
【００８０】
このような制御アルゴリズムによると車速が５０ｋｍ／ｈ以上であるときに現在の実舵角θから推定される理論上の横加速度ＧTHを演算し、それを現実の横Ｇt と比較して、若し両者に差異があればその差に比例した量を目標補正舵角αD とし、その目標補正舵角αD に現実の補正舵角αt が一致するように補正駆動手段３０のモータ３１が作動せしめられる。たとえば直線走行をしている場合には理論的な横加速度はＧTH＝０であるが、この時もし実際の横加速度Ｇt が生じていれば、そのＧt に逆比例する量を補正舵角αD として、この舵角になるようにモータ３１が作動せしめられる。ここで基準車速を設けた理由は、高速走行時には横加速度を受けた場合の修正操舵が人間にとり厄介な作業であるが、低速走行時にはそれほど厄介な作業ではなく、人間側の判断に任せる方がより現実的だからである。
【００８１】
この第３実施例によれば、図１５において、たとえば点ＰG にて予期しない横風による横加速度Ｇを受けたときに、操向ギア比の補正を行わなければ横風を受けたあとの車両の軌跡は鎖線で示すように大きく揺らぐことになる。これに対して操向ギア比の補正機能が働くと、その軌跡は実線で示すように揺らぎが少なくてすむようになる。元のレーン中央に戻るのは運転者が修正舵角を操作するからであるが、上述のように補正機能が働くことにより舵角修正量が少なくなる効果を得ることができる。
【００８２】
図１６ないし図１８は本発明の第４実施例を示すものであり、図１６はモータの作動を制御するための制御装置の構成を示すブロック図、図１７はモータの制御アルゴリズムを示すフローチャート、図１８はヨーレイト発生時の操向ギア比の補正を説明するための制御概念図である。
【００８３】
先ず図１６において、モータ３１の作動は、電子制御ユニット６６3 によって制御されるものであり、この電子制御ユニット６６3 には、補正舵角センサ５１、実舵角センサ５２1 および車速センサ６７の検出値が入力されるとともに、車両のヨーレイトＹを検出するヨーレイトセンサ７５の検出値がそれぞれ入力される。また電子制御ユニット６６3 は、ＣＰＵ６８3 と、Ａ／Ｄ変換器７０，７１と、増幅器７２とを備え、車速センサ６７およびヨーレイトセンサ７５で得られたデジタル検出値がＣＰＵ６８3 に直接入力されるのに対し、補正舵角センサ５１および実舵角センサ５２1 でそれぞれ得られたアナログ検出値は、Ａ／Ｄ変換器７０，７１でそれぞれデジタル値に変換されてＣＰＵ６８3 に入力され、またＣＰＵ６８3 での演算により定まる制御量は増幅器７２で増幅されてモータ３１に与えられる。
【００８４】
電子制御ユニット６６3 のＣＰＵ６８3 では、図１７で示す制御アルゴリズムに従う演算処理が実行されるものであり、ステップＳ２１では、車速センサ６７、ヨーレイトセンサ７５、実舵角センサ５２1 および補正舵角センサ５１から車速Ｖ、ヨーレイトＹ、実舵角θおよび補正舵角αがそれぞれ読み込まれる。
【００８５】
ステップＳ２２では、車速Ｖが基準値たとえば５０ｋｍ／ｈ以上であるか否かが判定され、５０ｋｍ／ｈ以上であると判定されたときにステップＳ２３において、実舵角θから推定される理論上のヨーレイトＹTHが算出される。次のステップＳ２４では、目標補正舵角αD が、ゲインＫG と、理論上のヨーレイトＹTHならびにヨーレイトセンサ７５で検出された実際のヨーレイトＹt との差（ＹTH−Ｙt ）とに基づき、｛αD ＝−ＫG ×（ＹTH−Ｙt ）｝なる演算式に従って演算される。
【００８６】
ステップＳ２５では、モータ３１のトルクＴが、上記目標補正舵角αD と、補正舵角センサ５１で検出された現在の補正舵角αt との差にゲインＫ2 を乗じる演算式｛Ｔ＝Ｋ2 ×（αD −αt ）｝に従って演算され、ステップＳ２６で該トルクＴが出力され、それによりモータ３１の制御量が定まることになる。
【００８７】
このような制御アルゴリズムによると車速が５０ｋｍ／ｈ以上であるときに現在の実舵角θから発生すべき理論上のヨーレイトＹTHを演算し、それを現実のヨーレイトＹt と比較して、若し両者に差異があればその差に比例した量を目標補正舵角αD とし、その目標補正舵角αD に実際の補正舵角αt が一致するように補正駆動手段３０のモータ３１が作動せしめられる。
【００８８】
この第４実施例によれば、図１８において、たとえば点ＰY にて予期しないヨーレイトが発生したときに、操向ギア比の補正を行わなければヨーレイト発生時以降の車両の軌跡は鎖線で示すように大きく揺らぐことになる。これに対して操向ギア比の補正機能が働くと、その軌跡は実線で示すように揺らぎが少なくてすむようになる。この場合にも元のレーン中央に戻るのは運転者の操舵によることになる。
【００８９】
図１９ないし図２３は本発明の第５実施例を示すものであり、図１９はモータの作動を制御するための制御装置の構成を示すブロック図、図２０はゲインの特性マップを示す図、図２１は制御アルゴリズムの一部を示すフローチャート、図２２は制御アルゴリズムの残部を示すフローチャート、図２３は制御概念図である。
【００９０】
先ず図１９において、モータ３１の作動は、電子制御ユニット６６4 によって制御されるものであり、この電子制御ユニット６６4 には、補正舵角センサ５１、実舵角センサ５２1 、ならびに車速を検出する車速センサ６７の検出値がそれぞれ入力される。また電子制御ユニット６６4 は、ＣＰＵ６８4 と、該ＣＰＵ６８4 との間で信号の授受を行なうメモリ７６と、Ａ／Ｄ変換器７０，７１と、増幅器７２とを備える。而して車速センサ６７で得られたデジタル検出値はＣＰＵ６８4 に直接入力されるのに対し、補正舵角センサ５１および実舵角センサ５２1 でそれぞれ得られたアナログ検出値は、Ａ／Ｄ変換器７０，７１でそれぞれデジタル値に変換されてＣＰＵ６８4 に入力される。またＣＰＵ６８4 での演算により定まる制御量は増幅器７２で増幅されてモータ３１に与えられる。
【００９１】
上記メモリ７６には、図２０で示すゲインの特性マップが記憶されており、この特性マップでは、基準車速６０ｋｍ／ｈ以下の車速たとえば４０ｋｍ／ｈに車速Ｖが達するまではゲインＫD が一定に定められ、車速Ｖが４０ｋｍ／ｈを超えるのに応じて減少したゲインＫD が基準車速６０ｋｍ／ｈで「０」となるように設定されている。
【００９２】
電子制御ユニット６６4 のＣＰＵ６８4 では、図２１および図２２で示す制御アルゴリズムに従う演算処理が実行されるものであり、図２１のステップＳ２７では、メモリ７６の特性マップが読み込まれ、ステップＳ２８では、車速センサ６７、実舵角センサ５２1 および補正舵角センサ５１から車速Ｖ、実舵角θおよび補正舵角αがそれぞれ読み込まれる。
【００９３】
ステップＳ２９では、車速Ｖが基準車速６０ｋｍ／ｈ以下であるか否かが判定され、Ｖ≦６０ｋｍ／ｈであったときにはステップＳ３０に進むが、Ｖ＞６０ｋｍ／ｈであったときには図２２のステップＳ３５に進む。
【００９４】
ステップＳ３０では、運転者の入力操舵速度ωt および補正舵角速度δt がそれぞれ演算される。ところで、実舵角センサ５２1 で検出される実舵角θは運転者の入力操舵角度に補正舵角αが加算されたものであり、入力操舵速度ωt は、実舵角センサ５２1 で検出される実舵角θから補正舵角αを減じたものの時間変化量として求められるものである。尚、この実施例ではサンプリングタイムが一定であるＣＰＵ６８4 の特性を利用して、今回サンプリング時の値｛（θt −αt ），αt ｝と、前回サンプリング時の値｛（θt-1 −αt-1 ），αt-1 ｝との差を用いて角速度としているが、微分回路による微分処理を行なうようにしてもよい。
【００９５】
次のステップＳ３１では、入力操舵速度ωt が第１の基準値である±ωO 以下であるか否かが判定され、ωt ＜−ωO あるいは＋ωO ＜ωt であったときにはステップＳ３２に、また−ωO ≦ωt ≦＋ωO であったときには図２２のステップＳ３６にそれぞれ進むことになる。
【００９６】
ステップＳ３２では、目標補正舵角速度δD すなわちモータ３１の目標速度が、ωt ＞ωO のときには｛δD ＝ＫD ×（ωt −ωO ）｝なる演算式に従って演算され、またωt ＜ωO のときには｛δD ＝ＫD ×（ωt ＋ωO ）｝なる演算式に従って演算される。この演算の際、図２０で示すように、ゲインＫD は基準車速６０ｋｍ／ｈの手前から低減され、基準車速６０ｋｍ／ｈでＫD ＝０とされている。これは、この実施例の補正が障害物の回避を容易にするのが目的であって車速が十分に高くて車両のレスポンスが高いときには不要のものであることに基づき、ステップＳ２９において補正を行なうべき車速を基準車速６０ｋｍ／ｈ以下のときのみとするようにしたが、その補正が基準車速６０ｋｍ／ｈを境界としてオン・オフ的に行なわれることがないようにするためである。
【００９７】
このようなステップＳ３０〜Ｓ３２までの手順により、図２３で示すように、運転者の入力舵角速度ωが±ωO を超える範囲では、補正舵角センサ５１の出力の時間的変化量の目標値すなわち目標補正舵角速度δD が、実舵角センサ５２1 および補正舵角センサ５１の出力の差の時間的変化量すなわち入力操舵速度ωに比例するように定められることになる。また図２３において、−ωO ≦ω≦＋ωO の範囲（斜線部）は不感帯として設定されるものであり、この範囲では目標補正舵角速度δD はδD ＝０に設定されている。これは、比較的ゆっくり操舵しているときは緊急回避の状態ではないので、人間の操舵に任せる方が全体として合理的だからである。
【００９８】
ステップＳ３３では、モータ３１のトルクＴが、上記目標補正舵角速度δD と、現在の補正舵角速度δt との差にゲインＫ4 を乗じる演算式｛Ｔ＝Ｋ4 ×（δD −δt ）｝に従って演算され、ステップＳ３４で該トルクＴが出力され、それによりモータ３１の制御量が定まることになる。すなわち力操舵速度が±ω0 を越えるときは緊急回避の状態にあるものとして、モータ３１が出力軸３４を増速する方向に作動せしめられ、実際のステアリングシャフト６1 は（ωt ＋δt ）の速度で駆動される。これは操向ギア比が見かけ上（ωt ＋δt ）/ ωt の比率でシャープになったのと等価であり、これにより障害物の回避をより行い易くなる。
【００９９】
ステップＳ２９で車速Ｖが基準車速６０ｋｍ／ｈを超えると判定されたときには図２２のステップＳ３５に進み、またステップＳ３１において現在の入力操舵速度ωt が±ωO 以下の不感帯にあると判定されたときには図２２のステップＳ３６に進む。而してステップＳ３５，Ｓ３６では、補正舵角αt が微小量かどうかが判別され、微小量に納まっていればステアリングハンドル５の位置の修正は必要ないので、ステップＳ３７においてモータ３１のトルクが「０」に設定されてステップＳ３４に進む。またステップＳ３５，Ｓ３６において補正舵角αt が有意の量残っていると判定されたときには、ステップＳ３８で補正舵角αt が正の値かどうかが判定され、正の値であるときにはステップＳ３９でγ＝−１に設定され、負の値であるときにはステップＳ４０でγ＝１と設定される。
【０１００】
而してステップＳ３９あるいはＳ４０の処理完了後には、ステップＳ４１において、小さく設定されている速度目標値δO にγを乗じた値と、現在の補正舵角速度δt と、ゲインＫとに基づき、モータ３１のトルクＴが、｛Ｔ＝Ｋ×（γ×δO −δt ）｝なる演算式に従って演算され、その後、ステップＳ３４でモータ３１のトルクが出力される。
【０１０１】
この第５実施例によれば、補正舵角センサ５１の出力の時間的変化量の目標値すなわち目標補正舵角速度δD が、実舵角センサ５２1 および補正舵角センサ５１の出力の差の時間的変化量すなわち入力操舵速度ωに比例するように制御されるので、車両運転中に前方に障害物を発見した場合に運転者の操作が万一遅れても、ステアリングハンドル５の操作速度が速いほど大きな補正舵角を入力操舵角に加えて遅れを取り戻すことができる。
【０１０２】
しかも入力操舵速度ωが±ωO 以下の範囲に不感帯が設定されており、この不感帯では微分ハンドル制御が行なわれない。すなわち比較的ゆっくり操舵しているときは緊急回避の状態ではなく、人間の操舵に任せる方が全体として合理的だからであり、必要な場合のみ微分ハンドル制御を実行して障害物の回避に役立て、不必要な場合には微分ハンドル制御を行なわないので人間の感性に合うものとなる。
【０１０３】
しかも操舵速度の変化に対し、補正を行ったり、行わなかったりすることにより、直進時にはステアリングハンドル５の位置が傾いてしまうが、不感帯では、小さな速度目標値δ0 を目標に補正舵角αが微小値となるまでモータ３１が作動せしめられるので、補正舵角αが緩やかに「０」に移行していくことになり、例えステアリングハンドル５が直進時に傾くようなことが起きても、ステアリングハンドル５は暫くすると自然に元の正常位置に収斂する。また操向ギア比の補正は、基本的には車速Ｖが基準車速６０ｋｍ／ｈ以下の範囲で実行されるのであるが、たまたま車両の加速時に実行されている補正動作の途中で車速Ｖが基準車速６０ｋｍ／ｈを超えたときにも、小さな速度目標値δ0 を目標に補正舵角αが微小値となるまでモータ３１が作動せしめられ、ステアリングハンドル５の位置修正を行なうことができる。
【０１０４】
図２４ないし図２６は本発明の第６実施例を示すものであり、図２４は制御アルゴリズムの一部を示すフローチャート、図２５は制御アルゴリズムの残部を示すフローチャート、図２６は制御概念図である。
【０１０５】
図２４および図２５の制御アルゴリズムにおいて、ステップＳ４２では、第５実施例の図２０で示した特性マップが読み込まれ、ステップＳ４３では車速Ｖ、実舵角θおよび補正舵角αがそれぞれ読み込まれる。
【０１０６】
ステップＳ４４では、車速Ｖが基準車速６０ｋｍ／ｈ以下であるか否かが判定され、Ｖ≦６０ｋｍ／ｈであったときにはステップＳ４５に進むが、Ｖ＞６０ｋｍ／ｈであったときには図２５のステップＳ５４に進む。
【０１０７】
ステップＳ４５では、運転者の入力操舵速度ωt および補正舵角速度δt がそれぞれ演算され、ステップＳ４６では、入力操舵速度ωt が第２の基準値である±ω1 以下であるか否かが判定される。ここで、ω1 は第５実施例における第１の基準値ωO よりも小さく設定されるものであるが、第１の基準値ωO 自体も第１の実施例よりも大きく設定される。而してωt ＜−ω1 あるいは＋ω1 ＜ωt であったときにはステップＳ４７に、また−ω1 ≦ωt ≦＋ω1 であったときには図２５のステップＳ５５にそれぞれ進むことになる。
【０１０８】
ステップＳ４７では入力操舵速度ωにより右側への操舵時であるか否かが判定され、右側への操舵時であると判定されたときには、ステップＳ４８において、目標補正舵角αD が、｛αD ＝ＫD ×（ωt −ωO ）｝なる演算式に従って演算される。また次のステップＳ４９では、ステップＳ４８で演算された目標補正舵角αD と、補正舵角センサ５１で検出された補正舵角αt とが比較され、それらαD ，αt のうち大きい方が目標補正舵角αD として決定される。すなわちヒステリシスを付けるために、右切りの場合には、計算された目標補正舵角αD が現在の補正舵角αt より大きく算出されたときにはその算出量が目標値に定められるが、逆の場合には現在の補正舵角αt が引き続き目標値として定められることになる。
【０１０９】
その次のステップＳ５２においては、モータ３１のトルクＴが、ステップＳ４９で定められた目標補正舵角αD と、補正舵角センサ５１で検出された現在の補正舵角αt との差にゲインＫ5 を乗じる演算式｛Ｔ＝Ｋ5 ×（αD −αt ）｝に従って演算され、ステップＳ５３で該トルクＴが出力される。
【０１１０】
またステップＳ４７において左側への操舵時であると判定されたときには、ステップＳ５０において、目標補正舵角αD が、｛αD ＝ＫD ×（ωt ＋ωO ）｝なる演算式に従って演算され、ステップＳ５１において、目標補正舵角αD および補正舵角αt のうち低い方が目標補正舵角αD として決定されてステップＳ５２に進むことになる。すなわちヒステリシスを付けるために、左切りの場合には、計算された目標補正舵角αD が現在の補正舵角αt より大きく算出されたときには現在の補正舵角αt が目標値として定められるが、逆の場合には目標補正舵角αD が目標値として定められることになる。
【０１１１】
ステップＳ４４で車速Ｖが基準車速６０ｋｍ／ｈを超えると判定されたときには図２５のステップＳ５４に進み、またステップＳ４６において現在の入力操舵速度ωt が±ω1 以下であると判定されたときには図２５のステップＳ５５に進むが、図２５のステップＳ５４〜Ｓ６６は、第５実施例の図２２におけるステップＳ３５〜Ｓ４１と同一の処理を行なうように定められている。
【０１１２】
すなわち入力舵角速度ωが±ω1 以下の範囲が不感帯の内部に設定されるとともに、その範囲では、補正舵角αに有意の量が残っていれば、これを０にすべくモータ３１の作動速度が所定速度となるように制御されることになる。
【０１１３】
この第６実施例によれば、図２６で示すように、運転者の入力舵角速度ωが±ωO を超える範囲では、補正舵角センサ５１の出力の目標値すなわち目標補正舵角αD が、実舵角センサ５２1 および補正舵角センサ５１の出力の差の時間的変化量すなわち入力操舵速度ωに比例するように定められ、危険回避時のときのように操舵速度が充分に速い場合にのみ、入力操舵量に比べて実操舵角度を進めて、回避性能が高められる。また入力舵角速度ωが±ωO 以下の範囲は不感帯であり、この不感帯では、微分ハンドルとしての機能は発揮しないことになる。
【０１１４】
さらに入力操舵速度ωが増加するときの目標補正舵角αD と、入力操舵速度ωが減少するときの目標補正舵角αD との間にヒステリシスが生じるように前記比例関係が設定されている。たとえば入力操舵速度ωがその増速状態において図２６のωt1であるとした場合に、αt1が目標補正舵角として定まるが、その後、入力操舵速度ωがωt1よりも減速したとしても、目標補正舵角はαt1のまま変化せず、入力操舵速度ωがさらに減少して直線Ｌと交わると、目標補正舵角αO は直線Ｌにそって減少することになる。このようなヒステリシスの設定により、スラローム走行を行うような場合でも、システムは運転者の操舵速度の変化に忠実には補正舵角αを増減しないから、運転者からみれば、操舵レスポンスが不用意に変わることがなくなり、より自然な運転感覚を実現することができる。
【０１１５】
尚、切り返し操舵中に入力操舵速度ωt が斜線部を通過するが、斜線部では目標補正舵角αO を緩やかに「０」に近付ける制御が同時並行の形で進行しているので、切り返し速度が低いまま所定時間が経過すると図２６の点線で示すような経路をたどることになる。 図２７は本発明の第７実施例を示すものであり、この車両操舵装置は、運転者が回転操作するステアリングハンドル５と、該ステアリングハンドル５の操作に応じて回転作動するステアリングシャフト６2 と、ステアリングシャフト６2 の回転運動を操向輪としての前輪７の転向運動に変換する操向機構８と、ステアリングシャフト６2 の中間部に連結されるパワーアシスト用モータ７８とを備え、車速応動型の可変ギア比を持つ電気式のパワーステアリング装置として構成される。
【０１１６】
ステアリングシャフト６2 は、ステアリングハンドル５に一端が連結されるトーションバー７９と、該トーションバー７９の他端に一端が同軸に連結される伝動軸８０とを有する。伝動軸８０は、操向機構８の入力軸でもあり、ピニオン９が該伝動軸８０の他端に設けられる。またパワーアシスト用モータ７８の出力は、ねじ歯車８１およびウォーム歯車８２から成るウォーム減速機構により倍力されて伝動軸８０の一端に入力される。
【０１１７】
このようなパワーステアリング装置では、トーションバー７９のねじり変位が図示しないポテンショメータで検出され、その検出値に応じてパワーアシスト用モータ７８が作動せしめられるものであり、トーションバー７９のねじり変位量が所定値となるようにパワーアシスト用モータ７８からのアシストパワーが伝動軸８０に作用せしめられる。
【０１１８】
またステアリングシャフト６2 の車体に対する実質的な回転変位量である実舵角を検出する第２の変位計としての実舵角センサ５２2 の最適な設置場所として、操向機構８におけるピニオン９の端部すなわち操向機構８の入力軸である伝動軸８０の前端が選択される。すなわち車体側に固定配置される実舵角センサ５２2 が伝動軸８０の先端部に同軸に連結される。
【０１１９】
さらにステアリングハンドル５内には、上記各実施例と同様に、補正駆動手段３０および補正舵角センサ５１が収納、配設される。
【０１２０】
この第７実施例によれば、ステアリングシャフト６2 の中間部にパワーアシスト用モータ７８からの機械力が作用するにもかかわらず、補正駆動手段３０がステアリングハンドル５およびステアリングシャフト６2 間に介設されることにより、補正駆動手段３０に大きな機械力が作用することを回避し、該補正駆動手段３０を小型かつ軽量に構成することが可能となる。しかもステアリングシャフト６2 の車体に対する実質的な相対回転変位量を検出する実舵角センサ５２2 が操向機構８の入力軸である伝動軸８０の前端に同軸に連結されるので、ステアリングシャフト６2 が車両の衝突時に機械的に座屈・収縮して衝撃エネルギーの一部を吸収するようなコラプシブルに構成されていたとしても、そのコラプシブル機構に実舵角センサ５２2 が干渉することはなく、また電気式のパワーステアリングと実舵角センサ５２2 が干渉することもない。
【０１２１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【０１２２】
たとえば、上述の各実施例で説明した車両の運動制御技術では、走行しているレーンと自車との間の相対関係位置を知ることが出来ないために、図１５や図１８で説明したように、レーン内で一旦目標コースから外れると、運転者の操作によって元のコースに復帰するしかないが、本出願人が提案している別の発明では、ＣＣＤカメラ等の外界認識技術を備え、元のコースに復帰するのも制御システム側がとりおこなう技術が開示されている。その技術の実現に際しても、ここに開示したメカニズムは適用が可能であり、この事実も含めると単一のメカニズムでありながら、あらゆる場合にギア比の補正を行うことが可能であることが分かる。
【０１２３】
また図１ないし図９の第１実施例、ならびに図１０ないし図１２の第２実施例では、操向機構８で実現する操向ギア比が一番シャープな例や一番鈍感な例を挙げるなど、ともに極端な例を示したが、本発明の実施にあたっては、この中間的な選定もあり得る。すなわち操向機構８で定まるギア比を制御で実現する中間のレシオとし、低速時にはシャープになるようにモータ３１を作動せしめ、高速時には鈍感になるようにモータ３１を作動せしめれば、操向ギア比の変更幅をそれだけ大きくすることができる。
【０１２４】
さらに補正駆動手段３０における第２減速機構３３がウォーム減速機構として構成されているが、平歯車の減速機構であっても構わない。その場合に、モータ３１は、その軸線がステアリングシャフトと実質的に平行となるように配置される。さらにまたウォーム歯車４１の特性を利用して、モータ３１への電力供給が停止したときの機能保全を図るようにしているが、ロボット等で公知の電磁クラッチを直結手段として用いるようにしてもよい。
【０１２５】
さらに外乱補正やヨーレイト補正の説明をする際に基準速度を境にしてオンオフ的に補正機能を発揮させたり、抑制したりしたが、例えば図２０に示すように、基準速度の近くでは補正機能を暫時弱めていくような緩衝曲線を設けても良いことは言うまでもない。しかも図２０では単純な直線で緩衝曲線としたが、これに限定されることなく緩やかに変化する曲線を用いてもよいことは自明である。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明に従う装置は、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力に比例した変位が第１の変位計の出力に出現するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを備えるので、車速応動型、外乱補正型およびヨーレイト依存型のいずれにも容易に組込み可能な操向ギア比の補正装置を、小型かつ軽量に構成するとともにその制御精度を高めることができる。しかも第１および第２の変位計の出力間の比例関係が車速を検出する車速センサの出力および操舵角度にに依存して定められるので、操向ギア比補正の精度をより良くして、車速応動型の操向ギア比補正装置に適用可能となる。
【０１２７】
また請求項２記載の発明によれば、第１および第２の変位計の出力間の比例関係が、車速増加時と車速減少時とで異なって設定されるので、操向ギア比を車速に応じて変化させるにあたって、増速時と減速時とで制御すべき操向ギア比の設定を変えて、より人間の感性にマッチさせることができる。
【０１２８】
請求項３記載の発明に従う装置は、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力に比例した変位が第１の変位計の出力に出現するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを備えるので、車速応動型、外乱補正型およびヨーレイト依存型のいずれにも容易に組込み可能な操向ギア比の補正装置を、小型かつ軽量に構成するとともにその制御精度を高めることができる。しかも第１および第２の変位計の出力間の比例関係が、車両の横方向加速度を検出する横加速度センサの出力に依存して定められる第１および第２の変位計の出力間の比例関係が車速線センサの出力および操舵角度に依存して定められるので、補正精度を向上するとともに構成をコンパクトにした外乱補正型の操向ギア比 の補正装置を得ることができる。
【０１２９】
請求項４記載の発明に従う装置は、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力に比例した変位が第１の変位計の出力に出現するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを備えるので、車速応動型、外乱補正型およびヨーレイト依存型のいずれにも容易に組込み可能な操向ギア比の補正装置を、小型かつ軽量に構成するとともにその制御精度を高めることができる。しかも第１および第２の変位計の出力間の比例関係が、車速センサの出力ならびに車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサの出力に依存して定められるので、小型・軽量で既存のどのような操舵システムにも容易に組み込むことができ、しかも精度の高いヨーレイト依存型の操向ギア比の補正装置を得ることができる。
【０１３０】
請求項５記載の発明に従う装置は、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力の時間的変化量が第１および第２の変位計の出力の差の時間的変化量に比例するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを含むので、微分ハンドルを小型・軽量、高精度な形態で得ることが可能となる。
【０１３１】
請求項６記載の発明によれば、第１および第２の変位計の出力の差の時間的変化量が第１の基準値以下である範囲には、前記比例関係を生じさせない不感帯が設定されるので、実用上本当に必要な場合にのみ位相を進めて障害物の回避に役立てるようにして人間の感性に合うものとすることができる。
【０１３２】
請求項７記載の発明に従う装置は、モータを含むとともにステアリングハンドルおよびステアリングシャフトに相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドルおよびステアリングシャフト間に設けられる補正駆動手段と、ステアリングハンドルおよびステアリングシャフトの相対回転変位量を検出する第１の変位計と、ステアリングシャフトの車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計と、第２の変位計の出力が第１および第２の変位計の出力の差の時間的変化量に比例するように前記モータの作動を制御する電子制御ユニットとを含むので、微分ハンドルを小型・軽量、高精度な形態で得ることができる。
【０１３３】
請求項８記載の発明によれば、第１および第２の変位計の出力の差の時間的変化量が増加するときの第２の変位計の出力と、前記時間的変化量が減少するときの第２の変位計の出力との間にヒステリシスが生じるように前記比例関係が設定されるので、障害物の回避行動と、その後の行動とを区別して特性を変え、障害物の回避の場合には遅れを取り戻すように作用するが、その後の操舵に際しては極力自然な操舵感覚を得ることが可能となる。
【０１３４】
請求項９記載の発明によれば、第１および第２の変位計の出力の差の時間的変化量が第２の基準値より小さい範囲には、前記比例関係を生じさせない不感帯が設定されるので、実用上本当に必要な場合にのみ位相を進めて障害物の回避に役立てるようにして人間の感性に合うものとすることができる。
【０１３５】
請求項１０記載の発明によれば、第２の変位計の出力が実質的に存在する不感帯では、第２の変位計の出力を「０」にすべくモータの作動が電子制御ユニットにより制御されるので、微分ハンドルにおいて不可避の直進状態でのステアリングハンドルの傾きを解消することができる。
【０１３６】
請求項１１記載の発明によれば、第２の変位計の出力を「０」にする際にモータの作動速度が所定速度に制御されるので、ステアリングハンドルの傾きを解消する際にステアリングハンドルを違和感なく元の位置に戻すことができる。
【０１３７】
請求項１２記載の発明によれば、車速が基準車速を超えるのに応じて前記比例関係が弱められるか、解消されるので、車速が十分に高くて車両のレスポンスが高いときには微分ハンドル補正を行わないようにするとともに、微分ハンドル補正の途中で基準車速を超えたときにはステアリングハンドルを元の位置に戻すことができる。
【０１３８】
請求項１３記載の発明によれば、補正駆動手段は、モータに連なる作動部材と、該作動部材に係合して作動部材の作動範囲を規制する係止部材とを備えるので、作動部材および係止部材の係合後にはステアリングハンドルの操舵によりステアリングシャフトを確実に回転せしめることができる。
【０１３９】
請求項１４記載の発明によれば、補正駆動手段は、作動範囲の限界までモータが作動したことを検出して該モータへの電力供給を遮断するスイッチを備えるので、モータに過電流が流れることを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両用操舵装置の全体構成図である。
【図２】図１の２矢視拡大図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】第１ポテンショメータおよびステアリングシャフトの連結部の分解斜視図である。
【図６】モータの作動を制御するための制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】制御特性マップを示す図である。
【図８】モータの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】目標補正舵角算出用ゲインの車速変化に伴なう変化を示す図である。
【図１０】第２実施例の制御特性マップを示す図である。
【図１１】モータの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１２】目標補正舵角算出用ゲインの車速変化に伴なう変化を示す図である。
【図１３】第３実施例におけるモータの作動を制御するための制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】モータの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１５】横風を受けたときの操向ギア比の補正を説明するための制御概念図である。
【図１６】第４実施例におけるモータの作動を制御するための制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】モータの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１８】ヨーレイト発生時の操向ギア比の補正を説明するための制御概念図である。
【図１９】第５実施例におけるモータの作動を制御するための制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】ゲインの特性マップを示す図である。
【図２１】制御アルゴリズムの一部を示すフローチャートである。
【図２２】制御アルゴリズムの残部を示すフローチャートである。
【図２３】制御概念図である。
【図２４】第６実施例の制御アルゴリズムの一部を示すフローチャートである。
【図２５】制御アルゴリズムの残部を示すフローチャートである。
【図２６】制御概念図である。
【図２７】第７実施例の図１に対応した車両用操舵装置の全体構成図である。
【符号の説明】
５・・・ステアリングハンドル
６1 ，６2 ・・・ステアリングシャフト
７・・・操向輪としての前輪
８・・・操向機構
１８・・・エアバッグモジュール
２０・・・エアバッグ
３０・・・補正駆動手段
３１・・・モータ
３４・・・出力軸
３６・・・係止部材としてのハウジング半体
４１・・・作動部材としてのウォーム歯車
４７，４８・・・スイッチ
５０・・・空きスペース
５１・・・第１の変位計としての補正舵角センサ
５２1 ，５２2 ・・・第２の変位計としての実舵角センサ
８０・・・入力軸としての伝動軸
６６1 ，６６2 ，６６3 ，６６4 ・・・電子制御ユニット
６７・・・車速センサ
７４・・・横加速度センサ
７５・・・ヨーレイトセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering system including a steering handle, a steering shaft that rotates in response to operation of the steering handle, and a steering mechanism that converts a rotational motion of the steering shaft into a turning motion of a steered wheel. In particular, the present invention relates to a device in which the steering gear ratio is appropriately corrected or corrected to obtain an optimal steering response.
[0002]
[Prior art]
As for such a steering gear ratio correcting device in a vehicle steering system, many inventions and devices have been conventionally proposed in order to achieve the following objects (1) to (4). .
(1) In order to suppress the increase in steering response as the vehicle speed increases, the steering response is reduced by increasing the steering gear ratio at high speeds, and the gear steering ratio is reduced at low speeds to improve maneuverability. thing
(2) When a lateral acceleration (lateral G) is generated with respect to the steering angle during traveling, it is determined that a disturbance such as a cross wind is acting, and the steering angle is adjusted in a direction to cancel the influence of the disturbance. To correct (for example, JP-A-7-81592)
(3) If an unexpected yaw rate is generated with respect to the steering angle during traveling, it is determined that the cause is caused by tire slip, etc., and the steering angle is adjusted to match the steering angle with the yaw rate. What makes the correction
(4) When avoiding obstacles, etc. while driving, the steering angle is controlled according to the speed of the steering input so that the actual steering angle advances with respect to the steering angle input by the driver. What you have
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in each of the prior arts for achieving the above-mentioned object, the mechanism and operating principle are not uniform even though the steering gear ratio is also corrected. This is due to the fact that the prior art has to employ a special method for each steering system, and there is not yet an excellent mechanism that can be said to be a determined stroke. Here, if a unified method that is small and lightweight and can be applied to any type of vehicle is established and put into practical use, automakers will shorten the development period of vehicles and reduce costs by using common parts. In this case, the mechanic can perform the repair with the same knowledge, and the parts manufacturer can quickly respond to orders for different purposes from different automobile companies.
[0004]
In general, a vehicle steering system includes a gear box that boosts and outputs an input torque from a steering handle at a gear ratio of about 15 to 20. Therefore, if a steering gear ratio correction device is provided on the tire side with respect to the gear box, the correction device must withstand the boosted large torque, and is large and heavy. If the design of the system is small and lightweight, the location of the compensator should be closer to the steering wheel than to the gearbox.
[0005]
In addition, since almost all recent vehicles are power-steered, in this power-steered system, a weaker torque is transmitted closer to the steering wheel than to a part boosted by mechanical force. Therefore, the system can be made more compact and lighter if the correction device in the power steering vehicle is installed closer to the steering wheel than to the part where the mechanical force of the power steering acts. Here, it should be noted that depending on the power steering, the part to which the mechanical force is applied greatly differs. Even in rack-and-pinion type, hydraulically applied mechanical force is on the rack (this is the most popular at present) or on the steering shaft like some electric power steering is Sometimes. There has not yet been a uniform solution to where the correction device should be placed in response to such various formats.
[0006]
By the way, a device that changes the steering gear ratio in response to the vehicle speed has been attracting the attention of technicians in this field for a long time to reduce the steering sensation that becomes more sensitive as the vehicle speed increases. A system that can control the gear ratio and has a low cost in mass production has never been realized. For example, as a vehicle speed-responsive variable steering gear ratio, the present applicant has previously proposed one method (Japanese Patent Publication No. 58-5826). However, since the determination of the steering gear ratio is determined by the steering torque, There was a drawback that the steering gear ratio could not be freely determined, and the steering gear ratio was controlled in an open loop, so it was hard to say that the control accuracy was extremely excellent.
[0007]
Further, in a vehicle provided with a lateral acceleration sensor for detecting a lateral acceleration (lateral G) acting on the vehicle, a lateral G to be generated from a current steering angle during traveling is calculated, and the calculated value and the actually generated lateral G are calculated. A concept has been proposed in which, when a difference occurs between the two, the external disturbance acts on the vehicle, and the steering angle is corrected to eliminate the difference. However, the ones proposed up to now either add the correction steering angle by open loop or have already performed the correction after the steering force has been converted to a sufficiently large steering force, so the accuracy of the correction is The correction devices were designed to withstand high output, and were therefore large and extremely difficult to actually wear.
[0008]
Furthermore, in a vehicle provided with a yaw rate sensor for detecting a rotational speed (yaw rate) of a running vehicle around a vertical axis, a yaw rate to be calculated based on a steering angle during running and a yaw rate to be actually generated. The yaw rate-dependent steering gear ratio correction device, which compares the yaw rate with the yaw rate, and when there is a difference between the two, assumes that the tire is slipping and adds a corrected steering angle in a direction to eliminate the difference. It is known as a basic concept. However, as is apparent from Japanese Patent Publication No. 51-42375 proposed by the present applicant, the conventional device performs correction by an open loop, and the correction is performed in a portion where the transmission torque is large. It had the drawback that its accuracy was low and that the system was large and heavy.
[0009]
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a steering gear ratio correction device that can be easily incorporated into any of a vehicle speed response type, a disturbance correction type, and a yaw rate dependent type, and that is small, lightweight, and has high control accuracy. It is to be.
[0010]
Furthermore, if an obstacle is found ahead while driving a vehicle, steering operations to avoid this are often delayed, which may lead to an accident.To solve this delay, the concept of a differential handle has been proposed. I have. The purpose of the differential handle is to recover the delay even if the driver's operation is delayed. As the operating speed of the steering handle is increased, a larger correction steering angle is added to the input steering angle to recover the delay. I have to. Also in such a differential handle, it is desired that the correction device for correcting the steering angle is small and lightweight, and that the control accuracy is high.
[0011]
A second object of the present invention is to provide a small, lightweight, and highly accurate differential handle that adds a steering angle corrected according to a steering speed.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, the invention according to claim 1 provides a steering handle, a steering shaft that rotates in response to operation of the steering handle, and a turning motion of the steering shaft by turning the steering wheel. And a steering mechanism for converting to a vehicle.Provided between the steering handle and the steering shaft to enable relative rotational movement of the steering handle and the steering shaft.Correction drive meansA first displacement meter for detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft; a second displacement meter for detecting a substantial rotational displacement of the steering shaft with respect to the vehicle body; and an output of the second displacement meter An electronic control unit that controls the operation of the motor so that a displacement proportional to the output of the first displacement meter appears in the output of the first displacement meter. And it depends on the steering angleIt is characterized by the following.
[0013]
The invention according to claim 2 has the structure of the invention according to claim 1,The proportional relationship between the outputs of the first and second displacement meters is set differently when the vehicle speed increases and when the vehicle speed decreases.It is characterized by the following.
[0014]
In order to achieve the first object,The invention according to claim 3 isA vehicle steering system comprising: a steering handle; a steering shaft that is rotated in response to operation of the steering handle; and a steering mechanism that converts a rotational motion of the steering shaft into a turning motion of a steered wheel. Correction driving means provided between the steering handle and the steering shaft to enable relative rotation to be generated in the steering handle and the steering shaft, a first displacement meter for detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft, A second displacement meter for detecting a substantial rotational displacement of the steering shaft with respect to the vehicle body, and operating the motor so that a displacement proportional to an output of the second displacement meter appears at an output of the first displacement meter. Electronic control unit for controlling, Proportional relationship between the output of the first and second displacement gauge is determined in dependence on the output of the lateral acceleration sensor for detecting lateral acceleration of the output and the vehicle speed sensorCharacterized byTo.
[0015]
In order to achieve the first object,The invention according to claim 4 isA vehicle steering system comprising: a steering handle; a steering shaft that is rotated in response to operation of the steering handle; and a steering mechanism that converts a rotational motion of the steering shaft into a turning motion of a steered wheel. Correction driving means provided between the steering handle and the steering shaft to enable relative rotation to be generated in the steering handle and the steering shaft, a first displacement meter for detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft, A second displacement meter for detecting a substantial rotational displacement of the steering shaft with respect to the vehicle body, and operating the motor so that a displacement proportional to an output of the second displacement meter appears at an output of the first displacement meter. Electronic control unit for controlling, Proportional relationship between the output of the first and second displacement gauge is determined in dependence on the output of the yaw rate sensor for detecting a yaw rate of the output and the vehicle speed sensorIt is characterized by the following.
[0016]
In order to achieve the second object, the invention according to claim 5 is as follows.A vehicle steering system comprising: a steering handle; a steering shaft that is rotated in response to operation of the steering handle; and a steering mechanism that converts a rotational motion of the steering shaft into a turning motion of a steered wheel. Correction driving means provided between the steering handle and the steering shaft to enable relative rotation to be generated in the steering handle and the steering shaft, a first displacement meter for detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft, A second displacement meter that detects a substantial rotational displacement amount of the steering shaft with respect to the vehicle body, and a temporal change amount of an output of the second displacement meter is a first displacement meter. And an electronic control unit for controlling the operation of the motor so as to be proportional to the amount of change in the output of the second displacement meter with time.It is characterized by the following.
[0017]
The invention according to claim 6 is the invention as set forth in the above claim.Item 5In addition to the configuration of the described invention,A dead zone that does not cause the proportional relationship is set in a range where the temporal change amount of the difference between the outputs of the first and second displacement meters is equal to or less than the first reference value.It is characterized by the following.
[0018]
In order to achieve the second object,The invention according to claim 7 isA vehicle steering system comprising: a steering handle; a steering shaft that is rotated in response to operation of the steering handle; and a steering mechanism that converts a rotational motion of the steering shaft into a turning motion of a steered wheel. Correction driving means provided between the steering handle and the steering shaft to enable relative rotation to be generated in the steering handle and the steering shaft, a first displacement meter for detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft, A second displacement meter for detecting a substantial rotational displacement amount of the steering shaft with respect to the vehicle body, and an output of the second displacement meter is proportional to a temporal change amount of a difference between outputs of the first and second displacement meters. Electronic control unit for controlling the operation of the motor And a doorIt is characterized by the following.
[0019]
The invention according to claim 8 isIn addition to the configuration of the invention described in claim 7, the output of the second displacement meter when the temporal change amount of the difference between the outputs of the first and second displacement meters increases and the temporal change amount is The proportional relationship is set so that hysteresis occurs between the output of the second displacement meter and the output of the second displacement meter when the output decreases.It is characterized by the following.
[0020]
The invention according to claim 9 is the above-described claim.7In addition to the configuration of the described invention,A dead zone that does not cause the proportional relationship is set in a range where the temporal change amount of the difference between the outputs of the first and second displacement meters is smaller than the second reference value.It is characterized by the following.
[0021]
The invention according to claim 10 is the above-described claim.6Or9In addition to the configuration of the described invention,In a dead zone where the output of the second displacement meter is substantially present, the operation of the motor is controlled by the electronic control unit to set the output of the second displacement meter to “0”.It is characterized by the following.
[0022]
The invention according to claim 11 is the invention according to claimItem 10 in addition to the configuration of the invention described inWhen the output of the second displacement meter is set to "0", the operation speed of the motor is controlled to a predetermined speed.It is characterized by the following.
[0023]
The invention according to claim 12 is the above-described claim.5 or 7In addition to the configuration of the described invention,The proportional relationship is weakened or eliminated as the vehicle speed exceeds the reference vehicle speed.  The invention according to claim 13 is the above claim.1 to 12In addition to the configuration of the described invention,The correction driving unit includes an operating member connected to the motor, and a locking member that engages with the operating member and regulates an operating range of the operating member.It is characterized by the following.
[0024]
furtherThe invention according to claim 14 isIn addition to the configuration of the invention described in any one of the above-described claims 1 to 13, the correction drive unit detects that the motor has been operated up to the limit of the operation range and has a switch that cuts off power supply to the motor. PrepareCharacterized byYou.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings. FIGS. 1 to 9 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle steering system, FIG. 2 is an enlarged view of FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 is an exploded perspective view of a connecting portion between the first potentiometer and the steering shaft, and FIG. 6 is a control device for controlling the operation of the motor. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration, FIG. 7 is a diagram showing a control characteristic map, FIG. 8 is a flowchart showing a motor control algorithm, and FIG. 9 is a diagram showing a change of a target correction steering angle calculation gain with a change in vehicle speed. .
[0026]
First, in FIG. 1, the vehicle steering system includes a steering handle 5 that is rotated by a driver and a steering shaft 6 that is rotated in response to the operation of the steering handle 5.1And the steering shaft 61And a steering mechanism 8 that converts the rotational motion of the front wheel 7 into a turning motion of a front wheel 7 as a steering wheel.
[0027]
Steering shaft 61Is rotatably supported by a bracket (not shown) provided on the vehicle body. The steering mechanism 8 includes a steering shaft 6.1The rack and the pinion 9 are provided at the front end of the rack 10 and a rack 10 that meshes with the pinion 9. The rack 10 has a rack and pinion type, and both ends of the rack 10 are connected to the left and right front wheels 7 via tie rods 11. Each is connected. Thus, the rack 10 is driven up and down in FIG. 1 by the rotation of the pinion 9, and the front wheels 7 are turned around their rotation axes in accordance with the operation of the rack 10, whereby desired steering can be obtained. .
[0028]
2, 3 and 4, the steering handle 5 is provided with a steering shaft 6.1A boss plate 12 attached to the rear end (right end in FIG. 3) of the steering shaft 6 so as to be relatively rotatable.1An annular rim 14 that is arranged so as to surround an extension line to the rear side of the rim 14 and has a core 13 embedded therein, and two left and right rims each connecting the core 13 of the rim 14 and the boss plate 12 Are formed in a box shape that covers the front ends of the spokes 15, 16 from the front side and opens the rear end side and is fixed to the boss plate 12. And a section steering cover 17.
[0029]
An airbag module 18 is mounted on the steering handle 5. The airbag module 18 has an inflator 19 in which a propellant that generates high-pressure gas is filled in a container, and a folded state behind the inflator 19. , And a rear steering cover 21 made of synthetic resin that covers the rear side of the airbag 20. The rear steering cover 21 is formed into an end wall portion 21a having a thin portion that is broken when the airbag 20 is deployed and disposed on the rear side of the airbag 20, and a cylindrical shape extending forward from the end wall portion 21a. And an outer wall 21b having a front end close to and facing the rear end of the front steering cover 17, and an inner wall formed in a cylindrical shape extending forward from the end wall 21a and surrounded by the outer wall 21b. 21c. A support member 22 formed of a thin material in a bowl shape is fitted and fixed to the front end of the inner wall portion 21c, and the inflator 19 is fixed to the support member 22 so as to be inside the inner wall portion 21c. And the airbag 20 fixedly supported by the support member 22 is accommodated in the inner wall 21c so as to be disposed between the inflator 19 and the end wall 21a.
[0030]
On both sides of the boss plate 12, brackets 23 extending toward the airbag module 18 are provided.1, 23TwoAre provided integrally, and the brackets 23 are attached to the support member 22.1, 23TwoThin support arm 24 that overlaps outside1, 24TwoAre provided integrally. Moreover, both support arms 241, 24TwoIs provided with a long hole 25 extending in the front-rear direction and a circular insertion hole 26 continuous with the front end of the long hole 25. The diameter of the insertion hole 26 is larger than the width of the long hole 25. Set to a large value.
[0031]
Bolts 27 having a diameter larger than the width of the elongated holes 25 are inserted into the insertion holes 26, and the bolts 27 are connected to the brackets 23.1, 23TwoScrewed. That is, the airbag module 18 is supported by the boss plate 12.
[0032]
In such an airbag module 18, when the propellant of the inflator 19 ignites and burns due to the collision of the vehicle, and the high pressure gas from the inflator 19 is supplied into the folded airbag 20, the airbag 20 inflates. A part of the end wall portion 21a is broken, and the airbag 20 is deployed in the passenger compartment to restrain the driver. Moreover, when the airbag 20 comes into contact with the driver, a load acts on the airbag module 18 in a direction opposite to the direction in which the airbag 20 is deployed, that is, in a forward direction due to the reaction force. As a result, the airbag module 18 moves forward within the range of the elongated holes 25 while the widths of the elongated holes 25 are widened by the bolts 27, and both side edges of the elongated holes 25 are plastically deformed by the bolts 27. Accordingly, the energy of the secondary collision given to the airbag 20 from the driver can be effectively absorbed, and the driver can be softly restrained by the airbag 20.
[0033]
The steering handle 5 and the steering shaft 6 are provided in the steering handle 5 in front of the airbag module 18.1Is provided with a correction driving means 30 capable of causing a relative rotational movement. The correction driving means 30 is provided with a motor 31 fixedly disposed on the steering handle 5 side and a motor 31 for reducing the output of the motor 31. A first reduction mechanism 32, a second reduction mechanism 33 for further reducing the output of the first reduction mechanism 32, and a steering shaft 6 provided on the output side of the second reduction mechanism 33.1And an output shaft 34 coupled to the rear end.
[0034]
The correction driving means 30 has a housing 35, which is composed of a housing half 36 fixed to the boss plate 12 and a housing half 37 connected to the housing half 36. The motor 31 is connected to the steering shaft 6.1Is fixedly supported by the housing 35 with a rotation axis in a plane perpendicular to the axis of
[0035]
The first reduction mechanism 32 is configured as a spur gear reduction mechanism and housed in a housing 35, and includes an output gear 38 provided on an output shaft of the motor 31, and a reduction gear 39 meshed with the output gear 38. Consisting of The second speed reduction mechanism 33 includes a screw gear 40 rotatably supported by a housing 35 and a worm gear 41 as an operating member integrated with the output shaft 34 and meshed with the screw gear 40. The reduction gear 39 of the first reduction mechanism 32 is provided at one end of the screw gear 40.
[0036]
The output shaft 34 is formed in a hollow cylindrical shape, and the steering shaft 6 is attached to the front half of the output shaft 34.1The rear end is fitted. Moreover, the output shaft 34 and the steering shaft 61Are connected via a spline 42 so as to make relative rotation impossible.1The output shaft 34 is connected to the steering shaft 6 by the bolt 43 screwed to the rear end of the steering shaft 6 being engaged with the inner surface of the intermediate portion of the output shaft 34.1Will be fixed to the rear end. A bearing 44 is interposed between the housing half 36 of the housing 35 and the output shaft 34, and a bearing 45 is interposed between the housing half 37 of the housing 35 and the output shaft 34, respectively. 35 is the steering shaft 61Are relatively rotatable about the axis of
[0037]
At the rear of the output shaft 34, an extension 34 a that projects radially outward of the output shaft 34 in the housing 35 is integrally provided, and the worm gear 41 in the second reduction mechanism 33 is formed in a fan shape. Thus, it is integrally connected to the overhang portion 34a.
[0038]
In this manner, the output of the motor 31 is reduced by the first and second reduction mechanisms 32, 33 at a reduction ratio of, for example, about 500, and is output to the output shaft 34, that is, the steering shaft 6.1Will be transmitted to Increasing the reduction ratio in this way is because the steering wheel 5 has already been steered by the driver to a sufficient steering angle, and the motor 31 has only a job to correct the excess or deficiency of the driver's steering angle. Steering shaft 61This is because the corrected rotational speed of the steering shaft 6 may be small, and the steering shaft 6 may overcome the steering force input by the driver.1This is because outputting the torque from the output shaft 34 as much as possible to increase or decrease the rotation amount of the motor can be achieved.
[0039]
Since the reduction ratio can be set to a large value as described above, the capacity of the motor 31 only needs to be extremely small. This is because the motor 31 and the first and second reduction mechanisms 32 and 33 are provided with a narrow steering handle. It is convenient to store it in the space 5.
[0040]
By the way, in the power transmission system for transmitting the output of the motor 31 to the output shaft 34, the second reduction mechanism 33 composed of the screw gear 40 and the worm gear 41 is connected from the output shaft 34 side to the first reduction mechanism 33 side, that is, the motor 31. This is an irreversible transmission mechanism that cannot transmit power to the side. Therefore, the motor 31, the first reduction mechanism 32, the second reduction mechanism 33, and the output shaft 34 are connected to the steering shaft 5 and the steering shaft 6 when the motor 31 is not operated.1Steering wheel 5 and steering shaft 61This constitutes a direct connection means for directly connecting between them. Thus, when the driver operates the steering handle 5 when the motor 31 malfunctions due to interruption of the power supply to the motor 31 for some reason or the like, the steering torque is transmitted from the output shaft 34 to the steering shaft 6.1Will be immediately communicated to
[0041]
Paying particular attention to FIG. 4, the housing half body 36 of the housing 35 functions as a locking member that engages with the worm gear 41, which is an operating member connected to the motor 31, and regulates the operating range of the worm gear 41. Also fulfills. In other words, the rotation angle of the fan-shaped worm gear 41 with respect to the housing half 36 may be, for example, 16 degrees on the left and right sides in FIG. 4, and the housing half 36 engages with the left and right side surfaces of the worm gear 41. Regulators 36a and 36b are provided to regulate the operating range of the worm gear 41. As a result, even if the power transmission irreversibility of the second reduction mechanism 33 is lost, the steering torque of the steering handle 5 is reduced by the output shaft 34 after the restricting portion 36a or 36b is engaged with the worm gear 41. Through the steering shaft 61Can be communicated directly to
[0042]
A pin 46 protruding toward the housing half 37 of the housing 35 is provided at a circumferentially intermediate portion of the worm gear 41, and the housing half 37 has detection levers 47 a and 48 a for detecting the pin 46. Switches 47 and 48 are fixed. The switch 47 is fixed to the housing half 37 at a position where the detection lever 47a detects the pin 46 and changes the switching mode immediately before the worm gear 41 comes into contact with the regulating portion 36a of the housing half 36. 48 is fixed to the housing half 37 at a position where the detection lever 48a detects the pin 46 and changes the switching mode immediately before the worm gear 41 comes into contact with the regulating portion 36b of the housing half 36. In addition, the switches 47 and 48 cut off the power supply to the motor 31 due to a change in the switching mode accompanying detection of the pin 46 by the detection levers 47a and 48a. When the worm gear 41 is in contact with the restricting portion 36a or 36b, it is possible to avoid the problem that an overcurrent flows through the motor 31.
[0043]
In order to accurately determine and control the correction amount when correcting the steering gear ratio of the vehicle steering system, the steering handle 5 and the steering shaft 6 are required.1Relative rotational displacement (corrected steering angle) of the steering shaft 61If there is an excess or deficiency between the actual steering angle and the value obtained by adding the corrected steering angle to the steering angle of the steering wheel 5 by the driver, It is necessary to perform control in a closed loop so as to eliminate the excess or deficiency.
[0044]
Therefore, the steering handle 5 and the steering shaft 61A correction steering angle sensor 51 as a first displacement meter for detecting a correction steering angle, which is a relative displacement amount of the steering wheel, is provided inside the steering handle 5 and the steering shaft 61Actual steering angle sensor 52 as a second displacement meter for detecting an actual steering angle which is a substantial rotational displacement amount with respect to the vehicle body1However, as shown in FIG.1Is disposed so as to detect the amount of rotational displacement transmitted from the intermediate portion through belt transmission means 53. Thus, the corrected steering angle sensor 51 and the actual steering angle sensor 521Are potentiometers.
[0045]
5, the output shaft 34 is connected to the steering shaft 6.1A coupling member 54 formed of a synthetic resin and having a bottomed cylindrical shape is fitted to the rear end of the output shaft 34 on the rear side of the bolt 43 for fixing the output shaft 34 with its open end on the rear side. An engagement protrusion 56 that engages with a notch 55 provided at the rear end of the connecting member 54 is provided at the rear end of the connecting member 54. Therefore, the connecting member 54 rotates together with the output shaft 34 in a state where the connecting member 54 is fitted to the rear end of the output shaft 34.
[0046]
The corrected steering angle sensor 51 includes a cylindrical case 57 having a flange portion 57a projecting outward at a rear end, a detector 58 rotatably projecting from a front end of the case 57, a case 57 and a detector 58. The detector 58 has a torsion spring 59 provided therebetween, and the detector 58 is formed long along one diameter line of the case 57. Further, the torsion spring 59 removes the influence of the play by pressing the detector 58 to one side in the circumferential direction when there is a mechanical play inside the correction steering angle sensor 51.
[0047]
The corrected steering angle sensor 51 is inserted into the connecting member 54 such that the flange portion 57a contacts the housing half 37 of the housing 35. In addition, a slit 60 for fitting the detector 58 of the correction steering angle sensor 51 is provided in the front end closed portion of the connecting member 54 along one diameter line of the connecting member 54. A positioning hole 61 is provided in the flange portion 57a, and a positioning pin 62 inserted and engaged with the positioning hole 61 is fitted into the housing 35. Therefore, the corrected steering angle sensor 51, which cannot rotate relative to the housing 35 located at a fixed position with respect to the steering handle 5, is connected to the coupling member 54, which is fitted into the hollow output shaft 34 so as not to rotate relatively. When the detector 58 of the corrected steering angle sensor 51 rotates together with the connecting member 54, the amount of relative rotational displacement of the output shaft 34 with respect to the housing 35, that is, the corrected steering angle, is detected by the corrected steering angle sensor 51. Will be done.
[0048]
The flange portion 57a of the correction steering angle sensor 51 is covered with a cover 63 which is detachably fixed to the housing 35 by a plurality of screw members 64, 64. And prevents the correction steering angle sensor 51 from being fixed to the housing 35 while maintaining the fixed state of the correction steering angle sensor 51 to the housing 35. When the airbag 20 of the airbag module 18 is inflated, the height from the airbag module 18 side is increased. It also functions as a heat shield for preventing the temperature from adversely affecting the corrected steering angle sensor 51.
[0049]
By the way, the steering shaft 6 of the steering handle 51Attach the bolt 43 to the steering shaft 61The connecting member 54 is not fitted to the rear end of the output shaft 34 because the rear end of the steering shaft 5 is screwed with a tool.1After the mounting, the connecting member 54 is fitted to the output shaft 34, the corrected steering angle sensor 51 is inserted into the connecting member 54, the cover 63 is attached to the housing 35, and the airbag module 18 is attached to the steering handle 5. Are sequentially mounted. When the steering handle 5 is to be removed at a repair shop or the like, operations reverse to those described above may be performed sequentially.
[0050]
Thus, the steering handle 5 and the steering shaft 61The correction driving means 30 interposed between the steering handle 5 is housed and arranged in the steering handle 5. When the airbag 20 of the airbag module 18 mounted on the steering handle 5 is expanded and deployed, It is necessary to prevent the airbag module 18 from contacting the correction driving means 30 even when the airbag module 18 advances. For this reason, the correction driving means 30 forms an empty space 50 between the airbag module 18 and the steering shaft 6 in the non-operating state.1It is arranged in the steering handle 5 so as to be located closer.
[0051]
By the way, the steering handle 5 that rotates is equipped with the airbag module 18, the correction driving means 30 having the motor 31, and the correction steering angle sensor 51, and supplies electric power to the motor 31 and the airbag module 18 and the correction. In order to transmit and receive signals between the steering angle sensor 51 and the vehicle body, a cable reel 65 (see FIG. 1) of a known type capable of transmitting electric power and electric signals is provided on the steering shaft 6.1It is arranged on the rear side of.
[0052]
In FIG. 6, the operation of the motor 31 in the correction driving means 30 is controlled by the electronic control unit 66.1The electronic control unit 661Includes a corrected steering angle sensor 51 and an actual steering angle sensor 521, And a detection value of a vehicle speed sensor 67 for detecting the vehicle speed are input. The electronic control unit 661Is the CPU 681And the CPU 681A memory 69 for transmitting and receiving signals to and from the A / D converters 70 and 71, and an amplifier 72. The digital detection value obtained by the vehicle speed sensor 67 is1The steering angle sensor 51 and the actual steering angle sensor 521A / D converters 70 and 71 respectively convert the analog detection values obtained in1Is entered. CPU 681Is controlled by the amplifier 72 and is given to the motor 31.
[0053]
The memory 69 stores a control characteristic map shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal line A indicated by a chain line at the bottom indicates the mechanical gear ratio determined by the steering mechanism 8, and the characteristic line B at the top indicates that the correction driving means 30 has the maximum capacity. This is when the vehicle is exercised, and indicates the steering gear ratio when the vehicle speed is high. Further, the characteristic line group Bi indicates the steering gear ratio obtained by the operation of the correction driving means 30 according to the change in the vehicle speed, and becomes lower as the vehicle speed becomes lower. That is, in a range where the steering angle is relatively small, a control characteristic map is set such that the steering gear ratio increases as the vehicle speed increases and as the steering angle decreases.
[0054]
According to such control characteristics, the motor 31 of the correction driving unit 30 is hardly operated at the time of low-speed running, and the worm gear 41 of the correction driving unit 30 is moved to the steering shaft 6 at a high speed.1Direction of rotationOppositionThe motor 31 is operated so that the amount of operation increases in the direction and at higher speed, whereby the amount of steering of the steering wheel 5 during high-speed running can be increased.
[0055]
Electronic control unit 661CPU 681In step S1, a control characteristic map in the memory 69 is read in step S1. In step S2, the vehicle speed sensor 67 and the actual steering angle sensor 52 are read.1The vehicle speed V, the actual steering angle θ, and the corrected steering angle α are read from the corrected steering angle sensor 51, respectively.
[0056]
In step S3, the target correction steering angle αDBut ｛αD= KMAP1It is calculated in accordance with the formula of × θ｝. Here, the gain KMAP1Is determined according to the vehicle speed V and the actual steering angle θ based on the control characteristic map of FIG. 7, and at a certain steering angle, for example, as shown in FIG. 9, the setting is made to increase as the vehicle speed increases. Have been.
[0057]
In the next step S4, the torque T of the motor 31 is adjusted to the target correction steering angle α.DAnd the current corrected steering angle α detected by the corrected steering angle sensor 51.tGain K1Expression ｛T = K1× (αD−αt) Is calculated according to｝, and the torque T is output in step S5, whereby the control amount of the motor 31 is determined.
[0058]
According to such a control algorithm, the actual steering angle sensor 521The motor 31 is feedback-controlled so that a displacement proportional to the output of the steering angle sensor 51 appears in the output of the corrected steering angle sensor 51, and the corrected steering angle sensor 51 and the actual steering angle sensor 521Is determined depending on the output of the vehicle speed sensor 67 and the steering angle.
[0059]
Next, the operation of the first embodiment will be described. The correction driving means 30 including the motor 31 is provided with the steering handle 5 and the steering shaft 6.1The steering handle 5 and the steering shaft 61It is provided between them. Therefore, the steering shaft 61Whatever mechanism is provided from the vehicle to the front wheel 7, the steering gear ratio can be corrected by using the correction drive unit 30 configured based on the same principle regardless of the mechanism. For the vehicle manufacturer, it is rich in mass productivity, shortens the development period of the vehicle, and does not require any training for mechanics even after the vehicle enters the market, simplifying the repair system. Also, when ordering different specifications from different vehicle manufacturers, parts manufacturers have the advantage that the development period is short and the delivery period is short because they can be designed based on the same principle.
[0060]
Moreover, the steering mechanism 8 boosts the input torque from, for example, the steering handle 5 at a gear ratio of approximately 15 to 20 and outputs the torque. The correction driving means 30 is located closer to the front wheels 7 than the steering mechanism 8 is. When provided, the correction drive means 30 must withstand the boosted large torque and is large and heavy, but the correction drive means 30 is provided with the steering handle 5 and the steering shaft 6.1By being provided between them, the correction driving means 30 can be made small and lightweight.
[0061]
In addition, the correction driving means 30 is disposed at a position where the airbag 20 of the airbag module 18 mounted on the steering handle 5 does not hinder the airbag 20 from being expanded and deployed, so that the shock absorbing mechanism that reduces the damage to the occupant in the event of a collision is provided. The correction drive means 30 can be provided on the steering handle 5 which is also a device so as not to hinder the operation of the airbag module 18 which is a safety system of the steering handle 5.
[0062]
The motor 31, the first reduction mechanism 32, the second reduction mechanism 33, and the output shaft 34 that constitute the correction driving unit 30 are connected to the steering shaft 6 from the steering handle 5 when the motor 31 is not operating.1Of the steering shaft 6 by the steering handle 5 when the motor 31 malfunctions.1It can be driven directly and is safe. Further, the worm gear 41 connected to the motor 31 is engaged with the regulating portions 36a and 36b of the housing half 36 to regulate the operating range.1It can be driven directly and is safe. Further, the worm gear 41 prevents overcurrent from flowing through the motor 31 by shutting off the power supply to the motor 31 by the switches 47 and 48 immediately before coming into contact with the regulating portions 36a and 36b of the housing half 36. be able to.
[0063]
Furthermore, the steering handle 5 and the steering shaft 61The correction steering angle sensor 51 for detecting the relative rotational displacement of the steering wheel 5 is housed in the hollow output shaft 34 which is a component of the correction driving means 30, so that the correction steering angle sensor 51 Can be arranged reasonably.
[0064]
Further, as is clear from the control characteristic map of FIG. 7, the steering gear ratio is controlled to be the smallest at low speeds, and a steering system with quick and good maneuverability is obtained. Thus, it is possible to realize a system that can effectively prevent the rudder from being excessively turned.
[0065]
10 to 12 show a second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing a control characteristic map, FIG. 11 is a flowchart showing a motor control algorithm, and FIG. 12 is a gain for calculating a target correction steering angle. FIG. 7 is a diagram showing a change accompanying a change in vehicle speed.
[0066]
In the control characteristic map shown in FIG. 10, a horizontal line A ′ indicated by a chain line at the bottom indicates a mechanical gear ratio determined by the steering mechanism 8, which indicates a low speed in a state where correction by the correction driving unit 30 is not performed. This is the steering gear ratio during running. The uppermost characteristic line B 'is obtained when the correction driving means 30 exhibits the maximum performance, and shows the steering gear ratio when the vehicle speed is high. Further, the characteristic line group Bi 'indicates the steering gear ratio obtained by the operation of the correction driving means 30 according to the vehicle speed change, and becomes lower as the vehicle speed becomes lower. That is, when the steering angle is relatively large, the steering gear ratio gradually decreases in accordance with the decrease in vehicle speed, and in a relatively small steering angle range, the steering gear ratio increases as the steering angle decreases. A control characteristic map has been set.
[0067]
According to such control characteristics, the mechanical gear ratio of the steering mechanism 8 is designed to be sharp, the motor 31 of the correction driving unit 30 is hardly operated at low speed, and the worm gear in the correction driving unit 30 increases as the speed increases. 41 is the steering shaft 61The operation of the motor 31 is controlled so that the motor 31 is largely operated so as to match the rotation direction of the steering wheel, thereby increasing the steering amount of the steering handle 5 at high speed.
[0068]
The control device according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 6, and a control algorithm shown in FIG. 11 is set in the electronic control unit. In FIG. 11, the control characteristic map of FIG. 10 is read in step S6, and the vehicle speed V, the actual steering angle θ, and the corrected steering angle α are read in step S7.
[0069]
In step S8, the current vehicle speed VtTo previous vehicle speed V(t-1)It is determined whether the value obtained by subtracting is positive, that is, whether the vehicle is accelerating. If it is determined that the vehicle is accelerating, the target correction steering angle α is determined in step S9.DBut ｛αD=1KMAP2It is calculated in accordance with the formula of × θ｝. Where the gain1KMAP1Is determined based on the vehicle speed V and the actual steering angle θ based on the control characteristic map of FIG. 10. At a certain steering angle, for example, as shown in FIG. It is set to increase.
[0070]
In step S10, the target correction steering angle α calculated in step S9DAnd the corrected steering angle α detected by the corrected steering angle sensor 51tAnd αD, ΑtThe larger of the target corrected steering angle αDIs determined as Thus, in the next step S10, the torque T of the motor 31 is adjusted to the target correction steering angle α determined in step S9.DAnd the current corrected steering angle α detected by the corrected steering angle sensor 51.tGain KTwoExpression ｛T = KTwo× (αD−αt) Is calculated according to 出力, and the torque T is output in step S12, whereby the control amount of the motor 31 is determined.
[0071]
When it is determined in step S8 that the vehicle is decelerating, in step S13, the target correction steering angle αDBut ｛αD=TwoKMAP2It is calculated in accordance with the formula of × θ｝. Where the gainTwoKMAP1Is determined for deceleration according to the vehicle speed V and the actual steering angle θ based on the control characteristic map of FIG. 10. At a certain steering angle, for example, as shown in FIG. Is set to That is, the gain for calculating the target correction steering angle at the time of speed increase1KMAP2And the gain for calculating the target correction steering angle during decelerationTwoKMAP2Are set differently from each other.
[0072]
In the next step S14, the target correction steering angle α calculated in step S13.DAnd the corrected steering angle α detected by the corrected steering angle sensor 51tAnd αD, ΑtThe smaller of the target corrected steering angle αDAnd the process proceeds to step S11.
[0073]
According to the second embodiment, as in the first embodiment, the actual steering angle sensor 521The motor 31 is feedback-controlled so that a displacement proportional to the output of the steering angle sensor 51 appears in the output of the corrected steering angle sensor 51, and the corrected steering angle sensor 51 and the actual steering angle sensor1Is determined depending on the output of the vehicle speed sensor 68 and the steering angle.
[0074]
By the way, when the steering gear ratio is changed so as to increase according to the increase of the vehicle speed V, the steering response becomes slower at the time of increasing the speed, so that it matches human sensitivity, but the steering response becomes sharper at the time of the deceleration. Therefore, unless the degree of change in the steering gear ratio is suppressed, there is a strong tendency that oversteer occurs when the vehicle is decelerated while being steered. This is because a human being can easily perform the overtaking operation when the steering is insufficient as a human sensitivity, but is not good at correcting and returning a wheel that has been overturned once. However, according to the second embodiment, when the vehicle speed is increased, the steering gear ratio increases on the higher speed side, and when the vehicle decelerates, the change occurs on the lower speed side. Therefore, the vehicle is decelerated at the same steering angle. In this case, sharpening occurs at a lower speed, and in this case, a sufficient time margin is provided for correcting the steering angle, so that the driver can calm down and correct.
[0075]
13 to 15 show a third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a control device for controlling the operation of the motor. FIG. 14 is a flowchart showing a control algorithm of the motor. FIG. 15 is a control conceptual diagram for explaining the correction of the steering gear ratio when receiving a crosswind.
[0076]
First, in FIG. 13, the operation of the motor 31 is controlled by the electronic control unit 66.TwoThe electronic control unit 66TwoIncludes a corrected steering angle sensor 51 and an actual steering angle sensor 521And a detection value of a vehicle speed sensor 67, and a detection value of a lateral acceleration sensor 74 for detecting a lateral acceleration (lateral G) of the vehicle. The electronic control unit 66TwoIs the CPU 68Two, A / D converters 70 and 71, and an amplifier 72, and a digital detection value obtained by a vehicle speed sensor 67 and a lateral acceleration sensor 74 is used by a CPU 68.TwoThe steering angle sensor 51 and the actual steering angle sensor 521A / D converters 70 and 71 respectively convert the analog detection values obtained inTwoAnd the CPU 68TwoIs controlled by the amplifier 72 and is given to the motor 31.
[0077]
Electronic control unit 66TwoCPU 68TwoThen, the arithmetic processing according to the control algorithm shown in FIG. 14 is executed. In step S15, the vehicle speed sensor 67, the lateral acceleration sensor 74, the actual steering angle sensor 521The vehicle speed V, the lateral G, the actual steering angle θ, and the corrected steering angle α are read from the corrected steering angle sensor 51, respectively.
[0078]
In step S16, it is determined whether or not the vehicle speed V is equal to or greater than a reference value, for example, 50 km / h. When it is determined that the vehicle speed V is equal to or greater than 50 km / h, the theoretical value estimated from the actual steering angle? Lateral acceleration GTHIs calculated. In the next step S18, the target correction steering angle αDIs the gain KGAnd the theoretical lateral acceleration GTHAnd the actual lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 74.tDifference (GTH-Gt) And ｛αD= KG× (GTH-Gt) Is calculated according to the formula:
[0079]
In the next step S19, the torque T of the motor 31 is adjusted to the target correction steering angle α.DAnd the current corrected steering angle α detected by the corrected steering angle sensor 51.tGain KTwoExpression ｛T = KTwo× (αD−αt) Is calculated according to｝, and the torque T is output in step S20, whereby the control amount of the motor 31 is determined.
[0080]
According to such a control algorithm, the theoretical lateral acceleration G estimated from the current actual steering angle θ when the vehicle speed is 50 km / h or more.THAnd calculate it as the real horizontal GtIf there is a difference between the two, an amount proportional to the difference is used as the target correction steering angle α.DAnd the target corrected steering angle αDTo the actual corrected steering angle αtThe motor 31 of the correction driving means 30 is operated so that the values of. For example, if the vehicle is running straight, the theoretical lateral acceleration is GTH= 0, but if the actual lateral acceleration GtIf G occurs, the GtThe amount that is inversely proportional toDThe motor 31 is operated so as to achieve the steering angle. The reason for setting the reference vehicle speed here is that when performing high-speed driving, corrective steering when receiving lateral acceleration is a troublesome task for humans, but at low speed driving it is not so troublesome work and it is better to leave it to the judgment of the human side. Because it is more realistic.
[0081]
According to the third embodiment, for example, in FIG.GIf the steering gear ratio is not corrected when a lateral acceleration G due to an unexpected crosswind is received, the trajectory of the vehicle after the crosswind is greatly fluctuated as indicated by a chain line. On the other hand, when the steering gear ratio correction function works, the locus of the locus does not need to fluctuate as shown by the solid line. The reason for returning to the center of the original lane is that the driver operates the corrected steering angle, but the effect of reducing the steering angle correction amount can be obtained by operating the correction function as described above.
[0082]
16 to 18 show a fourth embodiment of the present invention. FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a control device for controlling the operation of the motor, FIG. 17 is a flowchart showing a motor control algorithm, FIG. 18 is a control conceptual diagram for explaining correction of the steering gear ratio when a yaw rate occurs.
[0083]
First, in FIG. 16, the operation of the motor 31 is controlled by the electronic control unit 66.ThreeThe electronic control unit 66ThreeIncludes a corrected steering angle sensor 51 and an actual steering angle sensor 521And a detection value of the vehicle speed sensor 67, and a detection value of the yaw rate sensor 75 for detecting the yaw rate Y of the vehicle. The electronic control unit 66ThreeIs the CPU 68Three, A / D converters 70 and 71, and an amplifier 72, and a digital detection value obtained by a vehicle speed sensor 67 and a yaw rate sensor 75 is used by a CPU 68.ThreeThe steering angle sensor 51 and the actual steering angle sensor 521A / D converters 70 and 71 respectively convert the analog detection values obtained inThreeAnd the CPU 68ThreeIs controlled by the amplifier 72 and is given to the motor 31.
[0084]
Electronic control unit 66ThreeCPU 68ThreeIn step S21, the arithmetic processing according to the control algorithm shown in FIG. 17 is executed. In step S21, the vehicle speed sensor 67, the yaw rate sensor 75, the actual steering angle sensor 521The vehicle speed V, the yaw rate Y, the actual steering angle θ, and the corrected steering angle α are read from the corrected steering angle sensor 51, respectively.
[0085]
In step S22, it is determined whether or not the vehicle speed V is equal to or greater than a reference value, for example, 50 km / h. When it is determined that the vehicle speed V is equal to or greater than 50 km / h, the theoretical speed estimated from the actual steering angle θ is determined in step S23. Yaw rate YTHIs calculated. In the next step S24, the target correction steering angle αDIs the gain KGAnd the theoretical yaw rate YTHAnd the actual yaw rate Y detected by the yaw rate sensor 75.tDifference (YTH-Yt) And ｛αD= -KG× (YTH-Yt) Is calculated according to the formula:
[0086]
In step S25, the torque T of the motor 31 is adjusted to the target correction steering angle α.DAnd the current corrected steering angle α detected by the corrected steering angle sensor 51.tGain KTwoExpression ｛T = KTwo× (αD−αt) Is calculated according to｝, and the torque T is output in step S26, whereby the control amount of the motor 31 is determined.
[0087]
According to such a control algorithm, the theoretical yaw rate Y to be generated from the current actual steering angle θ when the vehicle speed is 50 km / h or more.THAnd calculate it as the actual yaw rate YtIf there is a difference between the two, an amount proportional to the difference is used as the target correction steering angle α.DAnd the target corrected steering angle αDThe actual corrected steering angle αtThe motor 31 of the correction driving means 30 is operated so that the values of.
[0088]
According to the fourth embodiment, for example, in FIG.YIf the steering gear ratio is not corrected when an unexpected yaw rate occurs, the trajectory of the vehicle after the occurrence of the yaw rate greatly fluctuates as shown by a chain line. On the other hand, when the steering gear ratio correction function works, the locus of the locus does not need to fluctuate as shown by the solid line. In this case as well, the return to the center of the original lane depends on the steering of the driver.
[0089]
19 to 23 show a fifth embodiment of the present invention. FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of a control device for controlling the operation of the motor, FIG. 20 is a diagram showing a gain characteristic map, FIG. 21 is a flowchart showing a part of the control algorithm, FIG. 22 is a flowchart showing the rest of the control algorithm, and FIG. 23 is a control conceptual diagram.
[0090]
First, in FIG. 19, the operation of the motor 31 is controlled by the electronic control unit 66.FourThe electronic control unit 66FourIncludes a corrected steering angle sensor 51 and an actual steering angle sensor 521, And a detection value of a vehicle speed sensor 67 for detecting the vehicle speed are input. The electronic control unit 66FourIs the CPU 68FourAnd the CPU 68FourAnd a memory 76 for exchanging signals with the A / D converters 70 and 71 and an amplifier 72. The digital detection value obtained by the vehicle speed sensor 67 isFourThe steering angle sensor 51 and the actual steering angle sensor 521A / D converters 70 and 71 respectively convert the analog detection values obtained inFourIs entered. CPU 68FourIs controlled by the amplifier 72 and is given to the motor 31.
[0091]
The memory 76 stores a gain characteristic map shown in FIG. 20. In the characteristic map, the gain K is maintained until the vehicle speed V reaches a reference vehicle speed of 60 km / h or less, for example, 40 km / h.DIs fixed, and the gain K decreases as the vehicle speed V exceeds 40 km / h.DIs set to “0” at the reference vehicle speed of 60 km / h.
[0092]
Electronic control unit 66FourCPU 68FourThen, the arithmetic processing according to the control algorithm shown in FIGS. 21 and 22 is executed. In step S27 in FIG. 21, the characteristic map in the memory 76 is read, and in step S28, the vehicle speed sensor 67, the actual steering angle sensor 521The vehicle speed V, the actual steering angle θ, and the corrected steering angle α are read from the corrected steering angle sensor 51, respectively.
[0093]
In step S29, it is determined whether or not the vehicle speed V is equal to or lower than the reference vehicle speed of 60 km / h. When V ≦ 60 km / h, the process proceeds to step S30. Proceed to S35.
[0094]
In step S30, the input steering speed ω of the drivertAnd corrected steering angular velocity δtAre respectively calculated. By the way, the actual steering angle sensor 521Is the actual steering angle θ detected by adding the corrected steering angle α to the input steering angle of the driver, and the input steering speed ωtIs the actual steering angle sensor 521Is obtained by subtracting the corrected steering angle α from the actual steering angle θ detected in the step (1). In this embodiment, the CPU 68 having a fixed sampling time is used.FourThe value at the time of sampling ｛(θt−αt), Αt｛And the value at the previous sampling ｛(θt-1−αt-1), Αt-1Although the angular velocity is determined by using the difference from｝, the differential processing may be performed by a differentiating circuit.
[0095]
In the next step S31, the input steering speed ωtIs the first reference value ± ωOIt is determined whether or nott<-ΩOOr + ωO<ΩtIf so, the process proceeds to step S32,O≤ωt≤ + ωO, The process proceeds to step S36 in FIG.
[0096]
In step S32, the target corrected steering angular velocity δDThat is, the target speed of the motor 31 is ωt> ΩO｛ΔD= KD× (ωt−ωO) Is calculated according to the formulat<ΩO｛ΔD= KD× (ωt+ ΩO) Is calculated according to the formula: In this calculation, as shown in FIG.DIs reduced from just before the reference vehicle speed of 60 km / h.D= 0. This is based on the fact that the correction in this embodiment is intended to facilitate the avoidance of obstacles and is unnecessary when the vehicle speed is sufficiently high and the response of the vehicle is high, so that the correction is performed in step S29. Although the power speed should be set only when the reference vehicle speed is 60 km / h or less, the correction is not performed on / off with the reference vehicle speed 60 km / h as a boundary.
[0097]
According to the procedure of steps S30 to S32, as shown in FIG. 23, the input steering angular velocity ω of the driver is ± ω.OIs exceeded, the target value of the temporal change amount of the output of the corrected steering angle sensor 51, that is, the target corrected steering angular velocity δDIs the actual steering angle sensor 521And the time difference of the difference between the outputs of the corrected steering angle sensor 51, that is, the input steering speed ω. In FIG. 23, −ωO≤ω≤ + ωO(Shaded area) is set as a dead zone. In this range, the target corrected steering angular velocity δDIs δD= 0. This is because it is not an emergency avoidance state when steering relatively slowly, and it is more reasonable to leave it to human steering as a whole.
[0098]
In step S33, the torque T of the motor 31 is adjusted to the target corrected steering angular velocity δ.DAnd the current corrected steering angular velocity δtGain KFourExpression ｛T = KFour× (δD−δt) Is calculated according to｝, and the torque T is output in step S34, whereby the control amount of the motor 31 is determined. That is, the power steering speed is ± ω0Is exceeded, it is assumed that the vehicle is in an emergency avoidance state, and the motor 31 is operated in a direction to increase the speed of the output shaft 34, and the actual steering shaft 61Is (ωt+ Δt). This is due to the apparent steering gear ratio (ωt+ Δt) / ΩtThis is equivalent to sharpening at the ratio of, which makes it easier to avoid obstacles.
[0099]
When it is determined in step S29 that the vehicle speed V exceeds the reference vehicle speed of 60 km / h, the process proceeds to step S35 in FIG. 22, and in step S31, the current input steering speed ωtIs ± ωOWhen it is determined that it is in the following dead zone, the process proceeds to step S36 in FIG. Thus, in steps S35 and S36, the corrected steering angle αtIs small, the correction of the position of the steering wheel 5 is not necessary if it is small, so the torque of the motor 31 is set to "0" in step S37, and the process proceeds to step S34. In steps S35 and S36, the corrected steering angle αtIs determined to remain in a significant amount, the corrected steering angle α is determined in step S38.tIs determined to be a positive value, and if it is a positive value, γ = −1 is set in step S39, and if it is a negative value, γ = 1 is set in step S40.
[0100]
After the completion of the processing in step S39 or S40, in step S41, the speed target value δ set to a small value is set.OMultiplied by γ and the current corrected steering angular velocity δtAnd the gain K, the torque T of the motor 31 becomes ΔT = K × (γ × δO−δt) Is calculated in accordance with the formula:｝, and then the torque of the motor 31 is output in step S34.
[0101]
According to the fifth embodiment, the target value of the temporal change amount of the output of the corrected steering angle sensor 51, that is, the target corrected steering angular velocity δDIs the actual steering angle sensor 521The control is performed so as to be proportional to the temporal change amount of the difference between the outputs of the corrected steering angle sensor 51, that is, the input steering speed ω. Even if it is late, the larger the steering speed of the steering wheel 5, the greater the corrected steering angle can be added to the input steering angle to recover the delay.
[0102]
Moreover, the input steering speed ω is ± ωOA dead zone is set in the following range, and the differential handle control is not performed in this dead zone. That is, when steering relatively slowly, it is not an emergency avoidance state, but it is more reasonable to leave it to human steering as a whole, and only when necessary, differential steering control is executed to help avoid obstacles, When unnecessary, the differential handle control is not performed, so that it is suitable for human sensitivity.
[0103]
In addition, by correcting or not correcting the change in the steering speed, the position of the steering handle 5 is tilted when the vehicle is going straight, but in the dead zone, the small speed target value δ0, The motor 31 is operated until the corrected steering angle α becomes a small value, so that the corrected steering angle α gradually shifts to “0”. Even if this happens, the steering handle 5 naturally converges to the original normal position after a while. The correction of the steering gear ratio is basically performed when the vehicle speed V is within the range of the reference vehicle speed of 60 km / h or less. Even when the vehicle speed exceeds 60 km / h, a small speed target value δ0, The motor 31 is operated until the corrected steering angle α becomes a small value, and the position of the steering wheel 5 can be corrected.
[0104]
24 to 26 show a sixth embodiment of the present invention. FIG. 24 is a flowchart showing a part of the control algorithm, FIG. 25 is a flowchart showing the rest of the control algorithm, and FIG. 26 is a conceptual control diagram. .
[0105]
In the control algorithm of FIGS. 24 and 25, in step S42, the characteristic map shown in FIG. 20 of the fifth embodiment is read, and in step S43, the vehicle speed V, the actual steering angle θ, and the corrected steering angle α are read.
[0106]
In step S44, it is determined whether or not the vehicle speed V is equal to or lower than the reference vehicle speed of 60 km / h. When V ≦ 60 km / h, the process proceeds to step S45. Proceed to S54.
[0107]
In step S45, the input steering speed ω of the drivertAnd corrected steering angular velocity δtAre calculated, and in step S46, the input steering speed ωtIs the second reference value ± ω1It is determined whether or not: Where ω1Is the first reference value ω in the fifth embodiment.OIs smaller than the first reference value ωOIt is also set larger than in the first embodiment. Thus ωt<-Ω1Or + ω1<ΩtIf so, the process proceeds to step S47,1≤ωt≤ + ω1, The process proceeds to step S55 in FIG.
[0108]
In step S47, it is determined whether the vehicle is being steered to the right based on the input steering speed ω. If it is determined that the vehicle is being steered to the right, the target correction steering angle α is determined in step S48.DBut ｛αD= KD× (ωt−ωO) Is calculated according to the formula: In the next step S49, the target correction steering angle α calculated in step S48.DAnd the corrected steering angle α detected by the corrected steering angle sensor 51tAnd αD, ΑtThe larger of the target corrected steering angle αDIs determined as That is, in order to provide hysteresis, in the case of right turn, the calculated target correction steering angle αDIs the current corrected steering angle αtWhen the calculated value is larger, the calculated amount is set to the target value, but in the opposite case, the current corrected steering angle αtWill continue to be set as the target value.
[0109]
In the next step S52, the torque T of the motor 31 is adjusted to the target correction steering angle α determined in step S49.DAnd the current corrected steering angle α detected by the corrected steering angle sensor 51.tGain KFiveExpression ｛T = KFive× (αD−αt), And the torque T is output in step S53.
[0110]
When it is determined in step S47 that the vehicle is being steered to the left, the target correction steering angle α is determined in step S50.DBut ｛αD= KD× (ωt+ ΩO) Is calculated in accordance with the following equation, and in step S51, the target correction steering angle αDAnd corrected steering angle αtThe lower one is the target corrected steering angle αDAnd the process proceeds to step S52. That is, in order to provide hysteresis, in the case of a left turn, the calculated target correction steering angle αDIs the current corrected steering angle αtIf it is calculated larger, the current corrected steering angle αtIs set as the target value, but in the opposite case, the target correction steering angle αDIs determined as the target value.
[0111]
When it is determined in step S44 that the vehicle speed V exceeds the reference vehicle speed 60 km / h, the process proceeds to step S54 in FIG. 25, and in step S46 the current input steering speed ωtIs ± ω1When it is determined to be the following, the process proceeds to step S55 in FIG. 25, but steps S54 to S66 in FIG. 25 are determined to perform the same processes as steps S35 to S41 in FIG. 22 of the fifth embodiment. .
[0112]
That is, the input steering angular velocity ω is ± ω1The following range is set inside the dead zone, and in this range, if a significant amount remains in the corrected steering angle α, the operation speed of the motor 31 is controlled to a predetermined speed so as to reduce it to zero. Will be done.
[0113]
According to the sixth embodiment, as shown in FIG. 26, the input steering angular velocity ω of the driver is ± ωOExceeds the target value of the output of the corrected steering angle sensor 51, that is, the target corrected steering angle α.DIs the actual steering angle sensor 521And the time difference of the difference between the outputs of the corrected steering angle sensor 51, that is, the input steering speed ω, is determined so as to be proportional to the input steering speed. In comparison, the actual steering angle is advanced, and the avoidance performance is enhanced. Also, the input steering angular velocity ω is ± ωOThe following range is a dead zone. In this dead zone, the function as a differential handle is not exhibited.
[0114]
Target correction steering angle α when input steering speed ω further increasesDAnd the target corrected steering angle α when the input steering speed ω decreases.DThe proportional relationship is set so that hysteresis occurs between the above-mentioned ratios. For example, when the input steering speed ω is in its increased state,t1Αt1Is determined as the target correction steering angle, after which the input steering speed ω becomes ωt1The target correction steering angle is αt1When the input steering speed ω further decreases and intersects the straight line L, the target corrected steering angle αODecreases along the straight line L. With this hysteresis setting, the system does not increase or decrease the corrected steering angle α faithfully in response to changes in the driver's steering speed even when performing slalom running. And a more natural driving feeling can be realized.
[0115]
Note that the input steering speed ωtPasses through the shaded portion, where the target corrected steering angle αOIs slowly and gradually approaching “0” in a simultaneous and parallel manner, and if a predetermined time elapses while the switching speed is low, a path shown by a dotted line in FIG. 26 is followed. FIG. 27 shows a seventh embodiment of the present invention. This vehicle steering apparatus comprises a steering handle 5 which is rotated by a driver, and a steering shaft 6 which is rotated in accordance with the operation of the steering handle 5.TwoAnd the steering shaft 6TwoA steering mechanism 8 for converting the rotational motion of the steering wheel into a turning motion of a front wheel 7 as a steering wheel;TwoAnd a power assist motor 78 connected to an intermediate portion of the power steering apparatus, and is configured as an electric power steering device having a vehicle speed-responsive variable gear ratio.
[0116]
Steering shaft 6TwoHas a torsion bar 79 having one end connected to the steering handle 5 and a transmission shaft 80 having one end coaxially connected to the other end of the torsion bar 79. The transmission shaft 80 is also an input shaft of the steering mechanism 8, and the pinion 9 is provided at the other end of the transmission shaft 80. The output of the power assist motor 78 is boosted by a worm speed reduction mechanism including a screw gear 81 and a worm gear 82 and is input to one end of a transmission shaft 80.
[0117]
In such a power steering device, the torsional displacement of the torsion bar 79 is detected by a potentiometer (not shown), and the power assist motor 78 is operated in accordance with the detected value. The assist power from the power assist motor 78 is applied to the transmission shaft 80 so that the value becomes a value.
[0118]
Also the steering shaft 6TwoActual steering angle sensor 52 as a second displacement meter for detecting an actual steering angle which is a substantial rotational displacement amount with respect to the vehicle bodyTwoIs selected as the optimum installation location, the end of the pinion 9 in the steering mechanism 8, that is, the front end of the transmission shaft 80 which is the input shaft of the steering mechanism 8. That is, the actual steering angle sensor 52 fixedly disposed on the vehicle body sideTwoAre coaxially connected to the distal end of the transmission shaft 80.
[0119]
Further, the correction drive means 30 and the correction steering angle sensor 51 are housed and arranged in the steering handle 5, as in the above-described embodiments.
[0120]
According to the seventh embodiment, the steering shaft 6TwoOf the steering handle 5 and the steering shaft 6 despite the mechanical force from the power assist motor 78TwoBy being interposed therebetween, it is possible to prevent a large mechanical force from acting on the correction driving means 30, and it is possible to configure the correction driving means 30 to be small and lightweight. Moreover, the steering shaft 6TwoSteering angle sensor 52 for detecting a substantial relative rotational displacement of the vehicle relative to the vehicle bodyTwoIs coaxially connected to the front end of a transmission shaft 80, which is the input shaft of the steering mechanism 8, so that the steering shaft 6TwoIs constructed such that it is mechanically buckled and contracted during a vehicle collision and absorbs a part of the impact energy, the actual steering angle sensor 52 is provided in the collapsible mechanism.TwoDoes not interfere, and the electric power steering and the actual steering angle sensor 52TwoDoes not interfere.
[0121]
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is possible.
[0122]
For example, in the vehicle motion control technology described in each of the above-described embodiments, since the relative position between the traveling lane and the own vehicle cannot be known, as shown in FIG. 15 and FIG. However, once the vehicle deviates from the target course in the lane, there is no other way than to return to the original course by the driver's operation, but another invention proposed by the applicant has an external recognition technology such as a CCD camera, A technique is disclosed in which the control system also returns to the original course. It can be seen that the mechanism disclosed herein can be applied to the realization of the technology, and it is understood that the gear ratio can be corrected in all cases, even if this mechanism is included, while being a single mechanism.
[0123]
In the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 and the second embodiment shown in FIGS. 10 to 12, examples in which the steering gear ratio realized by the steering mechanism 8 is the sharpest or the least insensitive are given. In both cases, extreme examples have been shown, but in the implementation of the present invention, there may be an intermediate choice. That is, if the gear ratio determined by the steering mechanism 8 is set to an intermediate ratio realized by control, the motor 31 is operated so as to be sharp at low speeds, and the motor 31 is operated so as to be insensitive at high speeds. The change width of the ratio can be increased accordingly.
[0124]
Further, the second reduction mechanism 33 in the correction driving means 30 is configured as a worm reduction mechanism, but may be a spur gear reduction mechanism. In that case, the motor 31 is arranged such that its axis is substantially parallel to the steering shaft. Furthermore, while maintaining the function when the power supply to the motor 31 is stopped by utilizing the characteristics of the worm gear 41, a known electromagnetic clutch such as a robot may be used as the direct coupling means. .
[0125]
Further, when explaining the disturbance correction and the yaw rate correction, the correction function was exerted or suppressed on and off at the reference speed as a boundary. For example, as shown in FIG. Needless to say, a buffer curve that weakens temporarily may be provided. In addition, although the buffer curve is a simple straight line in FIG. 20, it is obvious that the present invention is not limited to this, and a curve that changes slowly may be used.
[0126]
【The invention's effect】
The invention according to claim 1 as described above.The device according toIncluding motorCorrection driving means provided between the steering handle and the steering shaft to enable relative rotation to be generated between the steering handle and the steering shaft, and a first displacement meter for detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft. A second displacement meter for detecting a substantial rotational displacement of the steering shaft with respect to the vehicle body, and operation of the motor so that a displacement proportional to an output of the second displacement meter appears at an output of the first displacement meter. An electronic control unit that controls the steering gear ratio makes it possible to easily integrate the steering gear ratio correction device into any of the vehicle speed response type, disturbance correction type, and yaw rate-dependent type. Can be increased. In addition, since the proportional relationship between the outputs of the first and second displacement meters is determined depending on the output of the vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed and the steering angle, the accuracy of the steering gear ratio correction is improved, and the vehicle speed is improved. Applicable to responsive steering gear ratio correction device.
[0127]
According to the second aspect of the present invention,Since the proportional relationship between the outputs of the first and second displacement meters is set differently when the vehicle speed is increased and when the vehicle speed is decreased, when the steering gear ratio is changed according to the vehicle speed, the speed is increased and the deceleration is reduced. By changing the setting of the steering gear ratio that should be controlled depending on the time, it is possible to match human sensitivity more.
[0128]
The invention according to claim 3The following device includes a motor and a correction driving means provided between the steering handle and the steering shaft for enabling relative rotation of the steering handle and the steering shaft and detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft. A first displacement meter, a second displacement meter for detecting a substantial rotational displacement of the steering shaft with respect to the vehicle body, and a displacement proportional to an output of the second displacement meter appearing in an output of the first displacement meter. An electronic control unit that controls the operation of the motor so that the steering gear ratio correction device that can be easily incorporated into any of the vehicle speed response type, the disturbance correction type, and the yaw rate dependent type can be reduced in size and weight. And the control accuracy can be improved. In addition, the proportional relationship between the outputs of the first and second displacement meters is determined depending on the output of the lateral acceleration sensor that detects the lateral acceleration of the vehicle. Is determined depending on the output of the vehicle speed line sensor and the steering angle, so that the steering gear ratio of the disturbance correction type that improves the correction accuracy and makes the configuration compact Correction device can be obtained.
[0129]
The invention according to claim 4The following device includes a motor and a correction driving means provided between the steering handle and the steering shaft for enabling relative rotation of the steering handle and the steering shaft and detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft. A first displacement meter, a second displacement meter for detecting a substantial rotational displacement of the steering shaft with respect to the vehicle body, and a displacement proportional to an output of the second displacement meter appearing in an output of the first displacement meter. An electronic control unit that controls the operation of the motor so that the steering gear ratio correction device that can be easily incorporated into any of the vehicle speed response type, the disturbance correction type, and the yaw rate dependent type can be reduced in size and weight. And the control accuracy can be improved. In addition, the proportional relationship between the outputs of the first and second displacement meters is determined depending on the output of the vehicle speed sensor and the output of the yaw rate sensor for detecting the yaw rate of the vehicle. A yaw rate-dependent steering gear ratio correction device that can be easily incorporated into the system and has high accuracy can be obtained..
[0130]
According to the invention of claim 5,The following device includes a motor and a correction driving means provided between the steering handle and the steering shaft for enabling relative rotation of the steering handle and the steering shaft and detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft. A first displacement meter, a second displacement meter for detecting a substantial rotational displacement amount of the steering shaft with respect to the vehicle body, and a first and second displacement meter that outputs the second displacement meter with time. And an electronic control unit that controls the operation of the motor so as to be proportional to the temporal change amount of the output difference, so that the differential handle can be obtained in a small, light, and highly accurate form..
[0131]
According to the invention described in claim 6,In a range where the temporal change amount of the difference between the outputs of the first and second displacement meters is equal to or less than the first reference value, a dead zone that does not cause the proportional relationship is set. Only advance the phase to help avoid obstacles so that it can match human sensitivity.
[0132]
According to the invention of claim 7,The following device includes a motor and a correction driving means provided between the steering handle and the steering shaft for enabling relative rotation of the steering handle and the steering shaft and detecting a relative rotational displacement of the steering handle and the steering shaft. A first displacement meter, a second displacement meter that detects a substantial rotational displacement of the steering shaft with respect to the vehicle body, and an output of the second displacement meter that is the difference between the output of the first and second displacement meters. An electronic control unit that controls the operation of the motor in proportion to the amount of change over time, so that the differential handle can be obtained in a small, light, and highly accurate form..
[0133]
Claim 8According to the above, the output of the second displacement meter when the temporal change amount of the difference between the outputs of the first and second displacement meters increases, and the second displacement meter when the temporal change amount decreases Since the proportional relationship is set such that hysteresis occurs between the output of the obstacle and the avoidance action of the obstacle, the behavior is distinguished from the subsequent action to change the characteristics. , But in the subsequent steering, it is possible to obtain a natural steering feeling as much as possible.
[0134]
According to the invention of claim 9,In a range where the temporal change amount of the difference between the outputs of the first and second displacement meters is smaller than the second reference value, a dead zone that does not cause the proportional relationship is set. Advance the phase to help avoid obstacles and match human sensitivity.
[0135]
According to the invention described in claim 10,In the dead zone where the output of the second displacement meter is substantially present, the operation of the motor is controlled by the electronic control unit so that the output of the second displacement meter is set to "0". Can eliminate the inclination of the steering wheel.
[0136]
According to the invention described in claim 11,When the output of the second displacement meter is set to "0", the operation speed of the motor is controlled to the predetermined speed, so that when the inclination of the steering handle is eliminated, the steering handle can be returned to the original position without a sense of incongruity..
[0137]
According to the invention of claim 12,As the vehicle speed exceeds the reference vehicle speed, the proportional relationship is weakened or eliminated, so that when the vehicle speed is sufficiently high and the response of the vehicle is high, the differential steering wheel correction is not performed, and the differential steering wheel correction is performed. The steering wheel can be returned to the original position when the reference vehicle speed is exceeded halfway.
[0138]
According to the invention of claim 13,Since the correction driving means includes an operating member connected to the motor and a locking member that engages with the operating member and regulates an operating range of the operating member, the steering handle of the steering handle is engaged after the engagement of the operating member and the locking member. Steering allows the steering shaft to rotate reliably.
[0139]
The invention according to claim 14According to the present invention, the correction driving means includes a switch that detects that the motor has operated to the limit of the operation range and shuts off the power supply to the motor, so that it is possible to reliably prevent an overcurrent from flowing to the motor. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle steering system according to a first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3;
FIG. 5 is an exploded perspective view of a connecting portion between a first potentiometer and a steering shaft.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a control device for controlling the operation of the motor.
FIG. 7 is a diagram showing a control characteristic map.
FIG. 8 is a flowchart showing a motor control algorithm.
FIG. 9 is a diagram showing a change of a target correction steering angle calculation gain accompanying a change in vehicle speed.
FIG. 10 is a diagram showing a control characteristic map of the second embodiment.
FIG. 11 is a flowchart showing a motor control algorithm.
FIG. 12 is a diagram illustrating a change in a target correction steering angle calculation gain with a change in vehicle speed.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a control device for controlling the operation of a motor according to a third embodiment.
FIG. 14 is a flowchart showing a motor control algorithm.
FIG. 15 is a control conceptual diagram for explaining correction of a steering gear ratio when receiving a crosswind.
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a control device for controlling the operation of the motor in the fourth embodiment.
FIG. 17 is a flowchart showing a motor control algorithm.
FIG. 18 is a control conceptual diagram for explaining correction of a steering gear ratio when a yaw rate occurs.
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a control device for controlling the operation of the motor in the fifth embodiment.
FIG. 20 is a diagram showing a gain characteristic map.
FIG. 21 is a flowchart showing a part of a control algorithm.
FIG. 22 is a flowchart showing the rest of the control algorithm.
FIG. 23 is a conceptual diagram of control.
FIG. 24 is a flowchart showing a part of the control algorithm of the sixth embodiment.
FIG. 25 is a flowchart showing the rest of the control algorithm.
FIG. 26 is a control conceptual diagram.
FIG. 27 is an overall configuration diagram of a vehicle steering system corresponding to FIG. 1 of a seventh embodiment.
[Explanation of symbols]
5 Steering handle
61, 6Two···Steering shaft
7 Front wheel as steering wheel
8 ... Steering mechanism
18 ・ ・ ・ Airbag module
20 ・ ・ ・ Airbag
30... Correction driving means
31 ・ ・ ・ Motor
34 ・ ・ ・ Output shaft
36 ... Housing half as locking member
41 ... Worm gear as operating member
47, 48 ... switch
50 ... empty space
51: Corrected steering angle sensor as first displacement meter
521, 52Two... Actual steering angle sensor as second displacement meter
80: Transmission shaft as input shaft
661, 66Two, 66Three, 66Four... Electronic control units
67 ・ ・ ・ Vehicle speed sensor
74 ... lateral acceleration sensor
75 ・ ・ ・ Yaw rate sensor

Claims (14)

ステアリングハンドル（５）と、該ステアリングハンドル（５）の操作に応じて回転作動するステアリングシャフト（６1 ，６2 ）と、ステアリングシャフト（６1 ，６2 ）の回転運動を操向輪（７）の転向運動に変換する操向機構（８）とを備える車両用操舵装置において、モータ（３１）を含むとともにステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）に相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）間に設けられる補正駆動手段（３０）と、ステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の相対回転変位量を検出する第１の変位計（５１）と、ステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）と、第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力に比例した変位が第１の変位計（５１）の出力に出現するように前記モータ（３１）の作動を制御する電子制御ユニット（６６ 1 ，６６ 2 ，６６ 3 ）とを備え、第１および第２の変位計（５１；５２ 1 ，５２ 2 ）の出力間の比例関係が車速センサ（６７）の出力および操舵角度に依存して定められることを特徴とする車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。A steering handle (5), said steering shaft which rotates actuated in response to operation of the steering wheel (5) (6 1, 6 2), a steering shaft (6 1, 6 2) steering wheel rotational movement (7 the vehicular steering device comprising a steering mechanism (8) for converting the turning motion of the) results in a relative rotational movement with including a motor (31) to the steering wheel (5) and the steering shaft (6 1, 6 2) a steering handle as possible to be (5) and the steering shaft (6 1, 6 2) is provided between the correction drive means (30), relative rotation of the steering wheel (5) and the steering shaft (6 1, 6 2) a first displacement meter for detecting a displacement amount (51), a substantial rotary converter relative to the vehicle body of the steering shaft (6 1, 6 2) Second displacement meter for detecting the amount (52 1, 52 2), the displacement in proportion to the output of the second displacement gauge (52 1, 52 2) appears in the output of the first displacement gauge (51) And an electronic control unit (66 1 , 66 2 , 66 3 ) for controlling the operation of the motor (31), so that the output between the first and second displacement meters (51; 52 1 , 52 2 ) is provided. An apparatus for correcting a steering gear ratio in a vehicle steering system, wherein a proportional relationship is determined depending on an output of a vehicle speed sensor (67) and a steering angle . 第１および第２の変位計（５１；５２ 1 ，５２ 2 ）の出力間の比例関係が、車速増加時と車速減少時とで異なって設定されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 2. The vehicle according to claim 1 , wherein the proportional relationship between the outputs of the first and second displacement meters (51; 52 1 , 52 2 ) is set differently when the vehicle speed increases and when the vehicle speed decreases. Correction device for the steering gear ratio in a steering device for automobiles. ステアリングハンドル（５）と、該ステアリングハンドル（５）の操作に応じて回転作動するステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）と、ステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の回転運動を操向輪（７）の転向運動に変換する操向機構（８）とを備える車両用操舵装置において、モータ（３１）を含むとともにステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）に相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）間に設けられる補正駆動手段（３０）と、ステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の相対回転変位量を検出する第１の変位計（５１）と、ステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）と、第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力に比例した変位が第１の変位計（５１）の出力に出現するように前記モータ（３１）の作動を制御する電子制御ユニット（６６ 1 ，６６ 2 ，６６ 3 ）とを備え、第１および第２の変位計（５１；５２ 1 ，５２ 2 ）の出力間の比例関係が、車速センサ（６７）の出力ならびに車両の横方向加速度を検出する横加速度センサ（７４）の出力に依存して定められることを特徴とする車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 A steering handle (5), said steering shaft which rotates actuated in response to operation of the steering wheel (5) (6 1, 6 2), a steering shaft (6 1, 6 2) steering wheel rotational movement (7 the vehicular steering device comprising a steering mechanism (8) for converting the turning motion of the) results in a relative rotational movement with including a motor (31) to the steering wheel (5) and the steering shaft (6 1, 6 2) The correction drive means (30) provided between the steering handle (5) and the steering shaft (6 1 , 6 2 ) to enable the relative rotation of the steering handle (5) and the steering shaft (6 1 , 6 2 ) a first displacement meter for detecting a displacement amount (51), a substantial rotary converter relative to the vehicle body of the steering shaft (6 1, 6 2) Second displacement meter for detecting the amount (52 1, 52 2), the displacement in proportion to the output of the second displacement gauge (52 1, 52 2) appears in the output of the first displacement gauge (51) And an electronic control unit (66 1 , 66 2 , 66 3 ) for controlling the operation of the motor (31), so that the output between the first and second displacement meters (51; 52 1 , 52 2 ) is provided. proportionality, the vehicle speed sensor (67) output and steering gear ratio in the vehicle dual steering apparatus you characterized in that it is determined in dependence on the output of the lateral acceleration sensor (74) for detecting a lateral acceleration of the vehicle Correction device. ステアリングハンドル（５）と、該ステアリングハンドル（５）の操作に応じて回転作動するステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）と、ステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の回転運動を操向輪（７）の転向運動に変換する操向機構（８）とを備える車両用操舵装置において、モータ（３１）を含むとともにステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）に相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）間に設けられる補正駆動手段（３０）と、ステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の相対回転変位量を検出する第１の変位計（５１）と、ステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）と、第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力に比例した変位が第１の変位計（５１）の出力に出現するように前記モータ（３１）の作動を制御する電子制御ユニット（６６ 1 ，６６ 2 ，６６ 3 ）とを備え、第１および第２の変位計（５１；５２ 1 ，５２ 2 ）の出力間の比例関係が、車速センサ（６７）の出力ならびに車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ（７５）の出力に依存して定められることを特徴とする車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 A steering handle (5), said steering shaft which rotates actuated in response to operation of the steering wheel (5) (6 1, 6 2), a steering shaft (6 1, 6 2) steering wheel rotational movement (7 the vehicular steering device comprising a steering mechanism (8) for converting the turning motion of the) results in a relative rotational movement with including a motor (31) to the steering wheel (5) and the steering shaft (6 1, 6 2) The correction drive means (30) provided between the steering handle (5) and the steering shaft (6 1 , 6 2 ) to enable the relative rotation of the steering handle (5) and the steering shaft (6 1 , 6 2 ) a first displacement meter for detecting a displacement amount (51), a substantial rotary converter relative to the vehicle body of the steering shaft (6 1, 6 2) Second displacement meter for detecting the amount (52 1, 52 2), the displacement in proportion to the output of the second displacement gauge (52 1, 52 2) appears in the output of the first displacement gauge (51) And an electronic control unit (66 1 , 66 2 , 66 3 ) for controlling the operation of the motor (31), so that the output between the first and second displacement meters (51; 52 1 , 52 2 ) is provided. proportionality, output and correcting device of the steering gear ratio in the vehicle dual steering apparatus you characterized in that it is determined in dependence on the output of the yaw rate sensor (75) for detecting a yaw rate of the vehicle speed sensor (67). ステアリングハンドル（５）と、該ステアリングハンドル（５）の操作に応じて回転作動するステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）と、ステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の回転運動を操向輪（７）の転向運動に変換する操向機構（８）とを備える車両用操舵装置において、モータ（３１）を含むとともにステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）に相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）間に設けられる補正駆動手段（３０）と、ステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の相対回転変位量を検出する第１の変位計（５１）と、ステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）と、第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力の時間的変化量が第１および第２の変位計（５１；５２ 1 ，５２ 2 ）の出力の差の時間的変化量に比例するように前記モータ（３１）の作動を制御する電子制御ユニット（６６ 4 ）とを含むことを特徴とする車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 A steering handle (5), said steering shaft which rotates actuated in response to operation of the steering wheel (5) (6 1, 6 2), a steering shaft (6 1, 6 2) steering wheel rotational movement (7 the vehicular steering device comprising a steering mechanism (8) for converting the turning motion of the) results in a relative rotational movement with including a motor (31) to the steering wheel (5) and the steering shaft (6 1, 6 2) The correction drive means (30) provided between the steering handle (5) and the steering shaft (6 1 , 6 2 ) to enable the relative rotation of the steering handle (5) and the steering shaft (6 1 , 6 2 ) a first displacement meter for detecting a displacement amount (51), a substantial rotary converter relative to the vehicle body of the steering shaft (6 1, 6 2) The second displacement gauge (52 1, 52 2), the second displacement gauge (52 1, 52 2) the temporal change amount is a first and second displacement meter output for detecting an amount (51; 52 in 1, 52 2) an electronic control unit (66 4 for controlling the operation of said motor (31) to be proportional to the temporal change amount of the difference between the outputs of) the vehicle dual steering apparatus comprising the Steering gear ratio correction device. 第１および第２の変位計（５１；５２ 1 ，５２ 2 ）の出力の差の時間的変化量が第１の基準値以下である範囲には、前記比例関係を生じさせない不感帯が設定されることを特徴とする請求項５記載の車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 A dead zone that does not cause the proportional relationship is set in a range in which the temporal change amount of the difference between the outputs of the first and second displacement meters (51; 52 1 , 52 2 ) is equal to or less than the first reference value. correction apparatus of the steering gear ratio in the steering apparatus for a vehicle according to claim 5 Symbol mounting, characterized in that. ステアリングハンドル（５）と、該ステアリングハンドル（５）の操作に応じて回転作動するステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）と、ステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の回転運動を操向輪（７）の転向運動に変換する操向機構（８）とを備える車両用操舵装置において、モータ（３１）を含むとともにステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）に相対回転運動を生じさせることを可能としてステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）間に設けられる補正駆動手段（３０）と、ステアリングハンドル（５）およびステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の相対回転変位量を検出する第１の変位計（５１）と、ステアリングシャフト（６ 1 ，６ 2 ）の車体に対する実質的な回転変位量を検出する第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）と、第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力が第１および第２の変位計（５１；５２ 1 ，５２ 2 ）の出力の差の時間的変化量に比例するように前記モータ（３１）の作動を制御する電子制御ユニット（６６ 4 ）とを含むことを特徴とする車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 A steering handle (5), said steering shaft which rotates actuated in response to operation of the steering wheel (5) (6 1, 6 2), a steering shaft (6 1, 6 2) steering wheel rotational movement (7 the vehicular steering device comprising a steering mechanism (8) for converting the turning motion of the) results in a relative rotational movement with including a motor (31) to the steering wheel (5) and the steering shaft (6 1, 6 2) The correction drive means (30) provided between the steering handle (5) and the steering shaft (6 1 , 6 2 ) to enable the relative rotation of the steering handle (5) and the steering shaft (6 1 , 6 2 ) a first displacement meter for detecting a displacement amount (51), a substantial rotary converter relative to the vehicle body of the steering shaft (6 1, 6 2) Second displacement meter for detecting the amount (52 1, 52 2), the second displacement gauge (52 1, 52 2) the output of the first and second displacement gauge (51; 52 1, 52 2) the steering gear ratio in the vehicle dual steering apparatus you comprising an electronic control unit for controlling the operation of said motor (31) to be proportional (66 4) on the temporal change amount of the difference between the outputs of the Correction device. 第１および第２の変位計（５１；５２ 1 ，５２ 2 ）の出力の差の時間的変化量が増加するときの第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力と、前記時間的変化量が減少するときの第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力との間にヒステリシスが生じるように前記比例関係が設定されることを特徴とする請求項７記載の車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 The output of the second displacement meter (52 1 , 52 2 ) when the temporal change in the difference between the output of the first and second displacement meters (51; 52 1 , 52 2 ) increases ; the second displacement gauge (52 1, 52 2) of the proportional steering vehicle according to claim 7, wherein the is set so that hysteresis is generated between the output when the amount of change is reduced A device for correcting the steering gear ratio in the device. 第１および第２の変位計（５１；５２1 ，５２2 ）の出力の差の時間的変化量が第２の基準値より小さい範囲には、前記比例関係を生じさせない不感帯が設定されることを特徴とする請求項７記載の車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。A dead zone that does not cause the proportional relationship is set in a range where the temporal change in the difference between the outputs of the first and second displacement meters (51; 52 1 , 52 2 ) is smaller than the second reference value. The steering gear ratio correction device in the vehicle steering system according to claim 7, wherein: 第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力が実質的に存在する不感帯では、第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力を「０」にすべくモータ（３１）の作動が電子制御ユニット（６６ 4 ）により制御されることを特徴とする請求項６または９記載の車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 In the dead zone the output of the second displacement gauge (52 1, 52 2) is substantially present, the operation of the motor (31) in order to a second displacement meter output (52 1, 52 2) to "0" The steering gear ratio corrector in the vehicle steering system according to claim 6 or 9, wherein is controlled by an electronic control unit (66 4 ) . 第２の変位計（５２ 1 ，５２ 2 ）の出力を「０」にする際にモータ（３１）の作動速度が所定速度に制御されることを特徴とする請求項１０記載の車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 The second displacement gauge (52 1, 52 2) for steering a vehicle according to claim 1 0, wherein the operating speed of the motor (31) output when the "0" is being controlled to a predetermined speed of A device for correcting the steering gear ratio in the device. 車速が基準車速を超えるのに応じて前記比例関係が弱められるか、解消されることを特徴とする請求項第５または７記載の車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 8. The steering gear ratio correcting device according to claim 5 , wherein the proportional relationship is weakened or eliminated as the vehicle speed exceeds a reference vehicle speed . 前記補正駆動手段（３０）は、モータ（３１）に連なる作動部材（４１）と、該作動部材（４１）に係合して作動部材（４１）の作動範囲を規制する係止部材（３６）とを備えることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 The correction driving means (30) includes an operating member (41) connected to the motor (31), and a locking member (36) that engages with the operating member (41) to regulate an operating range of the operating member (41). DOO correction device of the steering gear ratio in the vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it comprises. 前記補正駆動手段（３０）は、作動範囲の限界までモータ（３１）が作動したことを検出して該モータ（３１）への電力供給を遮断するスイッチ（４７，４８）を備えることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の車両用操舵装置における操向ギア比の補正装置。 The correction driving means (30) is provided with switches (47, 48) for detecting that the motor (31) has been operated to the limit of the operating range and for interrupting the supply of power to the motor (31). correction equipment of the steering gear ratio in the vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 13.
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