JP3586782B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵手段と舵取機構が機械的に非連結の車両用操舵装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
ステアリングホイールからなる操舵手段及び舵取機構が機械的に非連結の車両用操舵装置(以下、リンクレスステアリングという)は、動力舵取機構における舵取補助用のアクチュエータと同様に、舵取機構に舵取用のアクチュエータとしての電動モータを配してなり、ステアリングホイールの操舵角の検出結果に基づいて前記電動モータを駆動することにより、前記ステアリングホイールの操舵に応じた舵取りを行なわせる構成となっている。
【0003】
前記ステアリングホイールは、その下側に突出する回転軸で車体の適宜部に回転自在に保持されている。前記回転軸の中途部には、ウォームギヤ及びピニオンギヤを組み合わせてなる運動変換機構が設けられ、そこに電磁クラッチを介して電動モータを用いてなる反力アクチュエータが繋げられている。この反力アクチュエータは、車速の高低とステアリングホイールの操舵角度の大小とに応じて大小となる操舵方向と逆方向の力(反力)を前記回転軸に加える作用をなしている。
【0004】
また、前記回転軸の下端には一端を車体の適宜部に固定された捩じればねが同軸的に繋がれている。この捩じればねは、前記反力アクチュエータが故障し、前記電磁クラッチを強制的に切り離したときにおいても、前記回転軸へある程度の反力を与えるためのものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
さて、従来の連結型の車両用操舵装置において、例えば、坂道で駐車する時に車輪を路肩側に転舵して縁石に押し当て、車輪が動かないようにすることがあるが、このときステアリングホイールは、舵取機構とラックアンドピニオン機構の如き運動変換機構を介して連結されているため、転舵状態で運転者がステアリングホイールから手を離し、エンジン停止のためのキースイッチをオフにした後、前記ステアリングホイールは車輪の転舵方向に一致した状態から回転することはない。
【0006】
ところが、リンクレスステアリングにおいては、同様にして駐車時に転舵状態で運転者がステアリングホイールから手を離し、キースイッチをオフにしたとき、前記電磁クラッチが切り離され、前記捩じればねの弾性力に伴って前記ステアリングホイールは中立位置に戻される。そして、エンジンを再始動する時に前記ステアリングホイールの回転位置が車輪の転舵方向と一致していないという問題があった。
【0007】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、実際の車輪の向きを舵取機構の舵角に基づいて検出し、車両の始動時にステアリングホイールが車輪の向きに一致するように回転駆動させる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両用操舵装置は、車両の舵取機構と機械的に非連結の操舵手段と、該操舵手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、該操舵角検出手段の検出結果に応じて前記舵取機構に舵取力を加えるアクチュエータと、前記操舵手段を中立方向へ付勢する手段とを備えている車両用操舵装置において、前記舵取機構の舵角を検出する舵角検出手段と、車両の始動時に前記操舵角を前記舵角に応じた位置に一致させるべく前記操舵手段を回転する手段とを備えていることを特徴とする。
【0009】
本発明に係る車両用操舵装置によれば、前記舵角検出手段が実際の車輪の舵角を検出し、中立位置に戻された操舵手段を車両の始動時に前記舵角に応じた回転位置へ駆動するので、前記操舵角及び前記舵角を一致した状態にすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示すブロック図である。
【0011】
本発明における車両用操舵装置は、車体の左右に配された一対の舵取用の車輪10,10に舵取動作を行なわせるための舵取機構1と、該舵取機構1とは機械的に非連結の操舵手段たるステアリングホイール2と、該ステアリングホイール2に反力を付与する反力アクチュエータ3と、マイクロプロセッサを用いてなる舵取制御部4とを備え、ステアリングホイール2の操舵に応じた舵取制御部4の動作により、舵取機構1に配したアクチュエータとしての舵取モータ5を駆動回路5aを介して駆動し、該舵取機構1を動作させる構成となっている。
【0012】
前記舵取機構1は、車体の左右方向に設けられてその軸方向に移動する操舵軸11の両端部と、左右の車輪10,10を支持するナックルアーム12,12とを、各別のタイロッド13,13により連結し、操舵軸11の左右両方向への移動によりタイロッド13,13を介してナックルアーム12,12を押し引きし、前記車輪10,10を左右に転舵させるものであり、この転舵は、操舵軸11の中途部に設けられた舵取モータ5の回転を、適宜の運動変換機構により操舵軸11の軸方向運動に変換して行われる。
【0013】
一方のタイロッド13及び操舵軸11の連結部と、該操舵軸11を軸方向への摺動自在に支承する操舵軸ハウジング14とを跨いで、直線摺動形ポテンショメータからなるタイロッド変位センサ15(舵角検出手段)が架設されており、前記操舵軸ハウジング14に対する前記タイロッド13の軸方向変位を検出している。検出結果は舵取制御部4に与えられ、所定の演算を行なうことによって舵角に変換される。
【0014】
前記ステアリングホイール2は、その下側に突出する回転軸30で車体の適宜部に回転自在に保持されている。前記回転軸30の中途には操舵角センサ33が付設されており、前記ステアリングホイール2の操舵角度(操舵角)をその方向も含めて検出しており、検出結果は舵取制御部4に与えられている。
【0015】
前記回転軸30上の前記操舵角センサ33の上側にはウォームギヤ及びピニオンギヤを組み合わせてなる運動変換機構が設けられ、更にそれに電磁クラッチ3bを介して電動モータを用いてなる反力アクチュエータ3が繋げられており、図示しない車体の適宜部位に設けられ、前輪又は後輪の回転速度を検出する回転速度センサを用いてなる車速センサ6からの出力と前記操舵角センサ33からの出力とに応じたモータ電流を駆動回路3aを介して前記反力アクチュエータ3に通電することにより、車速の高低及び操舵角の大小に応じて大小となる操舵方向と逆方向に力(反力)を前記回転軸30に加える作用をなしている。従って、ステアリングホイール2の回転操舵には、反力アクチュエータ3が発生する反力に抗する操舵トルクを加える必要がある。なお、ステアリングホイール2に加えられる操舵トルクは、前記回転軸30に付設されたトルクセンサ32により検出され、この検出結果は舵取制御部4に与えられる。
【0016】
また、前記回転軸30の下端には一端を車体の適宜部に固定された捩じればね31が同軸的に繋がれている。この捩じればね31は、前記反力アクチュエータ3が故障し、前記電磁クラッチ3bを強制的に切り離したときにおいても、前記回転軸30へある程度の反力を与えるためのものである。
【0017】
以上の如く舵取制御部4は、実際に生じている舵取りの状態が前記タイロッド変位センサ15からの入力として与えられ、またステアリングホイール2の操舵の状態が前記操舵角センサ33からの入力として与えられ、ステアリングホイール2に加えられる反力の大きさ及び方向が前記トルクセンサ32からの入力として夫々与えられている。
【0018】
一方、舵取制御部4の出力は、前述した如くステアリングホイール2に反力を付与する反力アクチュエータ3と、舵取機構1に舵取動作を行なわせるための舵取モータ5とに、各別の駆動回路3a,5aを介して与えられており、反力アクチュエータ3及び舵取モータ5は舵取制御部4からの作動信号に応じて各別の動作を行なうようにしてある。
【0019】
このような構成の車両用操舵装置において、舵取制御部4はステアリングホイール2の操舵角θ及び車速センサ6からの車速に基づいて目標舵角を演算し、この目標舵角とタイロッド変位センサ15の出力から算出された舵取機構1の実際の舵角との偏差に基づいて、舵取機構1の舵角が前記目標舵角に一致するように舵取モータ5を駆動する制御を行なう。
【0020】
一方、エンジン始動時には前記舵取制御部4は、これとは逆の動作を行ない、前記始動時に与えられる前記操舵角θ及び前記舵角に基づいて、該舵角に応じたステアリングホイール2の回転位置、即ち目標操舵角Θを演算し、前記操舵角θが目標操舵角Θに一致するように反力アクチュエータ3を駆動する制御を行なうようにしてある。
【0021】
図2は、舵取制御部4の動作内容を示すフローチャートである。エンジン始動のためのキースイッチの状態を確認し(ステップ1)、オンの状態である場合、まず操舵角センサ33及びタイロッド変位センサ15の出力を読込む(ステップ2)。次いで読込んだタイロッド変位から舵角を算出し、その舵角に応じた目標操舵角Θを算出する(ステップ3)。そして目標操舵角Θを検出した操舵角θと比較し(ステップ4)、異なる場合、反力アクチュエータ3に所定のモータ電流を通電する作動信号を駆動回路3aに与える(ステップ5)。そしてステップ1からステップ3を繰り返し、操舵角θが目標操舵角Θと一致したときに図示しないコンソールパネル上のランプ等の表示手段により運転者に発進可の報知を行ない(ステップ6)、動作を終了する。また動作の途中でキースイッチがオフにされた場合にも動作を終了する。
【0022】
なお、ステアリングホイール2の回転位置を目標操舵角Θに戻すために反力アクチュエータ3は、捩じればね31より大きい回転力を前記回転軸30に与えることは言うまでもない。
【0023】
このように構成された車両用操舵装置において、転舵した状態でキースイッチをオフとし、運転者がステアリングホイール2から手を離した後で捩じればね31により前記ステアリングホイール2が中立位置に戻されるが、始動時にステアリングホイール2の操舵角を舵取機構1の舵角に一致させることができる。
【0024】
以上の実施の形態は、本発明に係る車両用操舵装置の一例を示すものであり、反力アクチュエータ3の構成を限定するものではなく、また、操舵手段として、ステアリングホイール2に代えて、レバー、ジョイスティック等の他の操舵手段を用いることができることは言うまでもない。
【0025】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明に係る車両用操舵装置においては、中立方向へ付勢する手段によって中立位置に戻された操舵手段が、始動時に実際の車輪の方向に一致するように回転させることができるので、運転者の予期しない方向に自動車が進み出すことがなく発進できる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用操舵装置の構成を示すブロック図である。
【図2】舵取制御部の動作内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 舵取機構
2 ステアリングホイール
3 反力アクチュエータ
4 舵取制御部
5 舵取モータ
15 タイロッド変位センサ
30 回転軸
31 捩じればね
32 トルクセンサ
33 操舵角センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a vehicle steering system in which a steering unit and a steering mechanism are mechanically disconnected from each other.
[0002]
[Prior art]
A vehicle steering system (hereinafter referred to as a linkless steering) in which a steering means including a steering wheel and a steering mechanism are mechanically disconnected from each other is provided in a steering mechanism in the same manner as a steering assist actuator in a power steering mechanism. An electric motor as a steering actuator is provided, and the electric motor is driven based on a detection result of a steering angle of a steering wheel, whereby steering according to the steering of the steering wheel is performed. ing.
[0003]
The steering wheel is rotatably held at an appropriate portion of the vehicle body by a rotating shaft projecting downward. A movement conversion mechanism comprising a combination of a worm gear and a pinion gear is provided in the middle of the rotating shaft, and a reaction actuator using an electric motor is connected to the movement conversion mechanism via an electromagnetic clutch. The reaction force actuator has a function of applying a force (reaction force) in a direction opposite to the steering direction, which becomes large or small according to the level of the vehicle speed and the magnitude of the steering angle of the steering wheel, to the rotating shaft.
[0004]
In addition, a torsion screw having one end fixed to an appropriate portion of the vehicle body is coaxially connected to the lower end of the rotating shaft. This twisting is for applying a certain amount of reaction force to the rotating shaft even when the reaction force actuator breaks down and the electromagnetic clutch is forcibly disengaged.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a conventional connection type vehicle steering device, for example, when parking on a slope, the wheels may be steered to the road shoulder side and pressed against the curb to prevent the wheels from moving. Is connected via a steering mechanism and a motion conversion mechanism such as a rack-and-pinion mechanism, the driver releases his / her hand from the steering wheel in a steered state and turns off a key switch for stopping the engine. The steering wheel does not rotate from a state in which the steering wheel coincides with the turning direction of the wheel.
[0006]
However, in the linkless steering, similarly, when the driver releases his / her hand from the steering wheel in a steering state during parking and turns off the key switch, the electromagnetic clutch is disengaged, and the elastic force of the twisting spring is accompanied. Thus, the steering wheel is returned to the neutral position. Then, when the engine is restarted, there is a problem that the rotational position of the steering wheel does not match the turning direction of the wheel.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and detects the actual direction of a wheel based on the steering angle of a steering mechanism, and rotates the steering wheel so as to match the direction of the wheel when the vehicle starts. It is an object to provide a vehicle steering device to be driven.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A vehicle steering system according to the present invention includes a steering unit mechanically disconnected from a steering mechanism of a vehicle, a steering angle detection unit that detects a steering angle of the steering unit, and a detection result of the steering angle detection unit. A steering angle detecting device for detecting a steering angle of the steering mechanism in a vehicle steering system including an actuator for applying a steering force to the steering mechanism in response thereto, and means for urging the steering means in a neutral direction. Means for rotating the steering means so that the steering angle coincides with a position corresponding to the steering angle when the vehicle is started.
[0009]
According to the steering apparatus for a vehicle according to the present invention, the steering angle detecting means detects the actual steering angle of the wheel, and shifts the steering means returned to the neutral position to a rotation position corresponding to the steering angle when the vehicle starts. Since the driving is performed, the steering angle and the steering angle can be brought into the same state.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a vehicle steering system according to the present invention.
[0011]
In the vehicle steering system according to the present invention, a
[0012]
The
[0013]
A tie rod displacement sensor 15 (a rudder) composed of a linear sliding type potentiometer straddles a connecting portion between one
[0014]
The
[0015]
Above the
[0016]
A
[0017]
As described above, the steering control unit 4 provides the actually generated steering state as an input from the tie
[0018]
On the other hand, the output of the steering control unit 4 is transmitted to the
[0019]
In the vehicle steering system having such a configuration, the steering control unit 4 calculates a target steering angle based on the steering angle θ of the
[0020]
On the other hand, when the engine is started, the steering control unit 4 performs the reverse operation, and based on the steering angle θ and the steering angle given at the time of starting, the rotation of the
[0021]
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the steering control unit 4. The state of the key switch for starting the engine is confirmed (step 1). If the key switch is on, the outputs of the
[0022]
It is needless to say that the
[0023]
In the vehicle steering system configured as described above, the key switch is turned off when the vehicle is steered, and the
[0024]
The above embodiment shows an example of the vehicle steering system according to the present invention, and does not limit the configuration of the
[0025]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the vehicle steering system according to the present invention, the steering means returned to the neutral position by the means for biasing in the neutral direction is rotated so as to match the actual wheel direction at the time of starting. Therefore, the present invention has an excellent effect that the vehicle can be started in a direction unexpected by the driver without starting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle steering system according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation content of a steering control unit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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