JP3923691B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
車両用操舵装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3923691B2 JP3923691B2 JP29272699A JP29272699A JP3923691B2 JP 3923691 B2 JP3923691 B2 JP 3923691B2 JP 29272699 A JP29272699 A JP 29272699A JP 29272699 A JP29272699 A JP 29272699A JP 3923691 B2 JP3923691 B2 JP 3923691B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steering
- operation member
- wheel
- angle
- actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置においては、ステアリングホイールを模した回転操作部材の回転操作に応じて制御される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車輪に伝達する。
【０００３】
また、その車輪に作用する操舵抵抗に応じたトルクを操作部材に作用させる操作用アクチュエータを設けることで、ステアリングホイールと車輪とが機械的に連結された通常の車両と同様の操舵フィーリングをドライバーに付与している。さらに、ステアリングホイールと車輪とが機械的に連結された通常の車両においてはセルフアライニングトルクがステアリングホイールに作用することから、ステアバイワイヤシステムにおいては操作部材を直進操舵位置に復帰させるトルクを弾力に基づき発生させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、左右何れかに操舵した状態で駐停車し、操作用アクチュエータにより操作部材に付与されるトルクが解除された場合、ドライバーが操作部材から手を離すと、上記弾力の作用により操作部材は直進操舵位置に復帰するが、車輪は直進操舵位置に復帰しない。そのため、次に発車する際に操作部材の位置と舵角とが対応しないという問題がある。
【０００５】
また、ステアバイワイヤシステムを採用した車両においては、操舵用アクチュエータの誤動作や故障等におけるフェールセーフのため、そのような異常時は操舵用アクチュエータによる舵角制御を解除し、操作部材を車輪に機械的に連結する手段を設けている。
しかし、フェールセーフのために操作部材と車輪とが機械的に連結される時、ドライバーに路面から車輪を介して操舵抵抗が作用するため、操舵に要するトルクが急激に変化し、操作部材が不慮に動いてしまうおそれがある。
【０００６】
さらに、ステアバイワイヤシステムを採用した車両においては、舵角の変化を一定範囲に規制する車輪側ストッパーとは別に、操作部材の回転操作角度の変化を一定範囲に規制する操作部材側ストッパーを設け、操作部材の操作量を低減することが望まれている。
しかし、その操作部材側ストッパーにより許容される操作部材の最大回転操作角度が小さいと、その操作部材と車輪とが機械的に連結された時に舵角が大きくなると、操作部材側ストッパーにより操作部材の回転が阻止されることになるため、路面側から車輪を介して操作部材側が衝撃を受けて破損するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決することのでき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】
本発明は、回転操作部材と、操舵用アクチュエータと、その操作部材の回転操作量に応じて操舵用アクチュエータを制御する制御手段と、その操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その動きに応じて舵角が変化するようにその車輪に伝達する手段と、その操作部材を直進操舵位置に復帰させるトルクを弾力に基づき発生する手段と、その操作部材に作用するトルクを発生する操作用アクチュエータと、その操作用アクチュエータの発生トルクの制御手段と、その操作部材を車輪に、その操作部材の操作量に応じて舵角が変化するように機械的に連結可能、かつ、その連結を解除可能な手段とを備え、その操作用アクチュエータは、車速が零であってエンジン作動時は前記弾力に基づくトルクに釣り合うトルクを発生するように制御され、その操舵用アクチュエータによる舵角制御の異常時、および、車速が零であってエンジン停止信号が出力される時、その操作部材は車輪に機械的に連結され、車速が零であってエンジン停止信号が出力される時、その操作部材が車輪に機械的に連結された後に前記操作用アクチュエータのトルク発生が解除されることを特徴とする。
本発明の構成によれば、駐停車することで車速が零になり、エンジン停止信号が出力されると、操作部材は車輪に機械的に連結される。この操作部材と車輪の連結後に、操作部材を直進操舵位置に復帰させる弾力に基づくトルクに釣り合う操作用アクチュエータの発生トルクが零とされる。これにより、左右何れかに操舵された状態で駐停車した後にドライバーが操作部材から手を離しても、操作部材のみが車輪とは独立して直進操舵位置に復帰することはなく、次に発車する際に操作部材の位置と舵角とは対応する。
【０００９】
前記操作部材の回転操作角度の変化を一定範囲に規制する操作部材側ストッパーと、舵角の変化を一定範囲に規制する車輪側ストッパーとを備え、その操作部材と車輪とが機械的に連結される時、その操作部材側ストッパーによる操作部材の回転操作角度の変化の規制は解除され、その操作部材側ストッパーにより回転操作角度の変化が規制される時の操作部材の最大回転操作角度は、その操作部材と車輪とが機械的に連結され、且つ、その車輪側ストッパーにより舵角変化が規制される時の操作部材の最大回転操作角度よりも小さく設定されているのが好ましい。
これにより、正常動作時においては操作部材側ストッパーにより操作部材の回転操作角度を規制することで操作部材の操作量を低減できる。また、フェールセーフや駐停車の際に操作部材と車輪とが機械的に連結される時は、操作部材側ストッパーによる操作部材の回転操作角度の変化の規制を解除し、車輪側ストッパーにより規制することで、路面側から車輪を介して操作部材側に衝撃が作用することはない。
【００１０】
その操舵用アクチュエータによる舵角制御の異常時、その操作部材と車輪とが機械的に連結された後に前記操作用アクチュエータにより操舵補助力が付与されるのが好ましい。
これにより、フェールセーフのために操作部材と車輪とが機械的に連結される時に、操舵に要するトルクの急激な変化を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両の操舵装置は、ステアリングホイールを模した回転操作部材１の回転操作量に応じて制御される操舵用アクチュエータ２の動きを、その操作部材１を車輪４に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにステアリングギヤ３を介して車輪４に伝達する。
【００１２】
その操舵用アクチュエータ２は、例えばブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド７の動きは、タイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達される。そのステアリングギヤ３は、操舵用アクチュエータ２の動きを車輪４のトー角の変化に変換することで舵角を変化させることができれば構成は限定されず、公知のものを用いることができ、本実施形態では、車体に固定されるハウジング３ａと、このハウジング３ａ内において操舵用アクチュエータ２により回転駆動されるボールナット３ｂと、そのボールナット３ｂに噛み合うボールスクリュー３ｃとを有し、そのボールスクリュー３ｃがステアリングロッド７に一体化されている。
【００１３】
上記ステアリングロッド７の各端部近傍の外周それぞれに、車輪側ストッパー５ａ、５ｂが設けられている。一方の車輪側ストッパー５ａが上記ステアリングギヤ３のハウジング３ａの一端面に接することで、左操舵限界が規定され、他方の車輪側ストッパー５ｂがそのハウジング３ｂの他端面に接することで、右操舵限界が規定されている。すなわち、車輪側ストッパー５ａ、５ｂにより舵角の変化を一定範囲に規制している。
【００１４】
その操作部材１は、車体側により回転可能に支持される入力シャフト１０に同行回転するように接続されている。その操作部材１に作用するトルクを発生する操作用アクチュエータ１９が設けられている。この操作用アクチュエータ１９により操作部材１の操作反力を付与できる。この操作用アクチュエータ１９は、その入力シャフト１０と一体の出力軸を有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１５】
その操作部材１を直進操作位置に復帰させるトルクを弾力に基づき発生する弾力付与機構３０が設けられている。その操作部材１が操作状態でなくドライバーが操作力を付加しておらず、上記操作用アクチュエータ１９が入力シャフト１０にトルクを付加していない時、その弾力により操作部材１は直進操作位置に復帰する。なお、その操作部材１には回転位置を示す指標が設けられている。例えば通常の自動車と同様に、操作部材１を環状リム１ａと、入力シャフト１０と一体のハブ１ｂと、そのリム１ａとハブ１ｂとを連結するアーム１ｃにより構成し、そのアーム１ｃを指標として回転位置を示すことができる形状にする。
【００１６】
図２に示すように、その弾力付与機構３０は、上記回転シャフト１０と同軸心に一体化されることで上記操作部材１と同行回転するボールスクリューシャフト３１と、このスクリューシャフト３１を覆う筒状のハウジング３２と、そのハウジング３２の一端側（図２において上方側）に挿入固定される第１規制部材３３と、そのハウジング３２の他端側（図２において下方側）に挿入固定される第２規制部材３４を有する。両規制部材３３、３４は筒状で、互いに対してスクリューシャフト３１の軸方向の間隔をおいて配置される。そのハウジング３２は車体に例えばボルトにより固定され、各規制部材３３、３４はハウジング３２に例えば圧入されることで固定され、これにより、そのハウジング３２と各規制部材３３、３４は車体側部材とされている。そのスクリューシャフト３１は、そのハウジング３２と第２規制部材３４に嵌合されるベアリング３５、３６を介して車体側に支持される。
【００１７】
そのスクリューシャフト３１にボール３８を介してボールナット３９がねじ合わされる。そのナット３９は、本体３９ａと、この本体３９ａの外周に例えば圧入されることで一体化される筒状部材３９ｂと、この筒状部材３９ｂの両端外周から外方に突出する第１および第２のフランジ３９ｃ、３９ｄと、その筒状部材３９ｂの内周に例えば圧入されることで一体化される抜け止め部材３９ｅを有する。その筒状部材３９ｂは２部材３９ｂ′、３９ｂ″を例えばねじ合わせることで構成され、その外周に後述のスライダー４１、４２とバネ４３（弾性部材）の嵌合が可能とされている。
【００１８】
そのナット３９の各フランジ３９ｃ、３９ｄの外周と、上記各規制部材３３、３４の内周は、そのスクリューシャフト３１の軸方向に相対移動可能かつ軸中心に相対回転しないように、互いに対向すると共に非円形、例えば多角形に沿うものとされている。これにより、入力シャフト１０の回転により、ナット３９の車体側に対する軸方向移動が許容されると共に軸中心の回転は阻止される。
【００１９】
そのナット３９側の筒状部材３９ｂの外周に、環形状の第１スライダー４１と環形状の第２スライダー４２が、スクリューシャフト３１の軸方向に変位可能に嵌め合わされている。両スライダー４１、４２はスクリューシャフト３１の軸方向に沿って互いに間隔をおいて並列する。両スライダー４１、４２の間においてナット３９側の外周を囲むように圧縮コイルバネ４３が配置される。各スライダー４１、４２に、そのバネ４３の内部に向かい延びる筒状部４１ａ、４２ａが形成されている。両スライダー４１、４２によりバネ４３が挟まれることで、そのバネ４３は、第１スライダー４１にスクリューシャフト３１の一端に向かう（図２において上方に向かう）弾力を作用させ、第２スライダー４２にスクリューシャフト３１の他端に向かう（図２において下方に向かう）弾力を作用させる。
【００２０】
両スライダー４１、４２とバネ４３は、車体側部材である上記両規制部材３３、３４の間に配置される。その第１規制部材３３は第１スライダー４１に対向する第１阻止面３３ａを有する。その第２規制部材３４は第２スライダー４２に対向する第２阻止面３４ａを有する。両阻止面３３ａ、３４ａは、その間に両スライダー４１、４２とバネ４３が位置するように配置される。図２は、上記操作部材１が直進操舵位置にある時の状態を示し、この時、そのバネ４３の弾力により第１スライダー４１は第１阻止面３３ａに押し付けられ、第２スライダー４２は第２阻止面３４ａに押し付けられる。
【００２１】
また、両スライダー４１、４２とバネ４３は、ナット３９側である上記両フランジ３９ｃ、３９ｄの間に配置される。その第１フランジ３９ｃは第１スライダー４１に対向する第１受け面３９ｃ′を有する。その第２フランジ３９ｄは第２スライダー４２に対向する第２受け面３９ｄ′を有する。両受け面３９ｃ′、３９ｄ′は、その間に両スライダー４１、４２とバネ４３が位置するように配置される。操作部材１が直進操舵位置にある時、第１受け面３９ｃ′は第１阻止面３３ａと、第２受け面３９ｄ′は第２阻止面３４ａと、スクリューシャフト３１の軸方向において同一位置に配置される。
【００２２】
その操作部材１が直進操舵位置にある時、そのナット３９側の第１受け面３９ｃ′が第１スライダー４１に接することで、そのバネ４３の弾力により、そのスクリューシャフト３１の他端に向かう（図２において下方に向かう）ナット３９の変位が第１スライダー４１を介して規制される。
また、その操作部材１が直進操舵位置にある時、そのナット３９側の第２受け面３９ｄ′が第２スライダー４２に接することで、そのバネ４３の弾力により、そのスクリューシャフト３１の一端に向かう（図２において上方に向かう）ナット３９の変位が第２スライダー４２を介して規制される。
【００２３】
左操舵により、そのバネ４３の弾力に抗して、そのナット３９と第１スライダー４１は同行してスクリューシャフト３１の他端に向かい（図２において下方に向かい）変位する。図３は左操舵時の状態を示し、この時、そのバネ４３の弾力により第１スライダー４１は第１受け面３９ｃ′に押し付けられる。
右操舵により、そのバネ４３の弾力に抗して、そのナット３９と第２スライダー４２は同行してスクリューシャフト３１の一端に向かい（図２において上方に向かい）変位する。図４は右操舵時の状態を示し、この時、そのバネ４３の弾力により第２スライダー４２は第２受け面３９ｄ′に押し付けられる。
【００２４】
車体側部材である第２規制部材３４に、入力シャフト１０の軸方向に沿って伸縮可能な第１電動シリンダ５３が固定され、その第１電動シリンダ５３の伸縮ロッド５３ａの先端に第１操作部材側ストッパー５１が取り付けられている。図３において２点鎖線で示すように、その第１電動シリンダ５３の伸縮ロッド５３ａが伸長した状態で、その第１操作部材側ストッパー５１は規制位置とされる。その規制位置の第１操作部材側ストッパー５１にナット３９が接することで、操作部材１の操作が阻止され、左操作限界に至るものとされている。
【００２５】
また、その車体側部材であるハウジング３２に、入力シャフト１０の軸方向に沿って伸縮可能な第２電動シリンダ５４が固定され、その第２電動シリンダ５４の伸縮ロッド５４ａの先端に第２操作部材側ストッパー５２が取り付けられている。図４において２点鎖線で示すように、その第２電動シリンダ５４の伸縮ロッド５４ａが伸長した状態で、その第２操作部材側ストッパー５２は規制位置とされる。その規制位置の第２操作部材側ストッパー５２にナット３９が接することで、操作部材１の操作が阻止され、右操作限界に至るものとされている。
【００２６】
これにより、その第１操作部材側ストッパー５１によりナット３９の変位を阻止することで左操作限界が規定され、その第２操作部材側ストッパー５２によりナット３９の変位を阻止することで右操作限界を規定されている。すなわち、操作部材側ストッパー５１、５２により操作部材１の回転操作角度の変化を一定範囲に規制している。
【００２７】
その操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制は、上記電動シリンダ５３、５４の伸縮ロッド５３ａ、５４ａを図３、図４において実線で示すように縮小して操作部材側ストッパー５１、５２を解除位置に変位させることで解除される。
【００２８】
図１に示すように舵角の変化により回転するように車輪４に機械的に連結される出力シャフト６１が設けられている。すなわち、その出力シャフト６１の一端にピニオン６２が取り付けられ、そのピニオン６２にかみ合うラック歯６３が上記ステアリングロッド７に形成されている。これにより、舵角の変化によりステアリングロッド７が移動することで出力シャフト６１が回転する。上記入力シャフト１０と出力シャフト６１とは同軸心に配置されている。
【００２９】
その入力シャフト１０と出力シャフト６１との間に電磁クラッチ６５が介在する。その電磁クラッチ６５により入力シャフト１０と出力シャフト６１とを断接でき、その接続状態では入力シャフト１０と出力シャフト６１とは同行回転し、その切断状態では入力シャフト１０の回転は出力シャフト６１に伝達されない。通常状態では入力シャフト１０と出力シャフト６１との接続は切断されている。その入力シャフト１０と出力シャフト６１とが接続されることで、操作部材１は車輪４に、その操作部材１の回転操作量に応じて舵角が変化するように機械的に連結され、その接続が切断されることで、その機械的連結は解除される。
【００３０】
その操作部材１の操作量として、その入力シャフト１０の回転角に対応する操作角δｈを検出する角度センサ１１が設けられている。その操作部材１の操作トルクＴを検出するトルクセンサ１２が入力シャフト１０に設けられている。舵角に対応するステアリングロッド７の動きを検出する舵角センサ１３が設けられている。その角度センサ１１とトルクセンサ１２と舵角センサ１３は、コンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。また、その制御装置２０に車速を検出する速度センサ２９が接続される。その制御装置２０により、上記操舵用アクチュエータ２と操作用アクチュエータ１９と電動シリンダ５３、５４と電磁クラッチ６５とが制御される。
【００３１】
図５、図６のフローチャートは制御装置２０による制御手順を示す。まず、イグニッションスイッチのオンにより制御装置２０から電磁クラッチ６５に切断信号が出力され、電動シリンダ５３、５４に規制信号が出力される（ステップ１）。これにより、電磁クラッチ６５による入力シャフト１０と出力シャフト６１との接続は解除され、操作部材１と車輪４との機械的な連結は解除される。また、電動シリンダ５３、５４は伸長し、操作部材側ストッパー５１、５２は規制位置に位置されて操作部材１の回転操作角度の変化を一定範囲に規制する。
【００３２】
次に、各センサによる操作角δｈ、操作トルクＴ、舵角δ、車速ｖの検出データは制御装置２０に読み込まれる（ステップ２）。
【００３３】
次に、検出された車速ｖが零か否かが判断され（ステップ３）、車速ｖが零でなければ検出された操作トルクＴが零か否かが判断される（ステップ４）。
【００３４】
ステップ４において検出操作トルクＴが零でない場合、操作反力として目標操作トルクＴ* を付与できるように操作用アクチュエータ１９を制御する（ステップ５）。その目標操作トルクＴ* は操作角δｈと車速ｖの関数Ｋ１とされ、その関数Ｋ１は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えば、図７に示すように操作角δｈが大きくなって車速ｖが小さくなる程に目標操作トルクＴ* の絶対値が小さくなるように関数Ｋ１を定める。この関数Ｋ１に基づき検出操作角δｈと検出車速ｖに応じて定まる目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差が零になるように、操作用アクチュエータ１９の発生トルクが制御される。これにより、パワーステアリング装置による操舵フィーリングと同様の操作フィーリングがドライバーに付与される。
【００３５】
ステップ４において検出操作トルクＴが零である場合、ドライバーは操作部材１に操作力を作用させていないことから、バネ４３の弾力により操作部材１が直進操作位置に復帰するように、操作用アクチュエータ１９の発生トルクは解除され（ステップ６）、ステップ２に戻る。
【００３６】
ステップ３において車速ｖが零である場合、エンジン停止信号が出力されたか否かが判断される（ステップ７）。本実施形態では、そのエンジン停止信号はエンジンのイグニッションスイッチのオフにより制御装置２０に出力される。
【００３７】
ステップ７においてエンジン停止信号が制御装置２０に入力されている時、制御装置２０から電磁クラッチ６５に接続信号が出力される（ステップ８）。これにより、電磁クラッチ６５により入力シャフト１０と出力シャフト６１とが接続されることで、操作部材１は車輪４に機械的に連結される。
【００３８】
その操作部材１と車輪４との機械的連結後に、制御装置２０は操作用アクチュエータ１９のトルク発生を解除して発生トルクを零にし（ステップ９）、上記電動シリンダ５３、５４に制御装置２０から解除信号を出力する（ステップ１０）。これにより、電動シリンダ５３、５４の伸縮ロッド５３ａ、５４ａは縮小し、操作部材側ストッパー５１、５２は解除位置に変位される。すなわち、操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時、操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制は解除される。
【００３９】
ステップ７においてエンジン停止信号が制御装置２０に入力されていない場合、すなわち車速が零であってエンジンが作動している時、上記バネ４３の弾力に基づき操作部材１を直進操作位置に復帰させるトルクに釣り合うトルクを、制御装置２０は操作用アクチュエータ１９に発生させ（ステップ１１）、ステップ２に戻る。
【００４０】
ステップ５において操作用アクチュエータ１９を制御した後に、舵角δを目標舵角δ* にすることができ、且つ、操作部材１の操作量に対する舵角δの割合を車速に応じて変更できるように、制御装置２０は上記操舵用アクチュエータ２を車速ｖと操作部材１の操作角δｈとに応じて制御する（ステップ１２）。その目標舵角δ* は操作角δｈと車速ｖの関数Ｋ２とされ、その関数Ｋ２は予め定められて制御装置２０に記憶される。すなわち、操作角δｈに対する舵角δの割合を車速が増加する程に小さくするように、その操作角δｈに対する目標舵角δ* の比率δ* ／δｈが検出車速ｖに応じて変更される。例えば図８に示すように、その比率δ* ／δｈは車速ｖが増加する程に小さくされる。その関数Ｋ２に基づき検出操作角δｈと検出車速ｖに応じて定まる目標舵角δ* から検出舵角δを差し引いた偏差が零になるように、操舵用アクチュエータ２が制御される。これにより、操作部材１の回転操作量に応じて操舵用アクチュエータ２を制御することができる。
【００４１】
次に、操舵用アクチュエータ２による舵角制御が異常か否かが判断される（ステップ１３）。例えば、目標舵角δ* から検出舵角δを差し引いた偏差の絶対値が予め定めた設定値未満であれば舵角制御は異常でなく、設定値以上であれば舵角制御は異常であると判断する。その舵角制御が異常でなければステップ２に戻る。
【００４２】
ステップ１３において舵角制御が異常である場合、操作用アクチュエータ１９の出力は解除されて操作用アクチュエータ１９による舵角制御は解除される（ステップ１４）。
【００４３】
その操作用アクチュエータ１９による舵角制御が解除される時、制御装置２０から電磁クラッチ６５に接続信号が出力される（ステップ１５）。これにより、電磁クラッチ６５により入力シャフト１０と出力シャフト６１とが接続されることで、操作部材１は車輪４に機械的に連結される。
【００４４】
ステップ１５にて電磁クラッチ６５に接続信号が出力された後に、上記電動シリンダ５３、５４に制御装置２０から解除信号が出力される（ステップ１６）。これにより、電動シリンダ５３、５４の伸縮ロッド５３ａ、５４ａは縮小し、操作部材側ストッパー５１、５２は解除位置に変位される。すなわち、操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時、操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制は解除される。
【００４５】
その操作部材側ストッパー５１、５２により操作部材１の回転操作角度の変化が規制される時は、その規制時点における回転操作角度が操作部材１の最大回転操作角度となる。
その操作部材１と車輪４とが機械的に連結され、且つ、その操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制が解除される時は、上記車輪側ストッパー５ａ、５ｂによる舵角変化の規制時点における回転操作角度が操作部材１の最大回転操作角度となる。
その操作部材側ストッパー５１、５２により回転操作角度の変化が規制される時の操作部材１の最大回転操作角度は、その操作部材１と車輪４とが機械的に連結され、且つ、その車輪側ストッパー５ａ、５ｂにより舵角変化が規制される時の操作部材１の最大回転操作角度よりも小さく設定され、例えば前者の最大回転操作角度は±３６０度とされ、後者の最大回転操作角度は±５４０度とされる。
【００４６】
次に、操作用アクチュエータ１９により操舵補助力が付与される（ステップ１７）。その操舵補助力の大きさは予め定められて制御装置２０に記憶され、例えば検出舵角δが大きく、検出車速ｖが小さい程に操舵トルクが小さくなるように設定され、その設定された操舵トルクと検出操作トルクＴとの偏差が零になるように操作用アクチュエータ１９を制御装置２０により制御する。これにより、操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時、操作用アクチュエータ１９により操舵補助力を付与できる。
【００４７】
次に、操作用アクチュエータ１９による操舵補助制御が異常か否かが判断される（ステップ１８）。例えば、その設定された操舵トルクから検出操作トルクＴを差し引いた偏差の絶対値が予め定めた設定値未満であれば異常でなく、設定値以上であれば異常であると判断する。異常でなければステップ２に戻る。異常であれば操作用アクチュエータ１９の出力を解除して操舵補助を解除し（ステップ１９）、ステップ２に戻る。
【００４８】
上記構成によれば、駐停車することで車速が零になり、イグニッションスイッチをオフにすることでエンジン停止信号が出力されると、操作部材１は車輪４に機械的に連結される。この操作部材１と車輪４の連結後に、操作部材１を直進操舵位置に復帰させる弾力に基づくトルクに釣り合う操作用アクチュエータ１９の発生トルクが零とされる。これにより、左右何れかに操舵された状態で駐停車した後にドライバーが操作部材１から手を離しても、操作部材１のみが車輪４とは独立して直進操舵位置に復帰することはなく、次に発車する際に操作部材１の位置と舵角とは対応する。
また、正常動作時においては操作部材側ストッパー５１、５２により操作部材１の回転操作角度を規制することで操作部材１の操作量を低減できる。フェールセーフや駐停車の際に操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時は、操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制を解除し、車輪側ストッパー５ａ、５ｂにより規制することで、路面側から車輪４を介して操作部材１側に衝撃が作用することはなく、弾力付与機構３０等が破損するのを防止できる。
さらに、フェールセーフのために操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時に、操舵補助力を付与することで操舵に要するトルクの急激な変化を防止できる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアバイワイヤシステムにおいて左右に操舵した状態で駐停車しても、次の発車時に操作部材の位置と舵角とを対応させることができ、また、操作部材と車輪を機械的に連結した時に、舵角が大きくなっても操作部材側に衝撃が作用するのを防止できると共に、操舵に要するトルクの急激な変化を防止して操作部材が不慮に動くのを防止できる車両用操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の操舵装置の直進操舵時における要部の断面図
【図３】本発明の実施形態の操舵装置の左操舵時における要部の断面図
【図４】本発明の実施形態の操舵装置の右操舵時における要部の断面図
【図５】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図６】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の操舵装置における操作角と目標操作トルクとの関係を示す図
【図８】本発明の実施形態の操舵装置における目標舵角と操作角と車速との関係を示す図
【符号の説明】
１ 回転操作部材
２ 操舵用アクチュエータ
３ ステアリングギヤ
４ 車輪
５ａ、５ｂ 車輪側ストッパー
１９ 操作用アクチュエータ
２０ 制御装置
３０ 弾力付与機構
５１、５２ 操作部材側ストッパー
６５ 電磁クラッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置においては、ステアリングホイールを模した回転操作部材の回転操作に応じて制御される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車輪に伝達する。
【０００３】
また、その車輪に作用する操舵抵抗に応じたトルクを操作部材に作用させる操作用アクチュエータを設けることで、ステアリングホイールと車輪とが機械的に連結された通常の車両と同様の操舵フィーリングをドライバーに付与している。さらに、ステアリングホイールと車輪とが機械的に連結された通常の車両においてはセルフアライニングトルクがステアリングホイールに作用することから、ステアバイワイヤシステムにおいては操作部材を直進操舵位置に復帰させるトルクを弾力に基づき発生させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、左右何れかに操舵した状態で駐停車し、操作用アクチュエータにより操作部材に付与されるトルクが解除された場合、ドライバーが操作部材から手を離すと、上記弾力の作用により操作部材は直進操舵位置に復帰するが、車輪は直進操舵位置に復帰しない。そのため、次に発車する際に操作部材の位置と舵角とが対応しないという問題がある。
【０００５】
また、ステアバイワイヤシステムを採用した車両においては、操舵用アクチュエータの誤動作や故障等におけるフェールセーフのため、そのような異常時は操舵用アクチュエータによる舵角制御を解除し、操作部材を車輪に機械的に連結する手段を設けている。
しかし、フェールセーフのために操作部材と車輪とが機械的に連結される時、ドライバーに路面から車輪を介して操舵抵抗が作用するため、操舵に要するトルクが急激に変化し、操作部材が不慮に動いてしまうおそれがある。
【０００６】
さらに、ステアバイワイヤシステムを採用した車両においては、舵角の変化を一定範囲に規制する車輪側ストッパーとは別に、操作部材の回転操作角度の変化を一定範囲に規制する操作部材側ストッパーを設け、操作部材の操作量を低減することが望まれている。
しかし、その操作部材側ストッパーにより許容される操作部材の最大回転操作角度が小さいと、その操作部材と車輪とが機械的に連結された時に舵角が大きくなると、操作部材側ストッパーにより操作部材の回転が阻止されることになるため、路面側から車輪を介して操作部材側が衝撃を受けて破損するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決することのでき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】
本発明は、回転操作部材と、操舵用アクチュエータと、その操作部材の回転操作量に応じて操舵用アクチュエータを制御する制御手段と、その操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その動きに応じて舵角が変化するようにその車輪に伝達する手段と、その操作部材を直進操舵位置に復帰させるトルクを弾力に基づき発生する手段と、その操作部材に作用するトルクを発生する操作用アクチュエータと、その操作用アクチュエータの発生トルクの制御手段と、その操作部材を車輪に、その操作部材の操作量に応じて舵角が変化するように機械的に連結可能、かつ、その連結を解除可能な手段とを備え、その操作用アクチュエータは、車速が零であってエンジン作動時は前記弾力に基づくトルクに釣り合うトルクを発生するように制御され、その操舵用アクチュエータによる舵角制御の異常時、および、車速が零であってエンジン停止信号が出力される時、その操作部材は車輪に機械的に連結され、車速が零であってエンジン停止信号が出力される時、その操作部材が車輪に機械的に連結された後に前記操作用アクチュエータのトルク発生が解除されることを特徴とする。
本発明の構成によれば、駐停車することで車速が零になり、エンジン停止信号が出力されると、操作部材は車輪に機械的に連結される。この操作部材と車輪の連結後に、操作部材を直進操舵位置に復帰させる弾力に基づくトルクに釣り合う操作用アクチュエータの発生トルクが零とされる。これにより、左右何れかに操舵された状態で駐停車した後にドライバーが操作部材から手を離しても、操作部材のみが車輪とは独立して直進操舵位置に復帰することはなく、次に発車する際に操作部材の位置と舵角とは対応する。
【０００９】
前記操作部材の回転操作角度の変化を一定範囲に規制する操作部材側ストッパーと、舵角の変化を一定範囲に規制する車輪側ストッパーとを備え、その操作部材と車輪とが機械的に連結される時、その操作部材側ストッパーによる操作部材の回転操作角度の変化の規制は解除され、その操作部材側ストッパーにより回転操作角度の変化が規制される時の操作部材の最大回転操作角度は、その操作部材と車輪とが機械的に連結され、且つ、その車輪側ストッパーにより舵角変化が規制される時の操作部材の最大回転操作角度よりも小さく設定されているのが好ましい。
これにより、正常動作時においては操作部材側ストッパーにより操作部材の回転操作角度を規制することで操作部材の操作量を低減できる。また、フェールセーフや駐停車の際に操作部材と車輪とが機械的に連結される時は、操作部材側ストッパーによる操作部材の回転操作角度の変化の規制を解除し、車輪側ストッパーにより規制することで、路面側から車輪を介して操作部材側に衝撃が作用することはない。
【００１０】
その操舵用アクチュエータによる舵角制御の異常時、その操作部材と車輪とが機械的に連結された後に前記操作用アクチュエータにより操舵補助力が付与されるのが好ましい。
これにより、フェールセーフのために操作部材と車輪とが機械的に連結される時に、操舵に要するトルクの急激な変化を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両の操舵装置は、ステアリングホイールを模した回転操作部材１の回転操作量に応じて制御される操舵用アクチュエータ２の動きを、その操作部材１を車輪４に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにステアリングギヤ３を介して車輪４に伝達する。
【００１２】
その操舵用アクチュエータ２は、例えばブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド７の動きは、タイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達される。そのステアリングギヤ３は、操舵用アクチュエータ２の動きを車輪４のトー角の変化に変換することで舵角を変化させることができれば構成は限定されず、公知のものを用いることができ、本実施形態では、車体に固定されるハウジング３ａと、このハウジング３ａ内において操舵用アクチュエータ２により回転駆動されるボールナット３ｂと、そのボールナット３ｂに噛み合うボールスクリュー３ｃとを有し、そのボールスクリュー３ｃがステアリングロッド７に一体化されている。
【００１３】
上記ステアリングロッド７の各端部近傍の外周それぞれに、車輪側ストッパー５ａ、５ｂが設けられている。一方の車輪側ストッパー５ａが上記ステアリングギヤ３のハウジング３ａの一端面に接することで、左操舵限界が規定され、他方の車輪側ストッパー５ｂがそのハウジング３ｂの他端面に接することで、右操舵限界が規定されている。すなわち、車輪側ストッパー５ａ、５ｂにより舵角の変化を一定範囲に規制している。
【００１４】
その操作部材１は、車体側により回転可能に支持される入力シャフト１０に同行回転するように接続されている。その操作部材１に作用するトルクを発生する操作用アクチュエータ１９が設けられている。この操作用アクチュエータ１９により操作部材１の操作反力を付与できる。この操作用アクチュエータ１９は、その入力シャフト１０と一体の出力軸を有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１５】
その操作部材１を直進操作位置に復帰させるトルクを弾力に基づき発生する弾力付与機構３０が設けられている。その操作部材１が操作状態でなくドライバーが操作力を付加しておらず、上記操作用アクチュエータ１９が入力シャフト１０にトルクを付加していない時、その弾力により操作部材１は直進操作位置に復帰する。なお、その操作部材１には回転位置を示す指標が設けられている。例えば通常の自動車と同様に、操作部材１を環状リム１ａと、入力シャフト１０と一体のハブ１ｂと、そのリム１ａとハブ１ｂとを連結するアーム１ｃにより構成し、そのアーム１ｃを指標として回転位置を示すことができる形状にする。
【００１６】
図２に示すように、その弾力付与機構３０は、上記回転シャフト１０と同軸心に一体化されることで上記操作部材１と同行回転するボールスクリューシャフト３１と、このスクリューシャフト３１を覆う筒状のハウジング３２と、そのハウジング３２の一端側（図２において上方側）に挿入固定される第１規制部材３３と、そのハウジング３２の他端側（図２において下方側）に挿入固定される第２規制部材３４を有する。両規制部材３３、３４は筒状で、互いに対してスクリューシャフト３１の軸方向の間隔をおいて配置される。そのハウジング３２は車体に例えばボルトにより固定され、各規制部材３３、３４はハウジング３２に例えば圧入されることで固定され、これにより、そのハウジング３２と各規制部材３３、３４は車体側部材とされている。そのスクリューシャフト３１は、そのハウジング３２と第２規制部材３４に嵌合されるベアリング３５、３６を介して車体側に支持される。
【００１７】
そのスクリューシャフト３１にボール３８を介してボールナット３９がねじ合わされる。そのナット３９は、本体３９ａと、この本体３９ａの外周に例えば圧入されることで一体化される筒状部材３９ｂと、この筒状部材３９ｂの両端外周から外方に突出する第１および第２のフランジ３９ｃ、３９ｄと、その筒状部材３９ｂの内周に例えば圧入されることで一体化される抜け止め部材３９ｅを有する。その筒状部材３９ｂは２部材３９ｂ′、３９ｂ″を例えばねじ合わせることで構成され、その外周に後述のスライダー４１、４２とバネ４３（弾性部材）の嵌合が可能とされている。
【００１８】
そのナット３９の各フランジ３９ｃ、３９ｄの外周と、上記各規制部材３３、３４の内周は、そのスクリューシャフト３１の軸方向に相対移動可能かつ軸中心に相対回転しないように、互いに対向すると共に非円形、例えば多角形に沿うものとされている。これにより、入力シャフト１０の回転により、ナット３９の車体側に対する軸方向移動が許容されると共に軸中心の回転は阻止される。
【００１９】
そのナット３９側の筒状部材３９ｂの外周に、環形状の第１スライダー４１と環形状の第２スライダー４２が、スクリューシャフト３１の軸方向に変位可能に嵌め合わされている。両スライダー４１、４２はスクリューシャフト３１の軸方向に沿って互いに間隔をおいて並列する。両スライダー４１、４２の間においてナット３９側の外周を囲むように圧縮コイルバネ４３が配置される。各スライダー４１、４２に、そのバネ４３の内部に向かい延びる筒状部４１ａ、４２ａが形成されている。両スライダー４１、４２によりバネ４３が挟まれることで、そのバネ４３は、第１スライダー４１にスクリューシャフト３１の一端に向かう（図２において上方に向かう）弾力を作用させ、第２スライダー４２にスクリューシャフト３１の他端に向かう（図２において下方に向かう）弾力を作用させる。
【００２０】
両スライダー４１、４２とバネ４３は、車体側部材である上記両規制部材３３、３４の間に配置される。その第１規制部材３３は第１スライダー４１に対向する第１阻止面３３ａを有する。その第２規制部材３４は第２スライダー４２に対向する第２阻止面３４ａを有する。両阻止面３３ａ、３４ａは、その間に両スライダー４１、４２とバネ４３が位置するように配置される。図２は、上記操作部材１が直進操舵位置にある時の状態を示し、この時、そのバネ４３の弾力により第１スライダー４１は第１阻止面３３ａに押し付けられ、第２スライダー４２は第２阻止面３４ａに押し付けられる。
【００２１】
また、両スライダー４１、４２とバネ４３は、ナット３９側である上記両フランジ３９ｃ、３９ｄの間に配置される。その第１フランジ３９ｃは第１スライダー４１に対向する第１受け面３９ｃ′を有する。その第２フランジ３９ｄは第２スライダー４２に対向する第２受け面３９ｄ′を有する。両受け面３９ｃ′、３９ｄ′は、その間に両スライダー４１、４２とバネ４３が位置するように配置される。操作部材１が直進操舵位置にある時、第１受け面３９ｃ′は第１阻止面３３ａと、第２受け面３９ｄ′は第２阻止面３４ａと、スクリューシャフト３１の軸方向において同一位置に配置される。
【００２２】
その操作部材１が直進操舵位置にある時、そのナット３９側の第１受け面３９ｃ′が第１スライダー４１に接することで、そのバネ４３の弾力により、そのスクリューシャフト３１の他端に向かう（図２において下方に向かう）ナット３９の変位が第１スライダー４１を介して規制される。
また、その操作部材１が直進操舵位置にある時、そのナット３９側の第２受け面３９ｄ′が第２スライダー４２に接することで、そのバネ４３の弾力により、そのスクリューシャフト３１の一端に向かう（図２において上方に向かう）ナット３９の変位が第２スライダー４２を介して規制される。
【００２３】
左操舵により、そのバネ４３の弾力に抗して、そのナット３９と第１スライダー４１は同行してスクリューシャフト３１の他端に向かい（図２において下方に向かい）変位する。図３は左操舵時の状態を示し、この時、そのバネ４３の弾力により第１スライダー４１は第１受け面３９ｃ′に押し付けられる。
右操舵により、そのバネ４３の弾力に抗して、そのナット３９と第２スライダー４２は同行してスクリューシャフト３１の一端に向かい（図２において上方に向かい）変位する。図４は右操舵時の状態を示し、この時、そのバネ４３の弾力により第２スライダー４２は第２受け面３９ｄ′に押し付けられる。
【００２４】
車体側部材である第２規制部材３４に、入力シャフト１０の軸方向に沿って伸縮可能な第１電動シリンダ５３が固定され、その第１電動シリンダ５３の伸縮ロッド５３ａの先端に第１操作部材側ストッパー５１が取り付けられている。図３において２点鎖線で示すように、その第１電動シリンダ５３の伸縮ロッド５３ａが伸長した状態で、その第１操作部材側ストッパー５１は規制位置とされる。その規制位置の第１操作部材側ストッパー５１にナット３９が接することで、操作部材１の操作が阻止され、左操作限界に至るものとされている。
【００２５】
また、その車体側部材であるハウジング３２に、入力シャフト１０の軸方向に沿って伸縮可能な第２電動シリンダ５４が固定され、その第２電動シリンダ５４の伸縮ロッド５４ａの先端に第２操作部材側ストッパー５２が取り付けられている。図４において２点鎖線で示すように、その第２電動シリンダ５４の伸縮ロッド５４ａが伸長した状態で、その第２操作部材側ストッパー５２は規制位置とされる。その規制位置の第２操作部材側ストッパー５２にナット３９が接することで、操作部材１の操作が阻止され、右操作限界に至るものとされている。
【００２６】
これにより、その第１操作部材側ストッパー５１によりナット３９の変位を阻止することで左操作限界が規定され、その第２操作部材側ストッパー５２によりナット３９の変位を阻止することで右操作限界を規定されている。すなわち、操作部材側ストッパー５１、５２により操作部材１の回転操作角度の変化を一定範囲に規制している。
【００２７】
その操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制は、上記電動シリンダ５３、５４の伸縮ロッド５３ａ、５４ａを図３、図４において実線で示すように縮小して操作部材側ストッパー５１、５２を解除位置に変位させることで解除される。
【００２８】
図１に示すように舵角の変化により回転するように車輪４に機械的に連結される出力シャフト６１が設けられている。すなわち、その出力シャフト６１の一端にピニオン６２が取り付けられ、そのピニオン６２にかみ合うラック歯６３が上記ステアリングロッド７に形成されている。これにより、舵角の変化によりステアリングロッド７が移動することで出力シャフト６１が回転する。上記入力シャフト１０と出力シャフト６１とは同軸心に配置されている。
【００２９】
その入力シャフト１０と出力シャフト６１との間に電磁クラッチ６５が介在する。その電磁クラッチ６５により入力シャフト１０と出力シャフト６１とを断接でき、その接続状態では入力シャフト１０と出力シャフト６１とは同行回転し、その切断状態では入力シャフト１０の回転は出力シャフト６１に伝達されない。通常状態では入力シャフト１０と出力シャフト６１との接続は切断されている。その入力シャフト１０と出力シャフト６１とが接続されることで、操作部材１は車輪４に、その操作部材１の回転操作量に応じて舵角が変化するように機械的に連結され、その接続が切断されることで、その機械的連結は解除される。
【００３０】
その操作部材１の操作量として、その入力シャフト１０の回転角に対応する操作角δｈを検出する角度センサ１１が設けられている。その操作部材１の操作トルクＴを検出するトルクセンサ１２が入力シャフト１０に設けられている。舵角に対応するステアリングロッド７の動きを検出する舵角センサ１３が設けられている。その角度センサ１１とトルクセンサ１２と舵角センサ１３は、コンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。また、その制御装置２０に車速を検出する速度センサ２９が接続される。その制御装置２０により、上記操舵用アクチュエータ２と操作用アクチュエータ１９と電動シリンダ５３、５４と電磁クラッチ６５とが制御される。
【００３１】
図５、図６のフローチャートは制御装置２０による制御手順を示す。まず、イグニッションスイッチのオンにより制御装置２０から電磁クラッチ６５に切断信号が出力され、電動シリンダ５３、５４に規制信号が出力される（ステップ１）。これにより、電磁クラッチ６５による入力シャフト１０と出力シャフト６１との接続は解除され、操作部材１と車輪４との機械的な連結は解除される。また、電動シリンダ５３、５４は伸長し、操作部材側ストッパー５１、５２は規制位置に位置されて操作部材１の回転操作角度の変化を一定範囲に規制する。
【００３２】
次に、各センサによる操作角δｈ、操作トルクＴ、舵角δ、車速ｖの検出データは制御装置２０に読み込まれる（ステップ２）。
【００３３】
次に、検出された車速ｖが零か否かが判断され（ステップ３）、車速ｖが零でなければ検出された操作トルクＴが零か否かが判断される（ステップ４）。
【００３４】
ステップ４において検出操作トルクＴが零でない場合、操作反力として目標操作トルクＴ* を付与できるように操作用アクチュエータ１９を制御する（ステップ５）。その目標操作トルクＴ* は操作角δｈと車速ｖの関数Ｋ１とされ、その関数Ｋ１は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えば、図７に示すように操作角δｈが大きくなって車速ｖが小さくなる程に目標操作トルクＴ* の絶対値が小さくなるように関数Ｋ１を定める。この関数Ｋ１に基づき検出操作角δｈと検出車速ｖに応じて定まる目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差が零になるように、操作用アクチュエータ１９の発生トルクが制御される。これにより、パワーステアリング装置による操舵フィーリングと同様の操作フィーリングがドライバーに付与される。
【００３５】
ステップ４において検出操作トルクＴが零である場合、ドライバーは操作部材１に操作力を作用させていないことから、バネ４３の弾力により操作部材１が直進操作位置に復帰するように、操作用アクチュエータ１９の発生トルクは解除され（ステップ６）、ステップ２に戻る。
【００３６】
ステップ３において車速ｖが零である場合、エンジン停止信号が出力されたか否かが判断される（ステップ７）。本実施形態では、そのエンジン停止信号はエンジンのイグニッションスイッチのオフにより制御装置２０に出力される。
【００３７】
ステップ７においてエンジン停止信号が制御装置２０に入力されている時、制御装置２０から電磁クラッチ６５に接続信号が出力される（ステップ８）。これにより、電磁クラッチ６５により入力シャフト１０と出力シャフト６１とが接続されることで、操作部材１は車輪４に機械的に連結される。
【００３８】
その操作部材１と車輪４との機械的連結後に、制御装置２０は操作用アクチュエータ１９のトルク発生を解除して発生トルクを零にし（ステップ９）、上記電動シリンダ５３、５４に制御装置２０から解除信号を出力する（ステップ１０）。これにより、電動シリンダ５３、５４の伸縮ロッド５３ａ、５４ａは縮小し、操作部材側ストッパー５１、５２は解除位置に変位される。すなわち、操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時、操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制は解除される。
【００３９】
ステップ７においてエンジン停止信号が制御装置２０に入力されていない場合、すなわち車速が零であってエンジンが作動している時、上記バネ４３の弾力に基づき操作部材１を直進操作位置に復帰させるトルクに釣り合うトルクを、制御装置２０は操作用アクチュエータ１９に発生させ（ステップ１１）、ステップ２に戻る。
【００４０】
ステップ５において操作用アクチュエータ１９を制御した後に、舵角δを目標舵角δ* にすることができ、且つ、操作部材１の操作量に対する舵角δの割合を車速に応じて変更できるように、制御装置２０は上記操舵用アクチュエータ２を車速ｖと操作部材１の操作角δｈとに応じて制御する（ステップ１２）。その目標舵角δ* は操作角δｈと車速ｖの関数Ｋ２とされ、その関数Ｋ２は予め定められて制御装置２０に記憶される。すなわち、操作角δｈに対する舵角δの割合を車速が増加する程に小さくするように、その操作角δｈに対する目標舵角δ* の比率δ* ／δｈが検出車速ｖに応じて変更される。例えば図８に示すように、その比率δ* ／δｈは車速ｖが増加する程に小さくされる。その関数Ｋ２に基づき検出操作角δｈと検出車速ｖに応じて定まる目標舵角δ* から検出舵角δを差し引いた偏差が零になるように、操舵用アクチュエータ２が制御される。これにより、操作部材１の回転操作量に応じて操舵用アクチュエータ２を制御することができる。
【００４１】
次に、操舵用アクチュエータ２による舵角制御が異常か否かが判断される（ステップ１３）。例えば、目標舵角δ* から検出舵角δを差し引いた偏差の絶対値が予め定めた設定値未満であれば舵角制御は異常でなく、設定値以上であれば舵角制御は異常であると判断する。その舵角制御が異常でなければステップ２に戻る。
【００４２】
ステップ１３において舵角制御が異常である場合、操作用アクチュエータ１９の出力は解除されて操作用アクチュエータ１９による舵角制御は解除される（ステップ１４）。
【００４３】
その操作用アクチュエータ１９による舵角制御が解除される時、制御装置２０から電磁クラッチ６５に接続信号が出力される（ステップ１５）。これにより、電磁クラッチ６５により入力シャフト１０と出力シャフト６１とが接続されることで、操作部材１は車輪４に機械的に連結される。
【００４４】
ステップ１５にて電磁クラッチ６５に接続信号が出力された後に、上記電動シリンダ５３、５４に制御装置２０から解除信号が出力される（ステップ１６）。これにより、電動シリンダ５３、５４の伸縮ロッド５３ａ、５４ａは縮小し、操作部材側ストッパー５１、５２は解除位置に変位される。すなわち、操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時、操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制は解除される。
【００４５】
その操作部材側ストッパー５１、５２により操作部材１の回転操作角度の変化が規制される時は、その規制時点における回転操作角度が操作部材１の最大回転操作角度となる。
その操作部材１と車輪４とが機械的に連結され、且つ、その操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制が解除される時は、上記車輪側ストッパー５ａ、５ｂによる舵角変化の規制時点における回転操作角度が操作部材１の最大回転操作角度となる。
その操作部材側ストッパー５１、５２により回転操作角度の変化が規制される時の操作部材１の最大回転操作角度は、その操作部材１と車輪４とが機械的に連結され、且つ、その車輪側ストッパー５ａ、５ｂにより舵角変化が規制される時の操作部材１の最大回転操作角度よりも小さく設定され、例えば前者の最大回転操作角度は±３６０度とされ、後者の最大回転操作角度は±５４０度とされる。
【００４６】
次に、操作用アクチュエータ１９により操舵補助力が付与される（ステップ１７）。その操舵補助力の大きさは予め定められて制御装置２０に記憶され、例えば検出舵角δが大きく、検出車速ｖが小さい程に操舵トルクが小さくなるように設定され、その設定された操舵トルクと検出操作トルクＴとの偏差が零になるように操作用アクチュエータ１９を制御装置２０により制御する。これにより、操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時、操作用アクチュエータ１９により操舵補助力を付与できる。
【００４７】
次に、操作用アクチュエータ１９による操舵補助制御が異常か否かが判断される（ステップ１８）。例えば、その設定された操舵トルクから検出操作トルクＴを差し引いた偏差の絶対値が予め定めた設定値未満であれば異常でなく、設定値以上であれば異常であると判断する。異常でなければステップ２に戻る。異常であれば操作用アクチュエータ１９の出力を解除して操舵補助を解除し（ステップ１９）、ステップ２に戻る。
【００４８】
上記構成によれば、駐停車することで車速が零になり、イグニッションスイッチをオフにすることでエンジン停止信号が出力されると、操作部材１は車輪４に機械的に連結される。この操作部材１と車輪４の連結後に、操作部材１を直進操舵位置に復帰させる弾力に基づくトルクに釣り合う操作用アクチュエータ１９の発生トルクが零とされる。これにより、左右何れかに操舵された状態で駐停車した後にドライバーが操作部材１から手を離しても、操作部材１のみが車輪４とは独立して直進操舵位置に復帰することはなく、次に発車する際に操作部材１の位置と舵角とは対応する。
また、正常動作時においては操作部材側ストッパー５１、５２により操作部材１の回転操作角度を規制することで操作部材１の操作量を低減できる。フェールセーフや駐停車の際に操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時は、操作部材側ストッパー５１、５２による操作部材１の回転操作角度の変化の規制を解除し、車輪側ストッパー５ａ、５ｂにより規制することで、路面側から車輪４を介して操作部材１側に衝撃が作用することはなく、弾力付与機構３０等が破損するのを防止できる。
さらに、フェールセーフのために操作部材１と車輪４とが機械的に連結される時に、操舵補助力を付与することで操舵に要するトルクの急激な変化を防止できる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアバイワイヤシステムにおいて左右に操舵した状態で駐停車しても、次の発車時に操作部材の位置と舵角とを対応させることができ、また、操作部材と車輪を機械的に連結した時に、舵角が大きくなっても操作部材側に衝撃が作用するのを防止できると共に、操舵に要するトルクの急激な変化を防止して操作部材が不慮に動くのを防止できる車両用操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の操舵装置の直進操舵時における要部の断面図
【図３】本発明の実施形態の操舵装置の左操舵時における要部の断面図
【図４】本発明の実施形態の操舵装置の右操舵時における要部の断面図
【図５】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図６】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の操舵装置における操作角と目標操作トルクとの関係を示す図
【図８】本発明の実施形態の操舵装置における目標舵角と操作角と車速との関係を示す図
【符号の説明】
１ 回転操作部材
２ 操舵用アクチュエータ
３ ステアリングギヤ
４ 車輪
５ａ、５ｂ 車輪側ストッパー
１９ 操作用アクチュエータ
２０ 制御装置
３０ 弾力付与機構
５１、５２ 操作部材側ストッパー
６５ 電磁クラッチ
Claims (3)
- 回転操作部材と、
操舵用アクチュエータと、
その操作部材の回転操作量に応じて操舵用アクチュエータを制御する制御手段と、
その操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その動きに応じて舵角が変化するようにその車輪に伝達する手段と、
その操作部材を直進操舵位置に復帰させるトルクを弾力に基づき発生する手段と、
その操作部材に作用するトルクを発生する操作用アクチュエータと、
その操作用アクチュエータの発生トルクの制御手段と、
その操作部材を車輪に、その操作部材の操作量に応じて舵角が変化するように機械的に連結可能、かつ、その連結を解除可能な手段とを備え、
その操作用アクチュエータは、車速が零であってエンジン作動時は前記弾力に基づくトルクに釣り合うトルクを発生するように制御され、
その操舵用アクチュエータによる舵角制御の異常時、および、車速が零であってエンジン停止信号が出力される時、その操作部材は車輪に機械的に連結され、
車速が零であってエンジン停止信号が出力される時、その操作部材が車輪に機械的に連結された後に前記操作用アクチュエータのトルク発生が解除されることを特徴とする車両用操舵装置。 - 前記操作部材の回転操作角度の変化を一定範囲に規制する操作部材側ストッパーと、
舵角の変化を一定範囲に規制する車輪側ストッパーとを備え、
その操作部材と車輪とが機械的に連結される時、その操作部材側ストッパーによる操作部材の回転操作角度の変化の規制は解除され、
その操作部材側ストッパーにより回転操作角度の変化が規制される時の操作部材の最大回転操作角度は、その操作部材と車輪とが機械的に連結され、且つ、その車輪側ストッパーにより舵角変化が規制される時の操作部材の最大回転操作角度よりも小さく設定されている請求項１に記載の車両用操舵装置。 - その操舵用アクチュエータによる舵角制御の異常時、その操作部材と車輪とが機械的に連結された後に前記操作用アクチュエータにより操舵補助力が付与される請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29272699A JP3923691B2 (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | 車両用操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29272699A JP3923691B2 (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | 車両用操舵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001106111A JP2001106111A (ja) | 2001-04-17 |
| JP3923691B2 true JP3923691B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=17785534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29272699A Expired - Fee Related JP3923691B2 (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | 車両用操舵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3923691B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4604566B2 (ja) * | 2004-06-17 | 2011-01-05 | 日産自動車株式会社 | 車両用操舵装置 |
| CN100450852C (zh) * | 2005-06-22 | 2009-01-14 | 比亚迪股份有限公司 | 车辆线传转向机构及其转向阻力模拟装置 |
| JP5050402B2 (ja) * | 2006-05-02 | 2012-10-17 | 日産自動車株式会社 | 車両用操舵制御装置 |
| JP2009090939A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-04-30 | Hitachi Ltd | 操舵制御装置および操舵入力装置 |
| JP5271007B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2013-08-21 | 本田技研工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| JP5756491B2 (ja) * | 2013-04-16 | 2015-07-29 | 本田技研工業株式会社 | 車両用操舵装置 |
| KR20210069996A (ko) * | 2019-12-04 | 2021-06-14 | 현대자동차주식회사 | 조향휠 수납장치 및 그 제어방법 |
-
1999
- 1999-10-14 JP JP29272699A patent/JP3923691B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001106111A (ja) | 2001-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11945519B2 (en) | Reaction force generating device and steering device | |
| JPWO2019239482A1 (ja) | 舵角規制装置 | |
| JPH10203393A (ja) | 車両用操舵装置 | |
| CN100450852C (zh) | 车辆线传转向机构及其转向阻力模拟装置 | |
| JPH0257480A (ja) | 操向可能前輪と操向可能後輪とを有する車両用のロック装置 | |
| JP3923691B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
| CN110861703A (zh) | 转向控制设备 | |
| CN111038574B (zh) | 线控转向系统的转向装置 | |
| EP0475742B1 (en) | Vehicle rear wheels steering apparatus | |
| JP4082199B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
| US20220402541A1 (en) | Steer-by-wire steering apparatus | |
| JP3584348B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
| JP2000016316A (ja) | 車両用操舵装置 | |
| JP3586782B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
| JP4788856B2 (ja) | 車両の操舵装置 | |
| CN116238584A (zh) | 线控转向式转向装置及其控制方法 | |
| JP2003327137A (ja) | 電気式動力舵取装置 | |
| JP5212137B2 (ja) | ステアリング操作装置 | |
| WO2021181446A1 (en) | Vehicle steering system | |
| JP2000053008A (ja) | 車両の操舵装置 | |
| JP3665487B2 (ja) | 車両の操舵装置 | |
| JP2019043391A (ja) | 舵角制御装置 | |
| JP4114560B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP3646201B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
| JP3816800B2 (ja) | 車両の操舵装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060801 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061114 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070220 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070222 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120302 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120302 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130302 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140302 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |