JP3952925B2 - Steering device - Google Patents

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【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、運転者によって操作される操舵部材と車輪を転舵する転舵機構との間の力を伝達する伝達状態と、これらの間の力を伝達しない非伝達状態とに切り換え可能な操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記操舵装置の一例が、特許文献１〜６に記載されている。そのうちの特許文献２には、転舵機構が出力限界に達した場合に、操舵部材と転舵機構との間で力を伝達する伝達状態に切り換える操舵装置が記載されている。この操舵装置によれば、運転者によって操舵部材に加えられた操作力によって、車輪の転舵をアシストすることができる。
また、特許文献４には、操舵部材に操舵トルクが加えられない場合に、操舵部材を中立位置に戻す復元装置を備えた操舵装置において、車両が停止状態にあり、かつ、エンジンが作動状態にある場合に、反力付与装置によって、復元装置による復元トルクに抗したトルクが出力され、車両が停止状態にあり、かつ、イグニッションスイッチがＯＦＦにされることによりエンジンが停止状態にされた場合に、操舵部材と転舵機構との間で力が伝達される伝達状態に切り換えられる操舵装置が記載されている。この操舵装置によれば、車両が停止状態にある場合に運転者が操舵部材から手を離しても、操舵部材だけが、車輪とは別個に中立位置に戻されることを防止することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−８５６０５号公報
【特許文献２】
特開２０００−８５６０６号公報
【特許文献３】
特開２０００−８５６０７号公報
【特許文献４】
特開２００１−１０６１１１号公報
【特許文献５】
特開２００１−２６２７７号公報
【特許文献６】
特開２００１−３０１６３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題、課題解決手段、作用および効果】
以上の事情を背景として、本発明の課題は、操舵部材と転舵機構との間で力を伝達する伝達状態と力を伝達しない非伝達状態とに切り換え可能な操舵装置の改善を図ることであり、伝達状態と非伝達状態とに適切な時期に切り換え可能とすることである。この課題は、操舵装置を下記各態様の構成のものとすることによって解決される。各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまで、本明細書に記載の技術の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組み合わせが以下の各項に限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、常に、すべての事項を一緒に採用しなければならないものではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
【０００５】
以下の各項のうち、(9)項のうち(1)項、(3)項、(8)項に従属する部分が請求項１に対応し、(11)項、(10)項がそれぞれ請求項２，３に対応する。また、(20)項のうち(2)項に従属する部分が請求項４に対応し、(21)項が請求項５に対応し、(36) 項、 (37) 項が請求項６，７に対応し、(15)項が請求項８に対応する。さらに、(4)項、(26)項が請求項９，１０に対応する。
【０００６】
(１)車輪を転舵する転舵機構と、
その転舵機構を動力により作動させる転舵用駆動源と、
運転者により操作される操舵部材と、
前記操舵部材と前記転舵機構との間で力が伝達される伝達状態と、伝達されない非伝達状態とを取り得る力伝達装置と、
その力伝達装置を、前記伝達状態と前記非伝達状態とに切り換える伝達状態制御装置と
を含むことを特徴とする操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、力伝達装置が、予め定められた条件に基づいて伝達状態となったり、非伝達状態となったりする。例えば、操舵装置におけるエネルギの消費状態に基づいて切り替わるようにしたり、操舵装置の作動状態に基づいて切り替わるようにしたり、運転者の要求に基づいて切り替わるようにしたり、これらのうちの２つ以上に基づいて切り替わるようにしたりすることができる。
転舵機構は、車輪の向きを変えるものであるため、車輪変向機構と称することができる。また、車輪の舵角を変更するものであるため、舵角変更機構と称することもできる。
転舵用駆動源と転舵機構とを合わせて動力式転舵装置と称することができる。動力式転舵装置は、電動モータの駆動力によって車輪を転舵するものであっても、液圧アクチュエータによって転舵するものであってもよい。転舵用駆動源は、電動モータとしたり、液圧発生装置としたりすることができるのである。
力伝達装置は、例えば、クラッチを含むものとすることができ、その場合には、伝達状態制御装置がクラッチ制御装置となる。クラッチの制御により、操舵部材と転舵機構との間で力を伝達する伝達状態と伝達しない非伝達状態とに切り換えられる。クラッチは、エネルギが供給されることにより伝達状態となるものとすることが望ましいがそれに限らない。クラッチは、例えば、電磁クラッチとしたり、油圧クラッチとしたりすることができる。また、クラッチのように機械的に操舵部材と転舵機構との間を接続状態と遮断状態とに切り換えるものとすることは不可欠ではなく、常に接続状態にあるが、力を伝達する伝達状態と力を伝達しない非伝達状態とに切換可能なものとすることもできる。
(２)前記操作部材に、運転者による操作に抗する向きの反力トルクを、反力付与用駆動源の作動により付与する反力付与装置を含む(1)項に記載の操舵装置。
(３)前記転舵用駆動源を車両の状態に基づいて制御する駆動源制御装置を含む(1)項または(2)項に記載の操舵装置。
転舵用駆動源は車両の状態に基づいて制御される。車両の状態には、車両の走行状態、車両に搭載された搭載装置（搭載された操作部材を含む）の状態（例えば、転舵機構の作動状態、操作部材の操作状態等が該当する）、車両が置かれた環境の状態等が該当する。車両の状態は、例えば、車両の走行速度、操舵部材の操作量、路面の摩擦係数等の物理量で規定することができるが、それに限らない。これら物理量の変化速度、変化加速度等の変化状態、物理量が設定量以上であるかどうかの状態で表したり、物理量に基づく評価で表したりすることもできる。
具体的に、車両の走行状態は、走行速度、ヨーレイト、横加速度、前後加速度、車輪のスリップ状態等に基づいて規定することができる。これら物理量に基づけば、車両の旋回状態、駆動・制動状態等を表したり、旋回状態が限界状態にあるかどうか、駆動スリップや制動スリップが過大であるかどうか等を表したりすることができる。車両に搭載された搭載装置の状態は、バッテリの出力電圧、タイヤの空気圧、操舵部材の操舵量，操舵速度で規定したり、転舵機構の状態（例えば、車輪の転舵角、動力駆動源の発熱状態、転舵機構が作動限界にあるかどうかの状態等）で規定したり、制動装置、駆動装置の作動状態等で規定したりすることができる。車両の置かれた環境は、路面の状態、車両に加わる外乱（例えば、横風）の状態等で規定することができる。路面の状態は、路面の摩擦係数、凹凸等で規定することができ、外乱の状態は、横風の有無、横風の強さ（車両のヨーレイトと操舵部材の操作状態との関係から取得される場合がある）等で規定することができる。
転舵用駆動源は、車両の状態に基づいて制御されるのであり、上述の各状態の少なくとも１つに基づいて制御される。例えば、運転者による操舵部材の操作状態のみに基づいて制御されるようにしたり、操舵部材の操作状態とその操作状態を除く車両の状態とに基づいて制御されるようにしたり、操舵部材の操作状態に基づくことなく他の車両の状態に基づいて制御されるようにしたりすることができる。
(４)前記転舵機構が、(a)車体に固定のハウジングと、(b)そのハウジングに対して車両の幅方向に相対移動可能に設けられ、車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドとを含み、
前記駆動源制御装置が、前記転舵用駆動源を、少なくとも、前記力伝達装置の前記非伝達状態において、少なくとも、前記操舵部材の操作状態に基づいて制御するものであり、
前記伝達状態制御装置が、前記転舵ロッドの前記ハウジングに対する相対位置が、それの相対移動限度位置またはその近傍の予め定められた設定位置より移動限度側にある場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態にするものである(3)項に記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置において、転舵用駆動源は、少なくとも力伝達装置の非伝達状態において制御される。伝達状態においては制御されても制御されなくてもよい。
非伝達状態において、転舵ロッドには転舵用駆動源の駆動力に基づく軸線方向の移動力が加えられ、それによって移動させられる。転舵ロッドのハウジングに対する相対位置が、その転舵ロッドの相対移動限度位置またはその近傍の予め定められた設定位置より移動限度側にある場合に、力伝達装置が操舵部材と転舵機構との間で力を伝達する伝達状態にされる。
伝達状態においては、運転者によって操舵部材に加えられる操作力が転舵機構に伝達され、その操作力に基づく軸線方向の移動力が転舵ロッドに加えられる。伝達状態において転舵用駆動源が作動させられる場合において、転舵ロッドには転舵用駆動源の駆動力に基づく移動力と運転者による操作力に基づく移動力との両方が加えられ、転舵ロッドの移動限度近傍において、大きな力で車輪を転舵させることができる。運転者による操作力によって車輪の転舵がアシストされるのである。
また、力伝達装置が伝達状態にされれば、操舵部材に車輪や転舵機構を介して路面反力が伝達される。操舵部材に加わる反力が大きくなるため、その分、転舵ロッドが移動限度近傍または移動限度にある状態で、反力付与装置の出力を小さくすることができる。
一方、転舵ロッドが移動限度に達した状態においては、それ以上車輪を転舵させること（車輪の転舵角の絶対値をそれ以上大きくすること）は物理的に不可能である。しかし、非伝達状態において、運転者がさらに舵角を大きくすることを望む場合には、操舵部材に加える操作力や操作量の絶対値を増加させるのが普通である。反力付与装置はそれに応じた反力を付与する必要があり、大きな反力を出力可能なものとする必要がある。それに対して、転舵ロッドが移動限度に達した状態で伝達状態にされれば、操舵部材をさらに操作することができない（操作量の絶対値をそれ以上大きくすることができない）ため、運転者は、操舵部材の操作反力によって、転舵ロッドが移動限度に達したことを知ることができる。転舵ロッドがハウジングに当接することによって、ハウジングから受ける力が操舵部材に伝達されるため、操舵部材に非常に大きな反力が加えられるからである。そのため、反力付与装置によって大きな反力が出力されなくても、運転者の操舵部材の操舵量の絶対値を増加させる向きの操作を抑制することができる。また、反力付与装置を、運転者による操舵部材の上述の操作を抑制し得る大きな反力を出力可能なものとする必要がなくなる。したがって、反力付与装置の小形化を図ることができ、コストダウンを図ることができる。
(５)前記転舵ロッドのハウジングに対する相対位置を取得する相対位置取得装置を含む(4)項に記載の操舵装置。
転舵ロッドのハウジングに対する相対位置は、相対位置取得装置によって取得される。転舵ロッドがハウジングの移動限度位置にあることが取得された場合に力伝達装置が伝達状態に切り換えられるようにしても、移動限度位置に達する以前の移動限度位置近傍の予め定められた設定位置より移動限度側の位置にあることが取得された場合に伝達状態に切り換えられるようにしてもよい。
相対位置取得装置は、検出開始時の転舵ロッドのハウジングに対する検出開始時相対位置からの移動量を検出する移動量検出部を含むものとしたり、転舵ロッドのハウジングに対する中立位置からの隔たり（絶対的相対位置）を検出する絶対位置検出部を含むものであってもよい。移動量検出部を含むものであっても、例えば、車両の直進走行状態における検出値を中立位置とすれば、その中立位置を表す検出値と移動量検出部によって検出された移動量とに基づけば、転舵ロッドのハウジングに対する絶対的相対位置を取得することができる。
(６)前記転舵機構が、前記転舵ロッドと前記ハウジングとの間に設けられ、前記転舵ロッドのハウジングに対する移動限度を規定するストッパ装置を含む(4)項または(5)項に記載の操舵装置。
伝達状態制御装置は、ストッパ装置によって、転舵ロッドのハウジングに対する相対移動が規定された場合に伝達状態に切り換える移動限度時伝達状態切換部を含むものとすることができる。
前記相対位置取得装置は、ストッパ装置によって移動限度が規定された位置を検出するものとすることもできる。
(７)前記反力付与用駆動源による出力が、前記操舵部材の運転者による操作量に応じて決まる目標値に近づくように制御する制御装置であって、前記伝達状態においては非伝達状態における場合より、前記操作力に対する目標値の比率である制御ゲインを小さくして前記目標値を決定する目標値決定部を備えた反力付与用駆動源制御装置を含む(2)項ないし(6)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
伝達状態においては、路面反力が操舵部材に伝達されるため、その分、反力付与用駆動源によって付与される反力を小さくすることができ、反力付与装置における消費電力を低減させることができる。
(８)前記伝達状態制御装置が、前記転舵用駆動源の負荷状態と前記転舵用駆動源に電力を供給する電力供給装置の電力供給状態との少なくとも一方に基づいて、前記力伝達装置を前記伝達状態と前記非伝達状態とに切り換えるものである(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、力伝達装置が、伝達状態と非伝達状態とに、転舵用駆動源の負荷状態と電力供給装置の電力供給状態との少なくとも一方に基づいて切り換えられる。
それによって、例えば、転舵用駆動源が過負荷状態になることを回避したり、過負荷状態に起因する異常が生じることを防止したりすることができる。また、電力供給装置が充分な電力を供給困難な状態になることを回避することができる。
電力供給装置は、操舵装置に専用に設けられたものであっても、複数の電力消費装置（車両に搭載された搭載装置）に共通に設けられたものであってもよい。
(９)前記駆動源制御装置が、前記転舵用駆動源への供給電力を、前記力伝達装置の前記伝達状態と前記非伝達状態とで、異なる態様で制御する伝達状態対応制御部を含む(3)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、転舵用駆動源への供給電力が伝達状態と非伝達状態とで異なる態様で制御される。
例えば、転舵用駆動源が、車輪の実際の転舵角が、運転者による操舵部材の操作状態に基づいて決まる目標転舵角に近づくように制御される場合において、その目標転舵角を決定する場合の制御ゲインを伝達状態においては非伝達状態における場合より小さくすることができる。伝達状態においては、転舵機構に運転者による操作力に基づく作動力が加えられるため、転舵機構に加えられる駆動力を同じにする場合には、非伝達状態における場合より転舵用駆動源の駆動力を小さくすることができる。また、伝達状態においては、転舵用駆動源へ電力が供給されないようにする（転舵用駆動源を非作動状態とする）ことも可能である。
(１０)前記伝達状態対応制御部が、前記力伝達装置の前記伝達状態において、車両の状態が同じ場合に前記非伝達状態におけるより前記転舵用駆動源への供給電力を低減させる供給電力低減部を含む(9)項に記載の操舵装置。
供給電力の低減には、供給電力を０まで低減させることも含まれる。
(１１)前記伝達状態制御装置が、前記転舵用駆動源の温度、作動時間、電流値、作動回数の少なくとも１つに基づいて前記負荷状態を取得する負荷状態取得装置を含む(8)項ないし(10)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
転舵用駆動源の温度、電流値、作動時間、設定時間内における作動回数等に基づけば、転舵用駆動源の負荷状態を取得することができる。負荷状態は、これら物理量で規定したり、これら物理量の変化勾配、変化量等の変化状態で規定したり、これらの物理量に基づく評価（例えば、設定値より大きいか否か等）で規定したりすることができる。
作動時間は、連続作動時間としたり、転舵用駆動源によって出力される駆動力が設定値以上の場合の時間としたりすることができる。作動回数についても同様であり、駆動力が設定値以上になった回数とすることができる。これら転舵用駆動源の作動状態は転舵機構の作動状態に基づいて取得することができる。
例えば、温度が高い場合は低い場合より、作動時間が長い場合は短い場合より、電流量が大きい場合は小さい場合より、作動回数が多い場合は少ない場合より負荷が大きい状態にあるとすることができる。
また、上述の転舵用駆動源の温度、作動時間、電流値、作動回数等は、転舵用駆動源について直接検出する必要は必ずしもない。転舵用駆動源の作動、状態とほぼ同様な作動、状態を行う部分等について検出することもできる。例えば、非伝達状態においては、転舵用駆動源の駆動力は、車輪の転舵角の絶対値等に対応する。また、転舵用駆動源の温度、作動時間、作動回数等は、転舵用駆動源が電動モータである場合におけるその駆動回路、コンピュータを主体とする制御装置のそれらにほぼ対応する。
(１２)前記伝達状態制御装置が、前記負荷状態取得装置によって取得された前記負荷状態が設定状態を越えた場合に前記伝達状態に切り換える負荷大時伝達状態切換部を含む(11)項に記載の操舵装置。
例えば、温度や電流値が設定値より大きい場合、温度や電流値の増加勾配が設定勾配より大きい場合、作動時間が設定時間を超えた場合、作動回数が設定回数を超えた場合等に負荷状態が設定状態を越えたとして、伝達状態に切り換えられる。
負荷状態の設定状態は、負荷が過大であるとみなし得る状態、負荷が大きいことに起因して転舵用駆動源が故障する可能性が高い状態、過負荷状態になると予測される状態（過負荷状態になる可能性が高い状態）とすることができる。
(１３)前記伝達状態制御装置が、前記電力供給装置の電力供給状態を取得する電力供給状態取得装置を含み、その電力供給状態取得装置が、前記電力供給装置の電力供給能力を取得する供給能力取得部と、前記電力供給装置に対する要求電力を取得する要求電力取得部との少なくとも一方を含む(8)項ないし(12)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
(１４)前記伝達状態制御装置が、前記供給能力取得部によって取得された電力供給装置の電力供給能力が設定レベルより低い場合と、前記要求電力量取得部によって取得された要求電力が設定電力以上の場合との少なくとも一方の場合に前記力伝達装置を前記伝達状態にする(13)項に記載の操舵装置。
(１５)前記伝達状態制御装置が、前記電力供給装置の出力電圧が設定電圧より低い場合と、出力電圧の低下勾配が設定勾配より急である場合と、前記電力供給装置の蓄電部の残容量が設定容量以下である場合との少なくとも１の場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態とする手段を含む(1)項ないし(14)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
例えば、電力供給装置に、複数の電力消費装置が接続される場合において、複数の電力消費装置のうちの少なくとも１つの装置において消費されると推定される電力（予測消費電力と称する）が大きくなったことによって、全体の消費電力が設定電力以上になると予測された場合は、電力供給装置に対する要求電力が設定電力以上であるとすることができる。予測消費電力は、電力消費装置各々における作動状態に基づいて取得することができる。
設定電力は、消費電力が多すぎると考えられる値、消費電力を低減させることが望ましいと考えられる値（省エネすべきであると考えられる値）、電力消費装置において過熱状態になる可能性が高いと考えられる値等に設定することができる。
電力供給装置の供給能力の設定レベルは、電力供給装置からの供給電力が少なくなることによって操舵装置の通常作動が困難または不能になる可能性があるとされるレベル、供給能力の回復が困難であると考えられるとされるレベル等に設定することができる。
(１６)前記伝達状態制御装置が、前記反力付与用駆動源の負荷状態と前記反力付与用駆動源に電力を供給する電力供給装置の電力供給状態との少なくとも一方に基づいて、前記力伝達装置を前記伝達状態と前記非伝達状態とに切り換えるものである(2)項ないし(15)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、反力付与用駆動源の負荷状態と反力付与用駆動源に電力を供給する電力供給装置の電力供給状態との少なくとも一方に基づいて力伝達装置が伝達状態と非伝達状態とに切り換えられる。電力供給装置は、転舵用駆動源と反力付与用駆動源とに共通に設けられたものであっても、別個に設けられたものであってもよい。本項に記載の操舵装置によれば、反力付与装置が過負荷状態になることを回避したり、過負荷状態に起因して異常が生じることを回避したりすることができる。
(１７)前記伝達状態制御装置が、当該操舵装置の負荷状態と当該操舵装置に電力を供給する電力供給装置の電力供給状態との少なくとも一方に基づいて、前記力伝達装置を前記伝達状態と前記非伝達状態とに切り換えるものである(1)項ないし(16)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
(１８)前記伝達状態制御装置が、当該操舵装置の負荷状態が設定状態を越えた場合と、当該操舵装置に電力を供給する電力供給装置の電力供給状態が予め定められた適正設定範囲内にない場合との少なくとも一方の場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態にするものである(1)項ないし(17)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
操舵装置に含まれる電力を消費する装置としては、例えば、転舵用駆動源、反力付与用駆動源、力伝達装置に含まれるクラッチ等がある。
(１９)当該操舵装置への供給電力を、車両の状態に基づいて制御する制御装置であって、前記力伝達装置の伝達状態において、前記操舵装置への供給電力を、前記車両状態が同じである場合に前記非伝達状態において供給される電力より低減させる供給電力低減部を備えた操舵装置制御装置を含む(1)項ないし(18)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
伝達状態においては、操舵部材と転舵機構との間で力が伝達されるため、転舵機構には、運転者によって操舵部材に加えられた操舵力に基づく力が加えられる。したがって、転舵機構に加えられる力が同じ場合に、転舵用駆動源への供給電力を低減させることができる。
また、伝達状態においては、操舵部材に路面反力が加えられるため、操舵部材に加えられる反力が同じ場合に、反力付与装置によって付与される反力を小さくすることができる。
さらに、反力付与用駆動源が電動モータである場合には、その電動モータの制御により、反力付与用駆動源による出力が転舵機構に加えられるようにすることができる。この場合には、転舵用駆動源への供給電力を少なくすることが可能となる。
また、力伝達装置を電力の供給により非伝達状態にされるものとすれば、伝達状態にされれば、力伝達装置への供給電力を低減させることができる。
(２０)前記反力付与装置が、前記操舵部材の操作量に応じた反力を付与するものであり、前記力伝達装置が、前記操舵部材と前記反力付与装置とを含む操作装置と前記転舵機構との間で力を伝達する伝達状態と、力を伝達しない非伝達状態とをとり得るものであり、前記伝達状態制御装置が、当該操舵装置に含まれる電力を消費する装置のうちの少なくとも１つの負荷状態が設定状態を越えた場合と、前記少なくとも一方に電力を供給する電力供給装置の電力供給状態が予め定められた適正設定範囲内にない場合との少なくとも一方の場合に、前記力伝達装置を伝達状態にするものであり、当該操舵装置が、前記転舵用駆動源と前記反力付与用駆動源との少なくとも一方への供給電力を、前記力伝達装置の前記伝達状態において、前記車両の状態が同じである場合に前記非伝達状態において供給される電力より低減させる供給電力低減部を備えた駆動源制御装置を含む(2)項ないし(19)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
（２１）前記供給電力低減部が、(i)前記力伝達装置の前記伝達状態において、前記反力付与用駆動源への供給電力を、前記操舵部材の操作量が同じである場合に前記非伝達状態において供給される電力より低減させて、前記反力トルクを小さくする手段と、(ii) 前記力伝達装置の前記伝達状態において、前記転舵用駆動源への供給電力を、前記操舵部材の操舵角と操舵トルクとの少なくとも一方で表される操舵状態が同じである場合に前記非伝達状態において供給される電力より低減させて、前記転舵用駆動源の出力を小さくする手段との少なくとも一方を含む(20)項に記載の操舵装置。
【００１０】
(２２)前記伝達状態制御装置が、運転者の要求に応じて、前記力伝達装置を前記伝達状態と前記非伝達状態とに切り換えるものである(1)項ないし(21)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、力伝達装置が運転者の要求に応じて伝達状態と非伝達状態とに切り換えられる。それによって、運転者の要求に応じた操舵フィーリングを得ることができる。
(２３)前記伝達状態制御装置が、マニュアル操舵状態と動力操舵状態とのいずれか一方を指示する指示部材と、その指示部材がマニュアル操舵状態を指示する状態にある場合に、前記伝達状態に切り換えるマニュアル操舵指示時伝達状態切換部とを含む(22)項に記載の操舵装置。
マニュアル操舵状態においては、運転者は、操舵部材の操作に伴って車輪を転舵させることができる。また、操舵部材には路面反力が加えられるため、運転者は路面反力を感じながら操作することができる。なお、マニュアル操舵状態においては、転舵用駆動源が非作動状態にあるとは限らない。転舵用駆動源の作動によって、運転者によって加えられた操作力が倍力されて、車輪に伝達されるようにすることもできる。
動力操舵状態においては、例えば、車輪の実際の転舵角が目標転舵角に近づくように転舵用駆動源が制御されるようにすることができる。目標転舵角は、操舵部材の操作状態のみに基づいて決められるようにしても、操舵部材の操作状態と車両の状態（操舵部材の操作状態を除く）とに基づいて決められるようにしても、操舵部材の操作状態に基づかないで決められるようにしてもよい。例えば、操舵部材が操作されていなくても、横風の影響を除去するために車輪が転舵される場合がある。また、転舵用駆動源は、転舵ロッドに運転者による操舵トルクに基づいて決まる目標移動力が加えられるように制御されるようにすることもできる。目標移動力は、上述のように決定されるようにすることができる。
(２４)当該操舵装置が、前記転舵用駆動源を、車両が予め決められた経路に沿って走行するように制御する自動操舵走行対応駆動源制御装置を含み、
前記伝達状態制御装置が、前記自動操舵走行対応駆動源制御装置による制御と通常の制御とのいずれか一方を指示する指示部材と、その指示部材が前記自動操舵走行対応駆動源制御装置による制御を指示する状態にある場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態にする自動操舵走行時伝達状態切換部を含む(22)項または(23)項に記載の操舵装置。
(２５)当該操舵装置が、前記転舵用駆動源を、車両が予め決められた経路に沿って走行するように制御する自動操舵走行対応駆動源制御装置を含み、
前記伝達状態制御装置が、前記自動操舵走行対応駆動源制御装置により前記転舵用駆動源が制御される場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態にする自動操舵走行時伝達状態切換部を含む(1)項または(24)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
自動操舵走行対応駆動源制御装置により車両の自動操舵走行が行われる場合、すなわち、車両が予め決められた経路に沿って走行するように制御される場合には力伝達装置が伝達状態に切り換えられる。自動操舵走行が行われる場合には、運転者は操舵部材を操作しないのが普通であるため、たとえ、操舵部材が車輪の転舵に伴って動いても差し支えないのであり、それによって、運転者が違和感を感じることはない。例えば、力伝達装置がエネルギが供給されない場合に伝達状態にされるものである場合には、力伝達装置にエネルギを供給する必要がなくなり、その分、操舵装置におけるエネルギ消費量を少なくすることができる。
なお、自動操舵走行は、車両がＣＣＤカメラ等の画像認識装置を有し、その画像認識装置によって認識された画像に基づいて行われることもある。
【００１１】
(２６)前記伝達状態制御装置が、車両が停止状態にある場合に前記力伝達装置を前記伝達状態に切り換えるものである(1)項ないし(25)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
なお、前記駆動源制御装置は、少なくとも、前記転舵用駆動源を前記操舵部材の操作状態に基づいて制御するものとすることができる。
(２７)前記力伝達装置が、前記伝達状態と前記非伝達状態とに、供給エネルギのＯＮ／ＯＦＦにより切り換えられるものであって、前記ＯＦＦ状態において前記伝達状態とされるものである(1)項ないし(26)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、車両が停止状態にある場合に伝達状態に切り換えられる。
例えば、力伝達装置がエネルギが供給されない場合に伝達状態にされるものである場合には、伝達状態にすることによって、操舵装置における消費エネルギの低減を図ることができる。
また、非伝達状態においては、操舵部材に操舵力が加えられない状態で、反力付与装置によって中立位置に戻されたり、復元装置が設けられ、その復元装置によって中立位置に戻されたりするのが普通である。それに対して、伝達状態にされれば、操舵部材に加えられる操舵力が０にされても、操舵部材のみが、車輪の転舵状態とは別個に中立位置に戻されることが回避される。
本項に記載の操舵装置においては、車両が停止状態にある場合には、車両の駆動装置が作動状態にあっても非作動状態にあっても、イグニッションスイッチがＯＮ状態にあってもＯＦＦ状態にあっても、伝達状態に切り換えられる。
それに対して、特許文献４に記載の操舵装置においては、段落〔００３６〕等に記載のように、車両が停止状態にあり、かつ、運転者によってイグニッションスイッチがＯＦＦ状態にされることによってエンジンの作動が停止させられた場合に伝達状態にされる。換言すれば、車両を継続して走行させるとする運転者の意図がない場合に伝達状態にされるのであり、停止状態にあっても、イグニッションスイッチがＯＮ状態にあり、車両を継続して走行させるとする運転者の意図がある場合には伝達状態にされることはない。それに対して、本項に記載の操舵装置においては、車両が停止状態にある場合には、運転者の意図とは関係なく伝達状態にされる。車両を継続して走行させるとする運転者の意図があっても伝達状態にされるのであり、特許文献４に記載の操舵装置と異なる。
また、特許文献４に記載の操舵装置においては、停止状態にあってイグニッションスイッチがＯＮ状態にある場合には、非伝達状態のままで、反力付与装置によって復元装置による復元力に抗したトルクが加えられ、運転者が操舵部材から手を放しても、復元装置によって中立位置に戻されないようにされている。一方、力伝達装置は、非伝達状態にするのにエネルギが供給されるのが普通である。そのため、特許文献４に記載の操舵装置においては、車両の停止状態においても力伝達装置にエネルギが供給されることになる。それに対して、本項に記載の操舵装置においては、停止状態にある場合には、力伝達装置にエネルギが供給されることがないのであり、その結果、車両が停止状態にある場合に消費エネルギの低減を図ることができる。
(２８)前記車両が停止状態にあることを検出する停止状態検出装置を含む(26)項または(27)項に記載の操舵装置。
例えば、走行速度検出装置によって検出された走行速度が設定速度より小さい場合に停止状態にあるとすることができる。
(２９)前記伝達状態制御装置が、前記車両が停止状態にあることが検出され、かつ、イグニッションスイッチがＯＮ状態にある場合に前記伝達状態に切り換える停止時伝達状態切換部を含む(26)項ないし(28)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、車両を継続して走行させる意図にあっても、伝達状態に切り換えられる。
【００１２】
(３０)前記伝達状態制御装置が、当該操舵装置の作動状態と、当該操舵装置の負荷状態と、当該操舵装置に電力を供給する電力供給装置の電力供給状態と、運転者の要求と、車両の走行状態と、車両の置かれた環境と、前記操舵部材の操作状態と、目標転舵状態と実転舵状態との関係とのうちの２つ以上に基づいて、前記力伝達装置を前記伝達状態と前記非伝達状態とに切り換える(1)項ないし(29)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
当該操舵装置の作動状態、負荷状態等には、操舵装置に含まれる転舵機構、反力付与装置、制御装置、駆動回路等の装置の少なくと１つの作動状態、負荷状態が含まれる。
本項に記載の操舵装置においては、例えば、(i)目標転舵角の絶対値から実転舵角の絶対値を引いた値が設定値以上であって、かつ、電力供給装置の電力供給状態が設定範囲状態にない場合、(ii)操舵部材の操舵量の絶対値が設定値以上であって、かつ、反力付与用駆動源と転舵用駆動源との少なくとも一方の負荷状態が設定状態以上である場合、(iii)転舵機構が出力限界にあり、かつ、目標転舵角の絶対値から実転舵角の絶対値を引いた値が設定値以上である場合等に伝達状態に切り換えられるようにすることができる。
このように、伝達状態と非伝達状態とに、２つの条件に基づいて切り換えるようにしたり、３つ以上の条件に基づいて切り換えるようにしたりすることができる。このようにすれば、より状況に適した時期に切り換えることが可能となる。なお、転舵状態は、例えば、車輪の転舵角、車輪を転舵させようとする力（転舵ロッドに加えられる軸方向移動力）等、または、これら転舵角と軸方向移動力との両方で表すことができる。
【００１３】
(３１)前記伝達状態制御装置が、前記操舵装置が異常な状態に至ると予測された場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態に切り換える異常予測時伝達状態切換部を含む(1)ないし(30)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
操舵装置が近い将来異常な状態に至るか否かは異常予測装置によって予測される。例えば、操舵装置の作動状態が設定状態より悪い（正常でない）場合、作動状態が悪くなる傾向にある場合等には、操舵装置が異常状態に至ると予測される（異常状態に至る可能性が高いとされる）。操舵装置の異常とは、例えば、非伝達状態における制御が困難または不能な状態とすることができる。
ここで、設定状態は、操舵装置が異常状態であると判定される状態より正常であると考えられる状態に設定されるようにすることができる。
(３２)前記伝達状態制御装置が、前記操舵装置が過熱状態になると予測された場合に前記力伝達装置を前記伝達状態に切り換える過熱予測時伝達状態切換部と、前記操舵装置の負荷が過負荷状態になると予測された場合に前記力伝達装置を前記伝達状態に切り換える過負荷予測時伝達状態切換部との少なくとも一方を含む(1)項ないし(31)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
例えば、前述のように操舵装置に含まれる装置等のうちの少なくとも１つの温度が設定温度より高く、かつ、上昇傾向にある場合に過熱状態になる可能性が高いとすることができ、少なくとも１つの負荷状態が設定状態以上であり、かつ、負荷状態が増加傾向にある場合に過負荷状態になる可能性が高いとすることができる。
ここで、設定温度を、過熱状態であると考えられる温度より低い温度に設定し、負荷の設定状態を、過負荷状態であると考えられる状態より負荷が小さい状態に設定することができる。
(３３)前記伝達状態制御装置が、前記電力供給装置が異常な状態に至ると予測された場合に前記力伝達装置を前記伝達状態に切り換える電力供給異常予測時伝達状態切換部を含む(1)項ないし(32)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
例えば、(i)バッテリの残容量が設定容量以下であり、かつ、電力が供給される状態にある場合、(ii)出力電圧が設定電圧以下であり、かつ、電圧が低下傾向にある場合、(iii)出力電圧の時間に対する低下勾配が設定勾配より急になった場合等には、異常な状態に至ると予測することができる。
設定容量、設定電圧、設定勾配は、それぞれ、異常な状態であると考えられる場合の値より正常側の値に設定することができる。
(３４)前記伝達状態制御装置が、前記転舵用駆動源と反力付与用駆動源との少なくとも一方における消費電力が設定電力以上になると予測される場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態に切り換えるものである(1)項ないし(33)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
例えば、転舵用駆動源が、少なくとも、操舵部材の操作状態に基づいて制御される場合には、前記操舵部材の操作量の絶対値が設定値より大きく、かつ、操作量の絶対値の増加勾配が設定勾配より大きい場合に、転舵用駆動源における消費電力が過大になる可能性が高いとすることができる。反力付与用駆動源についても同様である。
(３５)前記伝達状態制御装置が、車輪の転舵状態を、前記操舵部材の操作状態に応じて制御する場合に前記力伝達装置を前記伝達状態に切り換えるものである(1)項ないし(34)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
車両が直進走行状態にある場合、停止状態にある場合、定常走行状態にある場合、外乱が小さい場合等に力伝達装置が伝達状態にされる。これらの場合は、操舵部材の操作状態とは別個に車輪を転舵させる必要性が低い場合であり、例えば、車輪を操舵部材の操舵方向とは逆向きに転舵させたり、操舵部材が操作されていないにも係わらず車輪を転舵させたりする必要性が低い場合である。なお、伝達状態においては、操舵部材の操作量に対する車輪の転舵量の比率である伝達比が可変とされることがある。
（３６）前記駆動源制御装置が、 (i) 前記反力付与用駆動源の出力が前記操舵部材の操作量に応じて決まる目標値に近づくように前記反力付与用駆動源への供給電力を制御する制 御部であって、前記伝達状態においては前記非伝達状態における場合より、前記操作量に対する目標値の比率である制御ゲインを小さくして前記目標値を決定する手段を備えた反力付与用駆動源制御部と、 (ii) 前記転舵用駆動源の出力が、車輪の実際の転舵角が運転者による前記操舵部材の操舵状態に基づいて決まる目標転舵角に近づくように前記転舵用駆動源への供給電力を制御する制御部であって、前記伝達状態においては前記非伝達状態における場合より、前記操舵状態に対する前記目標転舵角の比率である制御ゲインを小さくして、前記目標転舵角を決定する手段を備えた転舵用駆動源制御部との少なくとも一方を含む (20) 項または (21) 項に記載の操舵装置。
（３７）前記供給電力低減部が、 (i) 前記電力を消費する装置のうちの１つである転舵用駆動源の負荷状態が前記設定状態を越えた場合に、前記転舵用駆動源への供給電力を低減させ、前記電力を消費する装置のうちの１つである反力付与用駆動源の負荷状態が前記設定状態を越えた場合に、前記反力付与用駆動源への供給電力を低減させる手段と、 (ii) 前記転舵用駆動源と前記反力付与用駆動源との少なくとも一方の負荷状態が前記設定状態を越えた場合に、前記転舵用駆動源と前記反力付与用駆動源との両方の供給電力を低減させる手段との少なくとも一方を含む (20) 項、 (21) 項、 (36) 項のいずれか１つに記載の操舵装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である操舵装置について図面に基づいて説明する。本操舵装置は、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置である。
図１において、１０は転舵機構である。転舵機構１０は、車輪１２を転舵する装置であり、ハウジング１６と、そのハウジング１６に相対移動可能に保持され、車輪１２にタイロッド１４を介して連結される転舵ロッド１８とを含む。転舵ロッド１８が軸線方向、すなわち、車両の幅方向にハウジング１６に対して相対移動させられることによって、車輪１２が転舵される。転舵ロッド１８には、突部２０が設けられ、突部２０がハウジング１６の内側端面に当接することによって移動限度が規定される。突部２０は、転舵ロッド１８の両側にそれぞれ設けられ（図１には一方のみを記載）、それによって、転舵ロッド１８の右方向および左方向の移動限度が規定され、車輪１２のそれぞれの右方向および左方向の転舵限度が規定される。本実施形態においては、突部２０とハウジング１６の内側の端面とによってストッパ装置２２が構成される。
２４は転舵用駆動源としての電動モータであり、電力により転舵ロッド１８を移動させる。この転舵用モータ２４と転舵ロッド１８との間には、転舵用モータ２４の駆動トルクを転舵ロッド１８に伝達する図示しない駆動力伝達装置が設けられる。駆動力伝達装置は、電動モータ２４の回転を転舵ロッド１８の軸線方向の直線移動に変換する運動変換装置でもある。
【００１５】
３０は操舵部材としてのステアリングホイールである。ステアリングホイール３０と転舵機構１０とはステアリングシャフト３２によって連結される。ステアリングシャフト３２には、反力付与装置３４，クラッチ３６が設けられる。反力付与装置３４は、反力付与用の電動モータを含み、ステアリングホイール３０に加えられる操舵トルクに抗したトルクを付与する。クラッチ３６は、ステアリングホイール３０と転舵機構１０とを機械的に接続する接続状態とステアリングホイール３０を転舵機構１０から機械的に遮断する遮断状態とに供給電力のＯＮ／ＯＦＦによって切り換えられる電磁クラッチである。クラッチ３６の接続状態において、ステアリングホイール３０と転舵機構１０との間で力を伝達する伝達状態とされ、遮断状態において、力を伝達しない非伝達状態とされる。クラッチ３６は供給電力のＯＦＦ状態において接続状態とされる。クラッチ３６は接続遮断切換機構と称することもできる。本実施形態においては、ステアリングシャフト３２，クラッチ３６等により力伝達装置４０が構成される。
【００１６】
ステアリングシャフト３２と転舵機構１０とは、操舵トルク伝達装置を介して連結される。操舵トルク伝達装置は、ステアリングシャフト３２に加えられた操舵トルクを転舵ロッド１８の軸線方向の移動力に変換するものであり、ステアリングシャフト３２の回転を転舵ロッド１８の軸線方向の移動に変換する運動変換装置でもある。操舵トルク伝達装置は、例えば、ステアリングシャフト３２の回転に伴って回転するピニオンと、転舵ロッド１７に設けられ、そのピニオンと螺合可能なラック部とを含むものとすることができる。
なお、操舵トルク伝達装置は、力伝達装置４０とは別個のものと考えたり、力伝達装置４０に含まれるものと考えたりすることができる。
本実施形態においては、ステアリングホイール３０、反力付与装置３４等により操作装置４２が構成される。
【００１７】
６０はコンピュータを主体とする制御装置である。制御装置６０は、ＣＰＵ６２，ＲＯＭ６４，ＲＡＭ６６，Ｉ／Ｆ６８を含む。Ｉ／Ｆ６８には、操作トルクセンサ７０，操舵角センサ７２，ストロークセンサ７４，反力付与装置負荷検出装置７６，転舵機構負荷検出装置７８、マニュアル操舵指示スイッチ８０，走行速度センサ８２等が接続される。また、反力付与用モータ３４、転舵用モータ２４が駆動回路９０，９２を介して接続されるとともに、クラッチ３６がスイッチ９４を介して接続される。さらに、本操舵装置は電力供給装置９６から供給された電力によって作動させられる。ＲＯＭ６４には、図２のフローチャートで表される伝達状態制御プログラムが格納される。
【００１８】
操作トルクセンサ７０は、運転者によってステアリングホイール３０に加えられる操舵トルクを検出するものであり、操舵角センサ７２は、ステアリングホイール３０の操舵角を検出するものである。操舵トルク、操舵角は、方向によって異なる符号を有するものである。相対位置検出装置としてのストロークセンサ７４は、転舵ロッド１８のハウジング１６に対する相対位置を検出するものであり、ストロークセンサ７４による検出値に基づいて車輪１４の転舵角が求められる。本実施形態においては、ストロークセンサ７４によって、転舵ロッド１８のハウジング１６に対する中立位置からの変位量、すなわち、絶対的相対位置が検出される。
【００１９】
反力付与装置負荷検出装置７６は、反力付与用モータ３４に流れる電流値を検出する電流検出部と、反力付与用モータ３４と駆動回路９０との少なくとも一方の温度を検出する温度センサと、これら少なくとも一方の連続作動時間を検出するタイマと、反力付与用モータ３４による出力が設定値以上になった回数をカウントするカウンタとの少なくとも一つを含むものであり、これら電流値、温度、連続作動時間、作動回数の少なくとも１つに基づいて反力付与装置３４の負荷の状態が検出される。電流値が大きい場合は小さい場合より負荷が大きく、温度が高い場合は低い場合より負荷が大きく、連続作動時間が長い場合は短い場合より負荷が大きく、作動回数が多い場合は少ない場合より負荷が大きいとされる。
【００２０】
転舵機構負荷状態検出装置７８も同様であり、電流検出装置によって検出された転舵用モータ２４に流れる電流と、温度センサによって検出された転舵用モータ２４と駆動回路９２との少なくとも一方の温度と、タイマによって検出された転舵用モータ２４と駆動回路９２との少なくとも一方の連続作動時間と、カウンタによってカウントされた作動回数との少なくとも１つに基づいて転舵用駆動源２４に加わる負荷の状態が検出される。
【００２１】
マニュアル操舵指示スイッチ８０は、運転者によって操作されるものであり、マニュアル操舵状態と動力操舵状態とのいずれか一方が選択される。本実施形態においては、ＯＮ状態がマニュアル操舵状態を指示する状態である。走行速度センサ８２は、車両の走行速度を検出する。
電力供給装置９６は、操舵装置に限らず、複数の電力消費装置（例えば、制動装置、駆動装置、駆動伝達装置、エアコンディショナ、オーディオ装置等）に電力を供給するものである。電力供給装置９６はバッテリ９８と、電力供給状態検出装置９９とを含む。電力供給状態検出装置９９は、バッテリ９８の出力電圧や残容量を検出する供給能力検出部と、複数の電力消費装置における要求電力（消費されると予想される電力）を取得する要求電力検出部との少なくとも一方を含む。複数の電力消費装置における要求電力は、各電力消費装置の作動状態等に基づいて取得することができる。供給能力が設定レベルより低い場合、要求電力が設定電力以上の場合等には、電力供給装置８６から供給される電力を少なくする要求、すなわち、省エネ要求があるとすることができる。電力供給装置８６は電源装置と称することもできる。
【００２２】
通常制御時において、クラッチ３６に電力が供給されることにより遮断状態とされ、ステアリングホイール３０と転舵機構１０との間で力が伝達されない非伝達状態とされる。反力付与装置３４は、運転者によってステアリングホイール３０に加えられる操舵トルクに抗した反力トルクが加えられるように制御され、転舵用モータ２４は、ステアリングホイール３０の操舵角と操舵トルクとの少なくとも一方で表される操舵状態に基づいて制御される。転舵用モータ２４は、操舵状態に加えて、また、操舵状態に代えて、車輪１２のスリップ状態、車輪１２のタイヤの空気圧、路面の摩擦係数、横風、車両の旋回状態等に基づいて制御されるようにすることができる。転舵用モータ２４は、例えば、車輪１２の舵角が操舵状態に基づいて決まる目標転舵角となるように制御されるようにしたり、転舵ロッド１８に加えられる軸方向移動力が操舵状態に基づいて決まる目標移動力となるように制御されるようにしたりすることができる。
この通常制御中に、予め定められた条件が満たされた場合には、クラッチ３６への供給電力が０にされて、接続状態とされる。ステアリングホイール３０と転舵機構１０とが連結され、これらの間で力が伝達される伝達状態とされる。
【００２３】
図２のフローチャートで表される伝達状態制御プログラムは予め定められた設定時間毎に実行される。
ステップ１（以下、Ｓ１と略称する。他のステップについても同様とする）において、転舵ロッド１８がストロークエンド近傍にあり、かつ、車輪をさらに切込む要求があるか否かが判定され、Ｓ２において、反力付与用モータ３４，転舵用モータ２４の負荷状態が設定状態を越えているか否かが判定され、Ｓ３において、電力供給装置９６に省エネ要求があるか否かが判定され、Ｓ４において、マニュアル操舵指示スイッチ８０がＯＮ状態にあるかどうかが検出され。Ｓ５において、車両が停止状態にあるか否かが判定される。Ｓ１〜５のすべての判定結果がＮＯの場合には、Ｓ６において、上述の通常制御が行われる。
それに対してＳ１〜５の少なくとも１つの判定結果がＹＥＳである場合には、Ｓ７においてクラッチ３６が接続状態に切り換えられて、Ｓ８において、それに応じて反力付与用モータ３４，転舵用モータ２４が制御される。以下、それぞれの場合について具体的に説明する。
【００２４】
ストロークセンサ７４によって検出された転舵ロッド１８のハウジング１６に対する相対位置がストロークエンド近傍の予め定められた設定位置よりストロークエンド側に位置し、かつ、操作トルクセンサ７０による検出値と操舵角センサ７２による検出値との少なくとも一方の絶対値が増加傾向にあることが検出された場合には、Ｓ１における判定がＹＥＳとなる。図３に示すように、クラッチ３６が接続状態にされる。
転舵ロッド１８には、転舵用モータ２４による駆動力と運転者による操舵トルクに基づく駆動力との両方が加えられるため、大きな力で車輪を転舵させることができる。運転者による操舵トルクに基づいて車輪１２の転舵がアシストされるのである。例えば、据え切り時にも大きな力で車輪１２を転舵させることができる。逆に、運転者によってアシストされる分だけ転舵用モータ２４の出力を小さくすることも可能である。
また、路面反力がステアリングホイール３０に加えられるため、ステアリングホイール３０に加えられる反力が同じ場合に、反力付与用モータ３４によって出力される反力を、小さくすることができる。
さらに、転舵ロッド１８がストロークエンドに達し、突部２０がハウジング１６に当接した状態において、ステアリングホイール３０が転舵ロッド１８に連結されれば、ステアリングホイール３０の操舵角の絶対値をそれ以上大きくすることができない。そのため、反力付与用モータ３４によって加えられる反力を大きくしなくても、運転者によるステアリングホイール３０の、車輪の切込み角をさらに大きくする方向の操作を抑制することができる。このように、反力付与用モータ３４によってステアリングホイール３０に大きな反力を加える必要がなくなるため、反力付与用モータ３４を、それの最大出力を小さいものとすることができ、小形化を図ることができる。
【００２５】
なお、クラッチ３６が接続状態にされた場合には、反力付与用モータ３４への供給電力を０にすることもできる。このようにすれば、消費電力を低減を図ることができる。また、クラッチ３６が接続状態にされた場合には、反力付与用モータ３４を車輪１２の転舵を助勢する方向に駆動させることができる。このようにすれば、転舵ロッド１８に転舵用モータ２４による駆動力，反力付与用モータ３４による駆動力，運転者による操舵力に基づく力を作用させることができるのであり、大きな力で車輪１２を転舵させることができる。
【００２６】
反力付与装置負荷検出装置７６，転舵機構負荷検出装置７８の少なくとも一方によって負荷状態が設定状態を越えていることが検出された場合には、Ｓ２における判定がＹＥＳとなる。本実施形態においては、反力付与用モータ３４、転舵用モータ２４に流れる電流値が設定値以上の場合、または、モータ３４，２４の温度が設定温度以上であり、かつ、制御装置６０と駆動回路９０、９２との少なくとも一方の温度が設定温度以上である場合に、反力付与用モータ３４、転舵用モータ２４の負荷が大きいとされる。これらの場合には、クラッチ３６が接続状態とされる。
前述のように、クラッチ３６を接続状態にすれば、転舵ロッド１８には、転舵用モータ２４による駆動力と運転者による操舵トルクに基づく駆動力との両方が加えられるため、非伝達状態における場合と、転舵ロッド１８に加えられる力の大きさを同じにする場合には、その分、転舵用モータ２４による駆動力を小さくすることができる。また、路面反力がステアリングホイール３０に加えられるため、ステアリングホイール３０に加えられる反力が同じ場合に、反力付与用モータ３４によって出力される反力を小さくすることができる。以下、出力が小さくされることには、０にされることも含まれる。
【００２７】
図４に示すように、反力付与用モータ３４の負荷が大きいとされた場合には、反力付与用モータ３４の出力が小さくされ、転舵用モータ２４の負荷が大きいとされた場合には、転舵用モータ２４による出力が小さくされる。反力付与用モータ３４の出力が操舵トルクに制御ゲインを掛けた大きさにされる場合に、その制御ゲインを非伝達状態における場合より小さくすることができる。転舵用モータ２４についても同様である。
このように、反力付与用モータ３４や転舵用モータ２４の負荷が設定状態より大きいことが検出された場合に伝達状態に切り換えられて、これらの出力が小さくされれば、これら転舵用モータ２４，反力付与用モータ３４に加わる負荷が過大になることを回避したり、負荷が過大であることに起因して操舵装置に異常が生じることを回避したりすることができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、反力付与装置３４の負荷が大きい場合に反力付与用モータ３４の出力が小さくされ、転舵機構１０の負荷が大きい場合に転舵用モータ２４の出力が小さくされるようにされていたが、いずれか一方の負荷状態が大きいことが検出された場合に転舵用モータ２４と反力付与用モータ３４との両方の出力が小さくされるようにすることもできる。いずれか一方の負荷が大きい場合には、他方の負荷も大きいか、近い将来大きくなる可能性が高いため、予め出力が抑制されるのである。
【００２９】
電力供給装置９６の出力電圧が設定電圧以下である場合と、出力電圧の低下勾配が設定勾配より急である場合と、バッテリ９８の残容量が設定容量以下である場合との少なくとも１つが満たされて、供給能力が設定レベルより低くなったとされた場合と、電力供給装置９６に対する要求電力が設定電力以上である場合、すなわち、電力供給装置９６に接続される複数の電力消費装置全体において消費されると推定される電力が設定電力以上である場合との少なくとも一方の場合には、Ｓ３の判定がＹＥＳとなる。
図５に示すように、クラッチ３６が接続状態とされ、反力付与用モータ３４と転舵用モータ２４との少なくとも一方への供給電力が小さくされる。それによって、操舵装置全体における消費電力を抑制することができ、電力供給装置９６から供給される電力を少なくすることができる。この場合には、反力付与用モータ３４と転舵用モータ２４との両方の供給電力が少なくされても、いずれか一方への供給電力が少なくされてもよい。
なお、電力供給装置９６は、複数の電力消費装置に共通に設けられたものであっても操舵装置専用に設けられたものであってもよい。
【００３０】
マニュアル操舵指示スイッチ８０がＯＮ状態にある場合には、Ｓ４における判定がＹＥＳとなる。図６に示すように、クラッチ３６が接続状態とされて、反力付与装置３４が停止させられる。この場合には、転舵用モータ２４は作動状態あっても停止状態にあってもよい。いずれにしても、路面反力がステアリングホイール３０に伝達されるため、運転者は路面反力を感じながら操作することができる。また、運転者はステアリングホイール３０の操舵に伴って車輪１２を転舵させることができる。このように、本実施形態においては、運転者の要求に応じた操舵フィーリングを得ることができる。
【００３１】
車両が停止状態にある場合には、Ｓ５における判定がＹＥＳとなって、クラッチ３６が接続状態にされる。クラッチ３６への供給電力がＯＦＦにされることにより接続状態にされて、ステアリングホイール３０と転舵ロッド１８とが連結される。ステアリングホイール３０に加えられる操舵トルクが０にされても、車輪１０の転舵状態とは別個に、ステアリングホイール３０のみが中立位置に戻されることがない。次に発進する際に、ステアリングホイール３０の操舵位置と車輪１２の転舵角とが対応しないことによる運転者の違和感が生じることがない。また、本実施形態においては、車両が停止状態にある場合には、イグニッションスイッチがＯＮ状態にあっても、伝達状態に切り換えられるのであり、特許文献４に記載の操舵装置における場合より消費エネルギを低減させることができる。
【００３２】
なお、上記実施形態においては、反力付与装置３４の負荷、転舵用駆動源２４の負荷、転舵ロッド１８がストロークエンド近傍等にあるかどうか、車両が停止状態にあるかどうか、マニュアル操舵指示スイッチ８０がＯＮ状態にあるかどうかのすべてが検出されるようにされていたが、これらのすべてを検出する必要は必ずしもない。これらのうちの少なくとも１つが検出されればよいのであり、それによって、クラッチ３６が接続状態に切り換えられるようにすればよい。
また、上述の複数の条件の２つ以上が満たされた場合に接続状態に切り換えられるようにすることもできる。
【００３３】
さらに、図７に示すように、操舵装置を自動操舵可能なものとすることができる。本実施形態においては、制御装置６０に、画像検出装置としてのＣＣＤカメラ２００，自動操舵指示スイッチ２０２等が接続される。自動操舵指示スイッチ２０２がＯＮ状態にある場合には、運転者によってステアリングホイール３０が操作されなくても、ＣＣＤカメラ２００によって検出された画像に基づいて車輪が転舵されるのであり、転舵用モータ２４が制御される。
本実施形態においては、自動操舵指示スイッチ２０２のＯＮ状態においては、クラッチ３６が接続状態にされる。自動操舵指示スイッチ２０２がＯＮ状態にある場合には、運転者はステアリングホイール３０を操舵しないのが普通であるため、ステアリングホイール３０が車輪の転舵に応じて回転させられても差し支えない。この場合には、ステアリングホイール３０自体も不可欠ではない。
クラッチ３６が接続状態にされることによって、クラッチ３６への供給電力を０にすることができ、その分、操舵装置における消費電力を低減させることができる。また、反力付与用モータ３４は停止状態にすることもできる。ステアリングホイール３０に反力を付与する必要がないからである。さらに、反力付与用モータ３４による出力を転舵に利用されるようにすることもできる。この場合には、転舵用モータ２４における消費電力の低減を図ることができる。
【００３４】
図８のフローチャートで表される伝達状態制御プログラムのＳ２１において、自動操舵指示があるかどうかが判定される。自動操舵指示がない場合には、Ｓ２２において、通常制御が行われる。上記実施形態における場合と同様に、クラッチ３６の遮断状態において、ステアリングホイール３０の操舵状態に基づいて転舵用モータ２４，反力付与用モータ３４が制御される。
自動操舵指示がある場合には、Ｓ２３において、クラッチ３６が接続状態とされて、Ｓ２４において、ＣＣＤカメラ２００によって検出された映像に基づいて自動操舵制御が行われる。自動操舵制御においては、クラッチ３６へ電力を供給する必要がないため、その分、消費エネルギを少なくすることができる。また、反力付与装置３４を作動させる必要もない。
【００３５】
なお、道路に誘導システムが設けられ、その誘導システムからの指示に従って車両を操舵可能な誘導操舵システムが車両に設けられている場合にも同様に適用することができる。自動操舵指示スイッチ２０２がＯＮ状態にある場合には、クラッチ３６が接続状態とされて、誘導操舵システムによって自動操舵制御が行われ、自動操舵指示スイッチ２０２がＯＦＦ状態にある場合には、通常制御が行われる。自動操舵走行中においては、車両は、誘導システムが設けられた経路に従って走行する。
また、本実施形態は、上記実施形態と組み合わせて実施することができる。例えば、自動操舵システムを搭載した車両において、ストロークエンドが検出された場合、操舵装置の負荷が大きい場合、電力供給装置９６の電力供給状態が設定状態より悪い場合、車両が停止状態にある場合、マニュアル操舵が指示された場合、自動操舵が指示された場合の少なくとも１つが満たされた場合に伝達状態に切り換えられるようにすることができるのである。
さらに、操舵部材は、ステアリングホイール３０ではなく、操作ボタン、操作アーム等とすることができる。さらに、転舵用駆動源は転舵ロッド１８を直接駆動するものであっても、ピニオンを介して駆動するものであってもよい。また、転舵用駆動源は、液圧ポンプ等を含むものとすることができる。さらに、操舵部材と転舵機構１０とは、ステアリングシャフト３２ではなく、ケーブルによって連結されるようにすることもできる。
【００３６】
本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題、課題解決手段および効果〕に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である操舵装置の全体を模式的に示す図である。
【図２】上記操舵装置の制御装置のＲＯＭに格納された伝達状態制御プログラムを表すフローチャートである。
【図３】上記操舵装置における作動状態を示す図である。
【図４】上記操舵装置における別の作動状態を示す図である。
【図５】上記操舵装置におけるさらに別の作動状態を示す図である。
【図６】上記操舵装置における別の作動状態を示す図である。
【図７】本発明の別の一実施形態である操舵装置の全体を模式的に示す図である。
【図８】上記操舵装置の制御装置のＲＯＭに格納された伝達状態制御プログラムを表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０転舵機構 ２４転舵用駆動源
３０ステアリングホイール ３４反力付与装置
３６クラッチ ４０力伝達装置
４２操作装置 ６０制御装置
７４ストロークセンサ ７６反力付与装置負荷検出装置
７８転舵機構負荷検出装置 ８０マニュアル操舵指示スイッチ
８２走行速度センサ ９６電力供給装置[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention provides a steering that can be switched between a transmission state that transmits a force between a steering member that is operated by a driver and a steering mechanism that turns a wheel, and a non-transmission state that does not transmit a force between them. It relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Examples of the steering device are described in Patent Documents 1-6. Among them, Patent Document 2 describes a steering device that switches to a transmission state in which force is transmitted between a steering member and a steering mechanism when the steering mechanism reaches an output limit. According to this steering device, the steering of the wheel can be assisted by the operation force applied to the steering member by the driver.
Further, in Patent Literature 4, in a steering device including a restoring device that returns a steering member to a neutral position when steering torque is not applied to the steering member, the vehicle is in a stopped state and the engine is in an operating state. In some cases, when the reaction force applying device outputs a torque against the restoring torque of the restoring device, the vehicle is in a stopped state, and the engine is stopped by turning off the ignition switch. A steering device that is switched to a transmission state in which force is transmitted between a steering member and a steering mechanism is described. According to this steering device, even when the driver releases the hand from the steering member when the vehicle is in a stopped state, only the steering member can be prevented from being returned to the neutral position separately from the wheels.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-85605 A
[Patent Document 2]
JP 2000-85606 A
[Patent Document 3]
JP 2000-85607 A
[Patent Document 4]
JP 2001-106111 A
[Patent Document 5]
JP 2001-26277 A
[Patent Document 6]
JP 2001-301039 A
[0004]
[Problems to be Solved by the Invention, Problem Solving Means, Functions and Effects]
Against the background of the above circumstances, an object of the present invention is to improve a steering device capable of switching between a transmission state in which force is transmitted between a steering member and a steering mechanism and a non-transmission state in which force is not transmitted. It is possible to switch between a transmission state and a non-transmission state at an appropriate time. This problem is solved by making the steering device have the configuration of each aspect described below. As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is merely for the purpose of facilitating understanding of the technology described in this specification, and the technical features described in this specification and combinations thereof should not be interpreted as being limited to the following items. Absent. In addition, when a plurality of items are described in one section, it is not always necessary to employ all items together, and it is also possible to take out only some items and employ them.
[0005]
  Of the following paragraphs, the subordinate to (1), (3), and (8) in (9) corresponds to claim 1, and (11) and (10) respectively This corresponds to claims 2 and 3. Further, of the item (20), the part dependent on the item (2) corresponds to claim 4, the item (21) corresponds to claim 5,(36) Term, (37) Corresponding to claims 6 and 7,Claim (15) claims8Corresponding to Furthermore, claims (4) and (26) are claimed.9,10Corresponding to
[0006]
(1) a steering mechanism that steers the wheels;
  A steering drive source for operating the steering mechanism with power,
  A steering member operated by the driver;
  A force transmission device capable of taking a transmission state in which force is transmitted between the steering member and the steering mechanism and a non-transmission state in which the force is not transmitted;
  A transmission state control device for switching the force transmission device between the transmission state and the non-transmission state;
The steering apparatus characterized by including.
  In the steering device described in this section, the force transmission device enters a transmission state or a non-transmission state based on a predetermined condition. For example, switching based on the energy consumption state in the steering device, switching based on the operating state of the steering device, switching based on the driver's request, and two or more of these It can be made to switch based on.
  Since the steering mechanism changes the direction of the wheel, it can be referred to as a wheel turning mechanism. Moreover, since it changes the steering angle of a wheel, it can also be called a steering angle change mechanism.
  The steering drive source and the steering mechanism can be collectively referred to as a power steering device. The power-type steering device may steer the wheels by the driving force of the electric motor or may steer by the hydraulic actuator. The drive source for steering can be an electric motor or a hydraulic pressure generator.
  The force transmission device can include, for example, a clutch. In this case, the transmission state control device becomes the clutch control device. The clutch is switched between a transmission state in which force is transmitted and a non-transmission state in which the force is not transmitted between the steering member and the steering mechanism. The clutch is preferably in a transmission state when energy is supplied, but is not limited thereto. The clutch can be, for example, an electromagnetic clutch or a hydraulic clutch. Also, it is not essential to mechanically switch between the steering member and the steering mechanism between the connected state and the disconnected state like a clutch, and it is always in the connected state, but the transmission state for transmitting the force It is also possible to switch to a non-transmission state where force is not transmitted.
(2) The steering apparatus according to (1), including a reaction force applying device that applies a reaction force torque in a direction against a driver's operation to the operation member by operating a reaction force applying drive source.
(3) The steering apparatus according to (1) or (2), including a drive source control apparatus that controls the steering drive source based on a state of a vehicle.
  The turning drive source is controlled based on the state of the vehicle. The vehicle state includes the vehicle running state, the state of a mounting device (including a mounted operating member) mounted on the vehicle (for example, the operating state of the steering mechanism, the operating state of the operating member, etc.), This corresponds to the state of the environment where the vehicle is placed. The state of the vehicle can be defined by, for example, a physical quantity such as a traveling speed of the vehicle, an operation amount of a steering member, a friction coefficient of a road surface, but is not limited thereto. It can be expressed by a change state of these physical quantities, such as a change speed and a change acceleration, a state whether the physical quantity is greater than or equal to a set quantity, or an evaluation based on the physical quantity.
  Specifically, the traveling state of the vehicle can be defined based on traveling speed, yaw rate, lateral acceleration, longitudinal acceleration, wheel slip state, and the like. Based on these physical quantities, it is possible to represent the turning state, driving / braking state, etc. of the vehicle, whether the turning state is in the limit state, whether the driving slip or braking slip is excessive, and the like. The state of the mounting device mounted on the vehicle is defined by the output voltage of the battery, the air pressure of the tire, the steering amount of the steering member, the steering speed, or the state of the steering mechanism (for example, the turning angle of the wheel, the power drive source) Or the state of whether or not the steering mechanism is at the operating limit, or the operating state of the braking device or the driving device. The environment in which the vehicle is placed can be defined by the state of the road surface, the state of disturbance (for example, crosswind) applied to the vehicle, and the like. The road surface condition can be defined by the friction coefficient, unevenness, etc. of the road surface, and the disturbance state is obtained from the presence / absence of cross wind, the strength of the cross wind (when it is obtained from the relationship between the yaw rate of the vehicle and the operation state of the steering member) Etc.).
  The steered drive source is controlled based on the state of the vehicle, and is controlled based on at least one of the above states. For example, the driver may be controlled based only on the operating state of the steering member by the driver, or may be controlled based on the operating state of the steering member and the state of the vehicle excluding the operating state. It can be controlled based on the state of another vehicle without being based on the state.
(4) The steered mechanism includes (a) a housing fixed to the vehicle body, and (b) a steered gear provided to be movable relative to the housing in the width direction of the vehicle and connected to the wheels via tie rods. Including rods,
  The drive source control device controls the steering drive source at least in the non-transmission state of the force transmission device based on at least an operation state of the steering member;
  When the relative position of the steered rod with respect to the housing is on the movement limit side of the relative movement limit position or a predetermined set position in the vicinity thereof, the transmission state control device The steering device according to item (3), which is in a transmission state.
  In the steering device described in this section, the steering drive source is controlled at least in the non-transmission state of the force transmission device. In the transmission state, it may or may not be controlled.
  In the non-transmission state, a moving force in the axial direction based on the driving force of the steering drive source is applied to the steered rod, and the steered rod is moved thereby. When the relative position of the steered rod with respect to the housing is closer to the travel limit side than the relative travel limit position of the steered rod or a predetermined set position in the vicinity thereof, the force transmission device is connected to the steering member and the steered mechanism. It is set to the transmission state which transmits force between.
  In the transmission state, an operating force applied to the steering member by the driver is transmitted to the steering mechanism, and an axial moving force based on the operating force is applied to the steering rod. When the steering drive source is operated in the transmission state, both the moving force based on the driving force of the steering drive source and the moving force based on the operation force by the driver are applied to the steering rod. In the vicinity of the limit of movement of the rudder rod, the wheel can be steered with a large force. The steering of the wheel is assisted by the operation force by the driver.
  Further, when the force transmission device is in the transmission state, the road surface reaction force is transmitted to the steering member via the wheels and the steering mechanism. Since the reaction force applied to the steering member is increased, the output of the reaction force applying device can be reduced in the state where the steered rod is in the vicinity of the movement limit or in the movement limit.
  On the other hand, in a state in which the steered rod reaches the movement limit, it is physically impossible to steer the wheel further (to increase the absolute value of the steered angle of the wheel further). However, when the driver desires to further increase the steering angle in the non-transmission state, it is common to increase the absolute value of the operation force and the operation amount applied to the steering member. The reaction force applying device needs to apply a reaction force corresponding to the reaction force and needs to be able to output a large reaction force. On the other hand, if the steered rod reaches the movement limit and is in the transmission state, the steering member cannot be further operated (the absolute value of the operation amount cannot be increased further), so the driver Can know that the turning rod has reached the limit of movement by the reaction force of the steering member. This is because the force received from the housing is transmitted to the steering member when the steered rod comes into contact with the housing, and thus a very large reaction force is applied to the steering member. Therefore, even if a large reaction force is not output by the reaction force applying device, an operation in a direction that increases the absolute value of the steering amount of the driver's steering member can be suppressed. In addition, the reaction force applying device need not be able to output a large reaction force that can suppress the above-described operation of the steering member by the driver. Therefore, it is possible to reduce the size of the reaction force applying device and to reduce the cost.
(5) The steering apparatus according to (4), including a relative position acquisition device that acquires a relative position of the steered rod with respect to the housing.
  The relative position of the steered rod with respect to the housing is acquired by a relative position acquisition device. Even if the force transmission device is switched to the transmission state when it is obtained that the steered rod is at the movement limit position of the housing, a predetermined set position near the movement limit position before reaching the movement limit position When it is acquired that the position is closer to the movement limit side, the transmission state may be switched.
  The relative position acquisition device includes a movement amount detection unit that detects a movement amount of the steer rod from the relative position at the start of detection relative to the housing of the steer rod, or a distance from the neutral position of the steer rod to the housing (absolute It may include an absolute position detector for detecting a target relative position. Even if it includes the movement amount detection unit, for example, if the detection value in the straight traveling state of the vehicle is set to the neutral position, it is based on the detection value representing the neutral position and the movement amount detected by the movement amount detection unit. Thus, the absolute relative position of the steered rod with respect to the housing can be obtained.
(6) The steering mechanism includes a stopper device that is provided between the steering rod and the housing and defines a movement limit of the steering rod with respect to the housing. Steering device.
  The transmission state control device can include a movement state transmission state switching unit that switches to a transmission state when relative movement of the steered rod with respect to the housing is defined by the stopper device.
  The relative position acquisition device may detect a position whose movement limit is defined by a stopper device.
(7) A control device that controls an output from the reaction force imparting drive source so as to approach a target value determined according to an operation amount by a driver of the steering member, and in the transmission state, in a non-transmission state (2) to (6) including a reaction force applying drive source control device including a target value determining unit that determines the target value by reducing a control gain that is a ratio of the target value to the operating force. The steering device according to any one of the items.
  In the transmission state, since the road surface reaction force is transmitted to the steering member, the reaction force applied by the reaction force applying drive source can be reduced accordingly, and the power consumption in the reaction force applying device can be reduced. Can do.
(8) The force transmission device is based on at least one of a load state of the steering drive source and a power supply state of a power supply device that supplies power to the steering drive source. The steering device according to any one of items (1) to (7), wherein the state is switched between the transmission state and the non-transmission state.
  In the steering device described in this section, the force transmission device is switched between the transmission state and the non-transmission state based on at least one of the load state of the steering drive source and the power supply state of the power supply device.
  Thereby, for example, it is possible to avoid the steering drive source from being overloaded, or to prevent occurrence of an abnormality due to the overloaded state. Moreover, it can be avoided that the power supply device is in a state where it is difficult to supply sufficient power.
  The power supply device may be provided exclusively for the steering device or may be provided in common for a plurality of power consuming devices (mounting devices mounted on the vehicle).
(9) The drive source control device includes a transmission state correspondence control unit that controls power supplied to the steering drive source in a different manner between the transmission state and the non-transmission state of the force transmission device. The steering device according to any one of items (3) to (8).
  In the steering apparatus described in this section, the power supplied to the steering drive source is controlled differently in the transmission state and the non-transmission state.
  For example, when the steering drive source is controlled so that the actual turning angle of the wheel approaches the target turning angle determined based on the operation state of the steering member by the driver, the target turning angle is set to The control gain for determination can be made smaller in the transmission state than in the non-transmission state. In the transmission state, an operating force based on the operation force by the driver is applied to the steering mechanism. Therefore, when the driving force applied to the steering mechanism is the same, the driving source for the steering is more than in the non-transmission state. The driving force can be reduced. Further, in the transmission state, it is possible to prevent power from being supplied to the steering drive source (the steering drive source is set to a non-operating state).
(10) Supply power reduction, wherein the transmission state correspondence control unit reduces power supplied to the steering drive source in the non-transmission state when the vehicle state is the same in the transmission state of the force transmission device. The steering device according to item (9) including a portion.
  The reduction of the power supply includes reducing the power supply to zero.
(11) The transmission state control device includes a load state acquisition device that acquires the load state based on at least one of a temperature, an operation time, a current value, and an operation frequency of the steering drive source. Or the steering device according to any one of (10).
  Based on the temperature, current value, operation time, number of operations within the set time, and the like of the steered drive source, the load state of the steered drive source can be acquired. The load state is defined by these physical quantities, defined by the change state of these physical quantities, such as the gradient of change, the amount of change, etc., or by an evaluation based on these physical quantities (for example, whether it is greater than a set value) can do.
  The operation time can be a continuous operation time or a time when the driving force output by the steering drive source is equal to or greater than a set value. The same applies to the number of actuations, and the number of actuations can be set to the number of times that the driving force has reached a set value or more. The operating state of these steering drive sources can be acquired based on the operating state of the steering mechanism.
  For example, when the temperature is high, the load is higher than when it is low, when the operation time is long, than when it is short, when the current is large, when it is small, when the number of operations is large, the load is larger than when it is small. it can.
  Further, it is not always necessary to directly detect the temperature, operation time, current value, number of operations, and the like of the steering drive source described above. It is also possible to detect a portion that performs the same operation and state as the operation and state of the steering drive source. For example, in the non-transmission state, the driving force of the steering drive source corresponds to the absolute value of the wheel turning angle. Further, the temperature, operation time, number of operations, and the like of the steered drive source substantially correspond to those of a control device mainly composed of a drive circuit and a computer when the steered drive source is an electric motor.
(12) The transmission state control device includes a large load transmission state switching unit that switches to the transmission state when the load state acquired by the load state acquisition device exceeds a set state. Steering device.
For example, when the temperature or current value is greater than the set value, when the temperature or current value increase gradient is greater than the set gradient, when the operating time exceeds the set time, or when the operation count exceeds the set count, etc. Is switched over to the transmission state.
  The setting state of the load state includes a state where the load can be considered excessive, a state where the steering drive source is likely to fail due to a large load, and a state where an overload state is predicted (excessive state). A state in which there is a high possibility of being in a load state).
(13) The transmission state control device includes a power supply state acquisition device that acquires a power supply state of the power supply device, and the power supply state acquisition device acquires a power supply capability of the power supply device. The steering device according to any one of (8) to (12), including at least one of an acquisition unit and a required power acquisition unit that acquires required power for the power supply device.
(14) When the transmission state control device has a power supply capability of the power supply device acquired by the supply capability acquisition unit lower than a set level, and the required power acquired by the required power amount acquisition unit is equal to or higher than the set power The steering device according to item (13), wherein the force transmission device is placed in the transmission state in at least one of the cases.
(15) The transmission state control device includes a case where the output voltage of the power supply device is lower than a set voltage, a case where the gradient of decrease in the output voltage is steeper than the set gradient, and the remaining capacity of the power storage unit of the power supply device The steering device according to any one of items (1) to (14), including means for setting the force transmission device in the transmission state in a case where the power transmission device is at least one of a case where the power transmission is less than a set capacity.
  For example, when a plurality of power consuming devices are connected to the power supply device, the power estimated to be consumed by at least one of the plurality of power consuming devices (referred to as predicted power consumption) increases. Therefore, when it is predicted that the total power consumption is equal to or higher than the set power, it is possible to determine that the required power for the power supply device is equal to or higher than the set power. The predicted power consumption can be acquired based on the operating state of each power consuming device.
  The set power is a value that is considered to have too much power consumption, a value that is considered desirable to reduce power consumption (a value that should be saved), and is likely to be overheated in the power consuming device. It can be set to a value considered to be.
  The setting level of the supply capacity of the power supply device is a level at which normal operation of the steering device may become difficult or impossible due to a decrease in power supply from the power supply device, and recovery of the supply capacity is difficult. It can be set to a level that is considered to be present.
(16) The transmission state control device is configured to output the force based on at least one of a load state of the reaction force applying drive source and a power supply state of a power supply device that supplies power to the reaction force applying drive source. The steering device according to any one of (2) to (15), wherein the transmission device is switched between the transmission state and the non-transmission state.
  In the steering device described in this section, the force transmission device transmits based on at least one of the load state of the reaction force applying drive source and the power supply state of the power supply device that supplies power to the reaction force applying drive source. It is switched between a state and a non-transmission state. The power supply device may be provided in common for the steering drive source and the reaction force applying drive source, or may be provided separately. According to the steering device described in this section, it is possible to avoid the reaction force applying device from being overloaded, or to avoid occurrence of an abnormality due to the overloaded state.
(17) The transmission state control device causes the force transmission device to change the transmission state and the power based on at least one of a load state of the steering device and a power supply state of a power supply device that supplies power to the steering device. The steering device according to any one of items (1) to (16), wherein the steering device is switched to a non-transmission state.
(18) When the load state of the steering device exceeds the set state, the power transmission state of the power supply device that supplies power to the steering device is within a predetermined appropriate setting range. The steering device according to any one of items (1) to (17), wherein the force transmission device is set to the transmission state in at least one of cases where there is no device.
  Examples of the device that consumes electric power included in the steering device include a steering drive source, a reaction force applying drive source, and a clutch included in the force transmission device.
(19) A control device that controls electric power supplied to the steering device based on a state of the vehicle, wherein the electric power supplied to the steering device is the same in the vehicle state in the transmission state of the force transmission device. The steering apparatus according to any one of items (1) to (18), including a steering apparatus control device including a supply power reduction unit that reduces power supplied in the non-transmission state in some cases.
  In the transmission state, since force is transmitted between the steering member and the steering mechanism, a force based on the steering force applied to the steering member by the driver is applied to the steering mechanism. Therefore, when the force applied to the steering mechanism is the same, the power supplied to the steering drive source can be reduced.
  Further, in the transmission state, road surface reaction force is applied to the steering member, so that the reaction force applied by the reaction force applying device can be reduced when the reaction force applied to the steering member is the same.
  Furthermore, when the reaction force applying drive source is an electric motor, the output from the reaction force applying drive source can be applied to the steering mechanism by the control of the electric motor. In this case, the power supplied to the steering drive source can be reduced.
  Further, if the force transmission device is set to a non-transmission state by supplying power, the power supplied to the force transmission device can be reduced if the force transmission device is set to the transmission state.
(20) The reaction force applying device applies a reaction force according to an operation amount of the steering member, and the force transmission device includes the steering member and the reaction force applying device, A transmission state in which force is transmitted to and from a steering mechanism and a non-transmission state in which no force is transmitted can be taken, and the transmission state control device includes the steering device.At least one of the devices consuming power contained inThe force transmission device in at least one of a case where a load state exceeds a set state and a case where a power supply state of a power supply device that supplies power to the at least one is not within a predetermined appropriate setting range In the transmission state, and the steering device supplies power supplied to at least one of the steering drive source and the reaction force application drive source in the transmission state of the force transmission device. A drive source control device comprising a supply power reduction unit that reduces the power supplied in the non-transmission state when the states are the same as described in any one of (2) to (19) Steering device.
(21) The supply power reduction unit(i)In the transmission state of the force transmission deviceThe power supplied to the reaction force applying drive source isSaidsteeringWhen the operation amount of the member is the sameFrom the power supplied in the non-transmission stateMeans for reducing and reducing the reaction torque,(ii) In the transmission state of the force transmission device, the power supplied to the steering drive source isWhen the steering state represented by at least one of the steering angle and the steering torque of the steering member is the sameFrom the power supplied in the non-transmission stateThe steering apparatus according to item (20), including at least one of means for reducing and reducing the output of the steering drive source.
[0010]
(22) The transmission state control device switches the force transmission device between the transmission state and the non-transmission state according to a driver's request, and any one of the items (1) to (21) Steering device described in one.
In the steering device described in this section, the force transmission device is switched between the transmission state and the non-transmission state according to the driver's request. Thereby, a steering feeling according to the driver's request can be obtained.
(23) The transmission state control device switches to the transmission state when the instruction member instructing one of the manual steering state and the power steering state is in a state in which the instruction member instructs the manual steering state. The steering apparatus according to item (22), including a transmission state switching unit for manual steering instruction.
In the manual steering state, the driver can steer the wheels as the steering member is operated. Further, since the road surface reaction force is applied to the steering member, the driver can operate while feeling the road surface reaction force. In the manual steering state, the steering drive source is not always in the non-operating state. The operation force applied by the driver can be boosted and transmitted to the wheels by the operation of the steering drive source.
In the power steering state, for example, the turning drive source can be controlled so that the actual turning angle of the wheel approaches the target turning angle. The target turning angle may be determined based only on the operation state of the steering member, or may be determined based on the operation state of the steering member and the vehicle state (excluding the operation state of the steering member). Alternatively, it may be determined without being based on the operation state of the steering member. For example, even if the steering member is not operated, the wheel may be steered in order to remove the influence of crosswind. Further, the steering drive source may be controlled so that a target moving force determined based on the steering torque by the driver is applied to the steering rod. The target moving force can be determined as described above.
(24) The steering device includes an automatic steering travel compatible drive source control device that controls the steering drive source so that the vehicle travels along a predetermined route,
The transmission state control device directs control by the automatic steering travel compatible drive source control device and normal control, and the instruction member performs control by the automatic steering travel compatible drive source control device. The steering apparatus according to item (22) or (23), further including an automatic steering travel time transmission state switching unit that sets the force transmission device to the transmission state when instructed.
(25) The steering device includes an automatic steering travel-compatible drive source control device that controls the steering drive source so that the vehicle travels along a predetermined route,
The transmission state control device includes an automatic steering traveling state transmission state switching unit that sets the force transmission device to the transmission state when the steering drive source is controlled by the automatic steering traveling-compatible drive source control device. The steering device according to any one of (1) or (24).
When the automatic steering traveling of the vehicle is performed by the automatic steering traveling corresponding drive source control device, that is, when the vehicle is controlled to travel along a predetermined route, the force transmission device is switched to the transmission state. . When automatic steering travel is performed, the driver does not normally operate the steering member. Therefore, even if the steering member moves as the wheels are steered, the driver does not have to operate the steering member. Never feel uncomfortable. For example, when the force transmission device is in a transmission state when energy is not supplied, it is not necessary to supply energy to the force transmission device, and accordingly, energy consumption in the steering device can be reduced accordingly. it can.
Note that the automatic steering traveling may be performed based on an image recognized by the image recognition device such as a CCD camera.
[0011]
(26)SaidThe steering device according to any one of (1) to (25), wherein the transmission state control device switches the force transmission device to the transmission state when the vehicle is in a stopped state.
  In addition, the said drive source control apparatus shall control the said steering drive source based on the operation state of the said steering member at least.
(27) The force transmission device is switched between the transmission state and the non-transmission state by ON / OFF of supplied energy, and is in the transmission state in the OFF state (1) The steering device according to any one of Items (26) to (26).
  In the steering device described in this section, the vehicle is switched to the transmission state when the vehicle is stopped.
  For example, when the force transmission device is set to the transmission state when energy is not supplied, the energy consumption in the steering device can be reduced by setting the transmission state.
  Further, in the non-transmission state, the steering force is not applied to the steering member, and the reaction force applying device returns to the neutral position, or a restoring device is provided, and the restoring device returns to the neutral position. Is normal. On the other hand, when the transmission state is set, even if the steering force applied to the steering member is reduced to 0, it is avoided that only the steering member is returned to the neutral position separately from the steered state of the wheels.
  In the steering device described in this section, when the vehicle is in a stopped state, the vehicle driving device is in an activated state, in an inactive state, or in an OFF state even if an ignition switch is in an ON state. Even in this case, it is switched to the transmission state.
  On the other hand, in the steering device described in Patent Document 4, as described in paragraph [0036] and the like, the vehicle is stopped, and the ignition switch is turned off by the driver, so that the engine When the operation is stopped, the transmission state is set. In other words, when the driver does not intend to continue running the vehicle, the transmission state is set. Even in the stop state, the ignition switch is in the ON state, and the vehicle continues running. If there is a driver's intention to do so, it is not transmitted. On the other hand, in the steering device described in this section, when the vehicle is in a stopped state, the transmission state is set regardless of the driver's intention. Even if there is a driver's intention to keep the vehicle running, the vehicle is in a transmission state, which is different from the steering device described in Patent Document 4.
  Further, in the steering device described in Patent Document 4, when the ignition switch is in the stopped state and the ignition switch is in the ON state, the torque that remains in the non-transmitting state and resists the restoring force by the restoring device by the reaction force applying device. Thus, even if the driver releases his / her hand from the steering member, the restoring device does not return the neutral position. On the other hand, the force transmission device is usually supplied with energy to be in a non-transmission state. For this reason, in the steering device described in Patent Document 4, energy is supplied to the force transmission device even when the vehicle is stopped. On the other hand, in the steering device described in this section, energy is not supplied to the force transmission device when the vehicle is in a stopped state, and as a result, energy consumption when the vehicle is in a stopped state. Can be reduced.
(28) The steering apparatus according to (26) or (27), including a stop state detection device that detects that the vehicle is in a stop state.
  For example, it can be assumed that the vehicle is in a stopped state when the traveling speed detected by the traveling speed detection device is smaller than the set speed.
(29) The transmission state control device includes a stop-time transmission state switching unit that switches to the transmission state when it is detected that the vehicle is stopped and the ignition switch is in an ON state. The steering device according to any one of items (28) to (28).
  In the steering device described in this section, even if the vehicle is intended to run continuously, it is switched to the transmission state.
[0012]
(30) The transmission state control device includes: an operating state of the steering device; a load state of the steering device; a power supply state of a power supply device that supplies power to the steering device; a driver's request; The force transmission device based on two or more of the following driving state, the environment in which the vehicle is placed, the operation state of the steering member, and the relationship between the target turning state and the actual turning state: The steering apparatus according to any one of items (1) to (29), which switches between a transmission state and the non-transmission state.
The operating state and load state of the steering device include at least one operating state and load state of devices such as a steering mechanism, a reaction force applying device, a control device, and a drive circuit included in the steering device.
In the steering device described in this section, for example, (i) the value obtained by subtracting the absolute value of the actual turning angle from the absolute value of the target turning angle is equal to or larger than the set value, and the power supply of the power supply device When the state is not in the set range state, (ii) the absolute value of the steering amount of the steering member is not less than the set value, and at least one of the load state of the reaction force applying drive source and the steered drive source is If it is over the set state, (iii) It is transmitted when the turning mechanism is at the output limit and the value obtained by subtracting the absolute value of the actual turning angle from the absolute value of the target turning angle is over the set value. It can be switched to a state.
As described above, the transmission state and the non-transmission state can be switched based on two conditions, or can be switched based on three or more conditions. In this way, it is possible to switch to a time that is more suitable for the situation. The steered state may be, for example, a wheel turning angle, a force for turning the wheel (axial moving force applied to the turning rod), or the like, or these turning angle and axial moving force. It can be expressed by both.
[0013]
(31) The transmission state control device includes an abnormality prediction transmission state switching unit that switches the force transmission device to the transmission state when the steering device is predicted to reach an abnormal state. The steering device according to any one of 30).
  Whether or not the steering device will reach an abnormal state in the near future is predicted by the abnormality prediction device. For example, when the operating state of the steering device is worse (not normal) than the set state, or when the operating state tends to deteriorate, it is predicted that the steering device will be in an abnormal state (the possibility of reaching an abnormal state). High). The abnormality of the steering device can be, for example, a state in which control in a non-transmission state is difficult or impossible.
  Here, the setting state can be set to a state that is considered to be more normal than a state in which the steering device is determined to be in an abnormal state.
(32) An overheat prediction transmission state switching unit that switches the force transmission device to the transmission state when the transmission state control device is predicted that the steering device is overheated, and a load on the steering device is overloaded. Steering according to any one of items (1) to (31), including at least one of an overload prediction transmission state switching unit that switches the force transmission device to the transmission state when predicted to be in a state apparatus.
For example, as described above, when the temperature of at least one of the devices included in the steering device is higher than the set temperature and tends to rise, it is highly possible that an overheating state occurs, and at least 1 When one load state is equal to or greater than the set state and the load state tends to increase, the possibility of an overload state is high.
  Here, the set temperature can be set to a temperature lower than the temperature considered to be an overheated state, and the load set state can be set to a state where the load is smaller than the state considered to be an overload state.
(33) The transmission state control device includes a power supply abnormality prediction transmission state switching unit that switches the force transmission device to the transmission state when the power supply device is predicted to reach an abnormal state. The steering device according to any one of items (32) to (32).
  For example, (i) when the remaining capacity of the battery is less than or equal to the set capacity and power is being supplied, (ii) when the output voltage is less than or equal to the set voltage and the voltage tends to decrease, (iii) When the decreasing gradient of the output voltage with respect to time becomes steeper than the set gradient, it can be predicted that an abnormal state will be reached.
  The set capacity, the set voltage, and the set gradient can be set to values that are more normal than values that are considered to be abnormal.
(34) When the transmission state control device predicts that power consumption in at least one of the steering drive source and the reaction force application drive source is equal to or higher than a set power, the force transmission device is set in the transmission state. The steering device according to any one of items (1) to (33), which is switched to
  For example, when the steering drive source is controlled based on at least the operation state of the steering member, the absolute value of the operation amount of the steering member is larger than a set value and the absolute value of the operation amount is increased. When the gradient is larger than the set gradient, it can be considered that the power consumption in the steering drive source is likely to be excessive. The same applies to the reaction force applying drive source.
(35) Items (1) to (34), wherein the transmission state control device switches the force transmission device to the transmission state when the steering state of the wheel is controlled in accordance with the operation state of the steering member. The steering device according to any one of the items).
  When the vehicle is in a straight traveling state, in a stopped state, in a steady traveling state, or when a disturbance is small, the force transmission device is brought into a transmitting state. In these cases, it is not necessary to steer the wheel separately from the operation state of the steering member. For example, the wheel is steered in the direction opposite to the steering direction of the steering member, or the steering member is operated. This is a case where it is not necessary to steer the wheel even though it is not done. In the transmission state, the transmission ratio, which is the ratio of the wheel turning amount to the operation amount of the steering member, may be variable.
(36) The drive source control device comprises: (i) A control for controlling the power supplied to the reaction force applying drive source so that the output of the reaction force applying drive source approaches a target value determined according to the operation amount of the steering member. A reaction force applying drive comprising a control unit that determines a target value by reducing a control gain, which is a ratio of a target value to the operation amount, in the transmission state compared to the non-transmission state in the transmission state A source control unit; (ii) The output of the steering drive source is the power supplied to the steering drive source so that the actual steering angle of the wheels approaches the target turning angle determined based on the steering state of the steering member by the driver. A control unit for controlling, wherein in the transmission state, the control gain that is a ratio of the target turning angle to the steering state is made smaller than in the non-transmission state, and the target turning angle is determined. Including at least one of a steering drive source control unit equipped with (20) Term or (twenty one) The steering device according to item.
(37) The supplied power reduction unit (i) When the load state of the steering drive source that is one of the devices that consumes power exceeds the set state, the power supplied to the steering drive source is reduced and the power is consumed. Means for reducing the power supplied to the reaction force applying drive source when the load state of the reaction force applying drive source being one of the devices exceeds the set state; (ii) Supply of both the steering drive source and the reaction force application drive source when the load state of at least one of the steering drive source and the reaction force application drive source exceeds the set state Including at least one of means for reducing power (20) Term, (twenty one) Term, (36) The steering device according to any one of the items.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present steering device is a so-called steer-by-wire type steering device.
In FIG. 1, 10 is a steering mechanism. The steered mechanism 10 is a device that steers the wheel 12, and includes a housing 16 and a steered rod 18 that is held in the housing 16 so as to be relatively movable and coupled to the wheel 12 via a tie rod 14. The wheel 12 is steered when the steered rod 18 is moved relative to the housing 16 in the axial direction, that is, the width direction of the vehicle. The steered rod 18 is provided with a protrusion 20, and the movement limit is defined by the protrusion 20 contacting the inner end surface of the housing 16. The protrusions 20 are provided on both sides of the steered rod 18 (only one of them is shown in FIG. 1), whereby the right and left movement limits of the steered rod 18 are defined. The right and left steering limits are defined. In the present embodiment, the stopper device 22 is configured by the protrusion 20 and the inner end surface of the housing 16.
Reference numeral 24 denotes an electric motor as a drive source for turning, and the turning rod 18 is moved by electric power. Between the steered motor 24 and the steered rod 18, a driving force transmission device (not shown) that transmits the drive torque of the steered motor 24 to the steered rod 18 is provided. The driving force transmission device is also a motion conversion device that converts rotation of the electric motor 24 into linear movement of the steered rod 18 in the axial direction.
[0015]
Reference numeral 30 denotes a steering wheel as a steering member. The steering wheel 30 and the steering mechanism 10 are connected by a steering shaft 32. The steering shaft 32 is provided with a reaction force applying device 34 and a clutch 36. The reaction force applying device 34 includes an electric motor for applying a reaction force, and applies a torque against the steering torque applied to the steering wheel 30. The clutch 36 is an electromagnetic that is switched between ON / OFF of supplied power between a connection state in which the steering wheel 30 and the steering mechanism 10 are mechanically connected and a cutoff state in which the steering wheel 30 is mechanically disconnected from the steering mechanism 10. It is a clutch. In the connected state of the clutch 36, a transmission state in which force is transmitted between the steering wheel 30 and the steering mechanism 10 is set, and in a disconnected state, a non-transmission state in which force is not transmitted is set. The clutch 36 is in the connected state when the supply power is OFF. The clutch 36 can also be referred to as a connection cutoff switching mechanism. In the present embodiment, the force transmission device 40 is configured by the steering shaft 32, the clutch 36, and the like.
[0016]
The steering shaft 32 and the steering mechanism 10 are coupled via a steering torque transmission device. The steering torque transmission device converts a steering torque applied to the steering shaft 32 into a moving force in the axial direction of the steered rod 18, and converts the rotation of the steering shaft 32 into an axial movement of the steered rod 18. It is also a motion conversion device. The steering torque transmission device may include, for example, a pinion that rotates as the steering shaft 32 rotates, and a rack portion that is provided on the steered rod 17 and that can be screwed with the pinion.
Note that the steering torque transmission device can be considered to be separate from the force transmission device 40 or can be considered to be included in the force transmission device 40.
In the present embodiment, the operation device 42 is configured by the steering wheel 30, the reaction force applying device 34, and the like.
[0017]
Reference numeral 60 denotes a control device mainly composed of a computer. The control device 60 includes a CPU 62, a ROM 64, a RAM 66, and an I / F 68. An operation torque sensor 70, a steering angle sensor 72, a stroke sensor 74, a reaction force applying device load detecting device 76, a steering mechanism load detecting device 78, a manual steering instruction switch 80, a traveling speed sensor 82, and the like are connected to the I / F 68. Is done. The reaction force application motor 34 and the steering motor 24 are connected via drive circuits 90 and 92, and the clutch 36 is connected via a switch 94. Further, this steering device is operated by the electric power supplied from the power supply device 96. The ROM 64 stores a transmission state control program represented by the flowchart of FIG.
[0018]
The operation torque sensor 70 detects the steering torque applied to the steering wheel 30 by the driver, and the steering angle sensor 72 detects the steering angle of the steering wheel 30. The steering torque and the steering angle have different signs depending on directions. The stroke sensor 74 as a relative position detecting device detects the relative position of the steered rod 18 with respect to the housing 16, and the steered angle of the wheel 14 is obtained based on the detection value by the stroke sensor 74. In this embodiment, the stroke sensor 74 detects the amount of displacement of the steered rod 18 from the neutral position with respect to the housing 16, that is, the absolute relative position.
[0019]
The reaction force application device load detection device 76 includes a current detection unit that detects a current value flowing through the reaction force application motor 34, and a temperature sensor that detects the temperature of at least one of the reaction force application motor 34 and the drive circuit 90. , Including at least one of a timer for detecting the continuous operation time of at least one of these and a counter for counting the number of times the output of the reaction force applying motor 34 has exceeded the set value. The load state of the reaction force applying device 34 is detected based on at least one of the continuous operation time and the number of operations. When the current value is large, the load is larger than when it is small.When the temperature is high, the load is larger than when it is low.When the continuous operation time is long, the load is larger than when it is short. It is said to be big.
[0020]
The same applies to the steering mechanism load state detection device 78, and the current flowing in the steering motor 24 detected by the current detection device and at least one of the steering motor 24 and the drive circuit 92 detected by the temperature sensor. Applied to the steering drive source 24 based on at least one of the temperature, the continuous operation time of at least one of the steering motor 24 and the drive circuit 92 detected by the timer, and the number of operations counted by the counter A load condition is detected.
[0021]
The manual steering instruction switch 80 is operated by the driver, and either the manual steering state or the power steering state is selected. In the present embodiment, the ON state indicates a manual steering state. The travel speed sensor 82 detects the travel speed of the vehicle.
The power supply device 96 supplies power to a plurality of power consuming devices (for example, a braking device, a drive device, a drive transmission device, an air conditioner, an audio device, etc.) as well as the steering device. The power supply device 96 includes a battery 98 and a power supply state detection device 99. The power supply state detection device 99 includes a supply capability detection unit that detects the output voltage and remaining capacity of the battery 98, and a required power detection unit that acquires required power (power that is expected to be consumed) in a plurality of power consumption devices. And at least one of them. The required power in the plurality of power consuming devices can be acquired based on the operating state of each power consuming device. When the supply capability is lower than the set level, when the required power is equal to or higher than the set power, there can be a request for reducing the power supplied from the power supply device 86, that is, an energy saving request. The power supply device 86 can also be referred to as a power supply device.
[0022]
During normal control, power is supplied to the clutch 36 so that the clutch 36 is turned off, and no force is transmitted between the steering wheel 30 and the steering mechanism 10. The reaction force imparting device 34 is controlled so that a reaction force torque against the steering torque applied to the steering wheel 30 is applied by the driver, and the steering motor 24 is configured such that the steering angle of the steering wheel 30 and the steering torque are increased. Control is performed based on the steering state represented by at least one of them. The steering motor 24 is controlled based on the slip state of the wheel 12, the tire air pressure of the wheel 12, the friction coefficient of the road surface, the crosswind, the turning state of the vehicle, etc. in addition to the steering state. Can be done. For example, the steering motor 24 is controlled such that the steering angle of the wheel 12 becomes a target turning angle determined based on the steering state, or the axial movement force applied to the steering rod 18 is in the steering state. It can be made to control so that it may become the target moving force determined based on.
If a predetermined condition is satisfied during the normal control, the power supplied to the clutch 36 is set to 0 and the connection state is established. The steering wheel 30 and the steering mechanism 10 are connected, and a transmission state is established in which force is transmitted between them.
[0023]
The transmission state control program represented by the flowchart of FIG. 2 is executed at predetermined time intervals.
In step 1 (hereinafter abbreviated as S1. The same applies to other steps), it is determined whether or not the steered rod 18 is in the vicinity of the stroke end and there is a request to further cut the wheel. In step S3, it is determined whether or not the load states of the reaction force application motor 34 and the steering motor 24 exceed the set state. In step S3, it is determined whether or not the power supply device 96 has an energy saving request. , It is detected whether or not the manual steering instruction switch 80 is in the ON state. In S5, it is determined whether or not the vehicle is stopped. When all the determination results in S1 to S5 are NO, the above-described normal control is performed in S6.
On the other hand, if at least one determination result of S1 to S5 is YES, the clutch 36 is switched to the connected state in S7, and the reaction force applying motor 34 and the steering motor 24 are accordingly responded in S8. Is controlled. Each case will be specifically described below.
[0024]
The relative position of the steered rod 18 to the housing 16 detected by the stroke sensor 74 is positioned on the stroke end side from a predetermined set position near the stroke end, and the detected value by the operation torque sensor 70 and the steering angle sensor 72 are detected. When it is detected that at least one of the absolute values of the detected values tends to increase, the determination in S1 is YES. As shown in FIG. 3, the clutch 36 is brought into a connected state.
Since both the driving force by the steering motor 24 and the driving force based on the steering torque by the driver are applied to the steering rod 18, the wheel can be steered with a large force. The steering of the wheel 12 is assisted based on the steering torque by the driver. For example, the wheel 12 can be steered with a large force even during stationary. Conversely, the output of the steering motor 24 can be reduced by the amount assisted by the driver.
Further, since the road surface reaction force is applied to the steering wheel 30, the reaction force output by the reaction force applying motor 34 can be reduced when the reaction force applied to the steering wheel 30 is the same.
Further, if the steering wheel 30 is connected to the steering rod 18 in a state where the steering rod 18 reaches the stroke end and the protrusion 20 is in contact with the housing 16, the absolute value of the steering angle of the steering wheel 30 is calculated. I can't make it bigger. Therefore, even if the reaction force applied by the reaction force application motor 34 is not increased, the driver's operation in the direction of further increasing the wheel turning angle of the steering wheel 30 can be suppressed. In this way, since it is not necessary to apply a large reaction force to the steering wheel 30 by the reaction force application motor 34, the reaction force application motor 34 can have a smaller maximum output and can be miniaturized. be able to.
[0025]
When the clutch 36 is in the connected state, the power supplied to the reaction force applying motor 34 can be set to zero. In this way, power consumption can be reduced. Further, when the clutch 36 is in the connected state, the reaction force applying motor 34 can be driven in a direction to assist the steering of the wheels 12. In this way, a force based on the driving force by the steering motor 24, the driving force by the reaction force applying motor 34, and the steering force by the driver can be applied to the steering rod 18 with a large force. The wheel 12 can be steered.
[0026]
If at least one of the reaction force applying device load detecting device 76 and the steering mechanism load detecting device 78 detects that the load state exceeds the set state, the determination in S2 is YES. In the present embodiment, when the value of the current flowing through the reaction force application motor 34 and the steering motor 24 is equal to or higher than the set value, or the temperature of the motors 34 and 24 is equal to or higher than the set temperature, When the temperature of at least one of the drive circuits 90 and 92 is equal to or higher than the set temperature, the loads on the reaction force application motor 34 and the steering motor 24 are assumed to be large. In these cases, the clutch 36 is in a connected state.
As described above, when the clutch 36 is in the connected state, both the driving force by the steering motor 24 and the driving force based on the steering torque by the driver are applied to the steered rod 18. In the case where the magnitude of the force applied to the steered rod 18 is the same, the driving force by the steered motor 24 can be reduced accordingly. Further, since the road surface reaction force is applied to the steering wheel 30, the reaction force output by the reaction force applying motor 34 can be reduced when the reaction force applied to the steering wheel 30 is the same. Hereinafter, reducing the output includes setting it to 0.
[0027]
As shown in FIG. 4, when the load of the reaction force application motor 34 is large, the output of the reaction force application motor 34 is reduced, and the load of the steering motor 24 is large. The output from the steering motor 24 is reduced. When the output of the reaction force applying motor 34 is set to a magnitude obtained by multiplying the steering torque by the control gain, the control gain can be made smaller than that in the non-transmission state. The same applies to the steering motor 24.
As described above, when it is detected that the load of the reaction force application motor 34 or the steering motor 24 is larger than the set state, the transmission state is switched to reduce the output. It is possible to avoid an excessive load applied to the motor 24 and the reaction force applying motor 34, or to avoid an abnormality occurring in the steering device due to an excessive load.
[0028]
In this embodiment, the output of the reaction force application motor 34 is reduced when the load of the reaction force application device 34 is large, and the output of the steering motor 24 is small when the load of the steering mechanism 10 is large. However, when it is detected that either one of the load states is large, the outputs of both the steering motor 24 and the reaction force applying motor 34 may be reduced. it can. When either one of the loads is large, the output is suppressed in advance because the other load is also large or is likely to increase in the near future.
[0029]
At least one of the case where the output voltage of the power supply device 96 is equal to or lower than the set voltage, the case where the slope of decrease in the output voltage is steeper than the set slope, and the case where the remaining capacity of the battery 98 is equal to or lower than the set capacity is satisfied. Thus, when the supply capacity is assumed to be lower than the set level, and when the required power for the power supply device 96 is equal to or higher than the set power, that is, consumed by all of the plurality of power consuming devices connected to the power supply device 96. In at least one of the cases where the estimated power is equal to or higher than the set power, the determination in S3 is YES.
As shown in FIG. 5, the clutch 36 is in a connected state, and the power supplied to at least one of the reaction force application motor 34 and the steering motor 24 is reduced. Thereby, power consumption in the entire steering apparatus can be suppressed, and power supplied from the power supply apparatus 96 can be reduced. In this case, the power supplied to both the reaction force application motor 34 and the steering motor 24 may be reduced, or the power supplied to either one may be reduced.
The power supply device 96 may be provided in common for a plurality of power consuming devices or may be provided exclusively for the steering device.
[0030]
If the manual steering instruction switch 80 is in the ON state, the determination in S4 is YES. As shown in FIG. 6, the clutch 36 is brought into a connected state, and the reaction force applying device 34 is stopped. In this case, the steering motor 24 may be in an operating state or a stopped state. In any case, since the road surface reaction force is transmitted to the steering wheel 30, the driver can operate while feeling the road surface reaction force. Further, the driver can steer the wheels 12 as the steering wheel 30 is steered. Thus, in this embodiment, a steering feeling according to the driver's request can be obtained.
[0031]
When the vehicle is in a stopped state, the determination in S5 is YES, and the clutch 36 is brought into a connected state. When the power supplied to the clutch 36 is turned off, the connected state is established, and the steering wheel 30 and the steered rod 18 are coupled. Even if the steering torque applied to the steering wheel 30 is set to 0, only the steering wheel 30 is not returned to the neutral position independently of the steered state of the wheel 10. When starting next, the driver does not feel uncomfortable because the steering position of the steering wheel 30 does not correspond to the turning angle of the wheel 12. Further, in the present embodiment, when the vehicle is in a stopped state, even if the ignition switch is in the ON state, it is switched to the transmission state, and energy consumption is reduced compared to the case of the steering device described in Patent Document 4. Can be reduced.
[0032]
In the above embodiment, the load of the reaction force applying device 34, the load of the steering drive source 24, whether the steered rod 18 is near the stroke end, etc., whether the vehicle is in a stopped state, manual steering Although all of whether or not the instruction switch 80 is in the ON state is detected, it is not always necessary to detect all of them. It is only necessary that at least one of these is detected, and thereby the clutch 36 may be switched to the connected state.
In addition, when two or more of the plurality of conditions described above are satisfied, the connection state can be switched.
[0033]
Further, as shown in FIG. 7, the steering device can be automatically steered. In the present embodiment, the control device 60 is connected to a CCD camera 200 as an image detection device, an automatic steering instruction switch 202, and the like. When the automatic steering instruction switch 202 is in the ON state, the wheel is steered based on the image detected by the CCD camera 200 even if the steering wheel 30 is not operated by the driver. The motor 24 is controlled.
In the present embodiment, when the automatic steering instruction switch 202 is in the ON state, the clutch 36 is in a connected state. When the automatic steering instruction switch 202 is in the ON state, it is normal for the driver not to steer the steering wheel 30, so the steering wheel 30 may be rotated according to the turning of the wheel. In this case, the steering wheel 30 itself is not indispensable.
When the clutch 36 is brought into the connected state, the power supplied to the clutch 36 can be reduced to zero, and the power consumption in the steering device can be reduced accordingly. Further, the reaction force applying motor 34 can be stopped. This is because it is not necessary to apply a reaction force to the steering wheel 30. Furthermore, the output from the reaction force applying motor 34 can be used for turning. In this case, power consumption in the steering motor 24 can be reduced.
[0034]
In S21 of the transmission state control program represented by the flowchart of FIG. 8, it is determined whether there is an automatic steering instruction. If there is no automatic steering instruction, normal control is performed in S22. As in the case of the above-described embodiment, the steering motor 24 and the reaction force applying motor 34 are controlled based on the steering state of the steering wheel 30 when the clutch 36 is disengaged.
If there is an automatic steering instruction, the clutch 36 is engaged in S23, and automatic steering control is performed based on the image detected by the CCD camera 200 in S24. In automatic steering control, it is not necessary to supply electric power to the clutch 36, so that energy consumption can be reduced accordingly. Further, it is not necessary to operate the reaction force applying device 34.
[0035]
The present invention can be similarly applied to a case where a guidance system is provided on a road and a guidance steering system capable of steering the vehicle in accordance with an instruction from the guidance system is provided in the vehicle. When the automatic steering instruction switch 202 is in the ON state, the clutch 36 is engaged, and automatic steering control is performed by the guidance steering system. When the automatic steering instruction switch 202 is in the OFF state, normal control is performed. Is done. During automatic steering traveling, the vehicle travels according to a route provided with a guidance system.
Moreover, this embodiment can be implemented in combination with the said embodiment. For example, in a vehicle equipped with an automatic steering system, when a stroke end is detected, when the load of the steering device is large, when the power supply state of the power supply device 96 is worse than the set state, when the vehicle is in a stopped state, When manual steering is instructed, it is possible to switch to the transmission state when at least one of the cases in which automatic steering is instructed is satisfied.
Further, the steering member can be an operation button, an operation arm or the like instead of the steering wheel 30. Furthermore, the drive source for steering may drive the steering rod 18 directly, or may drive it via a pinion. Further, the steering drive source may include a hydraulic pump or the like. Furthermore, the steering member and the turning mechanism 10 can be connected not by the steering shaft 32 but by a cable.
[0036]
The present invention can be practiced in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art, in addition to the aspects described in [Problems to be Solved by the Invention, Problem Solving Means and Effects].
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an entire steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a transmission state control program stored in a ROM of the control device of the steering device.
FIG. 3 is a diagram showing an operating state of the steering device.
FIG. 4 is a diagram showing another operating state of the steering device.
FIG. 5 is a diagram showing still another operating state of the steering apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing another operating state of the steering device.
FIG. 7 is a diagram schematically showing an entire steering apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a transmission state control program stored in a ROM of the control device of the steering device.
[Explanation of symbols]
10 Steering mechanism 24 Steering drive source
30 steering wheel 34 reaction force applying device
36 clutch 40 force transmission device
42 operation device 60 control device
74 stroke sensor 76 reaction force applying device load detecting device
78 Steering mechanism load detection device 80 Manual steering instruction switch
82 travel speed sensor 96 power supply device

Claims (10)

車輪を転舵する転舵機構と、
その転舵機構を動力により作動させる転舵用駆動源と、
運転者により操作される操舵部材と、
前記転舵用駆動源への供給電力を、車両の状態に基づいて制御する駆動源制御装置と、
前記操舵部材と前記転舵機構との間で力を伝達する伝達状態と、伝達しない非伝達状態とをとり得る力伝達装置と
を含む操舵装置であって、
当該操舵装置が、前記転舵用駆動源の負荷状態と前記転舵用駆動源に電力を供給する電力供給装置の電力供給状態との少なくとも一方に基づいて、前記力伝達装置を前記伝達状態と非伝達状態とに切り換える伝達状態制御装置を含み、
前記駆動源制御装置が、前記力伝達装置の前記伝達状態と前記非伝達状態とで、前記転舵用駆動源への供給電力を異なる態様で制御する伝達状態対応制御部を含むことを特徴とする操舵装置。A steering mechanism that steers the wheels;
A steering drive source for operating the steering mechanism by power,
A steering member operated by the driver;
A drive source control device for controlling the power supplied to the steering drive source based on the state of the vehicle;
A steering device including a force transmission device capable of taking a transmission state in which a force is transmitted between the steering member and the steering mechanism and a non-transmission state in which the force is not transmitted;
The steering device transmits the force transmission device to the transmission state based on at least one of a load state of the steering drive source and a power supply state of a power supply device that supplies power to the steering drive source. Including a transmission state control device for switching to a non-transmission state;
The drive source control device includes a transmission state correspondence control unit that controls power supplied to the steering drive source in a different manner between the transmission state and the non-transmission state of the force transmission device. Steering device. 前記伝達状態制御装置が、前記転舵用駆動源の温度、作動時間、電流値、作動回数の少なくとも１つに基づいて前記負荷状態を取得する負荷状態取得装置を含む請求項１に記載の操舵装置。  The steering according to claim 1, wherein the transmission state control device includes a load state acquisition device that acquires the load state based on at least one of a temperature, an operation time, a current value, and an operation frequency of the steering drive source. apparatus. 前記伝達状態対応制御部が、前記力伝達装置の前記伝達状態において、車両の状態が同じ場合に、前記非伝達状態におけるより、前記転舵用駆動源への供給電力を低減させる供給電力低減部を含む請求項１または２に記載の操舵装置。  The transmission state reduction control unit reduces the supply power to the steering drive source in the non-transmission state when the vehicle state is the same in the transmission state of the force transmission device. The steering device according to claim 1, comprising: 車輪を転舵する転舵機構と、
その転舵機構を動力により作動させる転舵用駆動源と、
運転者により操作される操舵部材と、その操舵部材の操作量に応じた反力を、反力付与用駆動源の作動により付与する反力付与装置とを含む操作装置と、
その操作装置と前記転舵機構との間で力を伝達する伝達状態と、前記操作装置と前記転舵機構との間で力を伝達しない非伝達状態とをとり得る力伝達装置と、
前記転舵用駆動源と前記反力付与装置との少なくとも一方への供給電力を、車両の状態に基づいて制御する駆動源制御装置と
を含む操舵装置であって、
当該操舵装置が、当該操舵装置に含まれる電力を消費する装置のうちの少なくとも１つの負荷状態が設定状態を越えた場合と、当該操舵装置に電力を供給する電力供給装置の電力供給状態が予め定められた適正設定範囲内にない場合との少なくとも一方の場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態にする伝達状態制御装置を含み、
前記駆動源制御装置が、前記力伝達装置の前記伝達状態において、前記転舵用駆動源と前記反力付与用駆動源との少なくとも一方への供給電力を、前記車両の状態が同じである場合に前記非伝達状態において供給される電力より低減させる供給電力低減部を含むことを特徴とする操舵装置。A steering mechanism that steers the wheels;
A steering drive source for operating the steering mechanism by power,
An operating device including a steering member operated by a driver, and a reaction force applying device that applies a reaction force according to an operation amount of the steering member by an operation of a reaction force applying drive source;
A force transmission device capable of taking a transmission state in which force is transmitted between the operation device and the steering mechanism, and a non-transmission state in which force is not transmitted between the operation device and the steering mechanism;
A steering device including a drive source control device that controls power supplied to at least one of the steering drive source and the reaction force applying device based on a state of a vehicle;
When the load state of at least one of the devices that consume power included in the steering device exceeds the set state, the power supply state of the power supply device that supplies power to the steering device is determined in advance. A transmission state control device that brings the force transmission device into the transmission state in at least one of a case where the force transmission device is not within a predetermined appropriate setting range;
When the drive source control device supplies power to at least one of the steering drive source and the reaction force applying drive source in the transmission state of the force transmission device, and the vehicle state is the same. And a power supply reducing unit that reduces the power supplied in the non-transmission state. 前記供給電力低減部が、(i)前記力伝達装置の前記伝達状態において、前記反力付与用駆動源への供給電力を、前記操舵部材の操作量が同じである場合に前記非伝達状態において供給される電力より低減させて、前記反力トルクを小さくする手段と、(ii) 前記力伝達装置の前記伝達状態において、前記転舵用駆動源への供給電力を、前記操舵部材の操舵角と操舵トルクとの少なくとも一方で表される操舵状態が同じである場合に前記非伝達状態において供給される電力より低減させて、前記転舵用駆動源の出力を小さくする手段との少なくとも一方を含む請求項４に記載の操舵装置。The supply power reduction unit, (i) said transmission state odor Te, the power supplied to the reaction force applying drive source, the non-transmission state when the operation amount of the steering member is the same of the power transmission apparatus is reduced than the power supplied in said means for reducing the reaction torque in the transmission state of (ii) the force transmitting device, the power supplied to the steering drive source, the steering of the steering member At least one of means for reducing the output of the driving source for turning by reducing the power supplied in the non-transmission state when the steering state represented by at least one of the angle and the steering torque is the same The steering apparatus according to claim 4, comprising: 前記駆動源制御装置が、  The drive source control device (i)(i) 前記反力付与用駆動源の出力が前記操舵部材の操作量に応じて決まる目標値に近づくように前記反力付与用駆動源への供給電力を制御する制御部であって、前記伝達状態においては前記非伝達状態における場合より、前記操作量に対する目標値の比率である制御ゲインを小さくして前記目標値を決定する手段を備えた反力付与用駆動源制御部と、A controller that controls power supplied to the reaction force application drive source so that an output of the reaction force application drive source approaches a target value determined according to an operation amount of the steering member; Is a reaction force applying drive source control unit comprising means for determining the target value by reducing the control gain, which is the ratio of the target value to the manipulated variable, than in the non-transmission state; (ii)(ii) 前記転舵用駆動源の出力が、車輪の実際の転舵角が運転者による前記操舵部材の操舵状態に基づいて決まる目標転舵角に近づくように前記転舵用駆動源への供給電力を制御する制御部であって、前記伝達状態においては前記非伝達状態における場合より、前記操舵状態に対する前記目標転舵角の比率である制御ゲインを小さくして、前記目標転舵角を決定する手段を備えた転舵用駆動源制御部との少なくとも一方を含む請求項４または５に記載の操舵装置。The output of the steering drive source is the power supplied to the steering drive source so that the actual steering angle of the wheels approaches the target turning angle determined based on the steering state of the steering member by the driver. A control unit for controlling, wherein in the transmission state, the control gain that is a ratio of the target turning angle to the steering state is made smaller than in the non-transmission state, and the target turning angle is determined. The steering device according to claim 4, comprising at least one of a steering drive source control unit including 前記供給電力低減部が、  The supply power reduction unit is (i)(i) 前記電力を消費する装置のうちの１つである転舵用駆動源の負荷状態が前記設定状態を越えた場合に、前記転舵用駆動源への供給電力を低減させ、前記電力を消費する装置のうちの１つである反力付与用駆動源の負荷状態が前記設定状態を越えた場合に、前記反力付与用駆動源への供給電力を低減させる手段と、When the load state of the steering drive source that is one of the devices that consumes power exceeds the set state, the power supplied to the steering drive source is reduced and the power is consumed. Means for reducing the power supplied to the reaction force applying drive source when the load state of the reaction force applying drive source being one of the devices exceeds the set state; (ii)(ii) 前記転舵用駆動源と前記反力付与用駆動源との少なくとも一方の負荷状態が前記設定状態を越えた場合に、前記転舵用駆動源と前記反力付与用駆動源との両方の供給電力を低減させる手段との少なくとも一方を含む請求項４ないし６のいずれか１つに記載の操舵装置。Supply of both the steering drive source and the reaction force applying drive source when the load state of at least one of the steering drive source and the reaction force applying drive source exceeds the set state The steering apparatus according to any one of claims 4 to 6, comprising at least one of means for reducing electric power. 前記伝達状態制御装置が、前記電力供給装置の出力電圧が設定電圧より低い場合と、出力電圧の低下勾配が設定勾配より急である場合と、前記電力供給装置の蓄電部の残容量が設定容量以下である場合との少なくとも一の場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態とする手段を含む請求項１ないし７のいずれか１つに記載の操舵装置。In the transmission state control device, when the output voltage of the power supply device is lower than the set voltage, when the decrease gradient of the output voltage is steeper than the set gradient, and the remaining capacity of the power storage unit of the power supply device is set capacity The steering device according to any one of claims 1 to 7 , further comprising means for bringing the force transmission device into the transmission state in at least one of the following cases. 前記転舵機構が、(a)車体に固定のハウジングと、(b)そのハウジングに対して車両の幅方向に相対移動可能に設けられ、車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドとを含み、
前記駆動源制御装置が、前記転舵用駆動源を、少なくとも前記力伝達装置の前記非伝達状態において、少なくとも前記操舵部材の操作状態に基づいて制御するものであり、
前記伝達状態制御装置が、さらに、前記転舵ロッドの前記ハウジングに対する相対位置が、その転舵ロッドの相対移動限度位置またはその近傍の予め定められた設定位置より移動限度側にある場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態にする手段を含む請求項１ないし８のいずれか１つに記載の操舵装置。The steering mechanism includes: (a) a housing fixed to the vehicle body; and (b) a steering rod provided so as to be movable relative to the housing in the width direction of the vehicle and connected to wheels via a tie rod. Including
The drive source control device controls the steering drive source based on at least an operation state of the steering member in at least the non-transmission state of the force transmission device;
When the transmission state control device further has a relative position of the steered rod with respect to the housing that is closer to a travel limit than a relative travel limit position of the steered rod or a predetermined set position in the vicinity thereof, The steering apparatus according to any one of claims 1 to 8 , further comprising means for bringing a force transmission device into the transmission state. 前記伝達状態制御装置が、さらに、前記車両が停止状態にある場合に、前記力伝達装置を前記伝達状態に切り換える手段を含む請求項１ないし９のいずれか１つに記載の操舵装置。The steering apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the transmission state control device further includes means for switching the force transmission device to the transmission state when the vehicle is in a stopped state.
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