JP4066779B2 - Steering device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、転舵装置を動力作動状態とマニュアル作動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】
上述の操舵装置が特許文献１〜４に記載されている。それらのうちの特許文献１に記載の操舵装置においては、マニュアル作動状態において、操舵部材に加えられた操作トルクによってケーブルがねじられ、それによって、転舵装置が作動させられる。この操舵装置においては、ケーブルをねじりトルクを伝達可能な剪断強度を有するものとする必要がある。また、ケーブルを搭載する際の制限が大きく、自由度が小さいという問題があった。
一方、特許文献５，６には、ステアリングホイールの回転操作に伴ってケーブルに張力が加えられ、その張力によって、転舵装置が作動させられる操舵装置が記載されている。この操舵装置においては、転舵装置が、常にケーブルの張力によって作動させられる。そのため、ケーブルを、剛性、強度が大きく、耐久性が優れたものとする必要がある。また、ケーブルはアウタチューブの内側に配設されるのが普通であるが、それらケーブルとアウタチューブとの間の摩擦を生じ難くするために、曲がる箇所を少なくしたり、曲げ角度を小さくしたりする等の必要があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２１３３３５号公報
【特許文献２】
特開２０００−８５６０５号公報
【特許文献３】
特開２０００−８５６０６号公報
【特許文献４】
特開２０００−８５６０７号公報
【特許文献５】
特開平１０−３１００６８号公報
【特許文献６】
特開平１０−１３８９３８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、転舵装置を、少なくともマニュアル作動状態と動力作動状態とに切り換え可能な操舵装置について、搭載時の自由度を高め、かつ、コストアップを回避することにある。上記課題は、操舵装置を下記各項に記載の態様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、(5) 項が請求項１に対応し、(8) 項が請求項２に対応し、(10) 項〜 (13) 項がそれぞれ請求項３〜６に対応する。
【０００６】
(１)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装置と、
その転舵装置を動力により駆動し、車輪を転舵させる動力式駆動源と、
前記操舵部材と前記転舵装置との間に設けられたケーブルを含み、そのケーブルに前記操舵部材の操作に伴って加えられる張力により前記転舵装置を作動させて、前記車輪を転舵させる操作力伝達装置と
を含む操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、転舵装置が、動力式駆動源により作動させられる場合と、運転者による操舵部材の操作に伴うケーブルの張力に起因して作動させられる場合とがある。
転舵装置は、ケーブルのねじりによって作動させられるものではなく張力によって作動させられるものである。そのため、ケーブルを、ねじりトルクを伝達可能な剪断強度を有するものとする必要がなくなる。転舵装置は、常に、ケーブルの張力によって作動させられるものではない。そのため、ケーブルを剛性や強度が大きく、耐久性が優れたものとする必要がなくなり、曲がる箇所、曲げ角度等の制限がなくなる。したがって、ケーブルを安価なものとすることができ、操舵装置のコストアップを回避することができる。また、配索の制限がなくなり、搭載上の自由度を向上させることができる。
転舵装置は、例えば、車輪にタイロッドを介して連結され、車両の幅方向に、車体に固定のハウジングに対して相対移動可能な転舵ロッドを含むものとすることができる。転舵ロッドに移動力が加えられると、それにより、幅方向に移動させられ、車輪の向きが変えられるのであり、車輪の舵角が変えられる。この意味において、転舵装置を、車輪変向装置、舵角変更装置と称することができる。
動力式駆動源は、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。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、液圧によって転舵するものであってもよい。
操舵部材は、ステアリングホイール等の回転操作されるものであっても、アーム等の回動操作されるものであってもよいのであり、操舵部材の操作によってケーブルに張力を付与し得るものであればよい。ケーブルの巻き取りによって張力が付与される場合には、回転操作されるものであることが望ましいが、操舵部材と巻き取り装置との間に例えば回転数変換装置を設ければ、操舵部材の回転角度は小さくても差し支えない。
なお、転舵装置と動力式駆動源とを併せて主操舵装置と称し、転舵装置と操作力伝達装置とを併せて補助操舵装置と称することができる。転舵装置は、主として動力式駆動源の駆動力によって作動させられる。
(２)前記転舵装置の作動状態を、少なくとも、前記動力式駆動源の駆動力により作動させられる動力作動状態と、前記操作力伝達装置により伝達された操作力に基づいて作動させられるマニュアル作動状態とに切り換え可能な作動状態切換装置と、
前記転舵装置の動力作動状態において、前記動力式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と
を含む(1)項に記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置において、転舵装置が、動力作動状態において動力式駆動源により作動させられ、マニュアル作動状態において操舵部材の操作に起因するケーブルの張力によって作動させられる。
転舵装置の動力作動状態においては、動力式駆動源が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、転舵装置の作動状態、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表すことができるが、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表すことができる。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，操舵速度で表したり、転舵装置の状態（例えば、車輪の転舵角、動力駆動源の発熱状態、転舵装置が作動限界にあるかどうかの状態等）で表したり、制動装置、駆動装置の作動状態等で表したりすることができる。車両の置かれた環境を表す状態には、路面の状態、車両に加わる外乱（例えば、横風）の状態等が該当し、路面の状態は、路面の摩擦係数、凹凸等で表すことができ、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）等で表すことができる。
動力式駆動源は、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に基づいて制御される場合がある。また、操舵部材の操作状態に基づいて制御される場合において、その制御態様が、車輪のスリップ状態、タイヤの空気圧、路面の摩擦係数等に基づいて変更される場合がある。さらに、操舵部材の操作状態とは関係なく制御される場合がある。例えば、横風に起因するヨーレイト分を除くように制御されるようにする場合がある。
転舵装置の作動状態は、少なくとも、上述の動力作動状態とマニュアル作動状態とに切り換えられるが、動力駆動源による駆動力とケーブルの張力との両方によって作動させられるフル作動状態にされることもある。フル作動状態においては、大きな力で車輪を転舵させることができる。
(３)前記操作力伝達装置が、前記操舵部材の操作によって前記ケーブルに張力が付与される張力付与状態と、前記操舵部材が操作されても前記ケーブルに張力が付与されない張力非付与状態とに切り換える張力付与状態切換装置を含む(1)項または(2)項に記載の操舵装置。
本項に記載の操舵装置においては、張力付与状態切換装置により、操作力伝達装置が、張力付与状態と張力非付与状態とに切り換えられる。張力非付与状態においては、操舵部材に操作力が加えられても、ケーブルに張力が加えられることがない。張力付与状態においては、運転者による操舵部材の操作によってケーブルに張力が加えられる。
張力付与状態切換装置は、例えば、操舵部材とケーブルとの間に設けられたクラッチとすることができる。クラッチによれば、操舵部材とケーブルとが機械的に接続されたり、遮断されたりする。クラッチは、電磁式クラッチ、油圧式クラッチ等とすることができるが、エネルギを供給しない状態で接続状態とされるものが望ましい。また、機械的に接続状態と遮断状態とに切り換え可能なクラッチを設けることは不可欠ではなく、機械的に接続された状態で、操作力がケーブルに伝達される状態と伝達されない状態とに切り換え可能なものとすることもできる。
なお、張力付与状態切換装置は、前述の転舵装置の作動状態切換装置の一態様であると考えることができる。
(４)前記操舵部材に、操作力に応じた操舵反力を付与する反力付与装置を含む(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
操舵部材には、反力付与装置によって操舵反力が付与される。運転者は、その操舵反力に応じて操舵部材を操作する。
また、クラッチ等により操舵部材が転舵装置から遮断された状態において、車輪が運転者による操舵部材の操作状態とは関係なく転舵される場合であっても、反力付与装置により操作力に応じた反力が付与されれば、運転者の違和感を軽減することができる。
(５)運転者によって操作される操舵部材と、
車両の車輪を転舵する転舵装置と、
その転舵装置を動力により作動させて、車輪を転舵させる動力式駆動源と、
前記操舵部材と前記転舵装置との間に設けられたケーブルを含み、そのケーブルによって前記操舵部材と前記転舵装置とが接続された状態において、前記操舵部材の操作状態と 前記転舵装置の転舵状態との関係が予め定められた設定範囲内にある場合に、前記転舵装置に前記動力式駆動源の駆動力が加えられて前記ケーブルの張力が加えられない張力非付与状態にあるが、前記操作状態と前記転舵状態との関係が前記設定範囲から外れた場合に、前記ケーブルの張力と前記動力式駆動源の駆動力との両方が加えられる張力付与状態となる操作力伝達装置と
を含むことを特徴とする操舵装置。
図６に示すように、ケーブルとシャフトとでは、荷重の伝達特性、すなわち、変位と荷重との関係が異なる。シャフトについては、変位と荷重との間に、変位の増加量に対する荷重の増加量である荷重増加率がほぼ一定である線形の関係があるが、ケーブルについては、荷重増加率が一定でない非線形の関係にある。ケーブルは、初期状態において緩みを有する状態で配索されるのが普通である。そのため、図７に示すように、変位付与当初においては荷重増加率が非常に小さくなり、緩みが消滅した後に荷重増加率が大きくなる。荷重増加率が非常に小さい領域を低剛性域と称し、それ以外の領域を低剛性域に対して高剛性域と称する。
低剛性域においては、操舵部材が操作されても、ケーブルに張力が加えられない張力非付与状態にあり、クラッチの遮断状態と実質的に同じ状態にある。高剛性域においては、操舵部材の操作に応じて張力が加えられる張力付与状態にある。この状態は、クラッチの接続状態と実質的に同じである。
このように、操作力伝達装置は、ケーブルの特性によって、張力付与状態と張力非付与状態とをとり得るのであり、クラッチを設けなくても、張力非付与状態と張力付与状態とを実現し得る。
なお、低剛性域においては必ずケーブルが張力非付与状態にあると考えることができるが、それに限らない。例えば、図７に示すように、低剛性域内のうち、荷重増加率が殆ど０であるとみなし得る領域にある場合にケーブルが張力非付与状態にあるとすることができる。ケーブルに変位が加えられても張力がほぼ０である状態を張力非付与状態と称することができるのである。
なお、本項に記載の操舵装置には、(2)項〜(4)項の技術的特徴を採用することができる。
(６)前記操舵部材が、回動操作されるものであり、
前記転舵装置が、車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドを含み、
前記操作力伝達装置が、(a)前記操舵部材の操作に伴って回転させられる第１プーリと、(b)その第１プーリとの間に前記ケーブルが巻き掛けられた第２プーリと、(c)その第２プーリの回転トルクを前記転舵ロッドの軸線方向移動力に変換する変換装置とを含む(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
変換装置は、第２プーリの回転を転舵ロッドの軸線方向の直線移動に変換する運動変換装置と考えることができる。
なお、操舵部材は、ステアリングホイールとすることができ、第１プーリは、ステアリングホイールが保持されるステアリングシャフトに、そのステアリングシャフトと一体的に回転可能に設けることができる。
(７)前記転舵ロッドに、前記動力式駆動源の駆動力を伝達し、軸線方向に移動させる駆動力伝達装置を含む(6)項に記載の操舵装置。
動力式駆動源が転舵用モータである場合には、その転舵用モータの回転を転舵ロッドの軸線方向の直線移動に変換する運動変換装置と考えることができる。
本項に記載の操舵装置においては、転舵ロッドは、動力式駆動源の駆動力によって移動させられる場合や、ケーブルの張力に基づいて移動させられる場合がある。転舵ロッドが動力式駆動源の駆動力によって移動させられる状態において、転舵ロッドの直線移動に伴って第２プーリが回転させられる。第２プーリは、転舵ロッドの移動、すなわち、車輪の転舵に応じて回転させられるのであり、第２プーリの回転状態（回転位相。回転位相は、両回転方向において、それぞれ、その大きさが３６０°以上になる場合が多い）は、転舵ロッドの移動量、移動方向、すなわち、車輪の転舵角、転舵方向等の転舵状態によって決まる。
一方、第１プーリは、運転者による操舵部材の操作に伴って回転させられる。第１プーリの回転状態（回転位相。回転位相は、両回転方向において、それぞれ、その大きさが３６０°以上になる場合が多い）は、操舵部材の操作量（例えば、操舵部材がステアリングホイールである場合における操舵角）、操作方向等の操作状態によって決まる。
第１プーリの回転状態（以下、操作側状態と称する）と第２プーリの回転状態（以下、車輪側状態と称する）との関係が、設計上決まる正規の関係にある場合（例えば、第１プーリと第２プーリとで、ケーブルの巻き径が同じで、かつ、同じ方向にほぼ同じ角速度で回転する場合）には、ケーブルに加えられる張力は殆ど０である。それに対して、操作側状態と車輪側状態との関係が上述の正規の関係から設定関係以上外れた場合には、外れの程度に応じた張力がケーブルに加えられ、転舵ロッドに駆動力が加えられる。
車両の通常の走行状態においては、操作側状態と車輪側状態との関係が正規の関係または正規の関係から設定関係以上外れないのが普通である。操舵部材が操作されてもケーブルに張力が付与されない張力非付与状態にある。この操作側状態と車輪側状態との関係が正規の関係から設定状態以上外れない間においては、実質的に車輪の転舵状態と関係なく操舵部材を操作することができる。
それに対して、例えば、運転者による操舵部材の操作速度が非常に大きい場合等には、車輪の転舵遅れが生じ、操作側状態と車輪側状態との関係が正規の関係から設定関係以上外れる。外れの程度に応じた張力がケーブルに付与され、張力に応じた駆動力が転舵ロッドに加えられる。ケーブルは張力付与状態になる。転舵ロッドには、動力式駆動源による駆動力と外れの程度に応じた張力に応じた駆動力とが加えられ、これらの和の力によって移動させられる。これらの外れの程度によって車輪の転舵がアシストされるのであり、それによって、車輪の転舵角を、運転者の意図する大きさに修正することができる。
この正規の関係、設定関係は、ケーブルの有する特性、配索の状態等によって設計上決まる。
なお、操舵装置に反力付与装置が設けられ、その反力付与装置による反力が、ケーブルの低剛性域においても高剛性域においても操舵部材に加えられる場合において、高剛性域においては、反力付与装置によって付与される反力と路面反力との両方が加えられるため、操舵部材に加わる反力を大きくすることができ、過大な操作を抑制することができる。
(８)前記転舵装置が、前記車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドを含み、
前記操作力伝達装置が、(a)前記操舵部材の操作トルクが付与される第１プーリと、(b)その第１プーリとの間に前記ケーブルが巻き掛けられた第２プーリと、(c)その第２プーリの回転トルクを前記転舵ロッドの軸線方向移動力に変換する変換装置と、(d)前記第１プーリと第２プーリとの間に湾曲した状態で配設され、前記ケーブルを自身の内周面で案内するアウタチューブと、(e)そのアウタチューブの両端を固定する固定状態と、少なくとも一端の長手方向の移動を許容する移動許容状態とに切り換え可能なアウタチューブ制御装置とを含む(5)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
(９)前記第１プーリが前記車両の車体に固定された第１プーリ保持部材に相対回転可能に保持され、前記第２プーリが転舵装置本体に設けられた第２プーリ保持部材に相対回転可能に保持され、
前記操作力伝達装置が、前記アウタチューブの少なくとも一方の端部と、その少なくとも一方の端部に対応する前記第１プーリ保持部材と第２プーリ保持部材との少なくとも一方との間に設けられた弾性部材を含む(8)項に記載の操舵装置。
(１０)前記アウタチューブ制御装置が、前記弾性部材を変形させることにより、前記アウタチューブを前記固定状態と前記移動許容状態とに切り換える弾性部材変形部を含む(9)項に記載の操舵装置。
アウタチューブの端部とプーリ保持部材との間と、アウタチューブの中間部との少なくとも一方に弾性部材が設けられた場合において、その弾性部材の変形が許容される状態においては、アウタチューブの一端部の長手方向の移動が許容される。ケーブルに弾性部材の弾性力の大きさを越える張力が加えられることはない。アウタチューブは実質的に移動許容状態にあり、ケーブルは実質的に張力非付与状態にある。
ケーブルに加えられる変位が設定量以上になり、アウタチューブの一端部の長手方向の移動に伴う弾性部材の変形量が変形限度に達すると、アウタチューブは、弾性部材の弾性力により第１プーリ保持部材と第２プーリ保持部材との間で固定される。アウタチューブは実質的に固定状態にされ、ケーブルは実質的に張力付与状態にされる。運転者による操舵部材の操作によってケーブルに張力が加えられ、その張力に応じた駆動力が転舵ロッドに加えられる。
このように、弾性部材を設ければ、ケーブルが実質的に張力非付与状態にある場合の領域を広くすることができるのであり、ケーブルの低剛性域をみかけ上広くすることができる。また、ケーブルとアウタチューブとを併せて操作力伝達部材または単にケーブルと称することができるが、この場合には、操作力伝達部材またはケーブルの低剛性域が広くされたことになる。たいていの場合には、低剛性域が広くなると、それに伴って張力非付与状態にある領域も広くなる。
弾性部材変形装置は、電気信号に応じて作動状態が切り換えられる駆動源と、駆動源により移動させられる可動部材とを含み、可動部材の移動により、弾性部材を初期状態と変形状態（弾性変形限度まで変形させられた状態）とに切り換えるものとすることができる。駆動源が電気信号に応じて作動させられるものであるため、任意な時期に、アウタチューブを固定状態と移動許容状態とに切り換えることができる。
また、アウタチューブの固定状態において、操舵部材、転舵装置の中立位置を確認することができる。動力式駆動源の非駆動状態において、アウタチューブが固定状態にされれば、低弾性領域がなくなり、操舵部材に加えられる操作力の増加に伴ってケーブルに加えられる張力が増加する。したがって、車両がほぼ直進走行状態にあることがわかれば、操舵部材、転舵装置の中立位置の確認（操舵角センサ、操舵トルクセンサの０点、転舵角センサの０点の修正）を行うことができる。中立位置は、アウタチューブ、ケーブルの経時変化によって変わることがある。
なお、第１プーリを駆動プーリとし、第２プーリを従動プーリとすることが望ましく、ケーブルを２本設け、駆動プーリの回転方向によってそれぞれ異なるケーブルが引っ張られるようにすることが望ましい。
(１１)前記弾性部材変形部が、操舵部材の操作速度が設定速度以上の場合，操作トルクが設定値以上の場合および路面の摩擦係数が設定値より小さい場合のうちの少なくとも１つの場合に、前記移動許容状態から前記固定状態に切り換える弾性状態切換部を含む(10)項に記載の操舵装置。
（１２）前記弾性部材変形部が、前記動力式駆動源が異常である場合に、前記固定状態とする切換部を含む(10)項または(11)項に記載の操舵装置。
変形状態においては、操舵応答性を向上させることができ、転舵ロッドに大きな駆動力を付与することができる。例えば、操舵部材の操作速度が設定速度以上の場合、操作トルクが設定値以上の場合等に変形状態に切り換えることは妥当なことである。
また、所望の時期に、初期状態と変形状態との間の切換えが行われるようにすれば、車両の操舵特性を運転者の所望する特性にすることができる。
（１３）前記転舵装置が、前記車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドを含み、
前記操作力伝達装置が、(a)前記操舵部材の操作トルクが付与される第１プーリと、(b)前記第１プーリとの間に前記ケーブルが巻き掛けられた第２プーリと、(c)前記車両の車体に固定され、前記第１プーリを相対回転可能に保持する第１プーリ保持部材と、(d)前記転舵装置本体に設けられ、前記第２プーリを相対回転可能に保持する第２プーリ保持部材と、(e)前記第２プーリの回転トルクを前記転舵ロッドの軸線方向移動力に変換する変換装置と、(f)前記第１プーリ保持部材と前記第２プーリ保持部材との間に湾曲した状態で配設され、前記ケーブルを自身の内周面で案内するアウタチューブと、(g)そのアウタチューブの少なくとも一方の端部と、その少なくとも一方の端部に対応する前記第１プーリ保持部材と前記第２プーリ保持部材との少なくとも一方との間と、前記アウタチューブの中間部の２つに分割された部分の間との少なくとも一方に設けられた弾性部材とを含む(5)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の操舵装置。
（１４）運転者によって操作される操舵部材と、その操舵部材に加えられる操作力に応じた反力を付与する反力付与装置とを含む操作装置と、
駆動源と、車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドと、前記駆動源の出力を前記転舵ロッドに伝達する駆動伝達装置とを含む主転舵装置と、
前記転舵ロッドに、前記操舵部材に加えられた操作力を機械的に伝達する操作力伝達装置と
を含む操舵装置であって、
前記操作力伝達装置が、前記操舵部材と前記転舵ロッドとの間に設けられたケーブルを含むことを特徴とする操舵装置。
転舵ロッド、操作力伝達装置等によって、主転舵装置に対して補助転舵装置が構成されると考えることができる。また、主転舵装置と操作装置とを併せて主操舵装置または動力式操舵装置と称し、補助転舵装置と操舵部材とを併せてマニュアル式操舵装置と称することもできる。
本項に記載の操舵装置には、(1)項ないし(13)項のいずれかに記載の特徴を採用することができる。
【０００９】
【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は転舵装置である。転舵装置１０は、車輪１２を転舵する装置であり、車輪１２にタイロッド１４を介して連結される転舵ロッド１６を含む。転舵ロッド１６が軸線方向、すなわち、車両の幅方向に移動させられることによって、車輪１２が転舵される。
２０は動力式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１６を移動させる。この転舵用モータ２０と転舵ロッド１６との間には、転舵用モータ２０の駆動力を転舵ロッド１６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２０の回転を転舵ロッド１６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。
【００１０】
３０は操舵部材としてのステアリングホイールであり、ステアリングホイール３０の回転操作によってステアリングシャフト３２も回転させられる。ステアリングシャフト３２には、反力付与装置３４，接続遮断機構としてのクラッチ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に加えられた操舵トルクを転舵装置１０に伝達する状態と伝達しない状態とに切り換えるものであり、例えば、電磁力によって接続状態と遮断状態とに切り換えられる電磁クラッチとすることができる。
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３８が構成される。
【００１１】
また、ステアリングシャフト３２、転舵装置１０には、それぞれ、第１プーリ４０，第２プーリ４２が設けられる。第１プーリ４０はステアリングシャフト３２に、それと一体的に回転可能に設けられ、第２プーリ４２は、運動変換装置を介して転舵ロッド１６に係合させられる。これら一対のプーリ４０，４２の間にはケーブル４４、４６が巻き付けられる。ケーブル４４，４６はいずれも、両端部がそれぞれ第１プーリ４０，第２プーリ４２に固定されたものであり、これらのいずれか一方向の回転時にケーブル４４，４６のいずれか一方が引っ張られ、逆方向の回転時にケーブル４４，４６のいずれか他方が引っ張られる。
クラッチ３６の接続状態においては、ステアリングホイール３０の操作によって第１プーリ４０が回転させられる。それによって、ケーブル４４または４６が巻き取られ、張力が加えられる。第２プーリ４２が回転させられ、転舵ロッド１６に張力に応じた駆動力が加えられる。
クラッチ３６の遮断状態においては、転舵ロッド１６の移動に伴って第２プーリ４２が回転させられ、ケーブル４４，４６を介して第１プーリ４０が回転させられる。ケーブル４４，４６に加えられる張力は非常に小さく、第１プーリ４０，第２プーリ４２は、空回り状態にあると考えることができる。クラッチ３６が遮断状態にあるため、ケーブル４４，４６の摩擦等に起因して発生する力がステアリングホイール３０に伝達されることはない。
ケーブル４４，４６は、図２、３に示すように、アウタチューブ５０，５２の内周面に配設され、アウタチューブ５０，５２に案内されて引っ張られる。アウタチューブ５０，５２は、それぞれの両端部が、車体に固定のプーリ保持部材としてのプーリハウジング５４，５６に湾曲された状態で固定される。
本実施形態においては、第１、第２プーリ４０，４２、ケーブル４４，４６、クラッチ３６等により操作力伝達装置５８が構成される。
【００１２】
本操舵装置には、図４に示すように、制御装置６０が設けられる。制御装置６０は、ＣＰＵ６２，ＲＯＭ６４，ＲＡＭ６６，Ｉ／Ｆ６８等を含むコンピュータを主体とするものであり、Ｉ／Ｆ６８には、トルクセンサ７０，転舵角センサ７２等が接続されるともに、転舵用モータ２０，反力付与用モータ３４，クラッチ３６等が図示しない駆動回路を介して接続される。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に加えられた操舵トルクを検出するものであり、転舵角センサ７２は、転舵ロッド１６の転舵装置１０のハウジング７４に対する相対位置（中立位置からの変位量）を検出するものであり、転舵ロッド１６の相対位置に基づいて車輪の転舵角が取得される。
【００１３】
本実施形態において、システムが正常な場合には、クラッチ３６が遮断状態にされる。クラッチ３６の遮断状態において、操舵トルクに応じて反力付与用モータ３４が制御されるともに、転舵用モータ２０が制御される。
ステアリングホイール３０に路面反力が加えられない状態にあっても、反力付与用モータ３４の制御により操舵反力が加えられる。また、転舵用モータ２０は、例えば、車輪１２の実際の転舵角が目標転舵角に近づくように制御される。目標転舵角は、操舵トルクに応じて決められるようにしても、操舵トルクと車両の状態（例えば、路面の摩擦係数、車輪のスリップ状態、タイヤの空気圧、車両の旋回状態等）とに基づいて決められるようにしても、操舵トルクとは関係なく車両の状態に基づいて決められるようにすることもできる。なお、転舵用モータ２０は、転舵ロッド１６に加えられる駆動力が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応じた大きさとなるように制御されるようにすることもできる。
【００１４】
システムが異常な場合等には、クラッチ３６が接続状態とされ、反力付与用モータ３４，転舵用モータ２０の制御は行われない。ステアリングホイール３０の操作に応じて第１プーリ４０が回転させられ、それに応じてケーブル４４，４６のいずれか一方が引っ張られ、張力が加えられる。第２プーリ４２が回転させられ、転舵ロッド１６が移動させられる。車輪１２がステアリングホイール３０の操舵トルクに基づいて転舵される。
また、クラッチ３６が遮断状態から接続状態に切り換わった当初には、第１プーリ４０，第２プーリ４２は、空回り状態にあり、ケーブル４４，４６は実質的に張力非付与状態にある。クラッチ３６が接続状態に切り換わった当初には、運転者によって操舵トルクが加えられても、張力が直ちに加えられることがない。そのため、接続状態への切換え時に、ステアリングホイール３０への操舵反力が急激に大きくなることを回避することができ、切換え時の運転者の違和感を軽減することができる。
本実施形態においては、クラッチ３６等により作動状態切換装置が構成され、制御装置６０の転舵用モータ２０を制御する部分等により駆動源制御装置が構成される。クラッチ３６は、張力付与状態切換装置でもある。また、転舵装置１０、転舵用モータ２０、駆動源制御装置等により主操舵装置が構成され、転舵装置１０，操作力伝達装置５８等により補助操舵装置が構成されると考えることができる。
【００１５】
このように、本実施形態においては、補助操舵装置にケーブル４４，４６が用いられる。ケーブル４４，４６には、常時、張力が加えられるわけではない。そのため、ケーブル４４，４６を、耐久性が低いものとすることができる。また、ケーブル４４，４６の特性に起因する変位初期時の伝達遅れを抑制する必要性が低いため、剛性が大きいものとする必要性が低い。さらに、路面から大きな力が急激に加えられることも少ないため、強度を大きいものとする必要性も低く、曲げ角度等の制限も少ない。また、操舵トルクがケーブルのねじれによって伝達されるわけではないため、ケーブルを、ねじりトルクを伝達可能な剪断強度を有するものとする必要もない。したがって、ケーブル４４，４６を安価なものとすることができ、操舵装置のコストアップを抑制することができる。また、ケーブル４４，４６の配索の自由度を高めることができる。
【００１６】
なお、上記実施形態においては、転舵用モータ２０が、クラッチ３６の遮断状態において制御されるようにされていたが、クラッチ３６の接続状態においても制御されるようにすることもできる。この場合には、運転者による操作力に基づく駆動力と動力式駆動源２０による駆動力とを合わせた駆動力で車輪１２を転舵させることができる。運転者の操作力によってアシストされるのである。
また、上記実施形態においては、第２プーリ４２が転舵ロッド１６に駆動力伝達装置を介して設けられていたが、転舵ロッド１６にピニオン、駆動力伝達装置を介して設けられるようにすることができる。この場合には、第２プーリ４２の回転に伴ってピニオンが回転させられ、転舵ロッド１６が移動させられることになる。
【００１７】
また、クラッチ３６は不可欠ではない。その場合の一例を図５に示す。
ケーブル４４，４６の特性を利用すれば、運転者によってステアリングホイール３０に加えられた操舵トルクによりケーブル４４，４６に張力が加えられる張力付与状態と、ステアリングホイール３０が操作されても張力が加えられない張力非付与状態とを実現することができる。なお、図５では、アウタチューブ５０，５２等の図示を省略した。
図６に示すように、ケーブルとシャフトとでは、荷重の伝達特性、すなわち、変位と荷重との関係が異なる。シャフトについては、変位と荷重との間に、変位の増加量に対する荷重の増加量である荷重増加率がほぼ一定である線形の関係があるが、ケーブルについては、荷重増加率が一定でない非線形の関係にある。ケーブルは、初期状態において緩みを有する状態で配索されるのが普通であるため、図７に示すように、変位付与当初においては荷重増加率が非常に小さくなり、緩みが消滅した後に荷重増加率が大きくなるのである。荷重増加率が非常に小さい低剛性域においては、ステアリングホイール３０に操舵トルクが加えられても、ケーブル４４，４６に加えられる張力が非常に小さい張力非付与状態にあり、クラッチの遮断状態と実質的に同じ状態にある。それ以外の領域（低剛性域に対して高剛性域と称することができる）においては、操舵に応じて張力が加えられる張力付与状態にある。この状態は、実質的にクラッチの接続状態と同じ状態にある。このように、クラッチを設けなくても、張力非付与状態と張力付与状態とを実現し得る。
【００１８】
また、第１プーリ４０は、運転者によるステアリングホイール３０の回転操作に応じて回転させられる。第１プーリ４０の回転状態は、運転者によるステアリングホイール３０の操舵角、操作方向等の操作状態によって決まる。一方、第２プーリ４２は、転舵ロッド１６の移動に伴って回転させられる。第２プーリ４２の回転状態は、転舵ロッド１６の移動量、移動方向、すなわち、車輪１２の転舵角、転舵方向等の転舵状態によって決まる。以下、第１プーリ４０の回転状態を操作状態と称し、第２プーリ４２の回転状態を転舵状態と称する。また、第１プーリ４０，第２プーリ４２においてケーブル４４，４６の巻き径が同じである場合を想定した回転状態を、それぞれ、操作量、転舵量と称することとする。操作量、転舵量は符号を有する値である。
第１プーリ４０の操作状態と第２プーリ４２の転舵状態とが正規の関係にある場合（操作量と転舵量とが同じ符号で、絶対値がほぼ同じ大きさである場合、すなわち、仮にケーブルの巻き径が同じ場合において、第１プーリ４０と第２プーリ４２とが同じ方向にほぼ同じ角速度で回転する場合）には、ケーブル４４，４６に加えられる張力はほぼ０である。それに対して、操作状態と転舵状態との関係が正規の関係から設定関係以上外れた場合（操作量と転舵量との差の絶対値が設定値以上の場合）には、外れの程度（差の絶対値の大きさ）に応じてケーブル４４，４６に張力が加えられ、その張力に基づいた駆動力が転舵ロッド１６に加えられる。
【００１９】
図８，９に示すように、車両の通常の走行状態においては、たいていの場合には、操作量と転舵量との差の絶対値は設定値以下である。ステアリングホイール３０が操作されてもケーブル４４，４６に実質的に張力が付与されない張力非付与状態にある。これらの差の絶対値が設定値以下の状態においては、実質的に、車輪１２の転舵状態と関係なくステアリングホイール３０を操作することができる。
それに対して、例えば、運転者によるステアリングホイール３０の操作速度が非常に大きい場合等には、車輪１２の転舵遅れが生じ、操作量と転舵量との差の絶対値が設定値以上になる。これらの差に応じた張力がケーブル４４，４６に付与され、張力に応じた駆動力が転舵ロッド１６に加えられる。ケーブル４４，４６は張力付与状態にされるのである。転舵ロッド１６には、転舵用モータ２０による駆動力とこれらの差に応じた駆動力とが加えられ、これらの和の力によって移動させられる。操作状態と転舵状態との関係の正規の関係からの外れの程度によって車輪１２の転舵がアシストされるのであり、それによって、車輪の転舵角を、運転者の意図する大きさに修正することができる。なお、転舵用モータ２０による駆動力とこれらの差に応じた駆動力とは逆向きの場合もあり、この場合には、操作抑制力として作用する。
この操作量と転舵量との差の絶対値の設定値、すなわち、正規の関係および張力非付与状態にあるとみなし得る正規の関係に基づいて決まる範囲は、ケーブルの有する特性、配索の状態等によって設計上決まる。
本実施形態においては、図７に示すように、低剛性域より張力非付与状態にある領域の方が狭くされている。低剛性域は、荷重が第１設定値以下の領域であるが、張力非付与状態にある領域は、荷重が第１設定値よりさらに小さく、殆ど０である第２設定値より小さい領域とされている。なお、低剛性域と張力非付与状態の領域とは一致すると考えることもできる。
【００２０】
さらに、張力付与状態においては、ステアリングホイール３０と車輪１２との間で力が伝達される状態となり、それによって、ステアリングホイール３０に加えられる反力が急激に大きくなる。ステアリングホイール３０には、反力付与用モータ３４によって加えられる反力と路面反力との両方が加えられることになるのであり、それによって、ステアリングホイール３０の操舵が重くなり、過大な操舵を抑制することができる。
本実施形態においては、クラッチ３６が設けられないため、コストダウンを図ることができる。また、運転者によって加えられた操舵トルクを確実に車輪に伝達することができる。
【００２１】
さらに、図１０に示すように、アウタチューブ５０，５２の途中にそれぞれ弾性部材８０、８２を設けることができる。アウタチューブ５０，５２がそれぞれ分割され、これら分割されたアウタチューブ５０ａ，ｂ、アウタチューブ５２ａ，ｂの間にそれぞれ弾性部材８０，８２が設けられるのである。弾性部材８０の両端部は、それぞれ、アウタチューブ５０ａ，ｂに相対移動不能に支持され、弾性部材８２の両端部は、それぞれ、アウタチューブ５２ａ，ｂに相対移動不能に支持される。
弾性部材８０，８２の変形が許容される範囲内においてアウタチューブ５０，５２の長手方向の移動が許容される。このアウタチューブ５０，５２の長手方向の移動が許容される範囲内においては、ケーブル４４，４６に弾性部材８０，８２の弾性力の大きさを越える張力が付与されることはないのであり、実質的に張力非付与状態にあるとすることができる。
【００２２】
また、図１０に示すように、弾性部材８２の変形量が小さい状態においては、ケーブル４６の変位に伴ってアウタチューブ５２が移動させられる。アウタチューブ５２は移動許容状態にあるのであり、ケーブル４６は張力非付与状態にある。
ケーブル４６の変位量がさらに増加し、アウタチューブ５２が移動するとともに弾性部材８２が変形し、変形量が弾性変形限度に達すると、アウタチューブ５２の移動が阻止される。弾性部材８２の弾性力により、アウタチューブ５２は、プーリハウジング５４，５６の間で固定される。アウタチューブ５２が固定状態とされて、ケーブル４６が張力付与状態とされる。弾性部材８２の弾性変形限度は、アウタチューブ５２ａ，ｂの端部同士が当接することによって規定されるようにしても、分割されたアウタチューブ５２ａ，ｂの少なくとも一方にストッパを設け、ストッパ同士あるいは、ストッパとアウタチューブ５２ａ，ｂの一方の端部とが当接することによって規定されるようにしても、弾性部材としてのスプリングが密着状態にされることによって規定されるようにしてもよい。
このように、弾性部材８０，８２を設ければ、弾性部材８０，８２の変形量に対応する分だけ実質的に張力非付与領域を広くすることができる。このことは、ケーブルの低剛性域がみかけ上広くなったと考えたり、ケーブルとアウタチューブとを併せた操作力伝達部材の低剛性域が広くなったと考えたりすることができる。
弾性部材８０，８２は、図１１に示すように、アウタチューブ５０，５２とプーリハウジング５４，５６の少なくとも一方との間に設けることもできる。弾性部材８０，８２は、一端部においてプーリハウジング５４，５６のいずれか一方に固定され、他端部において、アウタチューブ５０，５２に固定される。
また、弾性部材８０，８２の特性を変更すれば、車両の操舵特性を変更することができる。
【００２３】
さらに、図１２に示すように、アウタチューブ５０，５２を固定状態と移動許容状態とに切り換え可能なアウタチューブ制御装置１００を設けることができる。アウタチューブ制御装置１００は、車体に固定の駆動源１０２と、プーリハウジング５４と弾性部材８０，８２との間に設けられた可動部材１０４とを含む。可動部材１０４は、駆動源１０２の作動により移動させられ、弾性部材８０，８２を初期状態と変形状態（弾性変形限度まで変形させられた状態）とに切り換える。
本実施形態においては、駆動源１０２が弾性部材変形用の電動モータとされる。弾性部材変形用モータ１０２の出力軸１０６がボールねじ等の運動変換装置を介して可動部材１０４に係合させられ、電動モータ１０２の回転に伴って可動部材１０４が初期位置と変形位置とに直線的に移動させられる。
可動部材１０４が初期位置にある場合には、弾性部材８０，８２は初期状態にあり、アウタチューブ５０，５２が移動許容状態にある。可動部材１０４が変形位置に移動させられると、弾性部材８０，８２が変形状態に切り換えられ、アウタチューブ５０，５２が固定状態にされる。
なお、駆動源は、液圧シリンダとすることもできる。この場合には、可動部材１０４がピストンにそれと一体的に移動可能に設けられる。ピストンのシリンダに対する相対移動に伴って可動部材１０４が初期位置と変形位置とに移動させられる。
【００２４】
図１２に示すように、可動部材１０４の初期位置においては、前述のように、アウタチューブ５２は移動許容状態にあり、ケーブル４６は実質的に張力非付与状態（弾性部材の弾性力以上の張力が付与されない状態）にある。弾性部材８２がケーブル４６の変位により弾性変形限度に達するまで変形させられるとアウタチューブ５２が固定状態とされて、ケーブル４６が実質的に張力付与状態とされる。
それに対して、可動部材１０４が弾性部材変形用モータ１０２によって変形位置に移動させられた状態においては、アウタチューブ５０，５２は固定状態にされる。ケーブル４４，４６は張力付与状態にされ、運転者による操作力によってケーブル４６に張力が加えられる。
【００２５】
弾性部材変形用モータ１０２は、図１３に示すように、制御装置６０の指令に基づいて制御される。例えば、操舵トルクの変化速度が設定速度以上の場合、操舵トルクの絶対値が設定値以上の場合等、車輪１２を速やかに転舵させる必要がある場合、車輪１２を大きな力で転舵させる必要がある場合等に可動部材１０４が変形位置に移動させられるようにすることができる。
また、路面の摩擦係数が小さい場合等運転者に路面反力を伝達することが望ましい場合に変形位置に移動させられるようにしたり、転舵用モータ２０の異常時に変形位置に移動させられるようにしたりすることができる。
また、可動部材１０４が変形位置に移動させられれば、ステアリングホイール３０の中立位置、転舵装置１０の中立位置（転舵ロッド１６のハウジングに対する中立位置）を確認することができる。可動部材１０４の変形位置においては、ケーブル４４，４６は張力付与状態にあるため、操舵トルクの増加に伴って張力が大きくなるはずである。このことを利用すれば、転舵用モータ２０の非作動状態において、車両が直進状態にあることが検出されれば、トルクセンサ７０，転舵センサ７２の０点を修正することができる。
【００２６】
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全体を模式的に示す図である。
【図２】上記操舵装置の操作力伝達装置全体を模式的に示す平面図である。
【図３】上記操作力伝達装置全体を模式的に示す側面図である。
【図４】上記操舵装置に含まれる制御装置を表すブロック図である。
【図５】本発明の別の一実施形態である操舵装置全体を模式的に示す図である。
【図６】ケーブルの荷重伝達特性とシャフトの荷重伝達特性とを比較して示す図である。
【図７】第１プーリと第２プーリとの回転状態の差と、ケーブルの伝達力との関係を示す図である。
【図８】転舵量および操作量の変化を示す図である。
【図９】上記操舵装置における操作量と転舵量との差の絶対値とケーブルに加えられる張力との関係を示す図である。
【図１０】上記操舵装置の操作力伝達装置の別の態様を示す図である。
【図１１】上記操舵装置の操作力伝達装置のさらに別の態様を示す図である。
【図１２】上記操舵装置の操作力伝達装置の別の態様を示す図である。
【図１３】上記操舵装置の制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０転舵装置
１６転舵ロッド
２０転舵用モータ
３０ステアリングホイール
３４反力付与用モータ
３６クラッチ
３８操作装置
４０，４２プーリ
４４，４６ケーブル
５０，５２アウタチューブ
５８操作力伝達装置
６０制御装置
８０，８２弾性部材
１０２駆動源
１０４可動部材[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a steering device capable of switching a steering device between a power operation state and a manual operation state.
[0002]
[Prior art]
The above-described steering apparatus is described in Patent Documents 1 to 4. Among them, in the steering device described in Patent Document 1, in the manual operation state, the cable is twisted by the operating torque applied to the steering member, and thereby the steering device is operated. In this steering apparatus, the cable needs to have a shearing strength capable of transmitting torsional torque. In addition, there is a problem that a restriction on mounting a cable is large and a degree of freedom is small.
On the other hand, Patent Documents 5 and 6 describe a steering device in which a tension is applied to a cable in accordance with a rotation operation of a steering wheel, and the steering device is operated by the tension. In this steering apparatus, the steering apparatus is always operated by the tension of the cable. Therefore, it is necessary to make the cable have high rigidity and strength and excellent durability. Also, cables are usually arranged inside the outer tube, but in order to make it difficult for friction between these cables and the outer tube to occur, the number of bending points is reduced, or the bending angle is reduced. It was necessary to do.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-213335 A
[Patent Document 2]
JP 2000-85605 A
[Patent Document 3]
JP 2000-85606 A
[Patent Document 4]
JP 2000-85607 A
[Patent Document 5]
JP-A-10-310068
[Patent Document 6]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-138938
[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 increase the degree of freedom when mounting a steering device that can switch at least a manual operation state and a power operation state, and avoid an increase in cost. There is. The above-described problem is solved by setting the steering device to the modes described in the following items. 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 items,(Five) TermCorresponds to claim 1,(8) The term isCorresponding to claim 2,(Ten) Term ~ (13) The terms correspond to claims 3 to 6, respectively..
[0006]
(1) a steering member operated by a driver;
  A steering device for steering the wheels;
  A power drive source that drives the steering device with power and steers the wheels;
  An operation including a cable provided between the steering member and the steering device, and operating the steering device by tension applied to the cable in accordance with the operation of the steering member to steer the wheel. With power transmission device
Steering device including.
  In the steering device described in this section, there are a case where the steering device is operated by a power drive source and a case where the steering device is operated due to the tension of the cable accompanying the operation of the steering member by the driver.
  The steered device is operated by tension, not by twisting a cable. This eliminates the need for the cable to have a shear strength capable of transmitting torsional torque. The steered device is not always actuated by cable tension. Therefore, it is not necessary to make the cable have high rigidity and strength and excellent durability, and there are no restrictions on the bending portion, the bending angle, and the like. Therefore, the cable can be made inexpensive, and an increase in the cost of the steering device can be avoided. In addition, there is no restriction on routing, and the degree of freedom in mounting can be improved.
  The steering device may include, for example, a steering rod that is connected to a wheel via a tie rod and that can move relative to a housing fixed to the vehicle body in the width direction of the vehicle. When a moving force is applied to the steered rod, the wheel is moved in the width direction, the direction of the wheel is changed, and the steering angle of the wheel is changed. In this sense, the steering device can be referred to as a wheel turning device or a steering angle changing device.
  The power drive source can be an electric motor or a hydraulic pressure generator. The steered device may steer the wheel by the driving force of the electric motor or may steer by the hydraulic pressure.
  The steering member may be operated by rotating a steering wheel or the like, or may be operated by rotating an arm or the like, and may provide tension to the cable by operating the steering member. That's fine. When tension is applied by winding the cable, it is desirable that the cable is rotated. However, if, for example, a rotation speed converter is provided between the steering member and the winding device, the rotation of the steering member The angle can be small.
  The steering device and the power drive source can be collectively referred to as a main steering device, and the steering device and the operating force transmission device can be collectively referred to as an auxiliary steering device. The steered device is operated mainly by the driving force of a power drive source.
(2) The operation state of the steering device is at least a power operation state that is operated by a driving force of the power type driving source and a manual operation that is operated based on the operation force transmitted by the operation force transmission device. An operating state switching device capable of switching to a state;
  A drive source control device for controlling the power drive source based on a state of a vehicle in a power operating state of the steering device;
The steering device according to item (1), including:
  In the steering device described in this section, the steering device is operated by the power drive source in the power operation state, and is operated by the tension of the cable resulting from the operation of the steering member in the manual operation state.
  In the power operating state of the steering device, the power drive source is controlled based on the state of the vehicle. The state of the vehicle corresponds to the traveling state of the vehicle, the state of the mounting device (including the mounted operation member) mounted on the vehicle (for example, the operating state of the steering device, the operation state of the operation member, etc.). This corresponds to the state of the environment where the vehicle is placed. The state of the vehicle can be expressed, for example, by 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 expressed 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 expressed by the output voltage of the battery, the tire air pressure, the steering amount of the steering member, the steering speed, or the state of the steering device (for example, the wheel turning angle, the power drive source It can be expressed by a heat generation state, a state of whether or not the steering device is at an operating limit, etc.), or an operating state of a braking device or a driving device. The state representing the environment where the vehicle is placed corresponds to the state of the road surface, the state of disturbance applied to the vehicle (for example, crosswind), etc., and the state of the road surface can be represented by the friction coefficient of the road surface, unevenness, etc. The state of disturbance can be represented by the presence or absence of cross wind, the strength of cross wind (may be obtained from the relationship between the yaw rate of the vehicle and the operation state of the steering member), and the like.
  The power 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, it may be controlled based on the operating state of the steering member by the driver. Further, when the control is performed based on the operation state of the steering member, the control mode may be changed based on the slip state of the wheel, the tire air pressure, the friction coefficient of the road surface, and the like. Further, the control may be performed regardless of the operation state of the steering member. For example, there is a case where control is performed so as to exclude the yaw rate due to the crosswind.
  The operation state of the steered device is switched at least between the power operation state and the manual operation state described above, but may be a full operation state that is operated by both the driving force by the power drive source and the tension of the cable. is there. In the full operation state, the wheel can be steered with a large force.
(3) The operating force transmission device is in a tension applying state in which tension is applied to the cable by the operation of the steering member, and a tension non-applying state in which no tension is applied to the cable even when the steering member is operated. The steering device according to (1) or (2), including a tension application state switching device for switching.
  In the steering device described in this section, the operating force transmission device is switched between the tension application state and the tension non-application state by the tension application state switching device. In the non-tension state, no tension is applied to the cable even if an operating force is applied to the steering member. In the tension applied state, tension is applied to the cable by the operation of the steering member by the driver.
  The tension applying state switching device can be, for example, a clutch provided between the steering member and the cable. According to the clutch, the steering member and the cable are mechanically connected or disconnected. The clutch may be an electromagnetic clutch, a hydraulic clutch, or the like, but it is desirable that the clutch be in a connected state without supplying energy. In addition, it is not essential to provide a clutch that can be switched mechanically between a connected state and a disconnected state, and in a mechanically connected state, the operation force can be switched between being transmitted to the cable and not being transmitted. It can also be a thing.
  Note that the tension application state switching device can be considered as an aspect of the operation state switching device of the above-described steering device.
(4) The steering device according to any one of (1) to (3), including a reaction force applying device that applies a steering reaction force according to an operation force to the steering member.
  A steering reaction force is applied to the steering member by a reaction force applying device. The driver operates the steering member according to the steering reaction force.
  Further, even when the wheel is steered regardless of the operation state of the steering member by the driver in a state where the steering member is disconnected from the steering device by a clutch or the like, the reaction force imparting device applies the operation force. If a corresponding reaction force is applied, the driver's uncomfortable feeling can be reduced.
(5) a steering member operated by the driver;
  A steering device for steering the wheels of the vehicle;
  A power drive source for turning the wheel by operating the steering device with power; and
  Including a cable provided between the steering member and the steering device, and in a state where the steering member and the steering device are connected by the cable.And the operating state of the steering member When the relationship with the steered state of the steered device is within a predetermined setting range,The driving force of the power drive source is applied to the steering device, and the tension of the cable is not applied.No tension appliedIn stateHowever, when the relationship between the operation state and the steered state is out of the setting range,Both the tension of the cable and the driving force of the powered drive source are appliedTensionAn operating force transmission device to become a state
The steering apparatus characterized by including.
  As shown in FIG. 6, the transmission characteristic of the load, that is, the relationship between the displacement and the load is different between the cable and the shaft. For shafts, there is a linear relationship between displacement and load where the load increase rate, which is the amount of load increase relative to the increase in displacement, is almost constant, but for cables, the load increase rate is non-linear. There is a relationship. The cable is usually routed with a slack in the initial state. Therefore, as shown in FIG. 7, the load increase rate becomes very small at the beginning of displacement application, and the load increase rate becomes large after loosening disappears. The region where the load increase rate is very small is referred to as a low stiffness region, and the other region is referred to as a high stiffness region relative to the low stiffness region.
  In the low-rigidity region, even when the steering member is operated, the cable is not tensioned, and is in a tension non-applied state, which is substantially the same as the clutch disengaged state. In the high rigidity region, the tension is applied in accordance with the operation of the steering member. This state is substantially the same as the clutch engagement state.
  Thus, the operating force transmission device can take a tension applied state and a tension non-applied state depending on the characteristics of the cable, and can realize a tension non-applied state and a tension applied state without providing a clutch. .
  In the low-rigidity region, it can be considered that the cable is always in a non-tensioned state, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, it can be assumed that the cable is in a non-tensioned state when it is in a region where the load increase rate can be regarded as almost zero in the low rigidity region. A state in which the tension is almost zero even when the cable is displaced can be referred to as a tension non-applied state.
  The technical features of items (2) to (4) can be adopted for the steering device described in this section.
(6) The steering member is rotated.
  The steering device includes a steering rod connected to a wheel via a tie rod,
  The operating force transmission device includes: (a) a first pulley that is rotated in accordance with an operation of the steering member; and (b) a second pulley around which the cable is wound between the first pulley, (c) The steering device according to any one of (1) to (5), including a conversion device that converts the rotational torque of the second pulley into an axial movement force of the steered rod.
  The conversion device can be considered as a motion conversion device that converts the rotation of the second pulley into a linear movement in the axial direction of the steered rod.
  The steering member may be a steering wheel, and the first pulley may be provided on a steering shaft that holds the steering wheel so as to be rotatable integrally with the steering shaft.
(7) The steering apparatus according to item (6), including a driving force transmission device that transmits the driving force of the power type driving source to the steered rod and moves it in the axial direction.
  When the power drive source is a steering motor, it can be considered as a motion conversion device that converts the rotation of the steering motor into linear movement in the axial direction of the steering rod.
  In the steering device described in this section, the steered rod may be moved by the driving force of the power drive source or may be moved based on the tension of the cable. In a state where the steered rod is moved by the driving force of the power drive source, the second pulley is rotated along with the linear movement of the steered rod. The second pulley is rotated in accordance with the movement of the steered rod, that is, the steered wheel, and the rotation state of the second pulley (rotation phase. The rotation phase is the magnitude of each in both rotation directions. Is often 360 ° or more) depending on the steered state such as the amount and direction of movement of the steered rod, that is, the steered angle and steered direction of the wheels.
  On the other hand, the first pulley is rotated in accordance with the operation of the steering member by the driver. The rotation state of the first pulley (rotation phase. The rotation phase is often 360 degrees or more in both rotation directions) is the amount of operation of the steering member (for example, the steering member is a steering wheel). Steering angle in a certain case) and the operation state such as the operation direction.
  When the relationship between the rotation state of the first pulley (hereinafter referred to as the operation side state) and the rotation state of the second pulley (hereinafter referred to as the wheel side state) is a normal relationship determined by design (for example, the first state) When the pulley and the second pulley have the same winding diameter of the cable and rotate at the same angular velocity in the same direction), the tension applied to the cable is almost zero. On the other hand, when the relationship between the operation side state and the wheel side state deviates from the above-mentioned regular relationship by more than the set relationship, tension according to the degree of detachment is applied to the cable, and the driving force is applied to the steering rod. Added.
  In the normal running state of the vehicle, it is normal that the relationship between the operation side state and the wheel side state does not deviate more than the set relationship from the normal relationship or the normal relationship. Even if the steering member is operated, no tension is applied to the cable. While the relationship between the operation side state and the wheel side state does not deviate from the normal state beyond the set state, the steering member can be operated substantially irrespective of the wheel turning state.
  On the other hand, for example, when the operation speed of the steering member by the driver is very high, a wheel turning delay occurs, and the relationship between the operation side state and the wheel side state deviates more than the set relationship from the normal relationship. . A tension corresponding to the degree of disconnection is applied to the cable, and a driving force corresponding to the tension is applied to the steered rod. The cable is in a tensioned state. The steered rod is applied with a driving force by a power type driving source and a driving force according to a tension according to the degree of detachment, and is moved by the sum of these forces. The steering of the wheel is assisted by the degree of such deviation, whereby the turning angle of the wheel can be corrected to a size intended by the driver.
  This regular relationship and setting relationship are determined by design depending on the characteristics of the cable, the state of routing, and the like.
  In the case where a reaction force applying device is provided in the steering device and the reaction force by the reaction force applying device is applied to the steering member in both the low rigidity region and the high rigidity region of the cable, the reaction force is applied in the high rigidity region. Since both the reaction force applied by the force applying device and the road surface reaction force are applied, the reaction force applied to the steering member can be increased, and an excessive operation can be suppressed.
(8) The turning device includes a turning rod connected to the wheel via a tie rod,
  The operating force transmission device includes (a) a first pulley to which an operating torque of the steering member is applied, and (b) a second pulley in which the cable is wound between the first pulley and (c) ) A conversion device that converts the rotational torque of the second pulley into an axial movement force of the steered rod; and (d) the cable disposed between the first pulley and the second pulley in a curved state. An outer tube that can be switched between a fixed state in which both ends of the outer tube are fixed and a movement-permitted state in which at least one end is allowed to move in the longitudinal direction. The steering device according to any one of (5) to (7).
(9) The first pulley is rotatably held by a first pulley holding member fixed to the vehicle body of the vehicle, and the second pulley is relatively rotated by a second pulley holding member provided in a steering device body. Held possible,
  The operating force transmission device is provided between at least one end of the outer tube and at least one of the first pulley holding member and the second pulley holding member corresponding to the at least one end. The steering apparatus according to item (8), including an elastic member.
(10) The steering device according to (9), wherein the outer tube control device includes an elastic member deforming portion that switches the outer tube between the fixed state and the movement allowable state by deforming the elastic member.
  When an elastic member is provided between at least one of the end portion of the outer tube and the pulley holding member and at an intermediate portion of the outer tube, one end of the outer tube is allowed in a state where deformation of the elastic member is allowed. Movement of the part in the longitudinal direction is allowed. No tension exceeding the magnitude of the elastic force of the elastic member is applied to the cable. The outer tube is substantially in a movement-permitted state, and the cable is substantially in a non-tensioned state.
  When the displacement applied to the cable exceeds the set amount and the deformation amount of the elastic member accompanying the longitudinal movement of one end of the outer tube reaches the deformation limit, the outer tube holds the first pulley by the elastic force of the elastic member. It is fixed between the member and the second pulley holding member. The outer tube is substantially fixed and the cable is substantially tensioned. A tension is applied to the cable by the operation of the steering member by the driver, and a driving force corresponding to the tension is applied to the steered rod.
  Thus, if an elastic member is provided, the area | region when a cable is in a tension | tensile_strength non-application | coating state can be enlarged, and the low rigidity area of a cable can be made apparently wide. Further, the cable and the outer tube can be collectively referred to as an operating force transmission member or simply a cable, but in this case, the low rigidity region of the operating force transmission member or the cable is widened. In most cases, when the low rigidity region is widened, the region in the non-tension state is also widened accordingly.
  The elastic member deforming device includes a drive source whose operation state is switched according to an electric signal and a movable member moved by the drive source, and the elastic member is moved into an initial state and a deformed state (elastic deformation limit) by the movement of the movable member. To the state of being deformed up to). Since the drive source is actuated according to the electrical signal, the outer tube can be switched between the fixed state and the movement-permitted state at an arbitrary time.
  Further, in the fixed state of the outer tube, the neutral position of the steering member and the steering device can be confirmed. If the outer tube is fixed in the non-driven state of the power drive source, the low elasticity region disappears, and the tension applied to the cable increases as the operating force applied to the steering member increases. Therefore, if it is found that the vehicle is in a substantially straight traveling state, the neutral positions of the steering member and the steering device are confirmed (the steering angle sensor, the zero point of the steering torque sensor, and the zero point of the steering angle sensor are corrected). be able to. The neutral position may change depending on the aging of the outer tube and cable.
  The first pulley is preferably a driving pulley and the second pulley is preferably a driven pulley. Two cables are preferably provided so that different cables are pulled depending on the rotation direction of the driving pulley.
(11) When the elastic member deforming portion is at least one of a case where the operation speed of the steering member is equal to or higher than a set speed, a case where the operation torque is equal to or higher than a set value, and a case where the friction coefficient of the road surface is smaller than the set value. The steering apparatus according to (10), further including an elastic state switching unit that switches from the movement-permitted state to the fixed state.
(12) The steering apparatus according to (10) or (11), wherein the elastic member deforming portion includes a switching portion that is in the fixed state when the power drive source is abnormal.
  In the deformed state, the steering response can be improved, and a large driving force can be applied to the steered rod. For example, when the operation speed of the steering member is equal to or higher than the set speed, it is appropriate to switch to the deformed state when the operation torque is equal to or higher than the set value.
  Further, if the switching between the initial state and the deformed state is performed at a desired time, the vehicle steering characteristics can be made the characteristics desired by the driver.
(13) The turning device includes a turning rod connected to the wheel via a tie rod,
  The operating force transmission device includes (a) a first pulley to which an operating torque of the steering member is applied, and (b) a second pulley in which the cable is wound between the first pulley and (c) ) A first pulley holding member fixed to the vehicle body of the vehicle and holding the first pulley so as to be relatively rotatable; and (d) provided in the steering device body and holding the second pulley so as to be relatively rotatable. A second pulley holding member; (e) a conversion device that converts rotational torque of the second pulley into an axial movement force of the steered rod; and (f) the first pulley holding member and the second pulley holding member. And an outer tube that guides the cable on its inner peripheral surface, and corresponds to at least one end portion of the outer tube and at least one end portion thereof. A small number of the first pulley holding member and the second pulley holding member Any one of the items (5) to (7), including at least one of the elastic member provided between at least one and between the two divided parts of the intermediate portion of the outer tube Steering device described in one.
(14) 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 operating force applied to the steering member;
  A main turning device including a drive source, a steered rod connected to a wheel via a tie rod, and a drive transmission device for transmitting an output of the drive source to the steered rod;
  An operation force transmission device that mechanically transmits an operation force applied to the steering member to the steering rod;
A steering device including:
  The steering device, wherein the operating force transmission device includes a cable provided between the steering member and the steered rod.
  It can be considered that the auxiliary turning device is configured with respect to the main turning device by the turning rod, the operation force transmission device, and the like. Further, the main steering device and the operation device may be collectively referred to as a main steering device or a power steering device, and the auxiliary steering device and the steering member may be collectively referred to as a manual steering device.
  The features described in any one of items (1) to (13) can be employed in the steering device described in this item.
[0009]
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 device. The steered device 10 is a device that steers the wheel 12 and includes a steered rod 16 that is coupled to the wheel 12 via a tie rod 14. The wheel 12 is steered by moving the steered rod 16 in the axial direction, that is, in the width direction of the vehicle.
Reference numeral 20 denotes an electric motor as a power drive source, which moves the steered rod 16 with electric power. A driving force transmission device (not shown) that transmits the driving force of the steering motor 20 to the steering rod 16 is provided between the steering motor 20 and the steering rod 16. The driving force transmission device is also a motion conversion device that converts the rotation of the electric motor 20 into a linear movement of the steered rod 16 in the axial direction.
[0010]
Reference numeral 30 denotes a steering wheel as a steering member, and the steering shaft 32 is also rotated by a rotation operation of the steering wheel 30. The steering shaft 32 is provided with a reaction force applying device 34 and a clutch 36 as a connection cutoff mechanism. 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 switches between a state in which the steering torque applied to the steering wheel 30 is transmitted to the steering device 10 and a state in which the steering torque is not transmitted. For example, an electromagnetic clutch that is switched between a connected state and a disconnected state by electromagnetic force. can do.
In the present embodiment, the operation device 38 is configured by the steering wheel 30, the reaction force applying device 34, and the like.
[0011]
The steering shaft 32 and the steering device 10 are provided with a first pulley 40 and a second pulley 42, respectively. The first pulley 40 is rotatably provided integrally with the steering shaft 32, and the second pulley 42 is engaged with the steered rod 16 via a motion conversion device. Cables 44 and 46 are wound between the pair of pulleys 40 and 42. Both of the cables 44 and 46 are fixed to the first pulley 40 and the second pulley 42 at both ends, respectively, and one of the cables 44 and 46 is pulled when rotating in any one of these directions, One of the cables 44 and 46 is pulled when rotating in the reverse direction.
In the connected state of the clutch 36, the first pulley 40 is rotated by the operation of the steering wheel 30. Thereby, the cable 44 or 46 is wound and tension is applied. The second pulley 42 is rotated, and a driving force corresponding to the tension is applied to the steered rod 16.
In the disconnected state of the clutch 36, the second pulley 42 is rotated with the movement of the steered rod 16, and the first pulley 40 is rotated via the cables 44 and 46. The tension applied to the cables 44 and 46 is very small, and it can be considered that the first pulley 40 and the second pulley 42 are idle. Since the clutch 36 is in the disconnected state, the force generated due to the friction of the cables 44 and 46 and the like is not transmitted to the steering wheel 30.
As shown in FIGS. 2 and 3, the cables 44 and 46 are disposed on the inner peripheral surfaces of the outer tubes 50 and 52, and are guided and pulled by the outer tubes 50 and 52. The outer tubes 50 and 52 are fixed in a state where both ends thereof are curved to pulley housings 54 and 56 as pulley holding members fixed to the vehicle body.
In the present embodiment, the operating force transmission device 58 is configured by the first and second pulleys 40 and 42, the cables 44 and 46, the clutch 36, and the like.
[0012]
As shown in FIG. 4, the steering device is provided with a control device 60. The control device 60 is mainly a computer including a CPU 62, a ROM 64, a RAM 66, an I / F 68, and the like. The I / F 68 is connected with a torque sensor 70, a turning angle sensor 72, and the like, and is steered. The motor 20, the reaction force applying motor 34, the clutch 36, and the like are connected via a drive circuit (not shown). The torque sensor 70 detects the steering torque applied to the steering wheel 30 by the driver, and the turning angle sensor 72 is a relative position (from the neutral position) of the turning rod 16 to the housing 74 of the turning device 10. The displacement angle of the wheel is obtained based on the relative position of the steering rod 16.
[0013]
In this embodiment, when the system is normal, the clutch 36 is disengaged. In the disengaged state of the clutch 36, the reaction force applying motor 34 is controlled according to the steering torque, and the steering motor 20 is controlled.
Even when the road surface reaction force is not applied to the steering wheel 30, the steering reaction force is applied by the control of the reaction force application motor 34. Further, the steering motor 20 is controlled such that the actual turning angle of the wheel 12 approaches the target turning angle, for example. Even if the target turning angle is determined according to the steering torque, the target turning angle is based on the steering torque and the state of the vehicle (for example, the friction coefficient of the road surface, the slip state of the wheels, the tire air pressure, the turning state of the vehicle, etc.). Even if it is determined in this manner, it can be determined based on the state of the vehicle regardless of the steering torque. Note that the steering motor 20 can be controlled so that the driving force applied to the steering rod 16 has a magnitude corresponding to the steering torque applied to the steering wheel 30 by the driver.
[0014]
When the system is abnormal or the like, the clutch 36 is in a connected state, and the reaction force application motor 34 and the steering motor 20 are not controlled. The first pulley 40 is rotated in accordance with the operation of the steering wheel 30, and either one of the cables 44 and 46 is pulled in response to this, and tension is applied. The second pulley 42 is rotated and the steered rod 16 is moved. The wheel 12 is steered based on the steering torque of the steering wheel 30.
In addition, when the clutch 36 is switched from the disconnected state to the connected state, the first pulley 40 and the second pulley 42 are in an idle state, and the cables 44 and 46 are substantially in a non-tensioned state. Even when the steering torque is applied by the driver at the beginning when the clutch 36 is switched to the connected state, the tension is not immediately applied. Therefore, it is possible to avoid a sudden increase in the steering reaction force on the steering wheel 30 when switching to the connected state, and to reduce the driver's uncomfortable feeling at the time of switching.
In the present embodiment, an operation state switching device is configured by the clutch 36 and the like, and a drive source control device is configured by a portion that controls the steering motor 20 of the control device 60. The clutch 36 is also a tension application state switching device. Further, it can be considered that the main steering device is configured by the steering device 10, the steering motor 20, the drive source control device, and the like, and the auxiliary steering device is configured by the steering device 10, the operation force transmission device 58, and the like. .
[0015]
Thus, in this embodiment, the cables 44 and 46 are used for the auxiliary steering device. The cables 44 and 46 are not always tensioned. Therefore, the cables 44 and 46 can have low durability. Further, since the necessity for suppressing the transmission delay at the initial stage of displacement due to the characteristics of the cables 44 and 46 is low, the necessity for having high rigidity is low. In addition, since a large force is rarely applied from the road surface, the necessity for increasing the strength is low, and there are few restrictions on the bending angle and the like. Further, since the steering torque is not transmitted by the torsion of the cable, it is not necessary for the cable to have a shear strength capable of transmitting the torsion torque. Therefore, the cables 44 and 46 can be made inexpensive, and the cost increase of the steering device can be suppressed. Moreover, the freedom degree of the cable 44 and 46 can be raised.
[0016]
In the above embodiment, the steered motor 20 is controlled when the clutch 36 is disengaged, but may be controlled even when the clutch 36 is engaged. In this case, the wheel 12 can be steered with a driving force that is a combination of the driving force based on the operating force of the driver and the driving force of the power drive source 20. It is assisted by the driver's operating force.
Moreover, in the said embodiment, although the 2nd pulley 42 was provided in the steering rod 16 via the driving force transmission device, it is made to provide in the steering rod 16 via a pinion and a driving force transmission device. be able to. In this case, the pinion is rotated with the rotation of the second pulley 42 and the steered rod 16 is moved.
[0017]
The clutch 36 is not essential. An example in that case is shown in FIG.
If the characteristics of the cables 44 and 46 are used, the tension is applied to the cables 44 and 46 by the steering torque applied to the steering wheel 30 by the driver, and the tension is applied even if the steering wheel 30 is operated. No tension applied state can be realized. In FIG. 5, the outer tubes 50 and 52 are not shown.
As shown in FIG. 6, the transmission characteristic of the load, that is, the relationship between the displacement and the load is different between the cable and the shaft. For shafts, there is a linear relationship between displacement and load where the load increase rate, which is the amount of load increase relative to the increase in displacement, is almost constant, but for cables, the load increase rate is non-linear. There is a relationship. Since the cable is normally routed in a slack state in the initial state, as shown in FIG. 7, the load increase rate becomes very small at the beginning of displacement application, and the load increases after the slack disappears. The rate increases. In the low rigidity region where the rate of increase in load is very small, even when steering torque is applied to the steering wheel 30, the tension applied to the cables 44 and 46 is in a very low tension non-applied state, which is substantially the same as the clutch disengaged state. Are in the same state. In other areas (which can be referred to as a high rigidity area relative to a low rigidity area), a tension is applied in accordance with steering. This state is substantially the same as the engaged state of the clutch. Thus, a tension non-applying state and a tension applying state can be realized without providing a clutch.
[0018]
Further, the first pulley 40 is rotated in accordance with the rotation operation of the steering wheel 30 by the driver. The rotation state of the first pulley 40 is determined by the operation state such as the steering angle and the operation direction of the steering wheel 30 by the driver. On the other hand, the second pulley 42 is rotated as the steered rod 16 moves. The rotation state of the second pulley 42 is determined by the moving amount and moving direction of the steered rod 16, that is, the steered state such as the steered angle and steered direction of the wheels 12. Hereinafter, the rotation state of the first pulley 40 is referred to as an operation state, and the rotation state of the second pulley 42 is referred to as a steered state. In addition, the rotation states assuming that the winding diameters of the cables 44 and 46 are the same in the first pulley 40 and the second pulley 42 are referred to as an operation amount and a steering amount, respectively. The operation amount and the turning amount are values having signs.
When the operation state of the first pulley 40 and the steered state of the second pulley 42 are in a regular relationship (when the operation amount and the steered amount have the same sign and the absolute values are substantially the same, that is, If the cable winding diameter is the same and the first pulley 40 and the second pulley 42 rotate in the same direction at substantially the same angular velocity), the tension applied to the cables 44 and 46 is substantially zero. On the other hand, when the relationship between the operating state and the steered state deviates from the normal relationship beyond the set relationship (when the absolute value of the difference between the operation amount and the steered amount is greater than the set value), the degree of deviating Tension is applied to the cables 44 and 46 according to (the magnitude of the absolute value of the difference), and a driving force based on the tension is applied to the steered rod 16.
[0019]
As shown in FIGS. 8 and 9, in the normal traveling state of the vehicle, in most cases, the absolute value of the difference between the operation amount and the turning amount is not more than a set value. Even if the steering wheel 30 is operated, the tension is not applied to the cables 44 and 46 so that the tension is not substantially applied. In a state where the absolute value of these differences is equal to or less than the set value, the steering wheel 30 can be operated substantially regardless of the steering state of the wheel 12.
On the other hand, for example, when the operation speed of the steering wheel 30 by the driver is very large, the turning delay of the wheel 12 occurs, and the absolute value of the difference between the operation amount and the turning amount is greater than the set value. Become. A tension corresponding to the difference is applied to the cables 44 and 46, and a driving force corresponding to the tension is applied to the steered rod 16. The cables 44 and 46 are in a tensioned state. A driving force by the steering motor 20 and a driving force corresponding to the difference between them are applied to the steered rod 16 and moved by the sum of these forces. The steering of the wheel 12 is assisted by the degree of deviation from the normal relationship between the operation state and the steered state, thereby correcting the steered angle of the wheel to the size intended by the driver. can do. In some cases, the driving force generated by the steering motor 20 and the driving force corresponding to the difference between them may be reversed. In this case, the driving force acts as an operation suppression force.
The set value of the absolute value of the difference between the manipulated variable and the steered amount, that is, the range determined based on the normal relationship and the normal relationship that can be considered to be in the non-tensioned state, is the characteristics of the cable, the routing It depends on the design etc.
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the region in the non-tensioned state is narrower than the low rigidity region. The low rigidity region is a region where the load is equal to or lower than the first set value, but the region where the tension is not applied is a region where the load is smaller than the first set value and smaller than the second set value which is almost zero. ing. It can be considered that the low-rigidity region and the non-tensioned region coincide with each other.
[0020]
Further, in the tension application state, a force is transmitted between the steering wheel 30 and the wheel 12, whereby the reaction force applied to the steering wheel 30 increases rapidly. Both the reaction force applied by the reaction force applying motor 34 and the road surface reaction force are applied to the steering wheel 30, thereby increasing the steering of the steering wheel 30 and suppressing excessive steering. can do.
In the present embodiment, since the clutch 36 is not provided, the cost can be reduced. In addition, the steering torque applied by the driver can be reliably transmitted to the wheels.
[0021]
Furthermore, as shown in FIG. 10, elastic members 80 and 82 can be provided in the middle of the outer tubes 50 and 52, respectively. The outer tubes 50 and 52 are divided, and elastic members 80 and 82 are provided between the divided outer tubes 50a and 50b and the outer tubes 52a and 52b, respectively. Both ends of the elastic member 80 are supported by the outer tubes 50a and 50b so as not to move relative to each other, and both ends of the elastic member 82 are supported by the outer tubes 52a and 52b so as not to move relative to each other.
The outer tubes 50 and 52 are allowed to move in the longitudinal direction within a range where deformation of the elastic members 80 and 82 is allowed. Within the range in which the outer tubes 50 and 52 are allowed to move in the longitudinal direction, no tension exceeding the magnitude of the elastic force of the elastic members 80 and 82 is applied to the cables 44 and 46. Thus, it can be assumed that the tension is not applied.
[0022]
As shown in FIG. 10, the outer tube 52 is moved in accordance with the displacement of the cable 46 when the deformation amount of the elastic member 82 is small. The outer tube 52 is in a movement-permitted state, and the cable 46 is in a non-tensioned state.
When the amount of displacement of the cable 46 further increases, the outer tube 52 moves and the elastic member 82 is deformed, and the amount of deformation reaches the elastic deformation limit, the movement of the outer tube 52 is blocked. The outer tube 52 is fixed between the pulley housings 54 and 56 by the elastic force of the elastic member 82. The outer tube 52 is fixed and the cable 46 is tensioned. Even if the elastic deformation limit of the elastic member 82 is defined by the ends of the outer tubes 52a and 52b coming into contact with each other, a stopper is provided on at least one of the divided outer tubes 52a and 52b. Alternatively, it may be defined by contact between the stopper and one end of the outer tubes 52a, 52b, or may be defined by bringing a spring as an elastic member into close contact.
As described above, when the elastic members 80 and 82 are provided, the non-tension region can be substantially widened by an amount corresponding to the deformation amount of the elastic members 80 and 82. This can be considered that the low rigidity region of the cable is apparently widened, or that the low rigidity region of the operating force transmission member that combines the cable and the outer tube is widened.
As shown in FIG. 11, the elastic members 80 and 82 may be provided between the outer tubes 50 and 52 and at least one of the pulley housings 54 and 56. The elastic members 80 and 82 are fixed to one of the pulley housings 54 and 56 at one end, and are fixed to the outer tubes 50 and 52 at the other end.
Further, if the characteristics of the elastic members 80 and 82 are changed, the steering characteristics of the vehicle can be changed.
[0023]
Furthermore, as shown in FIG. 12, the outer tube control apparatus 100 which can switch the outer tubes 50 and 52 to a fixed state and a movement allowable state can be provided. The outer tube control device 100 includes a drive source 102 fixed to the vehicle body, and a movable member 104 provided between the pulley housing 54 and the elastic members 80 and 82. The movable member 104 is moved by the operation of the drive source 102 to switch the elastic members 80 and 82 between an initial state and a deformed state (a state in which the elastic member 80 is deformed to the elastic deformation limit).
In the present embodiment, the drive source 102 is an electric motor for deforming the elastic member. The output shaft 106 of the elastic member deforming motor 102 is engaged with the movable member 104 via a motion conversion device such as a ball screw, and the movable member 104 is linearly moved between the initial position and the deformed position as the electric motor 102 rotates. Moved.
When the movable member 104 is in the initial position, the elastic members 80 and 82 are in the initial state, and the outer tubes 50 and 52 are in the movement-permitted state. When the movable member 104 is moved to the deformation position, the elastic members 80 and 82 are switched to the deformation state, and the outer tubes 50 and 52 are fixed.
The drive source may be a hydraulic cylinder. In this case, the movable member 104 is provided on the piston so as to be movable integrally therewith. As the piston moves relative to the cylinder, the movable member 104 is moved between the initial position and the deformed position.
[0024]
As shown in FIG. 12, at the initial position of the movable member 104, as described above, the outer tube 52 is in a movement-permitted state, and the cable 46 is in a substantially non-tensioned state (tension greater than the elastic force of the elastic member). Is not granted). When the elastic member 82 is deformed by the displacement of the cable 46 until the elastic deformation limit is reached, the outer tube 52 is fixed, and the cable 46 is substantially tensioned.
On the other hand, when the movable member 104 is moved to the deformation position by the elastic member deformation motor 102, the outer tubes 50 and 52 are fixed. The cables 44 and 46 are brought into a tensioned state, and tension is applied to the cable 46 by an operation force by the driver.
[0025]
The elastic member deformation motor 102 is controlled based on a command from the control device 60 as shown in FIG. For example, when the change speed of the steering torque is equal to or higher than the set speed, or when the wheel 12 needs to be quickly turned, such as when the absolute value of the steering torque is equal to or higher than the set value, the wheel 12 needs to be turned with a large force. For example, the movable member 104 can be moved to the deformed position when there is any.
Further, when it is desirable to transmit the road surface reaction force to the driver, for example, when the friction coefficient of the road surface is small, the driver can be moved to the deformed position, or can be moved to the deformed position when the steering motor 20 is abnormal. Can be.
Moreover, if the movable member 104 is moved to a deformation | transformation position, the neutral position of the steering wheel 30 and the neutral position (neutral position with respect to the housing of the steering rod 16) of the steering apparatus 10 can be confirmed. At the deformed position of the movable member 104, since the cables 44 and 46 are in a tensioned state, the tension should increase as the steering torque increases. If this is utilized, the zero point of the torque sensor 70 and the steering sensor 72 can be corrected if it is detected that the vehicle is running straight in the non-operating state of the steering motor 20.
[0026]
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 plan view schematically showing the entire operating force transmission device of the steering device.
FIG. 3 is a side view schematically showing the entire operating force transmission device.
FIG. 4 is a block diagram showing a control device included in the steering device.
FIG. 5 is a diagram schematically showing an entire steering apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a comparison between cable load transmission characteristics and shaft load transmission characteristics.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a difference in rotational state between a first pulley and a second pulley and a transmission force of a cable.
FIG. 8 is a diagram showing changes in a steering amount and an operation amount.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an absolute value of a difference between an operation amount and a turning amount in the steering device and a tension applied to a cable.
FIG. 10 is a diagram showing another aspect of the operating force transmission device of the steering device.
FIG. 11 is a diagram showing still another aspect of the operating force transmission device of the steering device.
FIG. 12 is a diagram showing another aspect of the operating force transmission device of the steering device.
FIG. 13 is a block diagram showing a control device of the steering device.
[Explanation of symbols]
10-steering device
16 steer rod
20 steering motor
30 steering wheel
34 Reaction force applying motor
36 clutches
38 operating devices
40, 42 pulley
44, 46 cables
50, 52 outer tube
58 operating force transmission device
60 controller
80,82 elastic member
102 drive source
104 movable member

Claims (6)

運転者によって操作される操舵部材と、
車両の車輪を転舵する転舵装置と、
その転舵装置を動力により作動させて、車輪を転舵させる動力式駆動源と、
前記操舵部材と前記転舵装置との間に設けられたケーブルを含み、そのケーブルによって前記操舵部材と前記転舵装置とが接続された状態において、前記操舵部材の操作状態と前記転舵装置の転舵状態との関係が予め定められた設定範囲内にある場合に、前記転舵装置に前記動力式駆動源の駆動力が加えられて前記ケーブルの張力が加えられない張力非付与状態にあるが、前記操作状態と前記転舵状態との関係が前記設定範囲から外れた場合に、前記ケーブルの張力と前記動力式駆動源の駆動力との両方が加えられる張力付与状態となる操作力伝達装置と
を含むことを特徴とする操舵装置。A steering member operated by the driver;
A steering device for steering the wheels of the vehicle;
A power drive source for turning the wheel by operating the steering device with power; and
Including a cable provided between the steering member and the steering device, and in a state where the steering member and the steering device are connected by the cable, the operation state of the steering member and the steering device If within the set range in which the relationship between the turning state is predetermined, there the turning device the driving force of the powered drive source is added to the tension non applied state tension is not applied to the cable but if the relationship between the steered state and the operating state is out of the set range, both the tension applied state to become operating force transmitting exerted between the tension and the driving force of the powered drive source of said cable A steering device comprising: a device; 前記転舵装置が、前記車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドを含み、
前記操作力伝達装置が、(a)前記操舵部材の操作トルクが付与される第１プーリと、(b)その第１プーリとの間に前記ケーブルが巻き掛けられた第２プーリと、(c)その第２プーリの回転トルクを前記転舵ロッドの軸線方向移動力に変換する変換装置と、(d)前記第１プーリと第２プーリとの間に湾曲した状態で配設され、前記ケーブルを自身の内周面で案内するアウタチューブと、(e)そのアウタチューブの両端を固定する固定状態と、少なくとも一端の長手方向の移動を許容する移動許容状態とに切り換え可能なアウタチューブ制御装置とを含む請求項１に記載の操舵装置。The steering device includes a steering rod connected to the wheel via a tie rod;
The operating force transmission device includes (a) a first pulley to which an operating torque of the steering member is applied, and (b) a second pulley in which the cable is wound between the first pulley and (c) ) A conversion device that converts the rotational torque of the second pulley into an axial movement force of the steered rod; and (d) the cable disposed between the first pulley and the second pulley in a curved state. An outer tube that can be switched between a fixed state in which both ends of the outer tube are fixed and a movement-permitted state in which at least one end is allowed to move in the longitudinal direction. The steering device according to claim 1, comprising: 前記操作力伝達装置が、(a)前記車両の車体に固定され、前記第１プーリを相対回転可能に保持する第１プーリ保持部材と、(b)前記転舵装置本体に設けられ、前記第２プーリを相対回転可能に保持する第２プーリ保持部材と、(c)前記アウタチューブの少なくとも一方の端部と、その少なくとも一方の端部に対応する前記第１プーリ保持部材と前記第２プーリ保持部材との少なくとも一方との間に設けられた弾性部材とを含み、前記アウタチューブ制御装置が、前記弾性部材を変形させることにより、前記固定状態と前記移動許容状態とに切り換える弾性部材変形部を含む請求項２に記載の操舵装置。  (A) a first pulley holding member fixed to the vehicle body of the vehicle and holding the first pulley so as to be relatively rotatable; and (b) provided in the steering device main body; A second pulley holding member that holds the two pulleys in a relatively rotatable manner; (c) at least one end of the outer tube; and the first pulley holding member and the second pulley corresponding to the at least one end. An elastic member provided between at least one of the holding member and the outer tube control device deforming the elastic member to switch between the fixed state and the movement-permitted state. The steering apparatus according to claim 2, comprising: 前記弾性部材変形部が、操舵部材の操作速度が設定速度以上の場合，操作トルクが設定値以上の場合および路面の摩擦係数が設定値より小さい場合のうちの少なくとも１つの場合に、前記移動許容状態から前記固定状態に切り換える弾性状態切換部を含む請求項３に記載の操舵装置。  The elastic member deformable portion is allowed to move when the operation speed of the steering member is equal to or greater than a set speed, the operation torque is equal to or greater than a set value, and the road surface friction coefficient is smaller than the set value. The steering apparatus according to claim 3, further comprising an elastic state switching unit that switches from a state to the fixed state. 前記弾性部材変形部が、前記動力式駆動源が異常である場合に、前記固定状態とする切換部を含む請求項３または４に記載の操舵装置。  5. The steering device according to claim 3, wherein the elastic member deforming unit includes a switching unit configured to be in the fixed state when the power drive source is abnormal. 前記転舵装置が、前記車輪にタイロッドを介して連結された転舵ロッドを含み、
前記操作力伝達装置が、(a)前記操舵部材の操作トルクが付与される第１プーリと、(b)前記第１プーリとの間に前記ケーブルが巻き掛けられた第２プーリと、(c)前記車両の車体に固定され、前記第１プーリを相対回転可能に保持する第１プーリ保持部材と、(d)前記転舵装置本体に設けられ、前記第２プーリを相対回転可能に保持する第２プーリ保持部材と、(e)前記第２プーリの回転トルクを前記転舵ロッドの軸線方向移動力に変換する変換装置と、(f)前記第１プーリ保持部材と前記第２プーリ保持部材との間に湾曲した状態で配設され、前記ケーブルを自身の内周面で案内するアウタチューブと、(g)そのアウタチューブの少なくとも一方の端部と、その少なくとも一方の端部に対応する前記第１プーリ保持部材と前記第２プーリ保持部材との少なくとも一方との間と、前記アウタチューブの中間部の２つに分割された部分の間との少なくとも一方に設けられた弾性部材とを含む請求項１に記載の操舵装置。The steering device includes a steering rod connected to the wheel via a tie rod;
The operating force transmission device includes (a) a first pulley to which an operating torque of the steering member is applied, and (b) a second pulley in which the cable is wound between the first pulley and (c) ) A first pulley holding member fixed to the vehicle body of the vehicle and holding the first pulley so as to be relatively rotatable; and (d) provided in the steering device body and holding the second pulley so as to be relatively rotatable. A second pulley holding member; (e) a conversion device that converts rotational torque of the second pulley into an axial movement force of the steered rod; and (f) the first pulley holding member and the second pulley holding member. And an outer tube that guides the cable on its inner peripheral surface, and corresponds to at least one end portion of the outer tube and at least one end portion thereof. A small number of the first pulley holding member and the second pulley holding member And between one and Kutomo, steering system according to claim 1 comprising an elastic member provided on at least one of the between the two split portions of the intermediate portion of the outer tube.
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