JP4240205B2 - Steering system transmission ratio variable system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルの舵角に対する操舵輪の切れ角を運転状況に応じて変更する操舵系伝達比可変システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の操舵系伝達比可変システムは、「VGRS」(Variable Gear Ratio System)と一般に呼ばれており、自動車の操舵系にアクチュエータを連結し、ハンドルの舵角、車速その他の運転情報に応じてアクチュエータを駆動制御することで、ハンドルの舵角に対する操舵輪の切れ角を運転状況に応じて変更する構成になっている。(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特許第3232032号([0002][0003])
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車を直進するときのハンドルの舵角は、特異点(所謂、0点)になるので、直進状態か否かを判断して制御を行う必要がある。
【0005】
そこで、開発途中のVGRSでは、ハンドルの舵角を舵角センサにて検出して、その舵角センサの検出角が0点付近にあるか否かに応じて、車両が直進状態か否かを検出していた。
【0006】
しかしながら、ハンドルの舵角が0点であってもアクチュエータの追従遅れ等により車両が直進していない場合が生じ得る。このため、開発途中のVGRSでは、直進時でないにも拘わらず、直進時と誤検出して直進時用の制御を行う事態が生じ得た。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、車両が直進状態にあるか否かを正確に検出することが可能な操舵系伝達比可変システムの提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係る操舵系伝達比可変システムは、車両に備えたハンドルをアクチュエータのボディに連結する一方、アクチュエータの出力回転部に操舵輪の揺動機構を連結し、ハンドルの舵角と操舵輪の切れ角との対応を運転状況に応じて変更するようにアクチュエータを駆動制御する操舵系伝達比可変システムにおいて、ハンドルの舵角を検出する舵角センサと、出力回転部の回転角を検出するアクト角センサと、ハンドルの舵角が車両を直進させるための0点になったときに舵角センサから出力される舵角0点データと、回転出力部の回転角が車両を直進させるための0点になったときにアクト角センサから出力されるアクト角0点データとを記憶した記憶手段と、舵角センサの検出結果が舵角0点データと一致しかつアクト角センサの検出結果がアクト角0点データと一致した状態の継続時間が基準時間を越えたことを条件にして車両が直進状態であることを検出する直進状態検出手段とを備えたところに特徴を有する。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載の操舵系伝達比可変システムにおいて、直進状態検出手段により直進状態が検出されたときに、アクチュエータの出力回転部をボディに対して回転不能に保持するメカロックを設けたところに特徴を有する。
【0011】
【発明の作用及び効果】
<請求項1の発明>
請求項1の操舵系伝達比可変システムでは、ハンドルとアクチュエータの出力回転部とが共に0点になったときにのみ、車両が直進状態になっていると判断されるので、従来のようにアクチュエータの追従遅れによる誤検出が排除され、車両の直進状態を従来より正確に検出することが可能になる。
【0012】
<請求項2の発明>
請求項2の操舵系伝達比可変システムでは、車両が直進状態のときに、メカロックによりアクチュエータの出力回転部がボディにロックされるので、ハンドルが0点のときの操舵系の剛性が向上する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。図1には、本発明に係る操舵系伝達比可変システム11の全体構成が示されている。同図において符号14は、アクチュエータであって、差動式の減速機22と、その減速機22を駆動するサーボモータ23とから構成されている。
【0015】
減速機22は、図2に示すように、一端有底の円筒状のボディ52と、そのボディ52の内側に収容された一端有底の円筒状の出力回転部51と、さらに、その出力回転部51の内側に収容された入力回転部54とを備えてなる。ボディ52の内周面と、出力回転部51の外周面とには、互いに歯数が異なる差動歯51A,52Aが形成されている。入力回転部54は、偏心円板の外側にベアリングを嵌合してなり、その偏心円板にはサーボモータ23におけるローター60の一端が固定されている。そして、入力回転部54は、出力回転部51を内周面の一部を押圧しており、ローター60が回転することでその押圧部分が変化する。
【0016】
出力回転部51のうち入力回転部54の周りを覆う周壁は、可撓性を有して局所的にボディ52の内周面に押し付け可能となっている。これにより、入力回転部54の回転に伴って出力回転部51とボディ52との差動歯51A,52Aの噛合部分が変化し、入力回転部54が一回転する毎に、差動歯51A,52Aの歯数の差分だけ出力回転部51が回転する。
【0017】
減速機22のボディ52には、サーボモータ23のステータ61が一体化されている。サーボモータ23のうち減速機22と反対側の基端部は、図3に示されており、ここにメカロック75が設けられている。メカロック75は、ローター60の基端部に嵌合したロックリング62と、ステータ61の基端面に揺動可能に設けたロックアーム70と、ロックアーム70を駆動するためのソレノイド素子63とからなる。ロックアーム70は、その長手方向の中間部分を、ステータ61の基端面から起立した軸体64によって軸支されている。ロックアーム70の基端部には、ソレノイド素子63に備えた直動ロッド63Rが連結され、ロックアーム70の先端部には、ロックリング62に向かってロック突部71が突出している。そして、ソレノイド素子63を励磁すると、ロック突部71をロックリング62に押し付けるようにロックアーム70が回動する一方、ソレノイド素子63の励磁を解除すると、ソレノイド素子63に内蔵のばね体によってロックアーム70が逆転してロックリング62から離脱する。
【0018】
ロックリング62には、外周面を4等配した位置に深溝部66が形成されている。そして、ロックアーム70のロック突部71が深溝部66に凹凸嵌合されることで、ロックリング62と共にローター60が回転不能にロックされる。
【0019】
図2に示すように、サーボモータ23のステータ61にはケーシング77が固定されており、そのケーシング77のうち減速機22と反対側には、入力側ステアリングシャフト15が固定され、さらにその入力側ステアリングシャフト15にハンドル12(図1参照)が固定されている。これにより、サーボモータ23のステータ61及び減速機22のボディ52とがハンドル12と共に回転する。
【0020】
また、減速機22の出力回転部51には出力側ステアリングシャフト16が固定されている。出力側ステアリングシャフト16は、入力側ステアリングシャフト15と同軸上に配され、その出力側ステアリングシャフト16の一端には、図1に示すように、ピニオンギヤ17が連結されている。ピニオンギヤ17は、操舵輪20,20の間で延びたラック18に噛合し、そのラック18の両端からはタイロッド19,19が延びており、これらタイロッド19,19が左右の操舵輪20,20の回転支持部21に連結されて本発明に係る「操舵輪の揺動機構」を構成している。これにより、出力側ステアリングシャフト16の回転に伴って左右の操舵輪20,20の切れ角が連動して変更される。
【0021】
入力側ステアリングシャフト15の途中部分には、舵角センサ30が設けられ、この舵角センサ30により、ハンドル12の舵角θ1が検出可能となっている。また、出力側ステアリングシャフト16の途中部分にはアクト角センサ31が設けられ、このアクト角センサ31により出力回転部51の回転角(以下、「アクト角θ2」という)が検出可能となっている。
【0022】
前記したサーボモータ23は、ECU10により駆動制御される。ECU10に備えたCPU25には、サーボモータ23に備えた位置センサ23Eの出力信号が取り込まれている。また、CPU25には、車速センサ32が検出した車速V、前記舵角センサ30が検出した舵角θ1、アクト角センサ31が検出したアクト角θ2等の運転情報が取り込まれている。そして、ハンドル12の舵角θ1に対する操舵輪20の切れ角が運転状況に応じて変化するように、サーボモータ23を駆動制御している。
【0023】
ところで、車両の直進状態におけるハンドル12の舵角θ1及びアクチュエータ14のアクト角θ2は、一般に「0点」と呼ばれている。そして、ECU10に備えたEEPROM26(記憶手段)には、舵角θ1が0点のときに舵角センサ30が出力する舵角0点データθ10と、アクト角θ2が0点のときにアクト角センサ31が出力するアクト角0点データθ11とが記憶されている。
【0024】
そして、CPU25は、走行中に所定周期で図4に示した直進状態検出プログラムP1を実行して直進状態から否かを判別する。この直進状態検出プログラムP1に関しては、以下の動作説明と共に述べる。
【0025】
次に、上記構成からなる本実施形態の操舵系伝達比可変システム11の動作を説明する。本実施形態の操舵系伝達比可変システム11では、舵角θ1、車速V等の運転情報に応じてアクチュエータ14(詳細には、サーボモータ23)が駆動制御される。これにより、舵角θ1に対する操舵輪20,20の切れ角が変更される。具体的には、例えば、低速走行時には、舵角θ1に対する操舵輪20の切れ角が比較的大きくなり、駐車等が容易になる。一方、高速走行時には、舵角θ1に対する操舵輪20の切れ角が比較的小さくなり、高速時における急ハンドルを防ぐことができる。
【0026】
さて、自動車の走行中に、ECU10のCPU25は、図4に示した直進状態検出プログラムP1を所定周期でランする。直進状態検出プログラムP1がランされると、舵角センサ30が検出した舵角θ1とEEPROM26に記憶された舵角0点データθ10との差Δθ1が、所定の基準値K1以下であるかがチェックされる(S1)。ここで、差Δθ1が、基準値K1以下であった場合には(S1でYES)、舵角θ1が0点に一致したと判断して、次いで、アクト角センサ31が検出したアクト角θ2とEEPROM26に記憶されたアクト角0点データθ11との差Δθ2が、所定の基準値K2以下であるかがチェックされる(S2)。ここで、差Δθ2が、基準値K2以下であった場合には(S2でYES)、アクト角θ2が0点に一致したと判断する。
【0027】
次いで、舵角θ1及びアクト角θ2が共に0点に一致している状態の継続時間を所定のタイマーにて測定し、その計測時間が基準時間を越えたか否かをチェックする(S3)。具体的には、舵角θ1及びアクト角θ2が共に0点に一致したときに、タイマーが計測を行っていなければ計測を開始し、この直進状態検出プログラムP1から抜ける。そして、所定周期で直進状態検出プログラムP1が繰り返される間に、舵角θ1及びアクト角θ2が共に0点に一致した状態が継続して、タイマーの計測時間が基準時間を越えたときに(S3のYES)、車両が直進状態であると判断し(S4)、ロック処理(S5)が実行される。
なお、本実施形態では、上記したステップS1,S2,S3によって、本発明に係る「直進状態検出手段」が構成されている。
【0028】
ロック処理(S5)が実行されるとソレノイド素子63がオンして、ロックアーム70がロックリング62側に押しつけられる。これにより、ロックアーム70のロック突部71が、ロックリング62の深溝部66に凹凸嵌合し、ローター60がボディ52に対して回転不能にロックされる。そして、舵角θ1及びアクト角θ2が共に0点に一致した状態が継続している限り、このロック状態が保持される。
【0029】
また、所定周期で直進状態検出プログラムP1が繰り返される間に、舵角θ1又はアクト角θ2のいずれかが0点と一致しなくなった場合には(S1又はS2でNO)、車両が直進状態でないと判断し(S6)、ロック処理が解除される(S7)。即ち、ソレノイド素子63がオフして、ソレノイド素子63に内蔵のばね体によってロックアーム70がロックリング62から離脱する。これにより、ローター60がボディ52に対して回転可能な状態に戻され、通常の制御が行われる。
【0030】
このように本実施形態の操舵系伝達比可変システム11では、舵角センサ30及びアクト角センサ31によって検出されるハンドル12とアクチュエータ14の出力回転部51と回転位置が共に0点にあるときにのみ、車両が直進していると判断されるので、従来のようにアクチュエータの追従遅れによる誤検出が排除され、車両の直進状態を従来より正確に検出することが可能になる。そして、車両が直進状態のときに、メカロック75によりアクチュエータ14の出力回転部51がボディ52にロックされるので、ハンドル12の0点近傍における操舵系の剛性が向上する。
【0031】
<他の実施形態>
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)前記実施形態の操舵系伝達比可変システム11では、メカロック75によってアクチュエータ14の出力回転部51をボディ52にロックしていたが、アクチュエータ14の出力回転部51がボディに電気的にロック(いわゆる、サーボロック)する構成であってもよい。
【0032】
(2)前記実施形態では、車両の直進状態を検出したときには、アクチュエータの出力回転部をロックする構成であったが、直進時にアクチュエータの出力回転部をロックしないものにおいて、ハンドルとアクチュエータの出力回転部が共に0点の時に車両の直進状態を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る操舵系伝達比可変システムの模式図
【図2】アクチュエータの部分破断斜視図
【図3】ロック機構の斜視図
【図4】直進状態検出プログラムのフローチャート
【符号の説明】
11…操舵系伝達比可変システム
12…ハンドル
14…アクチュエータ
20…操舵輪
30…舵角センサ
31…アクト角センサ
51…出力回転部
52…ボディ
75…メカロック
P1…直進状態検出プログラム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering system transmission ratio variable system that changes a turning angle of a steered wheel with respect to a steering angle of a steering wheel according to a driving situation.
[0002]
[Prior art]
This type of steering system transmission ratio variable system is generally called “VGRS” (Variable Gear Ratio System), and an actuator is connected to the steering system of an automobile, depending on the steering angle of the steering wheel, the vehicle speed, and other driving information. By controlling the driving of the actuator, the turning angle of the steered wheel with respect to the steering angle of the steering wheel is changed according to the driving situation. (For example, refer to Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Patent No. 3232032 ([0002] [0003])
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the steering angle of the steering wheel when the vehicle is traveling straight becomes a singular point (so-called 0 point), it is necessary to perform control by determining whether or not the vehicle is traveling straight.
[0005]
Therefore, in VGRS under development, the steering angle of the steering wheel is detected by a steering angle sensor, and whether or not the vehicle is in a straight traveling state is determined depending on whether or not the detection angle of the steering angle sensor is near 0 point. It was detected.
[0006]
However, even when the steering angle of the steering wheel is 0 point, there may be a case where the vehicle is not traveling straight due to a delay in following the actuator. For this reason, in the VGRS under development, although it is not when the vehicle is traveling straight, there may have been a situation in which it is erroneously detected that the vehicle is traveling straight and control for traveling straight is performed.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a steering system transmission ratio variable system capable of accurately detecting whether or not the vehicle is in a straight traveling state.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a steering system transmission ratio variable system according to the invention of
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the steering system transmission ratio variable system according to the first aspect, when the straight traveling state is detected by the straight traveling state detecting means, the output rotating portion of the actuator is held unrotatable with respect to the body. It is characterized by a mechanical lock.
[0011]
[Action and effect of the invention]
<Invention of
In the steering system transmission ratio variable system according to the first aspect, since it is determined that the vehicle is in the straight traveling state only when both the steering wheel and the output rotating portion of the actuator are at 0 point, This makes it possible to eliminate the erroneous detection due to the following delay, and to detect the straight traveling state of the vehicle more accurately than in the past.
[0012]
<Invention of Claim 2>
In the steering system transmission ratio variable system according to the second aspect, since the output rotating portion of the actuator is locked to the body by the mechanical lock when the vehicle is traveling straight, the rigidity of the steering system when the steering wheel is at 0 point is improved.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment according to the invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an overall configuration of a steering system transmission
[0015]
As shown in FIG. 2, the
[0016]
A peripheral wall that covers the periphery of the
[0017]
A
[0018]
A deep groove 66 is formed in the
[0019]
As shown in FIG. 2, a
[0020]
The output
[0021]
A
[0022]
The
[0023]
Incidentally, the steering angle θ1 of the
[0024]
Then, the
[0025]
Next, the operation of the steering system transmission
[0026]
Now, during driving | running | working of a motor vehicle, CPU25 of ECU10 runs the straight traveling state detection program P1 shown in FIG. 4 with a predetermined period. When the straight traveling state detection program P1 is run, it is checked whether the difference Δθ1 between the steering angle θ1 detected by the
[0027]
Next, the duration of the state where the steering angle θ1 and the act angle θ2 are both coincident with the zero point is measured by a predetermined timer, and it is checked whether or not the measurement time exceeds the reference time (S3). Specifically, when the steering angle θ1 and the act angle θ2 both coincide with the zero point, if the timer is not measuring, the measurement is started and the straight-running state detection program P1 is exited. When the straight traveling state detection program P1 is repeated at a predetermined cycle, the state in which the steering angle θ1 and the act angle θ2 both coincide with the zero point continues, and the measured time of the timer exceeds the reference time (S3). YES), it is determined that the vehicle is traveling straight (S4), and the lock process (S5) is executed.
In the present embodiment, the above-described steps S1, S2 and S3 constitute the “straight-running state detecting means” according to the present invention.
[0028]
When the lock process (S5) is executed, the
[0029]
Further, when either the steering angle θ1 or the act angle θ2 does not coincide with the 0 point while the straight traveling state detection program P1 is repeated at a predetermined cycle (NO in S1 or S2), the vehicle is not in the straight traveling state. (S6), and the lock process is released (S7). That is, the
[0030]
As described above, in the steering system transmission
[0031]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1) In the steering system transmission
[0032]
(2) In the above-described embodiment, the output rotation portion of the actuator is locked when the straight traveling state of the vehicle is detected. However, in the case where the output rotation portion of the actuator is not locked during straight travel, the output rotation of the handle and the actuator The straight traveling state of the vehicle may be detected when both parts are at 0 points.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a steering transmission ratio variable system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially broken perspective view of an actuator. FIG. 3 is a perspective view of a lock mechanism. [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ハンドルの舵角を検出する舵角センサと、
前記出力回転部の回転角を検出するアクト角センサと、
前記ハンドルの舵角が前記車両を直進させるための0点になったときに前記舵角センサから出力される舵角0点データと、前記回転出力部の回転角が前記車両を直進させるための0点になったときに前記アクト角センサから出力されるアクト角0点データとを記憶した記憶手段と、
前記舵角センサの検出結果が前記舵角0点データと一致しかつ前記アクト角センサの検出結果が前記アクト角0点データと一致した状態の継続時間が基準時間を越えたことを条件にして前記車両が直進状態であることを検出する直進状態検出手段とを備えたことを特徴とする操舵系伝達比可変システム。A steering wheel provided on the vehicle is connected to the body of the actuator, and a steering wheel swing mechanism is connected to the output rotating portion of the actuator so that the steering angle of the steering wheel and the turning angle of the steering wheel correspond to the driving situation. In a steering system transmission ratio variable system that drives and controls the actuator to change according to
A steering angle sensor for detecting the steering angle of the steering wheel;
An act angle sensor for detecting a rotation angle of the output rotation unit;
Steering angle 0 point data output from the steering angle sensor when the steering angle of the steering wheel becomes 0 point for causing the vehicle to go straight, and the rotation angle of the rotation output unit for causing the vehicle to go straight Storage means for storing act angle 0 point data output from the act angle sensor when 0 point is reached;
The steering angle detection result of the sensor is on condition that the one and the steering angle 0 point data match and duration of a state where the detection result of the act angle sensor is match with the act angle 0 point data exceeds the reference time A steering system transmission ratio variable system comprising: a straight traveling state detecting means for detecting that the vehicle is traveling straight.
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