JP4757507B2 - Vehicle steering system - Google Patents

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Description

この発明は、運転者が操作を行う操作子と転舵輪を転舵する転舵アクチュエータとを機械的に接続および切り離しが可能な車両用操舵装置に関するものである。   The present invention relates to a vehicle steering apparatus capable of mechanically connecting and disconnecting an operator operated by a driver and a turning actuator for turning a steered wheel.

運転者が操作するステアリングホイール(操作子)と転舵輪が機械的に接続されていない所謂ステア・バイ・ワイヤの操舵装置においては、運転者がステアリングホイールを操作したときに適切な操舵反力を与えるための反力アクチュエータと、運転者のステアリングホイールの操作に応じて転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータとを備えており、両アクチュエータをそれぞれ独立に制御している。
このステア・バイ・ワイヤの操舵装置では、転舵アクチュエータにより転舵輪が最大転舵になってもステアリングホイールはさらに切り増しが可能な状態にあるため、このような状態になったときには、運転者にこれ以上は転舵輪を転舵させることができないことを認識させる必要がある。
In a so-called steer-by-wire steering device in which the steering wheel (operator) operated by the driver and the steered wheels are not mechanically connected, an appropriate steering reaction force is applied when the driver operates the steering wheel. A reaction force actuator for applying the steering wheel and a steering actuator for turning the steered wheels according to the operation of the driver's steering wheel are provided, and both actuators are controlled independently.
In this steer-by-wire steering device, the steering wheel can be further increased even if the steered wheel reaches the maximum steered position by the steered actuator. It is necessary to recognize that the wheel cannot be steered any more.

この最大転舵を認識させる従来の手法として、最大転舵に近づいたときに反力アクチュエータの推力を急激に立ち上げてステアリングホイールをそれ以上切り増しすることができないようにする方法(以下、反力急増式と称す)、あるいは、最大転舵に近づいたときにステアリングホイールと転舵アクチュエータとを機械的に接続することで最大転舵以上にステアリングホイールを切り増しすることができないようにする方法(以下、接続式と称す)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−142542号公報
As a conventional method for recognizing the maximum steering, a method of preventing the steering wheel from being further increased by suddenly raising the thrust of the reaction actuator when the maximum steering is approached (hereinafter referred to as counter reaction). A method that prevents the steering wheel from being increased beyond the maximum steering by mechanically connecting the steering wheel and the steering actuator when approaching maximum steering. (Hereinafter referred to as a connection type) is known (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-142542 A

しかしながら、前記反力急増式の場合には、最大転舵を認識させるときに必要な推力が、通常操舵時に必要となるアクチュエータ生成反力に比べて大きくなり、最大転舵認識のために反力アクチュエータの高出力化が必要になり、アクチュエータが大型化する。   However, in the case of the reaction force rapid increase type, the thrust required for recognizing the maximum steering is larger than the actuator-generated reaction force required during normal steering, and the reaction force is used for maximum steering recognition. It is necessary to increase the output of the actuator, which increases the size of the actuator.

また、前記接続式の場合には、反力アクチュエータの小型化は達成可能であるが、最大転舵付近においてステアリングホイールの切り増し・切り戻し操作を繰り返したときには、ステアリングホイールと転舵アクチュエータとを機械的に接続・解除を繰り返すこととなり、反力アクチュエータが生成する操舵反力と機械的接続によりタイヤから伝達される反力とが一致しないときに、運転者に不連続な操舵反力、すなわち不連続な手応えを与えることになる。
そこで、この発明は、ステア・バイ・ワイヤの状態において最大転舵を容易に認識することができる車両用操舵装置を提供するものである。
In the case of the connection type, the reaction force actuator can be reduced in size, but when the steering wheel is repeatedly turned and turned back in the vicinity of the maximum turning, the steering wheel and the turning actuator are connected. When the steering reaction force generated by the reaction force actuator and the reaction force transmitted from the tire due to the mechanical connection do not coincide with each other, discontinuous steering reaction force, i.e. A discontinuous response will be given.
Therefore, the present invention provides a vehicle steering apparatus that can easily recognize the maximum turning in the steer-by-wire state.

上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、運転者が操作を行う操作子(例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール2)と、転舵輪(例えば、後述する実施例における車輪6)を転舵する転舵アクチュエータ(例えば、後述する実施例におけるラック軸9、ステアリングモータ10)と、前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータ(例えば、後述する実施例における反力モータ4)と、前記操作子への操作量に応じて前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段(例えば、後述する実施例における転舵制御部20)と、前記反力アクチュエータの制御を行う反力アクチュエータ制御手段(例えば、後述する実施例における反力制御部23)と、を備え、前記転舵輪が最大転舵になった場合に前記反力アクチュエータにより前記操作子を振動させ、且つ、前記操作子に振動を付与してもさらに前記操作子への操作量が増大した場合には、前記操作子の戻し操作を開始した位置における操作量を、最大転舵角を発生させる新たな前記操作子の操作量と定義し直し、その位置から転舵角ゼロまでの位置において前記操作子の操作量と転舵角との制御舵角比を新たに設定し、前記操作子の操作量がゼロになるまで、新たに設定した前記制御舵角比に基づいて前記転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵装置(例えば、後述する実施例における車両用操舵装置1)である。
このように構成することにより、操作子と転舵アクチュエータとが機械的に切り離されたステア・バイ・ワイヤの状態において、運転者は操作子の振動により、転舵輪が最大転舵になっていることを容易に認識することができる。また、操作子の振動に必要な反力アクチュエータの推力は通常の操舵反力を生成するのに必要な推力と大差ないので、反力アクチュエータの低出力化・小型化が可能になる。
また、操作子に振動を付与してもさらに操作子への操作量が増大した場合でも、操作子を中立位置に戻したときに転舵輪を中立位置にすることができる。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes an operator (for example, a steering wheel 2 in an embodiment described later) operated by a driver and a steered wheel (for example, a wheel 6 in an embodiment described later). A steering actuator (for example, a rack shaft 9 and a steering motor 10 in an embodiment to be described later) and a reaction force actuator (for example, a reaction force motor in an embodiment to be described later) that applies a steering reaction force to the operation element. 4), a steering actuator control means (for example, a steering control unit 20 in an embodiment to be described later) for controlling the steering actuator according to an operation amount to the operation element, and the reaction force actuator are controlled. reaction force actuator control means (e.g., reaction force control unit 23 in the embodiment) equipped with, and, when the steerable wheels is maximized rolling steering If the operation amount is further increased even if the operation element is vibrated by the reaction force actuator and the operation element is vibrated, the return operation of the operation element is started. The operation amount is redefined as the operation amount of the new operation element that generates the maximum turning angle, and the control steering angle between the operation amount of the operation element and the turning angle at the position from the position to the turning angle zero. A vehicle steering apparatus (for example, characterized in that the steering actuator is controlled based on the newly set control steering angle ratio until the operation amount of the operation element becomes zero, by newly setting a ratio. This is a vehicle steering apparatus 1) in an embodiment described later.
With this configuration, the operating element and the steering actuator and the steer-by-wire was mechanically decoupled state, the driver through vibrations of the operator, the steered wheels is the largest rolling steering Can be easily recognized. Further, the thrust of the reaction force actuator necessary for the vibration of the operating element is not significantly different from the thrust required to generate a normal steering reaction force, so that the output and size of the reaction force actuator can be reduced.
Further, even when vibration is applied to the operation element, even when the operation amount to the operation element is further increased, the steered wheels can be set to the neutral position when the operation element is returned to the neutral position.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記操作子に振動を付与してもさらに前記操作子への操作量が増大する場合に、前記操作子の操作を規制する規制手段(例えば、後述する実施例における回転規制ギヤ17、ストッパ19c)を備えることを特徴とする。
このように構成することにより、操作子の過回転を防止することができる。
The invention according to claim 2 is the regulation according to claim 1 in which the operation of the operation element is restricted when the operation amount to the operation element further increases even when vibration is applied to the operation element. Means (for example, a rotation restricting gear 17 and a stopper 19c in an embodiment described later) are provided.
By configuring in this way, it is possible to prevent the operator from over-rotating.

請求項1に係る発明によれば、運転者は操作子の振動により、転舵輪が最大転舵になっていることを容易に認識することができる。また、反力アクチュエータの低出力化・小型化が可能になるので、車両用操舵装置の低出力化・小型化が可能になる。また、操作子に振動を付与してもさらに操作子への操作量が増大した場合でも、操作子を中立位置に戻したときに転舵輪を中立位置にすることができる。
請求項2に係る発明によれば、操作子の過回転を防止することができる。
According to the invention of claim 1, the driver by the vibration of the operator, the steered wheels can easily recognize that it is the maximum rolling rudder. Further, since the output of the reaction force actuator can be reduced and the size can be reduced, the output of the vehicle steering device can be reduced and the size can be reduced. Further, even when vibration is applied to the operation element, even when the operation amount to the operation element is further increased, the steered wheels can be set to the neutral position when the operation element is returned to the neutral position.
According to the invention which concerns on Claim 2, the overrotation of an operation element can be prevented.

以下、この発明に係る車両用操舵装置の実施例を図1〜図5の図面を参照して説明する。
この車両用操舵装置1は、図1に示すように、運転者が操作を行うステアリングホイール(操作子)2と、ステアリングホイール2に一体に連結されたステアリングシャフト3と、ステアリングホイール2に操舵反力を付与する反力モータ(反力アクチュエータ)4と、左右の車輪(転舵輪)6にナックルアーム7及びタイロッド8を介して連結されたラック軸9と、出力軸に設けたピニオンギヤ10aをラック軸9のラック歯に噛合させたステアリングモータ10と、反力モータ4及びステアリングモータ10を制御する制御装置5とを備えている。この車両用操舵装置1では、ステアリングモータ10を回転動作させることによりラック軸9を軸方向に駆動して車輪6を転舵することができ、この実施例においてラック軸9とステアリングモータ10は転舵アクチュエータを構成している。
Embodiments of a vehicle steering apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.
As shown in FIG. 1, the vehicle steering apparatus 1 includes a steering wheel (operator) 2 that is operated by a driver, a steering shaft 3 that is integrally connected to the steering wheel 2, and a steering wheel 2 that is steered against the steering wheel 2. A rack includes a reaction force motor (reaction force actuator) 4 for applying force, a rack shaft 9 connected to left and right wheels (steered wheels) 6 via a knuckle arm 7 and a tie rod 8, and a pinion gear 10a provided on an output shaft. A steering motor 10 meshed with the rack teeth of the shaft 9 and a control device 5 for controlling the reaction force motor 4 and the steering motor 10 are provided. In this vehicle steering apparatus 1, the wheel 6 can be steered by driving the rack shaft 9 in the axial direction by rotating the steering motor 10. In this embodiment, the rack shaft 9 and the steering motor 10 are turned. A rudder actuator is configured.

ステアリングシャフト3はその先端側にプラネタリーギヤ11を備えており、プラネタリーギヤ11はサンギヤ12とリングギヤ13に噛合している。リングギヤ13の回転軸13aには、ラック軸9のラック歯に噛合するピニオンギヤ13bが設けられている。サンギヤ12にはロックリング14が同心上に一体に連結されている。
また、ステアリングシャフト3はその中間部に2つのギヤ15,16を備えており、一方のギヤ15は反力モータ4の出力軸に取り付けられたギヤ4aに噛合し、他方のギヤ16は回転規制ギヤ17に噛合している。図2および図3に示すように、回転規制ギヤ17は外周部の一部が円弧状に切り欠かれて切り欠き部18が形成されている。
The steering shaft 3 is provided with a planetary gear 11 at the tip side thereof, and the planetary gear 11 is engaged with a sun gear 12 and a ring gear 13. A rotation shaft 13 a of the ring gear 13 is provided with a pinion gear 13 b that meshes with the rack teeth of the rack shaft 9. A lock ring 14 is concentrically and integrally connected to the sun gear 12.
The steering shaft 3 is provided with two gears 15 and 16 at its intermediate portion, one gear 15 meshes with a gear 4a attached to the output shaft of the reaction force motor 4, and the other gear 16 is restricted in rotation. The gear 17 is engaged. As shown in FIGS. 2 and 3, the rotation restricting gear 17 has a notch 18 formed by cutting a part of the outer peripheral portion into an arc shape.

また、車両用操舵装置1は、ロックリング14と回転規制ギヤ17に係合・解除可能なクラッチ19を備えている。クラッチ19は支点19aを中心に回動可能なシャフト部19bを備え、このシャフト部19bの一端に回転規制ギヤ17の切り欠き部18に対して挿脱可能なストッパ19cが設けられ、他端にロックリング14に係合・解除可能なストッパ19dが設けられている。シャフト部19bは電磁ソレノイド30のロッド30aに連係されており、ロッド30aの突没動作に追従して回動するようになっている。
図1において実線で示すように、電磁ソレノイド30をON状態にするとロッド30aが突き出て、クラッチ19が図中時計回り方向に回転する。その結果、ストッパ19dがロックリング14から離反し、ストッパ19cが切り欠き部18に進入する(図2参照)。また、図1において破線で示すように、電磁ソレノイド30をOFF状態にするとロッド30aがスプリングバックし、クラッチ19が図中反時計回り方向に回転する。その結果、ストッパ19dがロックリング14に係合してロックリング14を回転不能にし、ストッパ19cが切り欠き部18から退避する(図3参照)。以下、ストッパ19dをロックリング14から離反させた状態をクラッチ19の解放状態といい、ストッパ19dをロックリング14に係合してロックリング14を回転不能にした状態をクラッチ19の係合状態という。
In addition, the vehicle steering apparatus 1 includes a clutch 19 that can be engaged with and released from the lock ring 14 and the rotation restriction gear 17. The clutch 19 includes a shaft portion 19b that can rotate around a fulcrum 19a. A stopper 19c that can be inserted into and removed from the notch portion 18 of the rotation restricting gear 17 is provided at one end of the shaft portion 19b. A stopper 19 d that can be engaged and released from the lock ring 14 is provided. The shaft portion 19b is linked to the rod 30a of the electromagnetic solenoid 30, and is rotated following the projecting and retracting operation of the rod 30a.
As shown by a solid line in FIG. 1, when the electromagnetic solenoid 30 is turned on, the rod 30a protrudes and the clutch 19 rotates in the clockwise direction in the drawing. As a result, the stopper 19d is separated from the lock ring 14, and the stopper 19c enters the notch 18 (see FIG. 2). Further, as shown by a broken line in FIG. 1, when the electromagnetic solenoid 30 is turned off, the rod 30a springs back, and the clutch 19 rotates counterclockwise in the drawing. As a result, the stopper 19d engages with the lock ring 14 to make the lock ring 14 non-rotatable, and the stopper 19c retracts from the notch 18 (see FIG. 3). Hereinafter, a state in which the stopper 19d is separated from the lock ring 14 is referred to as a released state of the clutch 19, and a state in which the stopper 19d is engaged with the lock ring 14 and the lock ring 14 cannot be rotated is referred to as an engaged state of the clutch 19. .

この車両用操舵装置1においては、クラッチ19を解放状態にすると、ロックリング14が自由回転可能になり、ロックリング14に一体のサンギヤ12も自由回転可能になる。その結果、プラネタリーギヤ11とリングギヤ13は相互に規制されることなく回転可能になり、車両用操舵装置1は所謂ステア・バイ・ワイヤの操舵装置になる。このとき、ステアリングモータ10と反力モータ4は後述するようにそれぞれ独立に制御される。
また、クラッチ19の解放状態では、ストッパ19cが回転規制ギヤ17の切り欠き部18に進入するので、図2(B)に示すように、ストッパ19cが切り欠き部18の端部18a,18bに突き当たることにより、回転規制ギヤ17の回転が規制される。つまり、ストッパ19cが切り欠き部18の端部18a,18bに突き当たったときに、ステアリングホイール2は最大操舵角となる。ここで、最大操舵角は後述する車輪6の最大転舵角よりも大きく設定されている。なお、図2(A)はステアリングホイール2が中立の状態を示している。
この実施例において、回転規制ギヤ17とストッパ19cは、操作子(ステアリングホイール2)の操作を規制する規制手段を構成する。
In the vehicular steering apparatus 1, when the clutch 19 is released, the lock ring 14 can freely rotate, and the sun gear 12 integrated with the lock ring 14 can also freely rotate. As a result, the planetary gear 11 and the ring gear 13 can rotate without being restricted from each other, and the vehicle steering device 1 becomes a so-called steer-by-wire steering device. At this time, the steering motor 10 and the reaction force motor 4 are independently controlled as will be described later.
Further, in the released state of the clutch 19, the stopper 19c enters the notch 18 of the rotation restricting gear 17, so that the stopper 19c is placed on the end portions 18a and 18b of the notch 18 as shown in FIG. By abutting, rotation of the rotation restricting gear 17 is restricted. That is, when the stopper 19c hits the end portions 18a and 18b of the notch portion 18, the steering wheel 2 becomes the maximum steering angle. Here, the maximum steering angle is set larger than the maximum steering angle of the wheel 6 described later. FIG. 2A shows a state where the steering wheel 2 is neutral.
In this embodiment, the rotation restricting gear 17 and the stopper 19c constitute restricting means for restricting the operation of the operation element (the steering wheel 2).

一方、クラッチ19を係合状態にすると、ロックリング14に一体のサンギヤ12が回転不能になるので、プラネタリーギヤ11とリングギヤ13は所定の回転比で回転するようになる。すなわち、このときにはステアリングホイール2とラック軸9がプラネタリーギヤ11とリングギヤ13を介して機械的に接続されるので、ステアリングホイール2の回転操作によりラック軸9を軸方向に移動させることができ、車輪6を転舵することができるようになる。つまり、このときには車両用操舵装置1はステア・バイ・ワイヤではなくなり、手動で車輪6を転舵することが可能な操舵装置となる。そして、ラック軸9はラックエンドがストッパ(いずれも図示せず)に突き当たって最大ストロークが規制され、その位置において車輪6の転舵角は最大となり(最大転舵角)、つまり最大転舵となる。   On the other hand, when the clutch 19 is engaged, the sun gear 12 integral with the lock ring 14 cannot be rotated, so that the planetary gear 11 and the ring gear 13 rotate at a predetermined rotation ratio. That is, at this time, since the steering wheel 2 and the rack shaft 9 are mechanically connected via the planetary gear 11 and the ring gear 13, the rack shaft 9 can be moved in the axial direction by rotating the steering wheel 2. The wheel 6 can be steered. In other words, at this time, the vehicle steering device 1 is not steer-by-wire, and becomes a steering device capable of manually turning the wheels 6. Then, the rack shaft 9 comes into contact with the stopper (not shown) and the maximum stroke is restricted, and the wheel 6 has the maximum turning angle (maximum turning angle) at that position. Become.

また、クラッチ19が係合状態のときには、図3に示すように、ストッパ19cが回転規制ギヤ17の切り欠き部18から退避しているので、ストッパ19cと切り欠き部18によってステアリングホイール2が回転を規制されることがなくなる。そして、この場合には、車輪6が最大転舵となることによりステアリングホイール2の回転が規制される。なお、図3(A)はステアリングホイール2が中立の状態を示し、図3(B)は最大操舵角の状態を示す。
このように、クラッチ19によって、ステアリングホイール2(操作子)とラック軸9(転舵アクチュエータ)を機械的に接続された状態と切り離された状態に切り換えることができる。
Further, when the clutch 19 is in the engaged state, as shown in FIG. 3, the stopper 19c is retracted from the notch portion 18 of the rotation restricting gear 17, so that the steering wheel 2 is rotated by the stopper 19c and the notch portion 18. Is no longer regulated. In this case, the rotation of the steering wheel 2 is restricted when the wheel 6 is turned to the maximum. 3A shows a state where the steering wheel 2 is neutral, and FIG. 3B shows a state where the maximum steering angle is obtained.
Thus, the clutch 19 can switch the steering wheel 2 (operator) and the rack shaft 9 (steering actuator) between the mechanically connected state and the disconnected state.

この車両用操舵装置1は、ステアリングホイール2の操舵角(操作量)を検出する操舵角センサ31と、ステアリングホイール2に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ32と、ラック軸9の軸方向位置から車輪6の転舵角を検出する転舵角センサ(転舵角検出手段)33と、を備えており、これらセンサ31〜33の出力信号が電子制御装置5に入力される。また、車速を検出する車速センサ34の出力信号も電子制御装置5に入力される。   The vehicle steering apparatus 1 includes a steering angle sensor 31 that detects a steering angle (operation amount) of the steering wheel 2, a steering torque sensor 32 that detects steering torque acting on the steering wheel 2, and the axial direction of the rack shaft 9. A turning angle sensor (steering angle detection means) 33 for detecting the turning angle of the wheel 6 from the position, and output signals of these sensors 31 to 33 are input to the electronic control unit 5. An output signal from the vehicle speed sensor 34 that detects the vehicle speed is also input to the electronic control unit 5.

そして、前述したようにクラッチ19を解放状態にして車両用操舵装置1をステア・バイ・ワイヤの操舵装置としているときに、電子制御装置5は、これらセンサ31〜34の出力信号に基づいて、反力モータ4とステアリングモータ10とを個別に制御する。
詳述すると、電子制御装置5は、図4のブロック図に示すように、操舵角センサ31,車速センサ34,及び転舵角センサ33からの信号に基づいてステアリングモータ10を制御する転舵制御部(転舵アクチュエータ制御手段)20と、転舵制御部20,操舵トルクセンサ32,車速センサ34及び転舵角センサ33からの信号に基づいて反力モータ4を制御する反力制御部(反力アクチュエータ制御手段)23とを備えている。
Then, as described above, when the clutch 19 is disengaged and the vehicle steering device 1 is a steer-by-wire steering device, the electronic control device 5 is based on the output signals of these sensors 31-34. The reaction force motor 4 and the steering motor 10 are individually controlled.
Specifically, as shown in the block diagram of FIG. 4, the electronic control unit 5 controls the steering motor 10 based on signals from the steering angle sensor 31, the vehicle speed sensor 34, and the steering angle sensor 33. Unit (steering actuator control means) 20, reaction force control unit (reaction force control unit) that controls the reaction force motor 4 based on signals from the steering control unit 20, the steering torque sensor 32, the vehicle speed sensor 34, and the turning angle sensor 33. Force actuator control means) 23.

転舵制御部20は、操舵角センサ31からのステアリングホイール2の操舵方向を含めた操舵角信号と、車速センサ34からの車速信号とに基づいて目標転舵角を設定する目標転舵角設定部(目標転舵角設定手段)21と、この目標転舵角に転舵角センサ33の出力値、つまり、車輪6の実転舵角を一致させるためのステアリングモータ10への供給電流を制御するステアリングモータ制御部22とを備えている。
これにより、ステアリングホイール2に運転者が与えた操舵角(操作量)に対し、その時の車速を加味した最適な車輪6の転舵角が決定される。
The turning control unit 20 sets a target turning angle based on a steering angle signal including the steering direction of the steering wheel 2 from the steering angle sensor 31 and a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 34. Part (target turning angle setting means) 21 and the output value of the turning angle sensor 33, that is, the current supplied to the steering motor 10 for making the actual turning angle of the wheels 6 coincide with the target turning angle. And a steering motor control unit 22 for performing the operation.
Thereby, the optimum turning angle of the wheel 6 is determined in consideration of the vehicle speed at that time with respect to the steering angle (operation amount) given to the steering wheel 2 by the driver.

反力制御部23は、車速センサ34からの車速信号,転舵角センサ33からの転舵角信号,および転舵制御部20からの舵角指令信号に基づいて目標操舵反力を設定する目標操舵反力設定部(反力決定手段)24と、この目標操舵反力設定部24で設定された目標操舵反力に操舵トルクセンサ32の出力値(つまり、実操舵トルク)を一致させるための反力モータ4への供給電流を制御する反力モータ制御部25とを備えている。ここで、転舵制御部20からの舵角指令信号は、目標転舵角設定部21から出力される目標転舵角信号と転舵角センサ33から出力される転舵角信号(実転舵角信号)との偏差信号である。
これにより、運転者の操舵方向とは逆方向の操舵反力がステアリングホイール2に加えられ、ステアリングホイール2と車輪6との間に、あたかもトーションバーが存在するかのような操舵フィーリングを得ることができる。
The reaction force control unit 23 sets a target steering reaction force based on the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 34, the turning angle signal from the turning angle sensor 33, and the steering angle command signal from the turning control unit 20. Steering reaction force setting unit (reaction force determining means) 24 and the target steering reaction force set by the target steering reaction force setting unit 24 are set to match the output value (that is, actual steering torque) of the steering torque sensor 32. And a reaction force motor control unit 25 that controls a supply current to the reaction force motor 4. Here, the steering angle command signal from the turning control unit 20 includes a target turning angle signal output from the target turning angle setting unit 21 and a turning angle signal output from the turning angle sensor 33 (actual turning). Deviation signal).
As a result, a steering reaction force in a direction opposite to the steering direction of the driver is applied to the steering wheel 2, and a steering feeling as if a torsion bar exists between the steering wheel 2 and the wheel 6 is obtained. be able to.

さらに、この車両用操舵装置1では、クラッチ19を解放状態にしてステア・バイ・ワイヤの操舵装置としている場合には、車輪6が最大転舵となったときにステアリングホイール2を強制的に微振動させて運転者に最大転舵を認識させるようにしており、それでもなおステアリングホイール2が操舵角増大方向に切り増し操作されたときには、ステアリングホイール2の回転を阻止することで、ステアリングホイール2の過回転を防止するようにしている。   Further, in this vehicle steering device 1, when the clutch 19 is disengaged and a steer-by-wire steering device is used, the steering wheel 2 is forcibly finely adjusted when the wheel 6 reaches maximum steering. The steering wheel 2 is vibrated so that the driver can recognize the maximum steering, and when the steering wheel 2 is still operated in the direction of increasing the steering angle, the rotation of the steering wheel 2 is prevented to prevent the steering wheel 2 from rotating. To prevent over-rotation.

図5のタイムチャートを参照して詳述すると、電子制御装置5の反力制御部23において転舵角センサ33の出力信号に基づいて車輪6の実転舵角が最大転舵角であることが検出されると、ステアリングホイール2を所定の微少角度で振動させるべく、目標操舵反力設定部24は反力モータ4への供給電流を制御する(時間t1)。このステアリングホイール2の振動による警告によって運転者は車輪6が最大転舵であることを認識することができる。
ただし、前述したように、車輪6の最大転舵角よりもステアリングホイール2の最大操舵角が大きく設定されているので、車輪6が最大転舵角に達した時点(時間t1)では、クラッチ19のストッパ19cは回転規制ギヤ17の切り欠き部18内に進入してはいるものの、切り欠き部18の端部18a(あるいは18b)に突き当たってはいない。したがって、この時点でステアリングホイール2の回転が阻止されるわけではない。
More specifically with reference to the time chart of FIG. 5, the actual turning angle of the wheel 6 is the maximum turning angle based on the output signal of the turning angle sensor 33 in the reaction force control unit 23 of the electronic control unit 5. Is detected, the target steering reaction force setting unit 24 controls the current supplied to the reaction force motor 4 so as to vibrate the steering wheel 2 at a predetermined minute angle (time t1). The driver can recognize that the wheel 6 is the maximum turning by the warning due to the vibration of the steering wheel 2.
However, as described above, since the maximum steering angle of the steering wheel 2 is set larger than the maximum steering angle of the wheel 6, the clutch 19 is reached when the wheel 6 reaches the maximum steering angle (time t1). The stopper 19c enters the notch 18 of the rotation restricting gear 17, but does not hit the end 18a (or 18b) of the notch 18. Accordingly, the rotation of the steering wheel 2 is not prevented at this time.

そのため、ステアリングホイール2の振動による警告を運転者が認識せず、ステアリングホイール2をさらに切り増し操作する場合がある(時間t1〜t2)。この場合、ストッパ19cが切り欠き部18の端部18a(あるいは18b)に突き当たるまではステアリングホイール2を回転可能であるが、ストッパ19cが切り欠き部18の端部18a(あるいは18b)に突き当ると、ステアリングホイール2をそれ以上回転することができなくなる。したがって、ステアリングホイール2の振動による警告を運転者が認識できなかった場合にも、ステアリングホイール2の回転が阻止されることで、運転者は車輪6が最大転舵であることを確実に認識することができる。また、ステアリングホイール2の過回転を防止することができるので、ステアリングホイール2内に内蔵されているエアバッグや電気信号線等が過回転に起因して破損するのを防止することができる。   Therefore, the driver may not recognize a warning due to vibration of the steering wheel 2 and may further increase the steering wheel 2 (time t1 to t2). In this case, the steering wheel 2 can be rotated until the stopper 19c hits the end 18a (or 18b) of the notch 18, but the stopper 19c hits the end 18a (or 18b) of the notch 18. Then, the steering wheel 2 cannot be rotated any further. Therefore, even when the driver cannot recognize the warning due to the vibration of the steering wheel 2, the rotation of the steering wheel 2 is prevented, so that the driver can reliably recognize that the wheel 6 is the maximum turning. be able to. Further, since the steering wheel 2 can be prevented from over-rotating, it is possible to prevent the airbag, the electric signal line, and the like built in the steering wheel 2 from being damaged due to the over-rotation.

なお、図5において時間t1〜t2に示すように、ステアリングホイール2の振動による警告後もステアリングホイール2を切り増ししたときには、車輪6が最大転舵で固定された状態でステアリングホイール2の操舵角が増加していくこととなるため、本来のステア・バイ・ワイヤ機能による操舵角と目標転舵角の制御舵角比(以下、通常時の制御舵角比という)の関係が崩れてしまう。そのため、前記警告後の操舵角の増加後に運転者がステアリングホイール2を切り戻し操作したときに、警告前と同じ通常時の制御舵角比で目標転舵角を設定し、ステアリングモータ10を制御すると、ステアリングホイール2を中立に戻したときに車輪6が中立(実転舵角ゼロの位置)にならなくなってしまう。   In addition, as shown in time t1 to t2 in FIG. 5, when the steering wheel 2 is increased after the warning due to the vibration of the steering wheel 2, the steering angle of the steering wheel 2 is maintained with the wheel 6 fixed at the maximum turning. Therefore, the relationship between the steering angle by the original steer-by-wire function and the control steering angle ratio of the target turning angle (hereinafter referred to as normal control steering angle ratio) is lost. Therefore, when the driver turns back the steering wheel 2 after increasing the steering angle after the warning, the target turning angle is set with the same normal control steering angle ratio as before the warning, and the steering motor 10 is controlled. Then, when the steering wheel 2 is returned to the neutral position, the wheel 6 does not become neutral (the position where the actual turning angle is zero).

そこで、この実施例では、本来の最大目標転舵角を発生させるステアリングホイール2の操作角位置を超えてからステアリングホイール2を切り戻し操作する場合には、切り戻し操作を開始した位置における操作角を、最大目標転舵角を発生させる新たなステアリングホイール2の操作角と定義し直し、その位置から実転舵角ゼロまでの位置を均等に割り付けし直して操作角と目標転舵角の制御舵角比(以下、オーバー制御舵角比という)を新たに設定し、ステアリングホイール2の操作角がゼロになるまで(時間t3)、オーバー制御舵角比に基づいて目標転舵角を設定し、ステアリングモータ10を制御するようにしている。これにより、ステアリングホイール2を中立位置に戻したときに車輪6を中立(実転舵角ゼロの位置)にすることができる。   Therefore, in this embodiment, when the steering wheel 2 is switched back after exceeding the operating angle position of the steering wheel 2 that generates the original maximum target turning angle, the operating angle at the position where the switching back operation is started. Is defined as the new steering wheel 2 operating angle that generates the maximum target turning angle, and the position from that position to the actual turning angle zero is reassigned to control the operating angle and the target turning angle. A new steering angle ratio (hereinafter referred to as over-control steering angle ratio) is newly set, and the target turning angle is set based on the over-control steering angle ratio until the operation angle of the steering wheel 2 becomes zero (time t3). The steering motor 10 is controlled. Thereby, when the steering wheel 2 is returned to the neutral position, the wheel 6 can be made neutral (position where the actual turning angle is zero).

そして、ステアリングホイール2の操作角がゼロに達した後(時間t3〜t4)は、制御舵角比をオーバー制御舵角比から通常時の制御舵角比に戻し、通常時の制御舵角比に基づいて目標転舵角を設定し、ステアリングモータ10を制御する。   After the operation angle of the steering wheel 2 reaches zero (time t3 to t4), the control rudder angle ratio is returned from the over control rudder angle ratio to the normal control rudder angle ratio, and the normal control rudder angle ratio is obtained. Based on the above, the target turning angle is set, and the steering motor 10 is controlled.

この実施例の車両用操舵装置1によれば、運転者はステアリングホイール2の振動により、車輪6が最大転舵になっていることを容易に認識することができる。
しかも、ステアリングホイール2を振動させるために必要な反力モータ4の出力は、通常の操舵反力を生成するために必要な出力と大差ないので、反力モータ4を高出力化、大型化する必要なく、車両用操舵装置1の低出力化、小型化を図ることができる。
また、ステアリングホイール2とラック軸9とが機械的に接続されていないステア・バイ・ワイヤの状態を維持しながら最大転舵を認識させることができるので、ステアリングホイール2とラック軸9とを機械的に接続することによって最大転舵を認識させる場合のように反力モータ4が生成する操舵反力と機械的接続により車輪6から伝達される反力との不一致による不連続な手応えを感じることはない。
また、ステアリングホイール2の振動による警告後にさらにステアリングホイール2を切り増した場合には、ストッパ19cが切り欠き部18の端部18a(または18b)に突き当たることにより、ステアリングホイール2の更なる回転が阻止されるので、ステアリングホイール2の過回転を防止することができ、過回転に起因して種々の不具合が生じるのを防止することができる。
According to the vehicle steering apparatus 1 of this embodiment, the driver by vibrating the steering wheel 2, the wheel 6 can be easily recognized that it is the maximum rolling rudder.
Moreover, the output of the reaction force motor 4 required for vibrating the steering wheel 2 is not significantly different from the output required for generating a normal steering reaction force, so that the reaction force motor 4 is increased in output and size. The output and size of the vehicle steering apparatus 1 can be reduced without necessity.
In addition, since the maximum turning can be recognized while maintaining the steer-by-wire state in which the steering wheel 2 and the rack shaft 9 are not mechanically connected, the steering wheel 2 and the rack shaft 9 are connected to the machine. The discontinuous response due to the discrepancy between the steering reaction force generated by the reaction force motor 4 and the reaction force transmitted from the wheels 6 due to the mechanical connection, as in the case of recognizing the maximum steering by connecting them mechanically. There is no.
Further, when the steering wheel 2 is further increased after the warning due to the vibration of the steering wheel 2, the stopper 19 c hits the end 18 a (or 18 b) of the notch 18, thereby further rotating the steering wheel 2. Since it is blocked, it is possible to prevent the steering wheel 2 from over-rotating and to prevent various problems caused by the over-rotation.

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例では、操作子の操作を規制する規制手段を、回転規制ギヤ17とストッパ19cによって構成しているが、操作子の操作を規制する機能を有する限り、他の構成を採用することもできる。
[Other Examples]
The present invention is not limited to the embodiment described above.
For example, in the embodiment described before mentioned, the regulating means for regulating the operation of the operation element, although composed by the rotation restricting gear 17 and the stopper 19c, as long as it has a function of regulating the operation of the operation element, other configurations Can also be adopted.

この発明に係る車両用操舵装置の一実施例における概略構成図である。It is a schematic block diagram in one Example of the vehicle steering device which concerns on this invention. 前記実施例の車両用操舵装置においてクラッチを解放しているときの規制手段の作動状態を説明する模式図であり、(A)はステアリングホイールが中立の状態を示す図、(B)は最大操舵角の状態を示す図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operating state of the restricting means when the clutch is disengaged in the vehicle steering device of the embodiment, where (A) is a diagram showing a neutral state of the steering wheel, and (B) is maximum steering. It is a figure which shows the state of a corner. 前記実施例の車両用操舵装置においてクラッチを係合しているときの規制手段の作動状態を説明する模式図であり、(A)はステアリングホイールが中立の状態を示す図、(B)は最大操舵角の状態を示す図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the operating state of the restricting means when the clutch is engaged in the vehicle steering device of the embodiment, where (A) is a diagram showing a neutral state of the steering wheel, and (B) is the maximum It is a figure which shows the state of a steering angle. 前記実施例の車両用操舵装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the steering apparatus for vehicles of the said Example. 前記実施例の車両用操舵装置におけるタイムチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time chart in the steering apparatus for vehicles of the said Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 車両用操舵装置
2 ステアリングホイール(操作子)
4 反力モータ(反力アクチュエータ)
6 車輪(転舵輪)
9 ラック軸(転舵アクチュエータ)
10 ステアリングモータ(転舵アクチュエータ)
17 回転規制ギヤ(規制手段)
19c ストッパ19c(規制手段)
20 転舵制御部(転舵アクチュエータ制御手段)
23 反力制御部(反力アクチュエータ制御手段)
1 Vehicle steering device 2 Steering wheel (operator)
4 Reaction force motor (Reaction force actuator)
6 wheels (steering wheels)
9 Rack shaft (steering actuator)
10 Steering motor (steering actuator)
17 Rotation restriction gear (regulation means)
19c Stopper 19c (regulating means)
20 Steering control unit (steering actuator control means)
23 reaction force control unit (reaction force actuator control means)

Claims (2)

運転者が操作を行う操作子と、
転舵輪を転舵する転舵アクチュエータと、
前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
前記操作子への操作量に応じて前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段と、
前記反力アクチュエータの制御を行う反力アクチュエータ制御手段と、
を備え、前記転舵輪が最大転舵になった場合に前記反力アクチュエータにより前記操作子を振動させ、且つ、前記操作子に振動を付与してもさらに前記操作子への操作量が増大した場合には、前記操作子の戻し操作を開始した位置における操作量を、最大転舵角を発生させる新たな前記操作子の操作量と定義し直し、その位置から転舵角ゼロまでの位置において前記操作子の操作量と転舵角との制御舵角比を新たに設定し、前記操作子の操作量がゼロになるまで、新たに設定した前記制御舵角比に基づいて前記転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵装置。
An operator operated by the driver, and
A steering actuator for steering the steered wheels;
A reaction force actuator for applying a steering reaction force to the operation element;
Steered actuator control means for controlling the steered actuator according to an operation amount to the manipulator;
Reaction force actuator control means for controlling the reaction force actuator;
Wherein the steering wheel to vibrate the operator by the reaction force actuator when it becomes maximum rolling steering and the operation amount of the addition the operating element even when applying vibrations to the operator is increased In this case, the operation amount at the position where the return operation of the operation element is started is redefined as the operation amount of the new operation element that generates the maximum turning angle, and at the position from the position to the zero turning angle. A control steering angle ratio between the operation amount of the operating element and the turning angle is newly set, and the steering actuator is based on the newly set control steering angle ratio until the operation amount of the operating element becomes zero. A vehicle steering apparatus characterized by controlling the vehicle.
前記操作子に振動を付与してもさらに前記操作子への操作量が増大する場合に、前記操作子の操作を規制する規制手段を備えることを特徴とする車両用操舵装置。   A vehicle steering apparatus, comprising: a restricting means for restricting operation of the operation element when an operation amount to the operation element is further increased even when vibration is applied to the operation element.
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