JP7322725B2 - 転舵装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、転舵装置10は、図示しない車体に固定されるハウジング11を有している。ハウジング11の内部には車体の左右方向(図1中の左右方向)に沿って延びる転舵軸12が収容されている。転舵軸12の第1の端部(図1中の左端部)には、第1のインナーボールジョイント13aを介して第1のタイロッド14aが連結されている。第1のタイロッド14aの第1のインナーボールジョイント13aと反対側の端部には、第1の転舵輪15aが連結される。転舵軸12の第2の端部(図1中の右端部)には、第2のインナーボールジョイント13bを介して第2のタイロッド14bが連結されている。第2のタイロッド14bの第2のインナーボールジョイント13bと反対側の端部には、第2の転舵輪15bが連結される。転舵軸12がその軸方向に沿って移動することにより第1の転舵輪15aおよび第2の転舵輪15bの転舵角θwa,θwbが変更される。
第1のベルト伝動機構21は、駆動プーリ23、従動プーリ24、および無端状のベルト25を有している。駆動プーリ23は、その外周面に歯23aが設けられた歯付きプーリであって、第1のモータ17の出力軸17aに固定されている。従動プーリ24は、その外周面に歯24aが設けられた歯付きプーリであって、第1のボールナット15の外周面に嵌められた状態で固定されている。ベルト25は、その内周面に歯25aが設けられた歯付きのベルトであって、駆動プーリ23と従動プーリ24との間に掛け渡されている。したがって、第1のモータ17の回転は、駆動プーリ23、ベルト25および従動プーリ24を介して第1のボールナット15に伝達される。
第1の制御装置41は、第1のモータ17を制御する。第1の制御装置41は、たとえば車載される上位の制御装置が車両の操舵状態あるいは車両の走行状態に応じて演算する目標転舵角θ*を取り込む。また、第1の制御装置41は、第1の回転角センサ31を通じて検出される第1のモータ17の回転角α、および第2の回転角センサ32を通じて検出される第2のモータ18の回転角βを取り込む。
図4に示すように、転舵軸12は、車両の直進方向に対応する中立位置P0を基準として定められる最大移動範囲Ra内を軸方向に移動する。また、転舵軸12の中立位置P0を基準とする第1の方向(図4中の左方向)を正方向とする。転舵軸12の中立位置P0を基準とする第2の方向(図4中の右方向)を負方向とする。
位置検出回路51は、第1の回転角センサ31を通じて検出される第1のモータ17の回転角α、および第2の回転角センサ32を通じて検出される第2のモータ18の回転角βを取り込み、これら取り込まれる回転角α,βに基づき転舵軸12の絶対位置P1を演算する。第1の回転角センサ31の軸倍角および第2の回転角センサ32の軸倍角は、第1の回転角センサ31により検出される回転角αと第2の回転角センサ32により検出される回転角βとが転舵軸12の最大移動範囲内において一致しないように設定される。このため、回転角αの値と回転角βの値との組み合わせと、転舵軸12の絶対位置P1とは1対1で対応する。したがって、2つの回転角α,βの組み合わせに基づき、転舵軸12の絶対位置P1を即時に検出することが可能である。位置検出回路51により演算される絶対位置P1の演算範囲の中点が原点、すなわち車両が直進走行しているときの転舵軸12の位置である転舵中立位置(転舵角θwa,θwb=0°)として設定される。
位置検出回路61は、第1の回転角センサ31を通じて検出される第1のモータ17の回転角α、および第2の回転角センサ32を通じて検出される第2のモータ18の回転角βを取り込み、これら取り込まれる回転角α,βに基づき転舵軸12の絶対位置P2を演算する。ただし、位置検出回路61は、第1の制御装置41のバックアップ用であって、第1の制御装置41が正常に動作している通常の状態においては機能が停止した状態に維持される。
第1のタイロッド14aは転舵軸12に対して第1の傾角θaをなして設けられる。第2のタイロッド14bは転舵軸12に対して第2の傾角θbをなして設けられる。このため、転舵軸12がその中立位置P0を基準として負の最大位置-Pmaxあるいは正の最大位置+Pmaxに近づくほど、転舵軸12に対する第1のタイロッド14aの第1の傾角θa、および第2のタイロッド14bの第2の傾角θbは、より大きな値となる。そして、第1の傾角θaの値がより大きくなるほど、転舵軸12に対して作用するラジアル荷重F1zの値、ひいては曲げモーメントM1の値がより大きくなる。また、第2の傾角θbの値がより大きくなるほど、転舵軸12に対して作用するラジアル荷重F2zの値、ひいては曲げモーメントM2の値がより大きくなる。
(1)転舵軸12の位置に応じて第1のタイロッド14aと転舵軸12とのなす角度である第1の傾角θaの値、および第2のタイロッド14bと転舵軸12とのなす角度である第2の傾角θbの値が変化する。また、転舵軸12の位置に対して第1の傾角θaと第2の傾角θbとは互いに異なる値になるところ、これら第1の傾角θaおよび第2の傾角θbに応じて転舵軸12に作用するラジアル荷重F1z,F2zの大きさが変化する。このため、転舵軸12の位置に応じて第1のモータ17および第2のモータ18が発生するトルクを配分することにより、より大きい値のラジアル荷重が作用する側のボールねじにおける負荷集中を抑制することが可能である。すなわち、第1のボールねじBS1および第2のボールねじBS2の運動負荷を均一な状態に近づけることが可能である。したがって、第1のボールねじBS1および第2のボールねじBS2の製品寿命、ひいては転舵装置10の製品寿命を維持向上させることが可能である。
つぎに、転舵装置の第2の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、転舵輪に対するタイロッドの連結位置の点で第1の実施の形態と異なる。
<他の実施の形態>
なお、第1および第2の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
12…転舵軸
14a…第1のタイロッド
14b…第2のタイロッド
15a…第1の転舵輪
15b…第2の転舵軸
17…第1のモータ
18…第2のモータ
41…第1の制御装置
42…第2の制御装置
BS1…第1のボールねじ
BS2…第2のボールねじ
DR1…第1の配分比率
DR2…第2の配分比率
I*…電流指令値
M1,M2…モーメント
P0…中立位置
Claims (5)
- 車両の転舵輪に連結されるタイロッドと、
両端に前記タイロッドがそれぞれ角度をなして揺動可能に連結される転舵軸であって、軸方向に直線運動することで前記タイロッドを介して車両の転舵輪を転舵させる転舵軸と、
前記転舵軸に付与される駆動力の元となるトルクを発生する2つのモータと、
前記2つのモータの回転運動をそれぞれ個別に前記転舵軸の直線運動に変換する2つのボールねじであって、その雄ねじ溝が前記転舵軸の外周面における軸方向に異なる位置に形成される2つのボールねじと、
前記モータのトルクを前記ボールねじに伝達する伝達機構と、
前記2つのモータをそれぞれ個別に制御する2つの制御装置と、を備え、
前記2つの制御装置のうちいずれか一方の制御装置は、前記2つのモータに発生させるべきトルクの合計値に応じた電流指令値を演算するとともに、その演算される電流指令値を前記転舵軸の軸方向の位置に応じて変わる比率で前記モータごとに配分し、
前記2つの制御装置は、それぞれ自己の制御対象であるモータに配分される個別の電流指令値に応じた電流を自己の制御対象であるモータへ供給する転舵装置。 - 前記転舵軸の両端にはそれぞれ前記転舵輪からの逆入力荷重に応じた前記2つのボールねじを支点とするモーメントが作用すること、および前記モーメントは前記タイロッドが前記転舵軸の両端に角度をなして揺動可能に連結されることに起因して前記転舵軸の軸方向の位置に応じて変化することを前提として、
前記電流指令値を演算する制御装置は、前記モーメントの値が大きい側の前記ボールねじに対応するモータに対する前記電流指令値の配分比率を減少させる一方、モーメントの値が小さい側の前記ボールねじに対応する前記モータに対する電流指令値の配分比率を増加させる請求項1に記載の転舵装置。 - 前記転舵軸の中立位置を基準とする軸方向の位置変化に対する第1のボールねじに対応するモータに対する電流指令値の配分比率の変化特性と、前記転舵軸の中立位置を基準とする軸方向の位置変化に対する第2のボールねじに対応するモータに対する電流指令値の配分比率の変化特性とは、互いに逆特性を有している請求項1または請求項2に記載の転舵装置。
- 前記転舵軸が中立位置を基準として移動するほどその移動する側と反対側に位置するボールねじに作用するモーメントの値が大きくなる特性を有していることを前提として、
前記電流指令値を演算する制御装置は、前記転舵軸が中立位置を基準として移動するほどその移動する側と反対側のボールねじに対応するモータに対する前記電流指令値の配分比率をより減少させる一方、前記移動する側のボールねじに対応するモータに対する前記電流指令値の配分比率をより増加させる請求項3に記載の転舵装置。 - 前記転舵軸がその中立位置を基準として移動するほどその移動する側に位置するボールねじに作用するモーメントの値が大きくなる特性を有していることを前提として、
前記電流指令値を演算する制御装置は、前記転舵軸が中立位置を基準として移動するほどその移動する側のボールねじに対応するモータに対する前記電流指令値の配分比率をより減少させる一方、前記移動する側と反対側のボールねじに対応するモータに対する前記電流指令値の配分比率をより増加させる請求項3に記載の転舵装置。
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