JPH09156522A - 操舵装置 - Google Patents

操舵装置

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JPH09156522A
JPH09156522A JP7315482A JP31548295A JPH09156522A JP H09156522 A JPH09156522 A JP H09156522A JP 7315482 A JP7315482 A JP 7315482A JP 31548295 A JP31548295 A JP 31548295A JP H09156522 A JPH09156522 A JP H09156522A
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裕 川口
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Tetsuji Muto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は操舵入力軸と操舵出力手段とを分離す
ると共に操舵入力軸の操舵を検出し、その操舵量に応じ
てアクチュエータを駆動して操舵制御を行う操舵装置に
関し、アクチュエータ間における相互干渉の発生を防止
することを課題とする。 【解決手段】ステアリングハンドル2の操舵を操舵角セ
ンサ5により検知し、操舵角センサ5が出力する信号に
基づいて操舵出力手段に設けられたアクチュエータを駆
動し操舵制御を行う操舵装置において、操舵出力手段を
タイロッド7とピニオンシャフト12とにより構成し、
またアクチュエータとして第1及び第2の駆動モータ1
4,15を設け、一方の第1の駆動モータ14をタイロ
ッド7に配設すると共に第2の駆動モータ15をピニオ
ンシャフト12に配設し、これにより第1及び第2の駆
動モータ14,15が同軸直結しない構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は操舵装置に係り、特
に操舵入力軸と操舵出力手段とを分離すると共に操舵入
力軸の操舵を検出し、その操舵量に応じてアクチュエー
タを駆動して操舵制御を行う操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ステアリングハンドルとタイヤ操
舵軸とを機械的に分離した操舵装置が注目されている。
この操舵装置は、運転者によるステアリングハンドルの
操作量をセンサにより検出し、コンピュータを用いてそ
の操作量に応じた駆動信号をタイヤ操舵軸を駆動するア
クチュエータに送信し、これによりタイヤ操舵軸を駆動
させて操舵を行う構成とされている。
【0003】この構成の操舵装置では、センサから出力
された信号に運転状態に応じて各種補正を行い駆動信号
を出力することが可能であるため操舵感の向上を図るこ
とができる。また、ステアリングハンドルとタイヤ操舵
軸とが分離されているため、操舵装置を車両に組み込む
際の自由度を向上させることができる。
【0004】この種の操舵装置として、例えば特開平4
−38270号公報に開示されたものがある。同公報に
開示された操舵装置は、ステアリングハンドルの操作を
操舵検知センサにより検出し、この操舵検知センサが出
力する検知信号を第1及び第2のコントローラに夫々独
立して入力させる構成とされている。
【0005】また、同公報に開示された操舵装置は第1
及び第2の転舵モータ(アクチュエータ)を有してい
る。そして、上記の第1及び第2のコントローラは、操
舵検知センサの検知信号に基づき並行して操舵指令信号
を演算処理し、各コントローラが出力する操舵指令信号
により第1及び第2の転舵モータは駆動しタイヤを転舵
させる構成とされていた。
【0006】このため、第1及び第2のコントローラの
何れか一方、或いは第1及び第2の転舵モータの何れか
一方に故障が発生した場合であっても、他方のコントロ
ーラ及び転舵モータで操舵を行うことができるため、操
舵装置の信頼性を高めることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の操舵
装置は、第1及び第2の転舵モータが同軸上に設けられ
た構成とされていた。このため、2個の転動モータ間の
出力に基づく捩じり振動により相互干渉が発生し易く、
車両に振動やふらつき感が発生するおそれがあるという
問題点があった。
【0008】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、操舵出力軸を駆動する複数のアクチュエータが相
互に干渉しないよう配設することにより、アクチュエー
タ間における相互干渉の発生を防止した操舵装置を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、操舵入力軸の操舵を操舵検知手段により
検知し、前記操舵検知手段が出力する操舵検知信号に基
づいて操舵出力手段に設けられたアクチュエータを駆動
し操舵制御を行う操舵装置において、前記操舵出力手段
を互いに噛合するピニオンシャフトとタイロッドとを具
備する構成とすると共に前記アクチュエータを2個設
け、一方のアクチュエータを前記ピニオンシャフトに配
設し、他方のアクチュエータを前記タイロッドに配設し
たことを特徴とするものである。
【0010】上記のように、一方のアクチュエータをピ
ニオンシャフトに配設し、他方のアクチュエータをタイ
ロッドに配設することにより、2個のアクチュエータを
同軸直結した構成とすることなく配設することが可能と
なる。よって、2個のアクチュエータを同軸直結した際
に発生する捩じり振動等による相互干渉を防止すること
ができ、操舵性を向上することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面と共に説明する。図1は本発明の第1実施例である
操舵装置1を示している。図中、2は運転者に操作され
るステアリングハンドルであり、ステアリングシャフト
(操舵入力軸)3を介して反力モータ4に接続されてい
る。
【0012】この反力モータ4は、ステアリングハンド
ル2の操作時に手応え感(操舵反力)を付与するために
設けられており、操舵用コンピュータ(以下、ECUと
いう)6により発生する手応え感を可変しうる構成とな
っている。尚、所定の手応え感を付与できる構成であれ
ば、反力モータ4に代えてバネ等を用いることも可能で
ある。
【0013】また、ステアリングシャフト3には、運転
者が操作したステアリングハンドル2の操舵角度(δ)
を検出する操舵角度検出手段(以下、操舵角センサとい
う)5が配設されている。この操舵角センサ5は例えば
ポテンションメータ等のアナログ式センサであり、EC
U6に対し操舵角信号を送信する。この操舵角センサ5
が出力する操舵角信号より、いわゆるハンドル切れ角を
検知することができる。尚、上記したステアリングシャ
フト3,反力モータ4,及び操舵角センサ5は、車両の
ダッシュボード部分に配設される。
【0014】一方、7はタイロッド(操舵出力軸)であ
り、図中矢印X1,X2方向に移動可能な構成とされて
いる。このタイロッド7の両端部にはタイヤ8が夫々配
設されており、このタイヤ8はタイロッド7が矢印X
1,X2方向に移動することにより転舵される構成とさ
れている。
【0015】更に、タイロッド7には、ストロークセン
サ9及び軸力センサ10が配設されている。ストローク
センサ9はタイロッド7のX1,X2方向に対する移動
量であるストローク量(S)を検出するセンサであり、
ストロークセンサ9で検出されたストローク量(S)は
ストローク信号としてECU6に送信される。
【0016】また、軸力センサ10はタイロッド7の移
動力を検出するセンサであり、この軸力センサ10によ
りタイヤ反力(路面がタイヤ8を押し戻す横力)を示す
タイロッド軸力(T)を検知することができる。軸力セ
ンサ10で検出されたタイロッド軸力(T)は、軸力信
号としてECU6に送信される。尚、ECU6には車速
センサ16も接続されており、車速センサ16で検出さ
れた車速(V)は車速信号としてECU6に送信される
構成とされている。
【0017】更に、タイロッド7の所定位置にはラック
ギヤ11が形成されており、またこのラックギヤ11に
はピニオンシャフト12に形成されたピニオンギヤ13
が噛合している。即ち、タイロッド7とピニオンシャフ
ト12は、ラックアンドピニオン機構により接続された
構成とされている。このラックギヤ11を有するタイロ
ッド7及びピニオンギヤ13を有するピニオンシャフト
12は、協働してタイヤ8を転舵する操舵出力手段とし
て機能する。
【0018】また本実施例では、この操舵出力手段を駆
動するアクチュエータとして2個の駆動モータ14,1
5を用いている。第1の駆動モータ14はタイロッド7
に配設されており、このタイロッド7を直接的にX1,
X2方向に選択的に直線駆動する構成とされている。
【0019】また、第2の駆動モータ15はピニオンシ
ャフト12に配設されており、このピニオンシャフト1
2を回転駆動する構成とされている。第2の駆動モータ
15によりピニオンシャフト12が回転すると、この回
転力はピニオンギヤ13,ラックギヤ11を介してタイ
ロッド7に伝達され、よってタイロッド7はX1,X2
方向に駆動される。
【0020】即ち、タイヤ8を転舵するタイロッド7
は、第1及び第2の駆動モータ14,15を駆動源とし
て駆動する構成とされている。従って、1個のモータに
よりタイロッド7を駆動する構成に比べて各駆動モータ
14,15の負荷分担を小さくすることができ、各駆動
モータ14,15の小容量化及び小型化を図ることがで
きる。従って、各駆動モータ14,15の配設位置の自
由度を向上させることができる。
【0021】上記した第1及び第2の駆動モータ14,
15は共にECU6に接続されており、ECU6が出力
する駆動信号に基づき駆動力が制御される構成とされて
いる。また、ECU6から出力される駆動信号は、各駆
動モータ14,15に独立して送信される構成とされて
いる。このため、仮に一方の駆動モータに接続された送
信配線が断線したとしても、他方の駆動モータの送信配
線は生きているため操舵が不能となるようなことはなく
信頼性の向上が図られている。
【0022】ここで、第1及び第2の駆動モータ14,
15の配設位置に注目すると、前記したように第1駆動
モータ14はタイロッド7に配設されており、また第2
の駆動モータ15はピニオンシャフト12に配設されて
いる。また、タイロッド7とピニオンシャフト12は、
ラックギヤ11とピニオンギヤ13が噛合することによ
り接続されているために同軸とはなっていない。従っ
て、第1及び第2の駆動モータ14,15も同軸直結し
た構成とはなっていない。
【0023】上記のように、本実施例では第1及び第2
の駆動モータ14,15が同軸直結することなく配設さ
れているため、従来構成の操舵装置のように2個のアク
チュエータを同軸直結した際に発生する捩じり振動等に
よる相互干渉を防止することができる。これにより、捩
じり振動等による相互干渉に起因して発生する振動や車
両のふらつき感の発生を防止でき、操舵性を向上するこ
とができる。
【0024】続いて、上記構成とされた操舵装置1の動
作について説明する。上記構成とさたれ操舵装置1にお
いて、運転者によりステアリングハンドル2が操作され
ステアリングシャフト3が回転すると、操舵角センサ5
はこれを検出してECU6に操舵角度(δ)を示す操舵
角信号を送信する。またECU6に対し、軸力センサ1
0からはタイヤ反力(T)を示す軸力信号が、また車速
センサ16からは車速(V)を示す車速信号が常時入力
されている。
【0025】ECU6は、上記の操舵角信号,操舵角信
号,及び車速信号等に基づきタイロッド7のストローク
量(目標ストローク量Sp)を演算する。続いてECU
6はこの目標ストローク量Spに対応した第1及び第2
の駆動モータ14,15に供給する電流値を演算し、E
CU6内に配設されたドライバー(図示せず)を介して
各駆動モータ14,15に所定の駆動電流を供給する。
これにより、第1及び第2の駆動モータ14,15は駆
動してタイロッド7を移動付勢し、よってタイヤ8は運
転者の操舵操作に対応して転舵される。
【0026】また、ECU6にはストロークセンサ9か
らタイロッド7のストローク量(S)を示すストローク
信号が供給されている。よって、ECU6はタイロッド
7が目標ストローク量Spだけ移動した時点で各駆動モ
ータ14,15に対する駆動電流の供給を停止させる。
この構成とすることにより、単に各駆動モータ14,1
5を電流制御する構成に比べて操舵制御を高精度に行う
ことができる。
【0027】また、上記のようにECU6により操舵制
御を行う構成とすることにより、例えば車速(V)が遅
い時は操舵角度(δ)に対してストローク量(S)を大
きくすることにより見かけのギヤ比を小さくし、逆に車
速(V)が速い時は操舵角度(δ)に対してストローク
量(S)を小さくすることにより見かけのギヤ比を大き
くするよう制御することも可能となる。更に、ラックギ
ヤ11とピニオンギヤ13のギヤ比等に基づき、第1の
駆動モータ14及び第2の駆動モータ15に発生させる
駆動力分担割合を適宜設定することも容易に行うことが
できる。
【0028】尚、上記した実施例では、車両の運転状態
を示す信号として車速(V)のみを取り込む構成を示し
たが、この他に例えば路面摩擦の状態を示すμ信号をE
CU6に取り込む構成とすることにより、操舵角度
(δ)とストローク量(S)との特性、及び操舵角度
(δ)と反力(反力モータ4が発生する反力)との特性
等を運転者のフィーリングに最も適した特性に設定する
ことが可能となる。
【0029】続いて、本発明の第2実施例について説明
する。図2は本発明の第2実施例である操舵装置20を
示している。尚、図2において図1に示した第1実施例
に係る操舵装置1と同一構成については同一符号を附し
てその説明を省略する。
【0030】前記した第1実施例に係る操舵装置1は、
タイロッド7を駆動するアクチュエータとして第1及び
第2の駆動モータ14,15を用いた。これに対し、本
実施例に係る操舵装置20は、第1駆動モータ14に代
えて油圧シリンダ21をタイロッド7を駆動するアクチ
ュエータとして用いたことを特徴とするものである。即
ち、本実施例に係る操舵装置20は油圧シリンダ21と
駆動モータ15の2個のアクチュエータによりタイロッ
ド7を駆動する構成とされている。以下、操舵装置20
の構成について詳述する。
【0031】油圧シリンダ21は、後述するコントロー
ルバルブ22により駆動制御され、タイロッド7をX
1,X2方向に選択的に駆動する構成とされている。こ
の油圧シリンダ21には、シリンダ内の圧力を検出する
圧力センサ26が配設されており、圧力センサ26で検
出されたシリンダ内圧力(P)は圧力信号としてECU
6に送信される。
【0032】また、図中23は油液を貯留するリザーバ
であり、このリザーバ23内の油液はポンプ24により
コントロールバルブ22に圧送される構成とされてい
る。また、ポンプ24とコントロールバルブ22とを接
続する給油配管46にはアキュムレータ25が配設され
ており、コントロールバルブ22に圧送される油液の圧
力が一定となるよう構成されている。
【0033】ここで、油圧シリンダ21及びコントロー
ルバルブ22の構成を図3を用いて更に詳述する。油圧
シリンダ21はシリンダボディー27内にピストン28
を有した構成とされており、ピストン28はタイロッド
7に一体的に配設されている。このピストン28はシリ
ンダボディー27内を液密にX1,X2方向に移動しう
る構成とされており、ピストン28によりシリンダボデ
ィー27は右室29及び左室30に液密に画成される。
更に、右室29にはコントロールバルブ22と接続され
る配管31が接続されると共に、左室30には同じくコ
ントロールバルブ22と接続される配管32が接続され
ている。
【0034】一方、本実施例ではコントロールバルブ2
2としてスプールバルブ構造のものを用いてる。このコ
ントロールバルブ22は、バルブボディー33の内部に
液密に摺動可能な構成でスプール34が配設されてい
る。このスプール34を挟んだバルブボディー33の両
側部には一対のフォースモータ35,36が配設されて
いる。
【0035】各フォースモータ35,36は磁石37,
38とムービィングコイル39,40とにより構成され
ており、ムービィングコイル39,40はECU6に接
続されている。そして、ECU6から選択的にムービィ
ングコイル39,40に電流が供給されることにより、
フォースモータ35,36はスプール34をX1方向或
いはX2方向に選択的に駆動する。
【0036】尚、各フォースモータ35,36に通電さ
れていない場合は、バルブボディー33内の油圧反力室
44,45に配設されたコイルスプリング43によりス
プール34はバルブボディー33の中央位置に位置する
構成とされている。また、前記した右室29に接続され
た配管31は、途中で二股状に分岐されてバルブボディ
ー33の所定位置に形成された右室用ポート41a,4
1bに接続されている。同様に、左室30に接続された
配管32も途中で二股状に分岐され、バルブボディー3
3の所定位置に形成された左室用ポート42a,42b
に接続されている。
【0037】また、ポンプ24から油液が圧送される給
油配管46は、途中で二股状に分岐されてバルブボディ
ー33の所定位置に形成された給油ポート47a,47
bに接続されている。更に、リザーバ23に油液を還流
する還流配管48も途中で二股状に分岐されてバルブボ
ディー33の所定位置に形成された還流ポート49a,
49bに接続されている。尚、図中50はポンプ24を
駆動するモータを示している。
【0038】続いて、上記構成とされた操舵装置20の
動作について説明する。尚、以下の説明では、ECU6
から供給される電流によりフォースモータ35,36が
選択的に駆動し、スプール34がX1方向に移動した場
合の動作を例に挙げて説明する。
【0039】スプール34がX1方向に移動することに
より、給油ポート47bと右室用ポート41bとが連通
すると共に、還流ポート49aと左室用ポート42aが
連通する。また、他のポートはスプール34により閉鎖
された状態となる。このため、ポンプ24で生成された
高圧の油液は給液配管46からコントロールバルブ2
2,配管31を介して右室29に流入する。これによ
り、油圧シリンダ21のピストン28はX1方向に移動
し、タイヤ8は図3に矢印B2で示す方向に転舵され
る。また、ピストン28がX1方向に移動することによ
り左室30の容積は小さくなるが、還流ポート49aと
左室用ポート42aとが連通しているため、左室30内
の油液は配管32,コントロールバルブ22を介して還
流配管48に流入してリザーバ23に還流される。
【0040】一方、ECU6から供給される電流により
フォースモータ35,36が選択的に駆動されスプール
34がX2方向に移動した場合は、給油ポート47aと
左室用ポート42aとが連通すると共に、還流ポート4
9bと右室用ポート41bが連通する。また、他のポー
トはスプール34により閉鎖された状態となる。
【0041】このため、ポンプ24で生成された高圧の
油液は給液配管46からコントロールバルブ22,配管
32を介して左室30に流入する。これにより、ピスト
ン28はX2方向に移動し、タイヤ8は図3に矢印B1
で示す方向に転舵される。また、ピストン28がX1方
向に移動することにより右室29の容積は小さくなる
が、還流ポート49bと右室用ポート41bとが連通し
ているため、右室29内の油液は配管31,コントロー
ルバルブ22を介して還流配管48に流入してリザーバ
23に還流される。
【0042】また、ECU6には圧力センサ26からシ
リンダ内圧力(P)及びストロークセンサ9からタイロ
ッド7のストローク量(S)を示すストローク信号が供
給されている。よって、ECU6は、シリンダ内圧力
(P)及びストローク量(S)からタイロッド7の移動
状態を検知することができ、タイロッド7が目標ストロ
ーク量Spだけ移動した時点で駆動モータ15及びムー
ビィングコイル39,40に対する電流の供給を停止さ
せることができる。
【0043】これにより、単に駆動モータ15及びムー
ビィングコイル39,40を電流制御する構成に比べて
操舵制御を高精度に行うことができる。尚、圧力センサ
26とストロークセンサ9は必ずしも両方設ける必要は
なく、何れか一方だけでも上記の効果を実現することは
可能である。
【0044】一方、ECU6からフォースモータ35,
36に対し選択的に電流が供給される際、駆動モータ1
5に対しても電流供給が行われる。即ち、本実施例に係
る操舵装置20も、油圧シリンダ21と駆動モータ15
の2個のアクチュエータによりタイロッド7を駆動する
構成とされている。従って、仮にECU6とムービィン
グコイル39,40とを接続する配線、或いはECU6
と駆動モータ15とを接続する配線の何れか一方が断線
しても、他方の配線は生きているため操舵が不能となる
ようなことはなく信頼性の向上が図られている。
【0045】また、本実施例に係る操舵装置20も、油
圧シリンダ21と駆動モータ15が同軸直結することな
く配設されているため、捩じり振動等による相互干渉を
防止することができる。よって、捩じり振動等による相
互干渉に起因して発生する振動や車両のふらつき感の発
生を防止でき、操舵性を向上することができる。
【0046】更に、本実施例では2個有するアクチュエ
ータの一方としてエネルギー密度の高い油圧シリンダ2
1を設けているため、駆動モータ15の負荷分担を小さ
くすることができ、駆動モータ15の小容量化及び小型
化を図ることができる。続いて、本発明の第3実施例に
ついて説明する。
【0047】図4は本発明の第3実施例である操舵装置
60を示している。尚、図4において図2及び図3に示
した第2実施例に係る操舵装置20と同一構成について
は同一符号を附してその説明を省略する。前記した第2
実施例に係る操舵装置20は、アクチュエータとして駆
動モータ15と共に油圧シリンダ21をタイロッド7を
駆動するアクチュエータとして用い、これをコントロー
ルバルブ22,リザーバ23,ポンプ24,及びアキュ
ムレータ25等により構成される油圧系により駆動する
構成とされていた。
【0048】これに対し本実施例に係る操舵装置60
は、二つの油圧系を設け、この第1及び第2の油圧系6
1,62により油圧シリンダ21を駆動するよう構成し
たことを特徴とするものである。第1及び第2の油圧系
61,62は同一構成とされており、また各油圧系6
1,62を構成する構成要素は第2実施例で示した構成
要素と同一であるため、第1の油圧系61の構成要素を
示す符号には“A”を付記し、第2の油圧系62の構成
要素を示す符号には“B”を付記して示すものとする。
【0049】本実施例に係る操舵装置60は、油圧シリ
ンダ21が第1及び第2の油圧系61,62により駆動
する構成とされているため、仮にECU6とコントロー
ルバルブ22Aとを接続する配線、或いはECU6とコ
ントロールバルブ22Bとを接続する配線の何れか一方
が断線しても、他方の配線は生きているため操舵が不能
となるようなことはなく信頼性の向上が図られている。
【0050】また、本実施例に係る操舵装置20では、
油圧シリンダ21を第1及び第2の油圧系61,62に
より駆動して操舵を行う構成であるため、油圧シリンダ
21において捩じり振動等による相互干渉が発生するこ
とのない構成となっている。よって、捩じり振動等によ
る相互干渉に起因して発生する振動や車両のふらつき感
の発生を防止でき、操舵性を向上することができる。
【0051】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、2個のアク
チュエータを同軸直結した際に発生する捩じり振動等に
よる相互干渉を防止することができ、操舵性を向上する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例である操舵装置を示す構成
図である。
【図2】本発明の第2実施例である操舵装置を示す構成
図である。
【図3】本発明の第2実施例である操舵装置に用いるコ
ントロールバルブを説明するための図である。
【図4】本発明の第3実施例である操舵装置を示す構成
図である。
【符号の説明】
1,20,60 操舵装置 2 ステアリングハンドル 3 ステアリングシャフト 5 操舵角センサ 6 ECU 7 タイロッド 8 タイヤ 10 軸力センサ 11 ラックギヤ 12 ピニオンシャフト 13 ピニオンギヤ 14 第1の駆動モータ 15 第2の駆動モータ 16 車速センサ 21 油圧シリンダ 22,22A,22B コントロールバルブ 23,23A,23B リザーバ 24,24A,24B ポンプ 26 圧力センサ 28 ピストン 29 右室 30 左室 34 スプール 35,36 フォースモータ 37,38 磁石 39,40 ムービィングコイル 61 第1の油圧系 62 第2の油圧系

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操舵入力軸の操舵を操舵検知手段により
    検知し、前記操舵検知手段が出力する操舵検知信号に基
    づいて操舵出力手段に設けられたアクチュエータを駆動
    し操舵制御を行う操舵装置において、 前記操舵出力手段を互いに噛合するピニオンシャフトと
    タイロッドとを具備す構成とすると共に前記アクチュエ
    ータを2個設け、 一方のアクチュエータを前記ピニオンシャフトに配設
    し、他方のアクチュエータを前記タイロッドに配設した
    ことを特徴とする操舵装置。
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