WO2014057516A1 - 操舵装置 - Google Patents

操舵装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014057516A1
WO2014057516A1 PCT/JP2012/006501 JP2012006501W WO2014057516A1 WO 2014057516 A1 WO2014057516 A1 WO 2014057516A1 JP 2012006501 W JP2012006501 W JP 2012006501W WO 2014057516 A1 WO2014057516 A1 WO 2014057516A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
actuator
shaft
rotation
clutch device
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/006501
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤　公一
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Priority to PCT/JP2012/006501 priority Critical patent/WO2014057516A1/ja
Publication of WO2014057516A1 publication Critical patent/WO2014057516A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0475—Controlling other elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Definitions

  • the present invention relates to a steering device, and more particularly to a steering device used for a vehicle.
  • steer-by-wire systems various systems related to steering of automobiles, so-called steer-by-wire systems, have been developed for practical use.
  • a coupling mechanism that mechanically couples the steering wheel and the steered wheel separately from the steer-by-wire system, or a similar mechanism, It is common to prepare a mechanism for so-called fail-safe.
  • the steer-by-wire system detects inputs from the driver, for example, torque and steering angle with sensors, and obtains a steering angle suitable for the traveling state of the vehicle together with information from other vehicle sensors, The angle command value is sent to the steering actuator to actually steer the wheels.
  • the output of the motor used as the steering actuator is determined on the assumption of a steering operation (during stationary operation) when the vehicle is stopped at which the force required for steering is maximized, and a large motor with high output is required.
  • the steering mechanism and the steering mechanism are mechanically connected by connecting the clutch mechanism at the time of stationary, and the driving of the steering power motor and the reaction force motor is performed.
  • a vehicle steering apparatus has been devised that steers wheels by controlling the wheel (see Patent Document 1). According to this vehicle steering device, the output of the turning power motor at the time of stationary can be suppressed, and the turning power motor can be reduced in size.
  • the above-described vehicle steering device assists the output of the steered power motor by driving the reaction force motor by connecting the clutch mechanism at the time of stationary. Therefore, when the necessary turning force suddenly decreases in this state, the large turning force that has been added to steer the tires works to the steering shaft side and the steering shaft moves more than necessary. There is a risk of so-called self-steering. Therefore, there is room for improvement in the feeling during steering.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a new technique capable of improving the steering feeling in the steering device.
  • a steering apparatus includes a first rotating shaft provided on a steering side, a second rotating shaft provided on a steered side, and the first rotating shaft.
  • a first actuator that enables a reaction force on the steering side to be generated by generating a rotational force transmitted to the rotating shaft of the steering wheel, and a steering by generating a rotational force transmitted to the second rotating shaft
  • a second actuator that enables wheel steering on the side, a clutch device that switches connection and disconnection of a rotational force transmission path between the first rotation shaft and the second rotation shaft, and the clutch
  • the reaction force creation control on the steering side by the first actuator is performed according to the input to the first rotation shaft
  • the second actuator Perform steering position control on the steering side Including control device and, the.
  • the clutch device is configured to allow a predetermined amount of relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft in a state where the torque transmission path is connected,
  • the control device acquires information that is expected to be insufficient for the output required for turning position control by the second actuator, or when it acquires information for which the output is insufficient, the first actuator
  • the clutch device is switched to connect the rotational force transmission path so that the rotational force applied to the first rotational shaft can be transmitted to the second rotational shaft.
  • the output required for the turning position control by the first actuator is provided in the situation where the output required for the turning position control by the second actuator is expected to be insufficient or the output is insufficient. Can be supplemented. Further, according to this aspect, even when the torque transmission path between the first rotating shaft and the second rotating shaft is connected by the clutch device, the first rotating shaft and the second rotating shaft are connected. The first rotation shaft can be separated from the second rotation shaft because a predetermined amount of relative rotation is allowed between the first rotation shaft and the second rotation shaft. Therefore, even if the output required for the turning position control by the second actuator is suddenly reduced, the rotational force applied to the second rotation shaft is transmitted to the first rotation shaft and the first rotation shaft is transmitted. The situation where the rotation shaft of 1 rotates is suppressed.
  • the control device sets a turning target position in turning position control to a relative rotation of the first rotation shaft and the second rotation shaft.
  • the angle difference may be changed to be within a range where the predetermined amount of relative rotation is allowed, and the driving of the second actuator may be controlled based on the changed steering target position.
  • the first rotary shaft to which the rotational force is applied by the first actuator is used to compensate for the shortage of output necessary for turning position control in a state where the rotational force transmission path is connected.
  • the rotation of the first rotation shaft to the other may be allowed.
  • the first rotating shaft has a plurality of grooves formed on the inner periphery or the outer periphery thereof in the circumferential direction at intervals
  • the second rotating shaft is coaxial with the first rotating shaft and has at least one You may arrange
  • the clutch device includes an engagement portion provided on the second rotation shaft so as to be movable in a radial direction of the second rotation shaft, and an advance / retreat mechanism for moving the engagement portion in a direction toward the groove portion. And may be further provided.
  • the engagement portion may have a shape that allows rotation of at least one of the second rotation shafts in a state of entering the groove portion.
  • the engagement portion is retracted from the groove portion by the advance / retreat mechanism, so that the cutting state in which the rotational force is not transmitted between the first rotation shaft and the second rotation shaft can be achieved.
  • the engaging portion is the two side surfaces of the groove portion. Since the other is engaged with the other side surface in the rotational direction, the rotational force of the first rotational shaft can be transmitted to the second rotational shaft.
  • the engagement portion is engaged with one of the two side surfaces of the groove portion on the one rotation direction side, so that the first rotation shaft The rotational force can be transmitted to the second rotation shaft.
  • the advance / retreat mechanism may include a third actuator that is driven by electricity, and an urging member that urges the engaging portion toward the groove.
  • a third actuator that is driven by electricity
  • an urging member that urges the engaging portion toward the groove.
  • This invention can improve the steering feeling in the steering device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the clutch device shown in FIG. It is sectional drawing parallel to the axis
  • the clutch device described in the following embodiments can be applied to a vehicle steering device.
  • a so-called steer-by-wire vehicle steering device that is, regardless of the steering force applied to an operation member such as a steering wheel provided in the steering unit, under the electrical control, by the power of the power source provided in the steering unit, This is suitable for a vehicle steering apparatus in which wheels (tires) are steered in accordance with the operation of the operation member.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus according to the present embodiment.
  • the vehicle steering apparatus 10 includes a steering wheel 12, a steering angle sensor 14, a torque sensor 16, a steering reaction force motor 18, an intermediate shaft 20, a turning angle sensor 22, a turning motor 24, and tires 26.
  • the control device 28 and the clutch device 29 are provided.
  • the steering actuator 30 includes a steering angle sensor 14, a torque sensor 16, and a steering reaction force motor 18.
  • the steered actuator 32 includes a steered angle sensor 22 and a steered motor 24.
  • the control device 28 controls the steering reaction force motor 18 and the turning motor 24 based on information from various sensors included in the steering actuator 30 and the turning actuator 32.
  • control device 28 has a steering ECU 28a and a steering ECU 28b.
  • the steering ECU 28a controls driving of the steering reaction force motor 18 based on information acquired from the steering angle sensor 14, the torque sensor 16, and the like.
  • the turning ECU 28b controls the driving of the turning motor 24 based on information acquired from the turning angle sensor 22 and the like. Further, the steering ECU 28a and the steering ECU 28b are configured to communicate with each other as necessary.
  • the handle 12 is disposed on the driver's seat side in the passenger compartment and functions as a steering member that is rotated by the driver to input a steering amount.
  • a main shaft 13 to which an input from the handle 12 is transmitted is connected between the handle 12 and the clutch device 29.
  • the steering angle sensor 14 detects the rotation angle of the handle 12 as a steering amount input by the driver, and outputs the detected value to the steering ECU 28a.
  • the steering angle sensor 14 functions as a detection unit that detects information according to the operation amount of the handle 12.
  • the torque sensor 16 detects a torque corresponding to the steering amount of the handle 12.
  • the steering reaction force motor 18 applies a reaction force to the handle 12 to make the driver feel a steering reaction force corresponding to the rotation angle of the handle 12 detected by the steering angle sensor 14 based on the control of the steering ECU 28a.
  • the steering ECU 28a and the steering ECU 28b are composed of, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and a data bus that interconnects them, and according to a program stored in the ROM, the rotation angle of the handle 12 as a steering amount input by the driver is determined. It functions as a control unit that detects, calculates a turning amount based on the steering amount, and controls the turning motor 24 to turn the tire 26 based on the turning amount.
  • the steered motor 24 constitutes a part of the steered actuator 32 that operates in the vehicle width direction a rack bar extending in the vehicle width direction connected to the tire 26 via a tie rod, based on the control of the steer ECU 28b.
  • the turning angle sensor 22 detects the rotation angle of the pinion of the rack and pinion mechanism 34 that constitutes a part of the turning actuator 32, and outputs the detected value to the control device 28.
  • the intermediate shaft 20 plays a role of transmitting a steering force (rotational force) from the steering actuator 30 to the steering actuator 32 as a part of a backup mechanism when the steer-by-wire system does not function.
  • the mechanical backup mechanism includes an intermediate shaft 20, a clutch device 29, a rack and pinion mechanism 34, and the like.
  • the clutch device 29 performs transmission of torque between the two rotating shafts and switching between interruptions. Although details of the structure of the clutch device 29 will be described later, in the vehicle steering device 10, when the system is normal, the connection between the steering actuator 30 and the steered actuator 32 is separated by the clutch device 29. Function. On the other hand, when the system is abnormal or when the output of a steering motor 24 described later is insufficient, the vehicle steering device 10 is mechanically connected to the steering actuator 30 and the steering actuator 32 by the clutch device 29. The tire 26 can be directly steered by operating the handle 12.
  • the vehicle steering apparatus 10 is provided on the steering side, and is provided on the main shaft 13 as the first rotation shaft connected to the handle 12 and on the steering side.
  • An intermediate shaft 20 as a second rotating shaft, and a steering reaction force motor 18 as a first actuator that can generate a reaction force on the steering side by generating a rotational force transmitted to the main shaft 13;
  • a turning motor 24 as a second actuator that enables turning of the tire on the turning side by generating a rotational force transmitted to the intermediate shaft 20, the main shaft 13, and the intermediate shaft 20;
  • Device 29 for switching between connection and disconnection of the rotational force transmission path between the two, and the rotational force transmission path is disconnected by the clutch device 29
  • the control device performs the reaction force generation control on the steering side by the steering reaction force motor 18 in accordance with the input to the main shaft 13 and the steering position control on the steering side by the steering motor 24.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the relationship between the steering angle and the turning angle.
  • the horizontal axis indicates the steering wheel angle (steering angle) on the input side
  • the vertical axis indicates the tire angle (steering angle) on the output side.
  • REND is reached, the tire angle R does not change even if the handle 12 is further rotated.
  • the target tire angle (dotted line in FIG. 2) may not be obtained with respect to changes in the steering wheel angle.
  • the output by the steering motor 24 is the target.
  • the steering position control may be insufficient.
  • SBW control corresponding to such a situation will be described.
  • the tire angle R increases corresponding to the change in the handle angle r.
  • the gear ratio between the steering wheel angle r and the tire angle R can be freely selected to some extent because the clutch device 29 disconnects the mechanical connection between the steering side and the steered side.
  • the steering of the tire 26 is performed by the driving force of the steering motor 24.
  • the control device 28 has acquired information that is expected to be insufficient for the output required for the steering position control by the steering motor 24, or has acquired information for which the output is insufficient.
  • the state of the clutch device 29 is switched to connect the rotational force transmission path so that the rotational force applied to the main shaft 13 by the steering reaction motor 18 can be transmitted to the steering actuator 32 via the intermediate shaft 20. .
  • the information that is expected to be insufficient for the output required for the steered position control by the steered motor 24 is, for example, information indicating a situation that is assumed to be stationary (operation in which the steering wheel 12 is largely turned in a stopped state). Yes, when it is detected that the vehicle is stopped or at a very low speed by a vehicle speed sensor or an engine speed sensor (not shown), and a steering wheel angle r larger than a predetermined value is detected by the output of the steering angle sensor 14 Corresponds.
  • the information that the output necessary for the steering position control by the steering motor 24 is insufficient is, for example, the tire angle R detected by the steering angle sensor 22 with respect to the steering wheel angle r detected by the steering angle sensor 14. However, this corresponds to a case where the tire angle deviates from the target tire angle.
  • the control device 28 that has detected such information switches the state of the clutch device 29 in order to connect the aforementioned rotational force transmission path.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a main part of the clutch device according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view parallel to the axis of the clutch device according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of the clutch device shown in FIG. 4 corresponds to a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG.
  • the clutch device 29 includes an annular handle-side housing 36 provided at the end of the main shaft 13, an annular tire-side housing 38 provided at the end of the intermediate shaft 20, and the diameter of the tire-side housing 38. And a lock bar 40 as an engaging portion provided in the tire side housing 38 so as to be movable in the direction.
  • a plurality of grooves 42 are formed on the inner peripheral surface in the circumferential direction at intervals.
  • the tire-side housing 38 is provided so as to be coaxial with the handle-side housing 36, and is disposed so that at least a part thereof overlaps the handle-side housing 36 when viewed from the side of the clutch device 29.
  • the handle side housing 36 is connected to the steering actuator 30 and rotates in conjunction with the rotation of the handle 12.
  • the tire-side housing 38 is connected to the steering actuator 32 and rotates in conjunction with the steering of the tire.
  • the clutch device 29 further includes an advance / retreat mechanism 44 that advances and retracts the lock bar 40 in a direction toward the groove 42. Details of the advance / retreat mechanism 44 will be described later.
  • one lock bar 40 is arranged.
  • the lock bar 40 is slidably supported by an opening 38 a formed on the peripheral surface of the annular tire-side housing 38.
  • a spring receiving member 46 is fixed in the vicinity of the opening on the right side of the tire-side housing 38 shown in FIG.
  • a convex portion 46b is arranged on the outer peripheral surface of the small diameter portion 46a so as to correspond to the lock bar 40.
  • the convex portion 46b supports one end thereof so that the spring 50, which is an urging member, does not shift.
  • the other end of the spring 50 is supported by a recess 40 a formed in a portion of the lock bar 40 that faces the spring receiving member 46.
  • the spring 50 is compressed in the state shown in FIGS.
  • the advance / retreat mechanism 44 controls the advance / retreat of the lock bar 40 by acting on the pull bar 52 as an actuator driven by electricity, the spring 50 that urges the lock bar 40 toward the groove 42, and the lock bar 40. It has the pin 54 and the adapter 56 to which the pin 54 is fixed.
  • the pull type solenoid 52 is configured such that the shaft 52a is pulled in when energized (clutch device is OFF), and the shaft 52a is projected by the action of a return spring inside when not energized (clutch device is ON). .
  • FIG. 4 shows a state in which the pull type solenoid 52 is energized.
  • the pin 54 is engaged with the lock bar 40 in a state of entering the through hole 40b provided in the central portion of the lock bar 40. Further, the pin 54 includes a first engagement portion 54a that comes into contact with the through hole 40b of the lock bar 40 in a state where the clutch device is shown in FIG. 4, and a through hole 40b in the lock bar 40 which is described later when the clutch device is in an ON state. It has the 2nd engaging part 54b which contact
  • the pin 54 is bent so as to approach the rotation axis Ax of the clutch device 29 from the second engagement portion 54b toward the first engagement portion 54a. Note that the second engagement portion 54b does not necessarily have to contact the inner peripheral wall of the through hole 40b.
  • the adapter 56 is fixed to the shaft of the pull-type solenoid 52, and its position changes in the axial direction according to the energized state of the pull-type solenoid 52. At that time, the position of the pin 54 also changes in the axial direction.
  • the adapter 56 is pulled together with the shaft of the pull solenoid 52. At that time, the first engagement portion 54a of the pin 54 contacts the inner peripheral wall of the through hole 40b, and the lock bar 40 is restricted to a position where the clutch device 29 is in an OFF state.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view parallel to the axis of the clutch device 29 (clutch ON state) according to the present embodiment.
  • the pull-type solenoid 52 acts as a return spring so that the clutch device 29 is retracted.
  • the adapter 56 that has been moved moves to the right in FIG.
  • the position of the pin 54 inside the through hole 40b of the lock bar 40 changes, and the second engaging portion 54b of the pin 54 is located inside the through hole 40b.
  • the lock bar 40 whose position is regulated by the pin 54 can move toward the groove 42 of the handle side housing 36 (see FIG. 3).
  • the clutch device 29 is configured to allow a predetermined amount of relative rotation ⁇ between the handle side housing 36 and the tire side housing 38 with the lock bar 40 engaged with the groove 42.
  • the lock bar 40 has a shape that allows rotation of at least one of the tire-side housing 38 in a state of entering the groove 42.
  • the rotational force is transmitted from the handle side housing 36 to the tire side housing 38 via the lock bar 40 in the direction of arrow R1.
  • the steering ECU 28 a controls the steering reaction force motor 18 so that the steering reaction force motor 18 applies a rotation force in the same direction as the rotation direction of the handle 12 to the main shaft 13.
  • the steering reaction force motor 18 supplements the output necessary for the steering position control. be able to.
  • the tire angle may change rapidly. Specifically, there is a possibility that the turning shaft on the steering side rotates rapidly, and the turning shaft on the steering side connected to the turning shaft on the steering side also rotates. In particular, when the rotating shaft on the steering side and the rotating shaft on the steering side are connected in a completely locked state via the clutch device, the rotation of the rotating shaft on the steered side passes through the rotating shaft on the steering side. The steering wheel is transmitted to the steering wheel, and the steering wheel rotates independently of the driver's intention.
  • control device 28 determines the turning target position in the turning position control with the relative rotation angle difference between the main shaft 13 and the intermediate shaft 20 in the state where the torque transmission path is connected by the clutch device 29. It changes so that fixed relative rotation may be in the allowable range, and the drive of the turning motor 24 is controlled based on the changed turning target position.
  • the control device 28 switches the clutch device 29 to the connected state, and the steering target position up to that point (the steering wheel angle r is r 0 to r 1). Is changed to a new steered target position (corrected target tire angle in the range where the handle angle r is r 1 to r 4 : a two-dot chain line shown in FIG. 2).
  • the steering gear ratio in the SBW control is changed according to the range of the steering wheel angle.
  • the clutch device 29 has a steering reaction force motor 18 as shown in FIG. 3 to compensate for the shortage of output necessary for turning position control with the rotational force transmission path connected.
  • the handle-side housing 36 to which the rotational force is applied is engaged with the tire-side housing 38 from one rotation direction (R1) via the lock bar 40, the handle-side housing 36 rotates to the other side. Is configured to be allowed.
  • the clutch device 29 transmits the rotational force between the handle side housing 36 and the tire side housing 38 by retracting the lock bar 40 from the groove 42 by the advance / retreat mechanism 44. Can be in a disconnected state.
  • the lock bar 40 is formed on the two side surfaces of the groove 42. Since the other side in the rotational direction is engaged with the side surface 42 a, the rotational force of the rotational shaft of the handle side housing 36 can be transmitted to the tire side housing 38.
  • the lock bar 40 is engaged with one of the two side surfaces 42b of the groove 42 on one rotation direction side 42b.
  • the rotational force can be transmitted to the tire side housing 38. Therefore, even when the output of the steered motor 24 is insufficient when the handle 12 is returned from the stationary state to the neutral state, the lock bar 40 is engaged with the other side surface 42b of the groove 42, so that the steering reaction is reduced.
  • the turning force can be supplemented by the force motor 18.
  • the advance / retreat mechanism 44 retracts the lock bar 40 from the groove 42 with a force larger than the biasing force of the spring 50 by the operation when the pull solenoid 52 is energized, and the energization to the pull solenoid 52 is released.
  • the lock bar 40 is configured to enter the groove 42 by the biasing force of the spring 50.
  • the pull solenoid 52 is deenergized so that the lock bar 40 enters the groove 42 and the intermediate shaft 13 (handle-side housing 36) and the intermediate The connection with the wheel shaft 20 (tire side housing 38) is immediately made.
  • the vehicle steering apparatus 10 can continue the SBW control even before and after the connection of the rotational force transmission path in the clutch apparatus 29, so that the steering feeling before and after the switching of the clutch apparatus 29 is improved. Discomfort is reduced.
  • the steering reaction motor 18 is controlled by the steering ECU 28a, and the steering motor 24 is controlled by the steering ECU 28b.
  • the rotational force generated by the steering reaction force motor 18 is transmitted to the steering actuator 32 via the clutch device 29 only when the output from the steering motor 24 is insufficient. is doing. That is, it is the steering ECU 28a that always controls the steering reaction force motor 18 that feed back the lack of output from the steering motor 24. Therefore, compared with the case where the steering reaction force motor 18 and the steering motor 24 are separately controlled by the two ECUs in order to obtain a desired steering force necessary for the steering position control, the two ECUs Control interference can be prevented.
  • the present invention has been described with reference to the above-described embodiment.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention can be appropriately combined or replaced with the configuration of the embodiment. It is included in the present invention.
  • the described embodiments can also be included in the scope of the present invention.
  • the clutch device in which the lock groove is provided in the inner periphery of the handle side housing and the lock bar is provided in the tire side housing has been described.
  • the lock bar is provided in the handle side housing, and the tire side
  • the clutch device may be provided with a lock groove on the outer periphery of the housing.
  • the present invention relates to a clutch device, and is particularly used for a steering device for a vehicle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

【課題】操舵装置における操舵フィーリングを向上できる新たな技術を提供する。 【解決手段】操舵装置は、操舵側での反力創出を可能とする第１のアクチュエータと、転舵側での車輪の転舵を可能とする第２のアクチュエータと、第１の回転軸と第２の回転軸との間の回転力伝達経路の接続および切断を切り替えるクラッチ装置と、を備える。クラッチ装置は、回転力伝達経路が接続された状態で第１の回転軸と第２の回転軸との間での所定量の相対回転が許容されるように構成されており、制御装置は、第２のアクチュエータによる転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報を取得した場合、または、出力が不足している情報を取得した場合、第１のアクチュエータにより第１の回転軸に付与されている回転力が第２の回転軸に伝達できるように回転力伝達経路を接続すべくクラッチ装置を切り替える。

Description

操舵装置
　本発明は、操舵装置に関し、特に車両に用いられる操舵装置に関する。
　近年、いわゆるステアバイワイヤシステムと称される自動車の操舵に関するシステムが実用化へ向けて種々開発されている。ステアバイワイヤシステムを採用する場合、システムが失陥した場合に操舵性能を確保するために、ステアバイワイヤシステムとは別途にステアリングホイールと操舵輪とを機械的に結合する結合機構または、それに類する機構、いわゆるフェールセーフのための機構を準備しておくことが一般的である。
　また、ステアバイワイヤシステムは、運転者からの入力、例えばトルクや操舵角度をセンサで検出し、また他の車両センサからの情報とあわせて、車両の走行状態に適した舵角を求め、その舵角指令値を転舵用アクチュエータに送り、実際に車輪の転舵を行うものである。転舵用アクチュエータとして用いるモータの出力は、転舵に必要な力が最大となる車両停止時のハンドル操作（据え切り時）を想定して決定され、高出力で大型のモータが必要となる。
　そこで、小型で安価な低出力モータを用いるために、据え切り時には、クラッチ機構を連結することにより、操舵機構と転舵機構とを機械的に連結し、転舵動力モータおよび反力モータの駆動を制御して車輪を転舵する車両用操舵装置が考案されている（特許文献１参照）。この車両用操舵装置によれば、据え切り時の転舵動力モータの出力を抑えることができ、転舵動力モータを小型化できるとされている。
特開２００８－１９５１８７号公報
　しかしながら、上述の車両操舵装置は、据え切り時にクラッチ機構を連結して、反力モータの駆動により転舵動力モータの出力をアシストしている。そのため、この状態で必要な転舵力が急に低下した場合、今までタイヤを転舵させるために付加されていた大きな転舵力が操舵軸側に働き、操舵軸が必要以上に動いてしまう、いわゆるセルフステアの状態になるおそれがある。そのため、操舵の際のフィーリングには改善の余地がある。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、操舵装置における操舵フィーリングを向上できる新たな技術を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様の操舵装置は、操舵側に設けられている第１の回転軸と、転舵側に設けられている第２の回転軸と、前記第１の回転軸に伝達される回転力を発生させることで操舵側での反力創出を可能とする第１のアクチュエータと、前記第２の回転軸に伝達される回転力を発生させることで転舵側での車輪の転舵を可能とする第２のアクチュエータと、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の回転力伝達経路の接続および切断を切り替えるクラッチ装置と、前記クラッチ装置により前記回転力伝達経路が切断された状態で、前記第１の回転軸への入力に応じて前記第１のアクチュエータによる操舵側での反力創出制御を行うとともに、前記第２のアクチュエータによる転舵側での転舵位置制御を行う制御装置と、を備える。前記クラッチ装置は、前記回転力伝達経路が接続された状態で前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間での所定量の相対回転が許容されるように構成されており、前記制御装置は、前記第２のアクチュエータによる転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報を取得した場合、または、出力が不足している情報を取得した場合、前記第１のアクチュエータにより前記第１の回転軸に付与されている回転力が前記第２の回転軸に伝達できるように前記回転力伝達経路を接続すべく前記クラッチ装置を切り替える。
　この態様によると、第２のアクチュエータによる転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される状況や出力が不足している状況などにおいて、第１のアクチュエータにより転舵位置制御に必要な出力を補うことができる。また、この態様によると、クラッチ装置により第１の回転軸と第２の回転軸との間の回転力伝達経路が接続された状態であっても、第１の回転軸と第２の回転軸との間での所定量の相対回転が許容されているため、第１の回転軸は第２の回転軸から離間できる。そのため、仮に、第２のアクチュエータによる転舵位置制御に必要な出力が急激に低下した場合であっても、第２の回転軸に付加されている回転力が第１の回転軸に伝達され第１の回転軸が回転してしまう、といった状況が抑制される。
　前記制御装置は、前記クラッチ装置により前記回転力伝達経路が接続された状態において、転舵位置制御における転舵目標位置を、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸の相対的な回転角度差が前記所定量の相対回転が許容される範囲内となるように変更し、変更した転舵目標位置に基づいて前記第２のアクチュエータの駆動を制御してもよい。これにより、クラッチ装置により回転力伝達経路が接続された状態においても、変更した転舵目標位置に基づいて、操舵とは独立した転舵位置制御が可能となる。また、第１のアクチュエータにより転舵位置制御に必要な出力を補っている状況で、仮に、第２のアクチュエータによる転舵位置制御に必要な出力が急激に低下した場合であっても、変更した転舵目標位置に基づいた転舵位置制御により、急激な転舵位置の変化が抑制される。
　前記クラッチ装置は、前記回転力伝達経路が接続された状態で、転舵位置制御に必要な出力の不足を補うべく、前記第１のアクチュエータにより回転力が付与された前記第１の回転軸が前記第２の回転軸に対して一方の回転方向から係合している場合に、該第１の回転軸の他方への回転が許容されるように構成されていてもよい。
　前記第１の回転軸は、内周または外周に複数の溝部が互いに間隔をもって周方向に形成されており、前記第２の回転軸は、前記第１の回転軸と同軸に、かつ、少なくとも一部が重なるように配置されていてもよい。前記クラッチ装置は、前記第２の回転軸の径方向に移動できるように該第２の回転軸に設けられている係合部と、前記係合部を前記溝部に向かう方向へ進退させる進退機構と、を更に備えてもよい。前記係合部は、前記溝部に入り込んだ状態で前記第２の回転軸の少なくとも一方の回転が許容される形状であってもよい。
　この態様によると、進退機構により係合部を溝部から退避させることで第１の回転軸と第２の回転軸との回転力の伝達がない切断状態にできる。一方、進退機構により第１の回転軸と第２の回転軸とが接続されている状態では、第１の回転軸が一方の回転方向に回転した場合は、係合部が溝部の２つの側面のうち他方の回転方向側の側面に係合しているため、第１の回転軸の回転力を第２の回転軸に伝達できる。また、第１の回転軸が他方の回転方向に回転した場合は、係合部が溝部の２つの側面のうち一方の回転方向側の側面に係合しているため、第１の回転軸の回転力を第２の回転軸に伝達できる。
　前記進退機構は、電気によって駆動する第３のアクチュエータと、前記係合部を前記溝部に向かって付勢する付勢部材と、を有してもよい。前記第３のアクチュエータに通電した際の動作により前記付勢部材の付勢力より大きな力で前記係合部を前記溝部から退避させるとともに、前記第３のアクチュエータへの通電が解除された場合には前記付勢部材の付勢力により前記係合部が前記溝部に入るように構成されていてもよい。これにより、アクチュエータへの通電が解除された非常時には、係合部が溝部に入ることで第１の回転軸と第２の回転軸との接続が即座に行われる。
　この発明により、操舵装置における操舵フィーリングを向上できる。
本実施の形態に係る車両操舵装置の概略構成を示す模式図である。 操舵角度と転舵角度との関係を模式的に示した図である。 本実施の形態に係るクラッチ装置の要部の一例を示す図である。 本実施の形態に係るクラッチ装置の軸に平行な断面図である。 図４に示すクラッチ装置のＡ－Ａ断面図である。 本実施の形態に係るクラッチ装置（クラッチＯＮ状態）の軸に平行な断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。以下の実施の形態で説明するクラッチ装置は、車両の操舵装置に適用することができる。特に、いわゆるステアバイワイヤ型車両操舵装置、すなわち、操舵部に設けられたステアリングホイール等の操作部材に加えられる操舵力によらず、電気的な制御下、転舵部において備える動力源の動力によって、操作部材の操作に応じた車輪（タイヤ）の転舵が行われる車両操舵装置に好適である。
　図１は、本実施の形態に係る車両操舵装置の概略構成を示す模式図である。車両操舵装置１０は、ハンドル１２と、操舵角度センサ１４と、トルクセンサ１６と、操舵反力モータ１８と、インターミディエイトシャフト２０と、転舵角度センサ２２と、転舵モータ２４と、タイヤ２６と、制御装置２８と、クラッチ装置２９とを備える。
　操舵アクチュエータ３０は、操舵角度センサ１４と、トルクセンサ１６と、操舵反力モータ１８とで構成されている。また、転舵アクチュエータ３２は、転舵角度センサ２２と転舵モータ２４とを有する。制御装置２８は、操舵アクチュエータ３０および転舵アクチュエータ３２が有する各種センサの情報に基づいて、操舵反力モータ１８や転舵モータ２４を制御する。
　より詳述すると、制御装置２８は、操舵ＥＣＵ２８ａおよび転舵ＥＣＵ２８ｂを有する。操舵ＥＣＵ２８ａは、操舵角度センサ１４やトルクセンサ１６等から取得した情報に基づいて、操舵反力モータ１８の駆動を制御する。転舵ＥＣＵ２８ｂは、転舵角度センサ２２等から取得した情報に基づいて、転舵モータ２４の駆動を制御する。また、操舵ＥＣＵ２８ａおよび転舵ＥＣＵ２８ｂは、必要に応じて互いに通信できるように構成されている。
　ハンドル１２は、車室内の運転席側に配置され、運転者が操舵量を入力するために回転させる操舵部材として機能する。また、ハンドル１２とクラッチ装置２９との間には、ハンドル１２からの入力が伝達されるメインシャフト１３が連結されている。
　操舵角度センサ１４は、運転者が入力した操舵量としてのハンドル１２の回転角を検出し、この検出値を操舵ＥＣＵ２８ａに対して出力する。操舵角度センサ１４は、ハンドル１２の操作量に応じた情報を検出する検出部として機能する。
　トルクセンサ１６は、ハンドル１２の操舵量に応じたトルクを検出する。操舵反力モータ１８は、操舵ＥＣＵ２８ａの制御に基づいて、操舵角度センサ１４が検出したハンドル１２の回転角に応じた操舵反力を運転者に感じさせるための反力をハンドル１２に作用させる。
　操舵ＥＣＵ２８ａや転舵ＥＣＵ２８ｂは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、運転者が入力した操舵量としてのハンドル１２の回転角を検出し、この操舵量に基づいた転舵量を演算して、この転舵量に基づいて、転舵モータ２４を制御してタイヤ２６を転舵する制御を行う制御部として機能する。
　転舵モータ２４は、転舵ＥＣＵ２８ｂの制御に基づいて、タイヤ２６にタイロッドを介して連結される車幅方向に延びるラックバーを車幅方向に動作させる転舵アクチュエータ３２の一部を構成する。
　転舵角度センサ２２は、転舵アクチュエータ３２の一部を構成するラックアンドピニオン機構３４のピニオンの回転角を検出して、この検出値を制御装置２８に対して出力する。
　インターミディエイトシャフト２０は、ステアバイワイヤシステムが機能しない場合のバックアップ機構の一部として、操舵アクチュエータ３０から転舵アクチュエータ３２へ操舵力（回転力）を伝達する役割を果たす。メカバックアップ機構は、インターミディエイトシャフト２０、クラッチ装置２９、ラックアンドピニオン機構３４等から構成される。
　クラッチ装置２９は、２つの回転軸の間の回転力の伝達および遮断の切り替えを行う。クラッチ装置２９の構造の詳細については後述するが、車両操舵装置１０は、システムが正常な場合、クラッチ装置２９により操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２との接続が分離されており、ステアバイワイヤシステムとして機能する。一方、車両操舵装置１０は、システムが異常な場合や後述する転舵モータ２４の出力が不足する場合に、クラッチ装置２９により操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２とが機械的に接続されることで、ハンドル１２の操作によりタイヤ２６を直接転舵できるようになる。
　上述のように、本実施の形態に係る車両操舵装置１０は、操舵側に設けられ、ハンドル１２と連結されている第１の回転軸としてのメインシャフト１３と、転舵側に設けられている第２の回転軸としてのインターミディエイトシャフト２０と、メインシャフト１３に伝達される回転力を発生させることで操舵側での反力創出を可能とする第１のアクチュエータとしての操舵反力モータ１８と、インターミディエイトシャフト２０に伝達される回転力を発生させることで転舵側でのタイヤの転舵を可能とする第２のアクチュエータとしての転舵モータ２４と、メインシャフト１３とインターミディエイトシャフト２０との間の回転力伝達経路の接続および切断を切り替えるクラッチ装置２９と、クラッチ装置２９により回転力伝達経路が切断された状態で、メインシャフト１３への入力に応じて操舵反力モータ１８による操舵側での反力創出制御を行うとともに、転舵モータ２４による転舵側での転舵位置制御を行う制御装置２８と、を備える。
　ここで、車両操舵装置１０の転舵位置制御における動作について説明する。図２は、操舵角度と転舵角度との関係を模式的に示した図である。図２に示すグラフにおいて、横軸は入力側であるハンドル角度（操舵角度）、縦軸は出力側であるタイヤ角度（転舵角度）を示している。
　通常のステアバイワイヤ制御（以下、適宜「ＳＢＷ制御」と称する場合がある。）の場合、ハンドル角度が中立（ｒ＝ｒ０）の状態では、クラッチ装置２９は、メインシャフト１３とインターミディエイトシャフト２０との間の回転力伝達経路を切断するように働いている。そして、理想的な状況では、ハンドル角度ｒ＝ｒ０の状態からハンドル１２を回転させ、ハンドル角度ｒ＝ｒ３となるまでは、タイヤ角度Ｒも単調に増加し、タイヤ角度Ｒがタイヤエンド角度ＲＥＮＤに達すると、それ以上ハンドル１２を回転させてもタイヤ角度Ｒは変化しない。
　しかしながら、車両の速度や路面の状況によっては、ハンドル角度の変化に対して目標タイヤ角度（図２の点線）とならないことがある。例えば、タイヤと路面との摩擦が高い場合、タイヤの移動方向に障害物が存在する場合、車両が停止している状態でのハンドルの据え切りの場合等において、転舵モータ２４による出力が目標とする転舵位置制御に対して不足することがある。
　そこで、以下では、このような状況に対応したＳＢＷ制御について説明する。ハンドル角度ｒ＝ｒ０の状態からハンドル１２を回転させ、ハンドル角度ｒ＝ｒ１となるまでは、タイヤ角度Ｒは、ハンドル角度ｒの変化に対応して増加する。この間におけるハンドル角度ｒとタイヤ角度Ｒとのギヤ比は、クラッチ装置２９により操舵側と転舵側との機械的な接続が切断されているため、ある程度自由に選択できる。その間は、タイヤ２６の転舵は転舵モータ２４の駆動力によって行われる。
　そして、タイヤ角度Ｒ＝Ｒ１（ハンドル角度ｒ＝ｒ１）となった状態で、転舵モータ２４による転舵位置（タイヤ角度）制御に必要な出力が不足した場合、図２に示すように、ハンドル１２の回転を続けても、実際のタイヤ角度（図２に示す実線）は変化しない。つまり、これ以上タイヤが転舵しない状態となる。そのため、ハンドル角度に対応した目標タイヤ角度（図２に示す点線）から実際のタイヤ角度が乖離してしまい、ハンドル１２をそれ以上回転させても、タイヤエンドＲＥＮＤまでタイヤ２６が転舵しないことになる。
　そこで、本実施の形態に係る制御装置２８は、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報を取得した場合、または、出力が不足している情報を取得した場合、操舵反力モータ１８によりメインシャフト１３に付与されている回転力がインターミディエイトシャフト２０を介して転舵アクチュエータ３２に伝達できるように回転力伝達経路を接続すべくクラッチ装置２９の状態を切り替える。
　ここで、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報とは、例えば、据え切り（停止状態でハンドル１２を大きく切る動作）と想定される状況を示す情報であり、不図示の車速センサやエンジン回転数センサなどによって車両が停止または超低速の状態であることを検出し、操舵角度センサ１４の出力によって所定の値よりも大きなハンドル角度ｒを検出した場合などが相当する。また、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が不足している情報とは、例えば、操舵角度センサ１４によって検出したハンドル角度ｒに対して転舵角度センサ２２によって検出したタイヤ角度Ｒが、目標とするタイヤ角度から乖離していた場合などが相当する。
　このような情報を検出した制御装置２８は、前述の回転力伝達経路を接続すべくクラッチ装置２９の状態を切り替える。
　ここで、クラッチ装置２９の構造について詳述する。図３は、本実施の形態に係るクラッチ装置の要部の一例を示す図である。図４は、本実施の形態に係るクラッチ装置の軸に平行な断面図である。図５は、図４に示すクラッチ装置のＡ－Ａ断面図である。なお、図４は、図５に示すＢ－Ｂ断面図に相当する。
　クラッチ装置２９は、メインシャフト１３の端部に設けられている環状のハンドル側ハウジング３６と、インターミディエイトシャフト２０の端部に設けられている環状のタイヤ側ハウジング３８と、タイヤ側ハウジング３８の径方向に移動できるようにタイヤ側ハウジング３８に設けられている係合部としてのロックバー４０と、を備える。ハンドル側ハウジング３６は、内周面に複数の溝４２が互いに間隔をもって周方向の形成されている。タイヤ側ハウジング３８は、ハンドル側ハウジング３６と同軸となるように設けられており、クラッチ装置２９の側方から見て少なくとも一部がハンドル側ハウジング３６と重なるように配置されている。
　ハンドル側ハウジング３６は、操舵アクチュエータ３０と連結されており、ハンドル１２の回転に連動して回転する。また、タイヤ側ハウジング３８は、転舵アクチュエータ３２と連結されており、タイヤの転舵に連動して回転する。クラッチ装置２９は、ロックバー４０を溝４２に向かう方向へ進退させる進退機構４４を更に備える。進退機構４４の詳細については後述する。
　本実施の形態に係るクラッチ装置２９においては、１つのロックバー４０が配置されている。ロックバー４０は、環状のタイヤ側ハウジング３８の周面に形成された開口部３８ａに摺動可能に支持されている。
　タイヤ側ハウジング３８の図４に示す右側の開口部近傍には、バネ受け部材４６が固定されている。バネ受け部材４６は、小径部４６ａの外周面に、ロックバー４０に対応するように凸部４６ｂが配置されている。凸部４６ｂは、付勢部材であるバネ５０がずれないようにその一端を支持する。また、バネ５０の他端は、ロックバー４０のバネ受け部材４６と対向する部分に形成されている凹部４０ａにより支持されている。そして、バネ５０は、図４や図５に示す状態では圧縮されている。
　進退機構４４は、電気によって駆動するアクチュエータとしてのプル型ソレノイド５２と、ロックバー４０を溝４２に向かって付勢するバネ５０と、ロックバー４０に作用することでロックバー４０の進退を制御するピン５４と、ピン５４が固定されているアダプタ５６と、を有している。
　プル型ソレノイド５２は、通電時（クラッチ装置ＯＦＦ）には軸５２ａが引き込まれ、非通電時（クラッチ装置ＯＮ）には内部にある戻りバネの作用で軸５２ａが突出するように構成されている。図４は、プル型ソレノイド５２の通電時の状態を示している。
　ピン５４は、ロックバー４０の中央部に設けられた貫通孔４０ｂに浸入した状態でロックバー４０と係合している。また、ピン５４は、図４に示すクラッチ装置ＯＦＦの状態でロックバー４０の貫通孔４０ｂと当接する第１係合部５４ａと、後述するクラッチ装置ＯＮの状態でロックバー４０の貫通孔４０ｂと当接する第２係合部５４ｂと、第１係合部５４ａと第２係合部５４ｂとを滑らかにつなぐ斜面５４ｃと、を有する。ピン５４は、第２係合部５４ｂから第１係合部５４ａに向かってクラッチ装置２９の回転軸Ａｘに近づくように屈曲している。なお、第２係合部５４ｂは、必ずしも貫通孔４０ｂの内周壁と当接しなくてもよい。
　アダプタ５６は、プル型ソレノイド５２の軸に固定されており、プル型ソレノイド５２への通電状態に応じて軸方向へ位置が変化する。その際、ピン５４も軸方向へ位置が変化する。
　次に、クラッチ装置の動作を説明する。図４や図５に示すように、クラッチ装置２９がＯＦＦの状態、すなわちプル型ソレノイド５２に通電されている状態では、ロックバー４０と溝４２とが一切係合しない。そのため、操舵アクチュエータ３０と転舵アクチュエータ３２とは切り離された状態であり、互いの間で回転力は伝達されない。
　より詳細には、プル型ソレノイド５２に通電されると、プル型ソレノイド５２の軸とともにアダプタ５６が引き込まる。その際、ピン５４の第１係合部５４ａが貫通孔４０ｂの内周壁に当接し、クラッチ装置２９がＯＦＦの状態となる位置にロックバー４０が規制される。
　図６は、本実施の形態に係るクラッチ装置２９（クラッチＯＮ状態）の軸に平行な断面図である。
　一方、クラッチ装置２９は、システムの故障や前述の転舵モータ２４の出力が不足する場合などで通電が解除され非通電な状態となると、プル型ソレノイド５２の戻りバネの働きで、それまで引き込まれていたアダプタ５６が図４の右方向へ移動する。その結果、ロックバー４０の貫通孔４０ｂの内部でのピン５４の位置が変化し、ピン５４の第２係合部５４ｂが貫通孔４０ｂの内部に位置することになる。その結果、ピン５４により位置が規制されていたロックバー４０は、ハンドル側ハウジング３６の溝４２に向かって移動できるようになる（図３参照）。
　このように、ロックバー４０は、バネ５０の付勢力によってハンドル側ハウジング３６の溝４２に向かってタイヤ側ハウジング３８の径方向に移動する力が働く。これにより、転舵モータ２４の出力が不足する場合には、即座にクラッチ装置２９を接続状態に切り替えることができる。
　ここで、図２に示すＳＢＷ制御の説明に戻る。ハンドル角度ｒが変化してもタイヤ角度が変化しない範囲（ｒ１＜ｒ＜ｒ２）において、クラッチ装置２９が接続状態に切り替わると、図３に示すように、少なくとも一つのロックバー４０が溝４２に入り込む。その状態で、更にハンドル１２を回転させ、ハンドル側ハウジング３６が矢印Ｒ１方向へ回転すると、ロックバー４０が溝４２の一方の側面４２ａに当接し係合する（ハンドル角度ｒ＝ｒ２）。ここで、ロックバー４０の幅Ｗ［ｄｅｇ］は、溝４２の幅Ｂ［ｄｅｇ］よりも小さい。そのため、クラッチ装置２９は、溝４２にロックバー４０が係合した状態で、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との間での所定量の相対回転αが許容されるように構成されている。つまり、ロックバー４０は、溝４２に入り込んだ状態でタイヤ側ハウジング３８の少なくとも一方の回転が許容される形状である。
　ハンドル角度ｒ＝ｒ２よりも更にハンドル１２を回転させると、矢印Ｒ１方向にハンドル側ハウジング３６からロックバー４０を介してタイヤ側ハウジング３８に回転力が伝わる。その際、操舵ＥＣＵ２８ａは、操舵反力モータ１８がハンドル１２の回転方向と同じ方向の回転力をメインシャフト１３に付与するように、操舵反力モータ１８を制御する。
　これにより、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される状況や出力が不足している状況などにおいて、操舵反力モータ１８により転舵位置制御に必要な出力を補うことができる。
　一方、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力の不足を操舵反力モータ１８により補っている状態で、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が急激に低下した場合、タイヤ角度が急激に変化するおそれがある。具体的には、転舵側の回転軸が急激に回転するとともに、転舵側の回転軸と接続されていた操舵側の回転軸も連れ回る可能性がある。特に、転舵側の回転軸と操舵側の回転軸とがクラッチ装置を介して完全にロックされた状態で接続されている場合、転舵側の回転軸の回転が操舵側の回転軸を介してハンドルに伝わり、運転者の意図とは別にハンドルが回転する、いわゆるセルフステアの状態となりうる。
　しかしながら、本実施の形態に係る車両操舵装置１０は、クラッチ装置２９によりメインシャフト１３とインターミディエイトシャフト２０との間の回転力伝達経路が接続された状態であっても、図３に示すように、メインシャフト１３（ハンドル側ハウジング３６）とインターミディエイトシャフト２０（タイヤ側ハウジング３８）との間での所定量の相対回転が許容されている。そのため、図３に示すタイヤ側ハウジング３８がハンドル側ハウジング３６に対して矢印Ｒ２方向に回転すると、ロックバー４０がハンドル側ハウジング３６の溝４２の側面から離間し、ハンドル側ハウジング３６はタイヤ側ハウジング３８から離間できる。換言すると、ハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との係合が解除され、回転力の伝達がなくなる。そのため、タイヤ側ハウジング３８に付加されている回転力がハンドル側ハウジング３６に伝達されてメインシャフト１３やハンドル１２が回転してしまう、といった状況が抑制される。
　次に、クラッチ装置２９により、メインシャフト１３とインターミディエイトシャフト２０との間の回転力伝達経路が接続されている状況におけるＳＢＷ制御について説明する。前述のように（図３に示すように）、クラッチ装置２９により回転力伝達経路が接続されている状況であっても、ロックバー４０は溝４２の幅の範囲である程度変位できる。そのため、回転力伝達経路が接続された状態で、メインシャフト１３とインターミディエイトシャフト２０との間での所定量の相対回転が許容されるように構成されており、この状態でのＳＢＷ制御が可能である。
　そこで、制御装置２８は、クラッチ装置２９により回転力伝達経路が接続された状態において、転舵位置制御における転舵目標位置を、メインシャフト１３およびインターミディエイトシャフト２０の相対的な回転角度差が所定量の相対回転が許容される範囲内となるように変更し、変更した転舵目標位置に基づいて転舵モータ２４の駆動を制御する。
　例えば、図２に示すように、ハンドル角度ｒ＝ｒ１の前後で、制御装置２８は、クラッチ装置２９を接続状態に切り替え、それまでの転舵目標位置（ハンドル角度ｒがｒ０～ｒ１の範囲での目標タイヤ角度）を、新たな転舵目標位置（ハンドル角度ｒがｒ１～ｒ４の範囲での修正目標タイヤ角度：図２に示す二点鎖線）に変更する。換言すれば、ＳＢＷ制御におけるステアリングギヤ比をハンドル角度の範囲によって変化させる。これにより、クラッチ装置２９により回転力伝達経路が接続された状態においても、変更した転舵目標位置に基づいて、操舵とは独立した転舵位置制御が可能となる。
　また、操舵反力モータ１８により転舵位置制御に必要な出力を補っている状況で、仮に、転舵モータ２４による転舵位置制御に必要な出力が急激に低下した場合であっても、変更した転舵目標位置に基づいた転舵位置制御により、急激な転舵位置の変化が抑制される。さらには、ハンドル１２を逆方向に回転させた場合には、ＳＢＷ制御により、ロックバー４０が溝４２の他方の側面４２ｂ（図３参照）に当接することが抑制される。
　また、本実施の形態に係るクラッチ装置２９は、回転力伝達経路が接続された状態で、転舵位置制御に必要な出力の不足を補うべく、図３に示すように、操舵反力モータ１８により回転力が付与されたハンドル側ハウジング３６がタイヤ側ハウジング３８に対して一方の回転方向（Ｒ１）からロックバー４０を介して係合している場合に、ハンドル側ハウジング３６の他方への回転が許容されるように構成されている。
　また、本実施の形態に係るクラッチ装置２９は、図４に示すように、進退機構４４によりロックバー４０を溝４２から退避させることでハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８との回転力の伝達がない切断状態にできる。一方、進退機構４４によりハンドル側ハウジング３６とタイヤ側ハウジング３８とが接続されている状態では、ハンドル側ハウジング３６が一方の回転方向に回転した場合は、ロックバー４０が溝４２の２つの側面のうち他方の回転方向側の側面４２ａに係合しているため、ハンドル側ハウジング３６の回転軸の回転力をタイヤ側ハウジング３８に伝達できる。また、ハンドル側ハウジング３６が他方の回転方向に回転した場合は、ロックバー４０が溝４２の２つの側面のうち一方の回転方向側の側面４２ｂに係合しているため、ハンドル側ハウジング３６の回転力をタイヤ側ハウジング３８に伝達できる。そのため、ハンドル１２を据え切り状態から中立状態に向けて戻す際に転舵モータ２４の出力が不足する場合にも、ロックバー４０が溝４２の他方の側面４２ｂに係合することで、操舵反力モータ１８により転舵力を補うことができる。
　また、進退機構４４は、プル型ソレノイド５２に通電した際の動作によりバネ５０の付勢力より大きな力でロックバー４０を溝４２から退避させるとともに、プル型ソレノイド５２への通電が解除された場合にはバネ５０の付勢力によりロックバー４０が溝４２に入るように構成されている。これにより、非常時や前述の転舵力の不足の際にはプル型ソレノイド５２への通電を解除することで、ロックバー４０が溝４２に入り、メインシャフト１３（ハンドル側ハウジング３６）とインターミディエイトシャフト２０（タイヤ側ハウジング３８）との接続が即座に行われる。
　上述のように、本実施の形態に係る車両操舵装置１０は、クラッチ装置２９における回転力伝達経路の接続の前後でもＳＢＷ制御を継続できるため、クラッチ装置２９の切り替えの前後での操舵フィーリングの違和感が軽減される。
　また、本実施の形態に係る制御装置２８は、操舵反力モータ１８の制御を操舵ＥＣＵ２８ａで、転舵モータ２４の制御を転舵ＥＣＵ２８ｂで行っている。このように、２つのモータを別々のＥＣＵで駆動する場合、２つのモータを協調制御することは、演算速度やＥＣＵ間の通信速度の制限から困難である。しかしながら、本実施の形態に係る車両操舵装置１０では、転舵モータ２４による出力が不足する場合にのみ、クラッチ装置２９を介して操舵反力モータ１８が発生する回転力を転舵アクチュエータ３２に伝達している。つまり、転舵モータ２４による出力の不足がフィードバックされるのは、常に操舵反力モータ１８を制御する操舵ＥＣＵ２８ａである。そのため、転舵位置制御に必要な所望の転舵力を得るために２つのＥＣＵによって操舵反力モータ１８と転舵モータ２４とを別々に制御する場合と比較して、２つのＥＣＵ同士での制御干渉を防止できる。
　以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
　上述の実施の形態では、ハンドル側ハウジングの内周にロック溝が設けられ、タイヤ側ハウジングにロックバーが設けられているクラッチ装置について説明したが、ハンドル側ハウジングにロックバーが設けられ、タイヤ側ハウジングの外周にロック溝が設けられているクラッチ装置であってもよい。
　１０　車両操舵装置、　１２　ハンドル、　１３　メインシャフト、　１４　操舵角度センサ、　１６　トルクセンサ、　１８　操舵反力モータ、　２０　インターミディエイトシャフト、　２２　転舵角度センサ、　２４　転舵モータ、　２６　タイヤ、　２８　制御装置、　２８ａ　操舵ＥＣＵ、　２８ｂ　転舵ＥＣＵ、　２９　クラッチ装置、　３０　操舵アクチュエータ、　３２　転舵アクチュエータ、　３４　ラックアンドピニオン機構、　３６　ハンドル側ハウジング、　３８　タイヤ側ハウジング、　３８ａ　開口部、　４０　ロックバー、　４２　溝、　４４　進退機構、　５０　バネ、　５２　プル型ソレノイド。
　本発明は、クラッチ装置に関し、特に車両用の操舵装置に用いられる。

Claims (5)

  1. 　操舵側に設けられている第１の回転軸と、
    　転舵側に設けられている第２の回転軸と、
    　前記第１の回転軸に伝達される回転力を発生させることで操舵側での反力創出を可能とする第１のアクチュエータと、
    　前記第２の回転軸に伝達される回転力を発生させることで転舵側での車輪の転舵を可能とする第２のアクチュエータと、
    　前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の回転力伝達経路の接続および切断を切り替えるクラッチ装置と、
    　前記クラッチ装置により前記回転力伝達経路が切断された状態で、前記第１の回転軸への入力に応じて前記第１のアクチュエータによる操舵側での反力創出制御を行うとともに、前記第２のアクチュエータによる転舵側での転舵位置制御を行う制御装置と、を備え、
    　前記クラッチ装置は、前記回転力伝達経路が接続された状態で前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間での所定量の相対回転が許容されるように構成されており、
    　前記制御装置は、前記第２のアクチュエータによる転舵位置制御に必要な出力が不足すると予想される情報を取得した場合、または、出力が不足している情報を取得した場合、前記第１のアクチュエータにより前記第１の回転軸に付与されている回転力が前記第２の回転軸に伝達できるように前記回転力伝達経路を接続すべく前記クラッチ装置を切り替える、
    　ことを特徴とする操舵装置。
  2. 　前記制御装置は、前記クラッチ装置により前記回転力伝達経路が接続された状態において、転舵位置制御における転舵目標位置を、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸の相対的な回転角度差が前記所定量の相対回転が許容される範囲内となるように変更し、変更した転舵目標位置に基づいて前記第２のアクチュエータの駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
  3. 　前記クラッチ装置は、前記回転力伝達経路が接続された状態で、転舵位置制御に必要な出力の不足を補うべく、前記第１のアクチュエータにより回転力が付与された前記第１の回転軸が前記第２の回転軸に対して一方の回転方向から係合している場合に、該第１の回転軸の他方への回転が許容されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の操舵装置。
  4. 　前記第１の回転軸は、内周または外周に複数の溝部が互いに間隔をもって周方向に形成されており、
    　前記第２の回転軸は、前記第１の回転軸と同軸に、かつ、少なくとも一部が重なるように配置されており、
    　前記クラッチ装置は、
    　前記第２の回転軸の径方向に移動できるように該第２の回転軸に設けられている係合部と、
    　前記係合部を前記溝部に向かう方向へ進退させる進退機構と、を更に備え、
    　前記係合部は、前記溝部に入り込んだ状態で前記第２の回転軸の少なくとも一方の回転が許容される形状である、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操舵装置。
  5. 　前記進退機構は、
    　電気によって駆動する第３のアクチュエータと、
    　前記係合部を前記溝部に向かって付勢する付勢部材と、を有し、
    　前記第３のアクチュエータに通電した際の動作により前記付勢部材の付勢力より大きな力で前記係合部を前記溝部から退避させるとともに、前記第３のアクチュエータへの通電が解除された場合には前記付勢部材の付勢力により前記係合部が前記溝部に入るように構成されている、
    　ことを特徴とする請求項４に記載の操舵装置。
PCT/JP2012/006501 2012-10-10 2012-10-10 操舵装置 WO2014057516A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/006501 WO2014057516A1 (ja) 2012-10-10 2012-10-10 操舵装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/006501 WO2014057516A1 (ja) 2012-10-10 2012-10-10 操舵装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014057516A1 true WO2014057516A1 (ja) 2014-04-17

Family

ID=50477010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/006501 WO2014057516A1 (ja) 2012-10-10 2012-10-10 操舵装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014057516A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000346103A (ja) * 1999-06-04 2000-12-12 Ntn Corp 回転伝達装置
JP2001088727A (ja) * 1999-09-21 2001-04-03 Nissan Motor Co Ltd 車両用操舵装置
JP2002145098A (ja) * 2000-11-14 2002-05-22 Koyo Seiko Co Ltd 車両用操舵装置
JP2008168651A (ja) * 2007-01-06 2008-07-24 Nissan Motor Co Ltd クラッチおよびそれを用いた車両用操舵装置
JP2008195187A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Honda Motor Co Ltd 車両用操舵装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000346103A (ja) * 1999-06-04 2000-12-12 Ntn Corp 回転伝達装置
JP2001088727A (ja) * 1999-09-21 2001-04-03 Nissan Motor Co Ltd 車両用操舵装置
JP2002145098A (ja) * 2000-11-14 2002-05-22 Koyo Seiko Co Ltd 車両用操舵装置
JP2008168651A (ja) * 2007-01-06 2008-07-24 Nissan Motor Co Ltd クラッチおよびそれを用いた車両用操舵装置
JP2008195187A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Honda Motor Co Ltd 車両用操舵装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107539360B (zh) Adas轮锁定装置
JP5816019B2 (ja) 冗長機能付きステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置
CN107813861B (zh) 缆线转向式转向系统的中间轴组件
JP5812203B2 (ja) クラッチ装置および操舵装置
EP3010782B1 (en) Steering system for vehicle
US11254350B2 (en) Steer-by-wire steering apparatus
JP5673630B2 (ja) 操舵装置
JP5871077B2 (ja) クラッチ装置および操舵装置
US20200062293A1 (en) Steering control apparatus
JP2015090189A (ja) クラッチ装置および操舵装置
JP5831417B2 (ja) クラッチ装置および操舵装置
WO2014057516A1 (ja) 操舵装置
JP2005096559A (ja) 車両用操舵装置
JP2014054916A (ja) 操舵装置
JP5835164B2 (ja) クラッチ装置および操舵装置
JP2005059772A (ja) 車両用操舵装置
JP5867346B2 (ja) クラッチ装置および操舵装置
WO2014188470A1 (ja) 操舵装置
WO2019207708A1 (ja) 車両用ステアリング装置
JP6052102B2 (ja) クラッチ装置
JP2010052672A (ja) 車両の操舵装置
JP2008100634A (ja) 操作装置
JP2005082098A (ja) 車両用操舵装置
JP2005145255A (ja) 車両用操舵装置
JP2008201343A (ja) 車両用操舵装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12886330

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12886330

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP