JP4899305B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
本発明は、操作部と転舵部とをケーブル式コラムを介して連結した車両用操舵装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a vehicle steering apparatus in which an operation unit and a steering unit are connected via a cable column.
この種の車両用操舵装置としては、ステアリングホイールに入力される操舵トルクをケーブル式コラムを介してステアリングギアボックスに伝達するとともに、操舵トルクに基づいて電動パワーステアリング装置の作動を制御するケーブル式ステアリング装置が知られている。電動パワーステアリング装置は、ケーブルの負荷トルクが耐久限度以下となるように操舵補助力を出力することで、ケーブルの耐久性低下を防止している(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来技術にあっては、ケーブルの耐久性限度を考慮して操舵補助力を出力する構成であるため、操舵トルクが軽くなりすぎて操舵感の悪化を伴うという問題があった。 However, the conventional technology has a configuration in which the steering assist force is output in consideration of the durability limit of the cable, and thus there is a problem that the steering torque becomes too light and the steering feeling is deteriorated.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ケーブルの耐久性確保と操舵感の向上とを両立できる車両用操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus capable of ensuring both the durability of the cable and the improvement of the steering feeling.
上記目的を達成するため、本発明では、操作入力手段を有する操作部と操向輪を転舵する転舵部とが、ケーブル式コラムを介して直接的または間接的に連結され、前記操作部に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記転舵部に操舵補助力を出力する転舵アクチュエータと、前記操作部に入力される操舵トルクに応じて転舵アクチュエータを制御する転舵制御手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記操作部に操舵反力を出力する反力アクチュエータと、を備えた車両用操舵装置において、
前記転舵部に入力される転舵トルクを検出する転舵トルク検出手段と、
前記車速および前記転舵トルクのみに応じて反力アクチュエータを制御する反力制御手段と、
を設け、
前記ケーブル式コラムは、
前記操作部に設けられたステアリング側ケーブルプーリと、
前記転舵部に設けられた操向輪側ケーブルプーリと、
両ケーブルプーリに対し互いに逆方向に巻き付けられた状態で連結する2本のインナケーブルと、
前記ステアリング側ケーブルプーリを収納する第1プーリケースと、
前記操向輪側ケーブルプーリを収納する第2プーリケースと、
両インナケーブルをそれぞれ覆い、両プーリケースを連結する2本のアウタチューブと、
を有し、
前記2本のアウタチューブの少なくとも一方の端部とプーリケースとの間に、前記インナケーブルを覆う伸縮部材を設けた。
In order to achieve the above object, in the present invention, an operation unit having an operation input means and a steered unit that steers a steered wheel are directly or indirectly connected via a cable column, and the operation unit Steering torque detection means for detecting a steering torque input to the steering unit, a steering actuator for outputting a steering assist force to the steering unit, and a steering actuator for controlling the steering actuator according to the steering torque input to the operation unit. In a vehicle steering apparatus comprising: a rudder control means; a vehicle speed detection means for detecting a vehicle speed; and a reaction force actuator that outputs a steering reaction force to the operation unit.
Steering torque detection means for detecting the steering torque input to the steering unit;
Reaction force control means for controlling a reaction force actuator only in accordance with the vehicle speed and the steering torque;
Provided ,
The cable column is
A steering side cable pulley provided in the operation section;
A steered wheel side cable pulley provided in the steered portion;
Two inner cables that are connected to both cable pulleys while being wound in opposite directions;
A first pulley case for accommodating the steering side cable pulley;
A second pulley case for housing the steering wheel side cable pulley;
Two outer tubes covering both inner cables and connecting both pulley cases;
Have
An elastic member that covers the inner cable is provided between at least one end of the two outer tubes and the pulley case .
本発明の車両用操舵装置にあっては、転舵アクチュエータによりケーブルの耐久性限度を考慮して操舵補助力を出力しつつ、反力アクチュエータにより操作部に操舵反力を与え、操舵感が軽くなりすぎるのを防止できる。よって、ケーブルの耐久性確保と操舵感の向上とを両立できる。 In the vehicle steering apparatus according to the present invention, the steering assist force is output by the steering actuator in consideration of the cable durability limit, while the reaction force actuator applies the steering reaction force to the operation unit, and the steering feeling is light. It can be prevented from becoming too much. Therefore, both durability of the cable and improvement in steering feeling can be achieved.
以下、本発明の車両用操舵装置を実現する実施の形態を、図面に示す実施例1〜5に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for realizing a vehicle steering device of the present invention will be described based on Examples 1 to 5 shown in the drawings.
実施例1は、操作部と転舵部がケーブル式コラムを介して直接的に連結された例である。 Example 1 is an example in which the operation unit and the turning unit are directly connected via a cable column.
まず、構成を説明する。
図1は実施例1の車両用操舵装置を示す全体システム図である。
実施例1の車両用操舵装置は、図1に示すように、操作部2、操向輪3、転舵部4、操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段)5、反力アクチュエータ6、コラムシャフト7、転舵アクチュエータ8、転舵トルクセンサ(転舵トルク検出手段)9、ピニオンシャフト10、ステアリング機構11、ケーブル式コラム12、車速センサ13、コントローラ(転舵制御手段および反力制御手段)14、を備えている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram illustrating a vehicle steering apparatus according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, the vehicle steering apparatus according to the first embodiment includes an
操作部2には、ステアリングホイール(操作入力手段)1とコラムシャフト7が設けられている。そして、コラムシャフト7には、反力トルクセンサ5および反力アクチュエータ6が設けられている。コラムシャフト7とピニオンシャフト10との間には、ケーブル式コラム12が設けられている。
The
転舵部4には、ピニオンシャフト10が設けられ、このピニオンシャフト10の下端部には、ラック&ピニオン式によるステアリング機構11が連結され、このステアリング機構11の両側には、ラックギア軸の移動により転舵角が変えられる操向輪3,3が設けられている。
The steered portion 4 is provided with a
ピニオンシャフト10には、転舵アクチュエータ8、転舵トルクセンサ9が設けられている。なお、転舵アクチュエータ8は、DCモータを用いているが、これはACモータ等の他のモータを用いてもよい。
The
反力アクチュエータ6および転舵アクチュエータ8のモータとしては、ブラシレスDCモータを用いており、このタイプのモータは、一般的にエンコーダなどの操舵角センサ(操舵角検出手段)15および転舵角センサ16によりモータ駆動制御を行う。
As the motors of the
ケーブル式コラム12は、操作部2と転舵部4との間に設けられ、ステアリングホイール1からの操舵トルクおよび操向輪3,3からの反力トルクを伝達する。
The cable-
コントローラ14は、反力トルクセンサ5と転舵トルクセンサ9と車速センサ13等からのセンサ信号を入力し、操作部2に設けられた反力アクチュエータ6を制御するとともに、転舵部4に設けられた転舵アクチュエータ8を制御する。
The
図2は、コントローラ14の制御ブロック図であり、コントローラ14は、反力アクチュエータ指令値演算部14aと、ケーブルプーリトルク演算部14bと、転舵アクチュエータ指令値演算部14cとを備えている。
FIG. 2 is a control block diagram of the
反力アクチュエータ指令値演算部14aは、車速センサ13と転舵トルクセンサ9のセンサ信号から、図8に示す「転舵トルクセンサ検出値−反力アクチュエータ指令トルク特性」に基づいて、反力アクチュエータ指令値を演算する。反力アクチュエータ指令値は、電流サーボ17へ出力される。
The reaction force actuator command
ケーブルプーリトルク演算部14bは、電流サーボ17から反力アクチュエータ6へ出力された電流値と、反力トルクセンサ5のセンサ信号に基づいて、ケーブルプーリトルクを演算する。ケーブルプーリトルクは、転舵アクチュエータ指令値演算部14cに出力される。
The cable pulley
転舵アクチュエータ指令値演算部14cは、反力トルクセンサ5のセンサ信号から、図7に示す「ステアリング側ケーブルプーリトルク−転舵アクチュエータ指令トルク特性」に基づいて、転舵アクチュエータ指令値を演算する。転舵アクチュエータ指令値は、電流サーボ18へ出力され、電流サーボ18は、転舵アクチュエータ指令値に応じて転舵アクチュエータ8に駆動電流を出力する。
The steered actuator command
次に、ケーブル式コラム12の詳しい構造について説明する。
図3はケーブル式コラム12を示す横断面図および縦断面図、図4はケーブル式コラム12を示す斜視図、図5はインナケーブルの断面図である。
Next, the detailed structure of the
3 is a transverse sectional view and a longitudinal sectional view showing the
ケーブル式コラム12は、コラムシャフト7の端部に設けられたステアリング側ケーブルプーリ20aと、ピニオンシャフト10の端部に設けられた操向輪側ケーブルプーリ20bと、両ケーブルプーリ20a,20bのそれぞれに互いに逆方向に巻き付けられた状態で連結する2本のケーブル20c,20gとケーブル20d,20hとを有する。
The
コラムシャフト7の端部に設けられたステアリング側ケーブルプーリ20aは、第1プーリケース20e内に収納され、プーリ外周には2本のケーブル20c,20gとケーブル20d,20hの端部がそれぞれ固定されると共に、2本のケーブル20c,20gとケーブル20d,20hのうち、一方のケーブルを巻き込み案内し、他方のケーブルを巻き戻し案内するケーブル溝が形成されている。
The steering
ピニオンシャフト10の端部に設けられた操向輪側ケーブルプーリ20bは、第2プーリケース20f内に収納され、プーリ外周には2本のケーブル20c,20gとケーブル20d,20hの端部がそれぞれ固定されると共に、2本のケーブル20c,20gとケーブル20d,20hのうち、一方のケーブルを巻き込み案内し、他方のケーブルを巻き戻し案内するケーブル溝が形成されている。
The steered wheel
2本のケーブル20c,20gとケーブル20d,20hは、ステアリング側ケーブルプーリ20aと操向輪側ケーブルプーリ20bのケーブル溝に巻き付けられた2本のインナケーブル20c,20dと、第1プーリケース20eと第2プーリケース20fとを連結する2本の可撓性を有するアウタチューブ20g,20hと、により構成されている。
The two
アウタチューブ20g,20hは、図4に示すように、摩擦抵抗の小さい合成樹脂製パイプ材よりなるライナ200g,200hの外周に沿って多数の金属線材201g,201hを軸方向に配置し、その外周に金属帯材202g,202hを螺旋状に巻き付け、さらに、外周を合成樹脂製の被覆材203g,203hで被覆した構造を有している。そして、アウタチューブ20g,20hの内部に、図5に示すようなステンレス鋼やアルミ等の金属縒り線で構成したインナケーブル20c,20dがスライド自在に収納される。したがって、アウタチューブ20g,20hは、軸方向に作用する引張力を多数の金属線材201g,201hにより支持して伸び変形の発生を防止すると共に、インナケーブル20c,20dを屈曲させたときに金属線材201g,201hがばらばらになるのを金属帯材202g,202hで抑え、かつ、金属帯材202g,202hを螺旋状に巻き付けたことにより、アウタチューブ20g,20hの屈曲を可能にしている。
As shown in FIG. 4, the
すなわち、ケーブル式コラム12は、コラムシャフト7の端部とピニオンシャフト10の端部とに設けられた2つのケーブルプーリ20a,20bを、各ケーブルプーリ20a,20bに対し互いに逆方向に巻き付けられた2本のケーブル20c,20gとケーブル20d,20hにより繋ぐ構成であり、ステアリングホイール1を一方向に回転させると、2本のケーブル20c,20gとケーブル20d,20hのうち、一方のケーブルが運転者から入力される操舵トルクを伝達し、他方のケーブルが操向輪3,3から入力される反力トルクを伝達することで、コラムシャフトと同等の機能を発揮するようになっている。
That is, the cable-
次に、作用を説明する。
[転舵アクチュエータ指令値算出制御処理]
図6は、実施例1のコントローラ14で実行される転舵アクチュエータ指令値算出制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。この制御フローは、例えば、イグニッションキースイッチがONされてから、所定周期毎に実行される。
Next, the operation will be described.
[Steering actuator command value calculation control process]
FIG. 6 is a flowchart illustrating the flow of the steering actuator command value calculation control process executed by the
ステップS101では、ケーブルプーリトルク演算部14bにおいて、反力トルクセンサ5の検出値を読み込み、ステップS102へ移行する。
In step S101, the detected value of the reaction
ステップS102では、ケーブルプーリトルク演算部14bにおいて、電流サーボ17の反力アクチュエータ電流値を読み込み、ステップS103へ移行する。
In step S102, the cable
ステップS103では、ケーブルプーリトルク演算部14bにおいて、反力アクチュエータ電流値と所定のトルク係数とを掛け合わせて反力アクチュエータ6の出力トルクを算出し、ステップS104へ移行する。
In step S103, the cable pulley
ステップS104では、ケーブルプーリトルク演算部14bにおいて、反力トルクセンサ5の検出値から反力アクチュエータトルクを減算してステアリング側ケーブルプーリトルクを算出し、ステップS105へ移行する。
In step S104, the cable pulley
ステップS105では、転舵アクチュエータ指令値演算部14cにおいて、算出したステアリング側ケーブルプーリトルクから、図7に示す「ステアリング側ケーブルプーリトルク−転舵アクチュエータ指令トルク特性」に基づいて、転舵アクチュエータ指令値を算出し、本制御を終了する。
In step S105, the steering actuator command
ここで、図7に示した「ステアリング側ケーブルプーリトルク−転舵アクチュエータ指令トルク特性」は、以下の2つの方法により、目標ケーブル張力から任意に設定できる。 Here, the “steering side cable pulley torque-steering actuator command torque characteristics” shown in FIG. 7 can be arbitrarily set from the target cable tension by the following two methods.
(i) ステアリング側ケーブルプーリトルクがステアリング側ケーブルプーリ20aの無負荷時摺動トルクのとき、転舵アクチュエータ8の出力トルクが最大となるように、ステアリング側ケーブルプーリトルクと転舵アクチュエータ指令トルクの特性を設定する。
(i) When the steering-side cable pulley torque is the no-load sliding torque of the steering-
(ii) ステアリング側ケーブルプーリトルクが、アウタチューブ20g,20hの耐久限度となるインナケーブル張力とケーブルプーリ半径とを掛け合わせたものであるとき、または、インナケーブル20c,20dの耐久限度となるインナケーブル張力とケーブルプーリ半径とを掛け合わせたものであるとき、転舵アクチュエータ出力トルクが最大となるように、ステアリング側ケーブルプーリトルクと転舵アクチュエータ指令トルクの特性を設定する。
(ii) When the steering-side cable pulley torque is the product of the inner cable tension and the cable pulley radius that are the durability limit of the
[ケーブルの耐久性確保について]
ケーブル式コラム12において、インナケーブル20c,20dに引張力が作用すると、アウタチューブ20g,20hに圧縮力が作用し、逆にインナケーブル20c,20dに圧縮力が作用すると、アウタチューブ20g,20hに引張力が作用する。また、ケーブルを曲げた状態で使用した場合には、曲げ方向外側のアウタチューブ20g(20h)に引張力が作用するとともに、曲げ方向内側のアウタチューブ20h(20g)に圧縮力が作用することとなる。
[Ensuring cable durability]
In the cable-
したがって、これら2種類の引張力が同時に作用した場合や、2種類の圧縮力が同時に作用した場合に、その荷重に耐えきれずに金属線材201g,201hが大きく変形することがあった。このように金属線材201g,201hが大きく変形すると、その部分でアウタチューブ20g,20hが急激に折れ曲がってインナケーブル20c,20dのスムーズなスライドが阻害される可能性がある。インナケーブル20c,20dは金属線の縒り線となっており、軸方向への繰り返し荷重を受けたとき、伸縮されて金属線の擦れ摩耗が発生する。
Therefore, when these two types of tensile forces are applied simultaneously or when two types of compressive forces are applied simultaneously, the
ケーブルの耐久性は、ケーブルの配策やケーブル張力などにより変化し、一般的に配策のケーブル曲率が大きく、かかるケーブル張力が小さい方が耐久性が高い。参考として、インナケーブルのS−N線図特性は、論文(自動車技術学術講演会前刷集No65-02 20025222)の事例にあるように、図9に示す特性を有している。このS−N線図特性は、インナケーブル20c,20dの仕様に応じて変化する。
The durability of the cable varies depending on the cable arrangement and the cable tension. Generally, the cable curvature of the arrangement is large, and the smaller the cable tension, the higher the durability. For reference, the SN diagram characteristics of the inner cable have the characteristics shown in FIG. 9 as in the case of the paper (No. 65-02 20025222). This SN diagram characteristic changes according to the specifications of the
一般的に、ケーブル式コラム12の出力トルクと入力トルクの差は、配策曲げ角度、入力トルクが大きいほど大きくなる。なお、従来のシャフト式コラムは、ベアリング支持であるため、出力トルクと入力トルクの差は主にベアリング部分のフリクションであり、入力トルクによって変化しない。
In general, the difference between the output torque and the input torque of the
ケーブル式コラム12において、入力トルクと出力トルクの差は近似的に下記の式(1)を用いて求めることができる。
F=Weμθ …(1)
ここで、Fは入力トルク、Wは出力トルク、μはアウタチューブライナ摩擦係数、θは配策曲げ角度、自然対数の底e=2.718である。
In the
F = We μθ (1)
Here, F is the input torque, W is the output torque, μ is the outer tube liner friction coefficient, θ is the planned bending angle, and the natural logarithm base e = 2.718.
したがって、入力トルクと出力トルクの差F−Wは、下記の式(2)のようになる。
F−W=W(eμθ−1) …(2)
Therefore, the difference FW between the input torque and the output torque is expressed by the following equation (2).
F−W = W (e μθ −1) (2)
また、ケーブルは可撓性を有するため、車両へ搭載する際に配策曲げ角度のバラツキが大きく、従って出力トルクと入力トルクの差もバラツキが大きくなる。 In addition, since the cable has flexibility, when it is mounted on a vehicle, the variation in the routing angle of the cable is large, so that the difference between the output torque and the input torque is also large.
ケーブル式コラム12へかかる負荷トルクが大きくなると、入力トルクと出力トルクの差も大きくなり、摺動抵抗が増加する。よって、図10,11に示すように、入力トルクに対して出力トルクが小さくなるため、操舵フィーリングが渋く感じられ、操舵感の悪化を伴う。
As the load torque applied to the
[従来技術との対比]
この問題を解決するため、特開平10−310069号公報に記載の技術では、ケーブル式コラムとパワーステアリング装置とを組み合わせたものにおいて、パワーステアリング装置にケーブルのフリクションを相殺するアシスト力を発生させ、操舵フィーリングの向上を図っている。
[Contrast with conventional technology]
In order to solve this problem, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-310069, in a combination of a cable column and a power steering device, an assist force that cancels the friction of the cable is generated in the power steering device, The steering feeling is improved.
この従来技術では、ステアリングとケーブルとの間に設けたトルクセンサでステアリングホイールに入力される操舵トルクを検出し、この操舵トルクに基づいてステアリングギアボックスを駆動するパワーステアリング用モータの作動を制御する。トルクセンサにより検出された操舵トルクは、ケーブルのフリクションを含むため、パワーステアリング用モータにケーブルのフリクションを相殺する操舵トルクを発生させ、適切な操舵フィーリングが得られるというものである。 In this prior art, a steering torque input to the steering wheel is detected by a torque sensor provided between the steering and the cable, and the operation of the power steering motor that drives the steering gear box is controlled based on the steering torque. . Since the steering torque detected by the torque sensor includes cable friction, a steering torque that cancels the cable friction is generated in the power steering motor, and an appropriate steering feeling is obtained.
しかしながら、走行中に操向輪が発生するコーナリングフォースの変化など、操向輪側からの入力変化に対しては、ケーブル部分のフリクションによりステアリングホイールへそのトルク変化が十分に伝わらない。このような場合、例えば雪道などの低μ路を走行中には、路面変化がステアリングに十分伝わらないなど、この点は改善されないため、操舵フィーリングが悪い。 However, with respect to input changes from the steering wheel side, such as a change in cornering force generated by the steering wheel during traveling, the torque change is not sufficiently transmitted to the steering wheel due to friction of the cable portion. In such a case, for example, while traveling on a low μ road such as a snowy road, the change in the road surface is not sufficiently transmitted to the steering.
また、高速走行時は、ステアリングに適度な重さを与える必要があるが、トルクセンサにより検出された操舵トルクはケーブル式コラムの負荷トルクにほぼ等しい。したがって、高速走行時に適度な操舵トルクを与えようとすると、前述したケーブル式コラムへの負荷トルクが大きくなる(=高速走行時に適度な操舵トルクを与えること)ため、ケーブル式コラムの摺動抵抗が増加し、操舵フィーリングが渋く感じられ、操舵感が悪化してしまう。 In addition, when driving at high speed, it is necessary to give an appropriate weight to the steering, but the steering torque detected by the torque sensor is almost equal to the load torque of the cable column. Therefore, if an appropriate steering torque is applied during high-speed traveling, the load torque applied to the cable column increases as described above (= appropriate steering torque is applied during high-speed traveling). Increased, the steering feeling feels awkward, and the steering feel deteriorates.
これは、旋回状態からのステアリング切り返し時に顕著となる。操向輪から入力トルク作用方向とケーブル式コラムのフリクション作用方向が異なるため、トルクセンサでこれらのトルク成分を判別できない。 This becomes conspicuous when the steering is turned back from the turning state. Since the input torque acting direction from the steering wheel is different from the friction acting direction of the cable column, these torque components cannot be determined by the torque sensor.
これに対し、実施例1では、インナケーブル20c,20dにかかる張力を低減するには、転舵アクチュエータ8により操舵補助力を発生させることで調整可能である。このトレードオフとして操舵トルクが小さくなり、運転性が悪化する場合がある。この対策として、反力アクチュエータ6をステアリングホイール1とケーブル式コラム12との間に設置した。この反力アクチュエータ6で適度な操舵反力を生成し、運転性を向上させた。
On the other hand, in Example 1, in order to reduce the tension applied to the
転舵トルクセンサ9をケーブル式コラムと操向輪3,3の間に設けたため、操向輪3,3側からの入力変化に対し、ケーブルフリクションの影響を受けずに検出できるため、その検出したトルク検出値を基に反力アクチュエータ6によりトルクを生成し、運転者へ伝えることで操舵フィーリングを改善した(図8)。
Since the turning
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用操舵装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 転舵アクチュエータ8によりケーブルの耐久性限度を考慮して操舵補助力を出力しつつ、反力アクチュエータ6によりステアリングホイール1に操舵反力を与えるため、ケーブルの耐久性確保と操舵感の向上とを両立できる。
(1) The steering actuator 8 outputs the steering assist force in consideration of the cable durability limit, and the
(2) 反力アクチュエータ6は、転舵トルクセンサ9のセンサ信号に基づいて操舵反力を発生させるため、運転者に路面フィールを的確に与えることができ、操舵感が向上する。かつ、転舵アクチュエータ8の操舵補助力により操舵トルクが軽くなりすぎるのを補正できる。
(2) Since the
(3) ステアリング側ケーブルプーリトルク−転舵アクチュエータ指令トルク特性を、ステアリング側ケーブルプーリトルクがステアリング側ケーブルプーリ20aの無負荷時摺動トルクのとき、転舵アクチュエータ8の出力トルクが最大となるように設定するため、ケーブル式コラム12の摺動抵抗の増減変化を抑制でき、操舵トルクの変化によらない均一な渋さ感となり、操舵フィーリングの違和感の変化を低減できる。
(3) Steering-side cable pulley torque-steering actuator command torque characteristics are set such that when the steering-side cable pulley torque is the no-load sliding torque of the steering-
(4) ステアリング側ケーブルプーリトルク−転舵アクチュエータ指令トルク特性を、ステアリング側ケーブルプーリトルクが、アウタチューブ20g,20hの耐久限度となるインナケーブル張力とケーブルプーリ半径とを掛け合わせたものであるとき、または、インナケーブル20c,20dの耐久限度となるインナケーブル張力とケーブルプーリ半径とを掛け合わせたものであるとき、転舵アクチュエータ出力トルクが最大となるように設定するため、インナケーブル20c,20dの金属縒り線間に発生する擦れ摩耗を低減でき、耐久性が向上する。また、インナケーブル20c,20dとアウタチューブ20g,20h間の摺動抵抗を低減でき、耐久性が向上する。
(4) When the steering-side cable pulley torque-steering actuator command torque characteristic is obtained by multiplying the steering-side cable pulley torque by the inner cable tension that is the endurance limit of the
(5) 転舵トルクセンサ9を、転舵アクチュエータ8と操向輪3,3との間に設けたため、運転者に路面フィールを的確に伝えることができ、操舵感が向上する。かつ、転舵アクチュエータ8の操舵補助力により操舵トルクが軽くなりすぎるのを補正できる。
(5) Since the turning
実施例2の車両用操舵装置は、操舵トルクセンサに代えて、操舵角センサ15と転舵角センサ16のセンサ信号を用いて転舵アクチュエータ指令値を演算した例である。
The vehicle steering apparatus according to the second embodiment is an example in which a steering actuator command value is calculated using sensor signals of the
まず、構成を説明する。なお、実施例1と同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 First, the configuration will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as Example 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図12は、実施例2の車両用操舵装置を示す全体システム図であり、実施例2の車両用操舵装置は、図1に示した反力トルクセンサ5を省略した点で実施例1と異なる。
FIG. 12 is an overall system diagram illustrating the vehicle steering apparatus according to the second embodiment. The vehicle steering apparatus according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the reaction
図13は、実施例2のコントローラ14の制御ブロック図であり、転舵アクチュエータ指令値演算部30は、操舵角センサ15と転舵角センサ16のセンサ信号から、図14に示す「角度偏差−転舵アクチュエータ指令トルク特性」に基づいて、転舵アクチュエータ指令値を演算する。なお、図14の幅Wは、実施例1に示した2通りの方法により任意に設定できる。
FIG. 13 is a control block diagram of the
次に、効果を説明する。
実施例2の車両用操舵装置にあっては、実施例1の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment.
(6) 転舵アクチュエータ8は、操舵角センサ15と転舵角センサ16のセンサ信号に基づいて操舵補助力を発生させるため、操作部2に運転者の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを設けることなく、ケーブル張力の低減を図ることができる。さらに、装置のコンパクト化とコスト低減も達成できる。
(6) The steering actuator 8 is provided with a steering torque sensor for detecting the steering torque of the driver in the
実施例3は、操作部と転舵部がケーブル式コラムを介して間接的に連結された例である。 Example 3 is an example in which the operation unit and the steered unit are indirectly connected via a cable column.
まず、構成を説明する。なお、実施例1と同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図15は、実施例3の車両用操舵装置を示す全体システム図であり、この実施例3は、ケーブル式コラム12をフェイルセーフとして用いるステア・バイ・ワイヤ(SBW)システムの例である。
First, the configuration will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as Example 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
FIG. 15 is an overall system diagram illustrating the vehicle steering apparatus according to the third embodiment. The third embodiment is an example of a steer-by-wire (SBW) system that uses the cable-
操作部2には、上端部から順にステアリングホイール1、操舵トルクセンサおよび操舵角センサを備えた反力アクチュエータ41、第1コラムシャフト7a、クラッチ部43、第2コラムシャフト7bが設けられている。第2コラムシャフト7bとピニオンシャフト10との間には、ケーブル式バックアップ機構としてケーブル式コラム12が設けられている。
The
転舵部4には、ピニオンシャフト10が設けられ、このピニオンシャフト10の下端部には、ラック&ピニオン式によるステアリング機構11が連結され、このステアリング機構11の両側には、ラックギア軸の移動により転舵角が変えられる操向輪3,3が設けられている。
The steered portion 4 is provided with a
ピニオンシャフト10には、転舵トルクセンサを備えた転舵アクチュエータ42が設けられている。なお、転舵アクチュエータ42および反力アクチュエータ41のモータとしては、DCブラシレスモータを用いているが、DCブラシ付きモータを用いてもよい。また、操舵角センサと転舵角センサとしては、レゾルバ式角度センサを用いているが、エンコーダ式角度センサ等を用いてもよい。この角度センサはDCブラシレスモータの駆動制御にも共用している。
The
SBWコントローラ44は、操舵角センサ15と転舵角センサ16と車速センサ13等からのセンサ信号を入力し、操作部2に設けられた反力アクチュエータ41およびクラッチ部43を制御すると共に、転舵部4に設けられた転舵アクチュエータ42を制御する。
The
このSBWコントローラ44のクラッチ制御部は、例えば、SWBシステムの電源が投入されると電源OFFにて接続されているクラッチ部43を解放する指令を出力し、その後、SWBシステムが正常であると判断される限りクラッチ部43の解放を維持し、SBWシステムに故障が発生したと判断されると解放されているクラッチ部43を接続する指令を出力する。
For example, when the power of the SWB system is turned on, the clutch control unit of the
次に、クラッチ部43の細部構造について説明する。
図16は、クラッチ部43の縦断面図である。
第1コラムシャフト7aの周囲にボス50を介してフランジ51aを有するロータ51が設けられている。ロータ51は、第2コラムシャフト7bと同一軸線上に設けられている。第2コラムシャフト7bには、フランジ52aを有するアーマチュアハブ52がスプライン嵌合されている。このアーマチュアハブ52のフランジ52aよりも半径方向外側には、アーマチュア53が設けられている。このアーマチュア53は、フランジ52aに板ばね54を介して固定され、フランジ51aの吸着面510aに対向して配置されている。
Next, the detailed structure of the
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of the
A
ロータ51の周囲には、図示しないコラムハウジング(あるいは固定用ハウジング)に固定されたヨーク55が設けられている。このヨーク55は、電磁コイル55aを内蔵している。なお、板ばね54は、フランジ52aのヨーク55とは反対側の側面に固定された環状の基部54aと、この基部54aに放射状に延在するブリッジ54bを介して一体に形成され、かつアーマチュア53のヨーク55とは反対側の側面に固定された環状の自由端部54cとからなる環状体によって形成されている。
Around the
このように構成されたクラッチ部43においては、電磁コイル55aに通電されると、磁束Φが発生する。このとき、アーマチュア53が板ばね54の復帰力に抗してロータ51のフランジ51aに吸着されるため、第1コラムシャフト7aと第2コラムシャフト7bが連結される。そして、コラムが回転すると、この回転力がクラッチを介してステアリングホイール1に伝達される。また、電磁コイル55aへの通電を解除すると、磁束Φが消滅してアーマチュア53が板ばね54の復帰力によってロータ51から離間する。
In the
ここで、クラッチ部43の伝達トルク容量は、電磁コイル55aの発生できる磁束を変えることで吸着力が変化するため、任意に設定できる。
Here, the transmission torque capacity of the
次に、作用を説明する。
[バックアップ時の転舵アクチュエータ指令値算出制御処理]
図17は、実施例3のSBWコントローラ44で実行されるバックアップ時の転舵アクチュエータ指令値算出制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。この制御フローは、例えば、イグニッションキースイッチがONされてから、所定周期毎に実行される。
Next, the operation will be described.
[Turning actuator command value calculation control process during backup]
FIG. 17 is a flowchart illustrating the flow of the steering actuator command value calculation control process during backup executed by the
ステップS201では、SBWシステムに故障が発生したかどうかを判断する。YESの場合にはステップS202へ移行し、NOの場合には本制御を終了する。 In step S201, it is determined whether a failure has occurred in the SBW system. If YES, the process proceeds to step S202, and if NO, this control is terminated.
ステップS202では、故障発生部を切り離すと同時にクラッチ部43を接続し、ステップS203へ移行する。
In step S202, the failure occurrence part is disconnected and the
ステップS203では、転舵トルクセンサ、反力トルクセンサおよび車速センサ13の検出値を読み込み、ステップS204へ移行する。
In step S203, the detected values of the steering torque sensor, the reaction force torque sensor, and the
ステップS204では、転舵アクチュエータ指令値演算部14cにおいて、算出したステアリング側ケーブルプーリトルクから、図7に示した「ステアリング側ケーブルプーリトルク−転舵アクチュエータ指令トルク特性」に基づいて、転舵アクチュエータ指令値を算出し、ステップS203へ移行する。
In step S204, the steering actuator command
次に、効果を説明する。
実施例3の車両用操舵装置にあっては、ケーブル式バックアップ機構を備えたSBWシステムにおいて、SBWシステムが故障した場合に、実施例1の(1)〜(5)の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus of the third embodiment, the effects (1) to (5) of the first embodiment can be obtained when the SBW system has a failure in the SBW system including the cable type backup mechanism.
実施例4は、実施例3のSBWシステムにおいて、ケーブル式コラムの2本のアウタチューブの端部とプーリケースとの間に、ケーブルテンション調整用スプリング(伸縮部材に相当)を設けた例である。 Example 4 is an example in which, in the SBW system of Example 3, a cable tension adjusting spring (corresponding to a telescopic member) is provided between the ends of the two outer tubes of the cable-type column and the pulley case. .
まず、構成を説明する。
図18は実施例4のケーブル式コラム12の構成を示す(a)平面図、(b)側面図、(c)背面図、図19は両ケーブルプーリ20a,20bへのインナケーブル20c,20dの巻き付け状態を示す図である。
First, the configuration will be described.
18A is a plan view, FIG. 18B is a side view, FIG. 19B is a rear view, and FIG. 19 is a diagram of the
図18に示すように、2本のアウタチューブ20g,20hの端部と、第1プーリケース20eとの間には、ケーブルテンション調整用スプリング20jが設けられている。実施例4では、ケーブルテンション調整用スプリング20jとして、コイルスプリングを用いている。このコイルスプリングの内径は、図20に示すように、アウタチューブ20g(20h)の内径よりも十分に大きく設定されている。
As shown in FIG. 18, a cable
また、第2プーリケース20fと2本のアウタチューブ20g,20hの端部との間には、ケーブルテンション調整用ナット20kが設けられている。このケーブルテンション調整用ナット20kは、ナットの位置を変更することにより、アウタチューブ20g(20h)を軸方向移動させ、テンションを調整するものである。
Further, a cable
次に、作用を説明する。
[ケーブルのフリクション差に伴う操舵感の悪化について]
図21は、車両へのケーブル配策例を示す(a)斜視図、(b)側面図、(c)平面図であり、図に示すように、2本のケーブル配策状態は(ケーブル曲げ半径、総曲げ角度等)は、完全には一致していない。
Next, the operation will be described.
[Deterioration of steering feeling due to cable friction difference]
FIG. 21 is a (a) perspective view, (b) side view, and (c) plan view showing an example of cable routing to a vehicle. As shown in FIG. (Radius, total bending angle, etc.) do not match completely.
ケーブル式コラムにおいて、ケーブルフリクションは、ケーブル曲げ状態によるアウタチューブとインナケーブルとの接触状態により変化するため、2本のケーブル曲げ状態が異なる場合、プーリの回転方向でフリクション差が生じてしまう。 In the cable-type column, the cable friction changes depending on the contact state between the outer tube and the inner cable due to the cable bending state. Therefore, when the two cable bending states are different, a friction difference is generated in the rotation direction of the pulley.
よって、ケーブル式コラムをSBWシステムのフェイルセーフとして用いる場合、SBW正常作動時(ケーブル連れ回り時)、クラッチ部が転舵部側に設けられケーブルがステアリングホイールに連れ回る場合は、ステアリングホイールの操作方向で操舵力に差が生じてしまう。また、クラッチが操作部側に設けられケーブルがステアリングラックに連れ回る場合は、フリクションの大きい方への転舵においてラックの動きにスティックスリップが生じ、左右転舵の滑らかさが異なる。さらに、SBW異常時(ケーブルによる転舵時)、およびケーブル式コラムではステアリング左右回転でフリクションの差が生じ、左右回転で操舵感に差が生じてしまう。 Therefore, when the cable column is used as a fail safe for the SBW system, when the SBW is operating normally (when the cable is rotated), the clutch unit is provided on the steering unit side and the cable is rotated around the steering wheel. A difference in steering force occurs in each direction. Further, when the clutch is provided on the operation unit side and the cable is rotated around the steering rack, stick-slip occurs in the movement of the rack in the turning to the higher friction, and the smoothness of the left and right turning is different. Further, when the SBW is abnormal (when turning by a cable) and in the cable-type column, a difference in friction occurs when the steering wheel rotates left and right, and a difference in steering feeling occurs when the wheel rotates left and right.
[ケーブルテンション調整作用]
これに対し、実施例4では、ケーブルの配策状態により2本のケーブルのフリクションに差が生じる場合には、あらかじめフリクションが大きくなるケーブルのケーブルテンション調整用スプリング20jのばね定数(伸縮率に相当)をより大きく設定することで、アウタチューブを長くするのと同等の効果が得られる。
[Cable tension adjustment]
On the other hand, in Example 4, when there is a difference in the friction between the two cables depending on the cable routing state, the spring constant (corresponding to the expansion / contraction ratio) of the cable
このとき、ケーブルテンション調整用スプリング20jは、コイルスプリングであり、アウタチューブ20g(20h)よりもインナケーブル20c(20d)との接触面積が小さいため、ケーブルフリクションを小さくすることができる。
At this time, the cable
さらに、ケーブルテンション調整用スプリング20jの内径は、アウタチューブ20g(20h)の内径よりも十分に大きいため、特に据え切り時など、ケーブルプーリ20aの上下端部分にインナケーブル20c(20d)が巻き込みおよび巻き戻し案内される場合、アウタチューブ20g(20h)の場合よりもインナケーブル20c(20d)と接触しにくくなるため、ケーブルフリクションをより小さくできる。
Further, since the inner diameter of the cable
また、ケーブルフリクションが大きいほど、ケーブルテンション調整用スプリング20jのばね定数をより大きく設定し、フリクションをより小さくすることで、ケーブルの耐久性向上を図ることができる。
Further, the greater the cable friction is, the more the cable
なお、本実施例では、伸縮部材として、コイルスプリングを適用した例を示したが、ゴムなどの弾性体や、プーリケースとアウタチューブがスライドする構造として、アウタチューブのテンションに応じて、アウタチューブの端部とプーリケースの端部との間が伸縮できる構成であればよい。 In the present embodiment, an example in which a coil spring is applied as the elastic member has been described. However, an elastic body such as rubber, or a structure in which the pulley case and the outer tube slide, the outer tube according to the tension of the outer tube. What is necessary is just a structure which can be expanded-contracted between the edge part of this and the edge part of a pulley case.
次に、効果を説明する。
実施例4の車両用操舵装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus according to the fourth embodiment, the following effects can be obtained.
(7) ケーブル式コラム12は、操作部2に設けられたステアリング側ケーブルプーリ20aと、転舵部4に設けられた操向輪側ケーブルプーリ20bと、両ケーブルプーリ20a,20bに対し互いに逆方向に巻き付けられた状態で連結する2本のインナケーブル20c,20dと、ステアリング側ケーブルプーリ20aを収納する第1プーリケース20eと、操向輪側ケーブルプーリ20bを収納する第2プーリケース20fと、両インナケーブル20c,20dをそれぞれ覆い、両プーリケース20e,20fを連結する2本のアウタチューブ20g,20hと、を有し、2本のアウタチューブ20g,20hの少なくとも一方の端部と第1プーリケース20eとの間に、インナケーブル20c,20dを覆うケーブルテンション調整用スプリング20jを設けたため、2本のケーブル曲げ状態が異なる場合でも、2本のケーブルのフリクション差を少なくでき、ケーブル連れ回り時およびケーブルによる転舵時において、フリクション差が操舵感に及ぼす影響をなくすことができる。
(7) The
(8) ケーブルテンション調整用スプリング20jは、ケーブルの総曲げ角度が大きい方のばね定数を、総曲げ角度が小さい方のばね定数よりも大きく設定するため、2本のケーブルの曲げ状態が異なりケーブルフリクションが異なる場合でも、ケーブルテンション調整用スプリング20jのばね定数を調整することにより、フリクション差を少なくでき、ケーブル連れ回り時およびケーブルによる転舵時の左右操舵感を一致させることができる。
(8) The cable
(9) ケーブルテンション調整用スプリング20jは、ケーブルフリクションが大きいほど、ばね定数を大きく設定するため、ケーブルフリクションがより小さくなり、ケーブルの耐久性向上を図ることができる。
(9) Since the cable
図22は、実施例5のケーブル式コラムの構成を示す断面図である。
実施例5のケーブル式コラムは、実施例4のSBWシステムに対し、ケーブルテンション調整用スプリング20jの弾性力を、第1プーリケース20eの操向輪側ケーブルプーリ20aにインナケーブル20c(20d)が巻き取られているとき、アウタチューブ20g(20h)が第1プーリケース20e側へ変位しない大きさに設定した例である。
FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cable column according to the fifth embodiment.
In the cable type column of the fifth embodiment, the
詳述すると、ケーブルテンション調整用スプリング20jの弾性力は、インナケーブル20c(20d)が経年劣化等により最大の伸びとなった状態で、インナケーブル20c(20d)とアウタチューブ20g(20h)との間に発生する最大の摩擦摺動抵抗力以上となるように設定され、かつ、車載時の初期状態でインナケーブル20c(20d)とアウタチューブ20g(20h)との間に発生する最大の摩擦摺動抵抗力以上となるように設定されている。
More specifically, the elastic force of the cable
図23に示すように、ケーブル調整用スプリング20jは、車載時の初期状態ではその先端が図の初期位置A0にあるが、インナケーブル20c(20d)が最大の伸びとなったとき、その先端は位置A1となる。
As shown in FIG. 23, the
また、ケーブルテンション調整用スプリング20jの弾性力は、インナケーブル20c(20d)が経年劣化等により最大の伸びとなったとき、アウタチューブ20g(20h)の撓み量が所定値以下となるように設定されている。この所定値とは、例えば、インナケーブル20c(20d)とアウタチューブ20g(20h)との間に発生する摩擦摺動抵抗力が許容範囲となる曲げ半径等で設定する。
Further, the elastic force of the cable
次に、作用を説明する。
[アウタチューブの戻り抑制作用]
図23に示したように、インナケーブル20c(20d)が経年劣化等により伸びて弛むと、インナケーブル20c(20d)の張力が減少し、アウタチューブ20g(20h)はケーブルテンション調整用スプリング20jのばね力により、プーリ軸から遠ざかる方向(図22の左方向)に押し出される。
Next, the operation will be described.
[Outer tube return suppression action]
As shown in FIG. 23, when the
この状態でステアリング側ケーブルプーリ20aを巻き取ろうとしたとき、インナケーブル20c(20d)が巻き取られると、アウタチューブ20g(20h)は、ケーブルテンション調整用スプリング20jのばね力と、アウタチューブ20g(20h)とインナケーブル20c(20d)との間に作用する摩擦摺動抵抗力とが釣り合う位置までステアリングケーブルプーリ20aのプーリ軸側へ戻る。
When the
その後、回転させたステアリング側ケーブルプーリ20aとは反対側の操向輪側ケーブルプーリ20b(図4)が回転を始める。よって、ケーブルテンション調整用スプリング20jのばね力がアウタチューブ20g(20h)とインナケーブル20c(20d)との間の摩擦摺動抵抗力よりも小さい場合、このロス分がステアリングガタとなる。
Thereafter, the steering wheel
これに対し、実施例5では、ステアリング側ケーブルプーリ20aを巻き取る際、アウタチューブ20g(20h)がプーリ軸方向に戻ろうとする最大の力以上のばね力が発生するように、ケーブルテンション調整用スプリング20jのプリセット荷重を初期位置からインナケーブル20c(20d)が最大の伸びとなったときの位置まで常にケーブルテンション調整用スプリング20jに掛けておくことで、上記ロスを無くすことができ、ステアリングガタの発生を抑制できる。
On the other hand, in the fifth embodiment, when winding the steering
ここで、アウタチューブ20g(20h)には、ケーブルテンション調整用スプリング20jにより、ステアリング側ケーブルプーリ20aのプーリ軸から遠ざけようとする力が常時付加されるため、インナケーブル20c(20d)の伸びに伴う弛みは生じない。
Here, a force to keep away from the pulley shaft of the steering
次に、効果を説明する。
実施例5の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering system according to the fifth embodiment, the following effects can be obtained.
(10) ケーブルテンション調整用スプリング20jの弾性力を、このケーブルテンション調整用スプリング20jと接する第1プーリケース20eのステアリング側ケーブルプーリ20aにインナケーブル20c(20d)が巻き取られているとき、アウタチューブ20g(20h)が第1プーリケース20e側へ変位しない大きさに設定したため、操舵時におけるアウタチューブ20g(20h)の戻りを防止でき、ステアリングガタを抑制できる。
(10) When the
(11) ケーブルテンション調整用スプリング20jの弾性力を、インナケーブル20c(20d)の最大伸び状態でインナケーブル20c(20d)とアウタチューブ20g(20h)との間に発生する最大の摩擦摺動抵抗力以上となるように設定したため、経年劣化等によりインナケーブルインナケーブル20c(20d)の伸びが最大となった場合の、ステアリングガタの発生を抑制できる。
(11) The elastic force of the cable
(12) ケーブルテンション調整用スプリング20jの弾性力を、車載時の初期状態でインナケーブル20c(20d)とアウタチューブ20g(20h)との間に発生する最大の摩擦摺動抵抗力以上となるように設定したため、車載時の初期状態から経年劣化によりインナケーブル20c(20d)の伸びが最大となった場合まで常にステアリングガタの発生を抑制できる。
(12) The elastic force of the cable
(13) ケーブルテンション調整用スプリング20jの弾性力を、インナケーブル20c(20d)の最大伸び状態でアウタチューブ20g(20h)の撓み量が所定値以下となるように設定したため、経年劣化によりインナケーブル20c(20d)が撓んだ場合でも、インナケーブル20c(20d)とアウタチューブ20g(20h)との間に発生する摩擦摺動抵抗力を許容範囲内に収めることができ、ケーブルフリクションを抑制できる。
(13) The elastic force of the cable
図24は実施例6のケーブル式コラムの構成を示す断面図、図25は図24のS25−S25断面図であり、実施例6のケーブル式コラムは、実施例5のSBWシステムに対し、ケーブルテンション調整用スプリング20jの縮み方向変位を規制する縮み変位規制手段21を設けた例である。
24 is a cross-sectional view showing the configuration of the cable-type column of the sixth embodiment, FIG. 25 is a cross-sectional view of S25-S25 of FIG. 24, and the cable-type column of the sixth embodiment This is an example in which contraction
アウタチューブ20g(20h)の端縁には、アウタチューブ20g(20h)を支持するアウタチューブ取付ガイド22が設けられている。このアウタチューブ取付ガイド22と第1ケーブルケース20eとの間には、ケーブルテンション調整用スプリング20jが介装されている。
An outer
アウタチューブ取付ガイド22の第1ケーブルケース20e側には、第1ケーブルケース挿入部22aが設けられ、この第1ケーブルケース挿入部22aの周部には、第1ケーブルケース20e側からアウタチューブ20g(20h)側へ向かって傾斜する断面略三角形の溝部21aが軸方向に複数設けられている。
A first cable
第1ケーブルケース20eには、可撓性素材により第1ケーブルケース挿入部22aを挿入可能な内周形状を有し、溝部21aと係合するストッパ部21bが設けられている。このストッパ部21bと溝部21aとの係合により、第1ケーブルケース挿入部22aは第1プーリケース20eから飛び出す方向へは動くが、第1ケーブルケース22eに入り込む方向には動けないよう構成されている。溝部21aとストッパ部21bとで、ケーブルテンション調整用スプリング20jの伸び方向(図24の左方向)変位を許可し、縮み方向変位を規制する縮み変位規制手段21が構成される。ここで、縮み変位規制手段21は、この構成に限らず、伸び方向変位を許容し、縮み方向変位を規制するものであれば良い。
The
次に、作用を説明する。
[アウタチューブの戻り抑制作用]
経年劣化等によりインナケーブル20c(20d)が弛んだ場合、アウタチューブ20g(20h)がプーリ軸方向から離れアウタチューブ取付ガイド22が第1プーリケース20eから飛び出し、アウタチューブ20g(20h)はこの位置に固定されるため、インナケーブル20c(20d)は弛みが無く張られた状態となる。
Next, the operation will be described.
[Outer tube return suppression action]
When the
この状態で操向輪側ケーブルプーリ20aを巻き取ろうとすると、インナケーブル20c(20d)が巻き取られたとき、アウタチューブ20g(20h)とインナケーブル20c(20d)との間に摩擦摺動抵抗力が発生し、アウタチューブ20c(20d)を第1ケーブルケース20eのプーリ軸側へ押し戻す力として作用する。
If the steering wheel
これに対し、実施例6では、アウタチューブ取付ガイド22の第1ケーブルケース挿入部22aに設けた溝部21aと、第1ケーブルケース20eに設けたストッパ部22との係合により、アウタチューブ20g(20h)の第1ケーブルケース20e側への移動が規制される。これにより、ケーブルテンション調整用スプリング20jの縮み方向変位を防止できるため、ステアリングガタの発生が抑制される。
On the other hand, in Example 6, the
次に、効果を説明する。
実施例6の車両用操舵装置にあっては、以下の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering device of the sixth embodiment, the following effects can be obtained.
(14) ケーブルテンション調整用スプリング20jの伸び方向変位を許可し、縮み方向変位を規制する縮み変位規制手段21を備えるため、操舵時におけるアウタチューブ20g(20h)の戻りを防止でき、ステアリングガタを抑制できる。
(14) Since the cable
実施例7の車両用操舵装置は、両ケーブルプーリの回転角度に基づいて転舵アクチュエータ指令値を演算する例である。 The vehicle steering apparatus according to the seventh embodiment is an example in which a steered actuator command value is calculated based on the rotation angles of both cable pulleys.
まず、構成を説明する。なお、実施例2と同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 First, the configuration will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as Example 2, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図26は、実施例7の車両用操舵装置を示す全体システム図であり、実施例7の車両用操舵装置は、図12に示した操舵角センサ15と操舵角センサ16に代えて、ステアリング側ケーブルプーリ20aの回転角度を検出するステアリング側角度センサ19aと、操向輪側ケーブルプーリ20bの回転角度を検出する操向輪側角度センサ19bを設けた点で、実施例2と異なる。ステアリング側角度センサ19aと操向輪側角度センサ19bのセンサ信号は、コントローラ14へ入力される。
FIG. 26 is an overall system diagram illustrating the vehicle steering apparatus according to the seventh embodiment. The vehicle steering apparatus according to the seventh embodiment replaces the
図27は、実施例7のコントローラ14の制御ブロック図であり、転舵アクチュエータ指令値演算部30は、ステアリング側角度センサ19aのセンサ信号(操舵角に相当)と操向輪側角度センサ19bのセンサ信号(転舵角に相当)から、図14に示した「ステアリング側ケーブルプーリトルク−転舵アクチュエータ指令トルク特性」に基づいて、転舵アクチュエータ指令値を演算する。
FIG. 27 is a control block diagram of the
次に、効果を説明する。
実施例7の車両用操舵装置にあっては、実施例1の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus of the seventh embodiment, in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(15) 転舵アクチュエータ8は、ステアリング側ケーブルプーリ20aの回転角度を検出するステアリング側角度センサ19aと、操向輪側ケーブルプーリ20bの回転角度を検出する操向輪側角度センサ19bとに基づいて、操舵補助力を発生させるため、操作部2に運転者の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを設けることなく、ケーブル張力の低減を図ることができる。さらに、装置のコンパクト化も達成できる。
(15) The steered actuator 8 is based on a steering-
(他の実施例)
以上、本発明の車両用操舵装置を実施例1〜5に基づき説明してきたが、具体的な構成については、実施例1〜5に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
(Other examples)
As mentioned above, although the vehicle steering device of the present invention has been described based on the first to fifth embodiments, the specific configuration is not limited to the first to fifth embodiments, and each claim of the claims Design changes and additions are allowed without departing from the gist of the invention.
例えば、実施例3ではクラッチ部として電磁クラッチを用いたが、摩擦式クラッチを用いてもよい。 For example, although the electromagnetic clutch is used as the clutch unit in the third embodiment, a friction clutch may be used.
1 ステアリングホイール
2 操作部
3 操向輪
4 転舵部
5 反力トルクセンサ
6 反力アクチュエータ
7 コラムシャフト
8 転舵アクチュエータ
9 転舵トルクセンサ
10 ピニオンシャフト
11 ステアリング機構
12 ケーブル式コラム
13 車速センサ
14 コントローラ
15 操舵角センサ
16 転舵角センサ
17 電流サーボ
18 電流サーボ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記操作部に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記転舵部に操舵補助力を出力する転舵アクチュエータと、
前記操作部に入力される操舵トルクに応じて転舵アクチュエータを制御する転舵制御手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記操作部に操舵反力を出力する反力アクチュエータと、
を備えた車両用操舵装置において、
前記転舵部に入力される転舵トルクを検出する転舵トルク検出手段と、
前記車速および前記転舵トルクのみに応じて反力アクチュエータを制御する反力制御手段と、
を設け、
前記ケーブル式コラムは、
前記操作部に設けられたステアリング側ケーブルプーリと、
前記転舵部に設けられた操向輪側ケーブルプーリと、
両ケーブルプーリに対し互いに逆方向に巻き付けられた状態で連結する2本のインナケーブルと、
前記ステアリング側ケーブルプーリを収納する第1プーリケースと、
前記操向輪側ケーブルプーリを収納する第2プーリケースと、
両インナケーブルをそれぞれ覆い、両プーリケースを連結する2本のアウタチューブと、
を有し、
前記2本のアウタチューブの少なくとも一方の端部とプーリケースとの間に、前記インナケーブルを覆う伸縮部材を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。 An operation unit having an operation input means and a steering unit for steering a steered wheel are connected directly or indirectly via a cable column,
Steering torque detection means for detecting steering torque input to the operation unit;
A steering actuator that outputs a steering assist force to the steering unit;
Steering control means for controlling a steering actuator according to a steering torque input to the operation unit;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
A reaction force actuator that outputs a steering reaction force to the operation unit;
In a vehicle steering apparatus comprising:
Steering torque detection means for detecting the steering torque input to the steering unit;
Reaction force control means for controlling a reaction force actuator only in accordance with the vehicle speed and the steering torque;
Provided ,
The cable column is
A steering side cable pulley provided in the operation section;
A steered wheel side cable pulley provided in the steered portion;
Two inner cables that are connected to both cable pulleys while being wound in opposite directions;
A first pulley case for accommodating the steering side cable pulley;
A second pulley case for housing the steering wheel side cable pulley;
Two outer tubes covering both inner cables and connecting both pulley cases;
Have
A vehicular steering apparatus , wherein an extendable member that covers the inner cable is provided between at least one end of the two outer tubes and the pulley case .
前記伸縮部材の弾性力を、この伸縮部材と接する前記プーリケースの前記ケーブルプーリに前記インナケーブルが巻き取られているとき、前記アウタチューブが前記プーリケース側へ変位しない大きさに設定することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1,
When the inner cable is wound around the cable pulley of the pulley case in contact with the elastic member, the elastic force of the elastic member is set so that the outer tube is not displaced toward the pulley case. A vehicle steering apparatus.
前記伸縮部材の弾性力を、前記インナケーブルの最大伸び状態で前記インナケーブルと前記アウタチューブとの間に発生する最大の摩擦摺動抵抗力以上となるように設定することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1 or 2,
The elastic force of the elastic member is set to be equal to or greater than the maximum frictional sliding resistance force generated between the inner cable and the outer tube in the maximum extension state of the inner cable. Steering device.
前記伸縮部材の弾性力を、車載時の初期状態で前記インナケーブルと前記アウタチューブとの間に発生する最大の摩擦摺動抵抗力以上となるように設定することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
A vehicular steering apparatus, wherein the elastic force of the expansion and contraction member is set to be equal to or greater than a maximum frictional sliding resistance force generated between the inner cable and the outer tube in an initial state when mounted on a vehicle. .
前記伸縮部材の弾性力を、前記インナケーブルの最大伸び状態で前記アウタチューブの撓み量が所定値以下となるように設定することを特徴とする車両用操舵装置。 An apparatus as claimed in any one of claims 1 to 4,
The vehicular steering apparatus according to claim 1, wherein the elastic force of the telescopic member is set so that the amount of deflection of the outer tube is not more than a predetermined value in the maximum extension state of the inner cable.
前記伸縮部材の伸び方向変位を許可し、縮み方向変位を規制する縮み変位規制手段を備えることを特徴とする車両用操舵装置。 An apparatus as claimed in any one of claims 1 to 5,
A vehicular steering apparatus comprising: a contraction displacement restricting means that permits displacement of the expansion member in the expansion direction and restricts displacement in the contraction direction.
前記伸縮部材は、前記アウタチューブの曲げ部分の曲げ角度の総和である総曲げ角度が大きい方の伸縮率を、総曲げ角度が小さい方の伸縮率よりも大きく設定することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1 ,
For the vehicle, the expansion member has a larger expansion rate with a larger total bending angle, which is a sum of bending angles of the bent portions of the outer tube, larger than a expansion rate with a smaller total bending angle. Steering device.
前記伸縮部材は、ケーブルフリクションが大きいほど、伸縮率を大きく設定することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1 or 7 ,
The vehicular steering apparatus according to claim 1, wherein the expansion / contraction member sets the expansion / contraction ratio to be larger as the cable friction is larger.
前記反力アクチュエータの電流値と前記操舵トルクとに基づいて、前記ステアリング側ケーブルプーリに作用するプーリトルクを算出するプーリトルク検出手段を備え、
前記転舵制御手段は、前記プーリトルク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。 The vehicle steering apparatus according to claim 1 ,
A pulley torque detecting means for calculating a pulley torque acting on the steering side cable pulley based on the current value of the reaction force actuator and the steering torque;
The vehicle steering apparatus, wherein the steering control means controls the steering actuator based on the pulley torque.
前記転舵トルク検出手段を、転舵アクチュエータと操向輪との間に設けたことを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 9 ,
A steering apparatus for a vehicle, wherein the steering torque detecting means is provided between a steering actuator and a steered wheel.
前記転舵制御手段は、操舵トルクと転舵トルクの差の絶対値が無負荷時摺動トルク以下となるように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。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein:
The steering control device controls the steering actuator so that the absolute value of the difference between the steering torque and the steering torque is equal to or less than the no-load sliding torque.
前記転舵制御手段は、ケーブル式コラムを構成するインナケーブルの張力が、インナケーブルの耐久限度またはアウタチューブの耐久限度のいずれか小さい方の値以下となるように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。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein:
The steering control means controls the steering actuator so that the tension of the inner cable constituting the cable column is equal to or less than the inner cable endurance limit or the outer tube endurance limit, whichever is smaller. A vehicle steering apparatus.
前記操舵トルク検出手段に代えて、前記操作部の操舵角を検出する操舵角検出手段と前記転舵部の転舵角を検出する転舵角検出手段とを設け、
前記転舵制御手段は、操舵角と転舵角に応じて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。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 12,
In place of the steering torque detecting means, a steering angle detecting means for detecting the steering angle of the operation section and a turning angle detecting means for detecting the turning angle of the turning section are provided.
The steering control device controls a steering actuator according to a steering angle and a steering angle.
前記操舵角検出手段は、ステアリング側ケーブルプーリの回転角度を検出するステアリング側角度センサであり、
前記転舵角検出手段は、転舵部側ケーブルプーリの回転角度を検出する操向輪側角度センサであることを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 13 , wherein
The steering angle detection means is a steering side angle sensor that detects a rotation angle of the steering side cable pulley,
The steered angle detecting means is a steered wheel side angle sensor that detects a rotation angle of a steered portion side cable pulley.
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