JP2004249933A

JP2004249933A - Steering device for vehicle

Info

Publication number: JP2004249933A
Application number: JP2003044646A
Authority: JP
Inventors: Ryota Shirato; 良太白土; Hiroshi Mori; 宏毛利; Tadatsugu Tamamasa; 忠嗣玉正; Masahiro Kubota; 正博久保田; Yasuyuki Sonoda; 恭幸園田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device for a vehicle capable of realizing optimum steering performance and steering feeling by setting and changing the range of rotation allowable capacity of a steering wheel according to changes of factors affecting steering such as a road surface state, a traveling state and a steering state. SOLUTION: This steering device for the vehicle of a steering-by-wire is provided with a rotation prevention means 13 for setting a rotation allowable range of the steering wheel 1 by preventing rotation of the steering wheel 1. The rotation prevention means 13 has a moving member 22 for moving by interlocking with rotation of the steering wheel 1 and a preventing means 23 for preventing moving of the moving member 22. The preventing member 23 is capable of moving in position according to movement of the moving member 22. When the moving of the moving member 22 is prevented, the position of the preventing member 23 is fixed. COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操向輪の転舵装置に機械的に連結されていない操舵系を備えたステア・バイ・ワイヤ方式の車両用操舵装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のステア・バイ・ワイヤ方式の車両用操舵装置は、舵取機構１に機械的に連結されていないステアリングホイール２の回転に連動するコラム２０の回転に追従して移動可能な移動体４０と、該移動体４０に当接して移動体４０の移動許容量を設定する二つの阻止部４１，４２を設けて、ステアリングホイール２の中立位置に対する左右への回転許容量を設定するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他のステア・バイ・ワイヤ方式の車両用操舵装置は、操作部材の操作に応じて回転する入力シャフト１０と、舵角の変化により回転するように車輪に機械的に連結される出力シャフト３１との間に介在する回転規制機構４０は、入力シャフト１０側に設けられる受け部４１ａ，４１ｂと、出力シャフト３１側に設けられる当たり部４７ａ，４７ｂとを有する。操舵用アクチュエータの動きによる舵角変化量の目標値からの誤差の増大時に、出力シャフト３１の回転による当たり部４７ａ，４７ｂの位置変化を受け部４１ａ，４１ｂにより規制することで、出力シャフト３１の入力シャフト１０に対する相対回転を阻止するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１９４１５２号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００１−８０５３１号公報（図５及び図６）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特許文献１に記載された車両用操舵装置にあっては、車両走行中は回転許容量の設定範囲を変更できない構成であったため、操向輪が縁石に当たった場合や、深い轍にはまった場合でもステアリングホイールは操舵できてしまうという問題があった。
【０００６】
また、従来の特許文献２に記載された車両用操舵装置にあっては、回転許容量の設定範囲はステアリングホイールの操舵角に応じてのみ変化する構成であったため、上述と同様に、操向輪が縁石に当たった場合や、深い轍にはまった場合でもステアリングホイールは操舵できてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、路面状態や走行状態や操舵状態等の操舵に影響を与える要因の変化に応じ、ステアリングホイールの回転許容量の範囲設定や変更を行うことにより、最適な操舵性能や操舵感を実現することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、
ステアリングホイールの回転許容範囲を設定する回転阻止手段を備えたステア・バイ・ワイヤ方式の車両用操舵装置において、
前記回転阻止手段は、前記ステアリングホイールの回転に連動して移動する移動部材と、該移動部材の移動を阻止する阻止部材と、を有し、
前記阻止部材は、前記移動部材の動きに伴って位置を移動可能とすると共に、前記移動部材の移動を阻止する場合は前記阻止部材の位置を固定することを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
よって、本発明の車両用操舵装置にあっては、阻止部材は、移動部材の動きに伴って位置を移動可能とすると共に、移動部材の移動を阻止する場合は阻止部材の位置を固定する、すなわち、ステアリングホイールの回転許容量の自由な範囲設定や自由な変更が可能な構成としたため、路面状態や走行状態や操舵状態等の操舵に影響を与える要因の変化に応じ、ステアリングホイールの回転許容量の範囲設定や変更を行うことにより、最適な操舵性能や操舵感を実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用操舵装置を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例〜第４実施例に基づいて説明する。
【００１１】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の車両用操舵装置を示す全体システム図である。図１において、１はステアリングホイール、２は反力アクチュエータ、３はトルクセンサ（反力トルク検出手段）、４は操作角センサ、５は操向輪、６は伝達部、７はステアリングギア（転舵装置）、８は転舵アクチュエータ、９は転舵角センサ、１０は操舵コントローラ、１１は車速センサ（車速検出手段）、１２はロードセル（操向輪外力検出手段）、１３は回転阻止手段、１４はステアリングシャフトである。
【００１２】
前記ステアリングホイール１を備えた操舵系ユニットと、前記ステアリングギア７を備えた転舵系ユニットとは、機械的に連結されていない独立ユニットによる構成とされている。そして、操舵制御系により、前記操舵系ユニットの反力アクチュエータ２及び回転阻止手段１３と、前記転舵系ユニットの転舵アクチュエータ８と、が駆動制御される。
【００１３】
前記操舵系ユニットの構成を説明すると、ドライバによる操作手段であるステアリングホイール１には、ステアリングホイール１と一体回転する軸長の短いステアリングシャフト１４が連結されている。前記ステアリングシャフト１４上には、ステアリングホイール１側から順に、ステアリングホイール１と反力アクチュエータ２の間で発生している反力トルクを検出するトルクセンサ３と、ステアリングホイール１に操作反力を与える反力アクチュエータ２と、ステアリングホイール１が操作された操作量を検出する操作角センサ４と、ステアリングホイール１の回転を阻止してステアリングホイール１の回転許容範囲を設定する回転阻止手段１３と、が設けられている。
【００１４】
前記転舵系ユニットの構成を説明すると、操向輪５，５を転舵するステアリングギア７には、ステアリングギア７を操作するための出力を加える転舵アクチュエータ８が連結されている。前記ステアリングギア７の左右位置には、ステアリングギア７からの力を伝達する伝達部６，６と、該伝達部６，６を介して入力される力により転舵される操向輪５，５と、が設けられている。
【００１５】
前記操舵制御系の構成を説明すると、操舵コントローラ１０は、ステアリングホイール１の操舵角および車両の走行状態（例えば、車速等）に基づいて算出された目標転舵角となるように、転舵アクチュエータ８を駆動制御する転舵制御部（転舵制御手段）と、操舵時に適切な操作反力を発生させるための制御量を算出し、反力アクチュエータ２に駆動指令を出力する操舵反力制御部と、ステアリングホイール１の回転を阻止するかどうかの判断に基づいて、ステアリングホイール１の回転許容範囲の設定制御を行う駆動指令を回転阻止手段１３に出力する回転阻止制御部と、を有する。
【００１６】
前記操舵コントローラ１０には、トルクセンサ３と、操作角センサ４と、転舵角センサ９と、車速センサ１１と、ロードセル１２と、後述する左側阻止部材位置センサ２６Ｌと右側阻止部材位置センサ２６Ｒからの信号が入力される。操舵コントローラ１０からは、操舵系ユニットの反力アクチュエータ２及び回転阻止手段１３と、転舵系ユニットの転舵アクチュエータ８に対し、操舵時に所定の駆動制御指令が出力される。
【００１７】
図２は第１実施例の車両用操舵装置における回転阻止手段の詳細な構成を示す断面図である。図２において、２は反力アクチュエータ、３はトルクセンサ、４は操作角センサ、１３は回転阻止手段、１４はステアリングシャフトである。
【００１８】
前記回転阻止手段１３の構成を説明する。前記ステアリングシャフト１４を中心軸位置に配置した円筒ケース１５には、その上部開口位置に上部エンドプレート１６が固定され、その下部開口位置に下部エンドプレート１７が固定されている。ステアリングシャフト１４は、その上部位置及び下部位置にて２つのベアリング１８，１９を介して回転可能に支持されている。なお、回転阻止手段１３の全体はカバー２０により覆われている。
【００１９】
前記ステアリングシャフト１４には、必要範囲だけボールねじ溝１４ａが形成され、このボールねじ溝１４ａに対し、図外の多数のボールを介してボールねじナット２１が螺合している。そして、ボールねじナット２１には、ステアリングホイール１の回転に連動し、螺合位置変化に応じて移動する移動部材２２が固定されている。
【００２０】
前記移動部材２２には、前記円筒ケース１５の左右位置に軸方向に開孔された左側孔１５Ｌと右側孔１５Ｒを貫通して突出する左側ストッパ部２２Ｌと右側ストッパ部２２Ｒとが形成されている。
【００２１】
前記円筒ケース１５の外周部の左右位置には、前記左側ストッパ部２２Ｌとの面当接により移動部材２２の移動を阻止する左側阻止部材２３Ｌと、右側ストッパ部２２Ｌとの面当接により移動部材２２の移動を阻止する右側阻止部材２３Ｒと、が配置されている。
【００２２】
前記左側阻止部材２３Ｌと右側阻止部材２３Ｒは、移動部材２２の動きに伴って位置を移動可能とすると共に、移動部材２２の移動を阻止する場合はその位置を固定することができるように設けられている。すなわち、左側阻止部材２３Ｌと右側阻止部材２３Ｒは、それぞれ回転可能に両端支持された左側ねじ部材２４Ｌと右側ねじ部材２４Ｒに螺合されている。そして、左側ねじ部材２４Ｌを、下端部位置にて円筒ケース１５に固定した左側モータ２５Ｌ（阻止部材移動アクチュエータ）により回転させ、回転可能に両端支持された右側ねじ部材２４Ｒを、下端部位置にて円筒ケース１５に固定した右側モータ２５Ｒ（阻止部材移動アクチュエータ）により回転させるようにしている。
【００２３】
さらに、左側阻止部材２３Ｌと右側阻止部材２３Ｒとを目標位置に設定するには、それぞれの部材位置を把握しておく必要があることから、左側ねじ部材２４Ｌと右側ねじ部材２４Ｒとの上端部位置には、それぞれ左側阻止部材位置センサ２６Ｌと右側阻止部材位置センサ２６Ｒが設けられている。
【００２４】
次に、作用を説明する。
【００２５】
［回転阻止制御動作］
図３は第１実施例の操舵コントローラ１０の回転阻止制御部にて実行される回転阻止制御動作の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００２６】
ステップＳ０では、車両のイグニッションスイッチなどにより本システムが起動され、ステップＳ１へ移行する。
【００２７】
ステップＳ１では、操作角センサ４から車両のドライバからステアリングホイール１を通して入力される指令舵角（操舵方向を含む）を操舵コントローラ１０に入力し、ステップＳ２へ移行する。ここで、第１実施例では、操作角センサ４を設置しているが、回転阻止手段１３内に移動部材２２の移動量を検出するセンサを設置して指令舵角に相当する量を操舵コントローラ１０に入力するようにしても良い。
【００２８】
ステップＳ２では、システム動作や車両の走行状態より、ステアリングホイール１の操舵方向は回転を阻止すべきかどうかを判断し、ＹＥＳの場合はステップＳ３へ移行し、ＮＯの場合はステップＳ４へ移行する。
【００２９】
ステップＳ３では、２つのモータ２５Ｌ，２５Ｒにより、阻止部材２３Ｌ，２３Ｒの位置を固定して、ストッパ部２２Ｌ，２２Ｒの当たり面と阻止部材２３Ｌ，２３Ｒの受け面との面接触により、移動部材２２の移動を阻止し、その後、ステップＳ１に戻り処理が続行される。
【００３０】
ステップＳ４では、車速センサ１１からの車速が操舵コントローラ１０に入力され、ステップＳ５へ移行する。
【００３１】
ステップＳ５では、ステップＳ４からの車速に基づいて、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出し、さらに、ステアリングホイール１の回転方向に基づいて、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出し、ステップＳ６へ移行する。
【００３２】
ステップＳ６では、ステップＳ５により算出された移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔と、現在の移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒの移動量を算出し、ステップＳ７へ移行する。
【００３３】
ステップＳ７では、ステップＳ６で算出された阻止部材２３Ｌ，２３Ｒの移動量に基づいて、モータ２５Ｌ，２５Ｒにより阻止部材２３Ｌ，２３Ｒの位置を移動させる。その後、ステップＳ１に戻り処理が続行される。以上の流れによって、回転阻止制御動作が実行される。
【００３４】
［限界時の回転阻止作用］
例えば、ステアリングホイール１の操舵角および車速やヨーレートなどの車両の走行状態より算出される操向輪５，５の目標転舵量より、転舵角センサ９の出力から算出される実転舵量が所定値以上小さい場合等であって、ステップＳ２において、ステアリングホイール１の回転を阻止すべき状態であると判断された場合、図３のフローチャートで、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進む流れとなり、ステップＳ３では、移動部材２２の動きに伴って位置を移動している操舵方向の阻止部材の位置が固定される。
【００３５】
すなわち、ステアリングホイール１が右回転している場合は、右側モータ２５Ｒにより、右側阻止部材２３Ｒの位置を固定して、右側ストッパ部２２Ｒと右側阻止部材２３Ｒとの面接触により、移動部材２２の移動を阻止する。また、ステアリングホイール１が左回転している場合は、左側モータ２５Ｌにより、左側阻止部材２３Ｌの位置を固定して、左側ストッパ部２２Ｌと左側阻止部材２３Ｌとの面接触により、移動部材２２の移動を阻止する。
【００３６】
この作用によりステアリングホイール１は、移動部材２２と阻止部材２３Ｌ，２３Ｒが面接触している方向の回転が阻止されるようになり、ドライバにロック感として伝えることで、ステアリングホイール１の回転限界がドライバに知らされる。
【００３７】
［車速対応の回転許容範囲設定作用］
例えば、走行中にステアリングホイール１を中立位置から操舵を開始する場合等であって、ステップＳ２において、ステアリングホイール１の回転を阻止すべき状態ではないと判断された場合、図３のフローチャートで、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れとなり、ステップＳ５では、例えば、車両の走行車速に反比例するように、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒの間隔が、高速時は間隔を狭く、低速時は間隔を広く設定される。
【００３８】
そして、ステップＳ６及びステップＳ７では、左側ストッパ部２２Ｌと左側阻止部材２３Ｌとの間隔が設定間隔となるように左側モータ２５Ｌにより左側阻止部材２３Ｌの位置を移動して固定し、また、右側ストッパ部２２Ｒと右側阻止部材２３Ｒとの間隔が設定間隔となるように右側モータ２５Ｒにより右側阻止部材２３Ｌの位置を移動して固定する。
【００３９】
すなわち、▲１▼車両が高速で走行している場合は、ドライバ操作による操作角の変化は小さくなる。▲２▼車両が高速で走行している場合は、ドライバに伝える情報としてのステアリングのロック感は、時間的遅れができるだけ短い間に発生する必要がある。▲３▼車両が低速で走行している場合は、交差点での右左折やＵターンなど大舵角操作の機会が増えるため、ドライバ操作による操作角の変化は大きくなる。▲４▼車両が低速で走行している場合、ステアリングのロック感については、時間あたりの車両走行状態の変化は高速時より小さいので、時間的遅れは高速時よりも許容することができる。
【００４０】
以上のことより、例えば、車速に反比例するように移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒの間隔を算出するなど、高速時は間隔を狭く、低速時は間隔を広く設定することで、操舵時には、車速にかかわらず、最適なタイミングにてドライバに伝える情報としてのステアリングのロック感を与えることができる。
【００４１】
なお、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒの間隔を車速対応間隔に設定するのに、例えば、必要なドライバの仕事量が一定になるように、間隔を決定することが考えられる。ここで、ドライバの仕事量としては、ステアリングの操舵トルク×操舵角度が指標になり得る。低速ではパワーステアリングによって操舵トルクが軽くなるので、操舵角度（＝移動部材２２と阻止部材２３Ｌ，２３Ｒの間隔）が大きくなり、高速では逆に小さくなる。仕事量の一定値については、実験により決定するか、ドライバの操舵速度を観察して、操舵速度の速いドライバは大きく、遅いドライバは小さく設定するようにしても良い。
【００４２】
［操舵方向対応の回転許容範囲設定作用］
例えば、一方向への操舵を開始し、ステアリングホイール１の操舵角および車速やヨーレートなどの車両の走行状態より算出される操向輪５，５の目標転舵量と、転舵角センサ９の出力から算出される実転舵量とが許容誤差範囲内で追従している場合等であって、ステップＳ２において、ステアリングホイール１の回転を阻止すべき状態ではないと判断された場合、図３のフローチャートで、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れとなり、ステップＳ５では、操舵方向の移動部材２２と阻止部材２３との間隔は、車速対応ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進む流れとなり、ステップＳ３では、ステアリングホイール１の回転の逆方向を阻止する一方の阻止部材２３Ｌまたは２３Ｒと移動部材２２のストッパ部２２Ｌまたは２２Ｒとの間隔が、ステアリングホイール１の回転方向を阻止する他方の阻止部材２３Ｒまたは２３Ｌと移動部材２２のストッパ部２２Ｒまたは２２Ｌとの間隔（車速対応間隔）より広く設定される。
【００４３】
すなわち、ステアリングホイール１を右回転しての右旋回時の場合は、図２に示すように、左側ストッパ部２２Ｌと左側阻止部材２３Ｌとの間隔ｔＬを、右側ストッパ部２２Ｒと右側阻止部材２３Ｒとの間隔ｔＲ（車速対応間隔）より広く設定する。また、ステアリングホイール１を左回転しての左旋回時は、右側ストッパ部２２Ｒと右側阻止部材２３Ｒとの間隔を、左側ストッパ部２２Ｌと左側阻止部材２３Ｌとの間隔より広く設定する。
【００４４】
そして、ステップＳ６及びステップＳ７では、左側ストッパ部２２Ｌと左側阻止部材２３Ｌとの間隔が設定間隔となるように左側モータ２５Ｌにより左側阻止部材２３Ｌの位置を移動して固定し、また、右側ストッパ部２２Ｒと右側阻止部材２３Ｒとの間隔が設定間隔となるように右側モータ２５Ｒにより右側阻止部材２３Ｌの位置を移動して固定する。なお、先に左右両間隔が車速対応間隔に設定されている場合は、一方のみの間隔を広げる。
【００４５】
これにより、ドライバがステアリングホイール１を一方向に回転している状態から急に逆回転方向に操舵しても、ステアリングホイール１の回転方向に対応する間隔より、逆回転方向の間隔が広く設定してあることで、移動部材２２と阻止部材２３Ｌ，２３Ｒが干渉することなく移動部材２２の移動方向が反転され、ドライバが感じる操作違和感を防ぐことができる。
【００４６】
次に、効果を説明する。
第１実施例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。
【００４７】
（１）操向輪５，５のステアリングギア７に機械的に連結されていないステアリングホイール１と、前記ステアリングホイール１に操作反力を与える反力アクチュエータ２と、前記ステアリングギア７にその出力を加える転舵アクチュエータ８と、前記ステアリングホイール１の操舵角および車両の走行状態に基づいて算出された転舵角となるように前記転舵アクチュエータ８を駆動する操舵コントローラ１０の転舵制御部と、前記ステアリングホイール１の回転を阻止して前記ステアリングホイール１の回転許容範囲を設定する回転阻止手段１３と、を備えた車両用操舵装置において、前記回転阻止手段１３は、前記ステアリングホイール１の回転に連動して移動する移動部材２２と、該移動部材２２の移動を阻止する阻止部材２３と、を有し、前記阻止部材２３は、前記移動部材２２の動きに伴って位置を移動可能とすると共に、前記移動部材２２の移動を阻止する場合は前記阻止部材２３の位置を固定する構成としたため、路面状態や走行状態や操舵状態等の操舵に影響を与える要因の変化に応じ、ステアリングホイール１の回転許容量の範囲設定や変更を行うことにより、最適な操舵性能や操舵感を実現することができる。
【００４８】
（２）回転阻止手段１３は、ステアリングホイール１の右回転方向の回転を阻止する右側阻止部材２３Ｒと、ステアリングホイール１の左回転方向の回転を阻止する左側阻止部材２３Ｌと、右側阻止部材２３Ｒと左側阻止部材２３Ｌをそれぞれ移動させる２つの右側モータ２５Ｒ及び左側モータ２５Ｌと、を有して構成され、前記移動部材２２の移動に伴って位置が移動する状態での前記阻止部材２３Ｒ，２３Ｌと前記移動部材２２のストッパ部２２Ｒ，２２Ｌとの２つの間隔のうち、前記ステアリングホイール１の回転の逆方向を阻止する一方の阻止部材２３Ｒまたは２３Ｌと前記移動部材２２のストッパ部２２Ｒまたは２３Ｌとの間隔を、前記ステアリングホイール１の回転方向を阻止する他方の阻止部材２３Ｌまたは２３Ｒと前記移動部材２２のストッパ部２２Ｌまたは２３Ｒとの間隔より広く設定したため、ステアリングホイール１の回転を阻止したい回転方向は、阻止部材２３Ｌまたは２３Ｒが固定されてから短時間でステアリングホイール１の回転を阻止することが可能であると共に、ステアリングホイール１の回転方向が急に反転した場合でも、移動部材２２が阻止部材２３Ｌまたは２３Ｒに接触して操舵違和感が生じるのを防ぐことができる。
【００４９】
（３）車速を検出する車速センサ１１を設け、移動部材２２の移動に伴って位置が移動する状態での阻止部材２３Ｌ，２３Ｒと移動部材のストッパ部２２Ｌ，２３Ｒとの間隔を、検出される車速が低車速側で広く設定し、検出される車速が高車速側で狭く設定するようにしたため、操舵時に車速の高低にかかわらず、最適なタイミングにてドライバに伝える情報としてのステアリングのロック感を与えることができる。
【００５０】
（第２実施例）
第２実施例は、反力アクチュエータ２の出力トルクに応じて阻止部材２３Ｌ，２３Ｒと移動部材のストッパ部２２Ｌ，２３Ｒとの間隔を設定、つまり、反力トルクに応じてステアリングホイール１の回転許容量を設定する例である。なお、構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００５１】
次に、作用を説明する。
【００５２】
［回転阻止制御動作］
図４は第２実施例の操舵コントローラ１０の回転阻止制御部にて実行される回転阻止制御動作の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、ステップＳ０、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ６、ステップＳ７は、第１実施例の図３に示すフローチャートと同様の処理であることで説明を省略する。
【００５３】
ステップＳ２４では、反力アクチュエータ２が発生する操舵トルクが操舵コントローラ１０に入力され、ステップＳ２５へ移行する。
ここでは、トルクセンサ３からの出力を用いても良いし、反力アクチュエータ２への指令値から算出しても良い。
【００５４】
ステップＳ２５では、ステップＳ２４からのトルクに基づいて、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出し、さらに、ステアリングホイール１の回転方向に基づいて、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出し、ステップＳ６へ移行する。
【００５５】
ここで、トルクが大きい場合は、ドライバ操作による操作角の変化は小さくなり、また、ドライバに伝える情報としてのステアリングのロック感は、時間的遅れができるだけ短い間に発生する必要がある。一方、トルクが小さい場合は、ドライバ操作による操作角の変化は大きくなる。
【００５６】
以上のことより、例えば、トルクに反比例するように、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出するなど、トルクが大きい時は間隔を狭く、小さい時は間隔を広く設定する。
【００５７】
次に、効果を説明する。
この第２実施例の車両用操舵装置にあっては、第１実施例の（１），（２）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００５８】
（４）反力アクチュエータ２の出力トルクを検出するトルクセンサ３を設け、移動部材２２の移動に伴って位置が移動する状態での移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を、反力アクチュエータ２の出力トルクが高トルク側で狭く設定し、反力アクチュエータ２の出力トルクが低トルク側で広く設定するようにしたため、操舵時に反力トルクの大きさにかかわらず、最適なタイミングにてドライバに伝える情報としてのステアリングのロック感を与えることができる。
【００５９】
（第３実施例）
第３実施例は、操舵角速度に応じて阻止部材２３Ｌ，２３Ｒと移動部材のストッパ部２２Ｌ，２３Ｒとの間隔を設定、つまり、ステアリング操作速度に応じてステアリングホイール１の回転許容量を設定する例である。なお、構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６０】
次に、作用を説明する。
【００６１】
［回転阻止制御動作］
図５は第３実施例の操舵コントローラ１０の回転阻止制御部にて実行される回転阻止制御動作の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、ステップＳ０、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ６、ステップＳ７は、第１実施例の図３に示すフローチャートと同様の処理であることで説明を省略する。
【００６２】
ステップＳ３４では、ステップＳ１で入力された操舵角の時間的変化より、操舵角速度を算出し、ステップＳ３５へ移行する（操舵角速度検出手段）。
【００６３】
ステップＳ３５では、ステップＳ３４からの操舵角速度に基づいて、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出し、さらに、ステアリングホイール１の回転方向に基づいて、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出し、ステップＳ６へ移行する。
【００６４】
ここで、ドライバ操作による操舵角速度が低速であるときは、操作角の変化は小さくなるため、ドライバに伝える情報としてのステアリングのロック感は、時間的遅れができるだけ短い間に発生する必要がある。一方、ドライバ操作による操舵角速度が高速であるときは、操作角の変化は大きくなるため、時間的遅れは低速時よりも許容することができる。
【００６５】
以上のことより、例えば、操舵角速度に比例するように移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出するなど、操舵角速度が低速時は間隔を狭く、操舵角速度が高速時は間隔を広く設定する。
【００６６】
次に、効果を説明する。
この第３実施例の車両用操舵装置にあっては、第１実施例の（１），（２）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６７】
（５）ステアリングホイール１の操舵角速度を算出する操舵角速度算出ステップＳ３４を設け、移動部材２２の移動に伴って位置が移動する状態での移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を、ステアリングホイール１の操舵角速度が高速度側で広く設定し、ステアリングホイール１の操舵角速度が低速度側で狭く設定するようにしたため、操舵時に操舵角速度の高低にかかわらず、最適なタイミングにてドライバに伝える情報としてのステアリングのロック感を与えることができる。
【００６８】
（第４実施例）
第４実施例は、操向輪５，５にかかる外力に応じて阻止部材２３Ｌ，２３Ｒと移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２３Ｒとの間隔を設定、つまり、操向輪５，５にかかる外力に応じてステアリングホイール１の回転許容量を設定する例である。なお、構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６９】
次に、作用を説明する。
【００７０】
［回転阻止制御動作］
図６は第４実施例の操舵コントローラ１０の回転阻止制御部にて実行される回転阻止制御動作の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、ステップＳ０、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ６、ステップＳ７は、第１実施例の図３に示すフローチャートと同様の処理であることで説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ４４では、操向輪５，５に加わっている外力が操舵コントローラ１０に入力され、ステップＳ４５へ移行する。
ここでは、図１に示すように、伝達部６の中間部にロードセル１２を設置し、操向輪５，５に加わる外力を直接計測するようにしたが、転舵アクチュエータ８の指令値と転舵角センサ９の出力からの外力推定値を算出しても良い。
【００７２】
ステップＳ４５では、ステップＳ４４からの外力に基づいて、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出し、さらに、ステアリングホイール１の回転方向に基づいて、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出し、ステップＳ６へ移行する。
【００７３】
ここで、外力が大きい場合は、操向輪５，５が縁石に当たっている場合や轍にはまっている場合が想定される。外力が小さい場合は、操向輪５，５が受けている車両外部からの影響は少ないと想定される。
【００７４】
以上のことより、例えば、外力に反比例するように、移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を算出するなど、外力が大きい時は間隔を狭く、小さい時は間隔を広く設定する。この場合、車両旋回時の横加速度から受ける外力など、予め想定できる外力分は考慮しないようにすることは言うまでもない。
【００７５】
次に、効果を説明する。
この第４実施例の車両用操舵装置にあっては、第１実施例の（１），（２）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７６】
（６）操向輪５，５にかかる外力を検出するロードセルロードセル１２を設け、移動部材２２の移動に伴って位置が移動する状態での移動部材２２のストッパ部２２Ｌ，２２Ｒと阻止部材２３Ｌ，２３Ｒとの間隔を、操向輪５，５にかかる外力が大きい側で狭く設定し、操向輪５，５にかかる外力が小さい側で広く設定するようにしたため、操向輪５，５が縁石に当たっている場合や轍にはまっている場合に、素早くステアリングホイール１の回転を阻止することができる。
【００７７】
以上、本発明の車両用操舵装置を第１実施例〜第４実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例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。
【００７８】
第１〜第４実施例では、車速、操舵方向、反力トルク、操舵角速度、操向輪が受ける外力に応じて移動部材と阻止部材との間隔を算出する例を示したが、路面状態や走行状態や操舵状態等において、上記以外の操舵に影響を与える要因の変化に応じ、ステアリングホイールの回転許容量の範囲設定や変更を行うようにしても良い。例えば、ヨーレートや横加速度や前後加速度など車両の走行状態を表す物理量に基づいて、移動部材と阻止部材との間隔を算出する例としても良い。
【００７９】
また、例えば、車速、操舵方向、反力トルク、操舵角速度、操向輪が受ける外力のうち、３つ以上を組み合わせて移動部材と阻止部材との間隔を算出する要にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両用操舵装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例の車両用操舵装置における回転阻止手段の詳細な構成を示す断面図である。
【図３】第１実施例の操舵コントローラの回転阻止制御部にて実行される回転阻止制御動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】第２実施例の操舵コントローラの回転阻止制御部にて実行される回転阻止制御動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】第３実施例の操舵コントローラの回転阻止制御部にて実行される回転阻止制御動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】第４実施例の操舵コントローラの回転阻止制御部にて実行される回転阻止制御動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ステアリングホイール
２反力アクチュエータ
３トルクセンサ（反力トルク検出手段）
４操作角センサ
５操向輪
６伝達部
７ステアリングギア（転舵装置）
８転舵アクチュエータ
９転舵角センサ
１０操舵コントローラ
１１車速センサ（車速検出手段）
１２ロードセル（操向輪外力検出手段）
１３回転阻止手段
１４ステアリングシャフト
１４ａボールねじ溝
１５円筒ケース
１５Ｌ左側孔
１５Ｒ右側孔
１６上部エンドプレート
１７下部エンドプレート
１８，１９ベアリング
２０カバー
２１ボールねじナット
２２移動部材
２２Ｌ左側ストッパ部
２２Ｒ右側ストッパ部
２３Ｌ左側阻止部材
２３Ｒ右側阻止部材
２４Ｌ左側ねじ部材
２４Ｒ右側ねじ部材
２５Ｌ左側モータ（阻止部材移動アクチュエータ）
２５Ｒ右側モータ（阻止部材移動アクチュエータ）
２６Ｌ左側阻止部材位置センサ
２６Ｒ右側阻止部材位置センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a steer-by-wire type vehicle steering system having a steering system that is not mechanically connected to a steered wheel steering system.
[0002]
[Prior art]
A conventional steer-by-wire type vehicle steering system includes a moving body 40 that can move following a rotation of a column 20 that is interlocked with a rotation of a steering wheel 2 that is not mechanically connected to a steering mechanism 1. In addition, two blocking portions 41 and 42 are provided to abut on the moving body 40 and set the allowable movement amount of the moving body 40, so that the allowable rotation amount of the steering wheel 2 to the left and right with respect to the neutral position is set. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
Another steering device for a steer-by-wire vehicle includes an input shaft 10 that rotates in response to an operation of an operation member, and an output shaft that is mechanically connected to wheels so as to rotate by changing a steering angle. The rotation restricting mechanism 40 interposed between the output shaft 31 and the rotation control mechanism 31 has receiving portions 41a and 41b provided on the input shaft 10 side and contact portions 47a and 47b provided on the output shaft 31 side. When the error of the amount of change in the steering angle from the target value due to the movement of the steering actuator increases, the change in the position of the contact portions 47a and 47b due to the rotation of the output shaft 31 is restricted by the portions 41a and 41b. The rotation relative to the input shaft 10 is prevented (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-194152 (FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-80531 A (FIGS. 5 and 6).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vehicle steering apparatus described in Patent Document 1, the setting range of the rotation allowable amount cannot be changed while the vehicle is running, so that the steered wheel hits a curb or deeply. There was a problem that the steering wheel could be steered even if it got stuck in a rut.
[0006]
Further, in the conventional vehicle steering apparatus described in Patent Document 2, the setting range of the rotation allowable amount changes only in accordance with the steering angle of the steering wheel. There is a problem that the steering wheel can be steered even when the wheel hits a curb or gets into a deep rut.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and sets or changes the allowable range of rotation of a steering wheel according to a change in a factor that affects steering such as a road surface state, a running state, and a steering state. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vehicle steering device capable of realizing optimum steering performance and steering feeling.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention,
In a steer-by-wire type vehicle steering system including a rotation preventing unit that sets a rotation allowable range of a steering wheel,
The rotation preventing means includes a moving member that moves in conjunction with the rotation of the steering wheel, and a blocking member that blocks movement of the moving member.
The blocking member is capable of moving its position in accordance with the movement of the moving member, and fixes the position of the blocking member when blocking the movement of the moving member.
[0009]
【The invention's effect】
Therefore, in the vehicle steering device of the present invention, the blocking member enables the position to move with the movement of the moving member, and fixes the position of the blocking member when the movement of the moving member is blocked. In other words, the configuration is such that the allowable range of the steering wheel rotation can be freely set and changed freely, so that the rotation of the steering wheel can be changed according to changes in factors such as road surface conditions, running conditions, and steering conditions. Optimum steering performance and steering feeling can be realized by setting or changing the capacity range.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment for realizing a vehicle steering system according to the present invention will be described based on first to fourth examples shown in the drawings.
[0011]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram showing a vehicle steering system according to a first embodiment. In FIG. 1, 1 is a steering wheel, 2 is a reaction force actuator, 3 is a torque sensor (reaction torque detection means), 4 is an operation angle sensor, 5 is a steered wheel, 6 is a transmission unit, and 7 is a steering gear (rotational gear). 8 is a steering actuator, 9 is a steering angle sensor, 10 is a steering controller, 11 is a vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means), 12 is a load cell (steering wheel external force detecting means), 13 is a rotation preventing means, 14 is a steering shaft.
[0012]
The steering system unit including the steering wheel 1 and the steering system unit including the steering gear 7 are configured as independent units that are not mechanically connected. Then, the steering control system drives and controls the reaction force actuator 2 and the rotation preventing means 13 of the steering system unit and the steering actuator 8 of the steering system unit.
[0013]
Explaining the configuration of the steering system unit, a steering shaft 14 having a short axial length and rotating integrally with the steering wheel 1 is connected to the steering wheel 1 which is operation means by a driver. A torque sensor 3 for detecting a reaction torque generated between the steering wheel 1 and the reaction force actuator 2 and an operation reaction force to the steering wheel 1 are provided on the steering shaft 14 in order from the steering wheel 1 side. The reaction force actuator 2, an operation angle sensor 4 for detecting an operation amount of the steering wheel 1 being operated, and a rotation preventing means 13 for preventing rotation of the steering wheel 1 and setting a rotation allowable range of the steering wheel 1. Is provided.
[0014]
Explaining the configuration of the steering system unit, a steering actuator 8 that applies an output for operating the steering gear 7 is connected to a steering gear 7 that steers the steered wheels 5, 5. At the left and right positions of the steering gear 7, transmission units 6, 6 for transmitting the force from the steering gear 7, and the steered wheels 5, 5, which are steered by the force input via the transmission units 6, 6, are provided. And are provided.
[0015]
The configuration of the steering control system will be described. The steering controller 10 controls the steering actuator so that the target steering angle is calculated based on the steering angle of the steering wheel 1 and the running state of the vehicle (for example, the vehicle speed). A steering control unit (steering control means) for controlling driving of the steering wheel 8 and a steering reaction force control unit for calculating a control amount for generating an appropriate operation reaction force during steering and outputting a drive command to the reaction force actuator 2 And a rotation prevention control unit that outputs to the rotation prevention unit 13 a drive command for performing setting control of the rotation allowable range of the steering wheel 1 based on a determination as to whether rotation of the steering wheel 1 is to be prevented.
[0016]
The steering controller 10 includes a torque sensor 3, an operation angle sensor 4, a steering angle sensor 9, a vehicle speed sensor 11, a load cell 12, and a left blocking member position sensor 26L and a right blocking member position sensor 26R described later. Is input. A predetermined drive control command is output from the steering controller 10 to the reaction force actuator 2 and the rotation preventing means 13 of the steering system unit and the steering actuator 8 of the steering system unit during steering.
[0017]
FIG. 2 is a sectional view showing the detailed configuration of the rotation preventing means in the vehicle steering system of the first embodiment. In FIG. 2, 2 is a reaction force actuator, 3 is a torque sensor, 4 is an operation angle sensor, 13 is a rotation preventing means, and 14 is a steering shaft.
[0018]
The configuration of the rotation preventing means 13 will be described. An upper end plate 16 is fixed to an upper opening position of the cylindrical case 15 in which the steering shaft 14 is disposed at a center axis position, and a lower end plate 17 is fixed to a lower opening position. The steering shaft 14 is rotatably supported at its upper and lower positions via two bearings 18 and 19. The entire rotation preventing means 13 is covered by a cover 20.
[0019]
A ball screw groove 14a is formed on the steering shaft 14 to a required extent, and a ball screw nut 21 is screwed into the ball screw groove 14a via a number of balls (not shown). The ball screw nut 21 is fixed with a moving member 22 that moves in response to a change in the screwing position in conjunction with the rotation of the steering wheel 1.
[0020]
The movable member 22 is formed with a left stopper portion 22L and a right stopper portion 22R protruding through the left hole 15L and the right hole 15R that are opened in the axial direction at the left and right positions of the cylindrical case 15. .
[0021]
At the left and right positions on the outer peripheral portion of the cylindrical case 15, a left blocking member 23L for preventing the movement of the moving member 22 by surface contact with the left stopper portion 22L, and a moving member by surface contact with the right stopper portion 22L. And a right blocking member 23 R for blocking the movement of the sliding member 22.
[0022]
The left blocking member 23L and the right blocking member 23R are provided such that their positions can be moved in accordance with the movement of the moving member 22 and, when the movement of the moving member 22 is blocked, their positions can be fixed. ing. That is, the left blocking member 23L and the right blocking member 23R are screwed to the left and right screw members 24L and 24R rotatably supported at both ends, respectively. Then, the left screw member 24L is rotated by a left motor 25L (blocking member moving actuator) fixed to the cylindrical case 15 at the lower end position, and the right screw member 24R rotatably supported at both ends is moved to the lower end position. The right motor 25R (blocking member movement actuator) fixed to the cylindrical case 15 rotates the motor.
[0023]
Further, in order to set the left blocking member 23L and the right blocking member 23R to the target positions, it is necessary to know the positions of the respective members. Therefore, the upper end positions of the left screw member 24L and the right screw member 24R are required. Are provided with a left blocking member position sensor 26L and a right blocking member position sensor 26R, respectively.
[0024]
Next, the operation will be described.
[0025]
[Rotation prevention control operation]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the rotation prevention control operation executed by the rotation prevention control unit of the steering controller 10 of the first embodiment, and each step will be described below.
[0026]
In step S0, the present system is started by an ignition switch or the like of the vehicle, and the process proceeds to step S1.
[0027]
In step S1, a command steering angle (including a steering direction) input from the driver of the vehicle through the steering wheel 1 from the operation angle sensor 4 is input to the steering controller 10, and the process proceeds to step S2. Here, in the first embodiment, the operation angle sensor 4 is installed, but a sensor for detecting the amount of movement of the moving member 22 is installed in the rotation preventing means 13 so that an amount corresponding to the command steering angle can be adjusted by the steering controller. 10 may be input.
[0028]
In step S2, it is determined from the system operation and the running state of the vehicle whether or not the steering direction of the steering wheel 1 should be prevented from rotating. If YES, the process proceeds to step S3, and if NO, the process proceeds to step S4.
[0029]
In step S3, the positions of the blocking members 23L and 23R are fixed by the two motors 25L and 25R, and the moving member 22 is brought into contact with the contact surfaces of the stopper portions 22L and 22R and the receiving surfaces of the blocking members 23L and 23R. , And then the process returns to step S1 to continue.
[0030]
In step S4, the vehicle speed from the vehicle speed sensor 11 is input to the steering controller 10, and the process proceeds to step S5.
[0031]
In step S5, the distance between the stoppers 22L, 22R of the moving member 22 and the blocking members 23L, 23R is calculated based on the vehicle speed from step S4, and further based on the rotation direction of the steering wheel 1, The distance between the stopper portions 22L and 22R and the blocking members 23L and 23R is calculated, and the process proceeds to step S6.
[0032]
In step S6, the distance between the stoppers 22L, 22R of the moving member 22 and the blocking members 23L, 23R calculated in step S5, and the current movement amount of the stoppers 22L, 22R of the moving member 22 and the blocking members 23L, 23R. Is calculated, and the process proceeds to step S7.
[0033]
In step S7, the positions of the blocking members 23L and 23R are moved by the motors 25L and 25R based on the movement amounts of the blocking members 23L and 23R calculated in step S6. Thereafter, the process returns to step S1 to continue the process. According to the above flow, the rotation prevention control operation is performed.
[0034]
[Rotation inhibition at limit]
For example, the actual steering amount calculated from the output of the steering angle sensor 9 from the target steering amount of the steered wheels 5 and 5 calculated from the steering angle of the steering wheel 1 and the running state of the vehicle such as the vehicle speed and the yaw rate. Is smaller than a predetermined value or the like, and when it is determined in step S2 that the rotation of the steering wheel 1 is to be prevented, the process proceeds to step S1 → step S2 → step S3 in the flowchart of FIG. In step S 3, the position of the blocking member in the steering direction that is moving with the movement of the moving member 22 is fixed.
[0035]
That is, when the steering wheel 1 is rotating clockwise, the position of the right blocking member 23R is fixed by the right motor 25R, and the movement of the moving member 22 is caused by surface contact between the right stopper portion 22R and the right blocking member 23R. To block. When the steering wheel 1 is rotating counterclockwise, the position of the left blocking member 23L is fixed by the left motor 25L, and the moving member 22 is moved by the surface contact between the left stopper 22L and the left blocking member 23L. To block.
[0036]
By this action, the steering wheel 1 is prevented from rotating in the direction in which the moving member 22 and the blocking members 23L and 23R are in surface contact, and by transmitting the lock feeling to the driver, the rotation limit of the steering wheel 1 is reduced. Notified to driver.
[0037]
[Rotation allowable range setting action corresponding to vehicle speed]
For example, when the steering of the steering wheel 1 is started from the neutral position during traveling, and when it is determined in step S2 that the rotation of the steering wheel 1 is not to be prevented, the flowchart of FIG. Step S1 → step S2 → step S4 → step S5 → step S6 → step S7. In step S5, for example, the stoppers 22L and 22R of the moving member 22 are blocked so as to be inversely proportional to the traveling speed of the vehicle. The interval between the members 23L and 23R is set to be narrow at a high speed and wide at a low speed.
[0038]
In steps S6 and S7, the position of the left blocking member 23L is moved and fixed by the left motor 25L so that the space between the left stopper portion 22L and the left blocking member 23L becomes the set interval. The position of the right blocking member 23L is moved and fixed by the right motor 25R so that the distance between the right blocking member 23R and the right blocking member 23R becomes the set spacing.
[0039]
That is, (1) when the vehicle is traveling at a high speed, the change in the operation angle due to the driver's operation is small. {Circle around (2)} When the vehicle is traveling at high speed, the sense of lock of the steering as information to be conveyed to the driver needs to occur while the time delay is as short as possible. {Circle around (3)} When the vehicle is traveling at a low speed, chances of a large steering angle operation such as turning right or left at an intersection or a U-turn increase, so that a change in the operation angle due to the driver's operation increases. {Circle around (4)} When the vehicle is traveling at a low speed, a change in the vehicle traveling state per time is smaller than that at the time of high speed with respect to the feeling of lock of the steering, so that a time delay can be tolerated as compared with the high speed.
[0040]
From the above, for example, the interval between the stopper portions 22L and 22R of the moving member 22 and the blocking members 23L and 23R is calculated so as to be inversely proportional to the vehicle speed. Thus, at the time of steering, irrespective of the vehicle speed, a sense of steering lock can be given as information to be transmitted to the driver at an optimal timing.
[0041]
In order to set the interval between the stopper portions 22L, 22R of the moving member 22 and the blocking members 23L, 23R to the interval corresponding to the vehicle speed, for example, the interval may be determined so that the required work of the driver is constant. Conceivable. Here, as the driver's work, steering torque × steering angle can be an index. At low speeds, the steering torque is reduced by power steering, so that the steering angle (= the distance between the moving member 22 and the blocking members 23L, 23R) increases, and at high speeds, the steering angle decreases. The constant value of the work amount may be determined by an experiment or by observing the steering speed of the driver, and a driver with a high steering speed may be set to be large and a driver with a low steering speed may be set to be small.
[0042]
[Rotation allowable range setting action corresponding to steering direction]
For example, the steering in one direction is started, the target steering amounts of the steered wheels 5 and 5 calculated from the steering angle of the steering wheel 1 and the running state of the vehicle such as the vehicle speed and the yaw rate, and the steering angle sensor 9 In the case where the actual steering amount calculated from the output follows the allowable error range, for example, and when it is determined in step S2 that the rotation of the steering wheel 1 is not to be prevented, FIG. In the flowchart of step S1 → step S2 → step S4 → step S5 → step S6 → step S7, the interval between the moving member 22 and the blocking member 23 in the steering direction is determined in step S1. The flow proceeds from step S2 to step S3. At step S3, one of the blocking members for blocking the reverse direction of the rotation of the steering wheel 1 The distance between 3L or 23R and the stopper 22L or 22R of the moving member 22 is equal to the distance between the other blocking member 23R or 23L that blocks the rotation direction of the steering wheel 1 and the stopper 22R or 22L of the moving member 22 (corresponding to the vehicle speed). Interval) is set wider.
[0043]
That is, in the case of turning right while the steering wheel 1 is rotated clockwise, as shown in FIG. 2, the interval tL between the left stopper 22L and the left blocking member 23L is set to the right stopper 22R and the right blocking member 23R. Is set wider than the interval tR (interval corresponding to vehicle speed). When turning the steering wheel 1 counterclockwise while turning the steering wheel 1 counterclockwise, the distance between the right stopper 22R and the right blocking member 23R is set to be wider than the distance between the left stopper 22L and the left blocking member 23L.
[0044]
In steps S6 and S7, the position of the left blocking member 23L is moved and fixed by the left motor 25L so that the space between the left stopper portion 22L and the left blocking member 23L becomes the set interval. The position of the right blocking member 23L is moved and fixed by the right motor 25R so that the distance between the right blocking member 23R and the right blocking member 23R becomes the set spacing. When both the left and right intervals are set to the vehicle speed corresponding intervals first, the interval of only one of them is increased.
[0045]
Thus, even if the driver turns the steering wheel 1 in one direction and suddenly steers in the reverse rotation direction, the interval in the reverse rotation direction is set wider than the interval corresponding to the rotation direction of the steering wheel 1. As a result, the moving direction of the moving member 22 is reversed without interference between the moving member 22 and the blocking members 23L and 23R, and it is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable.
[0046]
Next, effects will be described.
In the vehicle steering system according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0047]
(1) A steering wheel 1 that is not mechanically connected to the steering gears 7 of the steered wheels 5, 5, a reaction force actuator 2 that applies an operation reaction force to the steering wheel 1, and an output from the steering gear 7. A steering actuator 8 to be added; a steering control unit of a steering controller 10 that drives the steering actuator 8 so as to have a steering angle calculated based on the steering angle of the steering wheel 1 and the running state of the vehicle; A rotation preventing means 13 for preventing rotation of the steering wheel 1 and setting a rotation allowable range of the steering wheel 1, wherein the rotation preventing means 13 controls rotation of the steering wheel 1. A moving member 22 that moves in conjunction with the moving member 22 and a blocking member 23 that blocks movement of the moving member 22; Since the blocking member 23 has a configuration in which the position can be moved with the movement of the moving member 22 and the position of the blocking member 23 is fixed when the movement of the moving member 22 is blocked, Optimum steering performance and steering feeling can be realized by setting or changing the range of the allowable rotation amount of the steering wheel 1 in accordance with changes in factors affecting steering such as road surface conditions, running conditions, and steering conditions. it can.
[0048]
(2) The rotation preventing unit 13 includes a right blocking member 23R that blocks the steering wheel 1 from rotating in the right rotation direction, a left blocking member 23L that blocks the steering wheel 1 from rotating in the left rotation direction, and a right blocking member 23R. The right motor 25R and the left motor 25L for moving the left blocking member 23L, respectively, and the blocking members 23R, 23L and 23L in a state where the position moves with the movement of the moving member 22; Of the two distances between the stoppers 22R and 22L of the moving member 22, the distance between one of the blocking members 23R or 23L for blocking the reverse direction of rotation of the steering wheel 1 and the stopper 22R or 23L of the moving member 22. And the other blocking member 23L or 23R for blocking the rotation direction of the steering wheel 1 and the movement. Since the distance between the stopper 22L and the stopper 22R of the member 22 is set to be wider, the rotation direction in which the rotation of the steering wheel 1 is desired to be blocked is such that the rotation of the steering wheel 1 is prevented in a short time after the blocking member 23L or 23R is fixed. In addition, even when the rotation direction of the steering wheel 1 is suddenly reversed, it is possible to prevent the moving member 22 from coming into contact with the blocking member 23L or 23R to cause a feeling of steering discomfort.
[0049]
(3) The vehicle speed sensor 11 for detecting the vehicle speed is provided, and the distance between the blocking members 23L and 23R and the stopper portions 22L and 23R of the moving member in a state where the position moves with the movement of the moving member 22 is detected. Because the vehicle speed is set wider on the low vehicle speed side and the detected vehicle speed is set narrower on the higher vehicle speed side, the steering lock feeling as information to be transmitted to the driver at the optimal timing during steering regardless of the vehicle speed is high. Can be given.
[0050]
(Second embodiment)
In the second embodiment, the distance between the blocking members 23L and 23R and the stoppers 22L and 23R of the moving member is set according to the output torque of the reaction force actuator 2, that is, the rotation of the steering wheel 1 is permitted according to the reaction force torque. This is an example of setting the capacity. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, illustration and description are omitted.
[0051]
Next, the operation will be described.
[0052]
[Rotation prevention control operation]
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the rotation prevention control operation executed by the rotation prevention control unit of the steering controller 10 according to the second embodiment. Each step will be described below. Step S0, step S1, step S2, step S3, step S6, and step S7 are the same processes as those of the first embodiment shown in FIG.
[0053]
In step S24, the steering torque generated by the reaction force actuator 2 is input to the steering controller 10, and the process proceeds to step S25.
Here, the output from the torque sensor 3 may be used, or may be calculated from a command value to the reaction force actuator 2.
[0054]
In step S25, the distance between the stoppers 22L, 22R of the moving member 22 and the blocking members 23L, 23R is calculated based on the torque from step S24, and further, based on the rotation direction of the steering wheel 1, the moving member 22 is calculated. The distance between the stopper portions 22L and 22R and the blocking members 23L and 23R is calculated, and the process proceeds to step S6.
[0055]
Here, when the torque is large, the change in the operation angle due to the driver's operation is small, and the sense of lock of the steering as information to be transmitted to the driver needs to occur during a time delay as short as possible. On the other hand, when the torque is small, the change in the operation angle due to the driver operation becomes large.
[0056]
From the above, for example, when the torque is large, the interval is narrow, and when the torque is small, the interval is small, such as calculating the interval between the stoppers 22L, 22R and the blocking members 23L, 23R of the moving member 22 so as to be inversely proportional to the torque. To be set wider.
[0057]
Next, effects will be described.
In the vehicle steering system according to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
[0058]
(4) The torque sensor 3 for detecting the output torque of the reaction force actuator 2 is provided, and the stoppers 22L, 22R and the blocking members 23L, 23R of the moving member 22 in a state where the position moves with the movement of the moving member 22 are provided. , The output torque of the reaction force actuator 2 is set to be narrow on the high torque side, and the output torque of the reaction force actuator 2 is set to be wide on the low torque side, regardless of the magnitude of the reaction torque during steering. Thus, it is possible to give a feeling of steering lock as information to be transmitted to the driver at an optimal timing.
[0059]
(Third embodiment)
The third embodiment sets an interval between the blocking members 23L and 23R and the stoppers 22L and 23R of the moving member according to the steering angular velocity, that is, sets an allowable rotation amount of the steering wheel 1 according to the steering operation speed. It is. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, illustration and description are omitted.
[0060]
Next, the operation will be described.
[0061]
[Rotation prevention control operation]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the rotation prevention control operation executed by the rotation prevention control unit of the steering controller 10 according to the third embodiment. Each step will be described below. Step S0, step S1, step S2, step S3, step S6, and step S7 are the same processes as those of the first embodiment shown in FIG.
[0062]
In step S34, the steering angular velocity is calculated from the temporal change of the steering angle input in step S1, and the process proceeds to step S35 (steering angular velocity detecting means).
[0063]
In step S35, the distance between the stoppers 22L, 22R of the moving member 22 and the blocking members 23L, 23R is calculated based on the steering angular velocity from step S34, and further based on the rotation direction of the steering wheel 1, The distance between the stopper portions 22L, 22R of 22 and the blocking members 23L, 23R is calculated, and the process proceeds to step S6.
[0064]
Here, when the steering angular velocity due to the driver's operation is low, the change in the operation angle is small, so that the sense of lock of the steering as information to be transmitted to the driver needs to occur while the time delay is as short as possible. On the other hand, when the steering angular velocity due to the driver's operation is high, the change in the operation angle is large, so that the time delay can be more tolerated than at low speed.
[0065]
From the above, for example, the interval between the stoppers 22L, 22R of the moving member 22 and the blocking members 23L, 23R is calculated so as to be proportional to the steering angular speed. Set the interval wide at high speed.
[0066]
Next, effects will be described.
In the vehicle steering system according to the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
[0067]
(5) A steering angular velocity calculation step S34 for calculating the steering angular velocity of the steering wheel 1 is provided, and the stoppers 22L, 22R and the blocking members 23L, 23R of the moving member 22 in a state where the position moves with the movement of the moving member 22. , The steering angular speed of the steering wheel 1 is set wide on the high-speed side and the steering angular speed of the steering wheel 1 is set narrow on the low-speed side. It is possible to give a sense of steering lock as information to be transmitted to the driver at the timing.
[0068]
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, the distance between the blocking members 23L and 23R and the stoppers 22L and 23R of the moving member 22 is set in accordance with the external force applied to the steered wheels 5 and 5, that is, the external force applied to the steered wheels 5 and 5. This is an example in which the allowable rotation amount of the steering wheel 1 is set in accordance with the following. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, illustration and description are omitted.
[0069]
Next, the operation will be described.
[0070]
[Rotation prevention control operation]
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of the rotation prevention control operation executed by the rotation prevention control unit of the steering controller 10 according to the fourth embodiment. Each step will be described below. Step S0, step S1, step S2, step S3, step S6, and step S7 are the same processes as those of the first embodiment shown in FIG.
[0071]
In step S44, the external force applied to the steered wheels 5, 5 is input to the steering controller 10, and the process proceeds to step S45.
Here, as shown in FIG. 1, the load cell 12 is installed at an intermediate portion of the transmission unit 6 to directly measure the external force applied to the steered wheels 5, 5. An external force estimated value from the output of the steering angle sensor 9 may be calculated.
[0072]
In step S45, the distance between the stoppers 22L, 22R of the moving member 22 and the blocking members 23L, 23R is calculated based on the external force from step S44, and further based on the rotation direction of the steering wheel 1, The distance between the stopper portions 22L and 22R and the blocking members 23L and 23R is calculated, and the process proceeds to step S6.
[0073]
Here, when the external force is large, it is assumed that the steered wheels 5, 5 are hitting a curb or are stuck in a rut. When the external force is small, it is assumed that the steered wheels 5 and 5 are less affected by the outside of the vehicle.
[0074]
From the above, for example, when the external force is large, the interval is small, and when the external force is small, the interval is small. For example, the interval between the stoppers 22L, 22R and the blocking members 23L, 23R of the moving member 22 is calculated in inverse proportion to the external force. To be set wider. In this case, it is needless to say that an external force component that can be assumed in advance, such as an external force received from the lateral acceleration when the vehicle turns, is not considered.
[0075]
Next, effects will be described.
In the vehicle steering system according to the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
[0076]
(6) A load cell 12 for detecting an external force applied to the steered wheels 5, 5 is provided, and the stoppers 22L, 22R and the blocking members 23L, 23L, of the moving member 22 in a state where the position moves with the movement of the moving member 22 are provided. The distance from the steering wheel 5, 5 is set to be narrow on the side where the external force applied to the steered wheels 5, 5 is large, and widened on the side where the external force applied to the steered wheels 5, 5 is small. When the vehicle is hitting a curb or in a rut, rotation of the steering wheel 1 can be quickly prevented.
[0077]
As described above, the vehicle steering system according to the present invention has been described based on the first to fourth embodiments. However, the specific configuration is not limited to these embodiments. Changes and additions to the design are permitted without departing from the spirit of the claimed invention.
[0078]
In the first to fourth embodiments, the example in which the distance between the moving member and the blocking member is calculated according to the vehicle speed, the steering direction, the reaction torque, the steering angular velocity, and the external force received by the steered wheels has been described. In a running state, a steering state, or the like, the range setting or change of the allowable rotation amount of the steering wheel may be performed according to a change in a factor that affects steering other than the above. For example, the distance between the moving member and the blocking member may be calculated based on a physical quantity representing a running state of the vehicle, such as a yaw rate, a lateral acceleration, and a longitudinal acceleration.
[0079]
Further, for example, the distance between the moving member and the blocking member may be calculated by combining three or more of the vehicle speed, the steering direction, the reaction torque, the steering angular velocity, and the external force received by the steered wheels.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram showing a vehicle steering system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing a detailed configuration of a rotation preventing means in the vehicle steering system of the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of a rotation prevention control operation performed by a rotation prevention control unit of the steering controller according to the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of a rotation prevention control operation performed by a rotation prevention control unit of a steering controller according to a second embodiment.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow of a rotation prevention control operation performed by a rotation prevention control unit of a steering controller according to a third embodiment.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of a rotation prevention control operation performed by a rotation prevention control unit of a steering controller according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Steering wheel
2 Reaction force actuator
3 Torque sensor (reaction torque detection means)
4 Operation angle sensor
5 Steering wheels
6 Transmission unit
7 Steering gear (steering device)
8 Steering actuator
9 Steering angle sensor
10 Steering controller
11 Vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means)
12 Load cell (steering wheel external force detecting means)
13 Anti-rotation means
14 Steering shaft
14a Ball screw groove
15 Cylindrical case
15L Left side hole
15R Right hole
16 Upper end plate
17 Lower end plate
18,19 Bearing
20 Cover
21 Ball screw nut
22 Moving member
22L Left stopper
22R Right stopper
23L Left blocking member
23R Right blocking member
24L left screw member
24R right screw member
25L left motor (blocking member movement actuator)
25R Right motor (blocking member movement actuator)
26L Left blocking member position sensor
26R Right blocking member position sensor

Claims

操向輪の転舵装置に機械的に連結されていないステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールに操作反力を与える反力アクチュエータと、
前記転舵装置にその出力を加える転舵アクチュエータと、
前記ステアリングホイールの操舵角および車両の走行状態に基づいて算出された転舵角となるように前記転舵アクチュエータを駆動する転舵制御手段と、
前記ステアリングホイールの回転を阻止して前記ステアリングホイールの回転許容範囲を設定する回転阻止手段と、
を備えた車両用操舵装置において、
前記回転阻止手段は、前記ステアリングホイールの回転に連動して移動する移動部材と、該移動部材の移動を阻止する阻止部材と、を有し、
前記阻止部材は、前記移動部材の動きに伴って位置を移動可能とすると共に、前記移動部材の移動を阻止する場合は前記阻止部材の位置を固定することを特徴とする車両用操舵装置。A steering wheel that is not mechanically connected to the steered wheel steering device;
A reaction force actuator for applying an operation reaction force to the steering wheel;
A steering actuator that applies its output to the steering device;
Turning control means for driving the turning actuator to be a turning angle calculated based on the steering angle of the steering wheel and the running state of the vehicle,
Rotation prevention means for preventing rotation of the steering wheel and setting a rotation allowable range of the steering wheel;
In a vehicle steering system provided with
The rotation preventing means includes a moving member that moves in conjunction with the rotation of the steering wheel, and a blocking member that blocks movement of the moving member.
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the blocking member is capable of moving its position in accordance with the movement of the moving member, and fixes the position of the blocking member when the movement of the moving member is blocked.

請求項１に記載された車両用操舵装置において、
前記回転阻止手段は、前記ステアリングホイールの右回転方向の回転を阻止する右側阻止部材と、前記ステアリングホイールの左回転方向の回転を阻止する左側阻止部材と、右側阻止部材と左側阻止部材をそれぞれ移動させる２つの阻止部材移動アクチュエータと、を有して構成され、
前記移動部材の移動に伴って位置が移動する状態での前記阻止部材と前記移動部材との２つの間隔のうち、前記ステアリングホイールの回転の逆方向を阻止する一方の阻止部材と前記移動部材との間隔を、前記ステアリングホイールの回転方向を阻止する他方の阻止部材と前記移動部材との間隔より広く設定したことを特徴とする車両用操舵装置。The vehicle steering system according to claim 1,
The rotation preventing means moves a right blocking member for blocking rotation of the steering wheel in the right rotation direction, a left blocking member for blocking rotation of the steering wheel in the left rotation direction, and a right blocking member and the left blocking member, respectively. And two blocking member movement actuators for
Of the two distances between the blocking member and the moving member in a state in which the position moves with the movement of the moving member, one of the blocking member that blocks the reverse direction of the rotation of the steering wheel and the moving member. A steering wheel for a vehicle, wherein the distance between the moving member and the other blocking member that blocks the rotation direction of the steering wheel is set to be wider than the distance between the moving member and the other blocking member.

請求項１または請求項２に記載された車両用操舵装置において、
車速を検出する車速検出手段を設け、
前記移動部材の移動に伴って位置が移動する状態での前記阻止部材と前記移動部材との間隔を、前記検出される車速が低車速側で広く設定し、前記検出される車速が高車速側で狭く設定することを特徴とする車両用操舵装置。In the vehicle steering device according to claim 1 or 2,
Providing vehicle speed detection means for detecting vehicle speed,
The distance between the blocking member and the moving member in a state where the position moves with the movement of the moving member is set wider at the lower vehicle speed side where the detected vehicle speed is higher, and the detected vehicle speed is higher at the higher vehicle speed side. A steering device for a vehicle, characterized in that it is set narrower.

請求項１または請求項２に記載された車両用操舵装置において、
反力アクチュエータの出力トルクを検出する反力トルク検出手段を設け、
前記移動部材の移動に伴って位置が移動する状態での前記阻止部材と前記移動部材との間隔を、前記反力アクチュエータの出力トルクが高トルク側で狭く設定し、前記反力アクチュエータの出力トルクが低トルク側で広く設定することを特徴とする車両用操舵装置。In the vehicle steering device according to claim 1 or 2,
A reaction torque detecting means for detecting an output torque of the reaction force actuator,
The distance between the blocking member and the moving member in a state where the position moves with the movement of the moving member is set so that the output torque of the reaction force actuator is small on the high torque side, and the output torque of the reaction force actuator is The vehicle steering system is set widely on the low torque side.

請求項１または請求項２に記載された車両用操舵装置において、
ステアリングホイールの操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段を設け、
前記移動部材の移動に伴って位置が移動する状態での前記阻止部材と前記移動部材との間隔を、前記ステアリングホイールの操舵角速度が高速度側で広く設定し、前記ステアリングホイールの操舵角速度が低速度側で狭く設定することを特徴とする車両用操舵装置。In the vehicle steering device according to claim 1 or 2,
Providing steering angular velocity detecting means for detecting the steering angular velocity of the steering wheel,
The interval between the blocking member and the moving member in a state where the position moves with the movement of the moving member is set to be wider on the high-speed side where the steering angular speed of the steering wheel is low, and the steering angular speed of the steering wheel is low. A vehicle steering system characterized by being set narrower on the speed side.

請求項１または請求項２に記載された車両用操舵装置において、
操向輪にかかる外力を検出する操向輪外力検出手段を設け、
前記移動部材の移動に伴って位置が移動する状態での前記阻止部材と前記移動部材との間隔を、操向輪にかかる外力が大きい側で狭く設定し、操向輪にかかる外力が小さい側で広く設定することを特徴とする車両用操舵装置。In the vehicle steering device according to claim 1 or 2,
A steering wheel external force detecting means for detecting an external force applied to the steering wheel is provided,
The distance between the blocking member and the moving member in a state where the position moves with the movement of the moving member is set to be small on the side where the external force applied to the steering wheel is large, and the side where the external force applied to the steering wheel is small. A steering device for a vehicle, which is set widely in the vehicle.