JP2007131184A - Steering controller for vehicle - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering controller for a vehicle, which can improve the work responsiveness of a lock mechanism. <P>SOLUTION: The steering controller for the vehicle is provided with an actuator capable of imparting an auxiliary steering angle to a steering wheel, and a control means to output the drive command of the actuator depending on the traveling state. The steering controller for the vehicle comprises a semi-lock means to permit the actuator operation only in the drive direction of the drive command depending on the drive command of the control means. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ステアリングホイール操舵角に対するピニオンシャフトの転舵角を任意に変更可能な車両用操舵制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle steering control device capable of arbitrarily changing a turning angle of a pinion shaft with respect to a steering wheel steering angle.

従来、操向輪に補助舵角を付与可能なアクチュエータのロック機構として、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、路面からの入力による負荷によりアクチュエータが反転駆動されたか否かを判断し、反転したときは、前記アクチュエータの作動を制限するものである。
特許第３５０５９９２号公報。 Conventionally, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is disclosed as an actuator lock mechanism capable of giving an auxiliary steering angle to a steered wheel. In this publication, it is determined whether or not the actuator is driven in reverse by a load due to an input from the road surface. When the actuator is inverted, the operation of the actuator is limited.
Japanese Patent No. 3505992.

しかしながら、上記従来の技術にあっては、路面からの入力負荷により反転駆動されたときに作動を制限しているため、わずかながら反転駆動を許容せざるを得ず、また、応答性を確保することができないという問題があった。   However, in the above prior art, since the operation is limited when the reverse drive is performed by the input load from the road surface, the reverse drive is allowed to be slightly allowed, and the responsiveness is ensured. There was a problem that I could not.

本発明は、上述の課題に着目してなされたもので、ロック機構の作動応答性の向上を図ることが可能な車両用操舵制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering control device capable of improving the operation responsiveness of a lock mechanism.

上記目的を達成するため、本発明の車両用操舵制御装置では、操向輪に補助舵角を付与可能なアクチュエータと、走行状態に基づいて前記アクチュエータの駆動指令を出力する制御手段と、を備えた車両用操舵制御装置において、前記制御手段の駆動指令に基づいて、前記駆動指令の駆動方向にのみ前記アクチュエータの作動を許容するセミロック手段を設けたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a vehicle steering control device according to the present invention includes an actuator capable of giving an auxiliary steering angle to a steered wheel, and a control means for outputting a drive command for the actuator based on a traveling state. The vehicle steering control device further includes a semi-lock means that allows the actuator to operate only in the drive direction of the drive command based on the drive command of the control means.

通常の制御時において、駆動指令の駆動方向以外の作動を常に禁止することで、路面からの負荷入力により反転駆動することがなく、ロック機構の作動応答性を向上することができる。   During normal control, the operation other than the drive direction of the drive command is always prohibited, so that the reverse drive is not caused by the load input from the road surface, and the operation response of the lock mechanism can be improved.

以下、本発明の車両用操舵制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for realizing the vehicle steering control device of the present invention will be described based on Example 1 shown in the drawings.

図１は実施例１の車両用操舵制御装置の構成を表す概略図である。ステアリングホイール１には、ステアリングシャフト３が接続されている。ステアリングシャフト３にはステアリングホイール操舵角を検出する操舵角センサ２が設けられると共に、舵角比可変制御機構２０のアッパ側に接続されている。舵角比可変制御機構２０のロア側にはピニオンシャフト４が接続されている。ピニオンシャフト４にはピニオンシャフト転舵角を検出する転舵角センサ５が設けられている。ピニオンシャフト４の下端にはピニオン６が設けられ、ラック軸７上に形成されたラック歯と噛み合うことで周知のラック&ピニオン機構を構成している。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the vehicle steering control apparatus according to the first embodiment. A steering shaft 3 is connected to the steering wheel 1. The steering shaft 3 is provided with a steering angle sensor 2 for detecting a steering wheel steering angle, and is connected to the upper side of the steering angle ratio variable control mechanism 20. A pinion shaft 4 is connected to the lower side of the steering angle ratio variable control mechanism 20. The pinion shaft 4 is provided with a turning angle sensor 5 for detecting the pinion shaft turning angle. A pinion 6 is provided at the lower end of the pinion shaft 4 and meshes with rack teeth formed on the rack shaft 7 to constitute a well-known rack and pinion mechanism.

運転者によりステアリングホイール１が操作されると、ステアリングシャフト３の回転が舵角比可変制御機構２０に伝達され、舵角比可変制御機構２０から出力されたピニオンシャフト４の回転によりピニオン６が回転する。ピニオン６の回転は、ラック軸７の軸方向移動に変換され、操向輪８を転舵する。   When the steering wheel 1 is operated by the driver, the rotation of the steering shaft 3 is transmitted to the steering angle ratio variable control mechanism 20, and the pinion 6 is rotated by the rotation of the pinion shaft 4 output from the steering angle ratio variable control mechanism 20. To do. The rotation of the pinion 6 is converted into the axial movement of the rack shaft 7 to steer the steered wheels 8.

コントロールユニット１０には、操舵角センサ２により検出された操舵角θと、転舵角センサ５により検出された転舵角δと、車速センサ９により検出された車速VSP等が入力される。コントロールユニット１０では、各センサ値に基づいて、操舵角θに対する転舵角δの比を表す舵角比δ／θが演算され、舵角比可変制御機構２０に対し制御指令を出力する。尚、転舵角センサ５に代えて、舵角比可変制御機構２０のモータに搭載されたモータ回転角センサ等を用い操舵角センサ２の検出値に加減算を行うことで転舵角δを検出してもよく、特に限定しない。   The control unit 10 receives the steering angle θ detected by the steering angle sensor 2, the steering angle δ detected by the steering angle sensor 5, the vehicle speed VSP detected by the vehicle speed sensor 9, and the like. The control unit 10 calculates a steering angle ratio δ / θ representing the ratio of the steering angle δ to the steering angle θ based on each sensor value, and outputs a control command to the steering angle ratio variable control mechanism 20. Instead of the turning angle sensor 5, the turning angle δ is detected by adding or subtracting the detected value of the steering angle sensor 2 using a motor rotation angle sensor or the like mounted on the motor of the steering angle ratio variable control mechanism 20. There is no particular limitation.

図２は舵角比可変制御機構２０の構成を表す概略図である。ステアリングシャフト３には、一端が車体側に固定され、ステアリングシャフト３の外周に余裕を持って巻かれた後、他端がステアリングシャフト３側に固定されたスパイラルケーブルが収装されたスパイラルケーブルユニット２１が設けられている。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the steering angle ratio variable control mechanism 20. A spiral cable unit in which a spiral cable having one end fixed to the vehicle body side and wound around the outer periphery of the steering shaft 3 with a margin and then the other end fixed to the steering shaft 3 is mounted on the steering shaft 3 21 is provided.

ステアリングシャフト３には、後述するセミロック機構３０が設けられている。このセミロック機構３０には、ステアリングシャフト３と一体に回転するアウタレース３１と、後述する電動モータ２０ａのロータ２３と一体に回転するインナレース３２と、アウタレース３１とインナレース３２との間であって周方向に均等に複数配置されたローラ３３と、このローラ３３の円周方向の位置を保持する保持器３４と、保持器３４の円周方向位置を移動させるレバー３５と、レバー３５の位置を制御するレバー制御部３６から構成されている。尚、セミロック機構３０の詳細については後述する。   The steering shaft 3 is provided with a semi-lock mechanism 30 described later. The semi-lock mechanism 30 includes an outer race 31 that rotates integrally with the steering shaft 3, an inner race 32 that rotates integrally with a rotor 23 of the electric motor 20a, which will be described later, and an outer race 31 and an inner race 32. A plurality of rollers 33 equally arranged in the direction, a retainer 34 for holding the circumferential position of the roller 33, a lever 35 for moving the circumferential position of the retainer 34, and controlling the position of the lever 35 It is comprised from the lever control part 36 which performs. Details of the semi-lock mechanism 30 will be described later.

また、ステアリングシャフト３には、外歯ギヤ２４と、電動アクチュエータとしての電動モータ２０ａを構成するステータ２２が一体に取り付けられている。スパイラルケーブルのステアリングシャフト側はステータ２２と接続され、ステアリングシャフト３が回転したとしても常にステータ２２に電源等を供給可能な構成となっている。   In addition, an external gear 24 and a stator 22 constituting an electric motor 20a as an electric actuator are integrally attached to the steering shaft 3. The steering shaft side of the spiral cable is connected to the stator 22 so that power can be supplied to the stator 22 even when the steering shaft 3 rotates.

ステータ２２の内周には電動モータ２０ａを構成するロータ２３が設けられ、このロータ２３によりウェーブジェネレータ２６を駆動する。ウェーブジェネレータ２６は楕円形のカムを有し、長径と短径の位置関係を変更可能な構成となっている。ウェーブジェネレータ２６の外周には金属弾性体の外歯を有するフレクスプライン２７がベアリングを介して配置されている。このフレクスプライン２７はピニオンシャフト４と接続されている。   A rotor 23 constituting an electric motor 20 a is provided on the inner periphery of the stator 22, and the wave generator 26 is driven by the rotor 23. The wave generator 26 has an elliptical cam and can change the positional relationship between the major axis and the minor axis. On the outer periphery of the wave generator 26, a flex spline 27 having external teeth of a metal elastic body is disposed via a bearing. The flex spline 27 is connected to the pinion shaft 4.

外歯ギヤ２４及びフレクスプライン２７の外周には外歯ギヤ２４と同じ歯数の内歯を有するサーキュラスプライン２５が嵌合され、外歯ギヤ２４の回転をフレクスプライン２７に伝達している。フレクスプライン２７の歯数は、外歯２４の歯数よりも２歯多く形成され長径部分のみサーキュラスプライン２５と嵌合し、短径部分はサーキュラスプライン２５と非嵌合状態とされている。ロータ２３が１回転すると、ウェーブジェネレータ２６によりフレクスプライン２７が弾性変形されて長径と短径の位置関係が変更され、２歯分の回転を増減速する所謂ハーモニックドライブ機構が搭載されている。   A circular spline 25 having the same number of teeth as the external gear 24 is fitted to the outer periphery of the external gear 24 and the flex spline 27, and the rotation of the external gear 24 is transmitted to the flex spline 27. The number of teeth of the flex spline 27 is two more than the number of teeth of the external teeth 24, and only the long diameter portion is fitted to the circular spline 25, and the short diameter portion is not fitted to the circular spline 25. When the rotor 23 makes one revolution, the flex spline 27 is elastically deformed by the wave generator 26 to change the positional relationship between the major axis and the minor axis, and a so-called harmonic drive mechanism that increases or decreases the rotation of two teeth is mounted.

図３はコントロールユニット１０の制御構成を表す制御ブロック図である。コントロールユニット１０には、車速と操舵角とに基づいて制御舵角を演算する制御舵角演算部１０ａと、演算された制御舵角となるように電動モータ２０ａとの間でフィードバック制御するサーボ制御部１０ｂが設けられている。   FIG. 3 is a control block diagram showing the control configuration of the control unit 10. The control unit 10 includes a servo control that performs feedback control between the control steering angle calculation unit 10a that calculates the control steering angle based on the vehicle speed and the steering angle, and the electric motor 20a so that the calculated control steering angle is obtained. A portion 10b is provided.

また、制御舵角の前回値（前回の制御周期において出力された制御舵角値）を記憶する前回値記憶部１０ｃと、この記憶された前回値と今回の制御周期に置いて演算された制御舵角との偏差を演算する偏差演算部１０ｄと、この偏差に基づいて、今回の制御周期に置いて電動モータ２０ａに与えられる回転方向を決定し、この決定された回転方向にのみ電動モータ２０ａの回転を許容するようにレバー制御部３６に対して制御信号を出力する回転方向演算部１０ｅが設けられている。   Further, the previous value storage unit 10c for storing the previous value of the control rudder angle (the control rudder angle value output in the previous control cycle), and the control calculated in the stored previous value and the current control cycle. Based on the deviation, a deviation calculating unit 10d that calculates a deviation from the steering angle, a rotation direction given to the electric motor 20a in the current control cycle is determined, and the electric motor 20a is only in the determined rotation direction. Is provided with a rotation direction calculation unit 10e that outputs a control signal to the lever control unit 36.

図４はステアリングシャフト３の回転速度とピニオンシャフト４の回転速度とロータ２３の回転速度の関係を表す共通速度線図（以下、共線図と記載する）を表す図である。図４中、上側の領域（正）が右側に操舵したときの回転速度を表し、下側の領域（負）が左側に操舵したときの回転速度を表す。実施例１の舵角比可変制御機構２０は、ステアリングシャフト３とステータ２２が一体に回転するため、ロータ２３の回転速度はステータ２２に対する回転速度ではなく、車体側に対する回転速度とする。以下、パターン（1）〜（4）について説明する。尚、説明の都合上、ステアリングシャフト３を右側に操舵したときについて説明するが、左側に操舵したときも同様である。   FIG. 4 is a common speed diagram (hereinafter referred to as a collinear diagram) representing the relationship among the rotational speed of the steering shaft 3, the rotational speed of the pinion shaft 4, and the rotational speed of the rotor 23. In FIG. 4, the upper region (positive) represents the rotational speed when steering to the right side, and the lower region (negative) represents the rotational speed when steering to the left side. In the steering angle ratio variable control mechanism 20 of the first embodiment, since the steering shaft 3 and the stator 22 rotate integrally, the rotational speed of the rotor 23 is not the rotational speed with respect to the stator 22 but the rotational speed with respect to the vehicle body side. Hereinafter, the patterns (1) to (4) will be described. For convenience of explanation, the case where the steering shaft 3 is steered to the right side will be described, but the same is true when the steering shaft 3 is steered to the left side.

〔パターン（1）〕
図４中（1）に示すように、ステアリングシャフト３を右側に操舵するとき、コントロールユニット１０により舵角比δ／θを１よりも大きくする制御指令が出力されると、ロータ２３がステアリングシャフト３よりも高回転となり、ステアリングシャフト３の回転速度よりもピニオンシャフト４の回転速度を増速する。 〔pattern 1)〕
As shown in (1) in FIG. 4, when the steering shaft 3 is steered to the right side, if the control command for outputting the steering angle ratio δ / θ to be larger than 1 is output from the control unit 10, the rotor 23 is moved to the steering shaft. The rotational speed of the pinion shaft 4 is increased more than the rotational speed of the steering shaft 3.

〔パターン（2）〕
図４中（2）に示すように、ステアリングシャフト３を右側に操舵するとき、コントロールユニット１０により舵角比δ／θを１とする制御指令が出力されると、ロータ２３がステアリングシャフト３と同じ回転となり、ステアリングシャフト３の回転速度とピニオンシャフト４の回転速度は同じとなる。尚、ステータ２２はステアリングシャフト３と一体に回転するため、ロータ２３はステータ２２に対し固定された状態となる（フェール時もセミロック機構３０によってパターン(2)を達成する）。 [Pattern (2)]
As shown in (2) in FIG. 4, when the steering shaft 3 is steered to the right side, when the control command for setting the steering angle ratio δ / θ to 1 is output from the control unit 10, the rotor 23 is connected to the steering shaft 3. The rotation speed is the same, and the rotation speed of the steering shaft 3 and the rotation speed of the pinion shaft 4 are the same. Since the stator 22 rotates integrally with the steering shaft 3, the rotor 23 is fixed to the stator 22 (the pattern (2) is achieved by the semi-lock mechanism 30 even during a failure).

〔パターン（3）〕
図４中（3）に示すように、ステアリングシャフト３を右側に操舵するとき、コントロールユニット１０により舵角比δ／θを１よりも小さくする制御指令が出力されると、ロータ２３がステアリングシャフト３よりも低回転となり、ステアリングシャフト３の回転速度よりもピニオンシャフト４の回転速度を減速する。 [Pattern (3)]
As shown in (3) in FIG. 4, when the steering shaft 3 is steered to the right side, when the control command for outputting the steering angle ratio δ / θ to be smaller than 1 is output from the control unit 10, the rotor 23 is moved to the steering shaft. 3, the rotational speed of the pinion shaft 4 is decelerated from the rotational speed of the steering shaft 3.

〔パターン（4）〕
図４中（4）に示すように、ピニオンシャフト４の回転を固定した場合、ロータ２３を左側に回転すると、ステアリングシャフト３は右側に回転する。すなわち、ピニオンシャフト４を固定したときは、ロータ２３の回転方向とステアリングシャフト３の回転方向の関係が逆転する。 [Pattern (4)]
As shown in (4) in FIG. 4, when the rotation of the pinion shaft 4 is fixed, when the rotor 23 is rotated to the left, the steering shaft 3 is rotated to the right. That is, when the pinion shaft 4 is fixed, the relationship between the rotation direction of the rotor 23 and the rotation direction of the steering shaft 3 is reversed.

（セミロック機構の作用）
図５はセミロック機構３０の構成を表す概略図である。セミロック機構３０のレバー制御部３６（保持器位置制御手段に相当）には、レバー３５の先端に設けられた磁性体３６ｃと、通電により磁性体３６ｃを左側に吸引する左側電磁石３６Ｌと、通電により磁性体３６ｃを右側に吸引する右側電磁石３６Ｒから構成されている。磁性体３６ｃと各電磁石３６Ｌ，３６Ｒとは、常に非接触状態となる位置に設けられている。 (Operation of semi-lock mechanism)
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the semi-lock mechanism 30. The lever controller 36 (corresponding to the cage position control means) of the semi-lock mechanism 30 includes a magnetic body 36c provided at the tip of the lever 35, a left electromagnet 36L that attracts the magnetic body 36c to the left side by energization, and energization. It is composed of a right electromagnet 36R that attracts the magnetic body 36c to the right. The magnetic body 36c and the electromagnets 36L and 36R are provided at positions that are always in a non-contact state.

アウタレース３１の内径は、ローラ３３と同じ数の多角形とされ、一方、インナレース３２の外径は、円筒形とされている。インナレース３２とアウタレース３１の間の隙間は、多角形の頂点部分が最も広く（Smaxとする）、頂点と頂点の中間地点が最も狭く（Sminとする）なるように形成されている。ローラ３３の外径は、Smaxよりも小さく、Sminよりも小さくなるように形成され、保持器３４は、ローラ３３の位置を円周方向において頂点と中間地点との間で位置制御する。   The inner diameter of the outer race 31 is the same number of polygons as the rollers 33, while the outer diameter of the inner race 32 is cylindrical. The gap between the inner race 32 and the outer race 31 is formed so that the vertex portion of the polygon is the widest (referred to as Smax) and the intermediate point between the vertex and the vertex is narrowest (referred to as Smin). The outer diameter of the roller 33 is smaller than Smax and smaller than Smin, and the retainer 34 controls the position of the roller 33 between the apex and the intermediate point in the circumferential direction.

図６はセミロック機構３０の各制御状態を表す概略図である。図６（ａ）は右側電磁石３６Ｒを通電した状態を表す図、図６（ｂ）は左側電磁石３６Ｌを通電した状態を表す図、図６（ｃ）は右側及び左側電磁石３６Ｌ，３６Ｒの両方を非通電とした状態を表す図である。   FIG. 6 is a schematic diagram showing each control state of the semi-lock mechanism 30. 6A shows a state in which the right electromagnet 36R is energized, FIG. 6B shows a state in which the left electromagnet 36L is energized, and FIG. 6C shows both the right and left electromagnets 36L, 36R. It is a figure showing the state made into the deenergization.

図６（ａ）に示すように、右側電磁石３６Ｒを通電し、レバー３５を右側に吸引すると、保持器３４は円周方向に沿って、ローラ３３の円周方向位置を時計回り方向に移動させる。この状態で、インナレース３２が反時計回りに回転（図中の矢印に示す方向）すると、ローラ３３を頂点方向に近づけるように、すなわち、隙間が広くなる方向に移動させようとするため、スムーズに回転し、ベアリングとして機能する。   As shown in FIG. 6A, when the right electromagnet 36R is energized and the lever 35 is attracted to the right, the retainer 34 moves the circumferential position of the roller 33 in the clockwise direction along the circumferential direction. . In this state, when the inner race 32 rotates counterclockwise (in the direction indicated by the arrow in the figure), the roller 33 is moved closer to the apex direction, that is, in a direction in which the gap is widened. Rotate and function as a bearing.

一方、インナレース３２が時計回りに回転しようとすると、ローラ３３を中間地点に近づけるように、すなわち、隙間が狭くなる方向に移動させようとする。よって、アウタレース３１とインナレース３２とがローラ３３のくさび作用によって嵌合し、アウタレース３１とインナレース３２の相対的な移動を禁止する。よって、このときは反時計回りの回転のみ許容するワンウェイクラッチとして機能する。   On the other hand, when the inner race 32 tries to rotate clockwise, it tries to move the roller 33 closer to the intermediate point, that is, in a direction in which the gap becomes narrower. Therefore, the outer race 31 and the inner race 32 are fitted by the wedge action of the roller 33, and the relative movement of the outer race 31 and the inner race 32 is prohibited. Therefore, at this time, it functions as a one-way clutch that allows only counterclockwise rotation.

尚、上述のように保持器３４の位置を切り換える際、磁性体３６ｃと各電磁石３６Ｌ，３６Ｒとが非接触状態とされているため、切り換え時に接触音等が発生することがなく、運転者に違和感を与えることがない。   Note that when switching the position of the cage 34 as described above, the magnetic body 36c and the electromagnets 36L and 36R are in a non-contact state, so that no contact noise or the like is generated at the time of switching, so There is no sense of incongruity.

図６（ｂ）に示すように、左側電磁石３６Ｌを通電し、レバー３５を左側に吸引すると、保持器３４は円周方向に沿って、ローラ３３の円周方向位置を反時計回り方向に移動させる。この状態で、インナレース３２が時計回りに回転（図中の矢印に示す方向）すると、ローラ３３を頂点方向に近づけるように、すなわち、隙間が広くなる方向に移動させようとするため、スムーズに回転し、ベアリングとして機能する。   As shown in FIG. 6B, when the left electromagnet 36L is energized and the lever 35 is attracted to the left, the retainer 34 moves the circumferential position of the roller 33 in the counterclockwise direction along the circumferential direction. Let In this state, when the inner race 32 rotates clockwise (in the direction indicated by the arrow in the figure), the roller 33 is moved closer to the apex direction, that is, in a direction in which the gap is widened. Rotates and functions as a bearing.

一方、インナレース３２が反時計回りに回転しようとすると、ローラ３３を中間地点に近づけるように、すなわち、隙間が狭くなる方向に移動させようとする。よって、アウタレース３１とインナレース３２とがローラ３３のくさび作用によって嵌合し、アウタレース３１とインナレース３２の相対的な移動を禁止する。よって、このときは時計回りのみ許容するワンウェイクラッチとして機能する。   On the other hand, when the inner race 32 tries to rotate counterclockwise, it tries to move the roller 33 closer to the intermediate point, that is, in a direction in which the gap becomes narrower. Therefore, the outer race 31 and the inner race 32 are fitted by the wedge action of the roller 33, and the relative movement of the outer race 31 and the inner race 32 is prohibited. Therefore, at this time, it functions as a one-way clutch that allows only clockwise rotation.

図６（ｃ）に示すように、右側電磁石３６Ｒ及び左側電磁石３６Ｌの両方を非通電とすると、保持器３４は円周方向に沿って、ローラ３３の円周方向位置をどちらにも移動可能となる。この状態で、インナレース３２が反時計回りに回転（図中の矢印に示す方向）すると、それに連れ回されて保持器３４も反時計回り方向に回動し、ローラ３３を中間地点に近づけるように、すなわち、隙間が狭くなる方向に移動させようとする。よって、アウタレース３１とインナレース３２とがローラ３３のくさび作用によって嵌合し、アウタレース３１とインナレース３２の相対的な移動を禁止する。   As shown in FIG. 6C, when both the right electromagnet 36R and the left electromagnet 36L are deenergized, the retainer 34 can move the circumferential position of the roller 33 in either direction along the circumferential direction. Become. In this state, when the inner race 32 rotates counterclockwise (in the direction indicated by the arrow in the figure), the retainer 34 is rotated counterclockwise and the roller 33 approaches the intermediate point. That is, it tries to move in the direction that the gap becomes narrow. Therefore, the outer race 31 and the inner race 32 are fitted by the wedge action of the roller 33, and the relative movement of the outer race 31 and the inner race 32 is prohibited.

一方、インナレース３２が時計回りに回転（図中の矢印に示す方向）すると、それに連れ回されて保持器３４も時計回り方向に回動し、ローラ３３を中間地点に近づけるように、すなわち、隙間が狭くなる方向に移動させようとする。よって、アウタレース３１とインナレース３２とがローラ３３のくさび作用によって嵌合し、アウタレース３１とインナレース３２の相対的な移動を禁止する。よって、このときは両方向の回転を規制するロック機構として機能する。   On the other hand, when the inner race 32 rotates clockwise (in the direction indicated by the arrow in the figure), the retainer 34 rotates in the clockwise direction so that the roller 33 approaches the intermediate point, that is, Trying to move in a direction that narrows the gap. Therefore, the outer race 31 and the inner race 32 are fitted by the wedge action of the roller 33, and the relative movement of the outer race 31 and the inner race 32 is prohibited. Therefore, at this time, it functions as a lock mechanism that restricts rotation in both directions.

図７はセミロック機構の制御処理を表すフローチャートである。
ステップ１０１では、車両用操舵制御装置にフェールが発生したかどうかを判断し、フェールが発生したときはステップ１０７へ進み、それ以外のときはステップ１０２へ進む。
ステップ１０２では、制御舵角を演算する。
ステップ１０３では、制御舵角の前回値と今回値との偏差を演算する。
ステップ１０４では、制御舵角の偏差が０以上か否かを判断し、０以上のときはステップ１０５へ進み、負のときはステップ１０６へ進む。
ステップ１０５では、左側電磁石３６Ｌを非通電とし、右側電磁石３６Ｒを通電することで、ロータ２３が反時計回り方向に回転する状態のみ許容する。
ステップ１０６では、右側電磁石３６Ｒを非通電とし、左側電磁石３６Ｌを通電することで、ロータ２３が時計回り方向に回転する状態のみ許容する。
ステップ１０７では、左側電磁石３６Ｌ及び右側電磁石３６Ｒの両方を非通電とし、ロータ２３のいずれの方向への回転も規制する。 FIG. 7 is a flowchart showing the control process of the semi-lock mechanism.
In step 101, it is determined whether or not a failure has occurred in the vehicle steering control device. If a failure has occurred, the process proceeds to step 107, and otherwise, the process proceeds to step 102.
In step 102, the control rudder angle is calculated.
In step 103, the deviation between the previous value and the current value of the control rudder angle is calculated.
In step 104, it is determined whether the deviation of the control rudder angle is 0 or more. If it is 0 or more, the process proceeds to step 105, and if it is negative, the process proceeds to step 106.
In step 105, the left electromagnet 36L is de-energized and the right electromagnet 36R is energized, thereby permitting only the state in which the rotor 23 rotates counterclockwise.
In step 106, the right electromagnet 36R is de-energized and the left electromagnet 36L is energized, thereby permitting only the state where the rotor 23 rotates in the clockwise direction.
In step 107, both the left electromagnet 36L and the right electromagnet 36R are de-energized and the rotation of the rotor 23 in any direction is restricted.

次に、上記セミロック機構の制御の作用について説明する。まず、車両用操舵制御装置にフェールが発生しているかどうかを判断し、フェールが発生しているときは、舵角比可変制御機構２０も停止する必要がある。このときは、ステップ１０７へ進み、左右側電磁石３６Ｌ，３６Ｒを非通電（図６（ｃ）に示す状態）とする。これにより、ロータ２３の回転が規制され、舵角比可変制御機構２０も作動することがない。   Next, the operation of the control of the semi-lock mechanism will be described. First, it is determined whether or not a failure has occurred in the vehicle steering control device. When the failure has occurred, the steering angle ratio variable control mechanism 20 also needs to be stopped. At this time, the process proceeds to step 107 and the left and right electromagnets 36L and 36R are deenergized (state shown in FIG. 6C). As a result, the rotation of the rotor 23 is restricted, and the steering angle ratio variable control mechanism 20 does not operate.

次に、フェールが発生していない、すなわち正常時の舵角比制御時には、ロータ２３がどちらに回転するかを判断する。例えば、運転者がステアリングホイール１を操舵し、舵角比制御によって加算制御された場合について説明する。   Next, it is determined in which direction the rotor 23 rotates when no failure occurs, that is, when the steering angle ratio control is normal. For example, a case where the driver steers the steering wheel 1 and is added and controlled by the steering angle ratio control will be described.

図４に示すように、右側操舵時は操舵角として正の値である。このとき、ロータ２３の回転は正側に増加するため、前回値との偏差は正となる。よって、図６（ａ）に示すように、ロータ２３の正回転方向である反時計回りのみ回転が許容される。左側操舵時は操舵角として負の値である。このとき、ロータ２３の回転は負側に増加するため、前回値との偏差は負となる。よって、図６（ｂ）に示すように、ロータ２３の負回転方向である時計回りのみ回転が許容される。同様に、減算制御された場合も偏差の正負によってレバー３５の位置を制御することで、ロータ２３の駆動指令の駆動方向の回転を許容することができる。   As shown in FIG. 4, the steering angle is a positive value during right steering. At this time, since the rotation of the rotor 23 increases to the positive side, the deviation from the previous value becomes positive. Therefore, as shown in FIG. 6A, rotation is allowed only in the counterclockwise direction that is the normal rotation direction of the rotor 23. During left steering, the steering angle is a negative value. At this time, since the rotation of the rotor 23 increases to the negative side, the deviation from the previous value becomes negative. Therefore, as shown in FIG. 6B, only the clockwise rotation that is the negative rotation direction of the rotor 23 is allowed. Similarly, when the subtraction control is performed, the rotation of the drive command of the rotor 23 in the drive direction can be permitted by controlling the position of the lever 35 based on the sign of the deviation.

このように、通常制御時においても常に駆動指令の駆動方向の回転のみ許容することで、駆動指令に対し電動モータ２０ａが異なる方向に回転するような場合であっても、確実に回転を規制することが可能となり、常に安全を確保することができる。   In this way, even during normal control, by always allowing only rotation in the drive direction of the drive command, even when the electric motor 20a rotates in a different direction with respect to the drive command, the rotation is reliably regulated. Can always be ensured.

上記実施例１の作用効果について下記に列挙する。
(1)コントロールユニット１０（制御手段）の駆動指令に基づいて、駆動指令方向にのみ電動モータ２０ａの作動を許容するセミロック機構３０を設けた。すなわち、通常の制御時において、セミロック機構３０は、電動モータ２０ａの駆動指令の駆動方向以外の作動を禁止することで、路面からの負荷入力により反転駆動することがなく、回転方向を規制するまでの作動応答性を向上することができる。 The effects of Example 1 are listed below.
(1) A semi-lock mechanism 30 that allows the operation of the electric motor 20a only in the drive command direction is provided based on the drive command of the control unit 10 (control means). That is, during normal control, the semi-lock mechanism 30 prohibits operations other than the drive direction of the drive command of the electric motor 20a, so that it is not reversely driven by load input from the road surface, and the rotational direction is regulated. It is possible to improve the operation responsiveness.

(2)セミロック機構３０は、車両用操舵制御装置の異常が検出されたときは電動モータ２０ａの作動を固定することとした。よって、異常時に電動モータ２０ａが不要な作動を行うことがなく、安全性を向上することができる。   (2) The semi-lock mechanism 30 fixes the operation of the electric motor 20a when an abnormality of the vehicle steering control device is detected. Therefore, the electric motor 20a does not perform an unnecessary operation at the time of abnormality, and safety can be improved.

(3)セミロック機構３０は、保持器３４の位置に応じて許容する回転方向を切り換え可能なツーウェイクラッチと、コントロールユニット１０の駆動指令に基づいて保持器３４の位置を制御するレバー制御部３６（保持器位置制御手段）とを有することとした。よって、保持器３４の位置を切り換えるのみで、許容する方向を切り換えることが可能となり、簡易な構成で上記(1)，(2)に記載の効果を得ることができる。また、ツーウェイクラッチは、許容された方向に対してベアリングとして機能するため、駆動指令の駆動方向と反対側の回転を常に規制したとしても、回転による異音等の発生を抑制することができる。   (3) The semi-lock mechanism 30 includes a two-way clutch capable of switching an allowable rotation direction according to the position of the retainer 34, and a lever control unit 36 (which controls the position of the retainer 34 based on a drive command of the control unit 10). Retainer position control means). Therefore, it is possible to switch the permissible direction only by switching the position of the cage 34, and the effects described in (1) and (2) can be obtained with a simple configuration. In addition, since the two-way clutch functions as a bearing in the permitted direction, even if the rotation on the side opposite to the drive direction of the drive command is always restricted, the generation of abnormal noise due to the rotation can be suppressed.

(4)レバー制御部３６は、保持器３４に対し一体に取り付けられた磁性体３６ｃと、磁性体３６ｃの円周方向両側に配置された右側電磁石３６Ｒ及び左側電磁石３６Ｌと、右側電磁石３６Ｒと左側電磁石３６Ｌの通電状態を制御する通電状態制御手段から構成され、回転方向演算部１０ｅにおいて、駆動指令の駆動方向に応じて右側電磁石３６Ｒもしくは左側電磁石３６Ｌの一方のみ通電し、異常が検出されたときは、両方の電磁石を非通電とすることとした。よって、電磁石の通電状態を切り換えるのみで、許容する回転方向を切り換えるのみならず、両方の電磁石を非通電とすることで、簡単に両方向の回転を規制することができる。   (4) The lever control unit 36 includes a magnetic body 36c integrally attached to the cage 34, a right electromagnet 36R and a left electromagnet 36L disposed on both sides in the circumferential direction of the magnetic body 36c, and a right electromagnet 36R and a left side. When the rotation direction computing unit 10e energizes only one of the right electromagnet 36R or the left electromagnet 36L according to the drive direction of the drive command and an abnormality is detected. Decided to de-energize both electromagnets. Therefore, by switching only the energization state of the electromagnet, it is possible not only to switch the permissible rotation direction but also to easily restrict the rotation in both directions by de-energizing both electromagnets.

次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図８は実施例２の舵角比可変制御機構200を表す概略図である。ステアリングシャフト３には第１サンギヤ201が接続されている。第１サンギヤ201の外周には、ピニオンキャリヤ203に固定支持された複数の第１ピニオン202が等間隔に配置されている。ピニオンシャフト４のピニオン６と対向する端部には第２サンギヤ205が接続されている。第２サンギヤ205の外周には、ピニオンキャリヤ203に固定支持された複数の第２ピニオン204が等間隔に配置されている。ここで、第１サンギヤ201と第２サンギヤ205とは異なるギヤ比を有し、同様に、第１ピニオン202と第２ピニオン204は異なるギヤ比を有する。具体的には（第１サンギヤ201の径）>（第２サンギヤ205の径）の関係とされている。   Next, Example 2 will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. FIG. 8 is a schematic diagram showing the steering angle ratio variable control mechanism 200 of the second embodiment. A first sun gear 201 is connected to the steering shaft 3. On the outer periphery of the first sun gear 201, a plurality of first pinions 202 fixedly supported by the pinion carrier 203 are arranged at equal intervals. A second sun gear 205 is connected to the end of the pinion shaft 4 facing the pinion 6. On the outer periphery of the second sun gear 205, a plurality of second pinions 204 fixedly supported by the pinion carrier 203 are arranged at equal intervals. Here, the first sun gear 201 and the second sun gear 205 have different gear ratios, and similarly, the first pinion 202 and the second pinion 204 have different gear ratios. Specifically, the relationship is (diameter of first sun gear 201)> (diameter of second sun gear 205).

ピニオンキャリヤ203は、ケース206に回転可能に支持されている。ケース206の外周にはウォームホイール206aが形成されている。また、ケース206はインナレース３２と一体に連結されている。車体側に固定された電動モータ208のロータにはウォームギヤ207が接続され、ウォームホイール206aと噛合している。アウタレース３１は車体側に固定されている。また、レバー制御部３６は車体側に固定されている。   The pinion carrier 203 is rotatably supported by the case 206. A worm wheel 206 a is formed on the outer periphery of the case 206. Further, the case 206 is integrally connected to the inner race 32. A worm gear 207 is connected to the rotor of the electric motor 208 fixed to the vehicle body side, and meshes with the worm wheel 206a. The outer race 31 is fixed to the vehicle body side. The lever control unit 36 is fixed to the vehicle body side.

次に作用について説明する。ステアリングシャフト３が回転すると、第１サンギヤ201を介して第１ピニオン202が回転する。この回転はピニオンキャリヤ203を介して第２ピニオン204に伝達され、第２ピニオン204から第２サンギヤ205を介してピニオンシャフト４を回転し、ラック&ピニオン機構を介して操向輪８が転舵される。   Next, the operation will be described. When the steering shaft 3 rotates, the first pinion 202 rotates via the first sun gear 201. This rotation is transmitted to the second pinion 204 through the pinion carrier 203, rotates the pinion shaft 4 from the second pinion 204 through the second sun gear 205, and the steered wheels 8 are steered through the rack and pinion mechanism. Is done.

このとき、ケース206が固定されているときは、第１サンギヤ201と第１ピニオン202との間のギヤ比と、第２サンギヤ205と第２ピニオン202との間のギヤ比の差に応じたギヤ比でステアリングシャフト３の回転がピニオンシャフト４に伝達される。よって、（第１サンギヤ201の径）>（第２サンギヤ205の径）のときは、ステアリングシャフト３の回転数が減速されてピニオンシャフト４に伝達される。ここで、ギヤ比を（ピニオンシャフト回転数／ステアリングシャフト回転数）として定義する。   At this time, when the case 206 is fixed, it corresponds to the difference between the gear ratio between the first sun gear 201 and the first pinion 202 and the gear ratio between the second sun gear 205 and the second pinion 202. The rotation of the steering shaft 3 is transmitted to the pinion shaft 4 with the gear ratio. Therefore, when (the diameter of the first sun gear 201)> (the diameter of the second sun gear 205), the rotational speed of the steering shaft 3 is decelerated and transmitted to the pinion shaft 4. Here, the gear ratio is defined as (pinion shaft rotation speed / steering shaft rotation speed).

電動モータ208の回転によりケース206を回転すると、ステアリングシャフト３とピニオンシャフト４との間のギヤ比が変更される。例えば、ステアリングシャフト３が右回転しているときに、ケース206を右回転すると、ギヤ比が大きくなる方向に変更される。一方、ステアリングシャフト３が右回転しているときに、ケース206を左回転すると、ギヤ比が小さくなる方向に変更される。   When the case 206 is rotated by the rotation of the electric motor 208, the gear ratio between the steering shaft 3 and the pinion shaft 4 is changed. For example, when the case 206 is rotated clockwise while the steering shaft 3 is rotating clockwise, the gear ratio is changed in a larger direction. On the other hand, when the case 206 is rotated counterclockwise while the steering shaft 3 is rotating clockwise, the gear ratio is changed to be smaller.

次に、上記セミロック機構３０の作用について説明する。上述したように、電動モータ208の回転によりステアリングシャフト３に対するピニオンシャフト４のギヤ比が変更される際、ケース206が回転する。この回転方向は駆動指令に基づいて作動する電動モータ208の回転方向と同じであるため、駆動指令の駆動方向のみ許容するようにレバー制御部３６により保持器３４の位置を切り換える。これにより、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。   Next, the operation of the semi-lock mechanism 30 will be described. As described above, when the gear ratio of the pinion shaft 4 to the steering shaft 3 is changed by the rotation of the electric motor 208, the case 206 rotates. Since this rotation direction is the same as the rotation direction of the electric motor 208 that operates based on the drive command, the lever controller 36 switches the position of the cage 34 so as to allow only the drive direction of the drive command. Thereby, the same effect as Example 1 can be acquired.

尚、実施例１では、電動モータ２０ａがステアリングシャフト３に固定されているのに対し、実施例２では電動モータ208が車体側に固定支持されているため、レバー制御部３６及びアウタレース３１も車体側に固定されている点が異なる。よって、ステアリングシャフト３のイナーシャを軽減することが可能となり、違和感を与えることがない。   In the first embodiment, the electric motor 20a is fixed to the steering shaft 3, whereas in the second embodiment, since the electric motor 208 is fixedly supported on the vehicle body side, the lever control unit 36 and the outer race 31 are also mounted on the vehicle body. The difference is that it is fixed to the side. Therefore, the inertia of the steering shaft 3 can be reduced, and a sense of incongruity is not given.

以上、実施例１，２について説明したが、他の構成に本願発明のセミロック機構を適用してもよい。例えば、実施例１では操向輪８に補助舵角を付与する機構について適用したが、後輪に補助舵角を付与する機構に適用してもよい。すなわち、制御状態に応じて回転方向が切り替わるアクチュエータに対して適宜適用することで、意図しない方向への回転を常に規制することができる。また、実施例ではツーウェイクラッチとして、アウタレース３１の内周を多角形としたタイプを示したが、他のタイプのツーウェイクラッチを適用してもよい。   Although the first and second embodiments have been described above, the semi-lock mechanism of the present invention may be applied to other configurations. For example, although the first embodiment is applied to the mechanism that gives the auxiliary steering angle to the steered wheels 8, it may be applied to the mechanism that gives the auxiliary steering angle to the rear wheels. That is, by appropriately applying to an actuator whose rotation direction is switched according to the control state, rotation in an unintended direction can always be regulated. In the embodiment, the type of the two-way clutch in which the inner circumference of the outer race 31 is a polygon is shown. However, other types of two-way clutches may be applied.

実施例１の車両用操舵制御装置の構成を表す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vehicle steering control device according to a first embodiment. 実施例１の舵角比可変制御機構の構成を表す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a steering angle ratio variable control mechanism according to the first embodiment. 実施例１のコントロールユニットの制御構成を表す制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram illustrating a control configuration of a control unit according to the first embodiment. 実施例１のステアリングシャフトの回転速度とピニオンシャフトの回転速度とロータの回転速度の関係を表す共通速度線図を表す図である。It is a figure showing the common speed diagram showing the relationship between the rotational speed of the steering shaft of Example 1, the rotational speed of a pinion shaft, and the rotational speed of a rotor. 実施例１のセミロック機構の構成を表す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a semi-lock mechanism according to the first embodiment. 実施例１のセミロック機構の各制御状態を表す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating each control state of the semi-lock mechanism according to the first embodiment. 実施例１のセミロック機構の制御処理を表すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a control process of a semi-lock mechanism according to the first embodiment. 実施例２の舵角比可変制御機構を表す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a steering angle ratio variable control mechanism according to a second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ ステアリングホイール
２ 操舵角センサ
３ ステアリングシャフト
４ ピニオンシャフト
５ 転舵角センサ
６ ピニオン
７ ラック軸
８ 操向輪
９ 車速センサ
１０ コントロールユニット
２０ 舵角比可変制御機構
２２ ステータ
２３ ロータ
３０ セミロック機構
３１ アウタレース
３２ インナレース
３３ ローラ
３４ 保持器
３５ レバー
３６ レバー制御部
３６Ｒ 右側電磁石
３６Ｌ 左側電磁石
３６ｃ 磁性体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2 Steering angle sensor 3 Steering shaft 4 Pinion shaft 5 Steering angle sensor 6 Pinion 7 Rack shaft 8 Steering wheel 9 Vehicle speed sensor 10 Control unit 20 Steering angle ratio variable control mechanism 22 Stator 23 Rotor 30 Semi-lock mechanism 31 Outer race 32 Inner race 33 Roller 34 Cage 35 Lever 36 Lever controller 36R Right electromagnet 36L Left electromagnet 36c Magnetic body

Claims (5)

操向輪に補助舵角を付与可能なアクチュエータと、
走行状態に基づいて前記アクチュエータの駆動指令を出力する制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
前記制御手段の駆動指令に基づいて、前記駆動指令の駆動方向にのみ前記アクチュエータの作動を許容するセミロック手段を設けたことを特徴とする車両用操舵制御装置。 An actuator capable of giving an auxiliary rudder angle to the steering wheel;
Control means for outputting a drive command for the actuator based on a running state;
In a vehicle steering control device comprising:
A vehicle steering control device, comprising: a semi-lock means that allows the actuator to operate only in a drive direction of the drive command based on a drive command of the control means. 請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
前記アクチュエータの異常を検出する異常検出手段を設け、
前記セミロック手段は、前記異常検出手段により異常が検出されたときは前記アクチュエータの作動を固定することを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to claim 1,
An abnormality detection means for detecting an abnormality of the actuator is provided,
The semi-locking unit fixes the operation of the actuator when an abnormality is detected by the abnormality detecting unit. 請求項１または２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記セミロック手段は、
保持器の位置に応じて許容する回転方向を切り換え可能なツーウェイクラッチと、
前記制御手段の駆動指令に基づいて前記保持器の位置を制御する保持器位置制御手段と、
を有することを特徴とする車両用操舵制御装置。 The vehicle steering control device according to claim 1 or 2,
The semi-locking means is
A two-way clutch capable of switching the rotation direction allowed according to the position of the cage;
Cage position control means for controlling the position of the cage based on a drive command of the control means;
A vehicle steering control device comprising: 請求項３に記載の車両用操舵制御装置において、
前記保持器位置制御手段は、前記保持器に対し一体に取り付けられた磁性体と、該磁性体の円周方向両側に配置された右側電磁石及び左側電磁石と、該右側電磁石と左側電磁石の通電状態を制御する通電状態制御手段から構成され、
前記駆動指令の駆動方向に応じて前記右側電磁石もしくは左側電磁石の一方のみ通電することで一方の回転方向のみ許容し、異常が検出されたときは、両方の電磁石を非通電とすることで両回転方向を規制することを特徴とする車両用操舵制御装置。 In the vehicle steering control device according to claim 3,
The cage position control means includes a magnetic body integrally attached to the cage, a right electromagnet and a left electromagnet arranged on both sides in the circumferential direction of the magnetic body, and an energized state of the right electromagnet and the left electromagnet It is composed of energization state control means for controlling
By energizing only one of the right electromagnet or left electromagnet according to the drive direction of the drive command, only one rotation direction is allowed, and when an abnormality is detected, both electromagnets are deenergized to perform both rotations. A steering control device for a vehicle, characterized by regulating a direction. 操向輪に補助舵角を付与可能なアクチュエータと、
走行状態に基づいて前記アクチュエータの駆動指令を出力する制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
前記制御手段の駆動指令に基づいて、前記駆動指令の駆動方向に前記アクチュエータの作動を許容すると共に、前記駆動指令の駆動方向以外の方向に駆動力が入力されたとしても、前記アクチュエータの作動を機械的に禁止することを特徴とする車両用操舵制御装置。
An actuator capable of giving an auxiliary rudder angle to the steering wheel;
Control means for outputting a drive command for the actuator based on a running state;
In a vehicle steering control device comprising:
Based on the drive command of the control means, the operation of the actuator is allowed in the drive direction of the drive command, and the actuator is operated even if a drive force is input in a direction other than the drive direction of the drive command. A vehicle steering control device that is mechanically prohibited.

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