JP2017149330A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転者により操舵力が加えられるシャフトと連動するモータに異常が生じた場合のフェールセーフ機能を有する車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】伝達機構18は、第1減速機21と、第1減速機21よりも減速比が大きい第2減速機22と、シャフト用モータ17の回転力を第1減速機21を経由して第1シャフト12へ伝達する場合と、第2減速機22を経由して第1シャフト12へ伝達する場合とに切り替える第2クラッチ23と、を含む。制御部は、シャフト用モータ17とギヤ用モータの状態に応じて、第1減速機21と第2減速機22とを選択的に切り替えるよう第2クラッチ23を制御する。
【選択図】図2
【解決手段】伝達機構18は、第1減速機21と、第1減速機21よりも減速比が大きい第2減速機22と、シャフト用モータ17の回転力を第1減速機21を経由して第1シャフト12へ伝達する場合と、第2減速機22を経由して第1シャフト12へ伝達する場合とに切り替える第2クラッチ23と、を含む。制御部は、シャフト用モータ17とギヤ用モータの状態に応じて、第1減速機21と第2減速機22とを選択的に切り替えるよう第2クラッチ23を制御する。
【選択図】図2
Description
本発明は、ステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置に関する。
従来、一般的な車両用操舵装置としては、ステアリングホイールに転舵機構を連結し、ステアリングホイールの操舵力により転舵機構を介して車輪を転舵させる構成のものが知られている。
また、近年、ステア・バイ・ワイヤ(Steer by wire)式の車両用操舵装置が知られている(例えば、特許文献1)。ステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置は、ステアリングホイールと転舵機構とが機械的に分離されており、ステアリングホイールの操舵量に応じて転舵用アクチュエータ(転舵動力モータ)が転舵用動力を発生し、この転舵用動力を転舵機構へ伝えることで車輪を転舵させる。
特許文献1に記載の車両用操舵装置は、図5に示すように、ステアリングホイール902,ステアリングギヤ903、第1モータ904,第2モータ905,コントローラ906,車輪907,第1シャフト908,第2シャフト909及びクラッチ910を備える。
特許文献1に記載の車両用操舵装置において、第1シャフト908は、ステアリングホイール902に連結されている。第2シャフト909は、ステアリングギヤ903に連結されている。クラッチ910は、第1シャフト908と第2シャフト909との間に設けられる。クラッチ910は、第1シャフト908と第2シャフト909とを、連結状態または非連結状態に切り替える。第1モータ904は、第1シャフト908に操舵反力を与える。第2モータ905は、第2シャフト909に操舵力を与える。コントローラ906は、第1モータ904、第2モータ905及びクラッチ910の制御を行う。
車両用操舵装置に異常がないときは、クラッチ910は非連結状態となっている。車両の運転者がステアリングホイール902を操作して第1シャフト908に操舵力を与えると、同時に、第1モータ904から第1シャフト908に操舵反力が与えられる。このときの第1シャフト908の回転をコントローラ906が検知し、操舵量を判断する。
コントローラ906は、検知した操舵量の情報を第2モータに出力する。これにより、第2モータ905が回転して転舵用動力が生じ、第2シャフト909及びステアリングギヤ903を経て、車輪907が転舵する。
第2モータ905に異常が起こったことをコントローラ906が検知すると、コントローラ906は、クラッチ910を連結状態へと制御する。これにより、第1シャフト908と第2シャフト909とが連結され、ステアリングホイール902の操舵力により機械的にステアリングギヤ903を操舵することが可能となる。なお、このとき、第1モータ904は、ステアリングホイール902に加えた操舵力に応じて第1シャフト908及び第2シャフト909にアシスト力を伝えるためのアシスト用のモータとして機能する。
上述のように、第2モータ905に異常が生じた場合には、クラッチ910をつないで第1シャフト908及び第2シャフト909を連結して機械的に操舵を行うことが可能である。しかしながら、特許文献1に記載の車両用操舵装置では、第1シャフト908と連動する第1モータ904に異常が生じた場合の対策については開示されていない。
本発明は、運転者により操舵力が加えられるシャフトと連動するモータに異常が生じた場合のフェールセーフ機能を有する車両用操舵装置を提供することを目的とする。
本発明の車両用操舵装置は、運転者の操作により回転可能な第1シャフトと、シャフト用モータと、第1シャフトとシャフト用モータとの間で回転力の授受が可能な伝達機構と、伝達機構を制御する制御部と、第2シャフトと、第1シャフトと第2シャフトとを接続状態と非接続状態とに切り替える第1クラッチと、ギヤ用モータと、ギヤ用モータ及び第2シャフトに連結され、ギヤ用モータあるいは第2シャフトの駆動によって車輪を転舵するステアリングギヤユニットと、を備える。伝達機構は、第1減速機と、第1減速機よりも減速比が大きい第2減速機と、シャフト用モータの回転力を第1減速機を経由して第1シャフトへ伝達する場合と、第2減速機を経由して第1シャフトへ伝達する場合とに切り替える第2クラッチと、を含む。第1クラッチは、ギヤ用モータに異常が発生していない場合に第1シャフトと第2シャフトとを非接続状態とし、ギヤ用モータに異常が発生した場合に第1シャフトと第2シャフトとを接続状態とするように制御されている。制御部は、シャフト用モータとギヤ用モータの状態に応じて、第1減速機と第2減速機とを選択的に切り替えるよう第2クラッチを制御する。
本発明によれば、運転者により操舵力が加えられるシャフトと連動するモータに異常が生じた場合のフェールセーフ機能を有する車両用操舵装置が得られる。
本発明の車両用操舵装置は、運転者の操作により回転可能な第1シャフトと、シャフト用モータと、第1シャフトとシャフト用モータとの間で回転力の授受が可能な伝達機構と、伝達機構を制御する制御部と、第2シャフトと、第1シャフトと第2シャフトとを接続状態と非接続状態とに切り替える第1クラッチと、ギヤ用モータと、ギヤ用モータ及び第2シャフトに連結され、ギヤ用モータあるいは第2シャフトの駆動によって車輪を転舵するステアリングギヤユニットと、を備える。伝達機構は、第1減速機と、第1減速機よりも減速比が大きい第2減速機と、シャフト用モータの回転力を第1減速機を経由して第1シャフトへ伝達する場合と、第2減速機を経由して第1シャフトへ伝達する場合とに切り替える第2クラッチと、を含む。第1クラッチは、ギヤ用モータに異常が発生していない場合に第1シャフトと第2シャフトとを非接続状態とし、ギヤ用モータに異常が発生した場合に第1シャフトと第2シャフトとを接続状態とするように制御されている。制御部は、シャフト用モータとギヤ用モータの状態に応じて、第1減速機と第2減速機とを選択的に切り替えるよう第2クラッチを制御する。
上記の構成によれば、第2クラッチはシャフト用モータの回転力を第1減速機を経由して第1シャフトへ伝達する場合と、第2減速機を経由して第1シャフトへ伝達する場合とに切り替えるので、ギヤ用モータ及びシャフト用モータの状態に応じて適切なトルクを第1シャフトに与えることができる。
また、本発明の制御部は、シャフト用モータに異常が発生している場合に、シャフト用モータの回転力を第1減速機を経由して第1シャフトへ伝達するように第2クラッチを制御する。制御部は、シャフト用モータ及びギヤ用モータのいずれにも異常が発生していない場合に、シャフト用モータの回転力を第1減速機を経由して第1シャフトへ伝達するように第2クラッチを制御する。制御部は、シャフト用モータに異常が発生しておらず且つギヤ用モータに異常が発生した場合に、シャフト用モータの回転力を第2減速機を経由して第1シャフトへ伝達するように第2クラッチを制御する。
上記の構成によれば、ギヤ用モータに異常がない場合には、第1クラッチは、第1シャフトと第2シャフトの接続状態を非連続としている。これにより、第1シャフトに入力された運転者の操作が、機械的にステアリングギヤに伝達されない状態となっている。このとき、伝達機構において、減速比の小さい第1減速機を経由してシャフト用モータの回転力が第1シャフトへ伝達される状態となっている。そのため、伝達機構が第2減速機によって動力の伝達を行う場合と比較して、第1シャフトに伝達するトルクを小さくすることができる。
また、シャフト用モータに異常が発生した場合には、運転者が意図しないシャフト用モータの回転力が第1減速機を経由して第1シャフトに伝達される。このとき、第1減速機は第2減速機よりも減速比が小さいので、第2減速機によって動力の伝達を行う場合と比較して第1シャフトに伝達するトルクが小さくなる。そのため、シャフト用モータの意図しない回転が第1シャフトを経て運転者の身体に伝わっても、運転者が自力で制御し、第1シャフトに任意の操舵力を与えることが可能である。したがって、シャフト側モータに異常が生じたときの伝達機構の減速比が小さいことが、フェールセーフ機能として作用する。
また、シャフト用モータに異常がない一方で、ギヤ用モータに異常が発生し、ギヤ用モータによるステアリングギヤの制御が不能となった場合には、第1クラッチが、第1シャフトと第2シャフトの接続状態を連続に切り替える。これにより、運転者は、第1シャフトに回転を与えることにより、機械的に、第2シャフト及びステアリングギヤに操舵力を与えることが可能となる。
このとき、伝達機構においては、第2クラッチが切り替わることによって、減速比の大きい第2減速機を経由してシャフト用モータの回転力が第1シャフトへ伝達される。そのため、第1減速機を経由するときよりも大きなトルクが第1シャフトに加えられる。したがって、第1シャフトには、運転者の操舵力と、シャフト用モータの回転による大きなトルクとが加えられる。つまり、運転者の操舵力がシャフト用モータの回転トルクによってアシストされるので、運転者は、小さな操舵力で車輪を転舵することができる。
本発明の第2クラッチは、2枚のクラッチ板を含むデュアルクラッチであることが好ましい。
また、本発明の第1シャフトと、シャフト用モータのモータ軸とは、平行に配置されていることが好ましい。
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材を示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
<実施形態1>
図1は、実施形態1の車両用操舵装置10を示す。なお、図1における矢印U及びLのそれぞれは、車両用操舵装置10が車両に組み付けられた状態における上方及び下方を示す。
図1は、実施形態1の車両用操舵装置10を示す。なお、図1における矢印U及びLのそれぞれは、車両用操舵装置10が車両に組み付けられた状態における上方及び下方を示す。
車両用操舵装置10は、ステアリングホイール11、第1シャフト12、第2シャフト13、第1クラッチ14、ステアリングギヤユニット15、ギヤ用モータ16、シャフト用モータ17,伝達機構18、及び制御部19を備える。
ステアリングホイール11は、車両用操舵装置10の上方に配置されている。ステアリングホイール11は、運転者が車輪を転舵するときに操作する部材である。
第1シャフト12は、ステアリングホイール11の下方に上下方向に延びるように配置されている。第1シャフト12は、ステアリングホイール11と一体的に回転するように設けられている。そのため、運転者がステアリングホイール11を操作することにより、第1シャフト12にも操舵力(操舵トルク)が加えられる。第1シャフト12には操舵角センサ121及びトルクセンサ122等のセンサが設けられている。運転者が第1シャフト12を操作したときの操舵角及び操舵トルクの情報は、操舵角センサ121及びトルクセンサ122から制御部19に入力される。
第2シャフト13は、第1シャフト12の下方に、上下方向に延びるように配置されている。第2シャフト13の上端部と、第1シャフト12の下端部とは、対向するように配置されている。
第1クラッチ14は、第1シャフト12の下端部と第2シャフト13の上端部との間に設けられている。第1クラッチ14は、電磁クラッチであり、制御部19から出力された信号に基づいて切り替えが行われる。第1クラッチ14は、第1シャフト12の下端部と第2シャフト13の上端部とを接続状態と非接続状態に切り替え可能である。
第1クラッチ14を制御し、第1シャフト12と第2シャフト13とを接続状態とすることにより、第1シャフト12の操舵力が第2シャフト13に伝達される。第1クラッチ14を制御し、第1シャフト12と第2シャフト13とを非接続状態とすることにより、第1シャフト12の操舵力が第2シャフト13に伝達されなくなる。
ステアリングギヤユニット15は、第2シャフト13の下方に配置されている。ステアリングギヤユニット15は、ラックアンドピニオン機構を介して第2シャフト13の下端部と連結されたラック軸151を有している。第2シャフト13が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構を介してラック軸151の軸方向の往復直線運動に変換される。このラック軸151の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド152を介して車輪31に伝達されることにより車輪31の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
また、ステアリングギヤユニット15のラック軸151は、ギヤ用モータ16とも、ラックアンドピニオン機構を介して連結されている。そのため、ギヤ用モータ16の回転は、ラックアンドピニオン機構を介してラック軸151の軸方向の往復直線運動に変換される。そして、このラック軸151の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド152を介して車輪31に伝達されることにより車輪31の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
ギヤ用モータ16は、ステアリングギヤユニット15の近傍に配置されている。ギヤ用モータ16は、制御部19から出力された情報に基づいて駆動される。ギヤ用モータ16には、制御部19から出力された信号に基づいてギヤ用モータ16が正常に動作しているかを検知するため、例えば、回転角センサや電流センサ(不図示)が設けられている。制御部19は、回転角センサから得たギヤ用モータ16の回転角の情報から、あるいは、電流センサから得た実電流の情報から、ギヤ用モータ16に異常が発生しているかどうかを判断する。
シャフト用モータ17は、第1シャフト12の近傍に配置されている。シャフト用モータ17のモータ軸171は、第1シャフト12と平行に配置されている。シャフト用モータ17は、制御部19から出力された情報に基づいて駆動される。シャフト用モータ17には、制御部19から出力された信号に基づいてシャフト用モータ17が正常に動作しているかを検知するため、例えば、回転角センサや電流センサ(不図示)が設けられている。制御部19は、回転角センサから得たシャフト用モータ17の回転角の情報から、あるいは、電流センサから得た実電流の情報から、シャフト用モータ17に異常が発生しているかどうかを判断する。
シャフト用モータ17の回転力は、伝達機構18を経て第1シャフト12に伝達される。伝達機構18は、第1減速機21、第2減速機22及び第2クラッチ23を備える。図2は、本実施形態の伝達機構18を示す。
第1減速機21は、一組の平歯車24,25を含む。一組の平歯車24,25の一方の歯車24は、第1シャフト12に嵌め合わされており、第1シャフト12と一体的に回転する。また、一組の平歯車24,25の他方の歯車25は、シャフト用モータ17のモータ軸171に嵌め合わされており、モータ軸171と一体的に回転する。第1減速機21の減速比は、本実施の形態においては、1:1である。つまり、平歯車24と平歯車25の歯数は同じである。本実施の形態においては、平歯車24と平歯車25とは歯数が同じで同じ半径を有する歯車が用いられている。
第2減速機22は、一組の平歯車26,27を含む。一組の平歯車26,27の一方の歯車26は、第1シャフト12に嵌め合わされており、第1シャフト12と一体的に回転する。また、一組の平歯車26,27の他方の歯車27は、シャフト用モータ17のモータ軸171に嵌め合わされており、モータ軸171と一体的に回転する。第2減速機22の減速比は、第1減速機21の減速比よりも大きく、例えば、平歯車27と平歯車26の歯数の比は1:5〜1:7程度である。本実施の形態においては、平歯車26の半径は平歯車27の半径よりも大きくなっている。
第2クラッチ23は、第1減速機21と第2減速機22の間に設けられている。第2クラッチ23は、制御部19の制御により、シャフト用モータ17の回転力を第1減速機21を経由して第1シャフト12に伝達する場合と、第2減速機22を経由して第1シャフト12に伝達する場合とに切り替える。第2クラッチ23は、2つの電磁クラッチ231,232を含んだデュアルクラッチの構造を有する。
伝達機構18の制御について、図3のフローチャートを用いて説明する。伝達機構18がシャフト用モータ17の回転力を第1シャフト12に伝達するときに第1減速機21を経由するか第2減速機22を経由するかを決定するにあたって、制御部19は、ギヤ用モータ16及びシャフト用モータ17に異常が生じているかどうかを判断する。
まず、ステップS1において、制御部19は、シャフト用モータ17が正常に動作しているかを判断する。シャフト用モータ17が正常に動作している場合(ステップS1においてYES)には、ステップS2に進み、制御部19は、ギヤ用モータ16が正常に動作しているかを判断する。シャフト用モータ17が正常に動作していないと判断した場合(ステップS1においてNO)は、ステップS4に進み、制御部19は、第1減速機21をON、及び第2減速機22をOFFとなるように第2クラッチ23を制御する。つまり、伝達機構18が、シャフト用モータ17の回転力を第1減速機21を経由して第1シャフト12に伝達する状態となるように制御する。
ステップS2において、ギヤ用モータ16が正常に動作している場合(ステップS2においてYES)には、ステップS4に進み、制御部19は、第1減速機21をON、及び第2減速機22をOFFとなるように第2クラッチ23を制御する。つまり、伝達機構18が、シャフト用モータ17の回転力を第1減速機21を経由して第1シャフト12に伝達する状態となるように制御する。また、ステップS2において、制御部19がギヤ用モータ16が正常に動作していないと判断した場合(ステップS2においてNO)は、ステップS5に進み、制御部19は、第1減速機21をOFF、及び第2減速機22をONとなるように第2クラッチ23を制御する。つまり、伝達機構18が、シャフト用モータ17の回転力を第2減速機22を経由して第1シャフト12に伝達する状態となるように制御する。
(通常走行時の動作)
次に、車両用操舵装置10の動作について説明する。初めに、ギヤ用モータ16及びシャフト用モータ17のいずれにも異常が検知されない場合について説明する。
次に、車両用操舵装置10の動作について説明する。初めに、ギヤ用モータ16及びシャフト用モータ17のいずれにも異常が検知されない場合について説明する。
ギヤ用モータ16及びシャフト用モータ17のいずれにも異常が検知されない場合において、第1クラッチ14は、第1シャフト12と第2シャフト13とを非接続状態としている。つまり、第1シャフト12の回転は、第2シャフト13に機械的に伝達されない状態となっている。
また、伝達機構18において、第2クラッチ23は、シャフト用モータ17の回転力を第1減速機21を経由して第1シャフト12に伝達する状態となっている。これは、図3のフローチャートにおけるステップS4の状態に対応している。つまり、シャフト用モータ17の回転は、第2減速機22を経由する場合と比較すると、小さいトルクで第1シャフト12に伝達される状態となっている。
運転者がステアリングホイール11を操作してステアリングホイール11に操舵力を加えると、第1シャフト12がステアリングホイール11と一体的に、シャフト軸を回転軸として回転する。また、運転者がステアリングホイール11を操作した時の操舵角及び操舵トルクの情報が、制御部19に入力される。
制御部19は、入力された操舵角及び操舵トルクの情報、車両の走行速度の情報等に基づいて、シャフト用モータ17に操舵反力に関する情報を出力する。操舵反力は、運転者がステアリングホイール11に操舵力を与えたときにステアリングホイール11に加えられる、運転者が加えた操舵力とは反対方向の力である。なお、制御部19は、シャフト用モータ17のモータ軸171の回転方向を、ステアリングホイール11に加えられた操舵力の方向に基づいて制御する。つまり、ステアリングホイール11に操舵反力が与えられるように、シャフト用モータの17の回転方向の正負を制御する。これにより、運転者は、ステアリングホイール11を操作した時に適度な抵抗を感じることができ、ステアリングホイール11の過剰な回転等を抑制し、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
また、制御部19は、操舵角センサ121から入力された操舵角の情報に基づき、ギヤ用モータ16を駆動する。これにより、ステアリングギヤユニット15の駆動による車輪31の転舵が行われる。
(シャフト用モータに異常が生じたときの動作)
次に、シャフト用モータ17に異常が発生した場合について説明する。制御部19は、例えば、シャフト用モータ17に設けられた回転角センサや電流センサからの情報に基づいて、シャフト用モータ17の異常を検知する。
次に、シャフト用モータ17に異常が発生した場合について説明する。制御部19は、例えば、シャフト用モータ17に設けられた回転角センサや電流センサからの情報に基づいて、シャフト用モータ17の異常を検知する。
制御部19がシャフト用モータ17に異常を検知した場合、第1クラッチ14は、車両の通常走行時と同様、第1シャフト12と第2シャフト13とを非接続状態としている。また、伝達機構18において、第2クラッチ23は、車両の通常走行時と同様、シャフト用モータ17の回転力を第1減速機21を経由して第1シャフト12に伝達する状態となっている。これは、図3のフローチャートにおけるステップS3の状態に対応している。
運転者がステアリングホイール11を操作してステアリングホイール11に操舵力を加えると、第1シャフト12がステアリングホイール11と一体的に、シャフト軸を回転軸として回転する。また、運転者がステアリングホイール11を操作した時の操舵角及び操舵トルクの情報が、制御部19に入力される。
制御部19は、第1シャフト12から入力された操舵角の情報を、ギヤ用モータ16に出力する。これにより、ギヤ用モータ16が駆動する。ギヤ用モータ16の回転出力は、ラックアンドピニオン機構を介してラック軸151の軸方向の往復直線運動に変換される。そして、このラック軸151の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド152を介して車輪31に伝達されることにより車輪31の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
このように、シャフト用モータ17に異常が発生したときには、伝達機構18が減速比の小さい第1減速機21を経由してシャフト用モータ17の回転力を第1シャフト12に伝達する。そのため、シャフト用モータ17に異常が発生してシャフト用モータ17が、運転者が意図しない動作をしたとしても、シャフト用モータ17の意図しない回転が第1シャフト12に増幅して伝達されるのが抑制される。
意図しないシャフト用モータ17の回転が増幅して第1シャフト12に伝達され、第1シャフト12に接続されたステアリングホイール11に意図しない回転力が加わると、運転者に大きな負荷がかかる。しかしながら、本実施形態の車両用操舵装置10によれば、仮に、シャフト用モータ17が意図しない回転力を発生させても、回転力が増幅されることなく第1シャフト12及びステアリングホイール11に伝達されるので、運転者は、容易に、ステアリングホイール11をコントロールすることができる。
(ギヤ用モータに異常が生じたときの動作)
次に、シャフト用モータ17は正常である一方でギヤ用モータ16に異常が発生した場合について説明する。制御部19は、例えば、ギヤ用モータ16に設けられた回転角センサによって、ギヤ用モータ16の異常を検知する。
次に、シャフト用モータ17は正常である一方でギヤ用モータ16に異常が発生した場合について説明する。制御部19は、例えば、ギヤ用モータ16に設けられた回転角センサによって、ギヤ用モータ16の異常を検知する。
制御部19が、シャフト用モータ17の異常を検知しておらず、且つ、ギヤ用モータ16の異常を検知すると、制御部19は、第1クラッチ14を切り替えて、第1シャフト12と第2シャフト13とを接続状態とする。また、これと同時に、制御部19は、伝達機構18において第2クラッチ23を切り替え、シャフト用モータ17の回転力を第2減速機22を経由して第1シャフト12に伝達する状態とする。これは、図3のフローチャートにおけるステップS5の状態に対応している。
運転者がステアリングホイール11を操作してステアリングホイール11に操舵力を加えると、第1シャフト12がステアリングホイール11と一体的に、シャフト軸を回転軸として回転する。また、運転者がステアリングホイール11を操作した時の操舵角及び操舵トルクの情報が、制御部19に入力される。このとき、第1クラッチ14が第1シャフト12と第2シャフト13とを接続状態としているので、第1シャフト12が回転することにより、同時に、第2シャフト13が回転する。
第2シャフト13が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構を介してラック軸151の軸方向の往復直線運動に変換される。このラック軸151の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド152を介して車輪31に伝達されることにより車輪31の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
この場合、シャフト用モータ17は、運転者がステアリングホイール11に加えた操舵力をアシストする補助動力として機能する。具体的には、シャフト用モータ17には、制御部19に入力された操舵力の操舵角及び操舵トルクの情報に基づいて、シャフト用モータ17が駆動する。なお、制御部19は、シャフト用モータ17のモータ軸171の回転方向を、ステアリングホイール11に加えられた操舵力の方向に基づいて制御する。つまり、制御部19は、ステアリングホイール11に加えられた操舵力をアシストする方向の力与えられるように、シャフト用モータの17の回転方向の正負を制御する。
シャフト用モータ17が駆動すると、シャフト用モータ17の回転力は、第2減速機22を経由して第1シャフト12に伝達される。第2減速機22は、減速比が第1減速機21よりも大きいので、第1減速機21を経由する場合と比較して大きいトルクで第1シャフト12にシャフト用モータ17の駆動力が伝達される。
したがって、運転者がステアリングホイール11を操作すると、運転者の操舵力によるステアリングホイール11の回転とともに、増幅されたシャフト用モータ17の回転トルクによっても第1シャフト12が回転される。そのため、運転者は、ステアリングホイール11に小さな回転力を加えることにより、車両の操舵に必要な回転力を第1シャフト12及び第2シャフト13に与えることができる。
ギヤ用モータ16に異常が発生した場合には、上述のように、第1シャフト12及び第2シャフト13を経て機械的にステアリングギヤユニット15を操作することにより車輪31を転舵するパワーステアリングモードに切り替わる。そのため、ギヤ用モータ16を経たステア・バイ・ワイヤによる操舵が不能となっても、運転者は車両を操舵可能となる。
<変形例1>
実施形態1の車両用操舵装置10では、シャフト用モータ17のモータ軸171は第1シャフト12と平行に配置されていると説明したが、モータ軸171と第1シャフト12とは並行でなくてもよい。図4に変形例1の伝達機構18Aを示す。伝達機構18Aは、第1減速機21A、第2減速機22A、および第2クラッチ23を含む。
実施形態1の車両用操舵装置10では、シャフト用モータ17のモータ軸171は第1シャフト12と平行に配置されていると説明したが、モータ軸171と第1シャフト12とは並行でなくてもよい。図4に変形例1の伝達機構18Aを示す。伝達機構18Aは、第1減速機21A、第2減速機22A、および第2クラッチ23を含む。
第1減速機21Aは、一組の歯車24A,25Aを含む。第1シャフト12に嵌め合わされた歯車24Aは、かさ歯車であり、モータ軸171に嵌め合わされた歯車25Aは、平歯車である。第1減速機21Aの減速比は、1:1である。
第2減速機22Aは、一組の歯車26A,27Aを含む。第1シャフト12に嵌め合わされた歯車26Aは、かさ歯車であり、モータ軸171に嵌め合わされた歯車27Aは、平歯車である。第2減速機22Aの減速比は、例えば、1:5〜1:7である。
伝達機構18Aのその他の構成及び動作については、実施形態1と同様である。
<その他の変形例>
実施形態1及び変形例1では、伝達機構18の第1減速機21、第2減速機22が一組の歯車を備える場合について説明したが、第1減速機21、第2減速機22のそれぞれは、歯車以外の動力伝達手段を備えていてもよい。例えば、第1減速機21及び第2減速機22のそれぞれが、伝動ベルト等により動力の伝達を行うようにすることも可能である。
実施形態1及び変形例1では、伝達機構18の第1減速機21、第2減速機22が一組の歯車を備える場合について説明したが、第1減速機21、第2減速機22のそれぞれは、歯車以外の動力伝達手段を備えていてもよい。例えば、第1減速機21及び第2減速機22のそれぞれが、伝動ベルト等により動力の伝達を行うようにすることも可能である。
上記の実施形態及び変形例では、第1減速機21の減速比が1:1であり、第2減速機22の減速比が1:5〜1:7であると説明したが、各減速機の減速比はこれに限定されず、第2減速機22の減速比が第1減速機21の減速比よりも大きくなるように設定されていればよい。
以上、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
10 車両用操舵装置
12 第1シャフト
13 第2シャフト
14 第1クラッチ
15 ステアリングギヤユニット
16 ギヤ用モータ
17 シャフト用モータ
18 伝達機構
21 第1減速機
22 第2減速機
23 第2クラッチ
12 第1シャフト
13 第2シャフト
14 第1クラッチ
15 ステアリングギヤユニット
16 ギヤ用モータ
17 シャフト用モータ
18 伝達機構
21 第1減速機
22 第2減速機
23 第2クラッチ
Claims (4)
- 運転者の操作により回転可能な第1シャフトと、
シャフト用モータと、
前記第1シャフトと前記シャフト用モータとの間で回転力の授受が可能な伝達機構と、
前記伝達機構を制御する制御部と、
第2シャフトと、
前記第1シャフトと、前記第2シャフトとを、接続状態と非接続状態とに切り替える第1クラッチと、
ギヤ用モータと、
前記ギヤ用モータ及び前記第2シャフトに連結され、前記ギヤ用モータあるいは前記第2シャフトの駆動によって車輪を転舵するステアリングギヤユニットと、
を備え、
前記伝達機構は、
第1減速機と、
前記第1減速機よりも減速比が大きい第2減速機と、
前記シャフト用モータの回転力を前記第1減速機を経由して前記第1シャフトへ伝達する場合と、前記第2減速機を経由して前記第1シャフトへ伝達する場合とに切り替える第2クラッチと、
を含み、
前記第1クラッチは、前記ギヤ用モータに異常が発生していない場合に前記第1シャフトと前記第2シャフトとを非接続状態とし、前記ギヤ用モータに異常が発生した場合に前記第1シャフトと前記第2シャフトとを接続状態とするように制御され、
前記制御部は、前記シャフト用モータと前記ギヤ用モータの状態に応じて、前記第1減速機と前記第2減速機とを選択的に切り替えるよう前記第2クラッチを制御する、車両用操舵装置。 - 請求項1に記載の車両用操舵装置において、
前記制御部は、
前記シャフト用モータに異常が発生している場合に、前記シャフト用モータの回転力を前記第1減速機を経由して前記第1シャフトへ伝達し、
前記シャフト用モータ及び前記ギヤ用モータのいずれにも異常が発生していない場合に、前記シャフト用モータの回転力を前記第1減速機を経由して前記第1シャフトへ伝達し、
前記シャフト用モータに異常が発生しておらず且つ前記ギヤ用モータに異常が発生した場合に、前記シャフト用モータの回転力を前記第2減速機を経由して前記第1シャフトへ伝達するように前記第2クラッチを制御する、車両用操舵装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用操舵装置において、
前記第2クラッチは、2枚のクラッチ板を含むデュアルクラッチである、車両用操舵装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の車両用操舵装置において、
前記第1シャフトと、前記シャフト用モータのモータ軸とが平行に配置されている、車両用操舵装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016034743A JP2017149330A (ja) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 車両用操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016034743A JP2017149330A (ja) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 車両用操舵装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017149330A true JP2017149330A (ja) | 2017-08-31 |
Family
ID=59739491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016034743A Pending JP2017149330A (ja) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 車両用操舵装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017149330A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021166678A1 (ja) * | 2020-02-18 | 2021-08-26 | 日立Astemo株式会社 | 操舵装置 |
-
2016
- 2016-02-25 JP JP2016034743A patent/JP2017149330A/ja active Pending
Cited By (1)
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WO2021166678A1 (ja) * | 2020-02-18 | 2021-08-26 | 日立Astemo株式会社 | 操舵装置 |
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