JP2814696B2 - Vehicle steering system - Google Patents
Vehicle steering systemInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は回転伝達比；すなわちステアリングホイール
の操舵角に対する車輪転舵角の比が可変な車両用操舵装
置に関する。例えば車両が停止ないし微速走行している
場合には回転伝達比を大きくすることにより、駐車等の
ために車輪を大きく転舵させるに要するステアリングホ
イールの操舵角を小さくしてステアリングホイールの操
作性を良くし、一方高速走行時には回転伝達比を小さく
して操舵安定性を良くすることができる車両要操舵装置
に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle steering system in which a rotation transmission ratio, that is, a ratio of a wheel turning angle to a steering wheel steering angle is variable. For example, when the vehicle is stopped or running at a very low speed, increasing the rotation transmission ratio reduces the steering angle of the steering wheel required to steer the wheel largely for parking or the like, thereby improving the operability of the steering wheel. More specifically, the present invention relates to a vehicle steering device which can improve the steering stability by reducing the rotation transmission ratio during high-speed running.
［従来の技術］ 従来の回転伝達比を可変可能な車両用操舵装置の一例
が特開昭62−20756号公報、特開昭63−17180号公報、あ
るいは特開昭61−122071号公報に開示されている。これ
ら技術では、ステアリングホイールに連結された入力軸
と、転舵機構に連結された出力軸間を遊星歯車装置で連
携し、特開昭63−17180号公報の技術では遊星歯車列中
のリングギヤを、特開昭62−20756号公報と特開昭61−1
22071号公報に記載の技術ではプラネタリギヤのキャリ
ヤーをモータで回転させ、これによって回転伝達比を可
変としている。すなわちこの方式は、ステアリングホイ
ールの操舵角に、モータの回転角を加え、この合成回転
角に比例して出力軸を回転させるものであり、大きな回
転伝達比を得るためには、モータの回転数を上昇させ
る。このため大出力のモータが用いられる。[Prior Art] An example of a conventional vehicle steering apparatus capable of changing a rotation transmission ratio is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-20756, 63-17180, or 61-122201. Have been. In these technologies, an input shaft connected to a steering wheel and an output shaft connected to a steering mechanism are linked by a planetary gear device, and in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-17180, a ring gear in a planetary gear train is used. JP-A-62-20756 and JP-A-61-1
In the technique described in Japanese Patent No. 22071, a carrier of a planetary gear is rotated by a motor, thereby making the rotation transmission ratio variable. That is, in this method, the rotation angle of the motor is added to the steering angle of the steering wheel, and the output shaft is rotated in proportion to the resultant rotation angle. To rise. For this reason, a large output motor is used.
ところこで一般に回転伝達比は低速走行中では大きな
値、高速走行中では小さな値に調整されることが望まし
い。特開昭62−20756号公報に記載の技術では、低速時
ほどモータを高速回転させて回転伝達比を大きくする。
またステアリングホイールが中立位置の近傍にある間は
回転伝達比を小さくしいて良好な操舵安定性を確保する
一方、ステリングホイールが大きく転舵されたときは回
転伝達比を大きくして良好な操作性を得ることが好まし
い。このために、本出願人はステアリングホイールの操
舵角に応じて回転伝達比が機械式に可変な操舵装置を提
案している。この構造は特開平２−14971公報に開示さ
れている。この装置は入力軸と出力軸間を楕円歯車で連
携し、ステアリングホイールが中立位置にあるときには
小さな回転伝達比となり、それから回転するにつれて大
きな回転伝達比が得られるようにしている。そしてこの
装置では楕円歯車の一方をモータによって公転させるこ
とにより、回転伝達比を修正できるようにしている。こ
の場合、回転伝達比を変えるときにのみモータを回転さ
せればよく、回転伝達比を維持するためにモータを回転
させる必要がない。However, it is generally desirable that the rotation transmission ratio be adjusted to a large value during low-speed running and to a small value during high-speed running. In the technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-20756, the motor is rotated at a higher speed as the speed is lower, thereby increasing the rotation transmission ratio.
Also, while the steering wheel is near the neutral position, the rotation transmission ratio is reduced to ensure good steering stability, while when the steering wheel is steered significantly, the rotation transmission ratio is increased to improve operability. It is preferable to obtain To this end, the present applicant has proposed a steering device in which the rotation transmission ratio is mechanically variable according to the steering angle of the steering wheel. This structure is disclosed in JP-A-2-14971. In this device, an input shaft and an output shaft are linked by an elliptical gear so that a small rotation transmission ratio is obtained when the steering wheel is in a neutral position, and a large rotation transmission ratio is obtained as the steering wheel rotates. In this device, one of the elliptical gears is revolved by a motor so that the rotation transmission ratio can be corrected. In this case, the motor only needs to be rotated when the rotation transmission ratio is changed, and there is no need to rotate the motor to maintain the rotation transmission ratio.
この方式によれば、据切りや低速走行のように、ステ
アリングホイールを大きく操舵する場合には、楕円歯車
の作用により比較的小さいステアリングホイールの操舵
角を済むことに加え、モータの回転によって更にステア
リングホイール操舵角を縮小できるとともに、ステアリ
ングホイール操舵角が小さい中・高速走行時には車速に
応じてモータを回転させることによって回転伝達比を適
度に設定できる。According to this method, when the steering wheel is largely steered, such as when the vehicle is stationary or running at a low speed, the steering angle of the steering wheel is relatively small by the action of the elliptical gear, and the steering angle is further increased by the rotation of the motor. The wheel steering angle can be reduced, and the rotation transmission ratio can be set appropriately by rotating the motor according to the vehicle speed during medium / high-speed running with a small steering wheel steering angle.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来技術の場合、据切りのとき
で、ステアリングホイール操舵角が大きい領域で、ステ
アリングホイールの操舵角が大きくなるにつれて回転伝
達比が増大するようにモータを回転させるためには、モ
ータにかかる負荷が大きくなり、それに対応して大出力
化が要求される。一方モータのもうひとつの動作領域で
ある中・高速時には一般にステアリング操作はさほど早
く行われず、回転に要する力も据切りに比べ軽い。その
ため中・高速走行時にはモータは小出力でよい。すなわ
ち一方では大出力が要求され、もう一方では小出力でよ
い非常に格差の大きい特性がモータに要求される。[Problem to be Solved by the Invention] However, in the case of the above-described conventional technology, when the vehicle is stationary, in a region where the steering wheel steering angle is large, the motor is designed to increase the rotation transmission ratio as the steering wheel steering angle increases. In order to rotate the motor, the load applied to the motor increases, and a corresponding increase in output is required. On the other hand, when the motor is in another operation area, that is, at a middle or high speed, generally, the steering operation is not performed so quickly, and the force required for the rotation is lighter than the stationary operation. Therefore, the motor may have a small output during middle / high speed running. That is, on the one hand, a large output is required, and on the other hand, the motor is required to have a very large characteristic with a small output.
そこで本発明では、モータの出力を小さくすることの
できる操舵装置を実現しようとするものである。In view of the above, an object of the present invention is to realize a steering device capable of reducing the output of a motor.
［課題を解決するための手段］ 上記手段は車両のステアリングホイールに連結された
入力軸と、車両方向に対する車輪方向を変化させる転舵
機構に連結された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸間
を回転伝達可能に連携する回転伝達機構と、該回転伝達
機構の一部分に回転を付与して、前記入力軸の回転角と
それに追従して回転する前記出力軸の回転角の比を変え
るモータと、前記ステアリングホイールの中立位置から
の操舵角を検出する舵角センサと、車両の走行スピード
を検出するスピードセンサと、前記舵角センサの検出値
が所定操舵角に相当する値以下のときには、前記スピー
ドセンサによって検出された値に基づいて前記モータの
回転角を駆動制御するとともに、前記舵角センサの検出
値が前記所定操舵角に相当する値以上のときには、前記
モータを停止させるモータ制御手段とを有する車両用操
舵装置で解決される。[Means for Solving the Problems] The above means comprises an input shaft connected to a steering wheel of a vehicle, an output shaft connected to a steering mechanism for changing a wheel direction with respect to the vehicle direction, the input shaft and the output shaft. A rotation transmission mechanism that cooperates so as to transmit rotation therebetween, and a motor that imparts rotation to a part of the rotation transmission mechanism and changes a ratio between a rotation angle of the input shaft and a rotation angle of the output shaft that rotates following the input shaft. A steering angle sensor for detecting a steering angle from a neutral position of the steering wheel, a speed sensor for detecting a traveling speed of the vehicle, and when a detection value of the steering angle sensor is equal to or less than a value corresponding to a predetermined steering angle, When the rotation angle of the motor is drive-controlled based on the value detected by the speed sensor, and the detection value of the steering angle sensor is equal to or greater than a value corresponding to the predetermined steering angle. Is solved by a vehicle steering device having a motor control means for stopping the motor.
［作 用］ さて上記構造の操舵装置では、ステアリングホイール
の操舵角が所定角以下のときにのみモータが駆動され
る。操舵角が所定値以下のとき、すなわち中立位置の近
傍では車輪の方向を変化させるに要する力は低い領域に
あり、モータに掛かる負荷トルクは小さい。このためモ
ータは小出力のもので間に合うことになる。[Operation] In the steering device having the above structure, the motor is driven only when the steering angle of the steering wheel is equal to or smaller than the predetermined angle. When the steering angle is equal to or smaller than a predetermined value, that is, near the neutral position, the force required to change the direction of the wheel is in a low range, and the load torque applied to the motor is small. Therefore, the motor has a small output and can be used in time.
そしてこの範囲において、回転伝達比が変えられるこ
とから、例えば車輪の方向を30度変えるに要するステア
リングホイールの操舵角を低速時には30度、高時には60
度といったように設定することができる。また操舵角が
所定角以上になったときにモータの回転を停止しても、
車輪を許容限度一杯に転舵させるに要するステアリング
ホイールの操舵角を低速時には小さく、高速時には大き
くすることができる。このようにして本発明の操舵装置
によると、出力の小さいモータで、回転伝達比可変式操
舵装置を実現できるのである。In this range, since the rotation transmission ratio can be changed, for example, the steering angle of the steering wheel required to change the direction of the wheel by 30 degrees is 30 degrees at low speed and 60 degrees at high speed.
The degree can be set. Also, even if the rotation of the motor is stopped when the steering angle becomes a predetermined angle or more,
The steering angle of the steering wheel required to steer the wheels to the full allowable limit can be small at low speeds and large at high speeds. Thus, according to the steering device of the present invention, a rotation transmission ratio variable steering device can be realized with a motor having a small output.
［発明の効果］ さて本発明によると、出力の小さなモータで回転伝達
比を可変とすることができる。操舵角が大きくなるとモ
ータは停止されるが、車両が高速で走行している場合に
は大きく操舵されないため、モータが停止されても問題
は全くない。車両が停止ないし微速で走行している場合
には、所定角操舵されるとそれ以後モータが停止される
が、それ以前に、すなわち中立位置の近傍で回転伝達比
が大きな値に調整されており、所定角操舵したときには
すでに大きく車輪方向が変化しているため、例えば車輪
を右限界から左限界位置にまですえぎりする際に必要な
ステアリングホイールの操舵角は減少し、駐車作業時の
車両取りまわしが著しく良好となるのである。[Effects of the Invention] According to the present invention, the rotation transmission ratio can be made variable by a motor having a small output. When the steering angle increases, the motor is stopped. However, when the vehicle is running at a high speed, the motor is not largely steered. Therefore, there is no problem even if the motor is stopped. When the vehicle is stopped or traveling at a very low speed, the motor is stopped after the predetermined angle of steering, but before that, that is, the rotation transmission ratio is adjusted to a large value near the neutral position. However, since the wheel direction has already changed greatly when steering at a predetermined angle, the steering angle of the steering wheel required when, for example, turning the wheel from the right limit to the left limit position is reduced, and the vehicle is routed during parking work. Is significantly improved.
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具現化した一実施例に
ついて説明する。Embodiment An embodiment embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、第２図、第２図を参照して本実施例で用いられ
るステアリングギヤボックスの構造を説明する。First, the structure of the steering gear box used in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
第２図は油圧ポンプＰ、ロータリバルブ式制御弁Ｖ、
パワーシリンダＣ、リザーバＲ等からなる公知のパワー
アシスト機構を備えた車両用ラックピニオン式動力舵取
装置に本発明を実施した例を示していて、同装置におい
ては、ステアリングホイール10に連結される第１入力軸
11とこれに対しての同軸的かつ所定範囲内（トーション
バー13のねじれ分の範囲内）で相対回転可能に配設され
た第２入力軸12がトーションバー13によって連結されて
いる。また、第１入力軸11及び第２入力軸12に対して出
力軸１が同軸的にかつ相対回転可能に配設されている。
出力軸14にはピニオン16が一体的に設けられていて、同
ピニオン16によってパワーシリンダＣのピストンロッド
を兼ねるラックバー17がその軸方向へ移動されるように
構成され、ラックバー17を含む公知の転舵機構により車
輪Ｗが転舵されるようになっている。FIG. 2 shows a hydraulic pump P, a rotary valve type control valve V,
This shows an example in which the present invention is applied to a rack and pinion type power steering device for a vehicle provided with a known power assist mechanism including a power cylinder C, a reservoir R, and the like, in which the steering wheel 10 is connected. 1st input shaft
The torsion bar 13 connects the second input shaft 12 and the second input shaft 12 coaxial to the second input shaft 12 and rotatably disposed within a predetermined range (within the range of the twist of the torsion bar 13). Further, the output shaft 1 is disposed coaxially with the first input shaft 11 and the second input shaft 12 so as to be relatively rotatable.
The output shaft 14 is integrally provided with a pinion 16, and the rack bar 17 also serving as a piston rod of the power cylinder C is configured to be moved in the axial direction by the pinion 16. The wheel W is steered by the steering mechanism.
第２入力軸12と出力軸14は、次に述べる回転伝達機構
によって回転伝達可能に連携されている。この回転伝達
機構は、入出力軸12,14と平行でかつ後述するキャリヤ3
1に固定された中間軸15と、入力軸12の回転を中間軸15
を中心とする回転に変換する角速度比可変歯車列Ａと、
中間軸15を中心とする回転を出力軸14に伝える増速歯車
列Ｂとを有している。The second input shaft 12 and the output shaft 14 are linked so that rotation can be transmitted by a rotation transmission mechanism described below. This rotation transmission mechanism is parallel to the input / output shafts 12 and 14 and has a carrier 3 to be described later.
The rotation of the input shaft 12 and the intermediate shaft 15 fixed to 1
An angular velocity ratio variable gear train A that converts the rotation into rotation about
A speed increasing gear train B for transmitting rotation about the intermediate shaft 15 to the output shaft 14.
角速度比可変歯車列Ａは、第２図及び第３図に示した
ように、一対の非円形歯車、すなわち焦点を回転中心と
する楕円歯車21,22によって構成されており、一方の楕
円歯車21は第２入力軸12上に一体回転可能に組付けら
れ、また他方の楕円歯車22は中間軸15上に回転可能に組
付けられている。この角速度比可変歯車列Ａにおいて
は、第２入力軸12の中立位置、すなわちステアリングホ
イール10の中立位置において楕円歯車21,22が第３図の
ごとく噛み合うようにされていて、第２入力軸12の中立
位置からの回転量に応じて楕円歯車21に対する楕円歯車
22の角速度比が増大するようになっている。As shown in FIGS. 2 and 3, the variable angular speed ratio gear train A is constituted by a pair of non-circular gears, that is, elliptical gears 21 and 22 having a focal point as a center of rotation. Is rotatably mounted on the second input shaft 12, and the other elliptical gear 22 is rotatably mounted on the intermediate shaft 15. In the angular speed ratio variable gear train A, the elliptical gears 21 and 22 are engaged with each other at a neutral position of the second input shaft 12, that is, at a neutral position of the steering wheel 10 as shown in FIG. Elliptical gear to elliptical gear 21 according to the amount of rotation from the neutral position
The angular speed ratio of 22 is increased.
増速歯車列Ｂは、第２図に示すように、大小一対の円
形歯車23,24によって構成されており、大径歯車23は楕
円歯車22と一体的に形成されて中間軸15上に回転可能に
組付けられ、また小径歯車24は出力軸14と一体に形成さ
れて出力軸14と一体的に回転する。この増速歯車列Ｂに
おいては、大径歯車23の回転が所定量（両歯車23,24の
径によって決定される）増速されて小径歯車24に伝達さ
れる。As shown in FIG. 2, the speed increasing gear train B includes a pair of large and small circular gears 23 and 24. The large diameter gear 23 is formed integrally with the elliptical gear 22 and rotates on the intermediate shaft 15. The small-diameter gear 24 is formed integrally with the output shaft 14 and rotates integrally with the output shaft 14. In the speed increasing gear train B, the rotation of the large diameter gear 23 is increased by a predetermined amount (determined by the diameters of the two gears 23 and 24) and transmitted to the small diameter gear 24.
また、本実施例においては、中間軸15がキャリヤ31に
固定されており、キャリヤ31はハウジング30中で第１入
力軸11、第２入力軸12及び出力軸14の軸線回りに回動す
る（公転する）ようになっていて、セクタギヤ32を一体
的に有しており、同ギヤ32に係合するウォームギヤ33に
よってハウジング30と当接するまでの範囲（第３図参
照）において回動されるようになっている。ウォームギ
ヤ33は、ハウジング30に回転可能に組付けられていて、
正逆回転可能な伝動モータ34によって回転駆動されるよ
うになっている。なお、電動モータ34はコントローラ53
によって通電方向と通電電流値が制御される構成となっ
ており、コントローラ53には舵角センサ51、スピードセ
ンサ52からの信号が入力される構成となっている。In the present embodiment, the intermediate shaft 15 is fixed to the carrier 31, and the carrier 31 rotates around the axis of the first input shaft 11, the second input shaft 12, and the output shaft 14 in the housing 30 ( (See FIG. 3) so that the worm gear 33 integrally rotates with the housing 30 by the worm gear 33 engaged with the sector gear 32. It has become. The worm gear 33 is rotatably mounted on the housing 30,
The transmission motor 34 is rotatably driven by a transmission motor 34 capable of normal and reverse rotation. The electric motor 34 is connected to the controller 53
The direction of the current and the value of the current are controlled by the controller 53. The controller 53 receives signals from the steering angle sensor 51 and the speed sensor 52.
上記のように構成したギヤボックスにおいては、ステ
アリングホイール10を回転操作すると、第１入力軸11及
び第２入力軸12が回転し角速度比可変歯車列Ａ及び増速
歯車列Ｂを介して出力軸１に回転が伝わり、出力軸14の
回転に応じてラックバー17が軸方向へ移動されて転舵機
構を介して車輪Ｗが転舵される。また、このときには、
操舵トルクに応じて第１入力軸11と第２入力軸12間に僅
かな相対回転が発生して制御弁Ｖが作動し、パワーシリ
ンダＣがラックバー17の軸方向移動をアシストする。In the gearbox configured as described above, when the steering wheel 10 is rotated, the first input shaft 11 and the second input shaft 12 rotate, and the output shaft is driven via the angular speed ratio variable gear train A and the speed increasing gear train B. 1, the rack bar 17 is moved in the axial direction in accordance with the rotation of the output shaft 14, and the wheels W are steered via the steering mechanism. Also, at this time,
A slight relative rotation is generated between the first input shaft 11 and the second input shaft 12 according to the steering torque, the control valve V is operated, and the power cylinder C assists the rack bar 17 in moving in the axial direction.
本実施例ではパワーステアリング装置に発明を適用し
ているので、ステアリングホイール10と第２入力軸12間
に小さな相対回転が発生する。しかしながら、この差は
僅かであり実質上第２入力軸12はステアリングホイール
10の操舵に従動して回転する。また本発明をマニュアル
ステアリングに適用したときにはトーションバーのねじ
れに起因する相対回転は生じない。In the present embodiment, since the invention is applied to the power steering device, a small relative rotation occurs between the steering wheel 10 and the second input shaft 12. However, this difference is small, and the second input shaft 12 is substantially
It rotates following 10 steering. Further, when the present invention is applied to a manual steering, relative rotation does not occur due to torsion of the torsion bar.
しかして、上記伝達系においては、角速度比可変歯車
列Ａが第２入力軸２の中立位置からの回転量に応じて楕
円歯車21に対する楕円歯車22の角速度比を増大させる構
成であるためステアリングホイール10の中立位置からの
回転操作量が小さい場合（中立位置近傍での操作時）に
は、楕円歯車21に対する楕円歯車22の角速度比が小さい
値とされる。したがって、角速度比可変歯車列Ａを介し
て伝わる第２入力軸12の回転が増速歯車列Ｂによって所
定量増速されても、出力軸14の回転量はステアリングホ
イール10の回転操作量と略等しくてさほど大きな値とな
らず、走行安定性が向上する。これは第６図実線に示す
グラフにおいて、操舵角θＨの値が小さな範囲では車輪
転舵角がゆるやかに変化する特性となって表れる。However, in the above transmission system, since the angular speed ratio variable gear train A is configured to increase the angular speed ratio of the elliptical gear 22 to the elliptical gear 21 according to the rotation amount from the neutral position of the second input shaft 2, the steering wheel When the rotation operation amount from the neutral position 10 is small (at the time of operation near the neutral position), the angular velocity ratio of the elliptical gear 22 to the elliptical gear 21 is set to a small value. Therefore, even if the rotation of the second input shaft 12 transmitted via the variable angular speed ratio gear train A is increased by a predetermined amount by the speed increasing gear train B, the rotation amount of the output shaft 14 is substantially equal to the rotation operation amount of the steering wheel 10. It is not so much a large value, and the running stability is improved. Which in the graph shown in FIG. 6 solid line, appears as a characteristic that the wheel steering angle is changed slowly in the small range value of the steering angle theta H it is.
ところで、ステアリングホイール10の中立位置からの
回転操作量が増大すると、それに伴って楕円歯車21に対
する楕円歯車22の角速度比が大きくなり、増速歯車列Ｂ
との相乗作用により出力軸14の回転量が大きくなり、操
作性が向上する。これは第６図の実線が操舵角θＨが大
きくなるほど急に上昇する特性となって表れる。By the way, as the rotational operation amount from the neutral position of the steering wheel 10 increases, the angular velocity ratio of the elliptical gear 22 to the elliptical gear 21 increases, and the speed increasing gear train B
The amount of rotation of the output shaft 14 increases due to the synergistic action with the above, and operability is improved. It appears as a characteristic that the solid line in FIG. 6 is abruptly increased as the steering angle theta H increases.
次に第１図を参照してコントローラ53及びこれによっ
て制御されるモータ34の作動を説明する。Next, the operation of the controller 53 and the motor 34 controlled by the controller 53 will be described with reference to FIG.
第１図はコントローラ53で実行される処理手順を示す
図であり、この処理がごく短い所定時間間隔をおいて繰
り返し実行される。FIG. 1 is a diagram showing a processing procedure executed by the controller 53. This processing is repeatedly executed at a very short predetermined time interval.
ステップ102ではスピードセンサ52の信号を入力して
車速Ｖを入力する。ステップ103では舵角センサ51の信
号を入力して舵角θＨを入力する。ステップ104では入
力された舵角θＨの絶対値が所定舵角θHMAXの絶対値と
比較される。ここで所定舵角θHMAXは、それ以下の舵角
では車輪の方向を転舵するに要する力が比較的小さな範
囲にあるように設定されている。ステップ104での判定
がイエスのとき、すなわち操舵角が中立位置近傍にある
間は、角度比Ｋを読み出す。ここで角度比は、ステップ
105中に併せて表示されているように車速Ｖの関数とし
てマップ化されて予めコントローラ53に記憶されてい
る。ステップ105ではステップ102で入力された車速Ｖの
値に応じてマップを検索し、当該速度における角度比Ｋ
を検索するのである。In step 102, the signal of the speed sensor 52 is input and the vehicle speed V is input. At step 103 by inputting a signal of the steering angle sensor 51 inputs a steering angle theta H. The absolute value of the step 104, the inputted steering angle theta H is compared with the absolute value of the predetermined steering angle theta HMAX. Here, the predetermined steering angle θ HMAX is set such that at a steering angle smaller than that, the force required to steer the direction of the wheel is within a relatively small range. If the determination in step 104 is yes, that is, while the steering angle is near the neutral position, the angle ratio K is read. Where the angle ratio is a step
As a function of the vehicle speed V, the data is mapped and stored in the controller 53 in advance as shown in FIG. In step 105, a map is searched according to the value of the vehicle speed V input in step 102, and the angle ratio K at the speed is searched.
Search for.
ステップ106では、ステップ103で入力された舵角θＨ
と、ステップ105で検索された角度比Ｋを乗じてモータ3
4の回転角θＭを演算する。そしてステップ107ではコン
トローラ53からモータ34に駆動信号を出力してモータ34
の回転角をθＭとする。ステップ108ではステップ106で
演算されたモータの回転角をθMBとする。そして以上の
処理が｜θH|≦｜θHMAX|の間繰り返し実施される。In step 106, the steering angle θ H input in step 103
Multiplied by the angle ratio K found in step 105,
It computes the rotation angle theta M 4. In step 107, a drive signal is output from the controller 53 to the motor 34, and the motor 34
The rotation angle of the θ M. In step 108, the rotation angle of the motor calculated in step 106 is set to θ MB . The above processing is repeatedly performed during | θ H | ≦ | θ HMAX |.
そして｜θH|＞｜θHMAX|となると、今度はステップ1
06がスキップされ、その代わりにモータ34の回転角θＭ
にθMBが代入される。ここでθMBは｜θH|＞｜θHMAX|
となる直前の段階におけるθＭの値である。すなわち｜
θH|＞｜θHMAX|となると、モータ34の回転角はそのと
きの角度に固定されるのである。Then | θ H |> | θ HMAX |, then step 1
06 is skipped and, instead, the rotation angle θ M of the motor 34
Is substituted for θ MB . Where θ MB is | θ H |> | θ HMAX |
Is the value of theta M at a stage immediately before the. That is |
When θ H |> | θ HMAX |, the rotation angle of the motor 34 is fixed to the angle at that time.
なおモータ34の回転角を一定値に保つためには単にモ
ータ34の通電を停止すればよい。第３図から明らかなよ
うに、キャリヤ31はモータ34に対しウォーム歯車を介し
て接続されているために、キャリヤ31を公転させる力が
働いても摩擦によりモータ34を回転させることはないか
らである。In order to maintain the rotation angle of the motor 34 at a constant value, the energization of the motor 34 may be simply stopped. As is apparent from FIG. 3, the carrier 31 is connected to the motor 34 via a worm gear, so that even if a force for revolving the carrier 31 is applied, the motor 34 is not rotated by friction. is there.
次に第１図の処理によって営まれる作動を第4,5,6図
を参照して説明する。Next, the operation performed by the processing of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
第４図はステアリングホイールの舵角θＨを横軸にと
り、そのときのモータ34の回転角θＭを低速時と高速時
について示したものである。ここで低速時には第１図の
ステップ105中に併せて表示したように角度比Ｋがプラ
スであり、高速時にはマイナスとなる。FIG. 4 shows the steering angle θ H of the steering wheel on the horizontal axis, and shows the rotation angle θ M of the motor 34 at that time at low speeds and at high speeds. Here, at low speed, the angle ratio K is positive, as also displayed during step 105 in FIG. 1, and becomes negative at high speed.
第５図はモータ34の回転によって生じる影響を模式的
に示すものであり、第５図（ａ）は入力軸12と出力軸15
がともに中立位置にあり、かつモータ34が中立位置にあ
る状態を示している。FIG. 5 schematically shows the effect caused by the rotation of the motor 34, and FIG.
Are in the neutral position, and the motor 34 is in the neutral position.
第５図（ｂ−２）は車両が高速で走行しており、角度
比Ｋの負の場合を示し、入力軸12の回転角θＨ（反時計
方向にプラスとする）に対しモータ34の回転角θＭによ
ってキャリヤ31ないし中間軸15の位置が同方向に回転す
る場合を示している。このときの中間軸15側の回転角が
αで示される。FIG. 5 (b-2) shows a case where the vehicle is running at a high speed and the angle ratio K is negative, and the rotation angle θ H of the input shaft 12 (positive in the counterclockwise direction) is position of the carrier 31 to the intermediate shaft 15 by the rotation angle theta M indicates a case where the rotation in the same direction. The rotation angle on the side of the intermediate shaft 15 at this time is indicated by α.
第５図（ｃ−２）は車両が中速であって、角度比Ｋが
ゼロの場合を示している。この時の中間軸15側の回転角
がβで示される。FIG. 5 (c-2) shows a case where the vehicle is at a medium speed and the angle ratio K is zero. The rotation angle of the intermediate shaft 15 at this time is indicated by β.
第５図（ｄ−２）は車両が低速であって角度比Ｋが正
の場合を示し、入力軸12の回転方向に対しモータ34によ
ってキャリヤ31ないし中間軸15の位置が逆方向に回転す
る。このときの中間軸15側の回転角がγで示される。FIG. 5 (d-2) shows a case where the speed of the vehicle is low and the angle ratio K is positive, and the position of the carrier 31 or the intermediate shaft 15 is rotated in the reverse direction by the motor 34 with respect to the rotation direction of the input shaft 12. . The rotation angle on the side of the intermediate shaft 15 at this time is indicated by γ.
以上から明らかなように、角度比が正ならキャリヤ31
が入力軸12と反対方向に、負なら同方向に回転する側に
モータ34の駆動電流が制御される。この場合図示からも
明らかなように、α＜β＜γである。すなわち角度比Ｋ
が車速によって変化されることにより車両が低速である
ほど中間軸15ないし出力軸14は大きく回転し、高速にな
ると出力軸14の回転角が小さくなることが理解される。As is clear from the above, if the angle ratio is positive, the carrier 31
The drive current of the motor 34 is controlled in the direction opposite to the input shaft 12 and to the side that rotates in the same direction if negative. In this case, as is clear from the drawing, α <β <γ. That is, the angle ratio K
It can be understood that when the vehicle speed is low, the intermediate shaft 15 or the output shaft 14 rotates largely, and when the speed is high, the rotation angle of the output shaft 14 decreases.
第６図は横軸に操舵角（すなわち入力軸12の回転
角）、縦軸に車輪の転舵角を図示したものであり、操舵
角θＨが所定操舵角θHMAX以下の範囲で、低速時ほど大
きく車輪が転舵させることが理解される。なお第６図中
ｂ−2,c−2,d−２で示される点は第５図の（ｂ−２），
（ｃ−２），（ｄ−２）の状態に相当する。Steering angle Figure 6 the horizontal axis (that is, the rotational angle of the input shaft 12), and the vertical axis a graphical view turning angle of the wheels, in the range steering angle theta H is less than a predetermined steering angle theta HMAX, slow It is understood that the wheels are steered more and more as time goes on. The points indicated by b-2, c-2 and d-2 in FIG. 6 are (b-2) in FIG.
This corresponds to the states (c-2) and (d-2).
操舵角θＨが所定操舵角θHMAX以上になるとモータ34
はその位置で固定されるため、それ以上操舵されたとき
には、モータ34の回転の影響を除いたものと考えればよ
い。第５図中（ｂ−１），（ｃ−１），（ｄ−１）はそ
れぞれ（ｂ−２），（ｃ−２），（ｄ−２）の状態にお
ける楕円歯車の関係のみを抽出したものであり、それぞ
れの状態は第６図中ｂ−1,c−1,d−１に示す点に対応す
る。そこで車両が低速の状態でθHMAX操舵された結果第
６図ｄ−２に示す応対になった後、さらに操舵される
と、その後のカーブ（操舵角θＨと車輪転舵角間の特性
カーブ）は図示ｄ−１以後のカーブと等しくなる。同様
に車両が高速状態でθHMAX操舵された結果第６図ｂ−２
に示す状態になった後、さらに操舵されると、その後の
カーブは図示ｂ−１以後のカーブと等しくなる。When the steering angle θ H becomes equal to or larger than the predetermined steering angle θ HMAX , the motor 34
Is fixed at that position, so that when the steering wheel is further operated, it can be considered that the influence of the rotation of the motor 34 is removed. In FIG. 5, (b-1), (c-1), and (d-1) extract only the relation of the elliptical gears in the states of (b-2), (c-2), and (d-2), respectively. The respective states correspond to the points indicated by b-1, c-1, d-1 in FIG. Therefore, when the vehicle is steered θ HMAX at a low speed and the steering shown in FIG. 6d -2 is performed, and then further steered, a subsequent curve (a characteristic curve between the steering angle θ H and the wheel turning angle) is obtained. Is equal to the curve after d-1 in the figure. Similarly, as a result of the vehicle being steered at θ HMAX at a high speed, FIG.
When the steering is further performed after the state shown in FIG. 4B, the curve after that becomes equal to the curve after b-1 in the figure.
すなわち、車両が低速であればθHMAXにまで操舵され
る間に楕円歯車の位置関係が大きな回転伝達比を実現す
る状態になっているので、その後モータ34を停止して
も、全操舵領域で高速時に比して高い回転伝達比が実現
されるのである。In other words, if the vehicle is running at a low speed, the position relationship of the elliptical gears is in a state of realizing a large rotation transmission ratio while being steered to θ HMAX. A high rotation transmission ratio is realized as compared with a high speed.
このため中立位置近傍でのみモータ34を回転させて
も、車輪を最大限転舵させるに要するステアリングホイ
ールの操舵角は低速時ならθ１で済むのに対し高速時に
はθ２必要とされることになり、低速時の操作性と高速
時の操縦安定性の両者が良好に実現されることがわか
る。Therefore, even if the motor 34 is rotated only in the vicinity of the neutral position, the steering angle of the steering wheel required to turn the wheels to the maximum can be θ1 at a low speed, while θ2 is required at a high speed. It can be seen that both the operability at low speed and the steering stability at high speed are well realized.
なお本実施例の場合、モータ34の回転角は最大でもK
MAX＊θHMAXとなる。ここでKMAXは予めマップ化されて
いる角度比中の最大値である。従ってモータ34はそれ以
上の回転を禁止しておくことができる。In this embodiment, the rotation angle of the motor 34 is K at most.
MAX * θ HMAX . Here, K MAX is the maximum value among the angle ratios mapped in advance. Therefore, further rotation of the motor 34 can be prohibited.
このため万一モータに異常が生じてその回転が制御で
きなくなっても、モータは回転禁止部材に規制されてそ
の暴走を禁止することができ、操縦を不可能とするとい
った事態の発生が予防される。Therefore, even if the rotation of the motor becomes uncontrollable due to an abnormality, the motor can be restricted by the rotation prohibiting member and the runaway can be prohibited, thereby preventing the occurrence of a situation in which the operation becomes impossible. You.
以上説明したように、本実施例では入力軸と出力軸の
間に入力軸が中立位置から回転されるに従って回転伝達
比が大きくなる回転伝達機構を設けるとともに、車輪を
回転させるに要する力が小さい中立位置近傍でのみモー
タを駆動する。このために出力の小さなモータを使用す
ることができる。そして操舵角が大きくなるとモータが
停止されるが、モータが駆動されている間に低速時には
大きな回転伝達比が得られる状態、高速時には小さな回
転伝達比が得られる状態に設定されていることからモー
タが停止されていても、全操舵領域で低速時に大きな回
転伝達比、高速時には小さな回転伝達比を得ることがで
きるのである。As described above, in the present embodiment, the rotation transmission mechanism that increases the rotation transmission ratio as the input shaft is rotated from the neutral position is provided between the input shaft and the output shaft, and the force required to rotate the wheels is small. Drive the motor only near the neutral position. For this reason, a motor having a small output can be used. When the steering angle increases, the motor stops.However, while the motor is driven, the motor is set to a state in which a large rotation transmission ratio can be obtained at low speeds and a state in which a small rotation transmission ratio can be obtained at high speeds. Even when is stopped, it is possible to obtain a large rotation transmission ratio at low speed and a small rotation transmission ratio at high speed in the entire steering range.
第１図はコントローラ53によって実施されるモータ34の
制御手順を示す図、第２図は本発明で用いられるギヤボ
ックスの全体構成を示す図、第３図は第２図のIII−III
線に沿う断面図、第４図はステアリングホイール操舵角
θＨとモータ34の回転角の関係を示す特性線図、第５図
は実施例の作動を説明する図、第６図はステアリングホ
イールの操舵角と車輪の転舵角の特性線図である。 10……ステアリングホイール 12……第２入力軸 14……出力軸 15……中間軸 17……ラックバー（転舵機構） 21,22……楕円歯車（非円形歯車） 23,24……円形歯車 34……モータ 51……舵角センサ 52……スピードセンサ 53……コントローラ ステップ104……舵角比較処理 Ａ……角速度比可変歯車列 Ｂ……増速歯車列 Ｗ……車輪FIG. 1 is a diagram showing a control procedure of the motor 34 performed by the controller 53, FIG. 2 is a diagram showing an entire configuration of a gear box used in the present invention, and FIG. 3 is a diagram III-III in FIG.
Sectional view taken along the line, Figure 4 is characteristic diagram showing the relationship between the rotational angle of the steering wheel steering angle theta H and the motor 34, FIG. 5 is for explaining the operation of the embodiment, FIG. 6 is a steering wheel FIG. 3 is a characteristic diagram of a steering angle and a turning angle of a wheel. 10 Steering wheel 12 Second input shaft 14 Output shaft 15 Intermediate shaft 17 Rack bar (steering mechanism) 21,22 Elliptical gear (non-circular gear) 23,24 Circular Gears 34 Motor 51 Steering angle sensor 52 Speed sensor 53 Controller Step 104 Steering angle comparison processing A Angular speed ratio variable gear train B Speed increasing gear train W Wheel
Claims (1)
入力軸と、 車両方向に対する車輪方向を変化させる転舵機構に連結
された出力軸と、 前記入力軸と前記出力軸間を回転伝達可能に連携する回
転伝達機構と、 該回転伝達機構の一部分に回転を付与して、前記入力軸
の回転角とそれに追従して回転する前記出力軸の回転角
の比を変えるモータと、 前記ステアリングホイールの中立位置からの操舵角を検
出する舵角センサと、 車両の走行スピードを検出するスピードセンサと、 前記舵角センサの検出値が所定操舵角に相当する値以下
のときには、前記スピードセンサによって検出された値
に基づいて前記モータの回転角を駆動制御するととも
に、前記舵角センサの検出値が前記所定操舵角に相当す
る値以上のときには、前記モータを停止させるモータ制
御手段と、 を有する車両用操舵装置。1. An input shaft connected to a steering wheel of a vehicle, an output shaft connected to a steering mechanism for changing a wheel direction with respect to a vehicle direction, and an input shaft and the output shaft linked to transmit rotation. A rotation transmission mechanism that applies rotation to a part of the rotation transmission mechanism to change a ratio between a rotation angle of the input shaft and a rotation angle of the output shaft that rotates following the input shaft; and a neutralization of the steering wheel. A steering angle sensor that detects a steering angle from a position, a speed sensor that detects a traveling speed of the vehicle, and a speed sensor that detects the steering angle when the detection value of the steering angle sensor is equal to or less than a value corresponding to a predetermined steering angle. The drive angle of the motor is controlled based on the value, and the motor is stopped when the detected value of the steering angle sensor is equal to or greater than the value corresponding to the predetermined steering angle. Vehicle steering apparatus having a motor control unit, the to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14051790A JP2814696B2 (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Vehicle steering system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14051790A JP2814696B2 (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Vehicle steering system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0438269A JPH0438269A (en) | 1992-02-07 |
| JP2814696B2 true JP2814696B2 (en) | 1998-10-27 |
Family
ID=15270499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14051790A Expired - Lifetime JP2814696B2 (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | Vehicle steering system |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2814696B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011043423A (en) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Tdk Corp | Steering sensor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220756A (en) * | 1985-07-22 | 1987-01-29 | Mazda Motor Corp | Steering device for car |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP14051790A patent/JP2814696B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0438269A (en) | 1992-02-07 |
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