JP3505992B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
車両用操舵装置Info
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Description
ンドル操舵角の操舵輪に対する伝達比を可変することが
できる車両用操舵装置に関するものである。
舵輪に対する伝達比を可変するステアリング装置とし
て、特開平3−153467号公報等に開示されている
ステアリング装置が存在する。このステアリング装置
は、ステアリングハンドルと操舵輪に連結されるピニオ
ンとの間のステアリングシャフトに遊星歯車式差動機構
による伝達比可変機構を備えている。
テアリング装置は、伝達比可変機構が差動式であるた
め、走行中に車輪側から過大な逆入力が印加された場合
等、伝達比可変機構に過度の負荷が作用すると、この負
荷により伝達比可変機構が動かされてステアリングハン
ドルの操舵量と操舵輪の操舵量との関係がずれてしまう
おそれがあった。
段に対して過大な負荷の入力があった場合でもステアリ
ングハンドルの操舵量と操舵輪の操舵量との関係を保つ
ことができる車両用操舵装置を提供することである。
は、ステアリングハンドルと操舵輪とを連結するステア
リングシャフトに設けられモータの駆動により伝達比を
可変する差動式の伝達比可変手段と、前記伝達比可変手
段に対して制御信号が出力されている状態で前記伝達比
可変手段の前記モータが路面からの入力による負荷によ
り反転駆動されたことを検出する反転駆動検出手段と、
前記反転駆動検出手段により前記モータの反転駆動が検
出された場合に前記伝達比可変手段の作動を制限する作
動制限手段とを備えたことを特徴とする。前記ステアリ
ングシャフトは、前記ステアリングハンドルに連結する
上部ステアリングシャフトと、前記操舵輪に連結する下
部ステアリングシャフトとを有し、前記伝達比可変手段
は、前記上部ステアリングシャフトと前記下部ステアリ
ングシャフトとの間のトルク伝達がモータのハウジング
およびロータを介して行われるように構成され、前記モ
ータの駆動により伝達比を可変するものであることが望
ましい。
駆動検出手段により伝達比可変手段のモータが負荷によ
り反転駆動され始めたことが検出された場合に、作動制
限手段により伝達比可変手段の作動を制限するため、伝
達比可変手段のモータが反転駆動されるのを防止するこ
とができる。
許容する一方向制限機構を一対、許容する回転方向が相
違するように配置したものとすることができる。
制限機構により構成されるため、モータの右方向の回転
が一方の一方向制限機構により制限され、左方向の回転
が他方の一方向制限機構により制限される。従って、右
方向の回転が反転方向の回転となる場合及び左方向の回
転が反転方向の回転となる場合のいずれの場合において
も、一対の一方向制限機構の中のどちらかの一方向制限
機構によりモータの反転駆動を制限することができる。
また、作動制限手段は、モータのロータと共に回転しロ
ータ径方向に係合凹部を備える回転部材と、係合凹部に
係合する係合凸部を有しモータのハウジングに揺動可能
に取り付けられた揺動部材とを備えたものであってもよ
い。反転駆動検出手段による反転検出は、目標舵角と操
舵角との偏差、あるいは回転方向、あるいはモータへの
供給電流値とモータの回転数によって行うことができ
る。
の発明の第1の実施の形態にかかる車両用操舵装置の説
明を行う。
る。図中、符号10で示すものは、ステアリングハンド
ルであり、このステアリングハンドル10は上部ステア
リングシャフト12aの上端に接続されている。また、
この上部ステアリングシャフト12aの下端は可変ギヤ
比ユニット14に接続されており、下部ステアリングシ
ャフト12bの上端が可変ギヤ比ユニット14に接続さ
れている。
下端には、ピニオン(図示せず)が設けられ、このピニ
オンがステアリングギヤボックス16内においてラック
バー18に噛合されている。更に、ラックバー18の両
端には、それぞれタイロッド20の一端が接続されると
共に各タイロッド20の他端にはナックルアーム22を
介して操舵輪24が接続されている。
は、ステアリングハンドル10の操舵角を検出する舵角
センサ26が設けられ、下部ステアリングシャフト12
bには、操舵輪24の操舵角を検出する出力角センサ3
0が設けられている。この舵角センサ26及び出力角セ
ンサ30により検出されたステアリングハンドル10の
操舵角及び操舵輪24の操舵角は、ECU(電子制御装
置)28に入力される。更に、ECU28には、車両速
度を検出する車速センサ32から出力される車両速度が
入力される。一方、ECU28は、可変ギヤ比ユニット
14に対して、この可変ギヤ比ユニット14を制御する
ための制御信号の出力を行う。
に示すようにモータ40及び減速機42を備えて構成さ
れている。また、モータ40はモータハウジング44内
に固定されたステータ46及びロータ48を備えて構成
されており、減速機42は、遊星歯車機構を用いた減速
機として構成されている。即ち、ロータ48と共に回転
する回転軸50がサンギヤ52に固着され、プラネット
ギヤ54がサンギヤ52及びモータハウジング44の内
周面に形成されたリングギヤ56と噛み合わされてい
る。また、プラネットギヤ54がキャリア58に対して
回転自在に取り付けられている。
8の上部には、図3に示すロック機構が設けられてい
る。即ちモータハウジング44内のロータ48の上部に
は、アーチ形状を有し、アーチ形状の内側部に係合凸部
60aを有する揺動部材60が配置されている。この揺
動部材60は、一端がモータハウジング44にピン44
aにより揺動可能に取付けられており他端に電磁コイル
62を有している。また、この電磁コイル62の上部に
はモータハウジング44に固定されている板状の磁石6
4が対向配置されていると共に電磁コイル62の下部に
はステータ46に固定されている金属板66が対向配置
されている。
する側の端部には、バネ部材67の一端が取り付けられ
ていると共にこのバネ部材67の他端がモータハウジン
グ44の内壁面に取り付けられ揺動部材60を回転軸5
0の方向に付勢している。
は、回転軸50に固着されロータ48と共に回転する回
転部材68が設けられている。この回転部材68には、
揺動部材60の係合凸部60aと係合する係合凹部68
aが数カ所(図では4カ所)設けられている。
4は下部ステアリングシャフト12bの上端に接続され
ていると共に、キャリア58は図示しないユニバーサル
ジョイントを介して上部ステアリングシャフト12aの
下端に接続されている。
車速センサ32により検出された車両速度及び舵角セン
サ26により検出された操舵角がECU28に入力され
ると、ECU28は車両速度及び操舵角に基づき目標舵
角の演算を行い、この目標舵角に基づく制御信号が可変
ギヤ比ユニット14に対して出力される。この制御信号
に基づき可変ギヤ比ユニット14のモータ40が駆動さ
れ操舵輪24に対して目標舵角に対応した操舵角を与え
る。
28が操舵輪24の側からの逆入力(キックバック)の
有無の判定及びモータ40の故障の判定を行う。即ち舵
角センサ26により検出されたステアリングハンドル1
0の操舵角及び車速センサ32により検出された車両速
度に基づき求められた目標舵角と出力角センサ30によ
り検出された操舵輪24の操舵角との偏差が所定値以上
となった場合に操舵輪24の側から過大な逆入力が印加
されたと判定し、またモータ40に供給される電流値に
基づきモータ40の故障の判定を行う。なお、モータ4
0の故障には、異物の噛み込みによるモータのロック、
ECU28、舵角センサ26、出力角センサ30等の故
障等を含む。
逆入力の印加が無い場合及びモータ40が故障していな
い場合には、図3に示すように、電磁コイル62に対し
て通電を行うことにより、電磁コイル62に金属板66
に沿った方向の力が作用する。これにより揺動部材60
は、バネ部材67のバネ力に抗してモータハウジング4
4の内周壁方向、即ち回転部材68から離間する方向に
揺動し揺動部材60の係合凸部60aと回転部材68の
係合凹部68aの係合が解除される。
が無い場合及びモータ40が故障していない場合には、
可変ギヤ比ユニットを介して車速に基づき求められる伝
達比により操舵輪24の操舵が行われる。
ったと判定した場合及びモータ40が故障したと判定し
た場合には、電磁コイル62に対する通電を中止するこ
とにより、バネ部材67のバネ力により揺動部材をピン
44aを中心として回転部材68の方向に揺動させ、揺
動部材60の係合凸部60aと回転部材68の係合凹部
68aとを係合させる。即ち揺動部材60が回転部材6
8の方向に揺動したときに、揺動部材60の係合凸部6
0aの位置が回転部材68の係合凹部68aの位置と一
致する場合には、係合凸部60aと係合凹部68aが直
接係合し、揺動部材60の係合凸部60aの位置が回転
部材68の係合凹部68aの位置と一致しない場合に
は、回転部材68が回転することにより係合凸部60a
の位置が係合凹部68aの位置と一致した時に係合凸部
60aと係合凹部68aが係合する。
力が有ったと判定した場合及びモータ40が故障したと
判定した場合には、モータハウジング44とロータ48
が直結される。従って、可変ギヤ比ユニット14の作動
が停止されステアリングハンドル10と操舵輪24とが
直結されることになり操舵輪24の側から過大な逆入力
があった場合であっても逆入力による位相ずれの発生を
防止することができる。
ハンドル10と操舵輪24とが直結されるため、モータ
40が故障した場合であっても固定された伝達比による
操舵が可能となる。
ウジング44との直結機構に磁石64と揺動部材60に
設けられた電磁コイル62を用い、電磁コイル62に通
電することによる揺動部材60の揺動を利用するため、
揺動部材60の移動量を大きく取ることができ、更にソ
レノイドアクチュエータ等を用いる場合に比較して小型
化することができる。
無くなった場合及びモータ40の故障の原因が解消した
場合には、ECU28が電磁コイルに対して通電を再開
し、揺動部材60の係合凸部60aと回転部材68の係
合凹部68aの係合の解除を行う。これにより可変ギヤ
比ユニット14の作動が再開される。
タ40側のモータハウジング44が下部ステアリングシ
ャフト12bの上端に接続されていると共にキャリア5
8が上部ステアリングシャフト12aの下端に接続され
ているが、この接続関係を逆にしても可変ギヤ比ユニッ
ト14において上述の実施の形態と同様の制御を行うこ
とができる。
コイル62の下部のステータ46に金属板66が対向配
置されているが、この金属板を磁石に変更しても良い。
この場合には、磁束密度が大きくなるため揺動部材60
を揺動させる力を大きくすることができる。更に、電磁
コイル62の下部のステータ46に固定されている金属
板66を省略することも可能である。
部材60に電磁コイル62を備えると共にモータハウジ
ング44に磁石64を備えているが、電磁コイル62を
モータハウジング44に備え、揺動部材60に磁石64
を備えるようにしても良い。
部材60の電磁コイル62を有する側の端部にバネ部材
67の一端が取り付けられ、このバネ部材67により揺
動部材60を回転軸50の方向に付勢しているが、これ
に限らずバネ部材67により揺動部材60をモータハウ
ジング44側に付勢するようにしても良い。この場合に
は、操舵輪24側から過大な逆入力が有ったと判定した
場合等において、電磁コイル62に対する通電を開始す
ることにより、バネ部材67のバネ力に抗して揺動部材
60を回転部材68の方向に揺動させ、揺動部材60の
係合凸部60aと回転部材68の係合凹部68aとを係
合させる。
第2の実施の形態にかかる車両用操舵装置4の説明を行
う。なお、この第2の実施の形態にかかる車両用操舵装
置4は、図5に示すように第1の実施の形態にかかる車
両用操舵装置2の可変ギヤ比ユニット14に、この可変
ギヤ比ユニット14を構成するモータの回転数を検出す
る回転数検出装置14aと、モータの回転方向を検出す
る回転方向検出装置14bとを備えるものである。な
お、その他の部分については、第1の実施の形態にかか
る車両用操舵装置2の構成と同一であるため、第1の実
施の形態にかかる車両用操舵装置2の説明で用いた図2
〜図4において各構成に付した符号を用いて説明を行
う。
CU28は、可変ギヤ比ユニット14のモータ40に対
して制御信号の出力を行っている場合には(ステップS
10)、回転数検出装置14aによりモータ40の回転
数NEの検出を行う(ステップS11)。
ちロックフラグRFが立っているか否かの判断を行う
(ステップS12)。ここでロックフラグRFがゼロと
判断された場合には、ステップS11において検出した
モータ40の回転数NEがゼロか否かの判断を行い(ス
テップS13)、モータ40の回転数NEがゼロと判断
された場合にはロック機構を作動させる(ステップS1
4)。即ち可変ギヤ比ユニット14の電磁コイル62に
対する通電を中止することにより、バネ部材67のバネ
力により揺動部材をピン44aを中心として回転部材6
8の方向に揺動させ、揺動部材60の係合凸部60aと
回転部材68の係合凹部68aとを係合させる(図4参
照)。従って、図7に示すように、モータ40に作用す
る負荷トルクが大きくなり、この負荷トルクによりモー
タ40の回転数が低下し、更にモータ40の回転数がゼ
ロとなった場合、即ちロック機構作動域において、モー
タハウジング44とロータ48とが直結される。
セットし(ステップS15)、回転方向検出装置14b
により検出されたモータ40が停止する直前の回転方向
を記憶する(ステップS16)。
グRFがゼロでない、即ちロックフラグRFが立ってい
ると判断された場合には、ステップS11において検出
したモータ40の回転数NEがゼロか否かの判断を行い
(ステップS17)、モータ40の回転数NEがゼロで
ない(回転し始めた)と判断された場合には、回転方向
検出装置14bにより検出されたモータ40の回転方向
がステップS16において記憶した回転方向に対して反
転しているか否かの判断を行う(ステップS18)。
は、ロック機構のロックを継続し、正転し始めたと判断
された場合には、ロック機構のロックを解除する(ステ
ップS19)。即ち、可変ギヤ比ユニット14の電磁コ
イル62に対する通電を開始することにより、バネ部材
67のバネ力に抗して揺動部材60をピン44aを中心
として回転部材68から離間する方向に揺動させ、揺動
部材60の係合凸部60aと回転部材68の係合凹部6
8aとの係合解除させる(図3参照)。その後、ロック
フラグRFのリセットを行う(ステップS20)。
40に過大な負荷トルクが作用した場合であっても、こ
の負荷トルクによりモータ40が逆回転するのを防止す
ることができ、モータ40に過大な負荷トルクが作用し
ている状態においてもステアリングハンドル10の操舵
を行うことができる。また、モータ40が停止している
状態でロック機構を作動させてロック又はロックの解除
を行うため、ステアリングハンドル10に衝撃が伝わる
のを防止することができる。更に、ロック機構を駆動さ
せる回路を1つにすることができるため製造コストを下
げることができる。
の第3の実施の形態にかかる車両用操舵装置の説明を行
う。この第3の実施の形態にかかる車両用操舵装置は、
第1の実施の形態にかかる車両用操舵装置2のロック機
構を図8に示すロック機構に変更したものである。な
お、その他の部分については、第1の実施の形態にかか
る車両用操舵装置2の構成と同一であるため、第1の実
施の形態にかかる車両用操舵装置2の説明で用いた図2
〜図4において各構成に付した符号を用いて説明を行
う。
容する一対のロック機構78,79により構成されてい
る。即ち、一方のロック機構78(右方向の回転を許
容)は、一端がモータハウジング44に揺動可能に取付
けられており他端に係合部80aを有する揺動部材80
と、揺動部材80に固定されている磁石82と、モータ
ハウジング44に固定された電磁コイル84と、モータ
ハウジング44と揺動部材80とを連結するバネ部材8
6により構成され、他方のロック機構79(左方向の回
転を許容)は、一端がモータハウジング44に揺動可能
に取付けられており他端に係合部81aを有する揺動部
材81と、揺動部材81に固定されている磁石83と、
モータハウジング44に固定された電磁コイル85と、
モータハウジング44と揺動部材81とを連結するバネ
部材87により構成されている。
装置のECU28は、図9に示すように可変ギヤ比ユニ
ット14のモータ40に対して制御信号の出力を行って
いる場合には(ステップS30)、モータ40に供給し
ている電流値の検出を行うと共に、回転数検出装置14
aによりモータ40の回転数NEの検出を行う(ステッ
プS31)。次に、モータ40に作用している負荷トル
クの算出を行う(ステップS32)。即ち、検出した電
流値とモータ40の回転数NEとに基づいて負荷トルク
の算出を行う。
の場合には(ステップS33)、回転方向検出装置14
bによりモータ40の回転方向を検出する(ステップS
34)。
断された場合には、ロック機構78を作動させる(ステ
ップS35)。即ちロック機構78を構成する電磁コイ
ル84に対する通電を開始することにより、バネ部材8
6のバネ力に抗して揺動部材80を回転部材68の方向
に揺動させ、揺動部材80の係合部80aを回転部材6
8の係合凹部68aに位置させる(図8参照)。
る場合には、ロック機構78によりモータ40の回転が
制限されることはないが、モータ40が左回転、即ち反
転し始めた場合には、ロック機構78によりモータ40
の回転が制限される。
の回転方向が左方向と判断された場合には、ロック機構
79を作動させる(ステップS36)。即ちロック機構
79を構成する電磁コイル85に対する通電を開始する
ことにより、バネ部材87のバネ力に抗して揺動部材8
1を回転部材68の方向に揺動させ、揺動部材81の係
合部81aを回転部材68の係合凹部68aに位置させ
る。この場合にモータ40が左回転を続けている場合に
は、ロック機構79によりモータ40の回転が制限され
ることはないが、モータ40が右回転、即ち反転し始め
た場合には、ロック機構79によりモータ40の回転が
制限される。
に作用する負荷トルクが大きくなり、この負荷トルクに
よりモータ40の回転数が低下した場合、即ちロック機
構作動域において、モータハウジング44とロータ48
が係合され、モータの逆回転が防止される。また、ロッ
ク機構を一方向の回転のみを許容する一対のロック機構
78,79により構成しているため、モータ40の回転
中にロック機構を作動させることができ、ロック機構作
動域を広くすることができる。
り伝達比可変手段のモータが負荷により反転駆動され始
めたことが検出された場合に、作動制限手段により伝達
比可変手段の作動を制限するため、伝達比可変手段のモ
ータが反転駆動されるのを防止することができる。
のみを許容する一方向制限機構を一対、許容する回転方
向が相違するように配置したものとすると、作動制限手
段が一対の一方向制限機構により構成されるため、右方
向の回転が反転方向の回転となる場合及び左方向の回転
が反転方向の回転となる場合のいずれの場合において
も、一対の一方向制限機構の中のどちらかの一方向制限
機構によりモータの反転駆動を制限することができる。
成図である。
変ギヤ比ユニットの構成図である。
のロック機構の概略図である。
のロック機構の回転部材及び揺動部材の作動状態を示す
図である。
成図である。
御を説明するためのフローチャートである。
ック機構を作動させるロック機構作動域を説明するため
の図である。
のロック機構の概略図である。
御を説明するためのフローチャートである。
ロック機構を作動させるロック機構作動域を説明するた
めの図である。
ル、12a…上部ステアリングシャフト、12b…下部
ステアリングシャフト、14…可変ギヤ比ユニット、1
4a…回転数検出装置、14b…回転方向検出装置、1
6…ステアリングギヤボックス、18…ラックバー、2
0…タイロッド、22…ナックルアーム、24…操舵
輪、26…舵角センサ、28…ECU、30…出力角セ
ンサ、32…車速センサ、40…モータ、42…減速
機、60…揺動部材、60a…係合凸部、62…電磁コ
イル、64…磁石、68…回転部材、68a…係合凹
部。
Claims (7)
- 【請求項1】 ステアリングハンドルと操舵輪とを連結
するステアリングシャフトに設けられモータの駆動によ
り伝達比を可変する差動式の伝達比可変手段と、 前記伝達比可変手段に対して制御信号が出力されている
状態で前記伝達比可変手段の前記モータが路面からの入
力による負荷により反転駆動されたことを検出する反転
駆動検出手段と、 前記反転駆動検出手段により前記モータの反転駆動が検
出された場合に前記伝達比可変手段の作動を制限する作
動制限手段と、 を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。 - 【請求項2】 前記ステアリングシャフトは、前記ステ
アリングハンドルに連結する上部ステアリングシャフト
と、前記操舵輪に連結する下部ステアリングシャフトと
を有し、 前記伝達比可変手段は、前記上部ステアリングシャフト
と前記下部ステアリングシャフトとの間のトルク伝達が
モータのハウジングおよびロータを介して行われるよう
に構成され、前記モータの駆動により伝達比を可変する
ものであることを特徴とする請求項1に記載の車両用操
舵装置。 - 【請求項3】 前記作動制限手段は、所定方向の回転の
みを許容する一方向制限機構を一対、許容する回転方向
が相違するように配置したものであることを特徴とする
請求項1または2に記載の車両用操舵装置。 - 【請求項4】 前記作動制限手段は、前記モータのロー
タと共に回転しロータ径方向に係合凹部を備える回転部
材と、前記係合凹部に係合する係合凸部を有し前記モー
タのハウジングに揺動可能に取り付けられた揺動部材と
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の車
両操舵装置。 - 【請求項5】 前記反転駆動検出手段は、目標舵角と操
舵角との偏差により、前記モータが路面からの入力によ
る負荷により反転駆動されたことを検出することを特徴
とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用操舵
装置。 - 【請求項6】 前記反転駆動検出手段は、前記モータの
回転方向を検出する回転方向検出手段を備え、前記回転
方向検出手段の検出結果により、前記モータが路面から
の入力による負荷により反転駆動されたことを検出する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の
車両用操舵装置。 - 【請求項7】 前記反転駆動検出手段は、前記モータへ
の供給電流値と前記モータの回転数により、前記モータ
が路面からの入力による負荷により反転駆動されたこと
を検出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一
項に記載の車両用操舵装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3482898A JP3505992B2 (ja) | 1997-05-23 | 1998-02-17 | 車両用操舵装置 |
US09/066,564 US6164150A (en) | 1997-05-23 | 1998-04-27 | Vehicle steering apparatus |
FR9806467A FR2763553B1 (fr) | 1997-05-23 | 1998-05-22 | Dispositif de direction pour vehicule |
DE19823031A DE19823031B4 (de) | 1997-05-23 | 1998-05-22 | Fahrzeuglenkvorrichtung |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13374097 | 1997-05-23 | ||
JP9-133740 | 1997-05-23 | ||
JP3482898A JP3505992B2 (ja) | 1997-05-23 | 1998-02-17 | 車両用操舵装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1134894A JPH1134894A (ja) | 1999-02-09 |
JP3505992B2 true JP3505992B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=26373689
Family Applications (1)
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