JP3824477B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵輪等の操舵手段に連結される操舵軸が車輪の向きを変える舵取機構に機械的に連結されていない車両用操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用操舵装置は、操舵輪等の操舵手段に連結される操舵軸が舵取機構に機械的に連結されているリンク式と、前記操舵軸が前記舵取機構に機械的に連結されていないリンクレス式とに大別される。
【0003】
後者のリンクレス式は、例えば、特開平1−153379号公報に記載されているように、操舵軸を舵取機構から切り離して配し、舵取機構の中途に操舵アクチュエータとしての舵取モータを設け、操舵用の車輪の実舵角と目標舵角との偏差に応じてマイクロプロセッサを用いてなる舵取制御部が前記舵取モータを駆動制御することにより、操舵用の車輪を目標舵角に調整する構成となっている。
【0004】
また、リンクレス式として、操舵輪の操舵に応じて前記舵取機構を駆動する前記舵取制御部等の駆動手段の故障によって前記舵取機構を駆動することができなくなったとき前記操舵軸を前記舵取機構に連結する連結手段を備えた車両用操舵装置が知られている。
【0005】
この車両用操舵装置の連結する連結手段は、電磁クラッチ、又は、摩擦板円板形摩擦クラッチが用いられている。電磁クラッチは、前記駆動手段が正常である場合に電磁石が励磁されず、トルクの伝達が遮断されており、前記駆動手段が故障した場合に通電されてトルクを操舵軸から舵取機構へ伝達する構成となっている。
【0006】
また、摩擦クラッチは、駆動手段が故障した場合にばねの力で摩擦面を接触させ、前記駆動手段が正常である場合に電磁石が励磁され、摩擦面を離脱させる構成となっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、駆動手段を構成する舵取制御部の電源系の故障によって前記舵取機構を駆動することができなくなったとき、舵取モータによる操舵補助が行えず、操舵輪にかなり大きな操舵トルクを加えることになるため、前記電磁クラッチ及び摩擦クラッチにかなり大きなトルク伝達容量が必要となる。従って、操舵軸に連動して回転する電磁クラッチ、摩擦クラッチが大形となり、車両用操舵装置の全体が大形化するとともに、操舵手段の操舵性が悪くなるという問題がある。
【0008】
しかも、エンジン起動用のバッテリーの破裂等によって車両電源系が故障した場合、電磁クラッチはトルク伝達の機能を果たさない。また、円板形摩擦クラッチは前記駆動手段が正常である場合、ばねの力に打ち勝って摩擦面の離脱状態を保持する必要があるため、常にかなりの電流が必要である。
【0009】
本発明は上記問題点を解決することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
第1発明に係る車両用操舵装置は、車輪の向きを変える舵取機構に機械的に連結されることなく静止側部材に支持される操舵軸と連結されている操舵手段の操舵に応じて前記舵取機構を駆動する駆動手段の故障によって前記舵取機構を駆動することができなくなったとき前記操舵軸を前記舵取機構に連結する連結手段を備えた車両用操舵装置において、前記連結手段は、滑りを止める複数の係止部を有する係止体と、前記係止部と係合する係止位置及び非係止位置への切換えが可能であり、前記故障が発生したとき前記係止位置へ切換えられる繋体と、該繋体の位置を切換える第1のソレノイドとを備え、前記繋体は、中間部が枢支軸により枢支され、一端部に前記係止部と係合することが可能な係合部を有し、他端部が第1のソレノイドに連結されていることを特徴とする。
【0011】
第1発明にあっては、操舵軸及び舵取機構の一方に係止体を設け、他方に繋体を設けることにより、駆動手段の故障によって前記舵取機構を駆動することができなくなったとき、繋体が係止位置へ切換えられて係止体の係止部と係合し、操舵軸の回転を係止体及び繋体を介して舵取機構に伝達することができる。この伝達する場合、繋体を係止体の係止部に係止でき、滑りを発生させることなく操舵軸の回転を伝達することができるため、従来のように電磁クラッチ及び摩擦クラッチを用いるものに比較して連結する連結手段及び車両用操舵装置の全体を小形にできる。
しかも、駆動手段が正常である場合、例えば第1のソレノイドに通電して繋体を非係止位置へ切換え、駆動手段の故障によって舵取機構を駆動することができなくなったとき、第1のソレノイドへの通電を禁止して繋体を係止位置へ切換えることが可能である。この場合、第1のソレノイドは、係止体の係止部に係止し、滑りを発生させることなく操舵軸の回転を伝達する繋体の位置を切換えるため、従来のように電磁クラッチ及び摩擦クラッチを用いるものに比較してソレノイドが必要とする電流を低くでき、ソレノイド、ひいては連結する連結手段及び車両用操舵装置の全体を小形にできる。また、駆動手段の故障及び故障の直りに連動してソレノイドを通電禁止/通電させることが可能であるため、車両電源系が故障した場合においてもトルク伝達を確実に行うことが可能であり、駆動手段の故障が直ったときは、ソレノイドによって繋体を非係止位置へ自動的に切換えることが可能である。
【0013】
第3発明に係る車両用操舵装置は、前記故障が発生したとき前記第1のソレノイドへの通電を禁止する禁止手段を備えていることを特徴とする。
【0014】
この第3発明にあっては、駆動手段が正常である場合、ソレノイドに通電して繋体を非係止位置へ切換え、駆動手段の故障によって舵取機構を駆動することができなくなったとき、ソレノイドへの通電を禁止して繋体を係止位置へ切換えることができる。この場合、ソレノイドは、係止体の係止部に係止し、滑りを発生させることなく操舵軸の回転を伝達する繋体の位置を切換えるため、従来のように電磁クラッチ及び摩擦クラッチを用いるものに比較してソレノイドが必要とする電流を低くでき、ソレノイド、ひいては連結する連結手段及び車両用操舵装置の全体を小形にできる。また、駆動手段の故障及び故障の直りに連動してソレノイドを通電禁止/通電させ得るため、車両電源系が故障した場合においてもトルク伝達を確実に行うことができ、駆動手段の故障が直ったときは、ソレノイドによって繋体を非係止位置へ自動的に切換えることができる。
【0015】
第2発明に係る車両用操舵装置は、前記繋体の係止位置から非係止位置への切換わりを阻止する阻止位置及び非阻止位置への切換えが可能であり、前記繋体が係止位置へ切換えられたとき、前記阻止位置へ切換えられる阻止体を備えていることを特徴とする。
【0016】
この第2発明にあっては、繋体の係止部との係合状態を阻止体が保持するため、前記第1のソレノイドが繋体の位置を切換える切換力を比較的小さくでき、該第1のソレノイド、ひいては連結する連結手段及び車両用操舵装置の全体をより一層小形にできる。
【0017】
第4発明に係る車両用操舵装置は、前記阻止体の位置を切換える第2のソレノイドを備えていることを特徴とする。
【0018】
第8発明に係る車両用操舵装置は、前記故障が発生したとき前記第1及び第2のソレノイドへの通電を禁止する禁止手段を備えていることを特徴とする。
【0019】
この第4発明及び第8発明にあっては、第1のソレノイドによる繋体の位置の切換え時期を、第2のソレノイドによる阻止体の位置の切換え時期よりも早くし、第1のソレノイドによって繋体を係止位置へ切換えた後、第2のソレノイドによって阻止体を阻止位置へ切換えることができるため、第1のソレノイドが繋体の位置を切換える切換力を比較的小さくした場合においても、繋体によってトルク伝達を確実に行うことができる。
【0020】
第5発明に係る車両用操舵装置は、前記繋体を保持する保持体を備え、前記阻止位置へ切換えられた阻止体を前記保持体及び繋体の間で挟むようにしてあることを特徴とする。
【0021】
この第5発明にあっては、繋体が係止部と係合したとき、係止体、繋体、阻止体、保持体を一体化させることができるため、繋体及び阻止体の剛性を比較的小さくした場合においても、トルク伝達を確実に行うことができる。
【0022】
第6発明に係る車両用操舵装置は、前記繋体と前記阻止体とが接触したときの接触角度θ、前記係止部と係合した繋体を離間させる係合反力N、前記阻止体が前記保持体と接触する接触部の摩擦係数μとした場合、
θ<tan- 1μ
となるように前記接触角度θを設定してあることを特徴とする。
【0023】
この第6発明にあっては、係止体の係止部に係合した繋体の前記係止部との係合部に係合反力Nが加わったとき、この係合反力Nの分力として前記阻止体を前記保持体に押付ける第1押付力Ncosθ及び前記阻止体を非阻止位置へ押付ける第2押付力Nsinθが発生する。この場合、μ・Ncosθ>Nsinθとなるように設定、換言すればtanθ<μ、又はθ<tan- 1μとなるように設定することにより、前記係合部に加わる負荷トルクが比較的高い場合においても、係合反力Nによる阻止体の離間移動を防止することができ、繋体の係止部との係合状態を保持することができる。
【0024】
第7発明に係る車両用操舵装置は、車輪の向きを変える舵取機構に機械的に連結されることなく静止側部材に支持される操舵軸と連結されている操舵手段の操舵に応じて前記舵取機構を駆動する駆動手段の故障によって前記舵取機構を駆動することができなくなったとき前記操舵軸を前記舵取機構に連結する連結手段を備えた車両用操舵装置において、前記連結手段は、前記操舵軸及び舵取機構の一方に設けられる歯車と、他方に設けられ、該歯車と係合する係止位置及び非係止位置への切換えが可能な揺動体と、該揺動体に連結され、該揺動体の位置を切換える第1のソレノイドと、前記揺動体の係止位置から非係止位置への切換わりを阻止する阻止位置及び非阻止位置への切換えが可能なピンと、該ピンに連結され、前記揺動体が係止位置へ切換えられたとき、前記ピンを阻止位置へ切換える第2のソレノイドとを備えることを特徴とする。
【0025】
この第7発明にあっては、駆動手段が正常である場合、第1及び第2のソレノイドに通電して揺動体を非係止位置へ、また、ピンを非阻止位置へ夫々自動的に切換え、駆動手段の故障によって舵取機構を駆動することができなくなったとき、第1及び第2のソレノイドへの通電を禁止して揺動体を係止位置へ、また、ピンを阻止位置へ夫々自動的に切換えることができる。この場合、歯車の歯に係止し、滑りを発生させることなく操舵軸の回転を伝達する揺動体を係止位置に第1のソレノイドが切換えた後、第2のソレノイドがピンを阻止位置へ切換えるため、各ソレノイドが揺動体及びピンの位置を切換える切換力を比較的小さくした場合においても、揺動体によってトルク伝達を確実に行うことができる。また、第1及び第2のソレノイドが歯車の周りに配された場合は、揺動体を備える構成と相俟ってソレノイドを保持する保持体を比較的小形にでき、従来のように電磁クラッチ及び摩擦クラッチを用いるものに比較して連結手段及び車両用操舵装置の全体を小形にできる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態1
図1は本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式的斜視図、図2は車両用操舵装置の実施の形態1の要部構成を示す一部を切欠いた正面図である。
【0027】
この車両用操舵装置は、図示しない車体の左右に配された一対の操舵用の車輪A,Aに操舵動作を行わせるための舵取機構1と、舵取機構1から機械的に切り離して軸ハウジング2等の静止側部材に回転自在に支持される操舵軸3と、該操舵軸3の上端に連結され操舵手段である操舵輪4と、該操舵輪4の操舵に応じて前記舵取機構1を駆動する駆動手段5と、駆動手段5の故障によって前記舵取機構1を駆動することができなくなったとき前記操舵軸3の下端を前記舵取機構1に連結する連結手段6とを備えた構成となっている。
【0028】
操舵軸3を支持する軸ハウジング2には、操舵輪4に操舵方向と逆向きの反力を付与する反力アクチュエータ7が設けられている。この反力アクチュエータ7は、前記駆動手段5が備える後記する舵取制御部52から与えられる動作指令信号に応じた駆動回路70からの通電により正逆両方向に駆動され、操舵輪4の操舵方向と逆方向の力(反力)を付与する動作をなす。
【0029】
従って、操舵輪4の操舵には反力アクチュエータ7が発生する反力に抗する操舵トルクを加える必要があり、この操舵トルクを検出するトルクセンサ8と、操舵輪4の操舵量及び操舵方向を検出する例えばロータリエンコーダ9とが軸ハウジング2に付設されており、これらトルクセンサ8及びロータリエンコーダ9が検出した結果はインタフェース回路10を介して舵取制御部52に与えられている。尚、ロータリエンコーダ9に代えてポテンショメータまたはレゾルバを用いてもよい。
【0030】
舵取機構1は、公知のように、車体の左右方向に延設されて軸長方向へ移動する舵取軸11の両端部と、車輪A,Aを支持するナックルアーム12,12とを連結し、舵取軸11の両方向への移動によりナックルアーム12,12を押し引きし、車輪A,Aを左右に操向させるものであり、この操向は舵取軸11の中途部に同軸的に構成されたブラシレス形の舵取モータ51の回転を、適宜の運動変換機構により舵取軸11の移動に変換して行われる。
【0031】
この舵取軸11は、軸長方向一端側に螺旋溝を、また、他端側にラック歯を夫々備え、軸ハウジング13内に回転不能であり、軸長方向への移動を可能に支持されている。軸ハウジング13内には、前記ラック歯に噛合するピニオンを下端に有し、上端にジョイント14を介して伝動軸15が連結されたピニオン軸16が回転可能に支持され、前記駆動手段5が故障した場合、ピニオン軸16を回転させることにより前記舵取軸11を移動させる構成となっている。また、軸ハウジング13にはピニオン軸16の回転量及び回転方向を検出するロータリエンコーダ20が設けられ、該ロータリエンコーダ20が検出した結果はインタフェース回路10を介して舵取制御部52に与えられている。
【0032】
舵取モータ51は、前記舵取軸11を支持する軸ハウジング13内に固定される円筒状のステータ、及び該ステータの内周面及び舵取軸11の外周面間に回転が可能に支持されており、その外周面に複数個の永久磁石が周方向に離隔して設けられている円筒状のロータを備えている。このロータに、前記舵取軸11に設けられる螺旋溝と係合する伝動環が連結されており、該伝動環を介して舵取モータ51の回転が舵取軸11に伝達され、該舵取軸11が軸長方向へ移動する構成となっている。
【0033】
駆動手段5は、前記舵取モータ51とマイクロプロセッサを用いてなる舵取制御部52とを備えている。舵取モータ51は、舵取制御部52から与えられる駆動回路50からの通電により回転し、その舵取モータ51の回転は、舵取軸11の軸長方向の摺動に変換され、舵取モータ51の回転に応じた操舵(操舵用の車輪A,Aの操向)が行われる。舵取制御部52はエンジン起動のためのキースイッチのオン操作に応じて動作を開始する。
【0034】
図3は図2のIII −III 線の拡大断面図、図4は繋体及び阻止体を切換えた状態の拡大断面図である。
連結手段6は、周面に回転方向への滑りを止める複数の係止部61aを有し、歯車である係止体61と、歯である前記係止部61aと係合する図4の係止位置及び図3の非係止位置への切換えが可能であり、前記舵取制御部52の故障が発生したとき前記係止位置へ切換えられる揺動体である繋体62とを備え、該繋体62が筒状の保持体63を介して前記ピニオン軸16に連結され、前記係止体61が筒状の回転体64を介して前記操舵軸3に連結されている。
【0035】
この回転体64は、その一端部が操舵軸3の下端に嵌合固定され、他端部の外周に環状の前記係止体61が嵌合固定され、該係止体61の両側に軸受65,65が設けられ、これら軸受65,65を介して回転体64及び保持体63の相対回転を可能としてある。
【0036】
係止体61は、前記回転体64の外周に嵌合される嵌合孔を有する環状部61bの外周に歯である複数の係止部61aが設けられた歯車を用いてなる。係止部61aは鋸歯状、スプライン状の連続した歯形状である他、その形状は特に制限されない。
【0037】
保持体63はその他端部が前記伝動軸15に嵌合固定されており、中間部に前記繋体62と、該繋体62に連結され、繋体62を係止位置及び非係止位置へ切換える第1のソレノイド66と、前記繋体62の係止位置から非係止位置への切換わりを阻止する図4の阻止位置及び図3の非阻止位置への切換えが可能なピンを用いてなり、前記繋体62が係止位置へ切換えられたとき、前記阻止位置へ切換えられる阻止体67と、該阻止体67に連結され、阻止体67を阻止位置及び非阻止位置へ切換える第2のソレノイド68とが設けられている。
【0038】
また、保持体63の中間部には、前記係止体61の外周側に臨む切欠孔63a及び該切欠孔63aに配され、前記阻止体67が阻止位置へ切欠えられたとき当接する受座63bと、前記切欠孔63aに連通する一対の凹部63c,63dとが設けられている。切欠孔63aには前記操舵軸3の軸心と平行な枢支軸69を介して前記繋体62が枢支されており、一対の凹部63c,63dには第1及び第2の前記ソレノイド66,68が収容されている。
【0039】
これら第1及び第2のソレノイド66,68は前記舵取制御部52からの動作指令信号に応じて図示しないリレーを介して電源から電磁コイルへの通電がなされることによって吸引され、後退移動する可動鉄心66a,68aと、車両電源系の故障又はキースイッチのオフ操作等によって前記電磁コイルへの通電が禁止されたとき前記可動鉄心66a,68aを前進移動させるばね体66b,68bとを備えており、第1のソレノイド66の可動鉄心66aに前記繋体62が、また、第2のソレノイド68の可動鉄心68aに前記阻止体67が夫々連結されている。
【0040】
また、第1及び第2のソレノイド66,68は、電磁コイルへの通電によって可動鉄心66a,68aを吸引した後保持するときに必要な電流を、可動鉄心66a,68aを前進させるときに必要な電流に比べて約1/5に低減でき、この低電流によって可動鉄心66a,68aの吸引状態を保持することができるため、可動鉄心66a,68aの吸引によって繋体62を非係止位置に、又、阻止体67を非阻止位置に切換えたとき舵取制御部52によって電磁コイルへ供給する電流が低くなるようにしてある。
【0041】
繋体62はアーム状の揺動体を用いてなり、その一端に前記係止部61aと係合する係合部62a(突起)が設けられ、他端に長孔62bが設けられ、該長孔62bに挿入するピン70を介して前記第1のソレノイド66の可動鉄心66aに連結されている。
【0042】
阻止体67は、前記第2のソレノイド68の可動鉄心68aに一体的に連結されたピンを用いてなり、その端縁に傾斜状の案内面67aが設けられている。
【0043】
以上の如く構成された車両用操舵装置は、舵取制御部52及び舵取モータ51等の駆動手段5が正常である場合、操舵輪4の操舵に応じて舵取制御部52が舵取モータ51を駆動制御し、該舵取モータ51が舵取機構1を駆動することにより、操舵用の車輪A,Aに操舵動作を行わせる。
【0044】
このとき、操舵輪4の操舵には反力アクチュエータ7が発生する反力に抗する操舵トルクが加えられる。この操舵トルクはトルクセンサ8により検出され、また、操舵輪4の操舵量がロータリエンコーダ9により操舵方向を含めて検出され、これらの検出結果は舵取制御部52に与えられている。
【0045】
さらに、連結手段6の第1及び第2のソレノイド66,68は舵取制御部52によって前記リレーを介して電磁コイルに通電されており、繋体62が非係止位置で停止し、阻止体67が非阻止位置で停止しているが、第1のソレノイド66は繋体62を切換えるだけの小さいばね力を有するばね体66bを備えたものでよく、また、第2のソレノイド68は阻止体67を切換えるだけの小さいばね力を有するばね体68bを備えたものでよいため、何れも低電流のソレノイドを用いることができる。従って、従来の如く電磁クラッチ、円板形摩擦クラッチを用いる場合に比べて小形化できる。
【0046】
また、前記駆動手段5の例えば舵取制御部52が故障し、舵取機構1を駆動することができなくなった場合、舵取制御部52とは別の制御部(図示せず)、換言すれば通電を禁止する禁止手段により前記リレーを遮断して第1及び第2のソレノイド66,68の電磁コイルへの通電が禁止される。
【0047】
これに伴い第1のソレノイド66の可動鉄心66aがばね体66bの力によって前進移動し、繋体62が係止位置へ切換えられ該繋体62の係合部62aが係止体61の係止部61aに係合する。この繋体62が係止位置へ切換えられた後、第2のソレノイド68の可動鉄心68aがばね体68bの力によって前進移動し、阻止体67が阻止位置へ切換えられ、該阻止体67の案内面67aが繋体62の端縁に当接しながら受座63b及び繋体62の間で挟まれ、繋体62の非係止位置への切換わりを確実に防止でき、操舵軸3及び舵取機構1を、回転体64、係止体61、繋体62、保持体63を介して機械的に連結させることができる。
【0048】
操舵輪4に加えられる相当大きな操舵トルクは、操舵軸3、係止体61、繋体62、阻止体67、受座63b、保持体63を介して舵取機構1に確実に伝達することができ、該舵取機構1を確実に駆動することができる。
【0049】
修理によって前記舵取制御部52の故障が直り、駆動手段5によって舵取機構1を駆動することができるようになった場合、第1及び第2のソレノイド66,68の電磁コイルへ通電される。
【0050】
これに伴い第2のソレノイド68の可動鉄心68aが後退移動し、阻止体67が非阻止位置へ切換えられる。この阻止体67が非阻止位置へ切換えられた後、第1のソレノイド66の可動鉄心66aが後退移動し、繋体62が非係止位置へ切換えられ該繋体62の係合部62aが係止部61aから離脱する。従って、係止体61から繋体62への操舵トルクの伝達が遮断される。
【0051】
尚、以上説明した実施の形態において、舵取制御部52の故障によって舵取機構1を駆動することができなくなった場合、舵取モータ51による操舵補助が行えず、操舵輪4にかなり大きな操舵トルクを加えることになるため、前記舵取制御部52が故障したとき、前記操舵軸3を支持する軸ハウジング2に設けられたトルクセンサ8を利用し、該トルクセンサ8が検出した検出結果を前記舵取制御部52とは別個に設けられた舵取制御部に与え、該別個の舵取制御部から前記舵取モータ51の駆動回路50に動作指令信号を与えて舵取モータ51を駆動し、操舵輪4と舵取機構1とが機械的に連結された一般的な操舵補助が可能な操舵装置と同様の感覚で舵取り操作を行わせることができるように構成してもよい。
【0052】
また、以上説明した実施の形態において、操舵軸3側に係止体61を設け、舵取機構1側に繋体62及び阻止体67を設ける代わりに、操舵軸3側に前記繋体62及び阻止体67を設け、舵取機構1側に前記係止体61を設けた構成としてもよい。
【0053】
また、繋体62及び阻止体67は夫々一つである他、夫々複数とし、係止体61の周方向位置へ等配する構成としてもよい。
【0054】
また、繋体62及び阻止体67を備える他、阻止体67をなくし、係止体61及び繋体62を介して操舵トルクを伝達するようにしてもよい。
【0055】
また、繋体62は、係止体61のラジアル方向へ揺動が可能な構成とする他、係止体61のラジアル方向へ移動が可能な構成としてもよいし、また、係止体61の軸長方向へ移動が可能な構成としてもよい。繋体62を係止体61のラジアル方向へ移動が可能な構成とする場合、例えば案内孔に沿って移動が可能なピン又はボールを用いてなる繋体とし、該繋体を係止位置へ付勢するばね体及び繋体を非係止位置へ切換えるソレノイドとを備えた構成とする。また、繋体62を係止体61の軸長方向へ移動が可能な構成とする場合、例えば案内孔に沿って移動が可能なピンを用いてなる繋体62とし、該繋体62の位置をソレノイドが切換える構成とする。
【0056】
実施の形態2
図5は実施の形態2の要部構成を示す拡大図である。
実施の形態2の車両用操舵装置は、係止位置へ切換えられた前記繋体62と阻止位置へ切換えられた前記阻止体67とが接触したときの接触角度θ、前記係止部61aと係合した繋体62を離間させる係合反力N、前記阻止体67が前記受座63bと接触する接触部の摩擦係数μとした場合、
θ<tan-1μ
となるように前記接触角度θを設定したものである。
【0057】
実施の形態2において、阻止位置へ切換えられた阻止体67は、その一側面67bと前記案内面67aとが成す角部67cが繋体62の係合部62aと反対側の面62cと接触角度θで接触している。操舵輪4に加えられた操舵トルクが操舵軸3、係止体61、繋体62、阻止体67及び受座63bから保持体63に伝達されるとき、前記繋体62を離間させる係合反力Nが発生し、この係合反力Nの2つの分力が阻止体67に加わる。1つの分力は阻止体67を前記受座63bに押付ける第1押付力Ncosθであり、他の1つの分力は阻止体67を前記非阻止位置へ押付ける第2押付力Nsinθである。この第1押付力Ncosθと第2押付力Nsinθとは、μ・Ncosθ>Nsinθとなるように設定することにより、係合反力によって阻止体67が繋体62に対して離間移動することを防止できる。NcosθとNsinθとの関係は、Nsinθ/Ncosθ=tanθであるため、前記接触角度θはθ<tan-1μによって設定することができる。また、摩擦係数μを大きくした場合は阻止体67の非阻止位置から阻止位置への動き及び阻止位置から非阻止位置への動きが悪くなることが懸念されるため、阻止体67の動きを阻害しない摩擦係数に予め設定する。
【0058】
その他の構成及び作用は実施の形態1と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式的斜視図である。
【図2】本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態1の要部構成を示す一部を切欠いた正面図である。
【図3】図2のIII −III 線の拡大断面図である。
【図4】本発明に係る車両用操舵装置の繋体及び阻止体の位置を切換えた状態の拡大断面図である。
【図5】本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態2の要部構成を示す拡大図である。
【符号の説明】
1 舵取機構
2 静止側部材(軸ハウジング)
3 操舵軸
4 操舵手段(操舵輪)
5 駆動手段
6 連結手段
61 係止体(歯車)
61a 係止部(歯)
62 繋体(揺動体)
63 保持体
64 回転体
66,68 ソレノイド
67 阻止体(ピン)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering apparatus in which a steering shaft coupled to a steering means such as a steered wheel is not mechanically coupled to a steering mechanism that changes the direction of a wheel.
[0002]
[Prior art]
The vehicle steering apparatus includes a link type in which a steering shaft connected to a steering means such as a steering wheel is mechanically connected to a steering mechanism, and the steering shaft is not mechanically connected to the steering mechanism. Broadly divided into linkless types.
[0003]
In the latter linkless type, for example, as described in JP-A-1-153379, the steering shaft is separated from the steering mechanism, and a steering motor as a steering actuator is provided in the middle of the steering mechanism. A steering control unit that uses a microprocessor to drive and control the steering motor according to the deviation between the actual steering angle of the steering wheel and the target steering angle. It is a configuration to adjust to.
[0004]
Further, as a linkless type, when the steering mechanism cannot be driven due to a failure of a driving means such as the steering control unit that drives the steering mechanism according to steering of the steering wheel, the steering shaft is 2. Description of the Related Art There is known a vehicle steering apparatus that includes a connecting unit that connects to the steering mechanism.
[0005]
As a connecting means for connecting the vehicle steering apparatus, an electromagnetic clutch or a friction disk disc friction clutch is used. The electromagnetic clutch is not excited when the drive means is normal, and torque transmission is interrupted. When the drive means fails, the electromagnetic clutch is energized to transmit torque from the steering shaft to the steering mechanism. It has a configuration.
[0006]
Further, the friction clutch is configured to bring the friction surface into contact with the spring force when the driving means fails, and to release the friction surface when the electromagnet is excited when the driving means is normal.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the steering mechanism cannot be driven due to a failure in the power supply system of the steering control unit that constitutes the driving means, steering assist by the steering motor cannot be performed, and a considerably large steering torque is applied to the steered wheels. For this reason, the electromagnetic clutch and the friction clutch require a considerably large torque transmission capacity. Therefore, there are problems that the electromagnetic clutch and the friction clutch that rotate in conjunction with the steering shaft become large, the overall size of the vehicle steering apparatus becomes large, and the steering performance of the steering means deteriorates.
[0008]
In addition, when the vehicle power supply system fails due to the explosion of the battery for starting the engine, the electromagnetic clutch does not perform the torque transmission function. Further, when the driving means is normal, the disc-shaped friction clutch needs to overcome the spring force and maintain the frictional surface separated state, and therefore a considerable current is always required.
[0009]
An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can solve the above-described problems.
[0010]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle steering apparatus according to the steering of a steering means connected to a steering shaft supported by a stationary member without being mechanically connected to a steering mechanism that changes the direction of a wheel. In the vehicular steering apparatus provided with connection means for connecting the steering shaft to the steering mechanism when it becomes impossible to drive the steering mechanism due to a failure of the drive means for driving the steering mechanism, the connection means includes: , A locking body having a plurality of locking portions for stopping slipping, and switching to a locking position and a non-locking position for engaging with the locking portion, and when the failure occurs, the locking position And a first solenoid for switching the position of the connected body.The connecting body has an intermediate portion pivotally supported by a pivot shaft, an engaging portion capable of engaging with the locking portion at one end portion, and the other end portion coupled to a first solenoid. ingIt is characterized by that.
[0011]
In the first aspect of the invention, when the locking mechanism is provided on one of the steering shaft and the steering mechanism and the connecting body is provided on the other, the steering mechanism cannot be driven due to a failure of the driving means. The connecting body is switched to the engaging position and engaged with the engaging portion of the engaging body, and the rotation of the steering shaft can be transmitted to the steering mechanism via the engaging body and the connecting body. When this transmission is performed, the connecting body can be locked to the locking portion of the locking body, and the rotation of the steering shaft can be transmitted without causing slipping. Compared to the above, the whole connecting means and the vehicle steering apparatus can be made compact.
In addition, when the driving means is normal, for example, when the first solenoid is energized to switch the connecting body to the non-locking position and the steering mechanism cannot be driven due to a failure of the driving means, the first It is possible to prohibit energization of the solenoid and switch the connected body to the locking position. In this case, the first solenoid is locked to the locking portion of the locking body, and switches the position of the connecting body that transmits the rotation of the steering shaft without causing slipping. The current required by the solenoid can be reduced as compared with that using a clutch, and the entire solenoid, and thus the connecting means for connecting and the vehicle steering apparatus can be made compact. In addition, since it is possible to prohibit / energize the solenoid in conjunction with the failure of the drive means and the correction of the failure, it is possible to reliably transmit torque even when the vehicle power supply system fails. When the failure of the means is corrected, the connecting body can be automatically switched to the non-locking position by the solenoid.
[0013]
First3The vehicle steering apparatus according to the invention is characterized by comprising prohibiting means for prohibiting energization of the first solenoid when the failure occurs.
[0014]
This first3In the invention, when the driving means is normal, the solenoid is energized to switch the connecting body to the non-locking position, and when the steering mechanism cannot be driven due to a failure of the driving means, Energization is prohibited and the connected body can be switched to the locking position. In this case, the solenoid is locked to the locking portion of the locking body, and the position of the connecting body that transmits the rotation of the steering shaft without switching is switched, so that an electromagnetic clutch and a friction clutch are used as in the past. The current required for the solenoid can be reduced as compared with the conventional one, and the whole of the solenoid, and thus the connecting means for connection and the vehicle steering apparatus can be made compact. In addition, since the solenoid can be energized forbidden / energized in conjunction with the failure of the drive means and the correctness of the failure, torque transmission can be reliably performed even when the vehicle power supply system fails, and the failure of the drive means has been corrected. Sometimes the connected body can be automatically switched to the non-locking position by the solenoid.
[0015]
First2The vehicle steering apparatus according to the present invention is capable of switching to a blocking position and a non-blocking position for blocking the switching of the linkage from the locking position to the non-locking position, and the linkage is moved to the locking position. A blocking body that is switched to the blocking position when switched is provided.
[0016]
This first2In the invention, since the blocking body holds the engagement state with the locking portion of the connecting body, the switching force for the first solenoid to switch the position of the connecting body can be made relatively small, and the first solenoid As a result, the whole connecting means and the vehicle steering apparatus can be further reduced in size.
[0017]
First4The vehicle steering apparatus according to the present invention includes a second solenoid that switches a position of the blocking body.
[0018]
First8The vehicle steering apparatus according to the invention is characterized by comprising prohibiting means for prohibiting energization of the first and second solenoids when the failure occurs.
[0019]
This first4Invention and No.8In the invention, the switching time of the position of the connecting body by the first solenoid is made earlier than the switching time of the position of the blocking body by the second solenoid, and the connecting body is switched to the locking position by the first solenoid. After that, since the blocking body can be switched to the blocking position by the second solenoid, even when the switching force for switching the position of the linked body by the first solenoid is relatively small, torque transmission is ensured by the linked body. It can be carried out.
[0020]
First5The vehicle steering apparatus according to the invention includes a holding body that holds the connecting body, and the blocking body that is switched to the blocking position is sandwiched between the holding body and the connecting body.
[0021]
This first5In the invention, when the connecting body is engaged with the locking portion, the locking body, the connecting body, the blocking body, and the holding body can be integrated, so the rigidity of the connecting body and the blocking body is relatively small. Even in this case, torque transmission can be reliably performed.
[0022]
First6The vehicle steering apparatus according to the present invention includes a contact angle θ when the connecting body and the blocking body contact each other, an engagement reaction force N for separating the connecting body engaged with the locking portion, and the blocking body including the blocking body. When the friction coefficient μ of the contact portion in contact with the holding body is
θ <tan- 1μ
The contact angle θ is set so that
[0023]
This first6In the invention, when the engagement reaction force N is applied to the engagement portion of the connecting body engaged with the engagement portion of the engagement body, the component force of the engagement reaction force N is obtained. A first pressing force Ncosθ for pressing the blocking body against the holding body and a second pressing force Nsinθ for pressing the blocking body to the non-blocking position are generated. In this case, it is set so that μ · N cos θ> N sin θ, in other words, tan θ <μ or θ <tan- 1By setting so as to be μ, even when the load torque applied to the engaging portion is relatively high, the blocking member can be prevented from being separated by the engagement reaction force N, and the interlocking portion of the connecting body can be prevented. The engagement state can be maintained.
[0024]
First7The vehicle steering apparatus according to the present invention includes the steering according to the steering of the steering means connected to the steering shaft supported by the stationary member without being mechanically connected to the steering mechanism that changes the direction of the wheels. In a vehicle steering apparatus comprising a connecting means for connecting the steering shaft to the steering mechanism when the steering mechanism cannot be driven due to a failure of a driving means for driving the mechanism, the connecting means includes the A gear provided on one of the steering shaft and the steering mechanism, a rocking body provided on the other and capable of switching to a locking position and a non-locking position to be engaged with the gear, and coupled to the rocking body, A first solenoid for switching the position of the oscillating body; a pin capable of switching from the locking position to the non-locking position of the oscillating body; And the rocking body is moved to the locking position. When it is replaced, characterized in that it comprises a second solenoid switching the pin to the blocking position.
[0025]
This first7In the invention, when the driving means is normal, the first and second solenoids are energized to automatically switch the oscillator to the non-locking position and the pin to the non-blocking position, respectively. When the steering mechanism can no longer be driven due to the failure of the switch, the energization of the first and second solenoids is prohibited, and the swinging body is automatically switched to the locking position and the pin is automatically switched to the blocking position. be able to. In this case, after the first solenoid switches the rocking body that engages the gear teeth and transmits the rotation of the steering shaft without causing slippage to the locking position, the second solenoid moves the pin to the blocking position. Therefore, even when the switching force for switching the positions of the oscillating body and the pin by each solenoid is relatively small, torque transmission can be reliably performed by the oscillating body. Further, when the first and second solenoids are arranged around the gears, the holding body for holding the solenoids can be made relatively small in combination with the configuration including the swinging body. Compared with the one using a friction clutch, the whole connecting means and the vehicle steering apparatus can be made smaller.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an overall configuration of a vehicle steering apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway front view showing an essential configuration of
[0027]
This vehicle steering device includes a
[0028]
The shaft housing 2 that supports the
[0029]
Therefore, it is necessary to apply a steering torque against the reaction force generated by the
[0030]
As is well known, the
[0031]
The steering shaft 11 is provided with a spiral groove on one end side in the axial direction and a rack tooth on the other end side. The steering shaft 11 is not rotatable in the
[0032]
The
[0033]
The driving means 5 includes the
[0034]
3 is an enlarged cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view in a state where the connecting body and the blocking body are switched.
The coupling means 6 has a plurality of locking
[0035]
One end of the
[0036]
The locking
[0037]
The other end of the holding
[0038]
Further, in the intermediate portion of the holding
[0039]
These first and
[0040]
Further, the first and
[0041]
The connecting
[0042]
The blocking
[0043]
In the vehicle steering apparatus configured as described above, when the driving means 5 such as the
[0044]
At this time, a steering torque against the reaction force generated by the
[0045]
Further, the first and
[0046]
Further, when, for example, the
[0047]
Along with this, the
[0048]
A considerably large steering torque applied to the
[0049]
When the failure of the
[0050]
As a result, the
[0051]
In the above-described embodiment, when the
[0052]
Further, in the embodiment described above, instead of providing the locking
[0053]
In addition, the connecting
[0054]
Further, in addition to the
[0055]
The connecting
[0056]
Embodiment 2
FIG. 5 is an enlarged view showing a main configuration of the second embodiment.
The vehicle steering apparatus according to the second embodiment relates to the contact angle θ when the connecting
θ <tan-1μ
The contact angle θ is set so that
[0057]
In the second embodiment, the blocking
[0058]
Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions and descriptions of the operations are omitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an overall configuration of a vehicle steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway front view showing the main configuration of the first embodiment of the vehicle steering apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vehicle steering apparatus according to the present invention in a state where the positions of the connecting body and the blocking body are switched.
FIG. 5 is an enlarged view showing the main configuration of a second embodiment of the vehicle steering apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Steering mechanism
2 Static side member (shaft housing)
3 Steering shaft
4 Steering means (steering wheels)
5 Drive means
6 connection means
61 Locking body (gear)
61a Locking part (tooth)
62 Linking body (rocking body)
63 Holder
64 Rotating body
66, 68 solenoid
67 Blocker (pin)
Claims (8)
θ<tan- 1μ
となるように前記接触角度θを設定してある請求項5記載の車両用操舵装置。Contact angle θ when the connecting body contacts the blocking body, engagement reaction force N for separating the connecting body engaged with the locking portion, friction of the contact portion where the blocking body contacts the holding body When the coefficient μ is
θ <tan - 1 μ
The vehicle steering apparatus according to claim 5, wherein the contact angle θ is set so that
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