JP2015101129A - Vehicle steering unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、伝達比可変手段を備える車両操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus including transmission ratio variable means.
車両の操舵装置には、運転者の操舵をアシストするためのEPS(Electric Power Steering)装置や、入力側の操舵トルクおよび出力側の転舵トルクの伝達比を可変にする伝達比可変装置が設けられる。これにより、運転者のスムーズで快適な操舵を図っている。 The vehicle steering device is provided with an EPS (Electric Power Steering) device for assisting the driver's steering, and a transmission ratio variable device for varying the transmission ratio of the input side steering torque and the output side steering torque. It is done. As a result, smooth and comfortable steering of the driver is achieved.
特許文献1に記載の操舵装置は、操舵ハンドルが連結される入力軸と、ラックアンドピニオン式のギヤ装置を介してラック軸に連結される出力軸と、入力軸と出力軸とを連結する伝達比可変機構と、を備える。この伝達比可変機構は、入力軸と出力軸とを連結するギヤ機構と、ギヤ機構を駆動するサーボモータと、を有し、サーボモータで駆動して入力軸と出力軸間の回転量の伝達比が変更する。 The steering device described in Patent Document 1 includes an input shaft to which a steering handle is connected, an output shaft connected to a rack shaft via a rack and pinion gear device, and a transmission that connects the input shaft and the output shaft. A variable ratio mechanism. This variable transmission ratio mechanism has a gear mechanism that connects the input shaft and the output shaft, and a servo motor that drives the gear mechanism, and is driven by the servo motor to transmit the rotation amount between the input shaft and the output shaft. The ratio changes.
特許文献2に記載の車両の操舵制御装置は、ステアリングシャフトに設けられる伝達比可変装置と、ラックアンドピニオン側の電動式パワーステアリング装置と、を備える。この伝達比可変装置は、回転アクチュエータとしての電動モータと減速歯車機構とを有する。伝達比可変装置の電動モータは、車体に固定されるステータと、ステータに対し相対回転可能なロータを有する。 The vehicle steering control device described in Patent Literature 2 includes a transmission ratio variable device provided on a steering shaft, and an electric power steering device on the rack and pinion side. This transmission ratio variable device has an electric motor as a rotary actuator and a reduction gear mechanism. The electric motor of the transmission ratio variable device has a stator fixed to the vehicle body and a rotor that can rotate relative to the stator.
電動パワーステアリング装置において異常状態が発生した場合、電動パワーステアリング装置で入出力軸を結合してマニュアルモードに切り替えると、運転者の操作感が変化することがある。そこで、電動パワーステアリング装置の異常状態では、別のモータで操舵のアシストを継続する方法がある。ステアリングシャフトにモータを新たに取り付けることはスペース上の制約を受ける。 When an abnormal state occurs in the electric power steering apparatus, the operation feeling of the driver may change when the input / output shaft is coupled to the manual mode in the electric power steering apparatus. Therefore, there is a method of continuing steering assist with another motor in an abnormal state of the electric power steering device. Installing a new motor on the steering shaft is subject to space constraints.
特許文献1の伝達比可変装置にはモータが設けられるが、そのモータを駆動してもギヤ装置の伝達比を変えるよう動作するため、操舵のアシストにはならない。 The transmission ratio variable device of Patent Document 1 is provided with a motor. However, even if the motor is driven, it operates so as to change the transmission ratio of the gear device, so that it does not assist steering.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、異常状態においても操舵のアシストを継続可能な車両操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a vehicle steering apparatus capable of continuing steering assist even in an abnormal state.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両操舵装置は、操舵入力により回転する入力軸と、入力軸と転舵角の回転を出力する出力軸との伝達比を可変にする伝達比可変装置と、を備える。伝達比可変装置は、入力軸および出力軸を軸支する第1部材と、第1部材に対して相対回転して出力軸と連結する第2部材と、操舵角と転舵角の伝達比を可変にする変速ギヤ機構と、入力軸および第1部材を連結状態または連結解除状態にする第1の連結手段と、入力軸および出力軸を連結状態または連結解除状態にする第2の連結手段と、第1部材および車体を連結状態または連結解除状態にする第3の連結手段と、を有する。変速ギヤ機構は、第1部材および第2部材を相対的に回転させるモータを含む。通常状態において、第1の連結手段により入力軸と第1部材とを連結状態にし、伝達比可変装置は、入力軸と出力軸の伝達比を可変にし、異常状態において、第2の連結手段により入力軸および出力軸を連結状態にして第3の連結手段により第1部材および車体を連結状態にし、モータで転舵トルクを付与する。 In order to solve the above-described problems, a vehicle steering apparatus according to an aspect of the present invention provides a transmission that varies a transmission ratio between an input shaft that is rotated by a steering input and an output shaft that outputs rotation of a turning angle. A variable ratio device. The transmission ratio variable device includes a first member that supports the input shaft and the output shaft, a second member that rotates relative to the first member and is connected to the output shaft, and a transmission ratio between the steering angle and the turning angle. A variable speed gear mechanism, first connecting means for connecting or disengaging the input shaft and the first member, and second connecting means for connecting or disengaging the input shaft and the output shaft. And a third connecting means for bringing the first member and the vehicle body into a connected state or a disconnected state. The transmission gear mechanism includes a motor that relatively rotates the first member and the second member. In the normal state, the input shaft and the first member are connected by the first connecting means, and the transmission ratio variable device makes the transmission ratio of the input shaft and the output shaft variable, and in the abnormal state, the second connecting means The input shaft and the output shaft are connected, the first member and the vehicle body are connected by the third connecting means, and steering torque is applied by the motor.
この態様によると、通常状態では伝達比可変手段として機能する一方で、異常状態で電動パワーステアリング装置の代わりにモータでトルクを付与することができ、運転者の操作を補助できる。これにより、異常状態用の電動パワーステアリング装置を別途設けることなく、運転者の操舵を補助できる。 According to this aspect, while functioning as a transmission ratio variable means in the normal state, torque can be applied by the motor instead of the electric power steering device in the abnormal state, and the driver's operation can be assisted. Thereby, the driver's steering can be assisted without separately providing an electric power steering device for the abnormal state.
本発明によれば、車両操舵装置において、異常状態においても操舵のアシストを継続できる。 According to the present invention, steering assistance can be continued in an abnormal state in a vehicle steering apparatus.
図1は、車両操舵装置10の構成の概略を説明するための斜視図である。車両操舵装置10は、ステアリングホイール12、ステアリングシャフト13、伝達比可変装置14、舵角センサ15、EPS付きラックギヤ18、およびダッシュボード24を備える。
FIG. 1 is a perspective view for explaining an outline of the configuration of the
ステアリングホイール12は、車両室内に設けられ、運転者によって回動操作される。ステアリングシャフト13は、ステアリングホイール12とともに回転するように一端がステアリングホイール12に連結されており、ステアリングホイール12の回転を伝達比可変装置14に伝達する回転軸として機能する。
The
ステアリングシャフト13は、ステアリングホイール12と伝達比可変装置14とを連結する入力軸20と、伝達比可変装置14とEPS付きラックギヤ18を連結する出力軸22と、を有する。
The
伝達比可変装置14は、入力軸20から入力された回転角を変えて出力軸22に伝達する。伝達比可変装置14は、入力軸20に入力される操舵角と車輪側の転舵装置に付与される転舵角との伝達比を可変にする。例えば伝達比可変装置14は、入力軸20からの入力を変速して出力軸22に出力する。伝達比可変装置14は、モータと、変速手段としての遊星歯車機構とを有する。
The transmission
EPS付きラックギヤ18が、ステアリングホイール12の回動を車輪の転舵運動に変換する転舵ギヤボックスに連結される。EPS付きラックギヤ18および転舵ギヤボックスはラックアンドピニオンギヤを有し、ステアリングホイール12の回転が転舵軸の軸方向の移動に変換される。また転舵ギヤボックスは前輪または後輪の車輪に接続され、車輪の転舵を行う。
The
EPS付きラックギヤ18および伝達比可変装置14は、不図示の制御装置により、舵角センサ15の出力結果にもとづいて制御される。なお、舵角センサ15以外に、ステアリングシャフト13にトルクセンサや角速度センサが設けられてよい。
The EPS-equipped
車両操舵装置10は、ダッシュボード24を介して、車室側とエンジン空間側に大別できる。ステアリングホイール12は車室側に設けられ、伝達比可変装置14およびEPS付きラックギヤ18はエンジン空間側に設けられる。
The
図2は、比較技術の車両操舵装置100を説明するための図である。車両操舵装置100は、車両操舵装置10との比較対象となる技術である。車両操舵装置100は、ステアリングホイール12、ステアリングシャフト13、舵角センサ15、コラムEPSモータ16および軸受付連結部25を備える。軸受付連結部25は、ステアリングシャフト13の回転可能に支持する軸受が設けられたカバーであり、例えばラックアンドピニオンギヤのカバーに連結される。
FIG. 2 is a diagram for explaining the
コラムEPSモータ16は、操舵に応じて補助用のトルクを付与するEPS装置である。コラムEPSモータ16は電動モータ等の駆動源を有するため構造が大きくなり、十分な搭載スペースを確保する必要がある。
The
車室側のステアリングシャフト13にユニバーサルジョイント17が設けられる。ステアリングホイール12から、ユニバーサルジョイント17までの間に舵角センサ15およびコラムEPSモータ16が設けられ、他の機構(モータ)を搭載するにはスペース上の制約が大きい。ユニバーサルジョイント17から軸受付連結部25までも他の機構(モータ)を搭載するのはスペース上困難である。つまり、ステアリングシャフト13のユニバーサルジョイント17の周りの部分13aに、異常時用のEPSモータを新たに設けることは困難である。
A
実施形態の車両操舵装置10は、通常時はEPS付きラックギヤ18で操舵の補助を行い、異常時は伝達比可変装置14をEPS装置として機能させるため、大型のコラムEPSモータ16を不要にでき、車両搭載性を向上させることができる。
The
図3は、実施形態の伝達比可変装置14を説明するための図である。伝達比可変装置14は、第1部材30、第2部材32、変速ギヤ機構34、第1軸受部36、第2軸受部38、第1連結部40、第2連結部42および第3連結部44を有する。また、伝達比可変装置14は不図示の制御装置に接続され、その駆動が制御される。
FIG. 3 is a diagram for explaining the transmission
第1部材30は、箱形に形成され、第2部材32および変速ギヤ機構34を収容する。第1部材30は、第3連結部44を介して車体45に連結され、連結状態において第1部材30は車体45に固定される。
The
第1軸受部36は入力軸20を回動可能に軸支する。第2軸受部38は出力軸22を回動可能に軸支する。入力軸20および出力軸22は同軸であり、第1軸受部36および第2軸受部38も同軸である。
The
第2部材32は、第1部材30の内部空間にて第1部材30に対して相対回転可能に設けられる。第2部材32は、円盤状の円盤部32aと、円盤部32aの先端に連設される円筒状の円筒部32bとを有する。第2部材32の一端は出力軸22に連結され、第2部材32の他端は第2連結部42を介して入力軸20に連結される。
The
第2部材32の円盤部32aには、変速ギヤ機構34が複数設けられる。変速ギヤ機構34は、遊星歯車機構を有し、入出力比を変化させる伝達比可変手段として機能する。変速ギヤ機構34は入出力比である伝達比を調整することができる。
A plurality of
第1連結部40は、入力軸20および第1部材30を連結状態または連結解除状態にする。連結状態において、入力軸20および第1部材30が固定され、一体に回動する。連結解除状態では、入力軸20は、第1部材30の第1軸受部36に軸支され、第1部材30と独立に回動する。
The
第2連結部42は、入力軸20および出力軸22を連結状態または連結解除状態にする。連結状態では入力軸20および出力軸22が一体に回動し、連結解除状態では、入力軸20および出力軸22がそれぞれ独立して回動して互いに相対回転する。
The
第3連結部44は、第1部材30および車体45を連結状態または連結解除状態にする。連結状態では、第1部材30が車体45に固定されて、第1部材30は回動不可能な状態となる。連結解除状態では、第1部材30は車体45に束縛されずに回動可能である。
The
第1部材30および第2部材32は、互いに相対回転可能であり、不図示の制御装置の駆動回路から供給された駆動電流に応じて相対回転するインナーロータ型のモータとして機能する。伝達比可変装置14には、コア、コイル、マグネット等の不図示の駆動機構がさらに設けられる。制御装置は、第1連結部40、第2連結部42および第3連結部44の連結状態または連結解除状態をそれぞれ制御する。
The
第1連結部40、第2連結部42および第3連結部44はロック機構である。例えば第1連結部40は、入力軸20の外周面に形成された凹部に引っ掛かる係止爪を有し、係止爪を入力軸20の凹部に掛けることで連結状態にする。第3連結部44も第1連結部40と同様に、第1部材30の外周面に形成された凹部に引っ掛かる係止爪を有する。第2連結部42は、入力軸20の先端に形成された入力側歯部と、出力軸22の先端に形成された出力側歯部とを有し、入力側歯部および出力側歯部が噛合するクラッチ構造を有する。この伝達比可変装置14の動作について説明する。
The
制御装置は、車両操舵装置10に所定の異常を検出すると、すなわち予め定められた異常判定基準を満たさない場合に、異常状態であると決定する。また、制御装置は、車両操舵装置10に所定の異常を検出しない場合、通常状態であると決定する。所定の異常を検出しない場合とは、所定の異常が検出されない場合である。制御装置は、EPS付きラックギヤ18に異常が有る場合に異常状態であると決定してよい。
The control device determines that the
通常状態、すなわち車両操舵装置10に異常がない場合に、第1連結部40は入力軸20および第1部材30を連結状態にする。また通常状態では、第2連結部42は、入力軸20および出力軸22を連結解除状態にし、第3連結部44は、第1部材30および車体45を連結解除状態にする。通常状態では、第1連結部40は連結状態にあり、第2連結部42および第3連結部44は連結解除状態にある。各連結部は、制御装置からの指令信号に応じて連結状態および連結解除状態をとる。
In a normal state, that is, when there is no abnormality in the
通常状態において、ラックギヤ18のEPSモータは、トルク付与手段として機能し、伝達比可変手段により導出された所定の伝達比にもとづく転舵角の回転を出力軸22に付与する。入力軸20の回動は第1部材30に伝達され、第1部材30は車体45に固定されていないため第1部材30とともに回動する。入力軸20および出力軸22は連結解除状態であり、入力軸20および出力軸22は独立して回動する。
In a normal state, the EPS motor of the
つまり、通常状態において入力軸20から伝達比可変装置14に操舵角が入力されると、入力軸20および第1部材30は空回りし、制御装置は操舵角および操舵角速度にもとづいて伝達比を決定し、ラックギヤ18のEPSモータは、操舵角および伝達比にもとづいて出力軸22に転舵角を付与する。これにより、運転者の操舵をスムーズにすることができる。
That is, when a steering angle is input from the
異常状態において、第1連結部40は入力軸20および第1部材30を連結解除状態にする。また異常状態では、第2連結部42は、入力軸20および出力軸22を連結状態にし、第3連結部44は、第1部材30および車体45を連結状態にする。つまり異常状態では、第1連結部40は連結解除状態にあり、第2連結部42および第3連結部44は連結状態にある。
In the abnormal state, the first connecting
異常状態において、第2の連結手段により入力軸20および出力軸22を連結状態にし、および第3の連結手段により第1部材30および車体45を連結状態にし、第1部材30および第2部材32を含む伝達比可変装置14のモータで転舵トルクを出力軸22に付与する。これにより、第1部材30が固定された状態で入力軸20および出力軸22が一体に、すなわち相対回転不能に回動し、異常状態であっても運転者の操舵を転舵装置に伝達しつつ、伝達比可変装置14のモータにて操舵のアシストをすることができる。
In an abnormal state, the
この態様によれば、EPS付きラックギヤ18のEPS装置が異常状態となった場合に、伝達比可変装置14で操舵アシストをすることができる。これにより、異常状態で用いるためのアシストモータを、別途設けなくとも、操舵アシストを継続できるため搭載性の向上および車両の小型化ができる。
According to this aspect, when the EPS device of the
以上、本発明を各実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素およびプロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例を述べる。 In the above, this invention was demonstrated based on each embodiment. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and various modifications can be made to each component and process combination, and such modifications are also within the scope of the present invention. Such modifications will be described below.
10 車両操舵装置、 12 ステアリングホイール、 13 ステアリングシャフト、 14 伝達比可変装置、 15 舵角センサ、 16 コラムEPSモータ、 17 ユニバーサルジョイント、 18 EPS付きラックギヤ、 20 入力軸、 22 出力軸、 24 ダッシュボード、 30 第1部材、 32 第2部材、 32a 円盤部、 32b 円筒部、 34 変速ギヤ機構、 36 第1軸受部、 38 第2軸受部、 40 第1連結部、 42 第2連結部、 44 第3連結部、 45 車体。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記入力軸と、転舵角の回転を出力する出力軸との伝達比を可変にする伝達比可変装置と、を備え、
前記伝達比可変装置は、
前記入力軸および前記出力軸を軸支する第1部材と、
前記第1部材に対して相対回転し、前記出力軸と連結する第2部材と、
操舵角と前記転舵角の伝達比を可変にする変速ギヤ機構と、
前記入力軸および前記第1部材を連結状態または連結解除状態にする第1の連結手段と、
前記入力軸および前記出力軸を連結状態または連結解除状態にする第2の連結手段と、
前記第1部材および車体を連結状態または連結解除状態にする第3の連結手段と、を有し、
前記変速ギヤ機構は、前記第1部材および前記第2部材を相対的に回転させるモータを含み、
通常状態において、前記第1の連結手段により前記入力軸と前記第1部材とを連結状態にし、前記伝達比可変装置は、前記入力軸と前記出力軸の伝達比を可変にし、
異常状態において、前記第2の連結手段により前記入力軸および前記出力軸を連結状態にして前記第3の連結手段により前記第1部材および前記車体を連結状態にし、前記モータで転舵トルクを付与することを特徴とする車両操舵装置。 An input shaft that is rotated by a steering input;
A transmission ratio variable device that varies a transmission ratio between the input shaft and an output shaft that outputs rotation of a turning angle;
The transmission ratio variable device is:
A first member that pivotally supports the input shaft and the output shaft;
A second member that rotates relative to the first member and is coupled to the output shaft;
A transmission gear mechanism for changing a transmission ratio between a steering angle and the turning angle;
First connection means for bringing the input shaft and the first member into a connected state or a disconnected state;
Second connection means for bringing the input shaft and the output shaft into a connected state or a disconnected state;
And a third connecting means for bringing the first member and the vehicle body into a connected state or a disconnected state,
The transmission gear mechanism includes a motor that relatively rotates the first member and the second member;
In a normal state, the input shaft and the first member are connected by the first connecting means, and the transmission ratio variable device makes the transmission ratio of the input shaft and the output shaft variable,
In an abnormal state, the input shaft and the output shaft are connected by the second connecting means, the first member and the vehicle body are connected by the third connecting means, and steering torque is applied by the motor. A vehicle steering apparatus.
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