JP2003170849A - 車両用操舵装置 - Google Patents
車両用操舵装置Info
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
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Abstract
クチュエータのフェイル時における不安定な操舵状態の
発生を、簡素な構成により有効に防止する。 【解決手段】 各別の操舵モータML ,MR を備える左
右の前輪1L,1Rのキングピン10,10を、夫々のナックル
アーム13,13の先端を連結するリンク部材14により連携
させ、例えば、一方の操舵モータML がフェイル状態と
なったとき、この操舵モータML に対応する前輪1Lが、
リンク部材14を介して伝えられる他方の操舵モータMR
の回転により操舵される構成とする。
Description
ール等の操舵手段の操作に応じて車両を操舵せしめるた
めの車両用操舵装置に関する。
者によりなされる操舵手段の操作(一般的にはステアリ
ングホイールの回転操作)を、操向可能に支持された複
数の車輪(一般的には左右の前輪)に伝え、これらの車
輪を操向せしめて行われる。
として、近年、車室内部の操舵手段を車室外部の舵取機
構との機械的な連結なしに配すると共に、舵取機構の一
部に操舵用のアクチュエータを付設し、この操舵アクチ
ュエータを前記操舵手段の操作方向及び操作量の検出結
果に基づいて動作させ、舵取機構に操舵力を加えて、前
記操舵手段の操作に応じた操舵を行わせる構成とした分
離型の操舵装置が提案されている。
操作量と操舵アクチュエータの動作量との対応関係を機
械的な制約を受けずに自在に設定することができ、車速
の高低、旋回速度、加減速の有無等、走行状態に応じた
操舵特性の変更制御に柔軟に対応し得るという利点を有
し、また、操舵手段と舵取機構とを連結する連結部材が
不要であり、操舵手段の構成及び配置の制限がなく、車
室内部のレイアウトの自由度が増し、更には、操舵手段
から操向用車輪までを含む操舵装置の軽量化を図り得る
という利点を有する等、操舵手段と舵取機構とが機械的
に連結された非分離型の操舵装置では得難い多くの利点
を有しており、自動車技術の発展のために有用なものと
して注目されている。
2461号公報等には、車体の一部に操向可能に支持された
複数の車輪の夫々に操舵アクチュエータを付設し、これ
らの操舵アクチュエータを操舵手段の操作に応じて制御
することにより、前記複数の車輪を各別に操舵せしめる
構成とした操舵装置が開示されている。この構成によれ
ば、前記連結部材に加えて、複数の車輪を連携動作させ
るための前記舵取機構も不要となり、更なる構成の簡素
化及び軽量化を図ることができる。
2-21341号公報、特開昭62-12461号公報等に開示された
車両用操舵装置においては、複数の車輪に付設された操
舵アクチュエータの一部がフェイル状態に陥った場合、
該操舵アクチュエータの動作により操向される車輪の操
向角度と他の車輪の操向角度とが一致せず、安定した操
舵が行えなくなるという問題があった。
つの操舵アクチュエータを付設し、一方の操舵アクチュ
エータのフェイル発生時に他方の操舵アクチュエータに
切換え使用する構成により解消し得る。しかしながら、
この構成においては、前2輪を操舵する2WS装置にお
いては、合計4つの操舵アクチュエータを必要とし、更
に、前2輪と共に後2輪を操舵する4WS装置において
は、合計8つもの操舵アクチュエータが必要となり、こ
れらの操舵アクチュエータの制御手段を含めた装置構成
が複雑となるという問題があった。
であり、操向可能な複数の車輪の夫々に操舵アクチュエ
ータを備える構成において、これらの操舵アクチュエー
タのフェイル時における不安定な操舵状態の発生を、簡
素な構成により有効に緩和し得る車両用操舵装置を提供
することを目的とする。
車両用操舵装置は、操向可能に支持された複数の車輪に
各別に付設された操舵アクチュエータと、これらの操舵
アクチュエータの動作を操舵手段の操作に応じて制御す
る制御手段とを備える車両用操舵装置において、前記複
数の車輪を相互に連携するリンク部材を備えることを特
徴とする。
ータを備える操向可能な車輪同士をリンク部材を介して
連携させ、操舵アクチュエータのフェイル発生時には、
該操舵アクチュエータが付設された車輪を、他の車輪の
操舵アクチュエータの動作をリンク部材を介して伝達し
て操向する。前記リンク部材は、非常時に最小限の連携
を実現するものであればよく、簡素な構成とすることが
できる。
置は、前記リンク部材により連携された車輪の舵角を、
該リンク部材の移動量に基づいて検出する舵角検出手段
を更に備えることを特徴とする。
エータを備える操向可能な車輪同士を連携するリンク部
材の移動量を検出し、この検出結果から前記車輪の舵角
を求める。このように求められた舵角は、通常操舵時に
おいて、前記制御手段による操舵アクチュエータの制御
動作のためのフィードバック信号として直接的に使用し
てもよく、また舵角検出のために各車輪に設けた舵角検
出手段のフェイルセーフ用として用いるようにしてもよ
い。
す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係る車両
用操舵装置の第1の実施の形態の全体構成を示す模式図
である。
前部に操向可能に支持された左右の前輪1L,1Rを操向用
の車輪として備え、これらの夫々に操舵力を加えるべく
付設された操舵モータ(操舵アクチュエータ)ML ,M
R と、車室内部に配されたステアリングホイール(操舵
手段)2と、該ステアリングホイール2の回転操作に応
じて前輪1L,1Rを操舵せしめるべく、前記操舵モータM
L ,MR を駆動制御する操舵制御部3とを備えてなる。
グピン10,10を枢軸として操向可能に支持されている。
前記キングピン10,10の夫々には、大径の操向ギヤ11,
11が同軸的に嵌着固定されており、これらの操向ギヤ1
1,11の夫々には、前記操舵モータML ,MR の出力端
に取付けた小径のピニオン12,12が噛合させてある。
回転は、ピニオン12,12及び操向ギヤ11,11による減速
を経て各別のキングピン10,10に伝達され、これらのキ
ングピン10,10が所定の角度範囲内にて回動することと
なり、これらの回動により左右の前輪1L,1Rが各別に操
舵される。
2,12の噛合は、前記キングピン10,10を支持する図示
しないハウジングの内部において、所定の潤滑下にてな
されている。また操舵モータML ,MR は、前記ハウジ
ングの外部に固定支持され、前輪1L,1Rの懸架装置上に
搭載されており、該懸架装置の動作の如何に拘らず前述
した操舵が行える構成としてある。
ン10,10への伝動は、図示の操向ギヤ11及びピニオン12
を備える平歯車式の伝動手段に限らず、遊星歯車、傘歯
車等の適宜の歯車式の伝動手段を用いることができ、ま
た、所定の負荷条件を満たし得るならば、ベルト式等の
他の伝動手段を用いることも可能である。
枢軸となる前記キングピン10,10には、夫々に一端を固
定されたナックルアーム13,13が取付けてあり、これら
のナックルアーム13,13の他端は、左右方向に延びる棒
状のリンク部材14により連結されている。このリンク部
材14は、前述の如く、操舵モータML ,MR からの伝動
により各別のキングピン10,10を枢軸として生じる左右
の前輪1L,1Rの操向動作を、前記キングピン10,10の回
動に伴って揺動するナックルアーム13,13を介して連携
させるべく設けられている。即ち、左右の前輪1L,1R
が、各別の操舵モータML ,MR からの伝動により操向
された場合、この操向に応じて前記キングピン10,10に
固定されたナックルアーム13,13が揺動し、この揺動が
前記リンク部材14の軸長方向の移動を伴って相互に伝達
される。
制御部3からの動作指令に従って駆動制御される。これ
により操舵される左右の前輪1L,1Rの実舵角は、前記操
舵モータML ,MR に付設されたロータリエンコーダ等
の回転角検出器15により、操舵モータML ,MR の回転
角度を媒介として検出され、操舵制御部3に与えられて
いる。
携する前記リンク部材14の中途に設けた変位検出器(舵
角検出手段)16により、該リンク部材14の軸長方向の移
動量を媒介として検出され、操舵制御部3に与えられて
いる。この変位検出器16は、例えば、リンク部材14に沿
って延設されたリニアポテンシオメータにより構成する
ことができる。
10には、夫々に加わる回転トルクを検出するトルクセン
サ17,17が付設されている。これらの検出結果は、操舵
に伴って左右の前輪1L,1Rに加わる路面反力を示す信号
として操舵制御部3に与えられている。
図1中に模式的に示す如く、コラムハウジングH3 に回
転自在に支持されたコラム軸20の上端に固定されてい
る。コラムハウジングH3 は、図示しない車体の一部に
固定支持されており、該コラムハウジングH3 には、操
舵制御部3からの動作指令に従って駆動される反力モー
タM3 が付設されている。反力モータM3 は、コラムハ
ウジングH3 の内部において前記コラム軸20に伝動構成
されており、該コラム軸20及びステアリングホイール2
には、前記反力モータM3 の回転力が、操舵のためのス
テアリングホイール2の回転操作の方向と逆向きの反力
として加えられるようになしてある。
ール2に加えられる操舵トルクは、コラムハウジングH
3 の中途部に付設されたトルクセンサ21により検出さ
れ、またステアリングホイール2の操作量は、トルクセ
ンサ21の一側に配した操舵角センサ22により検出されて
おり、これらの検出結果は、ステアリングホイール2の
操作状態を示す信号として操舵制御部3に与えられてい
る。
ヨーレート、横加速度等、走行状態センサ23により検出
される車両の走行状態を示す種々の信号が与えられてい
る。また、操舵制御部3の入力側には、運転者により操
作されるモード選択スイッチ24が接続されている。
の制御は、例えば、前記操舵角センサ22により検出され
るステアリングホイール2の操作量を予め設定された制
御マップに適用して目標舵角を求め、この目標舵角と前
記回転角検出器15,15により検出される左右の前輪1L,
1Rの実舵角との偏差を解消すべく動作指令を発するフィ
ードバック制御により行われる。前記制御マップは、運
転者の好みに応じた操舵特性を得るべく複数用意されて
おり、これらの制御マップは、前記モード選択スイッチ
24の操作に応じて切換え使用されるようになしてある。
行状態は、前述の如く求められる目標舵角の補正に用い
られる。この補正は、例えば、車速の増大に伴って目標
舵角を減じ、ヨーレート及び横加速度により定まる車両
の旋回程度の増大に伴って目標舵角を減じるように行わ
れる。これにより前記目標舵角は、高速走行中に小、低
速走行中に大となり、また旋回走行中には、急旋回とな
るに従って小さくなり、このような目標舵角に基づく操
舵モータML ,MR の前述した制御により左右の前輪1
L,1Rが操舵され、走行状態に応じた操舵特性が得られ
るようになる。
操舵モータML ,MR のフェイルの有無を判定する。こ
の判定は、例えば、操舵モータML ,MR の駆動電流を
所定のサンプリング周期にて取込み、これらを相互に比
較し、またこれらの時間的な変化を監視する等、各種の
モータにおいて通常行われているフェイル判定の手法を
用いて行えばよい。
のいずれかがフェイル状態にあると判定された場合、操
舵制御部3は、フェイル状態にある操舵モータ、例え
ば、操舵モータML の駆動により対応する前輪1Lの操舵
が誤ってなされ、不安定な操舵状態となることを防止す
べく、該操舵モータML に対する制御動作を禁じ、他方
の操舵モータMR の制御動作を継続する。
左右の前輪1L,1Rが夫々のナックルアーム13,13間に架
設されたリンク部材14により連携させてある。従って、
前述の如く、例えば、左側の前輪1Lに付設された操舵モ
ータML がフェイル状態となった場合においても、制御
動作が継続される他方の操舵モータMR からの伝動によ
る右側の前輪1Rの操舵が、該前輪1Rのナックルアーム13
及びリンク部材14を介して左側の前輪1Lのナックルアー
ム13に伝達され、該ナックルアーム13の揺動により左側
の前輪1Lが操舵されることとなり、不安定な操舵状態の
発生を有効に防止することができる。
タMR のフェイル時にも全く同様になされ、この場合、
正常な操舵モータML からの伝動により左右の前輪1L,
1Rが操舵される。このような操舵は、操舵モータML ,
MR のフェイル発生時に、例えば、走行中の車両を安全
な路肩に寄せて停止するまでの緊急の操舵を可能とすべ
くなされるものである。従って前記リンク部材14は、短
時間の操舵負荷に耐え得る強度を有しておればよく、ま
たナックルアーム13,13との間の連結も単純なピン止め
により簡易に実現することができ、このようなリンク部
材14の配設による操舵装置の重量増加及び構成の複雑化
は軽微である。
いずれかのフェイル発生時に、前述した動作と共に、図
示しない警報手段に警報出力を行わせ、正常な操舵が行
えなくなっていることを運転者に報知して、前述した緊
急の操舵を促すようにするのが望ましい。
材14は、正常な操舵がなされている間にも左右の前輪1
L,1Rの操舵に応じて軸長方向に移動する。この移動
は、リンク部材14の中途に設けた前記変位検出器16によ
って検出されており、該変位検出器16の出力を逐次累積
することにより左右の前輪1L,1Rの実舵角を求めること
ができる。操舵制御部3において、以上の如く求められ
る実舵角は、前記回転角検出器15,15のフェイル発生時
に、操舵モータML ,MR の前述したフィードバック制
御のために代替使用される。
れらの出力履歴を参照し、例えば、サンプリング時点毎
の出力の差が、予め設定された正常範囲から外れている
ことを条件として行わせることができる。このように、
リンク部材14の中途に配した変位検出器16により、前記
リンク部材14の軸方向の移動量を媒介として実舵角を検
出する構成としたから、前述した操舵制御のために不可
欠な実舵角の検出が二重になされ、実舵角の誤検出に起
因する操舵不能の発生を未然に防止することができる。
なお、前記変位検出器16による実舵角の検出値を通常制
御時に使用し、回転角検出器15,15による実舵角の検出
値をフェイルセーフのために使用することも可能であ
る。
2の実施の形態の全体構成を示す模式図である。この車
両用操舵装置は、図1におけると同様、操向用の車輪と
しての左右の前輪1L,1Rと、これらの夫々に操舵力を加
える操舵モータ(操舵アクチュエータ)ML ,MR と、
操舵手段としてのステアリングホイール2と、該ステア
リングホイール2の回転操作に応じて前輪1L,1Rを操舵
せしめるべく、前記操舵モータML ,MR を駆動制御す
る操舵制御部3とを備えてなる。
の前輪1L,1Rと、夫々の操舵モータML ,MR との間の
伝動系の構成にある。左右の前輪1L,1Rのキングピン1
0,10に取付けられたナックルアーム13,13は、前記リ
ンク部材14との連結部の逆側に向けて延長されており、
これらの延長端には、夫々の近傍に配設されたボールね
じ機構4,4のねじ軸40,40が連結されている。ボール
ねじ機構4,4のナット部材41,41は、夫々の外周に一
体形成された大傘歯車42,42を備え、これらの大傘歯車
42,42は、前記操舵モータML ,MR の出力端に嵌着さ
れた小傘歯車43,43に噛合させてある。
回転は、小傘歯車43,43及び大傘歯車42,42による減速
を経て各別のナット部材41,41に伝達され、これらのナ
ット部材41,41の回転が夫々のねじ軸40,40の軸長方向
の移動に変換され、これらの移動により前記ナックルア
ーム13,13が押し引きされ、各別のキングピン10,10回
りに揺動し、この揺動に応じて左右の前輪1L,1Rが各別
に操舵される。
は、操舵モータML ,MR に付設された回転角検出器1
5,15と、左右の前輪1L,1Rを連携するリンク部材14に
付設された変位検出器16により検出され、操舵制御部3
に与えられている。その他の部分の構成は、図1に示す
第1の実施の形態と同様であり、対応する部分に同一の
参照符号を付して説明を省略する。
1L,1Rを各別に操舵する操舵アクチュエータとして操舵
モータML ,MR が用いられているが、前記操舵アクチ
ュエータとして油圧アクチュエータを用いることも可能
である。
3の実施の形態の全体構成を示す模式図であり、本図に
示す車両用操舵装置は、左右の前輪1L,1Rの夫々に操舵
力を加える操舵アクチュエータとして油圧シリンダ
SL ,SR を備えている。左右の前輪1L,1Rのキングピ
ン10,10に取付けられたナックルアーム13,13は、図2
に示す実施の形態と同様、前記リンク部材14との連結部
の逆側に向けて延長されており、これらの延長端は、夫
々の近傍に配設された前記油圧シリンダSL ,SRの出
力ロッドに連結されている。
向切換弁VL ,VR を介して油圧源としての油圧ポンプ
Pに接続されており、該油圧ポンプPから前記電磁方向
切換弁VL ,VR の動作に応じて給排される圧油の作用
により進退動作するようになしてある。
切換弁VL ,VR に対してなされ、前記油圧シリンダS
L ,SR の進退動作は、互いに逆向きに生じ、この進退
動作により夫々のナックルアーム13,13が押し引きさ
れ、各別のキングピン10,10回りに揺動して左右の前輪
1L,1Rが同向きに操舵される。
は、油圧シリンダSL ,SR に付設された変位検出器1
8,18によりこれらの進退量を媒介として検出され、ま
た、左右の前輪1L,1Rを連携するリンク部材14に付設さ
れた変位検出器16により、該リンク部材14の移動量を媒
介として検出されており、これらの検出結果が操舵制御
部3に与えられている。その他の部分の構成は、図1及
び図2に示す第1,第2の実施の形態と同様であり、対
応する部分に同一の参照符号を付して説明を省略する。
いても、左右の前輪1L,1Rが夫々のナックルアーム13,
13間に架設されたリンク部材14により連携させてあるこ
とから、左右の操舵アクチュエータの一方がフェイル状
態になった場合であっても、正常動作が可能な他方の操
舵アクチュエータからの伝動により、前輪1L,1Rを操舵
することができ、不安定な操舵状態の発生を有効に防止
することができる。
検出器16により検出されており、この検出結果により左
右の前輪1L,1Rの実舵角を求め、回転角検出器15,15又
は変位検出器18のフェイル発生時に代替使用することが
でき、センサ故障に起因する操舵不能の発生を未然に防
止することができる。
前輪1L,1Rを操舵可能な車輪として備える構成について
述べたが、本発明は、左右の後輪を操向可能な車輪とす
る車両、左右の前後輪を操向可能な車輪とする車両にお
いても適用可能である。
舵装置においては、操向可能な車輪に各別に付設された
操舵アクチュエータがフェイル状態に陥ったとき、該操
舵アクチュエータが付設された車輪を、リンク部材を介
して伝達される他の操舵アクチュエータの動作により操
舵することができ、不安定な操舵状態の発生を有効に防
止することが可能となり、また前記リンク部材は、非常
時に最小限の連携を果たし得ればよく、簡素な構成によ
り実現することができる。
携するリンク部材の移動量に基づいて検出したから、例
えば、操舵アクチュエータの制御動作のために各車輪に
設けた舵角検出手段のフェイルセーフ用として用い、セ
ンサ故障に起因する操舵不能の発生を未然に防止するこ
とが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
態の全体構成を示す模式図である。
態の全体構成を示す模式図である。
態の全体構成を示す模式図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 操向可能に支持された複数の車輪に各別
に付設された操舵アクチュエータと、これらの操舵アク
チュエータの動作を操舵手段の操作に応じて制御する制
御手段とを備える車両用操舵装置において、 前記複数の車輪を相互に連携するリンク部材を備えるこ
とを特徴とする車両用操舵装置。 - 【請求項2】 前記リンク部材により連携された車輪の
舵角を、該リンク部材の移動量に基づいて検出する舵角
検出手段を備える請求項1記載の車両用操舵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001370622A JP2003170849A (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 車両用操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001370622A JP2003170849A (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 車両用操舵装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003170849A true JP2003170849A (ja) | 2003-06-17 |
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|---|---|---|---|
| JP2001370622A Pending JP2003170849A (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 車両用操舵装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003170849A (ja) |
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