(57)【要約】【課題】安価かつ小型にして操作側モータ及び操舵側モータの駆動制御を高精度に行える車両操舵装置を提供する。【解決手段】ステアリングシャフト１と、回転操作部材２と、操作角検出手段３と、操作側モータ４と、変速機構５と、操舵機構６と、操舵軸７と、操舵側モータ８と、操舵角検出手段９と、制御手段１０とをもって車両操舵装置を構成する。操作角検出手段３の回転部を操作側モータ４のモータ軸４ａに取り付ける。【選択図】図１
2005329886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトを回転操作する回転操作部材と、前記回転操作部材の操作角を検出し操作角信号を出力する操作角検出手段と、前記ステアリングシャフトを介して前記回転操作部材に操作反力を付与する操作側モータと、前記ステアリングシャフトと前記操作側モータとの間に介設され、前記操作側モータで発生した操作反力を減速して前記ステアリングシャフトに伝達する変速機構と、伝達機構を介して車軸の操舵角を変更する操舵側モータと、前記車軸の操舵角を検出し操舵角信号を出力する操舵角検出手段と、前記操作角信号及び前記操舵角信号に基づいて前記操作側モータの駆動信号及び前記操舵側モータの駆動信号を生成する制御手段とを備えた車両操舵装置であって、
前記操作角検出手段の回転部が前記操作側モータのモータ軸に取り付けられていることを特徴とする車両操舵装置。
【請求項２】
前記操作角検出手段から出力される操作角信号を前記制御手段が要求する形式に変換して前記制御手段に供給する信号変換手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両操舵装置。
【請求項３】
前記制御手段から出力される前記操作側モータの駆動信号を前記操作側モータが要求する形式に変換して前記操作側モータに供給する信号変換手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両操舵装置。
【請求項４】
前記操作角検出手段としてエンコーダを用いると共に、前記制御手段は、前記操作角信号に応じて変化する前記駆動信号で前記操作側モータの駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイワイヤ方式の車両操舵装置に係り、特に、操舵機構に設けられた操舵側モータ及び回転操作部材に操作反力を付与する操作側モータの駆動制御を高精度化する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両操舵装置としては、ステアリングシャフトと操舵機構とを機械式の動力伝達機構を介して接続したメカニカル方式の車両操舵装置が利用されているが、近年、かかる構成に代えて、ステアリングシャフトの回転状態を電気信号に変換し、この電気信号に基づいて操舵機構に設けられた操舵側モータの駆動を制御し、操舵機構の操舵を行うと共に、ステアリングシャフトの回転操作部材に操作反力を付与する操作側モータの駆動を制御し、回転操作部材に所要の操作反力を付与するバイワイヤ方式の車両操舵装置が提案されている。
【０００３】
図４は、従来より提案されているバイワイヤ方式の車両操舵装置の一例を示す構成図であって、ステアリングシャフト１と、ステアリングシャフト１を回転操作するステアリングホイールなどの回転操作部材２と、回転部がステアリングシャフト１に取り付けられ、回転操作部材２の操作角を検出する操作角検出手段３と、ステアリングシャフト１を介して回転操作部材２に操作反力を付与する操作側モータ４と、ステアリングシャフト１と操作側モータ４との間に介設され、操作側モータ４で発生した操作反力を減速してステアリングシャフト１に伝達する変速機構５と、操舵機構６に備えられた車軸の操舵軸７と、操舵軸７を回転駆動する操舵側モータ８と、車軸の操舵角を検出する操舵角検出手段９と、操作角検出手段３から出力される操作角信号θ１及び操舵角検出手段９から出力される操舵角信号θ２に基づいて操作側モータ４の駆動信号Ｍ１及び操舵側モータ８の駆動信号Ｍ２を生成して出力する制御手段１０を有している。なお、操舵機構６は、操舵軸７に固着されたピニオンギア１１と、ピニオンギア１１と噛み合わされるラック歯が形成されたラック軸１２と、ラック軸１２によって駆動される車軸１３を含むリンク機構１４とをもって構成される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
制御手段１０は、操作角信号θ１に基づいて操作側モータ４の駆動信号Ｍ１を生成して出力する。これにより回転操作部材２には、メカニカル方式の車両操舵装置と同様に、その操作量及び操作方向に応じた操作反力が付与される。また、制御手段１０は、操作角信号θ１と操舵角信号θ２とに基づいて操舵側モータ８の駆動信号Ｍ２を生成して出力する。これにより操舵機構６は、メカニカル方式の車両操舵装置と同様に、回転操作部材２の操作量及び操作方向並びに路面状態等に応じて操舵される。
【特許文献１】特開２００３−２５２２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両操舵装置は、重要な保安装置であるため、操作側モータ４及び操舵側モータ８の駆動制御を高精度に行うことが特に強く供給される。そして、操作側モータ４及び操舵側モータ８の駆動制御を高精度に行うためには、高性能の操作角検出手段３を備えるか、ステアリングシャフト１と操作角検出手段３の回転部との間に増速機構を設け、ステアリングシャフト１の単位回転角度当たりの信号変化を大きくする必要がある。
【０００６】
しかしながら、高性能の操作角検出手段３を備えることは、車両操舵装置ひいては車両が高コスト化するので好ましくない。また、ステアリングシャフト１と操作角検出手段３の回転部との間に増速機構を設けることは、車両操舵装置が大型化し、ステアリング回りの車室空間を狭めるので、やはり好ましくない。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の要請に対処するためになされたものであって、その目的は、安価かつ小型にして操作側モータ及び操舵側モータの駆動制御を高精度に行える車両操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記の課題を解決するため、ステアリングシャフトを回転操作する回転操作部材と、前記回転操作部材の操作角を検出し操作角信号を出力する操作角検出手段と、前記ステアリングシャフトを介して前記回転操作部材に操作反力を付与する操作側モータと、前記ステアリングシャフトと前記操作側モータとの間に介設され、前記操作側モータで発生した操作反力を減速して前記ステアリングシャフトに伝達する変速機構と、伝達機構を介して車軸の操舵角を変更する操舵側モータと、前記車軸の操舵角を検出し操舵角信号を出力する操舵角検出手段と、前記操作角信号及び前記操舵角信号に基づいて前記操作側モータの駆動信号及び前記操舵側モータの駆動信号を生成する制御手段とを備えた車両操舵装置であって、前記操作角検出手段の回転部が前記操作側モータのモータ軸に取り付けられているという構成にした。
【０００９】
ステアリングシャフトと操作側モータとの間に介設される変速機構は、操作側モータで発生した操作反力を減速してステアリングシャフトに伝達するものであるので、操作側モータのモータ軸に操作角検出手段の回転部を連結すると、前記変速機構は操作角検出手段に関して増速機構として作用する。したがって、操作側モータのモータ軸に操作角検出手段の回転部を取り付けることにより、ステアリングシャフトと操作角検出手段の回転部との間に前記変速機構と異なる別個の増速機構を備える必要がないので、車両操舵装置を大型化することなく操作側モータ及び操舵側モータの駆動制御を高精度化することができる。また、操作角検出手段の回転部を増速機構を介して回転駆動するので、高性能の操作角検出手段を備えることなく操作側モータ及び操舵側モータの駆動制御を高精度化することができ、車両操舵装置の低コスト化と高性能化とを図ることができる。
【００１０】
また、本発明は、前記構成の車両操舵装置において、前記操作角検出手段から出力される操作角信号を前記制御手段が要求する形式に変換して前記制御手段に供給するという構成にした。また、前記制御手段から出力される前記操作側モータの駆動信号を前記操作側モータが要求する形式に変換して前記操作側モータに供給する信号変換手段を備えるという構成にした。
【００１１】
車両には、車両メーカーや車種等により、取り扱う信号の形式が異なる各種の制御手段が備えられている。従来においては、各制御手段に適合する各種の車両操舵装置が車両操舵装置メーカーにより提供されているが、この場合には、生産ラインが複雑化し、車両操舵装置が高コスト化する。これに対して、操作角検出手段から出力される操作角信号を制御手段が要求する形式に変換して制御手段に供給したり、制御手段から出力される操作側モータの駆動信号を操作側モータが要求する形式に変換して操作側モータに供給する信号変換手段を備えると、操作角検出手段、操作側モータ及び制御手段を共用化できるので、車両操舵装置の低コスト化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明は、前記構成の車両操舵装置において、前記操作角検出手段としてエンコーダを用いると共に、前記制御手段は、前記操作角信号に応じて変化する前記駆動信号で前記操作側モータの駆動制御を行うという構成にした。
【００１３】
エンコーダはデジタル式の操作角検出手段であるので、出力される操作角信号の分解能が低い場合には、回転操作部材に付与される操作反力を連続的かつ滑らかに制御することができない。しかし、エンコーダの回転部を操作側モータのモータ軸に取り付けると出力される操作角信号の分解能を高めることができるので、この高分解能の操作角信号に応じて変化する駆動信号で操作側モータの駆動制御を行うことにより、回転操作部材に付与される操作反力を連続的かつ滑らかに制御することができる。よって、停車中にハンドル操作を行った場合に生じるゴツゴツ感を解消することができ、また、走行中に路面状態等に応じた精密な操作反力を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の車両操舵装置は、変速機構を介してステアリングシャフトに連結された操作側モータのモータ軸に操作角検出手段の回転部を取り付けたので、ステアリングシャフトと操作角検出手段の回転部とを連結するための別個の増速機構が不要になり、車両操舵装置を大型化することなく操作側モータ及び操舵側モータの駆動制御を高精度化することができる。また、操作角検出手段の回転部を増速機構を介して回転駆動するので、高性能の操作角検出手段を備えることなく操作側モータ及び操舵側モータの駆動制御を高精度化することができ、車両操舵装置の低コスト化と高性能化とを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る車両操舵装置の実施形態例を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る車両操舵装置の構成図、図２は実施形態例に係る操作角検出手段の出力特性を従来技術と比較して示すグラフ図、図３は他の実施形態例に係る車両操舵装置の構成図である。
【００１６】
図１に示すように、本例の車両操舵装置は、基本的な構成に関しては図４に示した従来例に係る車両操舵装置と同じであり、ステアリングシャフト１と、回転操作部材２と、操作角検出手段３と、操作側モータ４と、変速機構５と、操舵機構６と、車軸の操舵軸７と、操舵側モータ８と、操舵角検出手段９と、制御手段１０とを有しており、操舵機構６は、操舵軸７に固着されたピニオンギア１１と、ピニオンギア１１と噛み合わされるラック歯が形成されたラック軸１２と、ラック軸１２によって駆動される車軸１３を含むリンク機構１４とをもって構成されている。
【００１７】
図１と図４との比較から明らかなように、本例の車両操舵装置は、操作角検出手段３の回転部を操作側モータ４のモータ軸４ａに取り付けたことを特徴とする。なお、操作角検出手段３としては、デジタル式のエンコーダやアナログ式のポテンショメータ等を用いることができ、操作角検出手段３としてエンコーダが用いられる場合には、コードパターンが形成されたコード板が操作側モータ４のモータ軸４ａに取り付けられ、操作角検出手段３としてポテンショメータが用いられる場合には、抵抗パターンが形成された抵抗基板又は摺動子が取り付けられた回転板が操作側モータ４のモータ軸４ａに取り付けられる。
【００１８】
前述のように、ステアリングシャフト１と操作側モータ４との間に介設される変速機構５は、操作側モータ４で発生した操作反力を減速してステアリングシャフト１に伝達するものであるので、操作側モータ４のモータ軸４ａに操作角検出手段３の回転部を連結すると、変速機構５は操作角検出手段３に関して増速機構として作用する。したがって、操作角検出手段３がポテンショメータである場合には、図２に示すように、本実施形態例に係る車両操舵装置における回転操作部材２の単位回転角度に対する操作角信号θ１の変化量は、操作角検出手段３の回転部がステアリングシャフト１に取り付けられた従来例に係る車両操舵装置に対して、変速機構５が有する増速比だけ増加する。また、操作角検出手段３がエンコーダである場合には、回転操作部材２の単位回転角度に対する操作角信号θ１のコード数が変速機構５が有する増速比だけ増加する。
【００１９】
よって、安価な操作角検出手段３を用いて操作側モータ４及び操舵側モータ８の駆動制御の高精度化を図ることができる。また、ステアリングシャフト１と操作角検出手段３の回転部との間に変速機構５以外の増速機構を備える必要がないので、車両操舵装置の大型化及び高コスト化を防止することができる。さらには、操作角検出手段３としてエンコーダを用いた場合にも、回転操作部材２に付与される操作反力を連続的かつ滑らかに制御することができ、停車中にハンドル操作を行った場合に生じるゴツゴツ感を解消できると共に、走行中に路面状態等に応じた精密な操作反力を得ることができる。
【００２０】
次に、本発明に係る車両操舵装置の他の実施例を、図３に基づいて説明する。
【００２１】
図３に示すように、本例の車両操舵装置は、操作角検出手段３及び操作側モータ４と制御手段１０との間に、操作角検出手段３から出力される操作角信号θ１を制御手段１０が要求する形式の操作角信号θ１′に変換して制御手段１０に供給すると共に、制御手段１０から出力される操作側モータ４の駆動信号Ｍ１′を操作側モータ４が要求する形式の駆動信号Ｍ１に変換して操作側モータ４に供給する信号変換手段１５を備えたことを特徴とする。
【００２２】
例えば、操作角検出手段３としてエンコーダなどのデジタル信号を出力するものが備えられている場合において、制御手段としてアナログ信号の入力を要求するものが備えられている場合、信号変換手段１５は、デジタル操作角信号θ１をアナログ操作角信号θ１′に変換して制御手段１０に供給する。また、操作角検出手段３として低分解能品が備えられている場合において、制御手段として高分解能の信号の入力を要求するものが備えられている場合、信号変換手段１５は、低分解能の操作角信号θ１を高分解能の操作角信号θ１′に変換して制御手段１０に供給する。さらに、操作側モータ４として定格電流が低い小型のモータが備えられている場合において、制御手段として定格電流が高い大型のモータに適合するモータ駆動電力を出力するものが備えられている場合、信号変換手段１５は、大電力信号Ｍ１′を小電力信号Ｍ１に変換して操作側モータ４に供給する。操作角検出手段３及び操作側モータ４と制御手段１０とがそれぞれ上記とは逆の関係にある場合にも、信号変換手段１５によって信号の変換が行われる。
【００２３】
このように、本例の車両操舵装置は、操作角検出手段３から出力される操作角信号θ１を制御手段１０が要求する形式の信号θ１′に変換して制御手段１０に供給すると共に、制御手段１０から出力される操作側モータ４の駆動信号Ｍ１′を操作側モータ４が要求する形式の信号Ｍ１に変換して操作側モータに供給する信号変換手段１５を備えたので、操作角検出手段３、操作側モータ４及び制御手段を共用化することができ、車両操舵装置の低コスト化を図ることができる。
【００２４】
なお、前記各実施形態例においては、操作角検出手段３の回転部を直接操作側モータ４のモータ軸４ａに取り付けたが、かかる構成に代えて、操作角検出手段３の回転部と操作側モータ４のモータ軸４ａとの間に、モータ軸４ａに取り付けられた大歯車と回転部に取り付けられた小歯車との組合せからなる変速機構を更に設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態例に係る車両操舵装置の構成図である。
【図２】実施形態例に係る操作角検出手段の出力特性を従来技術と比較して示すグラフ図である。
【図３】他の実施形態例に係る車両操舵装置の構成図である。
【図４】従来例に係る車両操舵装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    ステアリングシャフト
２    回転操作部材
３    操作角検出手段
４    操作側モータ
５    変速機構
６    操舵機構
７    操舵軸
８    操舵側モータ
９    操舵角検出手段
１０    制御手段
【図１】
2005329886.tif 000003
【図２】
2005329886.tif 000004
【図３】
2005329886.tif 000005
【図４】
2005329886.tif 000006