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1. (CN101223074) Steering apparatus for vehicle
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车辆用转向装置


技术领域
本发明涉及采用了断开方向盘(操纵装置)和转向机构的机械连接,并基于对方向盘的操作量进行了变换的电信号来驱动转向机构并对车轮进行转向的方式,即所谓线控转向(SBW)方式的车辆用转向装置。
背景技术
作为采用了线控转向(SBW)方式的现有的车辆用转向装置,具有下述专利文献1公开的装置。该车辆用转向装置具备:由驾驶员操作的方向盘;作为电信号检测该方向盘的操作量的转向角传感器;可改变车轮转向角的转向机构;可机械连接方向盘和转向机构之间的连接机构;以及在SBW模式下基于转向角传感器的检测电信号对转向机构的转向马达进行控制的SBW控制部。SBW控制部在转向马达发生故障时使连接机构处于连接状态,并可机械改变车轮转向角。
连接机构用电磁离合器、摩擦离合器、及啮合离合器等构成。SBW控制部通过利用动作指令信号来控制连接机构的驱动电路,从而转换连接机构的切断状态和连接状态。
在上述结构中,在一般情况下,SBW控制部使连接机构处于切断状态,并使方向盘和转向机构的机械连接处于切断状态。并且,SBW控制部在操作方向盘时,按照转向角传感器检测出的电量来驱动转向机构,并使车轮(未图示)转向。
在判断到转向马达等发生了故障的情况下,SBW控制部对连接机构的驱动电路输出动作指令信号并将连接机构从切断状态转换为连接状态,停止利用转向角传感器检测出的电量所进行的转向机构的控制。并且,方向盘的操作力通过连接装置传送到转向机构,利用转向机构使车轮(未图示)转向。
这样在上述现有例的SBW方式的车辆用转向装置中,在系统故障时,通过利用了机械连接机构的后备系统可进行车轮的转向。
专利文献1:日本特开2002-225733号公报。
发明内容
在上述现有的车辆用转向装置中,构成为通过SBW控制部向连接机构的驱动电路输出动作指令信号可对连接机构的状态进行改变的结构。由此,并没有构成为在向SBW控制部的电源供给因某种理由而停止时,SBW控制部可靠地使后备系统工作的系统。
于是,本发明是为了解决上述问题而提出的,其目的是提供在系统故障时等,后备系统可靠地工作的车辆用转向装置。
本发明是可执行利用断开与操纵装置的机械连接而设置的转向机构对车轮进行转向的线控转向模式的车辆用转向装置。本发明的车辆用转向装置,具备:机械连接操纵装置和转向机构之间的连接机构;以及线控转向控制部,该线控转向控制部在线控转向模式时使连接机构处于切断状态并基于操纵装置的操作量来控制转向机构,在判断到无法正常执行线控转向模式时使连接机构处于连接状态,并转换为线控转向后备模式。连接机构构成为,在通电时处于切断状态,而在非通电时处于连接状态。线控转向控制部在发动机起动时检查是否可正常执行线控转向模式,且在发动机工作时总是检查是否可正常执行线控转向模式。
根据本发明,由于连接机构在非通电时处于连接状态,所以在向线控转向控制部的电源供给停止的情况下,能够可靠地使连接机构处于连接状态,并后备系统工作。并且,由于在发动机起动时和发动机工作中检查是否可正常执行线控转向模式,所以在系统故障时等能够可靠地使后备系统工作。
在这里,在判断到无法正常执行线控转向模式的情况下,最好通过断开线控转向控制部自身的电源,停止对连接机构的通电。如果这样的话,在利用连接机构的后备系统的工作中,由于对线控转向控制部的电源是断开的,所以线控转向控制部不会进行异常控制。
无法正常执行线控转向模式的情况,包括线控转向系统发生异常的情况和车辆电气安装系统发生异常的情况。因此,由于在车辆电气安装系统发生故障时后备系统也工作,所以可机械连接操纵装置和转向机构并操纵车辆进行紧急避难。
或者,线控转向控制部最好是在发动机起动时开始向车辆供给电源时,向连接机构通电使连接机构处于切断状态之后,检查是否可正常执行线控转向模式,在判断到可正常执行线控转向模式的情况下,继续进行向连接机构的通电并保持连接机构的切断状态,在判断到无法正常执行线控转向模式的情况下,停止向连接机构的通电并使连接机构处于连接状态。这样,在选择了发动机起动时,在判断到可正常执行线控转向模式的情况下,不必等待便可立即使线控转向系统工作。
附图说明
图1表示本发明的一个实施方式,是车辆用转向装置的整体概要构成图。
图2表示本发明的一个实施方式,是电磁离合器机构的主要部分剖视图。
图3表示本发明的一个实施方式,是图2的III-III线剖视图。
图4表示本发明的一个实施方式,是发动机起动时的流程图。
图5表示本发明的一个实施方式,是发动机工作时的流程图。
图6表示本发明的一个实施方式,是表示SBW系统和SBW后备系统的状态的图。
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的一个实施方式。
如图1所示,车辆用转向装置1具备:[a]由驾驶员操作的方向盘(操纵装置)2;[b]作为电信号检测该方向盘2的操作量的转向角传感器3;[c]检测方向盘2的转矩的转矩传感器4;[d]对方向盘2施加反作用力的转向反力施加机构5;[e]改变车轮10转向角的转向机构6;[f]通过电缆7机械连接方向盘2和转向机构6之间的电磁离合器(连接机构)8;[g]除了上述转矩信号、转向角信号之外,作为车辆网络信号输入车速(V)信号、偏转角速度(ω)信号、横向加速度(G)信号等的SBW控制部9;以及[h]对它们供给电源的电池30。
电磁离合器8在其连接状态下将方向盘2的操作量传送到电缆7,基于其机械输入量由转向机构6进行车轮10的转向。电磁离合器8由SBW控制部9来控制,通电时处于切断状态,非通电时处于连接状态。
SBW控制部9在电磁离合器8处于切断状态即SBW模式时,基于转向角传感器3的转向角信号来控制转向机构6,并按照方向盘2的操作量利用设置在转向机构6上的转向驱动器(未图示)进行车轮10的转向。另外,SBW控制部9基于转矩传感器4的转矩信号等控制转向反力施加机构5,并能够以适当的转矩操作方向盘2。另外,SBW控制部9在判断到因车辆电气安装系统异常、SBW系统异常等而无法正常执行SBW模式时,进行向SBW后备模式的转换,将电磁离合器8从切断状态转换为连接状态。
也就是说,车辆用转向装置1具备执行SBW模式的SBW系统和执行SBW后备模式的SBW后备系统。
其次,对电磁离合器8的结构进行详细说明。如图2及图3所示,电磁离合器8具备:通过轴承12旋转自如地支撑在壳体11上且与方向盘2一侧的输出轴2a(图1所示)连接的旋转轴13;和通过轴承14并在旋转轴13的同轴上旋转自如地支撑在壳体11上的输出滑轮15。在输出滑轮15上卷绕有连接在转向机构6上的电缆7的内部电缆31,将后述内周齿轮环17的旋转传递到转向机构6。在旋转轴13的一端设有突出部13a,在该突出部13a的外周突出设置圆弧状的旋转突起16。
内周齿轮环17在与旋转轴13相对的位置上固定在输出滑轮15上,并以旋转轴13的中心轴为旋转中心旋转自如地被支撑。在内周齿轮环17的内周设有内周齿17a。外周齿轮环18具有旋转轴13的突出部13a所贯通的中心孔19,并配置在旋转轴13和内周齿轮环17的内周齿17a之间。在外周齿轮环18的外周面上设有外周齿18a。中心孔19形成为比旋转轴13的突出部13a的外径大,外周齿轮环18设定成在相对于内周齿轮环17偏心的位置上外周齿18a与内周齿17a啮合。
如图3详细表示的那样,锁定部件20配置在旋转轴13的外周和外周齿轮环18之间的间隙内,并以通过该锁定部件20使外周齿轮环18的外周齿18a与内周齿17a啮合的方式位于偏心位置上。锁定部件20由一对锁定片20a、20a构成,各锁定片20a、20a的一端与旋转突起16接近配置。卷轴23不进入到一对锁定片20a、20a之间,且一对锁定片20a、20a彼此抵接的状态就是解开状态。另一方面,如图3所示,卷轴23进入到一对锁定片20a、20a之间,且一对锁定片20a、20a彼此相互分离的状态就是锁定位置。
在解开位置,各锁定片20a没有嵌入到外周齿轮环18和突出部13a之间,即使旋转轴13旋转,一对锁定片20a、20a被旋转突起16按压并相对外周齿轮18滑动的同时进行旋转。这时,外周齿轮环18通过20a、20a与内周齿轮环17啮合的同时旋转。在锁定位置,各锁定片20a嵌入到外周齿轮环18和突出部13a之间。再有,由于外周齿18a与内周齿17a啮合,所以锁定片20a。20a限制外周齿轮环18的径向动作,使从旋转轴13的突起部13a的外周到外周齿轮环18的齿部18a的距离为固定。其结果,当旋转轴13旋转时,一对锁定片20a、20a及外周齿轮环18a一体旋转,利用齿轮的啮合并通过内周齿轮环17使输出滑轮15旋转。
再有,在一对锁定片20a、20a上挂有弹性圈21。利用该弹性圈21的弹力,对一对锁定片20a、20a向相互离开的锁定方向加力。但是,该弹力是小到利用来自旋转突起16的按压力而使锁定片20a向解开方向移动的程度的力。也就是说,弹性圈21用于防止一对锁定片20a、20a的晃动。
如图2及图3所示,卷轴23设置在旋转轴13上,位于一对锁定片20a、20a的旋转轨迹上且配置在一对锁定片20a、20a之间。旋转轴13和一对锁定片20a、20a总是同步旋转,所以卷轴23和一对锁定片20a、20a的相对位置不会发生变化。并且,卷轴23设置成利用电磁螺线管24的接通和断开在一对锁定片20a、20a之间自如进退。卷轴23的前端随着向前端形成为逐渐变细,从而可顺利且可靠地进入一对锁定片20a、20a之间。
电磁螺线管24具备向锁定方向对卷轴23进行加力的弹簧25和利用电磁力使卷轴23向解开方向移动的电磁铁26。电磁铁26由电磁线圈27和铁心28构成。
电磁螺线管24通过对电磁线圈27进行通电而接通,在接通时卷轴23被电磁铁26吸引而被引入到解开位置。在旋转轴13旋转时,一对锁定片20a、20a通过旋转突起16相互抵接且旋转(弹性圈21的弹力较弱,一对锁定片20a、20a通过旋转突起16容易抵接)。利用与旋转轴13一同旋转的一对锁定片20a、20a,外周齿轮环18在改变与内周齿轮环17的啮合位置的同时进行旋转。这时,一对锁定片20a、20a和外周齿轮环18滑动。由此,在对电磁螺线管24通电时,电磁离合器8处于切断状态。
电磁螺线管24通过不对电磁线圈24进行通电而断开,在断开时卷轴23因弹簧25的弹力而突出并位于锁定位置。当卷轴23位于锁定位置时,一对锁定片20a、20a位于锁定位置,一对锁定片20a、20a嵌入到突起部13a和外周齿轮环18之间。即、外周齿轮环18与旋转轴13一体旋转。在这里,由于外周齿轮环18已经与内周齿轮环17啮合,所以瞬间与旋转轴13构成一体且外周齿轮环18和内周齿轮环17旋转。由此,方向盘2的操作力通过电磁离合器8及电缆7而传递到转向机构6。由此,在没有对电磁元件24进行通电时,电磁离合器8处于连接状态。
其次,基于图4及图5对上述车辆用转向装置1的作用进行说明。
如图4所示,在发动机停止状态中,对SBW后备系统的电源供给为断开,电磁离合器8的电磁螺线管24为断开,卷轴23突出并位于锁定位置,由此,SBW后备系统处于接通状态(步骤S1~S4)。
在选择ACC(附件)时,来自电池30的电源供给到SBW系统、SBW后备系统,电磁离合器8的电磁螺线管24接通,卷轴23移动到解开位置,由此,SBW后备系统断开(步骤S5~S11)。
其次,SBW控制部9判断是否可正常执行SBW系统(步骤S12)。是否可正常执行SBW系统是通过检查SBW系统内有无异常和车辆电气安装系统有无异常而进行判断的。SBW系统是否有异常的检查如下进行,例如访问转向角传感器3、转矩传感器4和转向机构6取得各种信息,检查方向盘2侧的信息和车轮10侧的信息之间是否一致,不一致的情况下判断为SBW系统异常。在来自电池30的供给电源的电压为规定水平以下的情况下,也判断为SBW系统异常。
在SBW控制部9判断到可正常执行SBW系统的情况下,允许发动机起动(步骤S13)。也就是说,SBW控制部9在判断到可正常执行SBW系统的情况下,选择SBW模式,保持对电磁线圈27的通电,并使电磁离合器8处于切断状态,并保持切断方向盘2和转向机构6的机械连接的状态。并且,SBW控制部9在操作方向盘2时,便按照转向角传感器3检测出的电量来驱动转向机构6并对车轮10进行转向。
在SBW控制部9判断到无法正常执行SBW系统的情况下,断开SBW系统。具体地说,断开对SBW系统的通电并断开对SBW后备系统的电源供给。由此,电磁离合器8的电磁螺线管24被断开,卷轴23突出并移动到锁定位置,由此SBW后备系统处于接通状态(步骤S14~S19)。并且,允许发动机起动(步骤S12)。也就是说,SBW控制部9在判断到无法正常执行SBW系统的情况下,转换为SBW后备模式。并且,停止对电磁线圈27的通电,将电磁离合器8从切断状态变为连接状态,方向盘2的操作力通过电磁离合器8传递到转向机构6,并通过转向机构6使车轮10转向。
如图5所示,SBW控制部9总是检查在发动机起动时SBW系统为接通的情况下在发动机工作中是否可正常执行SBW系统(步骤S20~S22)。
在SBW控制部9判断到可正常执行SBW系统的情况下,继续进行SBW模式。也就是说,继续进行对SBW系统的电源供给、对SBW后备系统的电源供给。并且,保持对电磁线圈27的通电并维持电磁离合器8的电磁螺线管24的接通,将卷轴23保持在解开位置,由此,继续SBW后备系统的断开(步骤S23~S27)。在SBW模式时,SBW系统的工作显示灯接通,并维持发动机驱动(步骤S28、S29)。
在SBW控制部9判断到无法正常执行SBW系统的情况下,断开SBW系统。具体地说,断开对SBW系统的电源供给,并断开对SBW后备系统的电源供给。由此,电磁离合器8的电磁螺线管24被断开,卷轴23突出并移动到锁定位置,由此,SBW后备系统接通(步骤S30~S35)。SBW后备模式时,SBW系统的工作显示灯断开,并维持发动机驱动(步骤S36、37)。
也就是说,如图6所示,在SBW系统接通的情况下,SBW后备系统被断开,在SBW系统断开的情况下,SBW后备系统被接通。
以上,根据上述车辆用转向装置1,由于电磁离合器8在非通电时处于连接状态,所以在停止对SBW控制部9的电源供给的情况下,能够可靠地使电磁离合器8处于连接状态,且SBW后备系统工作。并且,由于在发动机起动时和发动机工作中检查是否可正常执行SBW模式,所以即使是系统故障时等也可使后备系统工作。
在本实施方式中,在判断到无法正常执行SBW模式的情况下,通过断开SBW控制部9自身的电源而停止对电磁离合器8的通电,所以在利用电磁离合器8的后备系统工作中,由于对SBW控制部9的电源断开,所以SBW控制部9不会进行异常控制。也就是说,SBW后备模式时,能够可靠防止执行利用SBW模式时基于转矩传感器4的转向反力施加机构5对方向盘2的反作用力施加等。
在本实施方式中,无法正常执行SBW模式的情况包括SBW系统内发生异常的情况和车辆电气安装系统发生异常的情况,所以,即便是车辆电气安装系统发生故障的情况下SBW后备系统也工作,所以通过机械连接的转向可进行紧急避难。
在本实施方式中,SBW控制部9在发动机起动时开始对车辆供给电源时,便对电磁离合器8通电使电磁离合器8处于切断状态之后,检查是否可正常执行SBW模式。在判断到可正常执行SBW模式的情况下,继续进行对电磁离合器8的通电并保持电磁离合器8的切断状态。在判断到无法正常执行SBW模式的情况下,停止对电磁离合器8的通电使电磁离合器8处于连接状态。因此,在选择了发动机起动时,在判断到可正常执行SBW模式的情况下,不必等待便可立即使SBW系统工作。
再有,在本实施方式中,连接机构用电磁离合器8构成,但并不限于此。
产业上的可利用性
根据本发明的车辆用转向装置,由于连接机构在非通电时处于连接状态,所以在停止对线控转向控制部的电源供给的情况下,能够可靠地使连接机构处于连接状态,并能够使后备系统工作。