转向装置制造方法
【专利摘要】本发明提供转向装置。在转向装置(10)中，传递比可变机构(18)使车轮(20)的转向角相对于方向盘(12)的转向操纵角之比亦即传递比变化。ECU(100)在静态操舵模式中，在方向盘(12)的打轮时，形成为与通常模式中相比使传递比降低的低传递比状态，在方向盘(12)的回轮时，形成为解除方向盘(12)与车轮(20)之间的连接而使传递比为零的传递比零状态。
【专利说明】转向装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及转向装置，尤其是涉及具备传递比可变机构的转向装置。
【背景技术】
[0002]以往，提出了使用电动马达使车轮的转向角相对于方向盘的转向操纵角之比亦即传递比变化的传递比可变装置(例如参照专利文献I)。通过使用这样的传递比可变装置，能够根据情况使相对于方向盘的转向操纵角的车轮的转向角变化。
[0003]专利文献1:日本特开2010 - 215067号公报
[0004]当在车辆停车中对方向盘进行转向操纵、即所谓的静态操舵时，驾驶员需要大的力。但是，在上述专利文献所记载的技术中，在静态操舵时，电动动力转向装置根据转向操纵扭矩工作，因此，为了产生所需要的辅助力，需要使用大的动力转向用马达。因此，难以实现动力转向用马达的小型化、低成本化或者削除动力转向用马达。
【发明内容】
[0005]因此，本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于实现动力转向用马达的小型化、低成本化或者削除动力转向用马达。
[0006]为了解决上述课题，本发明的一个方式的转向装置具备传递比可变机构，该传递比可变机构使车轮的转向角相对于方向盘的转向操纵角之比亦即传递比变化。当在不足规定车速的情况下对上述方向盘进行转向操纵的情况下，在上述方向盘的打轮时，与在上述规定车速以上的情况下进行转向操纵的情况相比，上述传递比可变机构使上述传递比降低，在上述方向盘的回轮时，与打轮时相比，上述传递比可变机构使上述传递比降低。
[0007]根据该方式，能够减小传递比来进行静态操舵。并且，在方向盘的回轮时，与打轮时相比使传递比降低，因此，通过反复进行方向盘的打轮转向操纵和回轮转向操纵，能够使车轮较大地转向。
[0008]也可以构成为，当在不足上述规定车速的情况下上述方向盘回轮的情况下，与打轮时相比，上述传递比可变机构使上述传递比降低，直至达到为了在上述规定车速以上的情况下转向至回轮开始时的上述车轮的角度而上述方向盘所应当位于的通常转向操纵角度。
[0009]根据该方式，无需使车轮朝反方向转向就能够使方向盘简单地回轮至通常转向操纵角度。因此，能够抑制成为规定车速以上并使方向盘回轮到通常转向操纵角度时的不适感。
[0010]也可以构成为，上述传递比可变机构设置成使上述方向盘至少能够朝回轮方向旋转，当在不足上述规定车速的情况下解除对上述方向盘的转向操纵力的情况下，上述方向盘回轮至上述通常转向操纵角度。
[0011]根据该方式，驾驶员仅通过放开方向盘便能够使方向盘回轮至通常转向操纵角度。因此，能够更适当地抑制满足通常转向操纵条件而传递比变高时的不适感。[0012]根据本发明，能够实现动力转向用马达的小型化、低成本化或者削除动力转向用马达。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1的(a)以及(b)是示出本实施方式所涉及的转向装置的结构的图。
[0014]图2中，(a)是示出通常传递比状态的传递比可变机构的图。
[0015]图3是示出由本实施方式所涉及的转向装置进行的转向操纵控制的执行顺序的流程图。
[0016]图4是详细示出图3中的S12的静态操舵模式控制的执行顺序的流程图。
[0017]图5是示出图4中的S22的静态操舵时转向操纵控制的执行顺序的流程图。
[0018]图6是示出图4中的S24的静态操舵时非转向操纵控制的执行顺序的流程图。
[0019]图7中，(a)是示出车轮逐渐转向的样子的图，(b)是示出在通常模式中用于实现(a)所示的车轮的转向角的方向盘的转向操纵角的图，(C)是示出用于实现(a)所示的车轮的转向角的方向盘的转向角的图。
[0020]图8中，(a)是示出在静态操舵模式中相对于方向盘打轮时的方向盘角度Θ s的主轴角度θπι以及齿环角度Θr的图，(b)是示出自(a)的状态起放开方向盘时的相对于方向盘角度Θ s的主轴角 度0 m以及齿环角度Θr的图。
【具体实施方式】
[0021]以下，参照附图对本发明的实施方式(以下称作“实施方式”)进行详细说明。
[0022]图1的(a)以及图1的(b)是示出本实施方式所涉及的转向装置10的结构的图。图1的(a)示出转向装置10的主要结构的立体图，图1的(b)示意性地示出转向装置10的结构。
[0023]对于转向装置10，转向装置10是根据方向盘12的转向操纵角度使车轮20转向的装置，具有方向盘12、转向轴14、主轴16、传递比可变机构18以及转向机构19。
[0024]传递比可变机构18使车轮20的转向角相对于方向盘12的转向操纵角之比亦即传递比变化。传递比可变机构18具有太阳轮22、行星轮24、齿环26、第一盘28、第二盘30、轴32、第一旋转部件40、鼓42、固定部件44、第一离合器50、第二离合器52、第二旋转部件
54、固定部件56、第三离合器58、回轮机构60以及电子控制单元(以下称作“E⑶”)100。
[0025]转向轴14的上端同轴地固定于方向盘12。转向轴14的下端同轴地固定于太阳轮22。在太阳轮22啮合有相同形状的多个行星轮24。此外，齿环26以包围多个行星轮24的外周的方式与多个行星轮24啮合。在本实施方式中，使用四个行星轮24。另外，行星轮24的数量当然并不限定于两个。
[0026]轴32同轴地贯通固定于多个行星轮24的各个。在太阳轮22的上方，以与转向轴14同轴且相对于转向轴14能够旋转的方式配置有第一盘28。多个轴32的各自的上端以能够旋转的方式支承于该第一盘28。在太阳轮22的下方，以与太阳轮22同轴地能够旋转的方式配置有第二盘30。多个轴32的各自的上端以能够旋转的方式支承于该第二盘30。
[0027]主轴16的上端同轴地固定于第二盘30。主轴16的下端与转向机构19连接。转向机构19将主轴16的旋转运动转换成作为转向对象的车轮20的转向运动。转向机构19的结构是公知的，因此省略其详细的构造。
[0028]在转向轴14固定有第一旋转部件40。在齿环26固定有鼓42。在该第一旋转部件40与鼓42之间设置有第一离合器50。在车辆主体固定有固定部件44。在固定部件44与鼓42之间设置有第二离合器52。在主轴16固定有第二旋转部件54。在车辆主体固定有固定部件56。在第二旋转部件54与固定部件56之间设置有第三离合器58。
[0029]当第一离合器50接合时，以第一旋转部件40与鼓42 —起旋转的方式将二者固定在一起。当第一离合器50断开时，第一旋转部件40与鼓42能够相对旋转。当第二离合器52接合时，以鼓42与固定部件44 一起旋转的方式将二者固定在一起。当第一离合器50断开时，鼓42与固定部件44能够相对旋转。当第三离合器58接合时，以第二旋转部件54与固定部件56 —起旋转的方式将二者固定在一起。当第三离合器58断开时，第二旋转部件54与固定部件56能够相对旋转。
[0030]第一离合器50、第二离合器52以及第三离合器58分别与E⑶100电连接。E⑶100对第一离合器50、第二离合器52以及第三离合器58的接合、断开进行控制。另外，如第一离合器50、第二离合器52以及第三离合器58那样，通过接合、断开而能够进行连接以及解除连接的离合器是公知的，因此省略对它们的结构的详细说明。
[0031]在转向轴14安装有回轮机构60。回轮机构60使方向盘12朝回轮方向旋转。回轮机构60具有马达62、马达齿轮64以及齿轮66。齿轮66被转向轴14插入而被固定。马达齿轮64被固定于马达62的马达轴。马达齿轮64与齿轮66啮合。
[0032]由此，当利用传递比可变机构18解除转向轴14与车轮20的连接而将传递比设定为零时，能够通过使马达62工作而使转向轴14旋转。
[0033]在本实施方式中,E⑶100通过对第一离合器50、第二离合器52以及第三离合器58的接合、断开进行控制，转变成通常传递比状态、低传递比状态以及传递比零状态中的任一状态。车轮20的转向角与主轴16的旋转角成比例，因此，以下，将主轴16的旋转角相对于方向盘12的转向操纵角之比作为“传递比”进行说明。另外，本实施方式中，“转向操纵角”是自车辆前进时方向盘12所应当位于的初始位置起的方向盘12的旋转角度。
[0034]在通常传递比状态下，将传递比设定为I。即，在通常传递比状态下，主轴16旋转与方向盘12的转向操纵角相同的角度。在低传递比状态下，将传递比设定为1/3。因而，主轴16旋转方向盘12的转向操纵角的1/3的角度。在传递比零状态下，将传递比设定为零。因而，转向轴14与主轴16之间的连接被解除，即便对转向轴14进行转向操纵，主轴16也不旋转。以下，参照图2的(a)?图2的(c)对通常传递比状态、低传递比状态以及传递比零状态进行详细说明。
[0035]图2的(a)是示出通常传递比状态的传递比可变机构18的图。在通常传递比状态下，E⑶100使第一离合器50接合、使第二离合器52断开、使第三离合器58断开。由此，经由第一旋转部件40、鼓42固定转向轴14和齿环26。转向轴14和太阳轮22原本就被固定，因此，与太阳轮22和齿环26这两者啮合的多个行星轮24也以太阳轮22的轴作为中心而公转与转向轴14的转向操纵角相同的角度。主轴16经由轴32以及第二盘30旋转与多个行星轮24的公转角度相同的角度。因而，主轴16旋转与转向轴14的转向操纵角相同的角度，通常传递比状态下的传递比为I。
[0036]图2的(b)是示出低传递比状态的传递比可变机构18的图。在低传递比状态下，E⑶100使第一离合器50断开、使第二离合器52接合、使第三离合器58断开。由此，齿环26经由鼓42以及固定部件44固定于车辆主体，因此不能旋转。因此，当转向轴14旋转时，太阳轮22旋转但齿环26不旋转，位于太阳轮22与齿环26之间的多个行星轮24 —边自转一边绕太阳轮22公转。
[0037]在本实施方式中，将各个齿轮的诸元设定成:当齿环26被固定时，在太阳轮22旋转一圈的期间多个行星轮24旋转1/3圈。如上所述，多个行星轮24的公转角度成为主轴16的旋转角。因此，主轴16旋转转向轴14的转向操纵角的1/3，低传递比状态下的传递比为 1/3。
[0038]图2的(C)是示出传递比零状态的传递比可变机构18的图。在传递比零状态下，E⑶100使第一离合器50断开、使第二离合器52断开、使第三离合器58接合。由此，主轴16经由第二旋转部件54以及固定部件56被固定于车辆主体而不能旋转。因而，多个行星轮24能够自转但不能公转。另一方面，齿环26成为既未被固定于车辆主体也未被固定于转向轴14的状态。因此，当使转向轴14旋转时，多个行星轮24不公转而自转，因此，齿环26朝与太阳轮22的旋转方向相反的方向空转。因而，相对于转向轴14的转向操纵角，主轴16的旋转角为零，传递比零状态下的传递比为零。
[0039]另外，传递比可变机构18也可以代替传递比零状态而形成第二低传递比状态，在该第二低传递比状态下，在方向盘12的回轮时，与打轮时相比，使传递比降低。例如也可以在传递比可变机构18设置第二低传递比状态用的第二行星轮机构，在第二低传递比状态下，使用该第二行星轮机构，在方向盘12的回轮时，与打轮时相比，使传递比降低。
[0040]此处，在静态操舵时，当如通常传递比状态那样传递比高时，如果使用电动动力转向装置等对转向操纵力进行辅助，则驾驶员为了对方向盘12进行转向操纵需要大的力。与此相对，也考虑使用传递比可变装置，在静态操舵时使传递比降低的对策。但是，当使传递比降低时，即便转向操纵至方向盘12的极限转向操纵角也难以使车轮20大幅转向。
[0041]因此，在本实施方式中，传递比可变机构18，在方向盘12在不足规定车速的情况下进行转向操纵的情况下，在方向盘12的打轮时，与在规定车速以上的情况下进行转向操纵的情况相比，使传递比降低，在方向盘12的回轮时，与打轮时相比，使传递比降低。具体而言，传递比可变机构18判定是满足为了判定为方向盘12为静态操舵而应当满足的规定的静态操舵条件，还是满足为了判定为方向盘12为在车辆行驶中进行转向操纵而应当满足的规定的通常转向操纵条件。在本实施方式中，当不足规定速度时判定为满足静态操舵条件，当在规定速度以上时判定为满足通常转向操纵条件。另外，静态操舵条件以及通常转向操纵条件当然并不限定于此。在满足静态操舵条件的情况下，在方向盘12的打轮时，与满足通常转向操纵条件的情况相比，传递比可变机构18使传递比降低，在方向盘12回轮时，解除方向盘12与车轮20之间的连接而使传递比为零。以下参照流程图对该传递比控制进行详细说明。
[0042]图3是示出由本实施方式所涉及的转向装置10进行的转向操纵控制的执行顺序的流程图。在搭载有转向装置10的车辆的车轮20附近设置有通过检测车轮20的旋转速度来检测车速的车速传感器(未图示)。ECU100取得车速传感器的检测结果，判定车速是否为零、或者是否不足车辆可被视作停止中的规定速度，由此判定是否处于车辆停止中(SlO)。
[0043]在为车辆停止中的情况下(S10的是)，E⑶100判定为满足静态操舵条件，执行静态操舵模式控制。在为车辆行驶中的情况下(Sio的否)，ECU100判定为满足通常转向操纵条件，执行通常模式控制。在该通常模式控制中，ECU100使第一离合器50接合、使第二离合器52断开、使第三离合器58断开，使传递比可变机构18成为通常传递比状态。
[0044]图4是详细示出图3中的S12的静态操舵模式控制的执行顺序的流程图。在转向轴14设置有检测转向轴14的转向操纵角的操纵角传感器(未图示)。ECU100取得操纵角传感器的检测结果。ECU100使用操纵角传感器的检测结果判定方向盘12是否被转向操纵(S20)。在方向盘12被转向操纵的情况下(S20的是)，ECU100执行静态操舵时转向操纵控制(S22)。在未被转向操纵的情况下(S20的否)，ECU100执行静态操舵时非转向操纵控制(S24)。
[0045]图5是示出图4中的S22的静态操舵时转向操纵控制的执行顺序的流程图。在静态操舵时转向操纵控制中，ECU100使用操纵角传感器的检测结果判定方向盘12是被打轮还是回轮(S50)。在方向盘12被打轮的情况下(S50的是)，ECT100使第一离合器50断开、使第二离合器52接合、使第三离合器58断开，使传递比可变机构18处于低传递比状态(S52)。
[0046]以下，将在通常传递比状态下对方向盘12进行转向操纵时的、与车轮20的转向角对应的方向盘12的转向操纵角称作通常转向操纵角度。在方向盘12回轮的情况下(S50的否)，ECU100判定此时的方向盘12的转向操纵角是否在通常转向操纵角以上(S54)。
[0047]当在通常转向操纵角以上的情况下(S54的是)，E⑶100使第一离合器50断开、使第二离合器52断开、使第三离合器58接合，使传递比可变机构18成为传递比零状态(S56)。这样，当在满足静态操舵条件时方向盘12回轮的情况下，传递比可变机构18使传递比为零，直至达到为了在满足通常转向操纵条件时转向至方向盘12的回轮开始时的车轮20的角度而方向盘12所应当位于的通常转向操纵角度。由此，驾驶员能够在低传递比状态下对方向盘12进行打轮，在传递比零状态下对方向盘12进行回轮。因此，通过反复进行打轮和回轮，能够以比通常传递比状态低的转向操纵力使方向盘12大幅转向。
[0048]当不在通常转向操纵角以上的情况下(S54的否)，E⑶100使第一离合器50断开、使第二离合器52接合、使第三离合器58断开，使传递比可变机构18成为低传递比状态(S52)。因而，在想要使方向盘12回轮至比通常转向操纵角度小的角度的情况下，不是成为传递比零状态而是成为低传递比状态，因此，能够在低传递比状态下使车轮20的转向角返回。
[0049]图6是示出图4中的S24的静态操舵时非转向操纵控制的执行顺序的流程图。ECU100判定此时的方向盘12的转向操纵角是否大于通常转向操纵角(S80)。
[0050]在大于通常转向操纵角的情况下(S80的是)，ECU100使第一离合器50断开、使第二离合器52断开、使第三离合器58接合，使传递比可变机构18成为传递比零状态(S82)。接着，E⑶100使回轮机构60工作而使方向盘12回轮至通常转向操纵角(S84)。这样，ECU100当在静态操舵模式中解除对方向盘12的转向操纵力的情况下，使方向盘12回轮直到成为通常转向操纵角度。由此，当车辆开始行驶时能够顺畅地转换成通常模式。在方向盘12的转向操纵角已经成为通常转向操纵角的情况下(S80的否)，E⑶100跳过S82以及S84，避免方向盘12的回轮动作。
[0051]图7的(a)是示出车轮20逐渐转向样子的图。图7的(b)是示出在通常模式中用于实现图7的(a)所示的车轮20的转向角的方向盘12的转向操纵角的图。这样，在通常模式中，无需大幅地对方向盘12进行转向操纵便能够使车轮20转向。
[0052]图7的(C)是示出用于实现图7的(a)所示的车轮20的转向角的方向盘12的转向操纵角的图。这样，在静态操舵模式中，为了与通常模式同样地使车轮20转向，需要大幅地对方向盘12进行转向操纵。但是，相应地能够以较小的转向操纵力对方向盘12进行转向操纵。并且，驾驶员在对方向盘12进行转向操纵后仅通过放开方向盘12就能够使方向盘12自动地回轮至在通常模式中所应当位于的方向盘12的转向操纵角亦即通常转向操纵角度。因此，能够提高使方向盘12位于通常转向操纵角度的频率，即便车辆开始行驶也能够朝通常模式顺畅地转换。
[0053]图8的(a)是示出在静态操舵模式中相对于对方向盘12进行打轮时的方向盘角度Θ s的主轴角度Θ m以及齿环角度Θ r的图。在图8的(a)以及(b)中，Θ s表示方向盘角度，θπι表示主轴角度，0!*表示齿环角度。方向盘角度Θ s是指自车辆直行前进时的初始位置起的方向盘12的转向操纵角。主轴角度0m是指自车辆直行前进时的初始位置起的主轴16的旋转角。此外，齿环角度Θ r是指自车辆直行前进时的初始位置起的齿环26的旋转角。
[0054]并且，线LI表示通常传递比状态下的方向盘角度Θ s和主轴角度θπι之间的关系。线L2表示低传递比状态下的方向盘角度Θ s和主轴角度θπ!之间的关系。线L3表示通常传递比状态下的方向盘角度Θs和齿环角度Θm之间的关系。
[0055]如图8的(a)所示 ，在对方向盘12进行转向操纵而方向盘角度Θ s增加至极限转向操纵角以下的第一转向操纵角Qsl的期间，方向盘角度Θ S和主轴角度ΘΠ!之间的关系Al沿着线L2移动。因而，主轴角度0m与表示通常模式中的LI相比旋转1/3的角度，相应地，驾驶员能够以较小的转向操纵力对方向盘12进行转向操纵。另一方面，在方向盘角度Θ s增加至极限转向操纵角以下的第一转向操纵角Θ Si的期间，齿环26被锁止，因此，方向盘角度Θ s和齿环角度Θr之间的关系BI为:在齿环角度0!*保持为零的情况下与横轴平行地移动。
[0056]图8的(b)是示出自图8(a)的状态起放开方向盘12时的相对于方向盘角度Θ s的主轴角度θπι以及齿环角度Θr的图。
[0057]在方向盘角度Θ s增加至第一转向操纵角Θ si后，当放开方向盘12时，回轮机构60使方向盘12朝回轮方向旋转，因此，方向盘角度0S减少。此时，主轴16被锁止，主轴角度0m不变化，因此，方向盘角度Θ s和主轴角度0m之间的关系A2与横轴平行。当A2到达线LI时方向盘角度Θ s达到通常转向操纵角度，因此，在此时的第二转向操纵角0S2，由回轮机构60进行的方向盘12的回轮动作停止。
[0058]当放开方向盘12时，成为传递比零状态而齿环26的锁止被解除，因此，方向盘角度Θ s和齿环角度Θr之间的关系B2以当方向盘角度Θ s达到第二转向操纵角0S2时与线L3交差的方式呈线性地变化。在想要进一步使车轮20转向的情况下，驾驶员通过反复进行在方向盘12的打轮后放开方向盘12而方向盘12回轮至通常转向操纵角度的动作，能够使车轮20进一步转向。
[0059]本发明并不限定于上述的实施方式，适当组合本实施方式的各要素而得的方式作为本发明的实施方式也是有效的。并且，也能够基于本领域技术人员的知识对本实施方式施加各种设计变更等变形，这样的施加变形后的实施方式也包含于本发明的范围。
[0060]标号说明
[0061]10:转向装置；12:方向盘；14:转向轴；16:主轴；18:传递比可变机构；19:转向机构；20:车轮；22:太阳轮；24:行星轮；26:齿环；28:第一盘；30:第二盘；32:轴；40:第一旋转部件；42:鼓；44:固定部件；50:第一离合器；52:第二离合器；54:第二旋转部件；56:固定部件；58:第三离合器；100 =ECU0
[0062]产业上的利用可能性
[0063]本发明能够利用于转向装置，尤其是能够利用于具备传递比可变机构的转向装置。
【权利要求】
1.一种转向装置，其中， 所述转向装置具备: 传递比可变机构，该传递比可变机构使车轮的转向角相对于方向盘的转向操纵角之比亦即传递比变化， 当在不足规定车速的情况下对所述方向盘进行转向操纵的情况下，在所述方向盘的打轮时，与在所述规定车速以上的情况下进行转向操纵的情况相比，所述传递比可变机构使所述传递比降低，在所述方向盘回轮时，与打轮时相比，所述传递比可变机构使所述传递比降低。
2.根据权利要求1所述的转向装置，其中， 当在不足所述规定车速的情况下所述方向盘回轮的情况下，与打轮时相比，所述传递比可变机构使所述传递比降低，直至达到为了在所述规定车速以上的情况下转向至回轮开始时的所述车轮的角度而所述方向盘所应当位于的通常转向操纵角度。
3.根据权利要求2所述的转向装置，其中， 所述传递比可变机构设置成使所述方向盘至少能够朝回轮方向旋转，当在不足所述规定车速的情况下解除对所述方向盘的转向操纵力的情况下，所述方向盘回轮至所述通常转向操纵角度。
【文档编号】B62D1/16GK104010919SQ201180075782
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2011年12月21日 优先权日:2011年12月21日
【发明者】鹤见泰昭 申请人:丰田自动车株式会社