JP2004345411A

JP2004345411A - Vehicle steering device

Info

Publication number: JP2004345411A
Application number: JP2003142358A
Authority: JP
Inventors: Masaya Segawa; 雅也瀬川; Tomoyasu Kada; 友保嘉田; Kenji Azuma; 賢司東; Ryohei Hayama; 良平葉山; Shingo Maeda; 真悟前田; Takeo Iino; 武夫飯野
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP4020011B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle steering device capable of enhancing steerability by preventing a second actuator from being a load when driven by a first actuator. <P>SOLUTION: The vehicle steering device comprises first and second steering actuators 51M and 51S capable of providing the driving force to a steering mechanism 10 and first and second electronic control units U1 and U2 to respectively drive-control the actuators 51M and 51S. In a normal state, a steering wheel W is steered by providing the driving force from the first steering actuator 51M to the steering mechanism 10. In this condition, the second electronic control unit U2 drives the second steering actuator 51S so as not to be a load. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、舵取り機構に操舵のための駆動力を与える第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを備えた車両用操舵装置に関する。このような車両用操舵装置は、ステアリングホイールなどの操作部材の操作に基づいて、この操作部材に対して機械的な結合を持たない舵取り機構を駆動して舵取り車輪を転舵させる構成（いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システム）を有していてもよく、操作部材と舵取り機構とが機械的に連結され、舵取り機構に対して操作部材による操舵力を補助するための操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置としての構成を有していてもよい。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールと舵取り車輪を転舵するための舵取り機構との機械的な結合をなくし、ステアリングホイールの操作方向および操作量を検出するとともに、その検出結果に基づいて、舵取り機構に電動モータなどの操舵アクチュエータからの駆動力を与えるようにした車両用操舵装置（いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システム）が提案されている。
【０００３】
このような構成を採用することにより、車両の走行状況などに応じて、ステアリングホイールの回転量と舵取り車輪の転舵量との比（ギヤ比）を自由に変更することができ、車両の運動性能の向上を図ることができる。また、上記のような構成には、衝突時におけるステアリングホイールの突き上げを防止できるという利点や、ステアリングホイールの配設位置の自由度が増すという利点もある。
このような、ステア・バイ・ワイヤ・システムにおいて、舵取り車輪に結合された転舵軸に駆動力を与えるための第１および第２の電動モータを備え、個々の電動モータの小型化を図ったり、一方の電動モータに故障が生じたときでも他方の電動モータの駆動力によって舵取り機構の駆動を可能としたりすることが提案されている（たとえば、下記特許文献１参照）。
【０００４】
第１および第２の電動モータは、たとえば、第１および第２の電子制御ユニットによってそれぞれ駆動制御される。そして、たとえば、通常時には、第１の電子制御ユニットによって第１の電動モータを駆動し、この第１の電動モータの駆動力が転舵軸に伝達され、第２の電動モータは停止状態とされる。もしも、第１の電子制御ユニットまたは第１の電動モータに故障が生じ、この第１の電動モータを正常に駆動することができない状態に立ち至ると、第２の電子制御ユニットによって第２の電動モータが駆動制御され、この第２の電動モータからの駆動力が転舵軸に伝達される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２１８０００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１の電子制御ユニットおよび第１の電動モータのいずれにも故障が生じていない通常時において、第２の電動モータは、転舵軸からの逆入力によって駆動されることになる。したがって、第２の電動モータの回転に伴う逆起電力や、第２の電動モータの慣性のために、この第２の電動モータは負荷となってしまう。そのため、第１の電動モータを駆動制御しても、設計どおりの出力を得ることができず、良好な操舵性を実現することができなかった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、第１アクチュエータによる駆動時に第２アクチュエータが負荷となることを防ぐことによって、操舵性の向上を実現した車両用操舵装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、舵取り機構（１０）に操舵のための駆動力を与える第１アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記舵取り機構に操舵のための駆動力を与えることが可能な第２アクチュエータ（５１Ｓ）と、上記第１アクチュエータを駆動制御する第１制御手段（Ｕ１）と、上記第１制御手段が上記舵取り機構に操舵のための駆動力を与えるために上記第１アクチュエータを駆動制御しているときに、上記第２アクチュエータが負荷とならないように当該第２アクチュエータを駆動制御する第２制御手段（Ｕ２）とを含むことを特徴とする車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００９】
上記の構成によれば、第１アクチュエータが第１制御手段によって駆動制御されて舵取り機構に操舵のための駆動力を与えているとき、第２アクチュエータは負荷とならないように第２制御手段によって駆動制御される。これにより、舵取り機構に設計どおりの駆動力を与えることができるようになり、その結果、操舵性能が向上される。
なお、上記第２制御手段は、上記第１制御手段または上記第１アクチュエータに故障が生じたときに、上記第２アクチュエータが上記舵取り機構に操舵のための駆動力を付与するように当該第２アクチュエータを駆動制御するものであってもよい。
【００１０】
この構成により、第１制御手段または第１アクチュエータの故障のために第１アクチュエータからの駆動力を舵取り機構に付与することができない事態に立ち至っても、第２アクチュエータからの駆動力を舵取り機構に付与して、操舵性を確保できる。
また、上記第２制御手段は、上記第１制御手段および第１アクチュエータに故障が生じていないときには、上記第２アクチュエータが上記舵取り機構に操舵のための駆動力を実質的に付与せず、かつ、上記第２アクチュエータが負荷とならないように当該第２アクチュエータを駆動制御するものであることが好ましい。これにより、第２アクチュエータにおけるエネルギー消費を抑制しつつ、この第２アクチュエータが負荷となることを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を説明するための概念図である。この車両用操舵装置は、一対の舵取り車輪（通常は前輪）Ｗ，Ｗに舵取り動作を行わせるための舵取り機構１０と、この舵取り機構１０に対して機械的な結合のない状態で設けられたステアリングホイール３０とを備えている。
【００１２】
この車両用操舵装置は、舵取り機構１０を駆動するための操舵駆動系が、二重系とされている。第１の操舵駆動系（主操舵系）は、第１操舵アクチュエータ５１Ｍと、この第１操舵アクチュエータ５１Ｍの回転角を検出するための第１回転角センサ５２Ｍとを含む。一方、第２の操舵駆動系（副操舵系）は、第２操舵アクチュエータ５１Ｓと、この第２操舵アクチュエータ５１Ｓの回転角を検出するための第２回転角センサ５２Ｓとを含む。第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび第２操舵アクチュエータ５１Ｓは、たとえば、いずれも電動モータ（たとえば三相ブラシレスモータ）で構成されている。
【００１３】
舵取り機構１０は、車体の左右方向に延びて配置された転舵軸１１と、この転舵軸１１の両端部にタイロッド１２，１２を介して結合され、舵取り車輪Ｗ，Ｗを支持するナックルアーム１３，１３とを有している。転舵軸１１は、ハウジング１４に支承されて軸方向に摺動可能にされており、その途中部に、第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび第２操舵アクチュエータ５１Ｓが同軸的に組み込まれている。
【００１４】
この構成により、第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび／または第２操舵アクチュエータ５１Ｓが駆動されると、第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび／または第２操舵アクチュエータ５１Ｓの回転が、ボールねじなどからなる運動変換機構によって転舵軸１１の摺動に変換され、この転舵軸１１の摺動により舵取り車輪Ｗ，Ｗの転舵が達成される。
ステアリングホイール３０には、このステアリングホイール３０に対して路面反力に相当する反力を付与するための反力アクチュエータ４０が結合されている。
【００１５】
反力アクチュエータ４０は、ステアリングホイール３０に結合されたシャフト２３を回転軸とする電動モータ（たとえば、三相ブラシレスモータ）で構成されており、そのケーシングが車体の適所に固定されている。反力アクチュエータ４０には、ステアリングホイール３０から入力される操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４１と、ステアリングホイール３０の操作角を検出するための操作角センサ４２とが付設されている。
【００１６】
第１操舵アクチュエータ５１Ｍは、第１電子制御ユニット（ＥＣＵ）Ｕ１に接続されており、第２操舵アクチュエータ５１Ｓは、第２電子制御ユニットＵ２に接続されている。したがって、第１操舵アクチュエータ５１Ｍは、第１電子制御ユニットＵ１によって駆動制御され、第２操舵アクチュエータ５１Ｓは、第２電子制御ユニットＵ２によって駆動制御される。より具体的には、第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび第２操舵アクチュエータ５１Ｓは、それぞれ第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２に内蔵された駆動回路から駆動電流の供給を受ける。
【００１７】
反力アクチュエータ４０は、反力用電子制御ユニットＵ３によって駆動制御されるようになっていて、反力用電子制御ユニットＵ３に内蔵された駆動回路から駆動電流が供給されるようになっている。
トルクセンサ４１および操作角センサ４２の検出信号は、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２ならびに反力用電子制御ユニットＵ３に共通に入力されるようになっている。さらに、第１回転角センサ５２Ｍの検出信号は第１電子制御ユニットＵ１に入力され、第２回転角センサ５２Ｓの検出信号は、第２電子制御ユニットＵ２に入力されるようになっている。また、転舵軸１１に関連して、この転舵軸１１の軸方向位置を検出するための転舵位置センサ１５が設けられており、この転舵位置センサ１５の検出信号は、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２に共通に入力されるようになっている。さらに、車速を検出するための車速センサ７０の検出信号が、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２に共通に入力されるようになっている。この車速センサ７０は、たとえば、車輪の回転速度を検出する車輪速センサによって構成することができる。
【００１８】
第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２は、たとえば、第１、第２回転角センサ５２Ｍ，５２Ｓの出力信号を監視することによって、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓの故障を検出するための異常検出処理を実行する。さらに、第１電子制御ユニットＵ１および第２電子制御ユニットＵ２は、それぞれ、自己の故障を検出するための異常検出処理を実行するとともに、互いの動作状態を通信ライン６５を介して監視し合っていて、互いに他方の故障を検出するための異常検出処理を実行する。また、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２は、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓに故障が生じると、そのことを、通信ライン６５を介して互いに通知する。したがって、第１電子制御ユニットＵ１は、通信ライン６５を介して、第２電子制御ユニットＵ２および第２操舵アクチュエータ５１Ｓの故障を検出でき、同様に、第２電子制御ユニットＵ２は、通信ライン６５を介して、第１電子制御ユニットＵ１および第１操舵アクチュエータ５１Ｍの故障を検出できる。
【００１９】
さらに、第１電子制御ユニットＵ１および第２電子制御ユニットＵ２は、自己の故障を検出したときに、アクチュエータを駆動するための駆動電流を遮断するためのリレー（図示せず）を遮断するフェールセーフ機能をそれぞれ有している。
第１電子制御ユニットＵ１は、トルクセンサ４１、操作角センサ４２および転舵位置センサ１５の出力に基づいて、運転者によるステアリングホイール３０の操作に応じた駆動電流を出力する。このとき、第１電子制御ユニットＵ１は、第１回転角センサ５２Ｍの出力信号に基づき、第１操舵アクチュエータ５１Ｍの回転角に応じた適切な駆動電流を出力する。
【００２０】
このとき、反力用電子制御ユニットＵ３は、トルクセンサ４１によって検出される操作トルクおよび操作角センサ４２によって検出される操作角に基づいて反力アクチュエータ４０を制御して、ステアリングホイール３０に操舵反力を付与する。これにより、運転者は、ステアリングホイールと舵取り機構とが機械的に連結された従来からの車両用操舵装置の場合と同様な路面反力を感じながら、良好なフィーリングで操舵を行うことができる。
【００２１】
第１電子制御ユニットＵ１および第１操舵アクチュエータ５１Ｍに故障が生じていない通常時において、第２電子制御ユニットＵ２は、第２回転角センサ５２Ｓの出力信号に基づき、第２操舵アクチュエータ５１Ｓの回転角に応じた適切な駆動信号を出力する。より具体的には、第２電子制御ユニットＵ２は、第２操舵アクチュエータ５１Ｓが転舵軸１１に実質的な駆動力を付与せず、かつ、第２操舵アクチュエータ５１Ｓが第１操舵アクチュエータ５１Ｍによる転舵軸１１の駆動に対する負荷とならないように、当該第２操舵アクチュエータ５１Ｓを駆動する。さらに詳細に言えば、第２電子制御ユニットＵ２によって第２操舵アクチュエータ５１Ｓを駆動するときのモータ電流値が零となるように制御される。これにより、第２操舵アクチュエータ５１Ｓの回転に伴う逆起電力が打ち消され、第２操舵アクチュエータ５１Ｓが負荷となることが防止される。
【００２２】
第１電子制御ユニットＵ１または第１操舵アクチュエータ５１Ｍに故障が生じたことが検出されると、第２電子制御ユニットＵ２は、第２操舵アクチュエータ５１Ｓから操舵のための駆動力を転舵軸１１に付与させるための制御を実行する。具体的には、第２電子制御ユニットＵ２は、トルクセンサ４１、操作角センサ４２および転舵位置センサ１５の出力に基づいて、運転者によるステアリングホイール３０の操作に応じた駆動電流を出力する。このとき、第２電子制御ユニットＵ２は、第２回転角センサ５２Ｓの出力信号に基づき、第２操舵アクチュエータ５１Ｓの回転角に応じた適切な駆動電流を出力する。
【００２３】
このとき、反力用電子制御ユニットＵ３は、トルクセンサ４１によって検出される操作トルクおよび操作角センサ４２によって検出される操作角に基づいて反力アクチュエータ４０を制御して、ステアリングホイール３０に操舵反力を付与する。
このようにして、この実施形態によれば、第１電子制御ユニットＵ１または第１操舵アクチュエータ５１Ｍに故障が生じていない通常時において、第２操舵アクチュエータ５１Ｓが負荷となることがない。そのため、設計どおりの駆動力が転舵軸１１に与えられるので、操舵性が向上する。
【００２４】
図２は、転舵軸１１上に同軸的に設けた第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓによって転舵軸１１に駆動力を付与するための具体的な構成を説明するための図解的な断面図である。
第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓは、たとえばブラシレスモータのような電動モータからなっていて、転舵軸１１の軸方向に対向して隣接し、かつそれぞれ転舵軸１１を同軸的に取り囲んで配置されている。
【００２５】
第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓは、それぞれ、ハウジング１４の内周に固定された円筒状のステータ７２，７３と、ハウジング１４に対応する軸受け８６，８７；８８，８９を介して回転自在に支持され、対応するステータ７２，７３内に挿通されたロータ７６，７７とを備えている。ステータ７２，７３の一部には、複数の励磁相のコイル（図示せず）が巻回されており、ロータ７６，７７の外周には、ステータ７２，７３に対向するように、円筒状の駆動用磁石が設けられている。駆動用磁石は、円周方向にＮ極とＳ極とを交互に形成するように磁化されている。
【００２６】
また、第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓに付設された回転角センサ５２Ｍ，５２Ｓは、それぞれレゾルバからなっていて、ロータ７６，７７の回転位置（回転角）をそれぞれ検出する。回転角センサ５２Ｍ，５２Ｓは、ハウジング１４に固定されたステータ部８３と、対応するロータ７６，７７に固定され、ロータ７６，７７と一体回転するロータ部８４とを備えている。ステータ部８３には、ロータ部８４の回転位置に応じて所定の電圧が誘起されるので、この電圧を測定することによって、ロータ部８４の回転位置、すなわちロータ７６，７７の回転位置（位相）を検出できる。
【００２７】
各回転角センサ５２Ｍ，５２Ｓから出力されるロータ７６，７７の回転位置（位相）に基づいて、第１、第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２は、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓのステータ７２，７３の回転方向に分割されたコイル（図示せず）の励磁相に順次電流を供給する。これにより、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓが回転力を発生する。
第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓの間には、回転運動を直線運動に変換するための運動変換機構としてのボールねじ機構８０が配置されている。ボールねじ機構８０は、転舵軸１１の周囲を取り囲む回転筒としてのボールナット８１を備えている。ボールナット８１は、転舵軸１１の途中部に形成されたボールねじ溝１１ａにボール８５を介して螺合している。
【００２８】
第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓのロータ７６，７７の相対向する端部にボールナット８１の両端部がそれぞれ圧入固定されており、ロータ７６，７７の両端部は、軸受け８６，８７，８８，８９を介してハウジング１４に回転自在に支持されている。
このような構成により、ロータ７６，７７が回転駆動されると、この回転運動が、ボールねじ機構８０によって、転舵軸１１の直線運動に変換され、この転舵軸１１の両端に結合されている舵取り車輪Ｗ，Ｗが転舵されることになる。
【００２９】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、ステアリングホイール３０と舵取り機構１０との間に機械的な結合のないステア・バイ・ワイヤ・システムを例にとったが、この発明は、転舵軸１１上にラックを設け、このラックと噛合するピニオンにステアリングシャフトを結合することによって、ステアリングホイール３０と舵取り機構１０とを機械的に結合し、ステアリングホイール３０に加えられる操舵力を補助するための操舵補助力を第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓによって転舵軸１１に付与する構成の電動パワーステアリング装置に対しても適用可能である。
【００３０】
また、第１および第２アクチュエータは、転舵軸１１上に設けられる必要はなく、たとえば、転舵軸１１上にラックを設け、一方のアクチュエータによって、ラックに噛合するピニオンを駆動する構成としてもよい。また、上述のような構成の電動パワーステアリング装置の場合に、一方のアクチュエータの駆動力をステアリングシャフトに付与する構成としてもよい。
また、上述の実施形態では、操作部材としてステアリングホイール３０が用いられる例について説明したが、この他にも、レバーなどの他の操作部材が用いられてもよい。
【００３１】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための概念図である。
【図２】第１および第２操舵アクチュエータによって転舵軸に駆動力を付与するための具体的な構成例を説明するための図解的な断面図である。
【符号の説明】
１０舵取り機構
１１転舵軸
１４ハウジング
１５転舵位置センサ
３０ステアリングホイール
４０反力アクチュエータ
４１トルクセンサ
４２操作角センサ
５１Ｍ第１操舵アクチュエータ
５１Ｓ第２操舵アクチュエータ
５２Ｍ第１回転角センサ
５２Ｓ第２回転角センサ
６５通信ライン
７０車速センサ
８０ボールねじ機構
８１ボールナット
８３ステータ部
８４ロータ部
８５ボール
８６〜８９軸受け
Ｕ１第１電子制御ユニット
Ｕ２第２電子制御ユニット
Ｕ３反力用電子制御ユニット
Ｗ舵取り車輪[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering system including a first actuator and a second actuator that apply a driving force to a steering mechanism for steering. Such a vehicle steering device is configured to drive a steering mechanism having no mechanical connection to the operating member based on an operation of an operating member such as a steering wheel to steer a steered wheel (a so-called steering wheel). An electric power that mechanically connects the operating member and the steering mechanism, and provides a steering assisting force for assisting the steering force of the operating member to the steering mechanism. It may have a configuration as a steering device.
[0002]
[Prior art]
Eliminates the mechanical coupling between the steering wheel and the steering mechanism for turning the steering wheel, detects the operation direction and the operation amount of the steering wheel, and, based on the detection result, turns the steering mechanism with an electric motor or the like. 2. Description of the Related Art There has been proposed a vehicle steering system (so-called steer-by-wire system) that applies a driving force from an actuator.
[0003]
By adopting such a configuration, it is possible to freely change the ratio (gear ratio) between the amount of rotation of the steering wheel and the amount of steering of the steered wheels according to the running condition of the vehicle, and the like. The performance can be improved. In addition, the above-described configuration also has an advantage that it is possible to prevent the steering wheel from being pushed up at the time of a collision, and that there is an advantage that the degree of freedom in the arrangement position of the steering wheel is increased.
In such a steer-by-wire system, the first and second electric motors for applying a driving force to the steered shaft coupled to the steered wheels are provided to reduce the size of each electric motor. It has been proposed that, even when a failure occurs in one of the electric motors, the steering mechanism can be driven by the driving force of the other electric motor (for example, see Patent Document 1 below).
[0004]
The first and second electric motors are driven and controlled by, for example, first and second electronic control units, respectively. Then, for example, in a normal state, the first electric motor drives the first electric motor, and the driving force of the first electric motor is transmitted to the steered shaft, and the second electric motor is stopped. You. If a failure occurs in the first electronic control unit or the first electric motor and the first electric motor cannot be driven normally, the second electric control unit causes the second electric control unit to operate. The motor is drive-controlled, and the driving force from the second electric motor is transmitted to the steered shaft.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-218000
[Problems to be solved by the invention]
However, in a normal time when neither the first electronic control unit nor the first electric motor has a failure, the second electric motor is driven by a reverse input from the steered shaft. Therefore, the second electric motor becomes a load due to the back electromotive force accompanying the rotation of the second electric motor and the inertia of the second electric motor. Therefore, even if the first electric motor is driven and controlled, an output as designed cannot be obtained, and good steering performance cannot be realized.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a steering apparatus for a vehicle that realizes an improvement in steering performance by preventing a load on a second actuator when driven by a first actuator.
[0008]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
According to the first aspect of the present invention, a first actuator (51M) for applying a steering driving force to a steering mechanism (10) and a first actuator (51M) for applying a steering driving force to the steering mechanism (10). A second actuator (51S) capable of driving the first actuator, a first control means (U1) for controlling the driving of the first actuator, and the first control means for applying a driving force for steering to the steering mechanism. A second control means (U2) for controlling the driving of the second actuator so that the second actuator does not become a load when the driving of the first actuator is controlled. is there. It should be noted that the alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components and the like in embodiments described later. Hereinafter, the same applies in this section.
[0009]
According to the above configuration, when the first actuator is driven and controlled by the first control means to apply a driving force for steering to the steering mechanism, the second actuator is driven by the second control means so as not to become a load. Controlled. As a result, it becomes possible to apply the designed driving force to the steering mechanism, and as a result, the steering performance is improved.
The second control means is configured to provide the second actuator with a steering force to the steering mechanism when the first control means or the first actuator fails. It may be one that drives and controls an actuator.
[0010]
With this configuration, even if a situation occurs in which the driving force from the first actuator cannot be applied to the steering mechanism due to the failure of the first control means or the first actuator, the driving force from the second actuator is transmitted to the steering mechanism. By providing the steering wheel, steering characteristics can be secured.
Further, the second control means does not substantially apply a driving force for steering to the steering mechanism when the first control means and the first actuator have not failed, and It is preferable that the second actuator be driven and controlled so that the second actuator does not become a load. Accordingly, it is possible to prevent the second actuator from becoming a load while suppressing energy consumption in the second actuator.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a basic configuration of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention. This vehicle steering system is provided with a steering mechanism 10 for causing a pair of steering wheels (usually front wheels) W, W to perform a steering operation, and without a mechanical connection to the steering mechanism 10. And a steering wheel 30.
[0012]
In this vehicle steering system, the steering drive system for driving the steering mechanism 10 is a dual system. The first steering drive system (main steering system) includes a first steering actuator 51M and a first rotation angle sensor 52M for detecting a rotation angle of the first steering actuator 51M. On the other hand, the second steering drive system (auxiliary steering system) includes a second steering actuator 51S and a second rotation angle sensor 52S for detecting a rotation angle of the second steering actuator 51S. Each of the first steering actuator 51M and the second steering actuator 51S is configured by, for example, an electric motor (for example, a three-phase brushless motor).
[0013]
The steering mechanism 10 includes a steering shaft 11 extending in the left-right direction of the vehicle body, and a knuckle arm coupled to both ends of the steering shaft 11 via tie rods 12, 12 to support steering wheels W, W. 13 and 13. The steered shaft 11 is supported by the housing 14 so as to be slidable in the axial direction, and a first steering actuator 51M and a second steering actuator 51S are coaxially incorporated in the middle thereof.
[0014]
With this configuration, when the first steering actuator 51M and / or the second steering actuator 51S is driven, the rotation of the first steering actuator 51M and / or the second steering actuator 51S is rotated by a motion conversion mechanism including a ball screw or the like. This is converted into the sliding of the rudder shaft 11, and the steered wheels W, W are steered by the sliding of the rudder shaft 11.
A reaction force actuator 40 for applying a reaction force corresponding to a road surface reaction force to the steering wheel 30 is coupled to the steering wheel 30.
[0015]
The reaction force actuator 40 is configured by an electric motor (for example, a three-phase brushless motor) having the shaft 23 coupled to the steering wheel 30 as a rotation axis, and a casing thereof is fixed to a proper position of the vehicle body. The reaction force actuator 40 is provided with a torque sensor 41 for detecting a steering torque input from the steering wheel 30 and an operation angle sensor 42 for detecting an operation angle of the steering wheel 30.
[0016]
The first steering actuator 51M is connected to a first electronic control unit (ECU) U1, and the second steering actuator 51S is connected to a second electronic control unit U2. Therefore, the drive of the first steering actuator 51M is controlled by the first electronic control unit U1, and the drive of the second steering actuator 51S is controlled by the second electronic control unit U2. More specifically, the first steering actuator 51M and the second steering actuator 51S receive a drive current from drive circuits incorporated in the first and second electronic control units U1 and U2, respectively.
[0017]
The driving force of the reaction force actuator 40 is controlled by a reaction force electronic control unit U3, and a driving current is supplied from a drive circuit built in the reaction force electronic control unit U3.
The detection signals of the torque sensor 41 and the operation angle sensor 42 are commonly input to the first and second electronic control units U1, U2 and the reaction force electronic control unit U3. Further, the detection signal of the first rotation angle sensor 52M is input to the first electronic control unit U1, and the detection signal of the second rotation angle sensor 52S is input to the second electronic control unit U2. In addition, a steering position sensor 15 for detecting the axial position of the steering shaft 11 is provided in association with the steering shaft 11, and the detection signal of the steering position sensor 15 includes first and second signals. The signals are commonly input to the second electronic control units U1 and U2. Further, a detection signal of the vehicle speed sensor 70 for detecting the vehicle speed is commonly input to the first and second electronic control units U1 and U2. The vehicle speed sensor 70 can be constituted by, for example, a wheel speed sensor that detects the rotation speed of the wheel.
[0018]
The first and second electronic control units U1 and U2 detect failure of the first and second steering actuators 51M and 51S, for example, by monitoring output signals of the first and second rotation angle sensors 52M and 52S. To perform an abnormality detection process for Further, the first electronic control unit U1 and the second electronic control unit U2 each execute abnormality detection processing for detecting their own failures, and monitor each other's operation states via the communication line 65. Then, an abnormality detection process for detecting the other failure is performed. Further, the first and second electronic control units U1 and U2 notify each other via the communication line 65 of the occurrence of a failure in the first and second steering actuators 51M and 51S. Therefore, the first electronic control unit U1 can detect the failure of the second electronic control unit U2 and the second steering actuator 51S via the communication line 65, and similarly, the second electronic control unit U2 Through this, a failure of the first electronic control unit U1 and the first steering actuator 51M can be detected.
[0019]
Further, when the first electronic control unit U1 and the second electronic control unit U2 detect their own failures, the first electronic control unit U1 and the second electronic control unit U2 fail-safe for interrupting a relay (not shown) for interrupting a drive current for driving the actuator. Each has a function.
The first electronic control unit U1 outputs a drive current according to the operation of the steering wheel 30 by the driver based on the outputs of the torque sensor 41, the operation angle sensor 42, and the steering position sensor 15. At this time, the first electronic control unit U1 outputs an appropriate drive current according to the rotation angle of the first steering actuator 51M based on the output signal of the first rotation angle sensor 52M.
[0020]
At this time, the reaction force electronic control unit U3 controls the reaction force actuator 40 based on the operation torque detected by the torque sensor 41 and the operation angle detected by the operation angle sensor 42, so that the steering wheel 30 Give power. Thereby, the driver can perform steering with a good feeling while feeling the same road surface reaction force as in the case of the conventional vehicle steering system in which the steering wheel and the steering mechanism are mechanically connected. .
[0021]
In a normal state in which the first electronic control unit U1 and the first steering actuator 51M have no failure, the second electronic control unit U2 determines the rotation angle of the second steering actuator 51S based on the output signal of the second rotation angle sensor 52S. And outputs an appropriate drive signal according to. More specifically, the second electronic control unit U2 determines that the second steering actuator 51S does not apply substantial driving force to the steered shaft 11, and that the second steering actuator 51S is rotated by the first steering actuator 51M. The second steering actuator 51S is driven so as not to be a load for driving the rudder shaft 11. More specifically, the second electronic control unit U2 controls so that the motor current value when driving the second steering actuator 51S becomes zero. Thereby, the back electromotive force accompanying the rotation of the second steering actuator 51S is canceled, and the second steering actuator 51S is prevented from becoming a load.
[0022]
When it is detected that a failure has occurred in the first electronic control unit U1 or the first steering actuator 51M, the second electronic control unit U2 sends a driving force for steering from the second steering actuator 51S to the steered shaft 11. The control for giving is performed. Specifically, the second electronic control unit U2 outputs a drive current according to the operation of the steering wheel 30 by the driver based on the outputs of the torque sensor 41, the operation angle sensor 42, and the steering position sensor 15. At this time, the second electronic control unit U2 outputs an appropriate drive current according to the rotation angle of the second steering actuator 51S based on the output signal of the second rotation angle sensor 52S.
[0023]
At this time, the reaction force electronic control unit U3 controls the reaction force actuator 40 based on the operation torque detected by the torque sensor 41 and the operation angle detected by the operation angle sensor 42, so that the steering wheel 30 Give power.
In this way, according to this embodiment, the second steering actuator 51S does not become a load during normal times when no failure occurs in the first electronic control unit U1 or the first steering actuator 51M. Therefore, the designed driving force is applied to the steered shaft 11, so that the steerability is improved.
[0024]
FIG. 2 is an illustrative diagram for describing a specific configuration for applying a driving force to the steered shaft 11 by first and second steering actuators 51M and 51S provided coaxially on the steered shaft 11. It is sectional drawing.
The first and second steering actuators 51M and 51S are composed of electric motors such as brushless motors, for example, and are opposed to each other in the axial direction of the steered shaft 11, and coaxially surround the steered shaft 11, respectively. It is arranged in.
[0025]
The first and second steering actuators 51M, 51S are rotatable via cylindrical stators 72, 73 fixed to the inner periphery of the housing 14 and bearings 86, 87; 88, 89 corresponding to the housing 14, respectively. , And rotors 76 and 77 inserted into corresponding stators 72 and 73. A plurality of exciting phase coils (not shown) are wound around a part of the stators 72 and 73, and a cylindrical shape is formed around the rotors 76 and 77 so as to face the stators 72 and 73. A driving magnet is provided. The driving magnet is magnetized so as to alternately form N and S poles in the circumferential direction.
[0026]
The rotation angle sensors 52M and 52S attached to the first and second steering actuators 51M and 51S are respectively formed of resolvers and detect the rotation positions (rotation angles) of the rotors 76 and 77, respectively. The rotation angle sensors 52M and 52S include a stator 83 fixed to the housing 14, and a rotor 84 fixed to the corresponding rotors 76 and 77 and rotating integrally with the rotors 76 and 77. Since a predetermined voltage is induced in the stator unit 83 in accordance with the rotational position of the rotor unit 84, the voltage is measured to determine the rotational position of the rotor unit 84, that is, the rotational positions (phases) of the rotors 76 and 77. Can be detected.
[0027]
Based on the rotational positions (phases) of the rotors 76 and 77 output from the rotational angle sensors 52M and 52S, the first and second electronic control units U1 and U2 determine the stators of the first and second steering actuators 51M and 51S. A current is sequentially supplied to the excitation phases of the coils (not shown) divided in the rotation directions of 72 and 73. Thus, the first and second steering actuators 51M and 51S generate a rotational force.
Between the first and second steering actuators 51M and 51S, a ball screw mechanism 80 as a motion conversion mechanism for converting a rotary motion into a linear motion is disposed. The ball screw mechanism 80 includes a ball nut 81 as a rotating cylinder surrounding the periphery of the steering shaft 11. The ball nut 81 is screwed through a ball 85 into a ball screw groove 11 a formed in the middle of the steered shaft 11.
[0028]
Both ends of a ball nut 81 are press-fitted and fixed to opposed ends of rotors 76 and 77 of the first and second steering actuators 51M and 51S, respectively. It is rotatably supported by the housing 14 via 88 and 89.
With such a configuration, when the rotors 76 and 77 are driven to rotate, the rotational motion is converted into linear motion of the steered shaft 11 by the ball screw mechanism 80 and coupled to both ends of the steered shaft 11. The steered wheels W, W are steered.
[0029]
As described above, one embodiment of the present invention has been described, but the present invention can be embodied in other forms. For example, in the above-described embodiment, a steer-by-wire system in which there is no mechanical connection between the steering wheel 30 and the steering mechanism 10 is taken as an example. Is provided, and a steering shaft is coupled to a pinion that meshes with the rack, so that the steering wheel 30 and the steering mechanism 10 are mechanically coupled to each other, and a steering assist force for assisting a steering force applied to the steering wheel 30 is provided. The present invention is also applicable to an electric power steering device configured to be applied to the steered shaft 11 by the first and second steering actuators 51M and 51S.
[0030]
Further, the first and second actuators do not need to be provided on the steered shaft 11, for example, a rack may be provided on the steered shaft 11, and one of the actuators may drive a pinion that meshes with the rack. Good. Further, in the case of the electric power steering device having the above-described configuration, the driving force of one actuator may be applied to the steering shaft.
Further, in the above-described embodiment, the example in which the steering wheel 30 is used as the operation member has been described. However, other operation members such as a lever may be used.
[0031]
In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an illustrative cross-sectional view for explaining a specific configuration example for applying a driving force to a steered shaft by first and second steering actuators.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 steering mechanism 11 turning shaft 14 housing 15 turning position sensor 30 steering wheel 40 reaction force actuator 41 torque sensor 42 operating angle sensor 51M first steering actuator 51S second steering actuator 52M first rotation angle sensor 52S second rotation angle sensor 65 Communication line 70 Vehicle speed sensor 80 Ball screw mechanism 81 Ball nut 83 Stator 84 Rotor 85 Balls 86 to 89 Bearing U1 First electronic control unit U2 Second electronic control unit U3 Electronic control unit W for reaction force Steering wheel

Claims

舵取り機構に操舵のための駆動力を与える第１アクチュエータと、
上記舵取り機構に操舵のための駆動力を与えることが可能な第２アクチュエータと、
上記第１アクチュエータを駆動制御する第１制御手段と、
上記第１制御手段が上記舵取り機構に操舵のための駆動力を与えるために上記第１アクチュエータを駆動制御しているときに、上記第２アクチュエータが負荷とならないように当該第２アクチュエータを駆動制御する第２制御手段とを含むことを特徴とする車両用操舵装置。A first actuator that applies a driving force for steering to a steering mechanism;
A second actuator capable of applying a driving force for steering to the steering mechanism;
First control means for driving and controlling the first actuator;
When the first control means is controlling the driving of the first actuator to apply a driving force for steering to the steering mechanism, the second actuator is drive-controlled so that the second actuator does not become a load. And a second control unit.