JP3991643B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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の車両用操舵装置に関する。
【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。
図１６は、ステア・バイ・ワイヤシステムの電気的構成を示すブロック図である。ステアリングホイールの操作方向および操作量等の検出信号は、主制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０１に入力される。舵取り機構には、主操舵モータ１０５および副操舵モータ１０６が結合されており、ステアリングホイールには、反力モータ１０７が結合されている。主操舵モータ１０５および副操舵モータ１０６は、いずれも、舵取り機構に駆動力を与えて舵取り車輪の転舵を起こさせるためのものであるが、副操舵モータ１０６は、主操舵モータ１０５やその制御系等に異常が生じた場合に、舵取り機構に駆動力を与えるように動作する。また、反力モータ１０７は、路面反力に対応した反力をステアリングホイールに与える。
【０００４】
主操舵モータ１０５は、主操舵電子制御ユニット１０２によって駆動制御される。具体的には、主操舵電子制御ユニット１０２は、主操舵モータ１０５に駆動電流を与える主操舵駆動部１０８と、この主操舵駆動部１０８を制御する主操舵制御部１１１とを有している。
副操舵モータ１０６は、副操舵電子制御ユニット１０３によって駆動制御される。具体的には、副操舵電子制御ユニット１０３は、副操舵モータ１０６に駆動電流を与える副操舵駆動部１０９と、この副操舵駆動部１０９を制御する副操舵制御部１１２とを有する。
【０００５】
反力モータ１０７も同様に、反力電子制御ユニット１０４によって駆動制御されるようになっていて、反力電子制御ユニット１０４は、反力モータ１０７に駆動電流を与える反力駆動部１１０と、この反力駆動部を制御する反力制御部１１３とを有している。
主操舵駆動部１０８、副操舵駆動部１０９および反力駆動部１１０は、パワー素子を含むドライバ回路であり、主操舵制御部１１１、副操舵制御部１１２および反力制御部１１３は、電流フィードバック制御のための制御指令をそれぞれ出力する。そして、これらの主操舵制御部１１１、副操舵制御部１１２および反力制御部１１３が、主制御電子制御ユニット１０１によって統合制御されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の構成では、４つの電子制御ユニット１０１〜１０４とこれらの間での信号の受け渡しのためのハーネスとが必要であるため、構成が複雑であり、コスト高となっていた。
また、電子制御ユニットの数およびハーネスの数が多いため、多種多様な故障モードを考慮してシステム全体の設計を行う必要があり、このことがシステムの設計を困難にし、かつ、コスト高の別の要因となっていた。
【０００７】
一方、主操舵モータ１０５、副操舵モータ１０６および反力モータ１０７の制御に必要なセンサ信号は、主制御電子制御ユニット１０１に入力されるようになっている。そして、主制御電子制御ユニット１０１の故障時には、その電源が遮断されるとともに、センサ信号は、主操舵電子制御ユニット等に与えられるようになっている。
しかし、主制御電子制御ユニット１０１の電源が遮断されることに伴って、センサ信号の電圧レベルが瞬間的に変動する。これに伴って、瞬間的に異常な制御が行われるから、舵取り車輪の不所望な転舵が生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、電子制御ユニットの数を少なくして、構成の簡素化およびコストの低減を図った車両用操舵装置を提供することである。
【０００９】
【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、車両の操向のための操作部材（３０）と、この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部（６１Ｍ）と、上記主操舵制御部を統括制御するための主制御部（８０）とを含み、上記主制御部と、上記主操舵制御部とが１つの電子制御ユニット（６０）に統合されており、上記主制御部および主操舵制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の動作を引き継ぐようになっている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。
【００１０】
上記の構成によれば、主制御部と主操舵制御部とが１つの電子制御ユニットに統合されているので、電子制御ユニットの数を少なくすることができる。これに応じて、電子制御ユニット間のハーネスを減少させることができ、故障モードを少なくすることができる。これにより、構成が簡素化されるとともに、コストの低減に寄与することができる。
また、主制御部に故障が生じたときには、その少なくとも一部の機能を主操舵制御部によって代替することが可能になる。これにより、主制御部に異常が生じても、主制御部が備えられた電子制御ユニットの電源を遮断する必要がないから、主制御部から主操舵制御部へと与えられるセンサ信号等のレベルに急変が生じることがなく、異常な制御が行われることがない。
【００１１】
さらに、副操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータを省くこととすれば、電子制御ユニットの数が１つになるので、構成を著しく簡単にすることができるとともに、コストを著しく低減できる。
請求項２記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）をさらに含み、上記主操舵駆動部は、上記主操舵アクチュエータに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１２】
この構成によれば、主操舵駆動部を主操舵アクチュエータに統合することによって、ハーネスの数を少なくでき、構成を簡単にすることができる。
請求項３記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）をさらに含み、上記主操舵駆動部が上記電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１３】
この構成によれば、主操舵制御部だけでなく主操舵駆動部も主制御部とともに１つの電子制御ユニットに総合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成をさらに簡単にできる。
請求項４記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記主操舵アクチュエータの故障時に上記舵取り機構に駆動力を与える副操舵アクチュエータ（５１Ｓ）と、上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部（６１Ｍ）と、上記副操舵アクチュエータを制御するための副操舵制御部（６１Ｓ）と、上記主操舵制御部および副操舵制御部を統括制御するための主制御部（８０）とを含み、上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニット（６０）に統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置である。
【００１４】
上記の構成によれば、統括制御のための主制御部と、主操舵制御部および副操舵制御部のうちの少なくともいずれか１つとが、１つの電子制御ユニットに統合されているので、電子制御ユニットの数を少なくすることができる。これに応じて、電子制御ユニット間のハーネスを減少させることができ、故障モードを少なくすることができる。これにより、構成が簡素化されるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００１５】
また、主制御部が備えられている電子制御ユニットには、主制御部のほかに少なくとも１つの制御部が備えられることになるので、主制御部に故障が生じたときには、その少なくとも一部の機能を他の制御部によって代替することが可能になる。これにより、主制御部に異常が生じても、主制御部が備えられた電子制御ユニットの電源を遮断する必要がないから、主制御部から他の制御部へと与えられるセンサ信号等のレベルに急変が生じることがなく、異常な制御が行われることがない。
【００１６】
さらに、反力アクチュエータを省くこととすれば、電子制御ユニットの数が１つまたは２つになるので、構成を著しく簡単にすることができるとともに、コストを著しく低減できる。
請求項５記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部（５３Ｓ）とをさらに含み、上記主操舵駆動部および副操舵駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４記載の車両用操舵装置である。
【００１７】
この構成によれば、主操舵駆動部および副操舵駆動部のうちの少なくとも１つを対応するアクチュエータに統合することによって、ハーネスの数を少なくでき、構成をさらに簡単にすることができる。
請求項６記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部（５３Ｓ）とをさらに含み、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項４または５記載の車両用操舵装置である。
【００１８】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに統合されているいずれかの制御部に対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
請求項７記載の発明は、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の車両用操舵装置である。
【００１９】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに統合されていないいずれかの制御部が、対応するアクチュエータに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
請求項８記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記操作部材に路面反力に対応した反力を与える反力アクチュエータ（４０）と、上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部（６１Ｍ）と、上記反力アクチュエータを制御するための反力制御部（４５）と、上記主操舵制御部および反力制御部を統括制御するための主制御部（８０）とを含み、上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および反力制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニット（６０）に統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置である。
【００２０】
この構成によれば、統括制御のための主制御部と、主操舵制御部および反力制御部のうちの少なくともいずれか１つとが、１つの電子制御ユニットに統合されているので、電子制御ユニットの数を少なくすることができる。これに応じて、電子制御ユニット間のハーネスを減少させることができ、故障モードを少なくすることができる。これにより、構成が簡素化されるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００２１】
また、主制御部が備えられている電子制御ユニットには、主制御部のほかに少なくとも１つの制御部が備えられることになるので、主制御部に故障が生じたときには、その少なくとも一部の機能を他の制御部によって代替することが可能になる。これにより、主制御部に異常が生じても、主制御部が備えられた電子制御ユニットの電源を遮断する必要がないから、主制御部から他の制御部へと与えられるセンサ信号等のレベルに急変が生じることがなく、異常な制御が行われることがない。
【００２２】
さらに、副操舵アクチュエータを省くこととすれば、電子制御ユニットの数が１つまたは２つになるので、構成を著しく簡単にすることができるとともに、コストを著しく低減できる。
請求項９記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部（４３）とをさらに含み、上記主操舵駆動部および反力駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８記載の車両用操舵装置である。
【００２３】
この構成によれば、主操舵駆動部および反力駆動部のうちの少なくとも１つを対応するアクチュエータに統合することによって、ハーネスの数を少なくでき、構成をさらに簡単にすることができる。
請求項１０記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部（４３）とをさらに含み、上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項８または９記載の車両用操舵装置である。
【００２４】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに総合されているいずれかの制御部に対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
請求項１１記載の発明は、上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の車両用操舵装置である。
【００２５】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに統合されていない制御部が、対応するアクチュエータに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
【００２６】
【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。
【００２７】
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、主操舵駆動系５０Ｍと副操舵駆動系５０Ｓとの二重系とされている。主操舵駆動系５０Ｍは、主操舵アクチュエータ５１Ｍと、この主操舵アクチュエータ５１Ｍの回転角を検出するための主回転角センサ５２Ｍとを含む。一方、副操舵駆動系５０Ｓは、副操舵アクチュエータ５１Ｓと、この副操舵アクチュエータ５１Ｓの回転角を検出するための副回転角センサ５２Ｓとを含む。主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓは、たとえば、いずれも電動モータで構成されている。
【００２８】
舵取り機構１０は、車体の左右方向に延びて配置された操舵軸１１と、この操舵軸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。操舵軸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、主操舵アクチュエータ５１Ｍが同軸的に組み込まれている。
また、操舵軸１１の一部には、ラックギヤ１１ａが形成されており、このラックギヤ１１ａには、シャフト２１の先端のピニオンギヤ２２が噛合している。シャフト２１には、副操舵アクチュエータ５１Ｓが結合されており、副操舵アクチュエータ５１Ｓが発生する駆動力がシャフト２１に入力されるようになっている。
【００２９】
この構成により、主操舵アクチュエータ５１Ｍが駆動されると、主操舵アクチュエータ５１Ｍ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操舵軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により舵取り車輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。また、副操舵アクチュエータ５１Ｓが駆動されると、副操舵アクチュエータ５１Ｓによるシャフト２１の回転がピニオンギヤ２２およびラックギヤ１１ａによって操舵軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により舵取り車輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。
【００３０】
主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓには、駆動回路５３Ｍ，５３Ｓから、駆動電流が供給されるようになっている。
ステアリングホイール３０に結合されたシャフト２３には、車体の適所に一端を固定した反力ばね２０の他端が結合されている。この反力ばね２０は、舵角中点からの舵角にほぼ比例する操舵抵抗をステアリングホイール３０に与える。
シャフト２３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。
【００３１】
トルクセンサ４１、操作角センサ４２、主回転角センサ５２Ｍ、副回転角センサ５２Ｓの検出信号は、主制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０に入力されている。また、操舵軸１１に関連して、この操舵軸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の検出信号も主制御電子制御ユニット６０に入力されるようになっている。主制御電子制御ユニット６０には、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。
【００３２】
主制御電子制御ユニット６０は、主操舵アクチュエータ５１Ｍのための駆動回路（主操舵駆動回路）５３Ｍに制御信号を与えて主操舵アクチュエータ５１Ｍを電流フィードバック制御するための主操舵制御部６１Ｍと、全体を統括制御するための主制御部８０とをユニット内に有している。主操舵制御部６１Ｍおよび主制御部８０は、それぞれＣＰＵ（中央処理装置）を備えていて、互いの動作を監視している。そして、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部により、当該異常が生じた制御部の動作が引き継がれるようになっている。
【００３３】
副操舵アクチュエータ５１Ｓを電流フィードバック制御するために、副操舵制御用電子制御ユニット８２が設けられている。この副操舵制御用電子制御ユニット８２は、副操舵アクチュエータ５１Ｓのための駆動回路（副操舵駆動回路）５３Ｓと、この副操舵駆動回路５３Ｓに制御信号を与えて副操舵アクチュエータ５１Ｓを電流フィードバック制御するための副操舵制御部６１Ｓとをユニット内に有している。副操舵制御部６１Ｓは、ＣＰＵを含む。
【００３４】
主制御部８０は、上記センサ類４１，４２，５２Ｍ，５２Ｓ，１５，７０からの入力信号に基づいて、主操舵制御部６１Ｍおよび副操舵制御部６１Ｓを統括制御する。
この実施形態の構成では、１つの電子制御ユニット６０内に主制御部８０と主操舵制御部６１Ｍとを収容してあるので、電子制御ユニットの数を少なくすることができ、それに応じてハーネスの数を少なくすることができる。しかも、ステアリングホイール３０に与える反力を制御するための電子制御ユニットが備えられていないので、これによっても、電子制御ユニットの数およびハーネスの数が少なくなっている。これにより、コストを低減できるうえ、ハーネスの断線故障等を少なくすることができるので、故障モードの少ないシステムとすることができる。
【００３５】
また、主制御部８０および主操舵制御部６１Ｍは、それぞれＣＰＵを有していて、いずれか一方に異常が生じれば、他方がその機能の少なくとも一部を補って実行することができる。これにより、たとえば、主制御部８０に異常が生じた場合であっても、主制御電子制御ユニット６０の電源を遮断する必要はなく、主操舵制御部６１Ｍによって、センサ類４１，４２，５２Ｍ，５２Ｓ，１５，７０からの検出信号を適切に処理して副操舵制御用電子制御ユニット８２に与えることができる。これにより、異常発生に伴う瞬間的な制御異常を防止できる。
【００３６】
図２に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍは、主操舵アクチュエータ５１Ｍと一体化してもよい。また、同じく図２に示されているように、主制御電子制御ユニット６０に統合されていない副操舵制御部６１Ｓを有する副操舵制御用電子制御ユニット８２は、副操舵アクチュエータ５１Ｓと一体化してもよい。これらの構成により、ハーネスをさらに少なくすることができ、故障モードを少なくできる。
【００３７】
また、図３に示すように、主制御電子制御ユニット６０に統合されている主操舵制御部６１Ｍに対応した主操舵駆動回路５３Ｍは、主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御電子制御ユニット６０に統合されてもよい。
図４は、この発明の第２の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を示す概念図である。この図４において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００３８】
この実施形態では、副操舵アクチュエータおよびこれに関連する構成は省かれており、ステアリングホイール３０に路面反力に対応した反力を与えるための構成が設けられている。すなわち、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。
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。
【００３９】
反力アクチュエータ４０には、駆動回路４３から駆動電流が供給されるようになっている。
さらに、反力アクチュエータ４０を電流フィードバック制御するために、反力制御用電子制御ユニット８３が設けられている。この反力制御用電子制御ユニット８３は、反力アクチュエータ４０のための駆動回路（反力駆動回路）４３と、この反力駆動回路４３に制御信号を与えて反力アクチュエータ４０を電流フィードバック制御するための反力制御部４５とをユニット内に有している。
【００４０】
この反力制御部４５は、主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御部８０によって統括制御されるようになっている。
この実施形態においても、主制御部８０および主操舵制御部６１Ｍは主制御電子制御ユニット６０に統合されていて、互いの動作を監視し合っている。そして、いずれか一方の制御部に異常が生じれば、他方の正常な制御部がその機能の少なくとも一部を実行するようになっている。
【００４１】
このようにして、この実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様の効果を達成できる。
図５に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍが主操舵アクチュエータ５１Ｍに一体化されてもよく、また、反力制御部４５および反力駆動回路４３を含む反力制御用電子制御ユニット８３が反力アクチュエータ４０と一体化されてもよい。
さらに、図６に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍを主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御電子制御ユニット６０に統合してもよいことも、上述の第１の実施形態の場合と同様である。
【００４２】
図７は、この発明の第３の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図７において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、副操舵制御部６１Ｓが主制御部８０とともに主制御電子制御ユニット６０に統合されている。副操舵駆動回路５３Ｓは、いずれの電子制御ユニットからも独立して設けられている。また、主操舵アクチュエータ５１Ｍに対応した主操舵電子制御ユニット８１が設けられており、この主操舵電子制御ユニット８１は、主操舵制御部６１Ｍおよび主操舵駆動回路５３Ｍをユニット内に有している。
【００４３】
主制御部８０および副操舵制御部６１Ｓは、互いの動作を監視していて、いずれか一方の動作に異常が生じたときには、他方の正常な制御部によって、その機能の一部が代わって実行されるようになっている。
この実施形態の構成によっても、上述の第１または第２の実施形態と同様な効果を達成できる。また、この実施形態についても、上述の第１または第２の実施形態に関連して述べたのと同様な変更が可能である。
【００４４】
図８は、この発明の第４の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図８において、上述の図４に示された各部に対応する部分には、図４の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、反力制御部４５が主制御部８０とともに主制御電子制御ユニット６０に統合されている。反力駆動回路４３は、いずれの電子制御ユニットからも独立して設けられている。また、主操舵アクチュエータ５１Ｍに対応した主操舵電子制御ユニット８１が設けられており、この主操舵電子制御ユニット８１は、主操舵制御部６１Ｍおよび主操舵駆動回路５３Ｍをユニット内に有している。
【００４５】
主制御部８０および反力制御部４５は、互いの動作を監視していて、いずれか一方の動作に異常が生じたときには、他方の正常な制御部によって、その機能の一部が代わって実行されるようになっている。
この実施形態の構成によっても、上述の第１または第２の実施形態と同様な効果を達成できる。また、この実施形態についても、上述の第１または第２の実施形態に関連して述べたのと同様な変更が可能である。
【００４６】
図９は、この発明の第５の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図９において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態では、主制御電子制御ユニット６０は、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび副操舵制御部６１Ｓをユニット内に有している。そして、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓは、いずれの電子制御ユニットにも統合されずに設けられている。
【００４７】
主制御電子制御ユニット６０では、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび副操舵制御部６１Ｓのいずれかの動作に異常が生じると、他の正常な制御部のいずれかがその機能の少なくとも一部を代わって実行するようになっている。
このような構成によっても、上述の第１の実施形態の場合と同様の効果を達成できる。さらに、この実施形態では、電子制御ユニットの数がさらに減じられているため、コストの低減および故障モードの減少の効果に関して、上述の第１ないし第４の実施形態の場合よりも優れている。
【００４８】
図１０に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓは、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓにそれぞれ一体化されてもよい。むろん、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓのいずれか一方のみが、対応するアクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓに一体化されてもよい。
また、図１１に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓは、主制御電子制御ユニット６０に統合されてもよい。むろん、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓのいずれか一方のみが、主制御電子制御ユニット６０に統合されてもよい。
【００４９】
図１２は、この発明の第６の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図１２において、上述の図４に示された各部に対応する部分には、図４の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態では、主制御電子制御ユニット６０は、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび反力制御部４５をユニット内に有している。そして、主操舵駆動回路５３Ｍおよび反力駆動回路４３は、電子制御ユニットとは別に設けられている。
【００５０】
主制御電子制御ユニット６０では、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび反力制御部４５のいずれかの動作に異常が生じると、他の正常な制御部のいずれかがその機能の少なくとも一部を代わって実行するようになっている。
このような構成によっても、上述の第５の実施形態の場合と同様の効果を達成できる。
この第６の実施形態に関しても、上述の第５の実施形態の場合と同様の変更を施すことができる。
【００５１】
図１３は、この発明の第７の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。この図１３において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、舵取り機構１０に駆動力を与えるアクチュエータは主操舵アクチュエータ５１Ｍのみである。また、ステアリングホイール３０には、反力ばね２０によって操舵抵抗が与えられるようになっていて、電子的に制御される反力アクチュエータは設けられていない。
【００５２】
主操舵制御部６１Ｍは、主制御部８０とともに主制御電子制御ユニット６０に統合されている。そして、主操舵制御部６１Ｍおよび主制御部８０は相互に監視していて、いずれか一方に異常が生じたときには、他方の正常な制御部がその少なくとも一部の機能を代替する。
このような構成により、上述の第１の実施形態に関連して述べた効果を達成できる。また、電子制御ユニットがただ一つになるので、故障モードが著しく少なくなり、システム全体の安定性を向上できる。
【００５３】
なお、図１４に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍを主操舵アクチュエータ５１Ｍと一体化してもよい。また、図１５に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍを、主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御電子制御ユニット６０に統合してもよい。
以上、この発明の７つの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。
【００５４】
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】この発明の第１の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】上記第１の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図３】上記第１の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を示す概念図である。
【図５】上記第２の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図６】上記第２の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図７】この発明の第３の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の第４の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の第５の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】上記第５の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図１１】上記第５の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図１２】この発明の第６の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の第７の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１４】上記第７の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図１５】上記第７の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図１６】従来技術に係る車両用操舵装置の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１０ 舵取り機構
３０ ステアリングホイール
４０ 反力アクチュエータ
４３ 反力駆動回路
４５ 反力制御部
５０Ｍ 主操舵駆動系
５０Ｓ 副操舵駆動系
５１Ｍ 主操舵アクチュエータ
５１Ｓ 副操舵アクチュエータ
５３Ｍ 主操舵駆動回路
５３Ｓ 副操舵駆動回路
６０ 主制御電子制御ユニット
６１Ｍ 主操舵制御部
６１Ｓ 副操舵制御部
８０ 主制御部
８１ 主操舵電子制御ユニット
８２ 副操舵制御用電子制御ユニット
８３ 反力制御用電子制御ユニット
Ｗ 舵取り車輪
【発明の属する技術分野】
この発明は、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の車両用操舵装置に関する。
【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。
図１６は、ステア・バイ・ワイヤシステムの電気的構成を示すブロック図である。ステアリングホイールの操作方向および操作量等の検出信号は、主制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０１に入力される。舵取り機構には、主操舵モータ１０５および副操舵モータ１０６が結合されており、ステアリングホイールには、反力モータ１０７が結合されている。主操舵モータ１０５および副操舵モータ１０６は、いずれも、舵取り機構に駆動力を与えて舵取り車輪の転舵を起こさせるためのものであるが、副操舵モータ１０６は、主操舵モータ１０５やその制御系等に異常が生じた場合に、舵取り機構に駆動力を与えるように動作する。また、反力モータ１０７は、路面反力に対応した反力をステアリングホイールに与える。
【０００４】
主操舵モータ１０５は、主操舵電子制御ユニット１０２によって駆動制御される。具体的には、主操舵電子制御ユニット１０２は、主操舵モータ１０５に駆動電流を与える主操舵駆動部１０８と、この主操舵駆動部１０８を制御する主操舵制御部１１１とを有している。
副操舵モータ１０６は、副操舵電子制御ユニット１０３によって駆動制御される。具体的には、副操舵電子制御ユニット１０３は、副操舵モータ１０６に駆動電流を与える副操舵駆動部１０９と、この副操舵駆動部１０９を制御する副操舵制御部１１２とを有する。
【０００５】
反力モータ１０７も同様に、反力電子制御ユニット１０４によって駆動制御されるようになっていて、反力電子制御ユニット１０４は、反力モータ１０７に駆動電流を与える反力駆動部１１０と、この反力駆動部を制御する反力制御部１１３とを有している。
主操舵駆動部１０８、副操舵駆動部１０９および反力駆動部１１０は、パワー素子を含むドライバ回路であり、主操舵制御部１１１、副操舵制御部１１２および反力制御部１１３は、電流フィードバック制御のための制御指令をそれぞれ出力する。そして、これらの主操舵制御部１１１、副操舵制御部１１２および反力制御部１１３が、主制御電子制御ユニット１０１によって統合制御されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の構成では、４つの電子制御ユニット１０１〜１０４とこれらの間での信号の受け渡しのためのハーネスとが必要であるため、構成が複雑であり、コスト高となっていた。
また、電子制御ユニットの数およびハーネスの数が多いため、多種多様な故障モードを考慮してシステム全体の設計を行う必要があり、このことがシステムの設計を困難にし、かつ、コスト高の別の要因となっていた。
【０００７】
一方、主操舵モータ１０５、副操舵モータ１０６および反力モータ１０７の制御に必要なセンサ信号は、主制御電子制御ユニット１０１に入力されるようになっている。そして、主制御電子制御ユニット１０１の故障時には、その電源が遮断されるとともに、センサ信号は、主操舵電子制御ユニット等に与えられるようになっている。
しかし、主制御電子制御ユニット１０１の電源が遮断されることに伴って、センサ信号の電圧レベルが瞬間的に変動する。これに伴って、瞬間的に異常な制御が行われるから、舵取り車輪の不所望な転舵が生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、電子制御ユニットの数を少なくして、構成の簡素化およびコストの低減を図った車両用操舵装置を提供することである。
【０００９】
【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、車両の操向のための操作部材（３０）と、この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部（６１Ｍ）と、上記主操舵制御部を統括制御するための主制御部（８０）とを含み、上記主制御部と、上記主操舵制御部とが１つの電子制御ユニット（６０）に統合されており、上記主制御部および主操舵制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の動作を引き継ぐようになっている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。
【００１０】
上記の構成によれば、主制御部と主操舵制御部とが１つの電子制御ユニットに統合されているので、電子制御ユニットの数を少なくすることができる。これに応じて、電子制御ユニット間のハーネスを減少させることができ、故障モードを少なくすることができる。これにより、構成が簡素化されるとともに、コストの低減に寄与することができる。
また、主制御部に故障が生じたときには、その少なくとも一部の機能を主操舵制御部によって代替することが可能になる。これにより、主制御部に異常が生じても、主制御部が備えられた電子制御ユニットの電源を遮断する必要がないから、主制御部から主操舵制御部へと与えられるセンサ信号等のレベルに急変が生じることがなく、異常な制御が行われることがない。
【００１１】
さらに、副操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータを省くこととすれば、電子制御ユニットの数が１つになるので、構成を著しく簡単にすることができるとともに、コストを著しく低減できる。
請求項２記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）をさらに含み、上記主操舵駆動部は、上記主操舵アクチュエータに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１２】
この構成によれば、主操舵駆動部を主操舵アクチュエータに統合することによって、ハーネスの数を少なくでき、構成を簡単にすることができる。
請求項３記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）をさらに含み、上記主操舵駆動部が上記電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１３】
この構成によれば、主操舵制御部だけでなく主操舵駆動部も主制御部とともに１つの電子制御ユニットに総合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成をさらに簡単にできる。
請求項４記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記主操舵アクチュエータの故障時に上記舵取り機構に駆動力を与える副操舵アクチュエータ（５１Ｓ）と、上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部（６１Ｍ）と、上記副操舵アクチュエータを制御するための副操舵制御部（６１Ｓ）と、上記主操舵制御部および副操舵制御部を統括制御するための主制御部（８０）とを含み、上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニット（６０）に統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置である。
【００１４】
上記の構成によれば、統括制御のための主制御部と、主操舵制御部および副操舵制御部のうちの少なくともいずれか１つとが、１つの電子制御ユニットに統合されているので、電子制御ユニットの数を少なくすることができる。これに応じて、電子制御ユニット間のハーネスを減少させることができ、故障モードを少なくすることができる。これにより、構成が簡素化されるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００１５】
また、主制御部が備えられている電子制御ユニットには、主制御部のほかに少なくとも１つの制御部が備えられることになるので、主制御部に故障が生じたときには、その少なくとも一部の機能を他の制御部によって代替することが可能になる。これにより、主制御部に異常が生じても、主制御部が備えられた電子制御ユニットの電源を遮断する必要がないから、主制御部から他の制御部へと与えられるセンサ信号等のレベルに急変が生じることがなく、異常な制御が行われることがない。
【００１６】
さらに、反力アクチュエータを省くこととすれば、電子制御ユニットの数が１つまたは２つになるので、構成を著しく簡単にすることができるとともに、コストを著しく低減できる。
請求項５記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部（５３Ｓ）とをさらに含み、上記主操舵駆動部および副操舵駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４記載の車両用操舵装置である。
【００１７】
この構成によれば、主操舵駆動部および副操舵駆動部のうちの少なくとも１つを対応するアクチュエータに統合することによって、ハーネスの数を少なくでき、構成をさらに簡単にすることができる。
請求項６記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部（５３Ｓ）とをさらに含み、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項４または５記載の車両用操舵装置である。
【００１８】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに統合されているいずれかの制御部に対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
請求項７記載の発明は、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の車両用操舵装置である。
【００１９】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに統合されていないいずれかの制御部が、対応するアクチュエータに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
請求項８記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記操作部材に路面反力に対応した反力を与える反力アクチュエータ（４０）と、上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部（６１Ｍ）と、上記反力アクチュエータを制御するための反力制御部（４５）と、上記主操舵制御部および反力制御部を統括制御するための主制御部（８０）とを含み、上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および反力制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニット（６０）に統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置である。
【００２０】
この構成によれば、統括制御のための主制御部と、主操舵制御部および反力制御部のうちの少なくともいずれか１つとが、１つの電子制御ユニットに統合されているので、電子制御ユニットの数を少なくすることができる。これに応じて、電子制御ユニット間のハーネスを減少させることができ、故障モードを少なくすることができる。これにより、構成が簡素化されるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００２１】
また、主制御部が備えられている電子制御ユニットには、主制御部のほかに少なくとも１つの制御部が備えられることになるので、主制御部に故障が生じたときには、その少なくとも一部の機能を他の制御部によって代替することが可能になる。これにより、主制御部に異常が生じても、主制御部が備えられた電子制御ユニットの電源を遮断する必要がないから、主制御部から他の制御部へと与えられるセンサ信号等のレベルに急変が生じることがなく、異常な制御が行われることがない。
【００２２】
さらに、副操舵アクチュエータを省くこととすれば、電子制御ユニットの数が１つまたは２つになるので、構成を著しく簡単にすることができるとともに、コストを著しく低減できる。
請求項９記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部（４３）とをさらに含み、上記主操舵駆動部および反力駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８記載の車両用操舵装置である。
【００２３】
この構成によれば、主操舵駆動部および反力駆動部のうちの少なくとも１つを対応するアクチュエータに統合することによって、ハーネスの数を少なくでき、構成をさらに簡単にすることができる。
請求項１０記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部（４３）とをさらに含み、上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項８または９記載の車両用操舵装置である。
【００２４】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに総合されているいずれかの制御部に対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
請求項１１記載の発明は、上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の車両用操舵装置である。
【００２５】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに統合されていない制御部が、対応するアクチュエータに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
【００２６】
【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。
【００２７】
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、主操舵駆動系５０Ｍと副操舵駆動系５０Ｓとの二重系とされている。主操舵駆動系５０Ｍは、主操舵アクチュエータ５１Ｍと、この主操舵アクチュエータ５１Ｍの回転角を検出するための主回転角センサ５２Ｍとを含む。一方、副操舵駆動系５０Ｓは、副操舵アクチュエータ５１Ｓと、この副操舵アクチュエータ５１Ｓの回転角を検出するための副回転角センサ５２Ｓとを含む。主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓは、たとえば、いずれも電動モータで構成されている。
【００２８】
舵取り機構１０は、車体の左右方向に延びて配置された操舵軸１１と、この操舵軸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。操舵軸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、主操舵アクチュエータ５１Ｍが同軸的に組み込まれている。
また、操舵軸１１の一部には、ラックギヤ１１ａが形成されており、このラックギヤ１１ａには、シャフト２１の先端のピニオンギヤ２２が噛合している。シャフト２１には、副操舵アクチュエータ５１Ｓが結合されており、副操舵アクチュエータ５１Ｓが発生する駆動力がシャフト２１に入力されるようになっている。
【００２９】
この構成により、主操舵アクチュエータ５１Ｍが駆動されると、主操舵アクチュエータ５１Ｍ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操舵軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により舵取り車輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。また、副操舵アクチュエータ５１Ｓが駆動されると、副操舵アクチュエータ５１Ｓによるシャフト２１の回転がピニオンギヤ２２およびラックギヤ１１ａによって操舵軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により舵取り車輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。
【００３０】
主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓには、駆動回路５３Ｍ，５３Ｓから、駆動電流が供給されるようになっている。
ステアリングホイール３０に結合されたシャフト２３には、車体の適所に一端を固定した反力ばね２０の他端が結合されている。この反力ばね２０は、舵角中点からの舵角にほぼ比例する操舵抵抗をステアリングホイール３０に与える。
シャフト２３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。
【００３１】
トルクセンサ４１、操作角センサ４２、主回転角センサ５２Ｍ、副回転角センサ５２Ｓの検出信号は、主制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０に入力されている。また、操舵軸１１に関連して、この操舵軸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の検出信号も主制御電子制御ユニット６０に入力されるようになっている。主制御電子制御ユニット６０には、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。
【００３２】
主制御電子制御ユニット６０は、主操舵アクチュエータ５１Ｍのための駆動回路（主操舵駆動回路）５３Ｍに制御信号を与えて主操舵アクチュエータ５１Ｍを電流フィードバック制御するための主操舵制御部６１Ｍと、全体を統括制御するための主制御部８０とをユニット内に有している。主操舵制御部６１Ｍおよび主制御部８０は、それぞれＣＰＵ（中央処理装置）を備えていて、互いの動作を監視している。そして、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部により、当該異常が生じた制御部の動作が引き継がれるようになっている。
【００３３】
副操舵アクチュエータ５１Ｓを電流フィードバック制御するために、副操舵制御用電子制御ユニット８２が設けられている。この副操舵制御用電子制御ユニット８２は、副操舵アクチュエータ５１Ｓのための駆動回路（副操舵駆動回路）５３Ｓと、この副操舵駆動回路５３Ｓに制御信号を与えて副操舵アクチュエータ５１Ｓを電流フィードバック制御するための副操舵制御部６１Ｓとをユニット内に有している。副操舵制御部６１Ｓは、ＣＰＵを含む。
【００３４】
主制御部８０は、上記センサ類４１，４２，５２Ｍ，５２Ｓ，１５，７０からの入力信号に基づいて、主操舵制御部６１Ｍおよび副操舵制御部６１Ｓを統括制御する。
この実施形態の構成では、１つの電子制御ユニット６０内に主制御部８０と主操舵制御部６１Ｍとを収容してあるので、電子制御ユニットの数を少なくすることができ、それに応じてハーネスの数を少なくすることができる。しかも、ステアリングホイール３０に与える反力を制御するための電子制御ユニットが備えられていないので、これによっても、電子制御ユニットの数およびハーネスの数が少なくなっている。これにより、コストを低減できるうえ、ハーネスの断線故障等を少なくすることができるので、故障モードの少ないシステムとすることができる。
【００３５】
また、主制御部８０および主操舵制御部６１Ｍは、それぞれＣＰＵを有していて、いずれか一方に異常が生じれば、他方がその機能の少なくとも一部を補って実行することができる。これにより、たとえば、主制御部８０に異常が生じた場合であっても、主制御電子制御ユニット６０の電源を遮断する必要はなく、主操舵制御部６１Ｍによって、センサ類４１，４２，５２Ｍ，５２Ｓ，１５，７０からの検出信号を適切に処理して副操舵制御用電子制御ユニット８２に与えることができる。これにより、異常発生に伴う瞬間的な制御異常を防止できる。
【００３６】
図２に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍは、主操舵アクチュエータ５１Ｍと一体化してもよい。また、同じく図２に示されているように、主制御電子制御ユニット６０に統合されていない副操舵制御部６１Ｓを有する副操舵制御用電子制御ユニット８２は、副操舵アクチュエータ５１Ｓと一体化してもよい。これらの構成により、ハーネスをさらに少なくすることができ、故障モードを少なくできる。
【００３７】
また、図３に示すように、主制御電子制御ユニット６０に統合されている主操舵制御部６１Ｍに対応した主操舵駆動回路５３Ｍは、主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御電子制御ユニット６０に統合されてもよい。
図４は、この発明の第２の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を示す概念図である。この図４において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００３８】
この実施形態では、副操舵アクチュエータおよびこれに関連する構成は省かれており、ステアリングホイール３０に路面反力に対応した反力を与えるための構成が設けられている。すなわち、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。
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。
【００３９】
反力アクチュエータ４０には、駆動回路４３から駆動電流が供給されるようになっている。
さらに、反力アクチュエータ４０を電流フィードバック制御するために、反力制御用電子制御ユニット８３が設けられている。この反力制御用電子制御ユニット８３は、反力アクチュエータ４０のための駆動回路（反力駆動回路）４３と、この反力駆動回路４３に制御信号を与えて反力アクチュエータ４０を電流フィードバック制御するための反力制御部４５とをユニット内に有している。
【００４０】
この反力制御部４５は、主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御部８０によって統括制御されるようになっている。
この実施形態においても、主制御部８０および主操舵制御部６１Ｍは主制御電子制御ユニット６０に統合されていて、互いの動作を監視し合っている。そして、いずれか一方の制御部に異常が生じれば、他方の正常な制御部がその機能の少なくとも一部を実行するようになっている。
【００４１】
このようにして、この実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様の効果を達成できる。
図５に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍが主操舵アクチュエータ５１Ｍに一体化されてもよく、また、反力制御部４５および反力駆動回路４３を含む反力制御用電子制御ユニット８３が反力アクチュエータ４０と一体化されてもよい。
さらに、図６に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍを主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御電子制御ユニット６０に統合してもよいことも、上述の第１の実施形態の場合と同様である。
【００４２】
図７は、この発明の第３の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図７において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、副操舵制御部６１Ｓが主制御部８０とともに主制御電子制御ユニット６０に統合されている。副操舵駆動回路５３Ｓは、いずれの電子制御ユニットからも独立して設けられている。また、主操舵アクチュエータ５１Ｍに対応した主操舵電子制御ユニット８１が設けられており、この主操舵電子制御ユニット８１は、主操舵制御部６１Ｍおよび主操舵駆動回路５３Ｍをユニット内に有している。
【００４３】
主制御部８０および副操舵制御部６１Ｓは、互いの動作を監視していて、いずれか一方の動作に異常が生じたときには、他方の正常な制御部によって、その機能の一部が代わって実行されるようになっている。
この実施形態の構成によっても、上述の第１または第２の実施形態と同様な効果を達成できる。また、この実施形態についても、上述の第１または第２の実施形態に関連して述べたのと同様な変更が可能である。
【００４４】
図８は、この発明の第４の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図８において、上述の図４に示された各部に対応する部分には、図４の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、反力制御部４５が主制御部８０とともに主制御電子制御ユニット６０に統合されている。反力駆動回路４３は、いずれの電子制御ユニットからも独立して設けられている。また、主操舵アクチュエータ５１Ｍに対応した主操舵電子制御ユニット８１が設けられており、この主操舵電子制御ユニット８１は、主操舵制御部６１Ｍおよび主操舵駆動回路５３Ｍをユニット内に有している。
【００４５】
主制御部８０および反力制御部４５は、互いの動作を監視していて、いずれか一方の動作に異常が生じたときには、他方の正常な制御部によって、その機能の一部が代わって実行されるようになっている。
この実施形態の構成によっても、上述の第１または第２の実施形態と同様な効果を達成できる。また、この実施形態についても、上述の第１または第２の実施形態に関連して述べたのと同様な変更が可能である。
【００４６】
図９は、この発明の第５の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図９において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態では、主制御電子制御ユニット６０は、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび副操舵制御部６１Ｓをユニット内に有している。そして、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓは、いずれの電子制御ユニットにも統合されずに設けられている。
【００４７】
主制御電子制御ユニット６０では、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび副操舵制御部６１Ｓのいずれかの動作に異常が生じると、他の正常な制御部のいずれかがその機能の少なくとも一部を代わって実行するようになっている。
このような構成によっても、上述の第１の実施形態の場合と同様の効果を達成できる。さらに、この実施形態では、電子制御ユニットの数がさらに減じられているため、コストの低減および故障モードの減少の効果に関して、上述の第１ないし第４の実施形態の場合よりも優れている。
【００４８】
図１０に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓは、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓにそれぞれ一体化されてもよい。むろん、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓのいずれか一方のみが、対応するアクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓに一体化されてもよい。
また、図１１に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓは、主制御電子制御ユニット６０に統合されてもよい。むろん、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓのいずれか一方のみが、主制御電子制御ユニット６０に統合されてもよい。
【００４９】
図１２は、この発明の第６の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図１２において、上述の図４に示された各部に対応する部分には、図４の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態では、主制御電子制御ユニット６０は、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび反力制御部４５をユニット内に有している。そして、主操舵駆動回路５３Ｍおよび反力駆動回路４３は、電子制御ユニットとは別に設けられている。
【００５０】
主制御電子制御ユニット６０では、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび反力制御部４５のいずれかの動作に異常が生じると、他の正常な制御部のいずれかがその機能の少なくとも一部を代わって実行するようになっている。
このような構成によっても、上述の第５の実施形態の場合と同様の効果を達成できる。
この第６の実施形態に関しても、上述の第５の実施形態の場合と同様の変更を施すことができる。
【００５１】
図１３は、この発明の第７の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。この図１３において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、舵取り機構１０に駆動力を与えるアクチュエータは主操舵アクチュエータ５１Ｍのみである。また、ステアリングホイール３０には、反力ばね２０によって操舵抵抗が与えられるようになっていて、電子的に制御される反力アクチュエータは設けられていない。
【００５２】
主操舵制御部６１Ｍは、主制御部８０とともに主制御電子制御ユニット６０に統合されている。そして、主操舵制御部６１Ｍおよび主制御部８０は相互に監視していて、いずれか一方に異常が生じたときには、他方の正常な制御部がその少なくとも一部の機能を代替する。
このような構成により、上述の第１の実施形態に関連して述べた効果を達成できる。また、電子制御ユニットがただ一つになるので、故障モードが著しく少なくなり、システム全体の安定性を向上できる。
【００５３】
なお、図１４に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍを主操舵アクチュエータ５１Ｍと一体化してもよい。また、図１５に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍを、主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御電子制御ユニット６０に統合してもよい。
以上、この発明の７つの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。
【００５４】
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】この発明の第１の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】上記第１の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図３】上記第１の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を示す概念図である。
【図５】上記第２の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図６】上記第２の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図７】この発明の第３の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の第４の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の第５の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】上記第５の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図１１】上記第５の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図１２】この発明の第６の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の第７の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１４】上記第７の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図１５】上記第７の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図１６】従来技術に係る車両用操舵装置の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１０ 舵取り機構
３０ ステアリングホイール
４０ 反力アクチュエータ
４３ 反力駆動回路
４５ 反力制御部
５０Ｍ 主操舵駆動系
５０Ｓ 副操舵駆動系
５１Ｍ 主操舵アクチュエータ
５１Ｓ 副操舵アクチュエータ
５３Ｍ 主操舵駆動回路
５３Ｓ 副操舵駆動回路
６０ 主制御電子制御ユニット
６１Ｍ 主操舵制御部
６１Ｓ 副操舵制御部
８０ 主制御部
８１ 主操舵電子制御ユニット
８２ 副操舵制御用電子制御ユニット
８３ 反力制御用電子制御ユニット
Ｗ 舵取り車輪
Claims (11)
- 車両の操向のための操作部材と、
この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構と、
上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータと、
上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部と、
上記主操舵制御部を統括制御するための主制御部とを含み、
上記主制御部と、上記主操舵制御部とが１つの電子制御ユニットに統合されており、上記主制御部および主操舵制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の動作を引き継ぐようになっていることを特徴とする車両用操舵装置。 - 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部をさらに含み、
上記主操舵駆動部は、上記主操舵アクチュエータに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。 - 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部をさらに含み、
上記主操舵駆動部が上記電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。 - 車両の操向のための操作部材と、
この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構と、
上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータと、
上記主操舵アクチュエータの故障時に上記舵取り機構に駆動力を与える副操舵アクチュエータと、
上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部と、
上記副操舵アクチュエータを制御するための副操舵制御部と、
上記主操舵制御部および副操舵制御部を統括制御するための主制御部とを含み、
上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニットに統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置。 - 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部と、
上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部とをさらに含み、
上記主操舵駆動部および副操舵駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４記載の車両用操舵装置。 - 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部と、
上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部とをさらに含み、
上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項４または５記載の車両用操舵装置。 - 上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の車両用操舵装置。
- 車両の操向のための操作部材と、
この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構と、
上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータと、
上記操作部材に路面反力に対応した反力を与える反力アクチュエータと、
上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部と、
上記反力アクチュエータを制御するための反力制御部と、
上記主操舵制御部および反力制御部を統括制御するための主制御部とを含み、
上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および反力制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニットに統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置。 - 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部と、
上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部とをさらに含み、
上記主操舵駆動部および反力駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８記載の車両用操舵装置。 - 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部と、
上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部とをさらに含み、
上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項８または９記載の車両用操舵装置。 - 上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の車両用操舵装置。
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