JP4304580B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
【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】
ステアリングホイールには、操作反力を付与するための反力アクチュエータが付設され、この反力アクチュエータを適切に駆動することによって、運転者は、操作反力を受けながらステアリングホイールを操作することができ、舵取り機構とステアリングホイールとが機械的に結合された通常の車両用操舵装置と同様なフィーリングでステアリング操作を行うことができる。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−218000号公報
【特許文献2】
特開平6−206558号公報
【特許文献3】
特開2003−2223号公報
【特許文献4】
特開平10−226352号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
通常時において第1および第2の電動モータを駆動し、両方の電動モータからの駆動力を転舵軸に与えて操舵を達成する構成の場合、一方の電動モータが故障して停止状態に至ると、他方の正常な電動モータのみで転舵軸が駆動されることになり、この正常な電動モータに対する負荷が大きくなる。
このとき、電動モータやこの電動モータを駆動するためのパワー素子に大きな電流が流れることになるから、電動モータおよびパワー素子の定格に対する余裕が少ない設計の場合、電動モータやパワー素子が破損に至るおそれがある。
【0007】
一方、電動モータおよびパワー素子の定格に対する余裕の大きな設計である場合には、一方の電動モータが故障したときには、むしろ、定格の範囲内で駆動電流を増大させることにより、転舵軸に対する十分な駆動力を確保し、良好な操舵フィーリングを維持することが好ましい。
そこで、この発明の第1の目的は、第1アクチュエータおよび第2アクチュエータのいずれかの動作に支障を来す故障が生じたときに、正常なアクチュエータやその駆動素子の破損を回避できる車両用操舵装置を提供することである。
【0008】
また、この発明の第2の目的は、第1アクチュエータおよび第2アクチュエータのいずれかの動作に支障を来す故障が生じたときにでも、正常なアクチュエータから十分な駆動力を発生させることによって、良好な操舵フィーリングを確保できる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、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第2アクチュエータ(51S)と、上記第1アクチュエータを制御するための第1電子制御ユニット(U1)と、上記第2アクチュエータを制御するための第2電子制御ユニット(U2)と、上記第1電子制御ユニットおよび上記第2電子制御ユニットを接続する通信ライン(65)とを含み、上記第1電子制御ユニットは、上記第1アクチュエータの故障、当該第1電子制御ユニットの故障、上記第2アクチュエータの故障、および上記第2電子制御ユニットの故障を検出するための第1異常検出処理手段を含み、上記第2電子制御ユニットは、上記第2アクチュエータの故障、当該第2電子制御ユニットの故障、上記第1アクチュエータの故障、および上記第1電子制御ユニットの故障を検出するための第2異常検出処理手段を含み、上記第1異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第2アクチュエータの故障および上記第2電子制御ユニットの故障を検出するものであり、上記第2異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第1アクチュエータの故障および上記第1電子制御ユニットの故障を検出するものであり、上記第1電子制御ユニットは、上記第2電子制御ユニットおよび上記第2アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第1アクチュエータの定格に対してあまり余裕のない値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第1アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第2電子制御ユニットの故障または上記第2アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第1アクチュエータを駆動制御するものであり、上記第2電子制御ユニットは、上記第1電子制御ユニットおよび上記第1アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第2アクチュエータの定格に対してあまり余裕のない値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第2アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第1電子制御ユニットの故障または上記第1アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第2アクチュエータを駆動制御するものである、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】
この構成では、第1および第2アクチュエータならびに第1および第2電子制御ユニットのいずれかに故障が生じると、駆動制限値が初期駆動制限値から故障時用駆動制限値へと減少させられる。これにより、大きな負荷がかかることになる正常動作状態のアクチュエータに大きなエネルギーが投入されて当該アクチュエータが破損に至ったり、このアクチュエータを駆動するための駆動素子(パワートランジスタなど)が破損に至ったりすることを予防できる。
【0011】
請求項2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第2アクチュエータ(51S)と、上記第1アクチュエータを制御するための第1電子制御ユニット(U1)と、上記第2アクチュエータを制御するための第2電子制御ユニット(U2)と、上記第1電子制御ユニットおよび上記第2電子制御ユニットを接続する通信ライン(65)とを含み、上記第1電子制御ユニットは、上記第1アクチュエータの故障、当該第1電子制御ユニットの故障、上記第2アクチュエータの故障、および上記第2電子制御ユニットの故障を検出するための第1異常検出処理手段を含み、上記第2電子制御ユニットは、上記第2アクチュエータの故障、当該第2電子制御ユニットの故障、上記第1アクチュエータの故障、および上記第1電子制御ユニットの故障を検出するための第2異常検出処理手段を含み、上記第1異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第2アクチュエータの故障および上記第2電子制御ユニットの故障を検出するものであり、上記第2異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第1アクチュエータの故障および上記第1電子制御ユニットの故障を検出するものであり、上記第1電子制御ユニットは、上記第2電子制御ユニットおよび上記第2アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第1アクチュエータの定格に対して十分に余裕のある値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第1アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第2電子制御ユニットの故障または上記第2アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも大きく上記定格よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第1アクチュエータを駆動制御するものであり、上記第2電子制御ユニットは、上記第1電子制御ユニットおよび上記第1アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第2アクチュエータの定格に対して十分に余裕のある値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第2アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第1電子制御ユニットの故障または上記第1アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも大きく上記定格よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第2アクチュエータを駆動制御するものである、ことを特徴とする車両用操舵装置である。
【0012】
この構成では、第1および第2アクチュエータならびに第1および第2電子制御ユニットのいずれかに故障が生じると、駆動制限値が初期駆動制限値から故障時用駆動制限値へと増加させられる。これにより、正常動作状態の1つのアクチュエータから十分な駆動力を発生させることができるので、故障時においても良好な操舵性を確保できる。
この請求項2記載の構成は、上記初期駆動制限値がアクチュエータの定格に対して十分に余裕のある値である場合に適用される。これにより、故障時用駆動制限値はアクチュエータやその駆動素子が故障に至るおそれがある限界値(定格)よりも小さく定められ、上記初期駆動制限値は故障時用駆動制限値よりもさらに小さく定められる。
【0013】
一方、請求項1記載の構成は、上記初期駆動制限値がアクチュエータの定格に対して余裕が少ない値である場合に適用される。初期駆動制限値は、アクチュエータやその駆動素子が故障に至るおそれのある限界値(定格)よりも小さく定められ、上記故障時用駆動制限値は初期駆動制限値よりもさらに小さく定められることになる。
請求項3記載の発明は、車両の操向のための操作部材(30)に操作反力を与える反力アクチュエータ(40)と、この反力アクチュエータを駆動制御する反力制御手段(U3)であって、上記第1アクチュエータ、第2アクチュエータ、上記第1電子制御ユニットおよび上記第2電子制御ユニットのいずれかの故障が検出された場合には、上記第1アクチュエータおよび第2アクチュエータが正常に動作している場合よりも大きな操作反力が上記操作部材に与えられるように上記反力アクチュエータを駆動制御する反力制御手段とをさらに含む、ことを特徴とする請求項1または2記載の車両用操舵装置である。
【0014】
上記の構成によれば、第1アクチュエータ、第2アクチュエータ、上記第1電子制御ユニットおよび上記第2電子制御ユニットのいずれかに故障が生じると、操作部材に付与される操作反力が大きくなる。したがって、運転者は、操作反力が増加したことに基づいて、第1アクチュエータ、第2アクチュエータ、上記第1電子制御ユニットおよび上記第2電子制御ユニットのいずれかに故障が生じた事実を感知することができる。
上記第1および第2アクチュエータを駆動制御する制御手段を構成する上記第1および第2電子制御ユニットは、第1アクチュエータ、第2アクチュエータ、上記第1電子制御ユニットおよび上記第2電子制御ユニットのいずれにも故障が生じていない正常時において、上記第1および第2アクチュエータの両方によって上記舵取り機構に操舵のための駆動力が与えられるように上記第1および第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。
【0015】
上記車両用操舵装置は、さらに、上記第1アクチュエータおよび第2アクチュエータの動作に支障を来す故障の発生を検出する故障検出手段(U1,U2,66,67,S1,S11)をさらに含むことが好ましい。この故障検出手段による検出結果に基づいて、反力制御手段による上述の制御を行うようにすればよい。
請求項4記載の発明は、上記第1アクチュエータの回転角を検出する第1回転角センサと、上記第2アクチュエータの回転角を検出する第2回転角センサとをさらに含み、上記第1異常検出処理手段は、上記第1回転角センサの出力信号を監視することによって上記第1アクチュエータの故障を検出するものであり、上記第2異常検出処理手段は、上記第2回転角センサの出力信号を監視することによって上記第2アクチュエータの故障を検出するものである、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置である。
【0016】
【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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。すなわち、第1および第2電子制御ユニットU1,U2は、このような異常検出処理を実行する第1および第2異常検出処理手段をそれぞれ有している。さらに、第1電子制御ユニットU1の第1異常検出処理手段および第2電子制御ユニットU2の第2異常検出処理手段は、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の第1異常検出処理手段は、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の第2異常検出処理手段は、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。
【0024】
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。
一方、反力用電子制御ユニットU3は、通信ライン66を介して第1電子制御ユニットU1に接続されており、通信ライン67を介して第2電子制御ユニットU2に接続されている。反力用電子制御ユニットU3は、通信ライン66を介して第1電子制御ユニットU1に異常が生じたかどうかを監視し、また、通信ライン66を介して第1電子制御ユニットU1から第1操舵アクチュエータ51Mの故障の有無に関する情報の通知を受ける。同様に、反力用電子制御ユニットU3は、通信ライン67を介して第2電子制御ユニットU2に異常が生じたかどうかを監視し、また、通信ライン67を介して第2電子制御ユニットU2から第2操舵アクチュエータ51Sの故障の有無に関する情報の通知を受ける。
【0025】
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。
第2電子制御ユニットU2も同様に、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。
【0026】
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に操作反力を付与する。より具体的には、反力用電子制御ユニットU3は、操作角センサ42が検出する操作角情報に応じた操作反力をステアリングホイール30に付与する。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。
【0027】
図2は、反力用電子制御ユニットU3の動作を説明するためのフローチャートである。反力用電子制御ユニットU3は、通信ライン66,67からの信号に基づいてアクチュエータ故障検出処理(ステップS1)を実行する。このアクチュエータ故障検出処理では、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のいずれかの故障のために第1操舵アクチュエータ51Mが動作停止状態に至っているかどうかが検出され、さらに、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のいずれかの故障のために第2操舵アクチュエータ51Sが動作停止状態に至っているかどうかが検出される。
【0028】
このアクチュエータ故障検出処理の結果、第1および第2操舵アクチュエータ51M,51Sの両方が正常に動作していると判断されると(ステップS2のYES)、反力アクチュエータ40が発生する操作反力を定めるための反力ゲインが、正常時用反力ゲインに設定される(ステップS3)。これに対して、第1および第2操舵アクチュエータ51M,51Sのいずれかが動作停止状態に陥っていると判断されると(ステップS2のNO)、反力ゲインが、故障時用反力ゲインに設定される(ステップS4)。
【0029】
この故障時用反力ゲインは、正常時用反力ゲインよりも大きく定められている。そのため、第1および第2操舵アクチュエータ51M,51Sのいずれかが動作停止状態に陥っていると、反力アクチュエータ40は、正常時よりも大きな操作反力をステアリングホイール30に付与する。これにより、運転者は、操作反力の急増を感知し、第1および第2操舵アクチュエータ51M,51Sのいずれかが動作停止状態に陥っていることを認識できる。
【0030】
図3は、第1および第2電子制御ユニットU1,U2においてそれぞれ実行される処理を説明するためのフローチャートである。第1電子制御ユニットU1は、通信ライン65を介して、第2操舵アクチュエータ51Sおよび第2電子制御ユニットU2のいずれかに故障が生じていて、第2操舵アクチュエータ51Sの動作に支障を来す故障状態が発生しているかどうかを検出するためのアクチュエータ故障検出処理(ステップS11)を実行する。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操舵アクチュエータ51Mおよび第1電子制御ユニットU1のいずれかに故障が生じていて、第1操舵アクチュエータ51Mの動作に支障を来す故障状態が発生しているかどうかを検出するためのアクチュエータ故障検出処理(ステップS11)を実行する。
【0031】
第1電子制御ユニットU1が実行する上記アクチュエータ故障検出処理の結果、第2操舵アクチュエータ51Sが正常に動作していると判断されると(ステップS12のYES)、第1電子制御ユニットU1は、第1操舵アクチュエータ51Mの駆動目標値の上限を定める駆動制限値を初期値(初期駆動制限値)に設定する(ステップS13)。一方、第2操舵アクチュエータ51Sの動作に支障を来す故障状態が発生していると判断されると(ステップS12のNO)、第1電子制御ユニットU1は、上記駆動制限値を故障時用駆動制限値に設定する(ステップS14)。
【0032】
同様に、第2電子制御ユニットU2が実行する上記アクチュエータ故障検出処理の結果、第1操舵アクチュエータ51Mが正常に動作していると判断されると(ステップS12のYES)、第2電子制御ユニットU2は、第2操舵アクチュエータ51Sの駆動目標値の上限を定める駆動制限値を初期値に設定する(ステップS13)。一方、第1操舵アクチュエータ51Mの動作に支障を来す故障状態が発生していると判断されると(ステップS12のNO)、第2電子制御ユニットU2は、上記駆動制限値を故障時用駆動制限値に設定する(ステップS14)。
【0033】
図4(a)(b)は、トルクセンサ41によって検出される操作トルクと、第1および第2操舵アクチュエータの駆動目標値(たとえば、目標電流値または目標電圧値)との関係の一例を説明するための図である。駆動目標値は、操作トルクの大きさが大きいほど大きく定められ、これにより、操作トルクが大きいときほど大きな駆動力が転舵軸11に伝達される。
第1および第2操舵アクチュエータ51M,51Sの両方が正常に動作している正常時においては、駆動制限値が初期値に定められるので、駆動目標値は当該初期値を上限として、操作トルクに応じて設定されることになる。この初期値は、第1および第2操舵アクチュエータ51M,51Sの破損や第1および第2電子制御ユニットU1,U2(とくに、内蔵の駆動回路を構成するパワートランジスタ(FET)などの駆動素子)の破損が生じるおそれのある限界値(定格)よりも小さく定められている。
【0034】
もしも、上記初期値が、第1および第2操舵アクチュエータ51M,51Sの定格に対してあまり余裕のない値に定められているとき、故障時用駆動制限値は、図4(a)に示すように、初期値よりも小さな値に定められることが好ましい。これにより、駆動目標値は、初期値よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定められることになるから、第1、第2操舵アクチュエータ51M,51Sのいずれか一方の動作停止のためにそれらの他方に大きな負荷がかかる状況においても大きな駆動目標値が設定され続ける状況が生じない。これにより、第1、第2操舵アクチュエータ51M,51Sや第1、第2電子制御ユニットU1,U2の破損を予防できる。
【0035】
一方、上記初期値が、第1および第2操舵アクチュエータ51M,51Sの定格に対して十分に余裕のある値に定められているときには、故障時用駆動制限値は、図4(b)に示すように、上記限界値よりも小さな範囲で、初期値よりも大きく定められることが好ましい。これにより、第1、第2操舵アクチュエータ51M,51Sのいずれか一方が動作停止状態に陥った後でも、それらの他方から大きな駆動力を発生させて転舵軸11に付与することができ、良好な操舵性を維持できる。
【0036】
図5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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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電動モータ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。
【0042】
また、第1および第2電動モータは、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、一方の電動モータによって、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、一方の電動モ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。
さらに、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。
【0043】
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】反力用電子制御ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。
【図3】第1および第2電子制御ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。
【図4】駆動制限値の設定例を説明するための図である。
【図5】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
65,66,67 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
Claims (4)
- 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第2アクチュエータと、
上記第1アクチュエータを制御するための第1電子制御ユニットと、
上記第2アクチュエータを制御するための第2電子制御ユニットと、
上記第1電子制御ユニットおよび上記第2電子制御ユニットを接続する通信ラインとを含み、
上記第1電子制御ユニットは、上記第1アクチュエータの故障、当該第1電子制御ユニットの故障、上記第2アクチュエータの故障、および上記第2電子制御ユニットの故障を検出するための第1異常検出処理手段を含み、
上記第2電子制御ユニットは、上記第2アクチュエータの故障、当該第2電子制御ユニットの故障、上記第1アクチュエータの故障、および上記第1電子制御ユニットの故障を検出するための第2異常検出処理手段を含み、
上記第1異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第2アクチュエータの故障および上記第2電子制御ユニットの故障を検出するものであり、
上記第2異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第1アクチュエータの故障および上記第1電子制御ユニットの故障を検出するものであり、
上記第1電子制御ユニットは、上記第2電子制御ユニットおよび上記第2アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第1アクチュエータの定格に対してあまり余裕のない値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第1アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第2電子制御ユニットの故障または上記第2アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第1アクチュエータを駆動制御するものであり、
上記第2電子制御ユニットは、上記第1電子制御ユニットおよび上記第1アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第2アクチュエータの定格に対してあまり余裕のない値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第2アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第1電子制御ユニットの故障または上記第1アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第2アクチュエータを駆動制御するものである、ことを特徴とする車両用操舵装置。 - 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第2アクチュエータと、
上記第1アクチュエータを制御するための第1電子制御ユニットと、
上記第2アクチュエータを制御するための第2電子制御ユニットと、
上記第1電子制御ユニットおよび上記第2電子制御ユニットを接続する通信ラインとを含み、
上記第1電子制御ユニットは、上記第1アクチュエータの故障、当該第1電子制御ユニットの故障、上記第2アクチュエータの故障、および上記第2電子制御ユニットの故障を検出するための第1異常検出処理手段を含み、
上記第2電子制御ユニットは、上記第2アクチュエータの故障、当該第2電子制御ユニットの故障、上記第1アクチュエータの故障、および上記第1電子制御ユニットの故障を検出するための第2異常検出処理手段を含み、
上記第1異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第2アクチュエータの故障および上記第2電子制御ユニットの故障を検出するものであり、
上記第2異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第1アクチュエータの故障および上記第1電子制御ユニットの故障を検出するものであり、
上記第1電子制御ユニットは、上記第2電子制御ユニットおよび上記第2アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第1アクチュエータの定格に対して十分に余裕のある値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第1アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第2電子制御ユニットの故障または上記第2アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも大きく上記定格よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第1アクチュエータを駆動制御するものであり、
上記第2電子制御ユニットは、上記第1電子制御ユニットおよび上記第1アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第2アクチュエータの定格に対して十分に余裕のある値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第2アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第1電子制御ユニットの故障または上記第1アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも大きく上記定格よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第2アクチュエータを駆動制御するものである、ことを特徴とする車両用操舵装置。 - 車両の操向のための操作部材に操作反力を与える反力アクチュエータと、
この反力アクチュエータを駆動制御する反力制御手段であって、上記第1アクチュエータ、第2アクチュエータ、上記第1電子制御ユニットおよび上記第2電子制御ユニットのいずれかの故障が検出された場合には、上記第1アクチュエータおよび第2アクチュエータが正常に動作している場合よりも大きな操作反力が上記操作部材に与えられるように上記反力アクチュエータを駆動制御する反力制御手段とをさらに含む、ことを特徴とする請求項1または2記載の車両用操舵装置。 - 上記第1アクチュエータの回転角を検出する第1回転角センサと、
上記第2アクチュエータの回転角を検出する第2回転角センサとをさらに含み、
上記第1異常検出処理手段は、上記第1回転角センサの出力信号を監視することによって上記第1アクチュエータの故障を検出するものであり、
上記第2異常検出処理手段は、上記第2回転角センサの出力信号を監視することによって上記第2アクチュエータの故障を検出するものである、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
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