JP4379250B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
本発明は、フェールセーフのためのクラッチ機構を搭載したステア・バイ・ワイヤシステムの車両用操舵装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of steer-by-wire system vehicle steering devices equipped with a fail-safe clutch mechanism.
従来のステア・バイ・ワイヤシステムでは、システムに異常が発生したとき、クラッチ機構を締結させ、ステアリングホイール（操作入力手段）と操向輪とを機械的に連結している（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記従来の車両用操舵装置にあっては、反力用アクチュエータの電動モータに過電流失陥が発生したとき、過電流を検出し、電動モータの失陥の最終判断を行ってからモータを停止させるまでの間、すなわち、失陥判断中に、モータの過回転によりステアリングホイールが運転者の意図にかかわらず勝手に回転する可能性がある。 However, in the above-described conventional vehicle steering apparatus, when an overcurrent failure occurs in the electric motor of the reaction force actuator, the motor is detected after the overcurrent is detected and the final determination of the failure of the electric motor is made. Until the vehicle is stopped, that is, during the failure determination, the steering wheel may rotate freely regardless of the driver's intention due to excessive rotation of the motor.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、反力用アクチュエータに過電流が発生したとき、意図しない操作入力手段の回転を抑制できる車両用操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above problem, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can suppress unintended rotation of the operation input means when an overcurrent is generated in the reaction force actuator. There is to do.
上述の目的を達成するため、本発明では、
操作入力手段と反力用アクチュエータとを有する操作部と、
操向輪と転舵用アクチュエータとを有する転舵部と、
前記操作入力手段から前記操向輪に至る操舵系の途中位置に設けられ、前記操作入力手段と前記操向輪とを機械的に連結，分離するクラッチ機構と、
前記クラッチ機構で、前記操作入力手段と前記操向輪とを機械的に分離し、前記操作入力手段への操作入力情報に応じて、前記反力用アクチュエータと前記転舵アクチュエータを駆動するステア・バイ・ワイヤ制御を実施する操舵制御手段と、
を備えた車両用操舵装置において、
前記反力用アクチュエータの過電流を検出する過電流検出手段と、
前記反力用アクチュエータの過電流が所定時間以上継続したとき、反力用アクチュエータの過電流失陥と判断する過電流失陥判断手段と、
を設け、
前記操舵制御手段は、前記反力用アクチュエータの過電流が検出されたとき、前記クラッチ機構を締結させ、その後、反力用アクチュエータが過電流失陥していると判断されたとき、反力用アクチュエータを停止させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
An operation unit having an operation input means and a reaction force actuator;
A steering unit having a steered wheel and a steering actuator;
A clutch mechanism that is provided at an intermediate position in the steering system from the operation input means to the steered wheel, and mechanically connects and separates the operation input means and the steered wheel;
The clutch mechanism mechanically separates the operation input means and the steered wheel, and drives the reaction force actuator and the steering actuator according to operation input information to the operation input means. Steering control means for performing by-wire control;
In a vehicle steering apparatus comprising:
Overcurrent detection means for detecting an overcurrent of the reaction force actuator;
An overcurrent failure determination means for determining an overcurrent failure of the reaction force actuator when the overcurrent of the reaction force actuator continues for a predetermined time or more;
Provided,
The steering control means engages the clutch mechanism when an overcurrent of the reaction force actuator is detected, and then determines that the reaction force actuator has failed due to an overcurrent. The actuator is stopped.
本発明の車両用操舵装置にあっては、反力用アクチュエータを停止させる前にクラッチ機構を締結し、操作入力手段と操向輪とを機械的に連結することにより、過電流失陥判断中、反力用アクチュエータの誤作動により回転させられる操作入力手段の動きに対し、路面からの入力トルクにより制限をかけることができる。よって、反力用アクチュエータの過電流によって操作入力手段が回転させられる量を制限することができる。 In the vehicle steering apparatus of the present invention, the clutch mechanism is fastened before the reaction force actuator is stopped, and the operation input means and the steered wheel are mechanically connected to determine overcurrent failure. The movement of the operation input means that is rotated due to the malfunction of the reaction force actuator can be limited by the input torque from the road surface. Therefore, the amount by which the operation input means can be rotated by the overcurrent of the reaction force actuator can be limited.
以下に、本発明の車両用操舵装置を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the vehicle steering system of the present invention will be described based on the first embodiment.
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体構成図である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating a steer-by-wire system to which a vehicle steering apparatus according to a first embodiment is applied.
図１は実施例１の車両用操舵装置を示す全体システム図であり、実施例１装置は、ステアリングホイール（操作入力手段）１と、操作部２と、操向輪３，３と、転舵部４と、クラッチ機構５と、操舵角センサ６と、反力用アクチュエータ７と、第１コラムシャフト８と、第２コラムシャフト９と、転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂと、ピニオン角センサ１１と、第１ピニオンシャフト１２と、第２ピニオンシャフト１３と、ステアリング機構（舵取り機構）１４と、ケーブル機構１５と、車速センサ１６と、ステア・バイ・ワイヤ（SBW）コントローラ（操舵制御手段）１７と、反力用アクチュエータドライバ１８と、転舵用アクチュエータドライバ１９ａ，１９ｂと、クラッチドライバ２０と、を備えている。
FIG. 1 is an overall system diagram illustrating a vehicle steering apparatus according to a first embodiment. The first embodiment includes a steering wheel (operation input means) 1, an operation unit 2, steered
操作部２の第１コラムシャフト８には、上端部から順にステアリングホイール１、操舵角センサ６、反力用アクチュエータ７が設けられている。そして、第１コラムシャフト８と第２コラムシャフト９の間には、外部から締結および解放の制御ができるクラッチ機構５が設けられている。
The first column shaft 8 of the operation unit 2 is provided with a steering wheel 1, a steering angle sensor 6, and a
図２は、クラッチ機構５の構成を示す断面図であり、このクラッチ機構５は、第２コラムシャフト９と連結した外輪５ａの内径面に円筒面５ｂが形成されている。そして、これに対応するように、第１コラムシャフト８と連結した入力軸５ｃに設けた大径部の外径面に所定の間隔をおいて複数の平坦なカム面５ｄが形成されている。各カム面５ｄは、外輪５ａの円筒面５ｂとの間で円周方向の両側が狭幅になるくさび状空間を形成している。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
入力軸５ｃの大径部には、環状の保持器５ｆが外嵌挿入され、この保持器５ｆには周方向にカム面５ｄと同じ数のポケット５ｉが形成されている。各ポケット５ｉにはローラ５ｇが組み込まれている。ローラ５ｇは、入力軸５ａの各カム面５ｄに対してそれぞれ一個ずつ組み込まれており、保持器５ｆによって周方向に所定量移動すると、カム面５ｄと円筒面５ｂとの間に係合し、外輪５ａと入力軸５ｃとが一体化する。
An
入力軸５ｃと外輪５ａとの間には、電磁石５ｈ、外輪５ａと繋がるロータ５ｊおよび保持器５ｆと繋がるアーマチュア５ｋを有する電磁クラッチ５ｅが組み込まれている。電磁石５ｈへの通電がオンされると、ロータ５ｊ、アーマチュア５ｋの間で磁気回路が形成され、ロータ５ｊはアーマチュア５ｋを引き付けて摺動抵抗を与える。従って、入力軸５ｃ、ロータ５ｊ、アーマチュア５ｋ、保持器５ｆが一体となり、回転不能となる。この状態で外輪５ａと入力軸５ｃが相対回転しようとすると、保持器５ｆの回転は入力軸５ｃに拘束されているため、入力外輪５ａの回転に対して位相がずれトルクの伝達が可能となり、第１コラムシャフト８と第２コラムシャフト９とが連結される。
An
一方、電磁石５ｈへの通電がオフされると、ロータ５ｊとアーマチュア５ｋの結合が解け、外輪５ａと入力軸５ｃ間のローラの係合が解け、第１コラムシャフト８と第２コラムシャフト９との連結状態が解除される。
On the other hand, when the
図１に戻り、転舵部４の第１ピニオンシャフト１２と第２ピニオンシャフト１３との間には、２つの転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂが設けられ、第２ピニオンシャフト１３には、ピニオン角センサ１１が設けられている。第２ピニオンシャフト１３の下端部には、ラック&ピニオン式によるステアリング機構１４が連結され、このステアリング機構１４の両側には、ラックギア軸１４ａの移動により転舵角が可変する操向輪３，３が設けられている。
Returning to FIG. 1, two
反力用アクチュエータ７と２つの転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂは、減速器と電動モータとを備えている。モータとしては、例えば、DCブラシレスモータが用いられるが、これに限られない。
The
ケーブル機構１５は、操作部２と転舵部４との間に設けられ、クラッチ機構５の締結時に、操作部２と転舵部４とを機械的にリンクさせる。ケーブル機構１５は、第２コラムシャフト９の端部に設けられた第１ケーブルリール１５ａと、第１ピニオンシャフト１２の端部に設けられた第２ケーブルリール１５ｂと、両ケーブルリール１５ａ，１５ｂのそれぞれに互いに逆方向に巻き付けられた状態で操作部２と転舵部４とを連結する２本のケーブル１５ｃ，１５ｄと、を有する。
The
第２コラムシャフト９の端部に設けられた第１ケーブルリール１５ａの外周には、２本のケーブル１５ｃ，１５ｄの端部がそれぞれ固定されると共に、２本のケーブル１５ｃ，１５ｄのうち、一方のケーブルを巻き込み案内し、他方のケーブルを巻き戻し案内するケーブル溝が形成されている。
The ends of the two
第１ピニオンシャフト１２の端部に設けられた第２ケーブルリール１５ｂの外周には、２本のケーブル１５ｃ，１５ｄの端部がそれぞれ固定されると共に、２本のケーブル１５ｃ，１５ｄのうち、一方のケーブルを巻き込み案内し、他方のケーブルを巻き戻し案内するケーブル溝が形成されている。
The ends of the two
ケーブル機構１５は、第２コラムシャフト９の端部と第１ピニオンシャフト１２の端部に設けられた２つのケーブルリール１５ａ，１５ｂを、各ケーブルリール１５ａ，１５ｂに対し互いに逆方向に巻き付けられた２本のケーブル１５ｃ，１５ｄにより繋ぐ構成であり、ステアリングホイール１を一方向に回転させると、２本のケーブル１５ｃ，１５ｄのうち、一方のケーブルが運転者から入力される操舵トルクを伝達し、他方のケーブルが操向輪３，３から入力される反力トルクを伝達することで、コラムシャフトと同等の機能を発揮する。
In the
一般的に、ケーブル１５ｃ，１５ｄは自由に配策することができ、コラムシャフトが通らない場所でも、多少の障害物は回避して従来と同等のステアリング機能を実現できるため、SBWシステムの利点である運転者前方部分のレイアウト自由度を妨げることがない。
In general, the
SBWコントローラ１７は、操舵角センサ６からの操舵角信号に応じて、転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂを駆動する転舵指令値を算出し、この転舵指令値に応じた指令信号を、転舵用アクチュエータドライバ１９ａ，１９ｂへ出力する。また、車速が高いほど、ステアリングギア比が大きくなるように転舵指令値を算出し、可変ギア比制御を行う。転舵用アクチュエータドライバ１９ａ，１９ｂは、SBWコントローラ１７からの指令信号に応じて転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂを駆動し、これにより操向輪３，３が転舵される。
The SBW
SBWコントローラ１７は、ピニオン角センサ１１からのピニオン角信号（操向輪３，３の転舵角と見なすことができる）に応じて、反力用アクチュエータ７を駆動する反力指令値を算出し、この反力指令値に応じた指令信号を、反力用アクチュエータドライバ１８へ出力する。反力用アクチュエータドライバ１８は、SBWコントローラ１７からの指令信号に応じて反力用アクチュエータ７を駆動し、これにより、ステアリングホイール１に操向輪３，３の転舵角に応じた操舵反力が発生する。
The
以上のロジックにより、ステアリングホイール１への操作入力情報に応じて、反力用アクチュエータ７と転舵アクチュエータ１０ａ，１０ｂを駆動させるSBW制御を実現している。
With the above logic, SBW control for driving the
また、SBWコントローラ１７は、SBW制御中、SBWシステムが正常であると判断される限り、クラッチドライバ２０に対しクラッチ機構５の解放を維持する指令信号を出力する。その後、SBWシステムの異常を検出したとき、SBWシステムの失陥を判断し、SBWシステムに失陥が発生したと判断した場合には、解放されているクラッチ機構５を締結する指令を出力する。
Further, the
ここで、SBWコントローラ１７は、SBW制御中、反力用アクチュエータ７の過電流異常が検出された場合には、過電流失陥の判断を待つことなく、直ちに解放されているクラッチ機構５を締結する指令を出力する。
Here, when the overcurrent abnormality of the
クラッチドライバ２０は、クラッチの解放を維持する指令信号を受けたとき、クラッチ機構５に電力を供給し続ける。そして、クラッチ機構５を締結する指令信号を受けたとき、クラッチ機構５への電力供給を停止し、クラッチ機構５を締結させる。
The
SBWコントローラ１７は、クラッチ機構５が締結し、ステアリングホイール１と操向輪３，３との連結が完了したときには、上述のSBWモードから、転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂを用いて、パワーアシスト制御を実施するバックアップ動作モードへ移行する。
When the
以上説明したように、実施例１の車両用操舵装置は、反力用アクチュエータ７を１つ、転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂを２つ備えた、いわゆる、反力装置が１重系、転舵装置が２重系のSBWシステムであり、２つの転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂのうちの１つが失陥した場合でも、もう一方のアクチュエータを用いてSBW制御を継続可能なシステム構成となっている。
As described above, the vehicle steering apparatus according to the first embodiment includes a single
また、SBWシステムが継続できないような異常が発生した場合には、クラッチ機構５を締結させてバックアップ動作モードへ移行することにより、車両が操舵不能となる状態を回避している。
Further, when an abnormality that prevents the SBW system from continuing can occur, the
次に、作用を説明する。
［バックアップ動作モード移行制御処理］
図３は、実施例１装置のSBWコントローラ１７で実行される、反力用アクチュエータ７の過電流失陥時のバックアップ動作モード移行制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
Next, the operation will be described.
[Backup operation mode transition control processing]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the backup operation mode transition control process when the
ステップS1では、SBWシステムの異常が検出されたかどうかを判定する（システム異常検出手段に相当）。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。 In step S1, it is determined whether or not an abnormality of the SBW system has been detected (corresponding to a system abnormality detection means). If YES, the process proceeds to step S2, and if NO, the process proceeds to step S7.
ステップS2では、S1で検出されたSBWシステムの異常が、反力用アクチュエータ７の過電流だった場合には（過電流検出手段に相当）、ステップS3へ移行し、それ以外の異常の場合にはステップS8へ移行する。 In step S2, when the abnormality of the SBW system detected in S1 is an overcurrent of the reaction force actuator 7 (corresponding to overcurrent detection means), the process proceeds to step S3, and in the case of any other abnormality Proceeds to step S8.
ステップS3では、クラッチ機構５を締結させる同時に、可変ギア比制御停止等の後処理を実施し、ステップS3へ移行する。このとき、エラー継続時間カウンタＴを初期化（Ｔ＝０）するとともに、カウントを開始する。
In step S3, the
ステップS4では、過電流が継続して検出されているかどうかを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。 In step S4, it is determined whether or not an overcurrent is continuously detected. If YES, the process proceeds to step S5. If NO, the process proceeds to step S7.
ステップS5では、エラー継続時間カウンタＴがあらかじめ設定されたしきい値ΔＴ以上であるかどうかを判定する。YESの場合には過電流失陥であると判断し（過電流失陥判断手段）、ステップS6へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。 In step S5, it is determined whether or not the error duration counter T is greater than or equal to a preset threshold value ΔT. If YES, it is determined that there is an overcurrent failure (overcurrent failure determination means), and the process proceeds to step S6. If NO, the process proceeds to step S4.
ステップS6では、反力用アクチュエータ７のモータを停止し、転舵アクチュエータ１０ａ，１０ｂを用いて操舵補助力を出力するパワーアシスト制御へ移行し、リターンへ移行する。
In step S6, the motor of the
ステップS7では、通常のSBW制御を継続し、リターンへ移行する。 In step S7, normal SBW control is continued, and the process proceeds to return.
ステップS8では、反力用アクチュエータ７の過電流以外のSBWシステムの異常が継続して検出されているかどうかを判定する。YESの場合にはステップS9へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。
In step S8, it is determined whether an abnormality of the SBW system other than the overcurrent of the
ステップS9では、エラー継続時間カウンタＴがあらかじめ設定されたしきい値ΔＴ以上であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS10へ移行し、NOの場合にはステップS8へ移行する。 In step S9, it is determined whether or not the error duration counter T is greater than or equal to a preset threshold value ΔT. If YES, the process moves to step S10, and if NO, the process moves to step S8.
ステップS10では、反力用アクチュエータ７のモータを停止し、ステップS11へ移行する。
In step S10, the motor of the
ステップS11では、可変ギア比制御停止等の後処理を実施し、ステップS12へ移行する、。 In step S11, post-processing such as variable gear ratio control stop is performed, and the process proceeds to step S12.
ステップS12では、クラッチ機構５を締結させ、転舵アクチュエータ１０ａ，１０ｂを用いて操舵補助力を出力するパワーアシスト制御へ移行し、リターンへ移行する。
In step S12, the
［バックアップ動作モード移行制御作用］
反力用アクチュエータ７に過電流失陥が発生した場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5へと進み、ステップS4→ステップS5へと進む流れが繰り返され、ステップS5において、エラー継続時間カウンタＴがΔＴ以上となったとき、ステップS5→ステップS6へと進む。
[Backup operation mode transition control action]
When an overcurrent failure occurs in the
すなわち、ステップS2で過電流が検出されると、ステップS3で直ちにクラッチ機構５の締結と同時に、可変ギア比制御停止等の後処理が実施され、ステアリングホイール１と操向輪３，３とが連結される。その後、ステップS5で過電流失陥と判断された後、ステップS6において反力用アクチュエータ７のモータが停止されると同時に、SBW制御からパワーアシスト制御へと切り替えられる。
That is, when an overcurrent is detected in step S2, immediately after the
よって、過電流が検出されると同時にステアリングホイール１とタイヤ３，３とが機械的に連結されるため、過電流失陥判断中（エラー継続時間カウンタＴがゼロからΔＴとなるまでの時間）に、反力用アクチュエータ７の誤作動により回転させられるステアリングホイール１の動きを、路面からの入力トルクを用いて制限することができる。
Therefore, since the steering wheel 1 and the
このとき、反力用アクチュエータ７は停止しておらず、クラッチ機構５はトルクがかかった状態で締結されることになるが、実施例１では、クラッチ機構５として確動クラッチである２方向クラッチを用いているため、クラッチの摩耗の影響が無い。従って、過電流異常が検出される毎にクラッチを締結する場合でも、クラッチの耐久性が悪化することがない。
At this time, the
また、ステップS3では、クラッチ機構５の締結と同時に可変ギア比制御停止等の後処理を行っている。ここで、クラッチ機構５の締結後に可変ギア比制御を継続した場合、特に低車速域においてステアリングギア比を小さく（操舵応答をクイックに）している場合には、ステアリングホイール１が僅かに動いただけでも操向輪３，３が大きく動かされるため、操向輪３，３と連結されているステアリングホイール１も大きく動かされ、さらに、そのステアリングホイール１が動いた分操向輪３，３が大きく動かされる、という発振状態が発生するおそれがある。よって、クラッチ機構５の締結と同時に可変ギア比制御を停止することにより、発振状態となるのを防止できる。
In step S3, post-processing such as variable gear ratio control stop is performed simultaneously with the engagement of the
さらに、失陥判断後のステップS6では、反力用アクチュエータ７を停止させると同時にSBW制御からパワーアシスト制御へ切り替えるため、異常誤検出に対するロバスト性が高いシステムとすることができる。実施例１では、クラッチ機構５の締結タイミングを異常検出時まで早めており、そのタイミングで直ぐにSBW制御からパワーアシスト制御に切り替えてしまうと、異常誤検出のときも簡単にパワーアシスト制御に切り替わってしまう。そこで、パワーアシスト制御に切り替えるタイミングを反力用アクチュエータ７の停止時に行うことにより、異常を検出してから最終的に失陥と判断するための再確認時間（エラー継続時間カウンタＴがゼロからΔＴとなるまでの時間）を取ることが可能となるため、簡単には、パワーアシスト制御に切り替わらないようにでき、異常誤検出に対するロバスト性が高いシステムとなる。
Furthermore, in step S6 after the failure determination, the
反力用アクチュエータ７に過電流以外の失陥が発生した場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS8→ステップS9へと進み、ステップS8→ステップS9へと進む流れが繰り返され、ステップS9において、エラー継続時間カウンタＴがΔＴ以上となったとき、ステップS9→ステップS10→ステップS11→ステップS12へと進む。
When a failure other than overcurrent occurs in the
すなわち、過電流以外の失陥時には、失陥と判断されてから、反力用アクチュエーア７のモータを停止させ、その後、クラッチ機構５が締結され、パワーアシスト制御へと切り替えられる。反力用アクチュエータ７の過電流を誤検出した場合には、SBW制御が継続されるため、ステアリングホイール１にはクラッチ制御による反力のトルク変動が発生する。そのため、過電流以外のSBWシステムの異常の場合には、従来のように反力用アクチュエータ７の停止後にクラッチ機構５を締結することにより、異常が継続していないと判断されたとき、SBW制御に戻っても、クラッチ機構５の締結による反力トルクの変動をなくすことが可能となる。
That is, at the time of failure other than overcurrent, the failure of the
［従来技術の問題点］
特開２００２−１４５０９８号公報には、正常時にはステアリングホイールとステアリング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舵方向および操作量に基づいて、ステアリング機構に電動モータなどの転舵アクチュエータからの駆動力を与える、ステア・バイ・ワイヤ制御を実施する車両用操舵装置が開示されている。
[Problems of conventional technology]
In JP-A-2002-145098, the mechanical coupling between the steering wheel and the steering mechanism is eliminated under normal conditions, and the steering mechanism is controlled by a steering actuator such as an electric motor based on the steering direction and the operation amount of the steering wheel. A vehicle steering apparatus that performs steer-by-wire control to provide driving force is disclosed.
この従来例では、システム失陥時には、ステアリングホイールと操向輪との間に介在させたクラッチを締結することにより、ステアリングホイールと操向輪とを機械的に連結し、SBW制御モードから、失陥していないアクチュエータでパワーアシスト制御を実施するバックアップ動作モードへ移行している。 In this conventional example, in the event of a system failure, a clutch interposed between the steering wheel and the steered wheel is engaged to mechanically connect the steering wheel and the steered wheel. The operation has shifted to the backup operation mode in which the power assist control is performed with the actuator that has not fallen.
ところが、この従来例では、反力用アクチュエータのモータに過電流失陥が発生したとき、過電流を検出し、モータ失陥の最終判断を行ってからモータを停止させるまでの間、すなわち、失陥判断中に、モータの過回転によりステアリングホイールが運転者の意図にかかわらず勝手に回転する可能性がある。 However, in this conventional example, when an overcurrent failure occurs in the motor of the reaction force actuator, the overcurrent is detected, and after the final determination of the motor failure is made, the motor is stopped. During the failure determination, the steering wheel may rotate freely regardless of the driver's intention due to over-rotation of the motor.
また、モータを停止した時点ではクラッチが締結されていないため、SBW制御からパワーアシスト制御に切り替えても制御することができない。従って、クラッチの締結が完了するまでの間は、SBW制御を継続しなければならないが、モータが停止した後には、急に反力がなくなるため、意図しない急転舵が発生するおそれがある。 In addition, since the clutch is not engaged when the motor is stopped, control cannot be performed even when switching from SBW control to power assist control. Therefore, SBW control must be continued until the engagement of the clutch is completed. However, since the reaction force suddenly disappears after the motor stops, there is a possibility that unintended sudden turning may occur.
［過電流失陥時のバックアップ作動モード移行作用］
図４は、実施例１における過電流失陥時の作用を示すタイムチャートである。
従来例では、時点t1で過電流失陥が発生すると、時点t2で過電流を検出した場合、時点t3で過電流失陥を判断したときに反力用アクチュエータのモータを停止し、その後、時点t4で可変ギア制御停止等の後処理を行い、最後（時点t5）にクラッチ機構を締結することにより、バックアップ動作モードへ移行している。
[Transfer action of backup operation mode in case of overcurrent failure]
FIG. 4 is a time chart showing the operation at the time of overcurrent failure in the first embodiment.
In the conventional example, when an overcurrent failure occurs at time t1, if an overcurrent is detected at time t2, the motor of the reaction force actuator is stopped when the overcurrent failure is determined at time t3. At t4, post-processing such as variable gear control stop is performed, and the clutch mechanism is engaged at the end (time t5), thereby shifting to the backup operation mode.
よって、従来例では、過電流失陥が発生してからクラッチ機構が締結されるまでの間（t1〜t5）、過電流により反力用アクチュエータのモータ角が徐々に増大し、ステアリングホイールが運転者の意志にかかわらず勝手に回ってしまう。 Therefore, in the conventional example, from the occurrence of an overcurrent failure until the clutch mechanism is engaged (t1 to t5), the motor angle of the reaction force actuator gradually increases due to the overcurrent, and the steering wheel is operated. Regardless of the will of the person.
これに対し、実施例１では、時点t2で過電流を検出すると同時にクラッチ機構５を締結し、ステアリングホイール１と操向輪３，３とを連結するため、時点t3で過電流失陥と判断する前に、路面反力を用いて反力用アクチュエータ７のモータトルクが増大するのを防止している。その結果、過電流検出からバックアップ動作モードへ移行するまでの間（t2〜t3）に、ステアリングホイール１が勝手に回転するのが抑制されている。
On the other hand, in the first embodiment, the overcurrent is detected at the time t2, and simultaneously the
また、実施例１では、失陥判断時（t3）、反力用アクチュエータ７のモータを停止させてバックアップ動作モードへ移行しているため、失陥発生からバックアップ動作モードへ移行する間での時間を、従来よりも短縮することができる。
In the first embodiment, when the failure is determined (t3), since the motor of the
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering apparatus according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) ステアリングホイール１と反力用アクチュエータ７とを有する操作部２と、操向輪３，３と転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂとを有する転舵部４と、ステアリングホイール１から操向輪３，３に至る操舵系の途中位置に設けられ、ステアリングホイール１と操向輪３，３とを機械的に連結，分離するクラッチ機構５と、クラッチ機構５で、ステアリングホイール１と操向輪３，３とを機械的に分離し、ステアリングホイール１への操作入力情報に応じて、反力用アクチュエータ７と転舵アクチュエータ１０ａ，１０ｂを駆動するSBW制御を実施するSBWコントローラ１７と、を備えた車両用操舵装置において、反力用アクチュエータ７の過電流を検出する過電流検出手段と、反力用アクチュエータ７の過電流が所定時間以上継続したとき、反力用アクチュエータ７の過電流失陥と判断する過電流失陥判断手段と、を設け、SBWコントローラ１７は、反力用アクチュエータ７の過電流が検出されたとき、クラッチ機構５を締結させ、その後、反力用アクチュエータ７が過電流失陥していると判断されたとき、反力用アクチュエータ７を停止させるため、過電流失陥判断中、反力用アクチュエータ７の過電流失陥に伴うステアリングホイール１の過回転量を制限できる。
(1) An operation unit 2 having a steering wheel 1 and a
(2) SBWコントローラ１７は、反力用アクチュエータ７の過電流が検出されると同時に、クラッチ機構５を締結させるため、過電流失陥に起因するステアリングホイール１の回転を最小限に抑えることができる。
(2) Since the
(3) SBWコントローラ１７は、反力用アクチュエータ７の過電流が検出されると同時に、可変ギア比制御を停止するため、ステアリングホイール１と操向輪３，３とが連結した状態で可変ギア比制御が継続されることに起因して、SBW制御が発振状態となるのを防止することができる。
(3) The
(4) SBWコントローラ１７は、反力用アクチュエータ７を停止させると同時に、SBW制御から、転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂにより運転者の操舵力を補助するパワーアシスト制御へ切り替えるため、異常を誤検出した場合にSBWからパワーアシストへと制御が切り替わってしまうのが防止でき、異常誤検出に対するロバスト性が高いシステムとすることができる。
(4) The
(5) SBWコントローラ１７は、反力用アクチュエータ７の過電流以外のSBWシステム異常を検出したとき、その異常が所定時間以上継続した場合には、反力用アクチュエータ７を停止させ、その後、クラッチ機構５を締結させるため、過電流失陥以外の失陥が発生した場合には、クラッチ機構５の締結による反力トルクの変動に伴い、操舵感が悪化するのを防止できる。
(5) When the
(6) クラッチ機構５として、確動クラッチである２方向クラッチを用いたため、頻繁に締結解放を繰り返した場合でも、クラッチ摩耗が発生せず、耐久性悪化のおそれがない。よって、過電流検出毎にクラッチを締結する実施例１のシステムに用いるクラッチ機構として好適である。
(6) Since a two-way clutch, which is a positive clutch, is used as the
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１の構成に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
(Other examples)
The best mode for carrying out the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration of the present invention is not limited to the configuration of the first embodiment and departs from the gist of the present invention. Even if there is a design change or the like within a range not to be included, it is included in the present invention.
例えば、実施例１では、クラッチ機構５として２方向クラッチを用いたが、クラッチ機構としては、トルクの伝達がゼロまたは１００％であり、滑りによるトルク伝達の無い（または微少な）確動クラッチであれば、任意のクラッチを用いることができる。
For example, in the first embodiment, a two-way clutch is used as the
また、実施例１では、反力用アクチュエーアを１重系、転舵用アクチュエータを２重系とした例を示したが、反力用アクチュエータを２重系、転舵用アクチュエータを１重系としても良い。 In the first embodiment, the reaction force actuator is a single system and the steering actuator is a dual system. However, the reaction force actuator is a dual system and the steering actuator is a single system. Also good.
実施例１では、バックアップ動作モードへ移行したとき、転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂを用いて操舵補助力を発生させるパワーアシスト制御を実施する例を示したが、転舵用アクチュエータ１０ａ，１０ｂを停止させ、パワーアシスト制御を実施しない構成としても良い。
In the first embodiment, the power assist control for generating the steering assist force is performed using the
１ ステアリングホイール
２ 操作部
３ 操向輪
４ 転舵部
５ クラッチ機構
６ 操舵角センサ
７ 反力用アクチュエータ
８ 第１コラムシャフト
９ 第２コラムシャフト
１０ａ，１０ｂ 転舵用アクチュエータ
１１ ピニオン角センサ
１２ 第１ピニオンシャフト
１３ 第２ピニオンシャフト
１４ ステアリング機構
１５ ケーブル機構
１６ 車速センサ
１７ SBWコントローラ
１８ 反力用アクチュエータドライバ
１９ 転舵用アクチュエータドライバ
２０ クラッチドライバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2
Claims (6)
操向輪と転舵用アクチュエータとを有する転舵部と、
前記操作入力手段から前記操向輪に至る操舵系の途中位置に設けられ、前記操作入力手段と前記操向輪とを機械的に連結，分離するクラッチ機構と、
前記クラッチ機構で、前記操作入力手段と前記操向輪とを機械的に分離し、前記操作入力手段への操作入力情報に応じて、前記反力用アクチュエータと前記転舵アクチュエータを駆動するステア・バイ・ワイヤ制御を実施する操舵制御手段と、
を備えた車両用操舵装置において、
前記反力用アクチュエータの過電流を検出する過電流検出手段と、
前記反力用アクチュエータの過電流が所定時間以上継続したとき、反力用アクチュエータの過電流失陥と判断する過電流失陥判断手段と、
を設け、
前記操舵制御手段は、前記反力用アクチュエータの過電流が検出されたとき、前記クラッチ機構を締結させ、その後、反力用アクチュエータが過電流失陥していると判断されたとき、反力用アクチュエータを停止させることを特徴とする車両用操舵装置。 An operation unit having an operation input means and a reaction force actuator;
A steering unit having a steered wheel and a steering actuator;
A clutch mechanism that is provided at an intermediate position in the steering system from the operation input means to the steered wheel, and mechanically connects and separates the operation input means and the steered wheel;
The clutch mechanism mechanically separates the operation input means and the steered wheel, and drives the reaction force actuator and the steering actuator according to operation input information to the operation input means. Steering control means for performing by-wire control;
In a vehicle steering apparatus comprising:
Overcurrent detection means for detecting an overcurrent of the reaction force actuator;
An overcurrent failure determination means for determining an overcurrent failure of the reaction force actuator when the overcurrent of the reaction force actuator continues for a predetermined time or more;
Provided,
The steering control means engages the clutch mechanism when an overcurrent of the reaction force actuator is detected, and then determines that the reaction force actuator has failed due to an overcurrent. A steering apparatus for a vehicle, wherein the actuator is stopped.
前記操舵制御手段は、前記反力用アクチュエータの過電流が検出されると同時に、前記クラッチ機構を締結させることを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1,
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the steering control means engages the clutch mechanism simultaneously with detection of an overcurrent of the reaction force actuator.
前記操舵制御手段は、前記操向輪の転舵角と前記操作入力手段の操舵角の比であるステアリングギア比を可変にする可変ギア比制御手段を有し、前記反力用アクチュエータの過電流が検出されると同時に、前記可変ギア比制御を停止することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1 or 2,
The steering control means includes variable gear ratio control means for changing a steering gear ratio that is a ratio of a steering angle of the steered wheel and a steering angle of the operation input means, and an overcurrent of the reaction force actuator. When the vehicle is detected, the variable gear ratio control is stopped at the same time.
前記操舵制御手段は、前記反力用アクチュエータを停止させると同時に、ステア・バイ・ワイヤ制御から、転舵用アクチュエータにより運転者の操舵力を補助するパワーアシスト制御に切り替えることを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The steering control means stops the reaction force actuator and at the same time switches from steer-by-wire control to power assist control for assisting a driver's steering force with a steering actuator. Steering device.
システムの異常を検出するシステム異常検出手段を設け、
前記操舵制御手段は、前記反力用アクチュエータの過電流以外の前記システム異常を検出したとき、その異常が所定時間以上継続した場合には、反力用アクチュエータを停止させ、その後、クラッチ機構を締結させることを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein:
System abnormality detection means for detecting system abnormality is provided,
When the system abnormality other than overcurrent of the reaction force actuator is detected, the steering control means stops the reaction force actuator if the abnormality continues for a predetermined time or more, and then engages the clutch mechanism. A steering apparatus for a vehicle, characterized in that
前記クラッチ機構は、確動クラッチであることを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The vehicle steering apparatus, wherein the clutch mechanism is a positive clutch.
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