JP2004075051A - 自動車のステアリングシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】機械的に連結されたステアリングシステムからステアバイワイヤシステムへの移行を容易にするハイブリッド形ステアリングシステムを提供することにある。
【解決手段】３つのモードすなわち、ステアバイワイヤモード、電子パワーアシストステアリング（ＥＰＡＳ）モードおよび手動ステアリングモードのうちの１つで選択的に作動できるステアリングシステムを提供する。ステアバイワイヤシステムは、運転者インターフェースシステム（ＤＩＳ）、ロードホイールアクチュエータシステム（ＲＷＡＳ）および好ましい制御ストラテジーのモニタリングおよび実行を行なうコントローラを有している。ステアリングシステムは、常時は、ステアバイワイヤモードで作動する。ＥＰＡＳモードおよび手動モードの各々において、コントローラはクラッチ機構を係合させ、これにより舵取り部材とラックアンドピニオンシステムとの間に機械的リンク機構を創出する。
【選択図】 図１
【解決手段】３つのモードすなわち、ステアバイワイヤモード、電子パワーアシストステアリング（ＥＰＡＳ）モードおよび手動ステアリングモードのうちの１つで選択的に作動できるステアリングシステムを提供する。ステアバイワイヤシステムは、運転者インターフェースシステム（ＤＩＳ）、ロードホイールアクチュエータシステム（ＲＷＡＳ）および好ましい制御ストラテジーのモニタリングおよび実行を行なうコントローラを有している。ステアリングシステムは、常時は、ステアバイワイヤモードで作動する。ＥＰＡＳモードおよび手動モードの各々において、コントローラはクラッチ機構を係合させ、これにより舵取り部材とラックアンドピニオンシステムとの間に機械的リンク機構を創出する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵取り車輪（操舵輪）が手動舵取り部材（ステアリングホイール）に機械的に連結されていない構成の、オペレータ（運転者）入力に応答して舵取り車輪を配向する車両用ステアリング（舵取り）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な自動車は、ステアリングホイールのような手動舵取り部材の運動を、舵取り車輪を配向するステアリング機構に伝達することにより舵取りされる。一般に、手動舵取り部材は車両の客室内に配置され、舵取り車輪は車両の前方に配置されている。かくして、手動舵取り部材と舵取り車輪とを連結するための適当なステアリング機構が必要になる。
【０００３】
代表的なステアリング機構は、ラックアンドピニオン形ステアリング機構である。ラックアンドピニオン形ステアリング機構では、ステアリングホイールの回転運動は、ステアリングコラムを介して、該ステアリングコラムの遠位端のピニオンギヤに伝達される。ピニオンギヤは、両舵取り車輪の間で横方向に配置されたラックギヤと係合しており、舵取り車輪は、ナックルアームおよびタイロッドを介してラックギヤに連結されている。このようにして、ステアリングホイールの回転はラックギヤの横方向運動に変換され、この横方向運動によって舵取り車輪が所望の方向に枢動される。一般に、機械式ステアリング機構は油圧または電気的補助ユニットによりパワーアシストされる。
【０００４】
機械式ステアリングシステムの制限を解消するため、手動舵取り部材が舵取り車輪に機械的に連結されておらず、ステアリング運動が電気制御モータにより達成される構成のいわゆるステアバイワイヤシステム（ｓｔｅｅｒ−ｂｙ−ｗｉｒｅ ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれるステアリングシステムが提案されている。ステアバイワイヤシステムでは、ロードホイールアクチュエータが、例えばステアリングホイール角度、車両速度、車両横方向加速度およびロードホイール角度等の種々のステアリングパラメータの検出値に応答して作動する。検出値は、センサまたは中央コントローラからロードホイールアクチュエータに電子的に伝送される。ステアリング指令を受けかつ処理すると、ロードホイールアクチュエータは、車両のステアリングパラメータに従って、舵取り車輪を所望方向に配向する。
【０００５】
車両オペレータにステアリング「フィーリング」を与えるため、一般的なステアバイワイヤシステムを備えた車両はまた、手動舵取り部材に反動トルクを発生させかつ合成する反動トルク発生器を使用している。例えば、手動舵取り部材がステアリングホイールである場合には、反動トルク発生器は、一般に、ステアリングホイールに連結されたシャフトを回転させ、車両オペレータに抵抗トルクまたは補助トルクを付与する。一般に、反動トルクの大きさおよび方向は、反動トルク発生器と、ロードホイールアクチュエータと、種々の車両検出システムとの間で協働する制御システムにより決定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
無数の状況に対するステアバイワイヤシステムの適合性により、機械式ステアリングを備えた車両には見られない多数の長所が得られる。これらの長所があるにもかかわらず、ステアバイワイヤシステムを備えた車両は、現在の自動車市場において優勢ではない。自動車市場での機械的に連結されたステアリングシステムからステアバイワイヤシステムへの移行を容易にするのはハイブリッド形ステアリングシステムであると考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従って本発明は、３つのモードすなわち、ステアバイワイヤモード、電子パワーアシストステアリング（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｏｗｅｒ ａｓｓｉｓｔ ｓｔｅｅｒｉｎｇ：ＥＰＡＳ）モードおよび手動ステアリングモードのうちの１つで選択的に作動できるステアリングシステムで構成されている。ステアバイワイヤシステムは、運転者インターフェースシステム（ｄｒｉｖｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｙｓｔｅｍ：ＤＩＳ）と、ロードホイールアクチュエータシステム（ｒｏａｄ ｗｈｅｅｌ ａｃｔｕａｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ：ＲＷＡＳ）と、好ましい制御ストラテジーをモニタリングしかつ実行するためのコントローラとを有している。本発明の制御アーキテクチャは、ステアバイワイヤシステムの作動に必要な全センサ数を減少させ、従って車両ステアリングシステムの全コストを低減させる。
【０００８】
ＤＩＳは、シャフトの回りで回転できる舵取り部材を有している。舵取り部材およびシャフトの回転は、シャフトの回りに配置されたステアリングホイール角度センサにより測定される。シャフトは、車両速度、ステアリングホイール角度、ヨーレート、ラック荷重、および横方向加速度等の適用可能なステアリングパラメータに基いてステアリングフィーリングを発生する反動トルク発生器に連結される。
【０００９】
ＲＷＡＳは、コントローラからの制御指令に応答するロードホイールアクチュエータを有している。ロードホイールアクチュエータは、ラックアンドピニオン形ステアリングシステムに作動可能に連結されている。コントローラにより、ロードホイールアクチュエータはピニオンギヤを回転させ、これによりラックギヤの横方向運動が引起こされ、かつロードホイールが舵取りされる。ＤＩＳと同様に、ＲＷＡＳの動作は複数のセンサによりモニタリングされる。
【００１０】
本発明のステアリングシステムは、通常はステアバイワイヤモードで作動し、このモードでは、舵取り部材の角度位置に関する情報が他の関連情報と組合されて、コントローラがロードホイールアクチュエータに伝送する制御信号を計算する。理解されようが、ロードホイールアクチュエータは、次に、ＲＷＡＳのラックアンドピニオン機構を介してロードホイールを機械的に舵取りする。しかしながら、ステアリングシステムはまた、ＤＩＳサブシステムまたはＲＷＡＳサブシステムのあらゆる部品の故障に応答して、電子パワーアシストステアリング（ＥＰＡＳ）モードおよび手動モードでも作動できる。
【００１１】
ＥＰＡＳモードおよび手動モードの各々において、コントローラはクラッチ機構を係合させ、かくして、舵取り部材とラックアンドピニオンシステムとの間に機械的リンク機構を創出する。ＥＰＡＳモードでは、ロードホイールアクチュエータまたは反動トルク発生器の一方が、舵取り作動の補助を行なうために使用される。或いは、手動モードでは、ＤＩＳおよびＲＷＡＳの両方が除勢され、車両を、完全な機械的手段を介して舵取りできる。システムへの給電が遮断させるか、車両が走行していない場合には、本発明のステアリングシステムは手動モードで作動できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の好ましい実施形態によるステアバイワイヤシステム１０の概略ブロック図が示されている。ステアバイワイヤシステム１０は、その主要構成要素として、運転者インターフェースシステム（ＤＩＳ）１２と、ロードホイールアクチュエータシステム（ＲＷＡＳ）１４と、それぞれのシステムのモニタリングおよび制御を行なうコントローラ１６とを有している。本発明のステアバイワイヤシステム１０の制御アーキテクチャは、ＤＩＳ１２およびＲＷＡＳ１４の作動の独立性に基いている。ステアバイワイヤシステム１０は、種々の電気部品に給電するバッテリ１８による給電を受ける。
【００１３】
ＤＩＳ１２はシャフト２２の回りで回転できる舵取り部材２０を有している。
シャフト２２は舵取り部材２０からＲＷＡＳ１４の方向に延びている。シャフト２２とＲＷＡＳ１４との間にはクラッチ機構５０が存在し、該クラッチ機構５０の制御は後述する。舵取り部材２０およびシャフト２２の回転は、シャフト２２の回りに配置されたステアリングホイール角度センサ２４により測定される。好ましい実施形態では、ステアリングホイール角度センサ２４は、図示のように、少なくとも１つの独立検出ユニットを有し、これにより測定冗長性（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）が確保される。シャフト２２は反動トルク発生器２６に連結されており、該反動トルク発生器２６の作動はコントローラ１６により制御される。
【００１４】
反動トルク発生器２６はシャフト２２に規定トルクを発生し、これにより、舵取り部材２０の回転時に、車両オペレータに対して抵抗または補助を行なう。反動トルク発生器２６の動作は、１対の状態センサによりモニタリングされる。反動トルク発生器の電流センサ２８は、反動トルク発生器により使用される電流の量を測定しかつ当該測定値をコントローラ１６に伝送する。同様に、反動トルク発生器温度センサ３０は、反動トルク発生器２６の温度をモニタしかつ測定値をコントローラ１６に伝送する。ＤＩＳ１２に関連する上記センサおよび他のセンサは、本願明細書では「ステアリングセンサ」と呼ぶことにする。
【００１５】
ＲＷＡＳ１４は、コントローラ１６からの制御指令に応答するロードホイールアクチュエータ３８を有している。ロードホイールアクチュエータ３８はピニオンギヤ４２を作動するように連結されており、該ピニオンギヤ４２は、自動車の横方向軸線の方向に配置されたラックギヤ４０に係合している。ラックギヤ４０はアクスル４６の一部に連結されており、該アクスル４６は、自動車を横切って、ロードホイール４８に適した位置まで延びている。ロードホイールアクチュエータ３８は、コントローラ１６の制御によりピニオンギヤ４２を回転させ、次にピニオンギヤ４２は、ラックギヤ４０を横方向移動させかつ一般的なステアリング／サスペンションシステムを介してロードホイール４８を枢動させかつ舵取りする。
【００１６】
ＲＷＡＳ１４の動作は複数のセンサによりモニタされる。ロードホイール位置センサ３２ａ、３２ｂは、ロードホイール４８の角度位置を測定すなわち評価して、この値をコントローラ１６に伝送できる。舵取り作動中に、ラック荷重センサ４４がラックギヤ４０に作用する荷重を測定し、この値もコントローラ１６に伝送される。ロードホイールアクチュエータ３８の作動条件は、ロードホイールアクチュエータ温度センサ３６およびロードホイールアクチュエータ電流センサ３４によりモニタされる。ＲＷＡＳ１４に関連する上記センサおよび他のセンサは、本願明細書において「ロードホイールセンサ」と呼ぶこともある。
【００１７】
本発明のステアリングシステム１０は、ヨーレートセンサ５２、横加速度センサ５４および車両速度センサ５６を含む他の構成要素を有している。上記センサは主として車両パラメータの測定すなわち評価を行うためのものであり、従って主としてシステムの舵取り性能を最高にするのに使用される。また、バッテリ電流センサ５８は、ステアリングシステム１０に使用できる電流を検出しかつこの値をコントローラ１６に伝送する。
【００１８】
ステアリングシステム１０は、通常、ステアバイワイヤモードで作動する。このステアバイワイヤモードでは、舵取り部材２０の角度位置に関する情報が他の関連情報と組合されて制御信号を計算し、コントローラ１６はこの制御信号をロードホイールアクチュエータ３８に伝送する。理解されようが、ロードホイールアクチュエータ３８は、次に、ＲＷＡＳ１４のラックアンドピニオン機構を介してロードホイール４８を機械的に舵取りする。
【００１９】
しかしながら、ステアリングシステム１０はまた、電子パワーアシストステアリング（ＥＰＡＳ）モードおよび手動モードで作動することができる。これらの交代モードは、ＤＩＳ１２またはＲＷＡＳ１４のいずれかの部分の故障に応答して、コントローラ１６により決定される。バッテリ１８が充分な電流を供給できないとき、または本発明のステアリングシステム１０に給電されなくなったときは、電力の欠乏によりクラッチ機構５０が係合される。
【００２０】
ＥＰＡＳモードおよび手動モードの各々において、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させ、これによりシャフト２２をピニオンギヤ４２に連結する。ロードホイールアクチュエータ３８または反動トルク発生器２６の一方を利用して、ＥＰＡＳモードでのシャフト２２およびピニオンギヤ４２の回転を補助する。手動モードでは、ロードホイールアクチュエータ３８および反動トルク発生器２６の両方が除勢され、ピニオンギヤ４２の回転は、シャフト２２の手動回転のみによって行なわれる。図２〜図８を参照して、ステアバイワイヤモード、ＥＰＡＳモードおよび手動モードについての制御スキームを以下に説明する。
【００２１】
図２は、本発明のステアリングシステム１０の故障の診断および対策を示す高レベルフローチャートであり、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２からスタートする。これらのステップにおいて、コントローラ１６はシステムの故障をチェックする。ステアリングシステム１０が複雑であるため、コントローラ１６は、３つの関係ドメインでのシステムの故障をチェックする。すなわち、ステップＳ１０４では反動トルク発生器の故障、ステップＳ１０６ではセンサの故障、およびステップ１０８ではロードホイールアクチュエータの故障をチェックする。センサに対し、コントローラ１６は、ステップＳ１２０でステアリングセンサの機能状態を問合せ、ステップＳ１２２でロードホイールセンサの機能状態を問合せる。ＤＩＳ１２およびＲＷＡＳ１４は上記アクチュエータおよびセンサからなるため、より詳細な相互比較分析が必要になる。
【００２２】
ステップＳ１０４、Ｓ１２０、Ｓ１２２およびＳ１０８の機能的相互依存が、マトリックスＭ１において明瞭に示されている。いずれか１つの故障がクラッチ機構５０を係合させる上で充分であっても、コントローラ１６は、他の依存サブシステムおよび独立サブシステムの状態に関して更に問合せる必要がある。例えば、ステアリングホイール角度センサ２４のみが故障してもＤＩＳ１２の全体が作動不能になり、従ってクラッチ機構５０は係合される。反動トルク発生器２６の第二故障によってもＤＩＳ１２が作動不能になるが、コントローラ１６は、これ以上いかなる緩和作用も行なう必要はない。これに対し、ラック荷重センサ４４の第三故障により、ＲＷＡＳ１４が作動不能になり、従ってコントローラ１６は、ステアリングシステム１０が手動モードで作動する準備をしなければならない。
【００２３】
従って、反動トルク発生器、ロードホイールアクチュエータ、ステアリングセンサ、およびロードホイールセンサのそれぞれの状態は、制御ストラテジーを実行する必要がある。マトリックスＭ１は、故障問合せの可能な結果をこれらのそれぞれのドメインに表として示す一覧表である。例えば、サブマトリックスＡ１は、４つの可能な組合せ結果すなわちＹ／Ｙ、Ｙ／Ｎ、Ｎ／ＹおよびＮ／Ｎを生じる、反動トルク発生器とロードホイールアクチュエータとの相互依存を示す。
同様に、サブマトリックスＡ２、Ａ３、Ｂ２、Ｂ３およびＣ３は、図３〜図８に詳細に示すように、問合せを、それぞれのドメインに組合せた結果を示す。
【００２４】
ＤＩＳ１２およびＲＷＡＳ１４の相互依存性を詳細に論じる前に、図２に示すように、ステップＳ１１０では、コントローラ１６は、バッテリ電流の充分性に関して問合せる。バッテリ１８は他のシステムから独立しており、従ってステップＳ１１２に示すように、バッテリ電流が少しでも不充分であると、機械的クラッチが係合される。電流が不充分であると、コントローラ１６はＥＰＡＳモードを利用できず、ステアリングシステム１０はステップＳ１１４に示すように純粋手動モードで作動しなければならない。次に、コントローラ１６は、ステップＳ１１６で、ステアリングシステム１０の制御の通常のモニタリングおよび制御を行なう。バッテリ電流が充分であれば、コントローラ１６はマトリックスＭ１に進み、関連サブマトリックスが続けられる。
【００２５】
図３はサブマトリックスＡ１で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ１３０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ１３２で反動トルク発生器の機能的容量を問合せ、かつステップＳ１３４でロードホイールアクチュエータを問合せる。ステップＳ１３６で、反動トルク発生器２６およびロードホイールアクチュエータ３８の両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ１３８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４およびＤＩＳ１２を除勢し、かつステアリングシステム１０を手動モードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１４０で，通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００２６】
ステップＳ１４２におけるように、反動トルク発生器２６は故障しているが、ロードホイールアクチュエータ３８が機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ１４４に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１４６において、通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００２７】
ステップＳ１４８におけるように、反動トルク発生器２６は機能しているが、ロードホイールアクチュエータ３８が故障している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ１５０に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１５２において、通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００２８】
ステップＳ１５４におけるように、反動トルク発生器２６およびロードホイールアクチュエータ３８のいずれも故障していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ１５６に示すように、ステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ１５８において、通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００２９】
図４はサブマトリックスＡ２で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ１６０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ１６２で反動トルク発生器の機能的容量を問合せ、かつステップＳ１６４でステアリングセンサを問合せる。ステップＳ１３６におけるように、反動トルク発生器２６および種々のステアリングセンサの１つの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ１６８で、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８によりステアリングシステム１０をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１７０において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３０】
ステップＳ１７２におけるように、反動トルク発生器２６は故障しているが、ステアリングセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ１７４に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１７６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３１】
ステップＳ１７８におけるように、反動トルク発生器２６は機能しているが、ステアリングセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ１８０に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１８２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３２】
反動トルク発生器２６およびステアリングセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ１８４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ１８６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ１８８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３３】
図５はサブマトリックスＡ３で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ１９０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ１９２で反動トルク発生器の機能的容量を問合せ、かつステップＳ１９４でロードホイールセンサを問合せる。ステップＳ１９６におけるように、反動トルク発生器２６およびロードホイールセンサの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ１９８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４およびＤＩＳ１２を除勢しかつステアリングシステム１０を手動モードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２００において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３４】
ステップＳ２０２におけるように、反動トルク発生器２６は故障しているが、ロードホイールセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ２０４に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２０６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３５】
ステップＳ２０８におけるように、反動トルク発生器２６は機能しているが、ロードホイールセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ２１０に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２１２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３６】
反動トルク発生器２６およびロードホイールセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ２１４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ２１６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ２１８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３７】
図６はサブマトリックスＢ２で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ２２０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ２２２でロードホイールアクチュエータの機能的容量を問合せ、かつステップＳ２２４でステアリングセンサを問合せる。ステップＳ２２６におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８およびステアリングセンサの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ２２８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４およびＤＩＳ１２を除勢しかつステアリングシステム１０を手動モードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２３０において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３８】
ステップＳ２３２におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８は故障しているが、ステアリングセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ２３４に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２３６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３９】
ステップＳ２３８におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８は機能しているが、ステアリングセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ２４０に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２４２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４０】
ロードホイールアクチュエータ３８およびステアリングセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ２４４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ２４６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ２４８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４１】
図７はサブマトリックスＢ３で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ２５０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ２５２でロードホイールアクチュエータ３８の機能的容量を問合せ、かつステップＳ２５４でロードホイールセンサを問合せる。ステップＳ２５６におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８および種々のロードホイールセンサの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ２５８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６によりステアリングシステム１０をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２６０において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４２】
ステップＳ２６２におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８は故障しているが、ロードホイールセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ２６４に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６によりステアリングシステム１０をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２６６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４３】
ステップＳ２６８におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８は機能しているが、ロードホイールセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ２７０に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２７２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４４】
ロードホイールアクチュエータ３８およびロードホイールセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ２７４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ２７６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ２７８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４５】
図８はサブマトリックスＣ３で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ２８０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ２８２でステアリングセンサ３８の機能的容量を問合せ、かつステップＳ２８４でロードホイールセンサを問合せる。ステップＳ２８６におけるように、ステアリングセンサおよびロードホイールセンサの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ２８８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４およびＤＩＳ１２を除勢しかつステアリングシステム１０を手動モードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２９０において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４６】
ステップＳ２９２におけるように、ステアリングセンサは故障しているが、ロードホイールセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ２９４に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２９６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４７】
ステップＳ２９８におけるように、ステアリングセンサは機能しているが、ロードホイールセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ３００に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ３０２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４８】
ステアリングセンサおよびロードホイールセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ３０４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ３０６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ３０８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４９】
好ましい実施形態で説明したように、本発明は、３つのモードすなわちステアバイワイヤモード、ＥＰＡＳモードおよび手動ステアリングモードのうちの１つのモードで作動できるステアリングシステムを提供する。各ステアリングモードおよびそれぞれのステアリングモード間の移行の制御は、本願に開示した種々の制御スキームに従って決定される。当業者ならば、上記実施形態は単なる例示であって、本発明の多くの可能な特定実施形態の１つを示したに過ぎないものであることは理解されよう。また当業者ならば、特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲を逸脱することなく、種々の変更を容易に考え得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるステアリングシステムを示す概略ブロック図である。
【図２】システム制御の決定マトリックスを含む、本発明のステアリングシステムのトップレベル制御を示すフローチャートである。
【図３】Ａ１マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図４】Ａ２マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図５】Ａ３マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図６】Ｂ２マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図７】Ｂ３マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図８】Ｃ３マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ステアバイワイヤシステム
１２ 運転者インターフェースシステム（ＤＩＳ）
１４ ロードホイールアクチュエータシステム（ＲＷＡＳ）
１６ コントローラ
１８ バッテリ
２０ 舵取り部材（ステアリングホイール）
２４ ステアリングホイール角度センサ
２６ 反動トルク発生器
３８ ロードホイールアクチュエータ
４８ ロードホイール
５０ クラッチ機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵取り車輪（操舵輪）が手動舵取り部材（ステアリングホイール）に機械的に連結されていない構成の、オペレータ（運転者）入力に応答して舵取り車輪を配向する車両用ステアリング（舵取り）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な自動車は、ステアリングホイールのような手動舵取り部材の運動を、舵取り車輪を配向するステアリング機構に伝達することにより舵取りされる。一般に、手動舵取り部材は車両の客室内に配置され、舵取り車輪は車両の前方に配置されている。かくして、手動舵取り部材と舵取り車輪とを連結するための適当なステアリング機構が必要になる。
【０００３】
代表的なステアリング機構は、ラックアンドピニオン形ステアリング機構である。ラックアンドピニオン形ステアリング機構では、ステアリングホイールの回転運動は、ステアリングコラムを介して、該ステアリングコラムの遠位端のピニオンギヤに伝達される。ピニオンギヤは、両舵取り車輪の間で横方向に配置されたラックギヤと係合しており、舵取り車輪は、ナックルアームおよびタイロッドを介してラックギヤに連結されている。このようにして、ステアリングホイールの回転はラックギヤの横方向運動に変換され、この横方向運動によって舵取り車輪が所望の方向に枢動される。一般に、機械式ステアリング機構は油圧または電気的補助ユニットによりパワーアシストされる。
【０００４】
機械式ステアリングシステムの制限を解消するため、手動舵取り部材が舵取り車輪に機械的に連結されておらず、ステアリング運動が電気制御モータにより達成される構成のいわゆるステアバイワイヤシステム（ｓｔｅｅｒ−ｂｙ−ｗｉｒｅ ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれるステアリングシステムが提案されている。ステアバイワイヤシステムでは、ロードホイールアクチュエータが、例えばステアリングホイール角度、車両速度、車両横方向加速度およびロードホイール角度等の種々のステアリングパラメータの検出値に応答して作動する。検出値は、センサまたは中央コントローラからロードホイールアクチュエータに電子的に伝送される。ステアリング指令を受けかつ処理すると、ロードホイールアクチュエータは、車両のステアリングパラメータに従って、舵取り車輪を所望方向に配向する。
【０００５】
車両オペレータにステアリング「フィーリング」を与えるため、一般的なステアバイワイヤシステムを備えた車両はまた、手動舵取り部材に反動トルクを発生させかつ合成する反動トルク発生器を使用している。例えば、手動舵取り部材がステアリングホイールである場合には、反動トルク発生器は、一般に、ステアリングホイールに連結されたシャフトを回転させ、車両オペレータに抵抗トルクまたは補助トルクを付与する。一般に、反動トルクの大きさおよび方向は、反動トルク発生器と、ロードホイールアクチュエータと、種々の車両検出システムとの間で協働する制御システムにより決定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
無数の状況に対するステアバイワイヤシステムの適合性により、機械式ステアリングを備えた車両には見られない多数の長所が得られる。これらの長所があるにもかかわらず、ステアバイワイヤシステムを備えた車両は、現在の自動車市場において優勢ではない。自動車市場での機械的に連結されたステアリングシステムからステアバイワイヤシステムへの移行を容易にするのはハイブリッド形ステアリングシステムであると考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従って本発明は、３つのモードすなわち、ステアバイワイヤモード、電子パワーアシストステアリング（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｏｗｅｒ ａｓｓｉｓｔ ｓｔｅｅｒｉｎｇ：ＥＰＡＳ）モードおよび手動ステアリングモードのうちの１つで選択的に作動できるステアリングシステムで構成されている。ステアバイワイヤシステムは、運転者インターフェースシステム（ｄｒｉｖｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｙｓｔｅｍ：ＤＩＳ）と、ロードホイールアクチュエータシステム（ｒｏａｄ ｗｈｅｅｌ ａｃｔｕａｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ：ＲＷＡＳ）と、好ましい制御ストラテジーをモニタリングしかつ実行するためのコントローラとを有している。本発明の制御アーキテクチャは、ステアバイワイヤシステムの作動に必要な全センサ数を減少させ、従って車両ステアリングシステムの全コストを低減させる。
【０００８】
ＤＩＳは、シャフトの回りで回転できる舵取り部材を有している。舵取り部材およびシャフトの回転は、シャフトの回りに配置されたステアリングホイール角度センサにより測定される。シャフトは、車両速度、ステアリングホイール角度、ヨーレート、ラック荷重、および横方向加速度等の適用可能なステアリングパラメータに基いてステアリングフィーリングを発生する反動トルク発生器に連結される。
【０００９】
ＲＷＡＳは、コントローラからの制御指令に応答するロードホイールアクチュエータを有している。ロードホイールアクチュエータは、ラックアンドピニオン形ステアリングシステムに作動可能に連結されている。コントローラにより、ロードホイールアクチュエータはピニオンギヤを回転させ、これによりラックギヤの横方向運動が引起こされ、かつロードホイールが舵取りされる。ＤＩＳと同様に、ＲＷＡＳの動作は複数のセンサによりモニタリングされる。
【００１０】
本発明のステアリングシステムは、通常はステアバイワイヤモードで作動し、このモードでは、舵取り部材の角度位置に関する情報が他の関連情報と組合されて、コントローラがロードホイールアクチュエータに伝送する制御信号を計算する。理解されようが、ロードホイールアクチュエータは、次に、ＲＷＡＳのラックアンドピニオン機構を介してロードホイールを機械的に舵取りする。しかしながら、ステアリングシステムはまた、ＤＩＳサブシステムまたはＲＷＡＳサブシステムのあらゆる部品の故障に応答して、電子パワーアシストステアリング（ＥＰＡＳ）モードおよび手動モードでも作動できる。
【００１１】
ＥＰＡＳモードおよび手動モードの各々において、コントローラはクラッチ機構を係合させ、かくして、舵取り部材とラックアンドピニオンシステムとの間に機械的リンク機構を創出する。ＥＰＡＳモードでは、ロードホイールアクチュエータまたは反動トルク発生器の一方が、舵取り作動の補助を行なうために使用される。或いは、手動モードでは、ＤＩＳおよびＲＷＡＳの両方が除勢され、車両を、完全な機械的手段を介して舵取りできる。システムへの給電が遮断させるか、車両が走行していない場合には、本発明のステアリングシステムは手動モードで作動できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の好ましい実施形態によるステアバイワイヤシステム１０の概略ブロック図が示されている。ステアバイワイヤシステム１０は、その主要構成要素として、運転者インターフェースシステム（ＤＩＳ）１２と、ロードホイールアクチュエータシステム（ＲＷＡＳ）１４と、それぞれのシステムのモニタリングおよび制御を行なうコントローラ１６とを有している。本発明のステアバイワイヤシステム１０の制御アーキテクチャは、ＤＩＳ１２およびＲＷＡＳ１４の作動の独立性に基いている。ステアバイワイヤシステム１０は、種々の電気部品に給電するバッテリ１８による給電を受ける。
【００１３】
ＤＩＳ１２はシャフト２２の回りで回転できる舵取り部材２０を有している。
シャフト２２は舵取り部材２０からＲＷＡＳ１４の方向に延びている。シャフト２２とＲＷＡＳ１４との間にはクラッチ機構５０が存在し、該クラッチ機構５０の制御は後述する。舵取り部材２０およびシャフト２２の回転は、シャフト２２の回りに配置されたステアリングホイール角度センサ２４により測定される。好ましい実施形態では、ステアリングホイール角度センサ２４は、図示のように、少なくとも１つの独立検出ユニットを有し、これにより測定冗長性（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）が確保される。シャフト２２は反動トルク発生器２６に連結されており、該反動トルク発生器２６の作動はコントローラ１６により制御される。
【００１４】
反動トルク発生器２６はシャフト２２に規定トルクを発生し、これにより、舵取り部材２０の回転時に、車両オペレータに対して抵抗または補助を行なう。反動トルク発生器２６の動作は、１対の状態センサによりモニタリングされる。反動トルク発生器の電流センサ２８は、反動トルク発生器により使用される電流の量を測定しかつ当該測定値をコントローラ１６に伝送する。同様に、反動トルク発生器温度センサ３０は、反動トルク発生器２６の温度をモニタしかつ測定値をコントローラ１６に伝送する。ＤＩＳ１２に関連する上記センサおよび他のセンサは、本願明細書では「ステアリングセンサ」と呼ぶことにする。
【００１５】
ＲＷＡＳ１４は、コントローラ１６からの制御指令に応答するロードホイールアクチュエータ３８を有している。ロードホイールアクチュエータ３８はピニオンギヤ４２を作動するように連結されており、該ピニオンギヤ４２は、自動車の横方向軸線の方向に配置されたラックギヤ４０に係合している。ラックギヤ４０はアクスル４６の一部に連結されており、該アクスル４６は、自動車を横切って、ロードホイール４８に適した位置まで延びている。ロードホイールアクチュエータ３８は、コントローラ１６の制御によりピニオンギヤ４２を回転させ、次にピニオンギヤ４２は、ラックギヤ４０を横方向移動させかつ一般的なステアリング／サスペンションシステムを介してロードホイール４８を枢動させかつ舵取りする。
【００１６】
ＲＷＡＳ１４の動作は複数のセンサによりモニタされる。ロードホイール位置センサ３２ａ、３２ｂは、ロードホイール４８の角度位置を測定すなわち評価して、この値をコントローラ１６に伝送できる。舵取り作動中に、ラック荷重センサ４４がラックギヤ４０に作用する荷重を測定し、この値もコントローラ１６に伝送される。ロードホイールアクチュエータ３８の作動条件は、ロードホイールアクチュエータ温度センサ３６およびロードホイールアクチュエータ電流センサ３４によりモニタされる。ＲＷＡＳ１４に関連する上記センサおよび他のセンサは、本願明細書において「ロードホイールセンサ」と呼ぶこともある。
【００１７】
本発明のステアリングシステム１０は、ヨーレートセンサ５２、横加速度センサ５４および車両速度センサ５６を含む他の構成要素を有している。上記センサは主として車両パラメータの測定すなわち評価を行うためのものであり、従って主としてシステムの舵取り性能を最高にするのに使用される。また、バッテリ電流センサ５８は、ステアリングシステム１０に使用できる電流を検出しかつこの値をコントローラ１６に伝送する。
【００１８】
ステアリングシステム１０は、通常、ステアバイワイヤモードで作動する。このステアバイワイヤモードでは、舵取り部材２０の角度位置に関する情報が他の関連情報と組合されて制御信号を計算し、コントローラ１６はこの制御信号をロードホイールアクチュエータ３８に伝送する。理解されようが、ロードホイールアクチュエータ３８は、次に、ＲＷＡＳ１４のラックアンドピニオン機構を介してロードホイール４８を機械的に舵取りする。
【００１９】
しかしながら、ステアリングシステム１０はまた、電子パワーアシストステアリング（ＥＰＡＳ）モードおよび手動モードで作動することができる。これらの交代モードは、ＤＩＳ１２またはＲＷＡＳ１４のいずれかの部分の故障に応答して、コントローラ１６により決定される。バッテリ１８が充分な電流を供給できないとき、または本発明のステアリングシステム１０に給電されなくなったときは、電力の欠乏によりクラッチ機構５０が係合される。
【００２０】
ＥＰＡＳモードおよび手動モードの各々において、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させ、これによりシャフト２２をピニオンギヤ４２に連結する。ロードホイールアクチュエータ３８または反動トルク発生器２６の一方を利用して、ＥＰＡＳモードでのシャフト２２およびピニオンギヤ４２の回転を補助する。手動モードでは、ロードホイールアクチュエータ３８および反動トルク発生器２６の両方が除勢され、ピニオンギヤ４２の回転は、シャフト２２の手動回転のみによって行なわれる。図２〜図８を参照して、ステアバイワイヤモード、ＥＰＡＳモードおよび手動モードについての制御スキームを以下に説明する。
【００２１】
図２は、本発明のステアリングシステム１０の故障の診断および対策を示す高レベルフローチャートであり、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２からスタートする。これらのステップにおいて、コントローラ１６はシステムの故障をチェックする。ステアリングシステム１０が複雑であるため、コントローラ１６は、３つの関係ドメインでのシステムの故障をチェックする。すなわち、ステップＳ１０４では反動トルク発生器の故障、ステップＳ１０６ではセンサの故障、およびステップ１０８ではロードホイールアクチュエータの故障をチェックする。センサに対し、コントローラ１６は、ステップＳ１２０でステアリングセンサの機能状態を問合せ、ステップＳ１２２でロードホイールセンサの機能状態を問合せる。ＤＩＳ１２およびＲＷＡＳ１４は上記アクチュエータおよびセンサからなるため、より詳細な相互比較分析が必要になる。
【００２２】
ステップＳ１０４、Ｓ１２０、Ｓ１２２およびＳ１０８の機能的相互依存が、マトリックスＭ１において明瞭に示されている。いずれか１つの故障がクラッチ機構５０を係合させる上で充分であっても、コントローラ１６は、他の依存サブシステムおよび独立サブシステムの状態に関して更に問合せる必要がある。例えば、ステアリングホイール角度センサ２４のみが故障してもＤＩＳ１２の全体が作動不能になり、従ってクラッチ機構５０は係合される。反動トルク発生器２６の第二故障によってもＤＩＳ１２が作動不能になるが、コントローラ１６は、これ以上いかなる緩和作用も行なう必要はない。これに対し、ラック荷重センサ４４の第三故障により、ＲＷＡＳ１４が作動不能になり、従ってコントローラ１６は、ステアリングシステム１０が手動モードで作動する準備をしなければならない。
【００２３】
従って、反動トルク発生器、ロードホイールアクチュエータ、ステアリングセンサ、およびロードホイールセンサのそれぞれの状態は、制御ストラテジーを実行する必要がある。マトリックスＭ１は、故障問合せの可能な結果をこれらのそれぞれのドメインに表として示す一覧表である。例えば、サブマトリックスＡ１は、４つの可能な組合せ結果すなわちＹ／Ｙ、Ｙ／Ｎ、Ｎ／ＹおよびＮ／Ｎを生じる、反動トルク発生器とロードホイールアクチュエータとの相互依存を示す。
同様に、サブマトリックスＡ２、Ａ３、Ｂ２、Ｂ３およびＣ３は、図３〜図８に詳細に示すように、問合せを、それぞれのドメインに組合せた結果を示す。
【００２４】
ＤＩＳ１２およびＲＷＡＳ１４の相互依存性を詳細に論じる前に、図２に示すように、ステップＳ１１０では、コントローラ１６は、バッテリ電流の充分性に関して問合せる。バッテリ１８は他のシステムから独立しており、従ってステップＳ１１２に示すように、バッテリ電流が少しでも不充分であると、機械的クラッチが係合される。電流が不充分であると、コントローラ１６はＥＰＡＳモードを利用できず、ステアリングシステム１０はステップＳ１１４に示すように純粋手動モードで作動しなければならない。次に、コントローラ１６は、ステップＳ１１６で、ステアリングシステム１０の制御の通常のモニタリングおよび制御を行なう。バッテリ電流が充分であれば、コントローラ１６はマトリックスＭ１に進み、関連サブマトリックスが続けられる。
【００２５】
図３はサブマトリックスＡ１で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ１３０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ１３２で反動トルク発生器の機能的容量を問合せ、かつステップＳ１３４でロードホイールアクチュエータを問合せる。ステップＳ１３６で、反動トルク発生器２６およびロードホイールアクチュエータ３８の両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ１３８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４およびＤＩＳ１２を除勢し、かつステアリングシステム１０を手動モードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１４０で，通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００２６】
ステップＳ１４２におけるように、反動トルク発生器２６は故障しているが、ロードホイールアクチュエータ３８が機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ１４４に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１４６において、通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００２７】
ステップＳ１４８におけるように、反動トルク発生器２６は機能しているが、ロードホイールアクチュエータ３８が故障している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ１５０に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１５２において、通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００２８】
ステップＳ１５４におけるように、反動トルク発生器２６およびロードホイールアクチュエータ３８のいずれも故障していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ１５６に示すように、ステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ１５８において、通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００２９】
図４はサブマトリックスＡ２で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ１６０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ１６２で反動トルク発生器の機能的容量を問合せ、かつステップＳ１６４でステアリングセンサを問合せる。ステップＳ１３６におけるように、反動トルク発生器２６および種々のステアリングセンサの１つの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ１６８で、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８によりステアリングシステム１０をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１７０において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３０】
ステップＳ１７２におけるように、反動トルク発生器２６は故障しているが、ステアリングセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ１７４に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１７６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３１】
ステップＳ１７８におけるように、反動トルク発生器２６は機能しているが、ステアリングセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ１８０に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ１８２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３２】
反動トルク発生器２６およびステアリングセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ１８４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ１８６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ１８８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３３】
図５はサブマトリックスＡ３で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ１９０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ１９２で反動トルク発生器の機能的容量を問合せ、かつステップＳ１９４でロードホイールセンサを問合せる。ステップＳ１９６におけるように、反動トルク発生器２６およびロードホイールセンサの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ１９８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４およびＤＩＳ１２を除勢しかつステアリングシステム１０を手動モードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２００において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３４】
ステップＳ２０２におけるように、反動トルク発生器２６は故障しているが、ロードホイールセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ２０４に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２０６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３５】
ステップＳ２０８におけるように、反動トルク発生器２６は機能しているが、ロードホイールセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ２１０に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２１２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３６】
反動トルク発生器２６およびロードホイールセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ２１４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ２１６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ２１８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３７】
図６はサブマトリックスＢ２で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ２２０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ２２２でロードホイールアクチュエータの機能的容量を問合せ、かつステップＳ２２４でステアリングセンサを問合せる。ステップＳ２２６におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８およびステアリングセンサの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ２２８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４およびＤＩＳ１２を除勢しかつステアリングシステム１０を手動モードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２３０において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３８】
ステップＳ２３２におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８は故障しているが、ステアリングセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ２３４に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２３６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００３９】
ステップＳ２３８におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８は機能しているが、ステアリングセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ２４０に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２４２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４０】
ロードホイールアクチュエータ３８およびステアリングセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ２４４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ２４６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ２４８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４１】
図７はサブマトリックスＢ３で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ２５０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ２５２でロードホイールアクチュエータ３８の機能的容量を問合せ、かつステップＳ２５４でロードホイールセンサを問合せる。ステップＳ２５６におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８および種々のロードホイールセンサの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ２５８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６によりステアリングシステム１０をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２６０において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４２】
ステップＳ２６２におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８は故障しているが、ロードホイールセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ２６４に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６によりステアリングシステム１０をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２６６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４３】
ステップＳ２６８におけるように、ロードホイールアクチュエータ３８は機能しているが、ロードホイールセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ２７０に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２７２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４４】
ロードホイールアクチュエータ３８およびロードホイールセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ２７４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ２７６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ２７８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４５】
図８はサブマトリックスＣ３で実行される制御アルゴリズムを要約するフローチャートであり、ステップＳ２８０からスタートする。コントローラ１６は、ステップＳ２８２でステアリングセンサ３８の機能的容量を問合せ、かつステップＳ２８４でロードホイールセンサを問合せる。ステップＳ２８６におけるように、ステアリングセンサおよびロードホイールセンサの両方に故障がある場合には、クラッチ機構５０が係合される。ステップＳ２８８で、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４およびＤＩＳ１２を除勢しかつステアリングシステム１０を手動モードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２９０において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４６】
ステップＳ２９２におけるように、ステアリングセンサは故障しているが、ロードホイールセンサが機能している場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＤＩＳ１２は機能していないので、ステップＳ２９４に示すように、コントローラ１６はＤＩＳ１２を除勢しかつ電子パワーアシストを行なうロードホイールアクチュエータ３８により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ２９６において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４７】
ステップＳ２９８におけるように、ステアリングセンサは機能しているが、ロードホイールセンサが機能していない場合には、コントローラ１６はクラッチ機構５０を係合させる。ＲＷＡＳ１４は機能していないので、ステップＳ３００に示すように、コントローラ１６はＲＷＡＳ１４を除勢しかつ電子パワーアシストを行なう反動トルク発生器２６により車両をＥＰＡＳモードで作動させる。次にコントローラ１６は、ステップＳ３０２において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４８】
ステアリングセンサおよびロードホイールセンサのいずれも故障していない場合には、コントローラ１６は、ステップＳ３０４に示すように、クラッチ機構５０を係合離脱状態に維持する。次にステアリングシステム１０は、ステップＳ３０６に示すようにステアバイワイヤモードで作動され、かつコントローラ１６は、ステップＳ３０８において通常のモニタリング機能および制御機能を再開する。
【００４９】
好ましい実施形態で説明したように、本発明は、３つのモードすなわちステアバイワイヤモード、ＥＰＡＳモードおよび手動ステアリングモードのうちの１つのモードで作動できるステアリングシステムを提供する。各ステアリングモードおよびそれぞれのステアリングモード間の移行の制御は、本願に開示した種々の制御スキームに従って決定される。当業者ならば、上記実施形態は単なる例示であって、本発明の多くの可能な特定実施形態の１つを示したに過ぎないものであることは理解されよう。また当業者ならば、特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲を逸脱することなく、種々の変更を容易に考え得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるステアリングシステムを示す概略ブロック図である。
【図２】システム制御の決定マトリックスを含む、本発明のステアリングシステムのトップレベル制御を示すフローチャートである。
【図３】Ａ１マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図４】Ａ２マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図５】Ａ３マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図６】Ｂ２マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図７】Ｂ３マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【図８】Ｃ３マトリックスのサブマトリックス制御スキームを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ステアバイワイヤシステム
１２ 運転者インターフェースシステム（ＤＩＳ）
１４ ロードホイールアクチュエータシステム（ＲＷＡＳ）
１６ コントローラ
１８ バッテリ
２０ 舵取り部材（ステアリングホイール）
２４ ステアリングホイール角度センサ
２６ 反動トルク発生器
３８ ロードホイールアクチュエータ
４８ ロードホイール
５０ クラッチ機構
Claims (1)
- ステアリング値を決定する段階と、
ステアリング値に従ってロードホイールアクチュエータシステムを制御して車両の舵取りを行なう段階と、
ステアリング値に対応するステアリング反動トルクを運転者インターフェースシステムに発生させる段階と、
ロードホイールアクチュエータシステムおよび運転者インターフェースシステムをモニタリングする段階と、
ロードホイールアクチュエータシステムまたは運転者インターフェースシステムの一方での故障の検出に応答してクラッチ機構を係合させる段階とを有することを特徴とする車両のステアリング制御方法。
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