JP2004090784A - Steering system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵部材の操作に基づいて転舵輪を転舵させる車両用操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、ステアリングホイール等の操舵部材と転舵輪との間の機械的な連結を解き、操舵伝達系の一部を電気的な経路で構成する、いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システム(単にSBWとも称する)を搭載した車両用操舵装置が提供されている。
この種の車両用操舵装置では、転舵輪を転舵させるための操舵用モータの他、操舵部材に操舵反力を与えるための反力用モータが用いられる。
【0003】
また、操舵部材の操舵角を検出するための操舵角センサと、操舵部材に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサとが設けられ、操舵角検出センサにより検出される検出操舵角及び/又は操舵トルク検出手段により検出される検出操舵トルクに基づいて操舵用モータ及び/又は反力用モータが駆動制御されることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種のステア・バイ・ワイヤ・システムでは、操舵角センサ又は操舵トルクセンサに異常が発生した場合のフェールセーフ対策が重要である。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システムにおけるセンサの故障発生時にも良好な操舵を達成することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、操舵部材と、この操舵部材に連なる第1要素、転舵輪に連なる第2要素、並びに、上記第1及び第2要素を関連付ける第3要素を含む差動伝達機構と、転舵輪を転舵させるための操舵用アクチュエータと、差動伝達機構の第3要素に駆動伝達可能に連結され、操舵部材に操舵反力を与えるための反力用アクチュエータと、操舵部材の操舵角を検出するための操舵角検出手段と、操舵部材に加えられるトルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵角検出手段により検出される検出操舵角及び/又は操舵トルク検出手段により検出される検出操舵トルクに基づいて操舵用アクチュエータ及び/又は反力用アクチュエータを駆動制御する制御部と、上記操舵トルク検出手段及び/又は操舵角検出手段の異常発生を検出する異常発生検出手段とを備え、上記制御部は、異常発生検出手段によって操舵トルク検出手段及び/又は操舵角検出手段の異常発生が検出されたときに反力用アクチュエータによって上記第3要素の回転を拘束することを特徴とするものである。
【0006】
本発明では、通常時は、反力用アクチュエータに適当なトルクを生じさせることで、差動伝達機構を介して操舵部材に適正な操舵反力を付与する。また、操舵トルク検出手段又は操舵角検出手段に異常が発生したときには、反力用アクチュエータによって差動伝達機構の上記第3要素を回転不能に拘束することで、差動伝達機構の残りの2つの要素による伝達比でのマニュアル操舵を達成することができる。また、反力用アクチュエータによって差動伝達機構の上記第3要素を回転不能に拘束し、操舵用アクチュエータを駆動することで、本車両用操舵装置を電動パワーステアリング装置として機能させることができる。
【0007】
また、請求項2記載の発明は、上記異常発生検出手段は、走行中に検出される検出操舵トルク及び検出操舵角と走行時に前回検出された検出操舵トルク及び検出操舵角との比較に基づいて異常を検出することを特徴とする。本発明では、操舵トルク検出手段又は操舵角検出手段の異常検出が容易である。
また、請求項3記載の発明は、上記異常発生検出手段は操舵トルク検出手段又は操舵角検出手段の少なくとも一方の検出信号が検出されないときに異常を検出することを特徴とする。本発明では、さらに容易に操舵トルク検出手段又は操舵角検出手段の異常検出ができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、本車両用操舵装置1は、例えばステアリングホイール等の操舵部材2に一体回転可能に連結される第1操舵軸3と、この第1操舵軸3と同軸上に設けられラックアンドピニオン機構等の舵取り機構4に連結される第2操舵軸5と、第1及び第2操舵軸3,5間の差動回転を許容するための差動伝達機構を構成する遊星伝達機構としての遊星ギヤ機構6とを備える。
【0009】
舵取り機構4は、車両の左右方向に延びて配置された転舵軸7と、この転舵軸7の両端にタイロッド8を介して結合され、転舵輪9を支持するナックルアーム10とを備える。転舵軸7はハウジング11により支承されて軸方向に摺動可能とされており、その途中部に、電動モータからなる操舵用アクチュエータ12が同軸的に組み込まれている。操舵用アクチュエータ12の駆動回転は、ボールねじ機構等の運動変換機構等によって転舵軸7の摺動に変換され、この転舵軸7の摺動により転舵輪9の転舵が達成される。
【0010】
転舵軸7の一部には、ラック7aが形成されており、このラック7aには、第2操舵軸5の端部に設けられて第2操舵軸5と一体回転するピニオン14が噛み合わされている。後述するように、操舵用アクチュエータ12の故障時に、操舵部材2の操作に応じて第2操舵軸5が回転駆動されると、この第2操舵軸5の回転がピニオン14及びラック7aにより、転舵軸7の摺動に変換され、転舵輪9の転舵が達成される。
【0011】
遊星ギヤ機構6は、第1操舵軸3の端部に一体回転可能に連結された入力側となる第1要素(太陽部材)としての太陽ギヤ15と、出力側となるキャリア16により回転自在に保持されて太陽ギヤ15と噛み合う第2要素(遊星部材)としての複数の遊星ギヤ17と、各遊星ギヤ17に噛み合う内歯18aを内周に持つリング部材としてのリングギヤ18とを含む。
リングギヤ18は外歯18bを形成することで例えばウォームホイールを構成している。この外歯18bは例えばウォームからなる駆動伝達ギヤ19を介して、操舵部材2に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ20に駆動連結されている。この反力用アクチュエータ20は例えば電動モータからなり、そのケーシングは車体の適所に固定されている。
【0012】
操舵用アクチュエータ12及び反力用アクチュエータ20は、CPU31、制御プログラム等を記憶したROM32、後述する前回走行データを記憶するためのPROM33、演算等のワークエリアとして用いられるRAM34等を含む制御部Cにより制御されるようになっている。
第1操舵軸3には操舵部材2による操舵角を検出するための操舵角検出手段としての操舵角センサ24、及び操舵部材2から入力される操舵トルクを検出するための操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ25が設けられている。これら操舵角センサ24及びトルクセンサ25からの検出信号が制御部Cに入力される。
【0013】
また、転舵軸7には転舵軸7の軸方向位置に関連して転舵位置を検出するための転舵位置センサ26が設けられており、この転舵位置センサ26による検出信号も制御部Cに入力される。また、制御部Cには、車速を検出するための車速センサ27からの検出信号が入力されるようになっている。
制御部Cは、上記各センサ類からの入力信号に基づいて、操舵用アクチュエータ12及び反力用アクチュエータ20をそれぞれ駆動するための駆動部としての駆動回路28,29に制御信号を出力する。
【0014】
図2は制御部Cにより実行される舵取り制御の処理について説明するためのフローチャートである。図2を参照して、制御部Cは操舵角センサ24およびトルクセンサ25が正常に動作しているか否かを監視している(ステップS1)。
操舵用アクチュエータ12に異常が発生していない場合には(ステップS1でNO)、制御部Cが、反力用アクチュエータ20によって例えば路面反力に応じた操作反力を操舵部材2に与えるためのトルクを発生させる(ステップS2)。
【0015】
また、例えば車両の走行状況等に応じて操舵部材2の回転量と転舵輪9の転舵量との比(伝達比、ギヤ比)を設定し(VGR機能)、この設定した伝達比及び操舵部材2の操作量などに基づいて、操舵用アクチュエータ12の電圧指令値を設定し、その電圧指令値に応じた制御信号を駆動回路28に与えて、操舵用アクチュエータ12を駆動制御する(ステップS3)。
これにより、操舵用アクチュエータ12から、操舵部材2の操作方向に応じた方向に転舵軸7を摺動させるためのトルクが出力され、車両の走行状況や操舵部材2の操作態様に応じた良好な操舵が達成される。なお、必ずしも、VGR機能を設定する必要はない。
【0016】
こうして、操舵アクチュエータ12を駆動制御している間に、操舵角センサ24およびトルクセンサ25の少なくとも一方に異常が発生すると(ステップS1でYES)、制御部Cは、駆動回路28に制御信号を出力して操舵用アクチュエータ12の動作をフリー(自由回転可能)にすると共に(ステップS4)、駆動回路29に制御信号を出力し反力用アクチュエータ20を停止状態に制御することで、リングギヤ18の回転を拘束する(ステップS5)。
【0017】
これにより、操舵部材2と舵取り機構4との間で、遊星ギヤ機構6を介する機械的な結合が達成され、太陽ギヤ15とキャリア16とのギヤ比を持つマニュアルステアリングとして機能させることができる。この際、上記のように、操舵用アクチュエータ12を自由回転可能とすることで、運転者にとってマニュアル操舵を容易に行ない得るようにすることができる。その結果、操舵角センサ24やトルクセンサ25の異常発生時にも良好な操舵を達成することができる。
【0018】
なお、上記のステップS4において、操舵用アクチュエータ12を自由回転可能とせず、操舵用アクチュエータ12を駆動制御(操舵補助制御)することで、本車両用操舵装置1を通常の電動パワーステアリング装置として機能させるようにしても良い。
次いで、図2のステップS1における異常検出の詳細について、図3のフローチャートに基づいて説明する。
【0019】
まず、前回走行時に不揮発性のPROM33に記憶された、前回走行時の検出操作角データと検出操作トルクデータとが読み出される(ステップT1)。
次いで、操舵角センサ24及びトルクセンサ25の双方からの信号入力があるか否かが判断され、少なくとも一方のセンサ24又は25からの信号が入力されない場合は(ステップT2でNO)、そのセンサ24又は25に異常が発生していると判断し(ステップT3)、図2のフローチャートのステップS4へ移行する。
【0020】
次いで、操舵角センサ24及びトルクセンサ25の双方からの信号入力がある場合には(ステップT2でYES)、それらの信号に基づいて、走行中の検出操舵角及び検出操舵トルクを求める(ステップT4)。
求められた検出操舵角と読み出された前回走行時の検出操舵角データとの差分が求められると共に、求められた検出操舵トルクと読み出された前回走行時の検出操舵角トルクデータとの差分が求められる(ステップT5)。
【0021】
一方、求められた差分の双方が対応する規定値以下である場合には(ステップT6でYES)、操舵角センサ24及びトルクセンサ25の双方とも正常であるので、図2のフローチャートのステップS2へ移行し、通常の反力制御、操舵制御が実施される。
他方、求められた差分の少なくとも一方が対応する規定値を上回ると(ステップT6でNO)、操舵角センサ24及びトルクセンサ25の少なくとも一方に異常が発生していると判断し(ステップT7)、図2のフローチャートのステップS4へ移行し、マニュアルステアリング若しくは電動パワーステアリング装置として機能させることができる。
【0022】
なお、PROM33に記憶させるべきデータとしては、例えば、イグニッションキーのオンからオフまでの期間に検出される検出操舵角の中の最大値、および同期間に検出される検出操舵トルクの中の最大値のみであっても良い。
また、本発明は上記実施の形態の限定されるものではなく、例えば、反力用アクチュエータ20が回転停止しロック可能な電動モータからなる場合は、図2のフローチャートのステップS5において反力用アクチュエータ20を回転停止しロックさせて、リングギヤ18の回転を拘束するようにしても良い。
【0023】
その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図2】図1の車両用操舵装置の舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【図3】図2のフローチャートにおいて異常検出のステップの詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 車両用操舵装置
2 操舵部材
3 第1操舵軸
4 舵取り機構
5 第2操舵軸
6 遊星ギヤ機構(差動伝達機構)
7 転舵軸
7a ラック
9 転舵輪
12 操舵用アクチュエータ
14 ピニオン
15 太陽ギヤ(第1要素)
16 キャリア(第2要素)
17 遊星ギヤ(第2要素)
18 リングギヤ(第3要素)
18a 内歯
18b 外歯
19 駆動伝達ギヤ
20 反力用アクチュエータ
C 制御部(異常発生検出手段)
24 操舵角センサ(操舵角検出手段)
25 トルクセンサ(操舵トルク検出手段)
26 転舵位置センサ
27 車速センサ
28,29 駆動回路
31 CPU
32 PROM[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering device that steers steered wheels based on an operation of a steering member.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a so-called steer-by-wire system (also referred to simply as SBW) in which a mechanical connection between a steering member such as a steering wheel and a steered wheel is released and a part of a steering transmission system is configured by an electric path. ) Is provided for a vehicle steering system.
In this type of vehicle steering apparatus, a reaction motor for applying a steering reaction force to a steering member is used in addition to a steering motor for turning a steered wheel.
[0003]
Further, a steering angle sensor for detecting a steering angle of the steering member and a steering torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering member are provided, and the detected steering angle and / or the steering angle detected by the steering angle detection sensor are provided. The driving of the steering motor and / or the reaction motor is controlled based on the detected steering torque detected by the torque detecting means.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of steer-by-wire system, it is important to take fail-safe measures when an abnormality occurs in the steering angle sensor or the steering torque sensor.
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a vehicle steering apparatus that can achieve good steering even when a sensor failure occurs in a so-called steer-by-wire system. .
[0005]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
In order to achieve the above object, the invention according to
[0006]
In the present invention, an appropriate steering reaction force is applied to the steering member via the differential transmission mechanism by generating an appropriate torque in the reaction force actuator during normal times. Further, when an abnormality occurs in the steering torque detecting means or the steering angle detecting means, the third element of the differential transmission mechanism is restrained from rotating by the reaction force actuator, so that the remaining two of the differential transmission mechanism are not rotated. Manual steering with a transmission ratio by the elements can be achieved. In addition, the third element of the differential transmission mechanism is non-rotatably constrained by the reaction force actuator and the steering actuator is driven, whereby the vehicle steering apparatus can function as an electric power steering apparatus.
[0007]
Further, the invention according to
The invention according to
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a
[0009]
The
[0010]
A
[0011]
The planetary gear mechanism 6 is rotatable by a
The
[0012]
The
The
[0013]
Further, the steered
The control unit C outputs a control signal to drive
[0014]
FIG. 2 is a flowchart for explaining a steering control process performed by the control unit C. Referring to FIG. 2, control unit C monitors whether steering
If no abnormality has occurred in the steering actuator 12 (NO in step S1), the control unit C uses the
[0015]
Further, for example, the ratio (transmission ratio, gear ratio) between the rotation amount of the steering
As a result, a torque for sliding the turning
[0016]
In this way, if an abnormality occurs in at least one of the
[0017]
This achieves mechanical coupling between the steering
[0018]
In step S4, the
Next, details of the abnormality detection in step S1 of FIG. 2 will be described based on the flowchart of FIG.
[0019]
First, the detected operation angle data and the detected operation torque data during the previous run, which are stored in the
Next, it is determined whether there is a signal input from both the
[0020]
Next, when there is a signal input from both the
The difference between the obtained detected steering angle and the read detected steering angle data during the previous run is obtained, and the difference between the obtained detected steering torque and the read detected steering angle torque data during the previous run is obtained. Is obtained (step T5).
[0021]
On the other hand, when both of the obtained differences are equal to or smaller than the corresponding specified values (YES in step T6), since both the
On the other hand, when at least one of the obtained differences exceeds the corresponding specified value (NO in step T6), it is determined that abnormality has occurred in at least one of the
[0022]
The data to be stored in the
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, when the
[0023]
In addition, various changes can be made within the scope of the claims of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of steering control of the vehicle steering system of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing details of steps of abnormality detection in the flowchart of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
7
16 Career (2nd element)
17 planetary gear (second element)
18 Ring gear (third element)
18a
24 Steering angle sensor (steering angle detecting means)
25 Torque sensor (steering torque detecting means)
26
32 PROM
Claims (3)
この操舵部材に連なる第1要素、転舵輪に連なる第2要素、並びに、上記第1及び第2要素を関連付ける第3要素を含む差動伝達機構と、
転舵輪を転舵させるための操舵用アクチュエータと、
差動伝達機構の第3要素に駆動伝達可能に連結され、操舵部材に操舵反力を与えるための反力用アクチュエータと、
操舵部材の操舵角を検出するための操舵角検出手段と、
操舵部材に加えられるトルクを検出する操舵トルク検出手段と、
操舵角検出手段により検出される検出操舵角及び/又は操舵トルク検出手段により検出される検出操舵トルクに基づいて操舵用アクチュエータ及び/又は反力用アクチュエータを駆動制御する制御部と、
上記操舵トルク検出手段及び/又は操舵角検出手段の異常発生を検出する異常発生検出手段とを備え、
上記制御部は、異常発生検出手段によって操舵トルク検出手段及び/又は操舵角検出手段の異常発生が検出されたときに反力用アクチュエータによって上記第3要素の回転を拘束することを特徴とする車両用操舵装置。A steering member;
A differential transmission mechanism including a first element connected to the steering member, a second element connected to the steered wheels, and a third element that associates the first and second elements;
A steering actuator for turning the steered wheels,
A reaction force actuator coupled to the third element of the differential transmission mechanism so as to be able to transmit drive, and for applying a steering reaction force to the steering member;
Steering angle detection means for detecting the steering angle of the steering member,
Steering torque detecting means for detecting torque applied to the steering member;
A control unit that drives and controls the steering actuator and / or the reaction force actuator based on the detected steering angle detected by the steering angle detection unit and / or the detected steering torque detected by the steering torque detection unit;
Abnormality occurrence detection means for detecting abnormality occurrence of the steering torque detection means and / or the steering angle detection means,
The control unit restricts the rotation of the third element by a reaction force actuator when an abnormality of the steering torque detection unit and / or the steering angle detection unit is detected by the abnormality occurrence detection unit. Steering device.
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