JP2004122827A

JP2004122827A - Steering device for vehicle

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Publication number: JP2004122827A
Application number: JP2002286250A
Authority: JP
Inventors: Shingo Maeda; 前田　真悟; Ryohei Hayama; 葉山　良平; Takeo Iino; 飯野　武夫; Naotake Kanda; 神田　尚武; Masayuki Ueno; 植野　眞之
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4062038B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device for a vehicle capable of achieving satisfactory steering even when failure of an actuator occurs in a variable gear ratio system (VGRS) or a steer-by-wire system (SBWS). <P>SOLUTION: When either of a reaction force exerting mechanism 21, a transmission force adjusting mechanism 6 or a steering mechanism 4 such as the actuator 22 for reaction force and the actuator 20 for adjusting the transmission force fails to operate properly, reaction force control by a reaction force control part 31 and transmission force adjusting control by a transmission force adjusting part 32 are stopped. By unrotatably restraining a ring gear 18 out of a planetary gear mechanism 14 with a plunger 25, a mechanical link of a steering member 2 and a steered wheel 9 is achieved. A steering control part 33 controls a steering actuator 12 on an equality with steering auxiliary control of an electric power steering device. Accordingly in the VGRS varying a steering ration or the SBWS breaking the mechanical link between the steering member and the steered wheel, an important fail-safe countermeasure against abnormality occurred on the actuator can be taken. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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】
ステアリングホイール等の操舵部材の操舵量に応じて転舵輪の転舵量の比（転舵比）を可変とする転舵比可変システム（ＶＧＲＳ：　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｇｅａｒ　Ｒａｔｉｏ　Ｓｙｓｔｅｍ　）として、遊星ギヤ機構と、遊星ギヤ機構の例えばリングギヤを駆動する転舵比可変用の電動モータとを備える車両用操舵装置が種々提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、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ＳＢＷＳとも称する）の車両用操舵装置が提供されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−７７７５１号公報
【特許文献２】
特開平１−２３３１７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のＶＧＲＳやＳＢＷＳの車両用操舵装置では、例えば転舵比可変用の電動モータや転舵用の電動モータに断線等を生じたとき等に対する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、ＶＧＲＳやＳＢＷＳにおいて、アクチュエータ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。
【０００６】
【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、転舵輪を転舵させるためのアクチュエータを含む転舵機構と、操舵部材に操舵反力を与えるためのアクチュエータを含む反力付与機構と、操舵部材又は転舵輪の少なくとも一方へ付与する伝達力を調整するためのアクチュエータを含み、転舵機構と反力付与機構の間に配置される伝達力調整機構と、転舵機構のアクチュエータを制御するための転舵制御部と、反力付与機構のアクチュエータを制御するための反力制御部と、伝達力調整機構のアクチュエータを制御するための伝達力制御部と、転舵制御部、反力制御部及び伝達力制御部を統括制御する主制御部と、車両の操向の制御に関連する情報を検出する車両状態検出手段と、転舵機構、反力付与機構及び伝達力調整機構の少なくとも一つの異常を検出するための異常検出手段と、車両状態検出手段及び異常検出手段の出力信号を主制御部、転舵制御部、反力制御部及び伝達力制御部のそれぞれに入力するための互いに独立した複数の信号入力手段とを備え、異常検出手段によって何れかの機構の異常が検出されると、転舵制御部、反力制御部及び伝達力制御部のうち、異常検出手段によって異常が検出された機構のアクチュエータに対応する制御部による制御が中止され、残りの制御部が対応する機構の制御を実施することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、何れかの機構に異常が発生したときに、該機構の制御を中止する一方、残りの制御部により対応する機構の制御を実施する。このとき、残りの制御部は、当該制御部に対応する個別の信号入力手段を介して車両状態検出手段及び異常検出手段の検出信号を得ることができる。また、残りの制御部が実施する制御は、当該制御部が対応する機構に対して通常実施している制御であっても良いし、通常実施している制御と異なる制御であっても良い。
【０００８】
すなわち、請求項２記載の発明のように、請求項１において、上記残りの制御部を用いて実施される対応する機構に対する制御は、上記残りの制御部が対応する機構に対して通常実施している制御とは異なる制御を含んでいても良い。例えば、異常を発生していない何れかの機構のアクチュエータに対して操舵補助制御を実施し、該アクチュエータを操舵補助用として用いて、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可能である。
【０００９】
具体的には、請求項３記載の発明のように、請求項２において、上記異常検出手段によって反力付与機構の異常が検出されたときに、転舵制御部が転舵機構のアクチュエータを操舵補助のために駆動制御し、伝達力制御部が伝達力調整機構のアクチュエータを伝達比可変のために駆動制御する場合がある。この場合、本車両用操舵装置をＶＧＲ機能を有する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、異常発生時にも良好な操舵を達成できる。
【００１０】
また、請求項４記載の発明のように、請求項２において、上記異常検出手段によって反力付与機構及び転舵機構の異常が検出されたときに、伝達力制御部が伝達力調整機構のアクチュエータを伝達比可変のために駆動制御する場合がある。
この場合、本車両用操舵装置をＶＧＲＳとして機能させることができ、異常発生時にも良好な操舵を達成できる。
また、請求項５記載の発明のように、請求項２において、上記伝達力調整機構は、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要素及び第２要素を関連付けると共に伝達力を調整するためのアクチュエータに駆動連結される第３要素を有する差動伝達機構を含み、さらに、上記第３要素を回転不能に拘束する回転不能拘束手段、及び上記差動伝達機構の何れか２つの要素の相対回転を拘束する相対回転拘束手段のうちの何れか一方を備え、上記異常検出手段によって反力付与機構の異常が検出されたときに、上記残りの制御部が、上記回転不能拘束手段及び相対回転拘束手段の何れか一方を用いて操舵部材と転舵輪との間の機械的な連結を達成すると共に、上記残りの制御部に対応する機構のアクチュエータを操舵補助のために駆動制御する場合がある。
【００１１】
この場合、通常時はＳＢＷＳとして機能している本車両用操舵装置が、何れかの機構の異常発生時に、回転不能拘束手段又は相対回転拘束手段を差動伝達機構に作用させて、操舵部材の回転が転舵輪に機械的に伝わるように操舵部材と転舵輪とを機械的に連結（リンク）させ、異常を発生していない機構のアクチュエータを操舵補助用に用いて、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。
【００１２】
ただし、回転不能拘束手段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場合は、差動伝達機構の第１及び第２要素による伝達比となり、また、相対回転拘束手段によって差動伝達機構の２つの要素の相対回転を拘束する場合は、差動伝達機構全体が一体回転可能となり１：１の伝達比となる。
【００１３】
【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転舵機構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し操舵部材２及び転舵輪９の少なくとも一方への伝達力を調整するための伝達力調整機構６と、この伝達力調整機構６と操舵部材２の間の第１の操舵軸３に設けられ操舵部材２に操作反力を与えるための反力付与機構３０とを備える。
【００１４】
転舵機構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、例えば電動モータからなる転舵用アクチュエータ１２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、上記の転舵用アクチュエータ１２が同軸的に組み込まれている。転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。
【００１５】
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１３が噛み合わされている。
伝達力調整機構６は、差動伝達機構としての遊星ギヤ機構１４と、遊星ギヤ機構１４を介して操舵部材２及び転舵輪９の少なくとも一方への伝達力を調整するための伝達力調整用アクチュエータ２０とを備える。遊星ギヤ機構１４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、出力側となる第２要素としてのキャリア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を内周に持つ第３要素（リング部材）としてのリングギヤ１８とを含む。
【００１６】
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、伝達力調整用アクチュエータ２０に駆動連結されている。この伝達力調整用アクチュエータ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。
反力付与機構２１は、例えば電動モータからなる反力用アクチュエータ２２と、この反力用アクチュエータ２２の構成する電動モータの回転軸に一体回転可能に連結されるウォーム等の駆動ギヤ２３と、この駆動ギヤ２３に噛み合い、第１操舵軸３に一体回転可能に連結されるウォームホイール等の被動ギヤ２４とを備える。反力用アクチュエータ２２が第１操舵軸３を介して操舵部材２に反力トルクを与える。
【００１７】
本実施の形態の特徴とするところは、車両用操舵装置１が、通常時は、操舵部材２と転舵輪９との間の機械的な連結（リンク）が断たれたＳＢＷＳとして機能するが、反力付与機構２１、伝達力調整機構６又は転舵機構４に異常が発生したときに、異常発生のパターンに応じて、操舵部材２と転舵輪９との間の機械的な連結（リンク）を達成し、正常に作動している機構のアクチュエータを用いて操舵補助力を発生させて電動パワーステアリング装置として機能させる場合がある点にある。
【００１８】
具体的には、回転不能拘束手段としてのプランジャ２５によって、遊星ギヤ機構１４の第３要素であるリングギヤ１８を回転不能に拘束することにより、操舵部材２と転舵輪９との間を機械的に連結して、残りの２要素である例えば太陽ギヤ１５と遊星ギヤ１７との伝達比とする。
プランジャ２５としては、ソレノイドその他の電磁式のプランジャや油圧式のプランジャを用いることができる。また、プランジャ２５に代えて、パウダーブレーキ、ヒステリシスブレーキ、その他公知の電磁ブレーキを用いることができる。ただし、本実施の形態では、電磁式のプランジャ２５を用いる場合に則して説明する。
【００１９】
電磁式のプランジャ２５は、例えばステアリングコラム等の固定部材に固定される固定部２６と、固定部２６から伸縮してリングギヤ１８の外周面に押圧可能な可動部２７とを備える。固定部２６は第１操舵軸３の回りに回動できないようになっている。プランジャ２５は単一でも良いし、リングギヤ１８と同心の円周上に並べて複数設けても良い。プランジャ２５の可動部２７は通常時は図１に示すように縮小され、リングギヤ１８から離反している。
【００２０】
また、プランジャ２５は、例えば内蔵するソレノイドが励磁されることにより、可動部２７を伸長させ、リングギヤ１８に押圧して、リングギヤ１８の回転を拘束する。その結果、操舵部材２の回転がピニオン１３に太陽ギヤ１５とキャリア１６とのギヤ比で伝達されることになる。
本車両用操舵装置１の制御系としては、主制御部３０と、反力付与機構２１の反力用アクチュエータ２２を駆動制御するための反力制御部３１と、伝達力調整機構６の伝達力調整用アクチュエータ２０を駆動制御するための伝達力制御部３２と、転舵機構４の転舵用アクチュエータ１２を駆動制御するための転舵制御部３３を備える。
【００２１】
主制御部３０、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３はそれぞれ電子制御ユニットにより構成され、各電子制御ユニットは、ＣＰＵ（中央処理装置）、制御プログラムを記憶したＲＯＭ、制御プログラムの実行エリアとして用いられるＲＡＭ等を含む。
反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３は制御信号線Ｆを介して接続されていて互いの間で制御信号をやりとりできるようになっている。
【００２２】
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３４が設けられている。また、第２操舵軸５には、当該第２操舵軸５の回転位置に関連して転舵角を検出するための転舵角検出手段としての転舵角センサ３５が設けられている。また、車両の走行速度を検出するための車速検出手段としての車速センサ３６が車両の適所に設けられている。これら操舵角センサ３４、転舵角センサ３５及び車速センサ３６がそれぞれ車両の操向の制御に関連する情報を検出するための車両状態検出手段として機能する。
【００２３】
また、反力付与機構２１の例えば反力用アクチュエータ２２、伝達力調整機構６の例えば伝達力調整用アクチュエータ２０、及び転舵機構４の例えば転舵用アクチュエータ１２の異常発生をそれぞれ検出するための異常検出手段としての異常検出センサ３７，３８，３９が設けられている。
車両センサ３６からの車速信号Ｖ、操舵角センサ３４からの操舵角検出信号Ａ、転舵角センサ３５からの転舵角検出信号Ｂ、及び各異常検出センサ３７，３８，３９からの異常検出信号Ｃ，Ｄ，Ｅが信号入力手段としての信号線Ｌを介して主制御部３０に入力される。
【００２４】
主制御部３０は、各センサ３４〜３９からの検出信号Ｖ，Ａ〜Ｅに基づいて、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３を制御する。すなわち、主制御部３０は、各センサ３４〜３９の検出信号Ｖ，Ａ〜Ｅのうち、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３においてそれぞれ必要とされるものを、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３にそれぞれ伝達したり、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３を制御するための制御指令を発生したりする。
【００２５】
一方、各センサ３４〜３９からの各検出信号Ｖ，Ａ〜Ｅは、主制御部３０を介さずに、上記の信号線Ｌから独立した信号入力手段としての信号線Ｌ１を介して反力制御部３１に入力されるようになっている。
また、各センサ３４〜３９からの各検出信号Ｖ，Ａ〜Ｅは、主制御部３０を介さずに、上記の各信号線Ｌ，Ｌ１から独立した信号入力手段としての信号線Ｌ２を介して伝達力制御部３２に入力されるようになっている。
【００２６】
また、各センサ３４〜３９からの各検出信号Ｖ，Ａ〜Ｅは、主制御部３０を介さずに、上記の各信号線Ｌ，Ｌ１，Ｌ２から独立した信号入力手段としての信号線Ｌ３を介して転舵制御部３３に入力されるようになっている。
一方、反力用アクチュエータ２２、伝達力調整用アクチュエータ２０及びび転舵用アクチュエータ１２には、対応するドライバ４０，４１及び４２をそれぞれ介して駆動電流が与えられる。
【００２７】
すなわち、反力制御部３１は反力用アクチュエータ２２をドライバ４０を介して駆動制御（電流フィードバック制御）する。伝達力制御部３２は伝達力調整用アクチュエータ２０をドライバ４１を介して駆動制御（電流フィードバック制御）する。転舵制御部３２は転舵用アクチュエータ１２をドライバ４２を介して駆動制御（電流フィードバック制御）する。
また、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３はそれぞれ対応するドライバ４３，４４及び４５を介して、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）を達成するための電磁式のプランジャ２５に内蔵のソレノイドを励磁するための駆動電流を与えることができるようになっている。
【００２８】
次いで、図２は各制御部３１，３２，３３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、反力付与機構２１、伝達力調整機構６及び転舵機構４がそれぞれ正常に動作しているか否かが監視されている（ステップＳ１）。
反力付与機構２１、伝達力調整機構６及び転舵機構４に異常が発生していない場合には（ステップＳ１でＮＯ）、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３の何れかが、電磁式のプランジャ１３の励磁を解除して操舵部材２と転舵輪９との間の機械的な連結（リンク）を解除おくことで（ステップＳ２）、本車両用操舵装置１をＳＢＷＳとして機能させる。
【００２９】
また、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３が通常の制御を実施する（ステップＳ３）。
すなわち、操舵角検出信号Ａ及び車速検出信号Ｖを主制御部３０を介して入力した反力制御部３１が、反力用アクチュエータ２２によって例えば路面反力に応じた操舵反力を操舵部材２に与えるためのトルクを発生させるべく、検出操舵角及び検出車速に基づいて反力制御を実施する。
【００３０】
また、操舵角検出信号Ａ、転舵角検出信号Ｂ及び車速信号Ｖを主制御部３０を介して入力した転舵制御部３３が、検出操舵角、検出転舵角及び検出車速に基づいて転舵用アクチュエータ１２に対してＳＢＷＳ状態での転舵制御を実施する。これにより、転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。
【００３１】
また、操舵角検出信号Ａ、転舵角検出信号Ｂ及び車速信号Ｖを主制御部３０を介して入力した伝達力調整部３２が、伝達力調整用アクチュエータ２０によって遊星ギヤ機構１４の差動回転させることにより、第１操舵軸３に反力用アクチュエータ２２からの駆動力と第２操舵軸５に伝わる転舵用アクチュエータ１２からの駆動力とが干渉し合わないように伝達力を調整する伝達力調整制御（干渉補償制御）を実施する。
【００３２】
こうして、転舵用アクチュエータ１２をＳＢＷＳ状態で駆動制御している間に、反力付与機構２１、伝達力調整機構６又は転舵機構４の何れかの機構に異常が発生すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、異常が発生した機構２１，６又は４のアクチュエータ２２，２０，１２に対する、対応する制御部３１，３２又は３３による制御を中止する（ステップＳ４）。
次いで、ステップＳ５において、反力付与機構２１、伝達力調整機構６又は転舵機構４の何れに異常が発生しているかの、後述する異常発生パターン１〜６に応じて、操舵部材２と転舵機構４との間の機械的な連結（リンク）が必要か否かが判断される。
【００３３】
上記リンクが必要であると判断された場合には（ステップＳ５においてＹＥＳ）、反力付与機構２１、伝達力調整機構６又は転舵機構４のうち正常に動作している機構に対応する制御部３１，３２，３３から対応するドライバ４３，４４又は４５を介して制御信号を出力し、電磁式のプランジャ２５を励磁して操舵部材２と転舵輪９との間の機械的な連結（リンク）を達成する（ステップＳ６）。
一方、上記リンクが必要ないと判断された場合には（ステップＳ５においてＮＯ）、プランジャ２５の励磁を解除して操舵部材２と転舵輪９との間の機械的な連結（リンク）を解除しておく（ステップＳ７）。
【００３４】
次いで、ステップＳ８において、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３の中で正常な機構が有るか否かが判断される。
反力付与機構２１、伝達力調整機構６及び転舵機構４の中で正常な機構が有るある場合には（ステップＳ８においてＹＥＳ）、何れの機構に異常が生じているかの異常発生パターンに応じた制御を、正常な（異常を発生していない）機構に対して、対応する制御部３１，３２又は３３が実施する（ステップＳ９）。このとき、上記正常な機構２１，６又は４に対応する制御部３１，３２又は３３には、対応する独立した信号線Ｌ１，Ｌ２又はＬ３を介して各センサ３４〜３９の中から必要なセンサからの信号が主制御部３０を介さずに入力される。
【００３５】
一方、反力付与機構２１、伝達力調整機構６及び転舵機構４の全ての機構に異常が発生ている場合には（ステップＳ８にてＮＯ）、ステップＳ９をスキップし、反力制御部３１による反力制御、伝達力制御部３２による伝達力調整制御、転舵制御部３３による転舵制御は実施せず、マニュアルステアリングとして機能させることになる。
表１は通常時及び異常発生時の各パターンにおける、各制御部３１〜３３の制御内容を示している。表１を参照して、各異常発生パターンとこれに対応する制御の組み合わせについて説明する。表１ないし後述の表１において、ＥＰＳ制御は、操舵補助制御を表す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
１）異常発生パターン１での制御
異常発生パターン１は、反力付与機構２１の例えば反力用アクチュエータ２２に異常が発生し、残りの伝達力調整機構６及び転舵機構４は正常である場合である。この場合、反力制御部３１による反力用アクチュエータ２２に対する反力制御が中止される。
また、この異常発生パターン１では、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が達成される。このリンク状態で、伝達力制御部３２がドライバ４１を介して伝達力調整用アクチュエータ２０を操舵補助のために駆動制御（操舵補助制御）すると共に、転舵制御部３３がドライバ４２を介して転舵用アクチュエータ１２を操舵補助のために駆動制御（操舵補助制御）する。これにより、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（以下では、単にＥＰＳとも言う）として機能させ、良好な操舵を達成することができる。
２）異常発生パターン２での制御
異常発生パターン２は、反力付与機構２１の例えば反力用アクチュエータ２２及び伝達力調整機構６の例えばアクチュエータ２０に異常が発生し、残りの転舵機構４は正常である場合である。この場合、反力制御部３１による反力用アクチュエータ２２に対する反力制御が中止され、伝達力制御部３２による伝達力調整用アクチュエータ２０に対する伝達力調整制御が中止される。
【００３８】
また、この異常発生パターン２では、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が達成される。このリンク状態で、転舵制御部３３がドライバ４２を介して転舵用アクチュエータ１２を操舵補助のために駆動制御（操舵補助制御）する。これにより、本車両用操舵装置１を通常のＥＰＳとして機能させ、良好な操舵を達成することができる。
３）異常発生パターン３での制御
異常発生パターン３は、反力付与機構２１の例えば反力用アクチュエータ２２及び転舵機構４の例えば転舵用アクチュエータ１２が異常を発生しており、残りの伝達力調整機構６が正常である場合である。この場合、反力制御部３１による反力用アクチュエータ２２に対する反力制御が中止されると共に、転舵制御部３３による転舵用アクチュエータ１２に対する転舵制御が中止される。
【００３９】
また、この異常発生パターン３では、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が達成される。このリンク状態で、伝達力制御部３２が、ドライバ４１を介して伝達力調整用アクチュエータ２０を操舵補助のために駆動制御（操舵補助制御）する。これにより、本車両用操舵装置１を通常のＥＰＳ装置として機能させ、良好な操舵を達成することができる。
４）異常発生パターン４での制御
異常発生パターン４は、伝達力調整機構６の例えば伝達力調整用アクチュエータ２０及び転舵機構４の例えば転舵用アクチュエータ１２が異常を発生しており、残りの反力付与機構２１が正常である場合である。この場合、伝達力制御部３２による伝達力調整用アクチュエータ２０に対する伝達力調整制御が中止されると共に、転舵制御部３３による転舵用アクチュエータ１２に対する転舵制御が中止される。
【００４０】
また、この異常発生パターン４では、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が達成される。このリンク状態で、反力制御部３１がドライバ４０を介して反力用アクチュエータ２２を操舵補助のために駆動制御（操舵補助制御）する。これにより、本車両用操舵装置１を通常のＥＰＳとして機能させ、良好な操舵を達成することができる。
５）異常発生パターン５での制御
異常発生パターン５は、伝達力調整機構６の例えば伝達力調整用アクチュエータ２０に異常が発生しており、残りの反力付与機構２１及び転舵機構４が正常である場合である。この場合、伝達力制御部３２による伝達力調整用アクチュエータ２０に対する伝達力調整制御が中止される。
【００４１】
また、この異常発生パターン５では、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が断たれ、ＳＢＷＳ状態において、残りの反力制御部３１及び転舵制御部３３は通常と同様の制御を実施する。すわなち、反力制御部３１は反力用アクチュエータ３３に対して反力制御を実施し、転舵制御部３３は転舵用アクチュエータ１２に対してＳＢＷＳ状態での転舵制御を実施し、良好な操舵を達成することができる。
６）異常発生パターン６での制御
異常発生パターン６は、反力付与機構２１、伝達力調整機構６及び転舵機構４の例えばアクチュエータ２２，２０及び１２に異常が発生している場合である。この場合、反力制御部３１による反力制御、伝達力制御部３２による伝達力調整制御、及び転舵制御部３３による転舵制御が中止される。
【００４２】
また、異常発生パターン６では、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が達成され、このリンク状態において、本車両用操舵装置１を太陽ギヤ１５とキャリア１６との伝達比によるマニュアルステアリングとして機能させ、良好な操舵を達成することができる。
７）異常発生パターン７での制御
異常発生パターン７は、転舵機構４の例えば転舵用アクチュエータ１２に異常が発生している場合である。この場合、転舵制御部３３による転舵制御が中止される。
【００４３】
また、異常発生パターン７では、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が達成され、このリンク状態において、反力制御部３１が反力用アクチュエータ２２に対して反力制御又は操舵補助制御を実施し、伝達力制御部３２が伝達力調整用アクチュエータ２０に対して操舵補助制御を実施する。これにより、本車両用操舵装置１をＥＰＳとして機能させ、良好な操舵を達成することができる。
【００４４】
なお、上記の１），２），３），５），７）にそれぞれ示された異常発生パターン１，２，３，５，７にそれぞれ対応する制御を、以下の表２乃至下記の８），９），１０），１１），１２）に示すような態様に変更して実施することができる。これらの中で、１１）を除いては、リンクを解かれる態様である。
【００４５】
【表２】

【００４６】
８）異常発生パターン１での制御の変更例
反力制御部３１による反力用アクチュエータ２２に対する反力制御が中止される。また、操舵部材２と転舵輪９との間の機械的な連結（リンク）を断つようにされ、このリンクレス状態で、伝達力制御部３２が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）を設定し、設定した伝達比になるようにドライバ４１を介して伝達力調整用アクチュエータ２０を伝達比調整のために駆動制御（伝達比調整制御）すると共に、転舵制御部３３がドライバ４２を介して転舵用アクチュエータ１２を操舵補助のために駆動制御（操舵補助制御）する。これにより、本車両用操舵装置１をＶＧＲＳと組み合わされたＥＰＳとして機能させ、良好な操舵を達成することができる。
【００４７】
若しくは、リンクレス状態で、伝達力制御部３２が伝達力調整用アクチュエータ２０に対して、伝達比調整制御を実施しつつ且つ反力制御を実施することも可能である。
９）異常発生パターン２での制御の変更例
反力制御部３１による反力用アクチュエータ２２に対する反力制御が中止されると共に、伝達力制御部３２による伝達力調整用アクチュエータ２０に対する伝達力調整制御が中止される。
【００４８】
また、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）を断つようにし、ＳＢＷＳ状態で、転舵制御部３３がドライバ４２を介して転舵用アクチュエータ１２を転舵制御する。これにより、本車両用操舵装置１を操舵部材に対する反力付与のないＳＢＷＳとして機能させ、良好な操舵を達成することができる。
１０）異常発生パターン３での制御の変更例
反力制御部３１による反力用アクチュエータ２２に対する反力制御が中止されると共に、転舵制御部３３による転舵用アクチュエータ１２に対する転舵制御が中止される。
【００４９】
また、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が断たれ、このリンクレス状態で、伝達力制御部３２が、ドライバ４１を介して伝達力調整用アクチュエータ２０を伝達比調整のために駆動制御（伝達比調整制御）する。これにより、本車両用操舵装置１をＶＧＲＳとして機能させ、良好な操舵を達成することができる。
１１）異常発生パターン５での制御の変更例
伝達力制御部３２による伝達力調整用アクチュエータ２０に対する伝達力調整制御が中止される。また、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が達成され、このリンク状態において、反力制御部３１が操舵補助制御又は反力制御を実施すると共に、転舵制御部３３が操舵補助制御を実施し、良好な操舵を達成することができる。
１２）異常発生パターン７での制御の変更例
転舵制御部３３による転舵用アクチュエータ１２に対する転舵制御が中止される。また、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）が解かれたリンクレス状態において、反力制御部３１が反力用アクチュエータ２２に対して操舵補助制御又は反力制御を実施し、伝達力制御部３２が伝達力調整用アクチュエータ２０に対して伝達比調整制御を実施する。これにより、本車両用操舵装置１をＥＰＳとして機能させ、良好な操舵を達成することができる。
【００５０】
なお、上記の実施の形態では、操舵部材２と転舵輪９との機械的な連結（リンク）を達成する場合に、遊星ギヤ機構１４の第３要素であるリングギヤ１８を回転不能に拘束するようにしたが、これに代えて、遊星ギヤ機構１４の何れか２つの要素の相対回転を拘束することで、遊星ギヤ機構１４全体を一体回転可能としてリンクを達成するようにしても良い。
その例を、図３を参照しつつ説明する。図３では、図１と異なる構成の部分のみを示してある。すなわち、第１の操舵軸３がアッパ軸３ａとロア軸３ｂに分割され、これらのアッパ軸３ａとロア軸３ｂが、例えばスプライン等を有する継手５０を介して一体回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に連結される。
【００５１】
第１の操舵軸３のロア軸３ｂに、太陽ギヤ１５に隣接するテーパ部４６を設けて、これを相対回転拘束手段とする。テーパ部４６は操舵部材２側にいくにしたがってその径が次第に大きくなっている。
また、ロア軸３ｂにラック４７を設け、これにピニオン４８を噛み合わせている。ピニオン４８は駆動手段としての電動モータ４９により回転駆動され、ピニオン４８の回転がラック４７の軸方向移動に変換される。
【００５２】
なお、図示していないが、ピニオン４８及び電動モータ４９は、第１の操舵軸３と一体回転し且つアッパ軸３ａに対する軸方向移動を止められる、すわなち、ロア軸３ｂに対して軸方向移動可能な部材に支持される。
電動モータ４９は、反力制御部３１、伝達力制御部３２及び転舵制御部３３により対応するドライバ５１，５２，５３をそれぞれ介して駆動制御が可能となっている。電動モータ４９がロア軸３ｂを昇降させるのに伴って、テーパ部４６が遊星ギヤ１７から軸方向に離間する拘束解除位置と、遊星ギヤ１７へ噛み込む拘束位置とに変位される。
【００５３】
テーパ部４６が拘束位置にある状態で、太陽ギヤ１５と遊星ギヤ１７（及びキャリア１６）の相対回転が不能となり、遊星ギヤ機構１４全体が一体回転可能となって伝達比１：１として操舵部材２と転舵輪９との間の機械的な連結（リンク）が達成される。逆にテーパ部４６が拘束解除位置にある状態では、リンクが断たれる。
また、上記各実施の形態において、操舵部材２に第１要素としての太陽ギヤ１５が連なり、転舵輪９に第２要素としての遊星ギヤ１７を支持するキャリア１６が連なるようにしたが、これに限らず、操舵部材２に連なる第１要素、及び転舵輪９に連なる第２要素を、太陽ギヤ１５、キャリア１６及びリングギヤ１８の中から何れか２つを選び、残りのギヤを第３要素として、該第３要素に伝達力調整用アクチュエータ２０を駆動伝達可能に連結するようにすれば良い。
【００５４】
また、操舵部材２に付与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を設け、このトルクセンサの検出信号を、他のセンサ３４〜３９の検出信号Ｖ，Ａ〜Ｅと同様に各信号線Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介して対応する制御部３０〜３３に入力して各制御部３１〜３３による制御に用いるようにしても良い。
また、例えば、遊星ギヤ機構１４に代えて、遊星ローラ機構その他の差動伝達機構を用いることが可能であり、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】本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置の要部の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１　　車両用操舵装置
２　　操舵部材
３　　第１操舵軸
３ａ　アッパ軸
３ｂ　ロア軸
４　　転舵機構
５　　第２操舵軸
６　　伝達力調整機構
７　　転舵軸
７ａ　ラック
９　　転舵輪
１２　転舵用アクチュエータ
１３　ピニオン
１４　遊星ギヤ機構（差動伝達機構）
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　伝達力調整用アクチュエータ
２１　反力付与機構
２２　反力用アクチュエータ
２３　駆動ギヤ
２４　被動ギヤ
２５　プランジャ（回転不能拘束手段）
３０　主制御部
３１　反力制御部
３２　伝達力制御部
３３　転舵制御部
３４　操舵角センサ（車両状態検出手段）
３５　転舵角センサ（車両状態検出手段）
３６　車速センサ（車両状態検出手段）
３７〜３９　異常検出センサ（異常検出手段）
４０〜４５　ドライバ
４６　テーパ部（相対回転拘束手段）
４９　電動モータ
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３　信号線（信号入力手段）
Ｖ　　車速検出信号
Ａ　　操舵角検出信号
Ｂ　　転舵角検出信号
Ｃ，Ｄ，Ｅ　異常検出信号
Ｆ　　制御信号線[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]
A planetary gear mechanism, a planetary gear mechanism, and a variable steering ratio system (VGRS) that vary the ratio of the steering amount (steering ratio) of the steered wheels according to the steering amount of a steering member such as a steering wheel. 2. Description of the Related Art Various types of vehicle steering systems have been provided that include a gear mechanism, for example, an electric motor for varying a steering ratio that drives a ring gear (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Also, in recent years, a so-called steer-by-wire system (simply called SBWS), 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 constituted by an electric path. (Referred to as Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-77751
[Patent Document 2]
JP-A-1-233170
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described VGRS or SBWS vehicle steering system, it is important to take fail-safe measures against, for example, disconnection of the steering ratio variable electric motor or the steering electric motor.
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a vehicular steering apparatus that can achieve good steering even in the case of an actuator failure in VGRS or SBWS.
[0006]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
To achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a steering mechanism including an actuator for steering a steered wheel, a reaction force applying mechanism including an actuator for applying a steering reaction force to a steering member, An actuator for adjusting a transmission force applied to at least one of the steering member and the steered wheels is included, and a transmission force adjustment mechanism disposed between the steering mechanism and the reaction force applying mechanism, and an actuator of the steering mechanism are controlled. Control unit for controlling the actuator of the reaction force applying mechanism, transmission force control unit for controlling the actuator of the transmission force adjustment mechanism, steering control unit, and reaction force control A main control unit that integrally controls the transmission unit and the transmission force control unit; a vehicle state detection unit that detects information related to vehicle steering control; and at least one of a steering mechanism, a reaction force imparting mechanism, and a transmission force adjustment mechanism. Abnormality detection means for detecting an abnormality of the vehicle, and mutual detection for inputting output signals of the vehicle state detection means and the abnormality detection means to the main control unit, the steering control unit, the reaction force control unit, and the transmission force control unit, respectively. A plurality of independent signal input means, and when an abnormality of any of the mechanisms is detected by the abnormality detection means, the abnormality is detected by the abnormality detection means of the steering control unit, the reaction force control unit, and the transmission force control unit. The control by the control unit corresponding to the detected actuator of the mechanism is stopped, and the remaining control unit controls the corresponding mechanism.
[0007]
In the present invention, when an abnormality occurs in any of the mechanisms, the control of the mechanism is stopped, and the control of the corresponding mechanism is performed by the remaining control unit. At this time, the remaining control units can obtain detection signals of the vehicle state detection unit and the abnormality detection unit via individual signal input units corresponding to the control unit. Further, the control performed by the remaining control units may be control that is normally performed on a mechanism corresponding to the control unit, or may be control that is different from control that is normally performed.
[0008]
That is, as in the second aspect of the present invention, in the first aspect, the control for the corresponding mechanism performed using the remaining control unit is normally performed for the corresponding mechanism by the remaining control unit. Controls different from the present control may be included. For example, it is possible to perform steering assist control on an actuator of any mechanism that does not cause an abnormality, and use the actuator as a steering assist to make the vehicle steering apparatus function as an electric power steering apparatus. It is.
[0009]
Specifically, as in the third aspect of the present invention, in the second aspect, when the abnormality detecting means detects an abnormality of the reaction force applying mechanism, the turning control section steers the actuator of the turning mechanism. In some cases, drive control is performed for assistance, and the transmission force control unit drives and controls the actuator of the transmission force adjustment mechanism to change the transmission ratio. In this case, the vehicle steering system can function as an electric power steering system having a VGR function, and good steering can be achieved even when an abnormality occurs.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect, when the abnormality detecting means detects an abnormality in the reaction force applying mechanism and the steering mechanism, the transmission force control section controls the actuator of the transmission force adjustment mechanism. May be controlled to change the transmission ratio.
In this case, the vehicle steering system can function as a VGRS, and good steering can be achieved even when an abnormality occurs.
Further, as in the fifth aspect of the present invention, in the second aspect, the transmission force adjusting mechanism includes a first element connected to a steering member, a second element connected to a steered wheel, and the first and second elements. And a differential transmission mechanism having a third element drivingly connected to an actuator for adjusting a transmission force, further comprising a non-rotation restricting means for restricting the third element from rotating, and the differential transmission. The apparatus further comprises one of relative rotation restricting means for restricting the relative rotation of any two elements of the mechanism, and when the abnormality detecting means detects an abnormality of the reaction force imparting mechanism, the remaining control section The mechanical connection between the steering member and the steered wheels is achieved by using one of the non-rotatable restraining means and the relative rotation restraining means, and the actuator of the mechanism corresponding to the remaining control unit is controlled. Sometimes drive control for the auxiliary.
[0011]
In this case, the vehicle steering device, which normally functions as the SBWS, causes the non-rotatable restraining means or the relative rotation restraining means to act on the differential transmission mechanism when an abnormality occurs in any of the mechanisms, thereby causing the steering member to rotate. The steering member and the steered wheels are mechanically connected (linked) so that the rotation is mechanically transmitted to the steered wheels, and the actuator of the mechanism that does not cause any abnormality is used for steering assistance, and the steering device for the vehicle is used. It can function as an electric power steering device.
[0012]
However, when the third element of the differential transmission mechanism is non-rotatably constrained by the non-rotation restricting means, the transmission ratio is determined by the first and second elements of the differential transmission mechanism. When restricting the relative rotation of the two elements of the transmission mechanism, the differential transmission mechanism as a whole can rotate integrally, resulting in a transmission ratio of 1: 1.
[0013]
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 vehicle steering system 1 is provided with a first steering shaft 3 that is integrally rotatably connected to a steering member 2 such as a steering wheel, and is provided coaxially with the first steering shaft 3. The second steering shaft 5 connected to the steering mechanism 4 and the differential rotation between the first and

second steering shafts

3 and 5 are allowed to adjust the transmission force to at least one of the steering member 2 and the steered wheels 9. And a reaction force applying mechanism 30 provided on the first steering shaft 3 between the transmission force adjusting mechanism 6 and the steering member 2 for applying an operation reaction force to the steering member 2. .
[0014]
The steering mechanism 4 includes a steering shaft 7 that extends in the left-right direction of the vehicle, a knuckle arm 10 that is coupled to both ends of the steering shaft 7 via tie rods 8, and supports a steered wheel 9. A steering actuator 12 composed of an electric motor. The steering shaft 7 is supported by the housing 11 and is slidable in the axial direction. The steering actuator 12 is coaxially incorporated in the middle of the steering shaft 7. The drive rotation of the steering actuator 12 is converted into sliding of the steered shaft 7 by a motion converting mechanism such as a ball screw mechanism, and the steered wheels 9 are steered by the sliding of the steered shaft 7. .
[0015]
A rack 7a is formed on a part of the steering shaft 7, and a pinion 13 provided at an end of the second steering shaft 5 and integrally rotating with the second steering shaft 5 is meshed with the rack 7a. ing.
The transmission force adjustment mechanism 6 includes a planetary gear mechanism 14 as a differential transmission mechanism, and a transmission force adjustment actuator for adjusting the transmission force to at least one of the steering member 2 and the steered wheels 9 via the planetary gear mechanism 14. 20. The planetary gear mechanism 14 includes a sun gear 15 serving as a first element (sun member) serving as an input side and a carrier serving as a second element serving as an output side, which are integrally rotatably connected to an end of the first steering shaft 3. A plurality of planetary gears 17 as planetary members rotatably held by 16 and meshing with the sun gear 15; including.
[0016]
The ring gear 18 forms, for example, a worm wheel by forming the external teeth 18b. The external teeth 18b are drivingly connected to a transmission force adjusting actuator 20 via a drive transmission gear 19 made of, for example, a worm. The transmission force adjusting actuator 20 is formed of, for example, an electric motor, and its casing is fixed to an appropriate position on the vehicle body.
The reaction force applying mechanism 21 includes, for example, a reaction force actuator 22 formed of an electric motor, a drive gear 23 such as a worm, which is integrally rotatably connected to a rotation shaft of the electric motor formed by the reaction force actuator 22, A driven gear 24, such as a worm wheel, meshed with the drive gear 23 and connected to the first steering shaft 3 so as to be integrally rotatable. The reaction force actuator 22 applies a reaction torque to the steering member 2 via the first steering shaft 3.
[0017]
A feature of the present embodiment is that the vehicle steering device 1 normally functions as an SBWS in which a mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is disconnected. When an abnormality occurs in the reaction force applying mechanism 21, the transmission force adjusting mechanism 6, or the steering mechanism 4, the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 according to the abnormality occurrence pattern. Is achieved, and a steering assist force is generated using an actuator of a normally operating mechanism to function as an electric power steering device.
[0018]
Specifically, the ring gear 18 as the third element of the planetary gear mechanism 14 is non-rotatably constrained by the plunger 25 as non-rotatable restricting means, thereby mechanically connecting the steering member 2 and the steered wheels 9. The transmission ratio of the remaining two elements, for example, the sun gear 15 and the planetary gear 17, is determined.
As the plunger 25, a solenoid or other electromagnetic plunger or a hydraulic plunger can be used. Further, instead of the plunger 25, a powder brake, a hysteresis brake, and other known electromagnetic brakes can be used. However, in the present embodiment, description will be made on the assumption that the electromagnetic plunger 25 is used.
[0019]
The electromagnetic plunger 25 includes, for example, a fixed portion 26 fixed to a fixed member such as a steering column, and a movable portion 27 that can expand and contract from the fixed portion 26 and press against the outer peripheral surface of the ring gear 18. The fixed portion 26 cannot rotate around the first steering shaft 3. A single plunger 25 may be provided, or a plurality of plungers may be provided side by side on a circle concentric with the ring gear 18. The movable portion 27 of the plunger 25 is normally reduced as shown in FIG. 1 and is separated from the ring gear 18.
[0020]
In addition, the plunger 25 extends the movable portion 27, for example, by exciting a built-in solenoid, presses the movable portion 27 against the ring gear 18, and restrains the rotation of the ring gear 18. As a result, the rotation of the steering member 2 is transmitted to the pinion 13 at the gear ratio between the sun gear 15 and the carrier 16.
The control system of the vehicle steering system 1 includes a main control unit 30, a reaction force control unit 31 for driving and controlling the reaction force actuator 22 of the reaction force application mechanism 21, and a transmission force of the transmission force adjustment mechanism 6. A transmission force control unit 32 for driving and controlling the adjustment actuator 20 and a turning control unit 33 for driving and controlling the turning actuator 12 of the turning mechanism 4 are provided.
[0021]
The main control unit 30, the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the turning control unit 33 are each configured by an electronic control unit. Each electronic control unit includes a CPU (central processing unit) and a ROM storing a control program. And a RAM used as an execution area of the control program.
The reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the turning control unit 33 are connected via a control signal line F so that control signals can be exchanged between them.
[0022]
The first steering shaft 3 is provided with a steering angle sensor 34 as steering angle detecting means for detecting a steering angle of the steering member 2. Further, the second steering shaft 5 is provided with a turning angle sensor 35 as turning angle detecting means for detecting a turning angle in relation to the rotational position of the second steering shaft 5. Further, a vehicle speed sensor 36 as a vehicle speed detecting means for detecting the running speed of the vehicle is provided at an appropriate position of the vehicle. Each of the steering angle sensor 34, the turning angle sensor 35, and the vehicle speed sensor 36 functions as a vehicle state detecting unit for detecting information related to the control of the steering of the vehicle.
[0023]
In addition, for detecting the occurrence of an abnormality in, for example, the reaction force actuator 22 of the reaction force applying mechanism 21, the transmission force adjustment actuator 20 of the transmission force adjustment mechanism 6, and the steering actuator 12 of the steering mechanism 4, for example.

Abnormality detection sensors

37, 38 and 39 are provided as abnormality detection means.
The vehicle speed signal V from the vehicle sensor 36, the steering angle detection signal A from the steering angle sensor 34, the steering angle detection signal B from the steering angle sensor 35, and the abnormality detection signals from the

abnormality detection sensors

37, 38, and 39 C, D, and E are input to the main control unit 30 via a signal line L as signal input means.
[0024]
The main control unit 30 controls the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the turning control unit 33 based on the detection signals V, A to E from the sensors 34 to 39. That is, the main control unit 30 determines, among the detection signals V and A to E of the sensors 34 to 39, those required by the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the turning control unit 33, respectively. A control command is transmitted to the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the steering control unit 33, and a control command for controlling the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the steering control unit 33 is generated. Or
[0025]
On the other hand, the detection signals V and A to E from the sensors 34 to 39 are not controlled by the main control unit 30 but are controlled by the reaction force control via the signal line L1 as signal input means independent of the signal line L. The data is input to the unit 31.
Further, the detection signals V, A to E from the sensors 34 to 39 do not pass through the main control unit 30 but via the signal line L2 as signal input means independent from the above signal lines L, L1. The data is input to the transmission force control unit 32.
[0026]
The detection signals V, A to E from the sensors 34 to 39 are supplied to the signal line L3 as signal input means independent of the signal lines L, L1, L2 without passing through the main control unit 30. This is input to the steering control unit 33 via the controller.
On the other hand, a driving current is applied to the reaction force actuator 22, the transmission force adjusting actuator 20, and the turning actuator 12 via the corresponding

drivers

40, 41, and 42, respectively.
[0027]
That is, the reaction force control unit 31 controls the drive of the reaction force actuator 22 via the driver 40 (current feedback control). The transmission force control unit 32 performs drive control (current feedback control) of the transmission force adjustment actuator 20 via the driver 41. The turning control unit 32 controls the drive (current feedback control) of the turning actuator 12 via the driver 42.
Further, the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the turning control unit 33 establish a mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 via the corresponding

drivers

43, 44, and 45, respectively. A drive current for exciting a solenoid built in the electromagnetic plunger 25 for achieving the above can be given.
[0028]
Next, FIG. 2 is a flowchart for explaining a steering control process performed by each of the

control units

31, 32, and 33. Referring to FIG. 2, it is monitored whether the reaction force applying mechanism 21, the transmission force adjusting mechanism 6, and the turning mechanism 4 are each operating normally (step S1).
If no abnormality has occurred in the reaction force applying mechanism 21, the transmission force adjustment mechanism 6, and the steering mechanism 4 (NO in step S1), the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the steering control unit 33 Either releases the excitation of the electromagnetic plunger 13 to release the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 (step S2), and thereby the vehicle steering apparatus 1 Function as SBWS.
[0029]
Further, the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the turning control unit 33 perform normal control (step S3).
That is, the reaction force control unit 31 which has input the steering angle detection signal A and the vehicle speed detection signal V via the main control unit 30 applies a steering reaction force corresponding to, for example, a road surface reaction force to the steering member 2 by the reaction force actuator 22. In order to generate torque to be applied, reaction force control is performed based on the detected steering angle and the detected vehicle speed.
[0030]
The turning control unit 33, which has input the steering angle detection signal A, the turning angle detection signal B, and the vehicle speed signal V via the main control unit 30, turns on the basis of the detected steering angle, the detected turning angle, and the detected vehicle speed. The steering control in the SBWS state is performed on the steering actuator 12. As a result, a torque for sliding the turning shaft 7 in a direction corresponding to the operation direction of the steering member 2 is output from the turning actuator 12, and the torque is adjusted according to the running condition of the vehicle and the operation mode of the steering member 2. Good steering is achieved.
[0031]
Further, the transmission force adjustment unit 32, which receives the steering angle detection signal A, the steering angle detection signal B, and the vehicle speed signal V via the main control unit 30, causes the transmission force adjustment actuator 20 to perform differential rotation of the planetary gear mechanism 14. By doing so, transmission for adjusting the transmission force to the first steering shaft 3 so that the driving force from the reaction force actuator 22 and the driving force from the turning actuator 12 transmitted to the second steering shaft 5 do not interfere with each other. Implement force adjustment control (interference compensation control).
[0032]
In this way, if any of the reaction force applying mechanism 21, the transmission force adjusting mechanism 6, or the steering mechanism 4 is abnormal while the steering actuator 12 is being driven and controlled in the SBWS state (YES in step S1). ), The control of the

corresponding control unit

31, 32, or 33 for the

actuator

22, 20, 12 of the

mechanism

21, 6, or 4 in which the abnormality has occurred is stopped (step S4).
Next, in step S5, the steering member 2 and the steering member 2 are turned in accordance with an abnormality occurrence pattern 1 to 6, which will be described later, as to which of the reaction force applying mechanism 21, the transmission force adjusting mechanism 6, and the steering mechanism 4 has an abnormality. It is determined whether a mechanical connection (link) with the rudder mechanism 4 is necessary.
[0033]
If it is determined that the link is necessary (YES in step S5), the control unit corresponding to the normally operating mechanism of the reaction force applying mechanism 21, the transmission force adjusting mechanism 6, or the steering mechanism 4 A control signal is output from 31, 32, 33 via the corresponding

driver

43, 44, or 45 to excite the electromagnetic plunger 25 to provide a mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9. Is achieved (step S6).
On the other hand, when it is determined that the link is not necessary (NO in step S5), the excitation of the plunger 25 is released to release the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9. (Step S7).
[0034]
Next, in step S8, it is determined whether there is a normal mechanism among the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the turning control unit 33.
If there is a normal mechanism among the reaction force imparting mechanism 21, the transmission force adjusting mechanism 6, and the steering mechanism 4 (YES in step S8), according to the abnormality occurrence pattern of which mechanism has an abnormality. The

corresponding control unit

31, 32, or 33 performs the control performed on a normal mechanism (where no abnormality has occurred) (step S9). At this time, the

control unit

31, 32 or 33 corresponding to the

normal mechanism

21, 6 or 4 is provided with a necessary sensor from among the sensors 34 to 39 via the corresponding independent signal line L1, L2 or L3. Is input without passing through the main control unit 30.
[0035]
On the other hand, if any of the reaction force applying mechanism 21, the transmission force adjusting mechanism 6, and the steering mechanism 4 is abnormal (NO in step S8), step S9 is skipped and the reaction force control unit 31 , The transmission force adjustment control by the transmission force control unit 32, and the steering control by the steering control unit 33 are not performed, and the vehicle is made to function as a manual steering.
Table 1 shows the control contents of the control units 31 to 33 in each of the normal and abnormal patterns. With reference to Table 1, each combination of an abnormality occurrence pattern and control corresponding thereto will be described. In Table 1 and Table 1 described below, EPS control indicates steering assist control.
[0036]
[Table 1]

[0037]
1) Control with abnormality occurrence pattern 1
The abnormality occurrence pattern 1 is a case where an abnormality occurs in, for example, the reaction force actuator 22 of the reaction force applying mechanism 21 and the remaining transmission force adjusting mechanism 6 and the steering mechanism 4 are normal. In this case, the reaction control of the reaction actuator 22 by the reaction controller 31 is stopped.
Further, in the abnormality occurrence pattern 1, a mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is achieved. In this linked state, the transmission force control unit 32 controls the drive of the transmission force adjustment actuator 20 via the driver 41 for steering assistance (steering assistance control), and the steering control unit 33 rotates the driver via the driver 42. Drive control (steering assist control) of the steering actuator 12 is performed for steering assist. As a result, the vehicle steering system 1 can function as a normal electric power steering system (hereinafter, also simply referred to as EPS), and excellent steering can be achieved.
2) Control in abnormality occurrence pattern 2
The abnormality occurrence pattern 2 is a case where an abnormality occurs in, for example, the reaction force actuator 22 of the reaction force applying mechanism 21 and the actuator 20 of the transmission force adjustment mechanism 6, and the remaining steering mechanism 4 is normal. In this case, the reaction force control by the reaction force control unit 31 on the reaction force actuator 22 is stopped, and the transmission force adjustment control on the transmission force adjustment actuator 20 by the transmission force control unit 32 is stopped.
[0038]
Further, in the abnormality occurrence pattern 2, a mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is achieved. In this link state, the turning control unit 33 controls the driving of the turning actuator 12 via the driver 42 for steering assist (steering assist control). As a result, the vehicle steering system 1 can function as a normal EPS, and excellent steering can be achieved.
3) Control with abnormality occurrence pattern 3
The abnormality occurrence pattern 3 is a case where the reaction force applying mechanism 21, for example, the reaction force actuator 22 and the steering mechanism 4, for example, the steering actuator 12 have an abnormality, and the remaining transmission force adjusting mechanism 6 is normal. It is. In this case, the reaction control of the reaction actuator 22 by the reaction control unit 31 and the turning control of the steering actuator 12 by the turning control unit 33 are stopped.
[0039]
Further, in the abnormality occurrence pattern 3, the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is achieved. In this link state, the transmission force control unit 32 performs drive control (steering assistance control) of the transmission force adjustment actuator 20 via the driver 41 for steering assistance. As a result, the vehicle steering system 1 can function as a normal EPS device, and excellent steering can be achieved.
4) Control with abnormality occurrence pattern 4
In the abnormality occurrence pattern 4, for example, the transmission force adjustment actuator 20 of the transmission force adjustment mechanism 6 and the steering actuator 12 of the steering mechanism 4, for example, are abnormal, and the remaining reaction force applying mechanism 21 is normal. Is the case. In this case, the transmission force adjustment control of the transmission force adjustment unit 20 by the transmission force control unit 32 is stopped, and the turning control of the steering actuator 12 by the turning control unit 33 is stopped.
[0040]
Further, in the abnormality occurrence pattern 4, a mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is achieved. In this link state, the reaction force control unit 31 controls the drive of the reaction force actuator 22 via the driver 40 for steering assist (steering assist control). As a result, the vehicle steering system 1 can function as a normal EPS, and excellent steering can be achieved.
5) Control with abnormality occurrence pattern 5
The abnormality occurrence pattern 5 is a case where an abnormality occurs in, for example, the transmission force adjustment actuator 20 of the transmission force adjustment mechanism 6, and the remaining reaction force applying mechanism 21 and the steering mechanism 4 are normal. In this case, the transmission force adjustment control for the transmission force adjustment actuator 20 by the transmission force control unit 32 is stopped.
[0041]
Further, in this abnormality occurrence pattern 5, the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is broken, and in the SBWS state, the remaining reaction force control unit 31 and the steered control unit 33 are operated as usual. Is performed. That is, the reaction force control unit 31 performs the reaction force control on the reaction force actuator 33, and the turning control unit 33 performs the turning control in the SBWS state on the turning actuator 12; Good steering can be achieved.
6) Control with abnormality occurrence pattern 6
The abnormality occurrence pattern 6 is a case where an abnormality has occurred in, for example, the

actuators

22, 20, and 12 of the reaction force applying mechanism 21, the transmission force adjusting mechanism 6, and the steering mechanism 4. In this case, the reaction force control by the reaction force control unit 31, the transmission force adjustment control by the transmission force control unit 32, and the turning control by the turning control unit 33 are stopped.
[0042]
Further, in the abnormality occurrence pattern 6, a mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is achieved, and in this link state, the transmission ratio between the sun gear 15 and the carrier 16 of the vehicle steering device 1 is changed. Functioning as a manual steering, thereby achieving good steering.
7) Control with abnormality occurrence pattern 7
The abnormality occurrence pattern 7 is a case where an abnormality occurs in, for example, the steering actuator 12 of the steering mechanism 4. In this case, the turning control by the turning control unit 33 is stopped.
[0043]
Further, in the abnormality occurrence pattern 7, a mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is achieved, and in this link state, the reaction force control unit 31 controls the reaction force actuator 22 with respect to the reaction force actuator 22. Alternatively, the steering assist control is performed, and the transmission force control unit 32 performs the steering assist control on the transmission force adjusting actuator 20. As a result, the vehicle steering system 1 can function as an EPS, and excellent steering can be achieved.
[0044]
The controls corresponding to the

abnormality occurrence patterns

1, 2, 3, 5, and 7 shown in the above 1), 2), 3), 5), and 7) are described in Tables 2 to 8 below. ), 9), 10), 11), and 12). In these, except for 11), the link is released.
[0045]
[Table 2]

[0046]
8) Example of control change in abnormality occurrence pattern 1
The reaction control of the reaction actuator 22 by the reaction controller 31 is stopped. In addition, the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is broken, and in this linkless state, the transmission force control unit 32 controls the steering member 2 according to, for example, the running condition of the vehicle. The ratio (transmission ratio) between the amount of rotation of the steering wheel 9 and the amount of steering of the steered wheels 9 is set, and the transmission force adjusting actuator 20 is driven and controlled via the driver 41 to adjust the transmission ratio so as to achieve the set transmission ratio. (Transmission ratio adjustment control), and the steering control unit 33 controls the driving of the steering actuator 12 via the driver 42 for assisting steering (steering assist control). As a result, the vehicle steering system 1 can function as an EPS combined with the VGRS, and excellent steering can be achieved.
[0047]
Alternatively, in the linkless state, the transmission force control unit 32 can perform the reaction ratio control on the transmission force adjustment actuator 20 while performing the transmission ratio adjustment control.
9) Example of control change in abnormality occurrence pattern 2
The reaction force control for the reaction force actuator 22 by the reaction force control unit 31 and the transmission force adjustment control for the transmission force adjustment actuator 20 by the transmission force control unit 32 are stopped.
[0048]
In addition, the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is broken, and the steering control unit 33 controls the steering of the steering actuator 12 via the driver 42 in the SBWS state. As a result, the vehicle steering system 1 can function as an SBWS having no reaction force applied to the steering member, and excellent steering can be achieved.
10) Example of control change in abnormality occurrence pattern 3
The reaction control of the reaction actuator 22 by the reaction control unit 31 is stopped, and the steering control of the steering actuator 12 by the steering control unit 33 is stopped.
[0049]
Further, the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is broken, and in this linkless state, the transmission force control unit 32 controls the transmission force adjustment actuator 20 via the driver 41 to adjust the transmission ratio. Drive control (transmission ratio adjustment control). As a result, the vehicle steering system 1 can function as a VGRS, and excellent steering can be achieved.
11) Example of control change in abnormality occurrence pattern 5
The transmission force adjustment control for the transmission force adjustment actuator 20 by the transmission force control unit 32 is stopped. Further, a mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is achieved, and in this link state, the reaction force control unit 31 performs the steering assist control or the reaction force control and the steering control unit 33 Performs the steering assist control and achieves good steering.
12) Example of control change in abnormality occurrence pattern 7
The turning control of the turning actuator 12 by the turning control unit 33 is stopped. In a linkless state in which the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is released, the reaction force control unit 31 performs the steering assist control or the reaction force control on the reaction force actuator 22. Then, the transmission force control unit 32 performs transmission ratio adjustment control on the transmission force adjustment actuator 20. As a result, the vehicle steering system 1 can function as an EPS, and excellent steering can be achieved.
[0050]
In the above-described embodiment, when the mechanical connection (link) between the steering member 2 and the steered wheels 9 is achieved, the ring gear 18, which is the third element of the planetary gear mechanism 14, is restrained from rotating. However, instead of this, the link may be achieved by restricting the relative rotation of any two elements of the planetary gear mechanism 14 so that the entire planetary gear mechanism 14 can rotate integrally.
An example will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows only a portion having a configuration different from that of FIG. That is, the first steering shaft 3 is divided into an upper shaft 3a and a lower shaft 3b, and the upper shaft 3a and the lower shaft 3b are rotatable integrally via a joint 50 having, for example, a spline or the like, and are relatively movable in the axial direction. It is movably connected.
[0051]
A tapered portion 46 adjacent to the sun gear 15 is provided on the lower shaft 3b of the first steering shaft 3, and this is used as relative rotation restraining means. The diameter of the tapered portion 46 gradually increases toward the steering member 2 side.
A rack 47 is provided on the lower shaft 3b, and a pinion 48 is engaged with the rack 47. The pinion 48 is rotationally driven by an electric motor 49 as a driving means, and the rotation of the pinion 48 is converted into the axial movement of the rack 47.
[0052]
Although not shown, the pinion 48 and the electric motor 49 rotate integrally with the first steering shaft 3 and can be prevented from moving in the axial direction with respect to the upper shaft 3a, that is, in the axial direction with respect to the lower shaft 3b. It is supported by a movable member.
The electric motor 49 can be drive-controlled by the reaction force control unit 31, the transmission force control unit 32, and the turning control unit 33 via the corresponding

drivers

51, 52, and 53, respectively. As the electric motor 49 raises and lowers the lower shaft 3b, the tapered portion 46 is displaced to a restraint releasing position in which the taper portion 46 is axially separated from the planetary gear 17 and a restraining position in which the taper portion 46 is engaged with the planetary gear 17.
[0053]
When the tapered portion 46 is in the constrained position, the relative rotation between the sun gear 15 and the planetary gear 17 (and the carrier 16) is disabled, and the entire planetary gear mechanism 14 is able to rotate integrally, so that the transmission ratio is 1: 1 and the steering member is A mechanical link between the wheel 2 and the steered wheels 9 is achieved. Conversely, when the tapered portion 46 is at the constraint release position, the link is disconnected.
In each of the above embodiments, the steering member 2 is connected to the sun gear 15 as the first element, and the steered wheels 9 are connected to the carrier 16 for supporting the planetary gear 17 as the second element. Without limitation, the first element connected to the steering member 2 and the second element connected to the steered wheels 9 are selected from any two of the sun gear 15, the carrier 16 and the ring gear 18, and the remaining gears are used as the third elements. The transmission force adjusting actuator 20 may be connected to the third element so as to transmit the drive.
[0054]
Further, a torque sensor is provided as steering torque detecting means for detecting the steering torque applied to the steering member 2, and the detection signal of this torque sensor is used as the detection signals V and A to E of the other sensors 34 to 39. Similarly, the signals may be input to the corresponding control units 30 to 33 via the signal lines L, L1, L2, and L3 and used for control by the control units 31 to 33.
Also, for example, a planetary roller mechanism or another differential transmission mechanism can be used instead of the planetary gear mechanism 14, and various other modifications 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 schematic diagram showing a schematic configuration of a main part of a vehicle steering system according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Vehicle steering system
2 Steering members
3 First steering axis
3a Upper shaft
3b Lower shaft
4 Steering mechanism
5 Second steering axis
6 Transmission force adjustment mechanism
7 Steering axis
7a rack
9 Steering wheel
12 Steering actuator
13 Pinion
14 planetary gear mechanism (differential transmission mechanism)
15 Sun gear (first element)
16 Career (2nd element)
17 planetary gear (second element)
18 Ring gear (third element)
18a Internal teeth
18b external teeth
19 Drive transmission gear
20 Actuator for transmission force adjustment
21 Reaction force imparting mechanism
22 Reaction Force Actuator
23 Drive gear
24 driven gear
25 Plunger (non-rotatable restraining means)
30 Main control unit
31 Reaction force control unit
32 Transmission force control unit
33 Steering control unit
34 Steering angle sensor (vehicle state detecting means)
35 Steering angle sensor (vehicle state detecting means)
36 Vehicle speed sensor (vehicle state detecting means)
37-39 Abnormality detection sensor (abnormality detection means)
40-45 driver
46 Tapered part (relative rotation restraining means)
49 Electric motor
L, L1, L2, L3 signal lines (signal input means)
V vehicle speed detection signal
A Steering angle detection signal
B Steering angle detection signal
C, D, E abnormality detection signal
F control signal line

Claims

A turning mechanism including an actuator for turning the steered wheels,
A reaction force applying mechanism including an actuator for applying a steering reaction force to the steering member;
Includes an actuator for adjusting the transmission force applied to at least one of the steering member or the steered wheels, a transmission force adjustment mechanism disposed between the steering mechanism and the reaction force application mechanism,
A steering control unit for controlling an actuator of the steering mechanism;
A reaction force control unit for controlling an actuator of the reaction force applying mechanism;
A transmission force control unit for controlling an actuator of the transmission force adjustment mechanism;
A main control unit that controls the steering control unit, the reaction force control unit, and the transmission force control unit;
Vehicle state detection means for detecting information related to control of vehicle steering;
Abnormality detecting means for detecting at least one abnormality of the steering mechanism, the reaction force applying mechanism, and the transmission force adjusting mechanism,
A plurality of independent signal input means for inputting output signals of the vehicle state detection means and the abnormality detection means to each of the main control unit, the turning control unit, the reaction force control unit and the transmission force control unit,
When an abnormality of any of the mechanisms is detected by the abnormality detecting means, a control unit corresponding to the actuator of the mechanism in which the abnormality is detected by the abnormality detecting means, among the steering control unit, the reaction force control unit, and the transmission force control unit. , The control by the control unit is stopped, and the remaining control unit controls the corresponding mechanism.

2. The control according to claim 1, wherein the control performed on the corresponding mechanism using the remaining control unit includes a control different from the control that the remaining control unit normally performs on the corresponding mechanism. Vehicle steering system.

3. The steering control unit according to claim 2, wherein when the abnormality detecting means detects an abnormality of the reaction force applying mechanism, the steering control unit drives and controls the actuator of the steering mechanism for assisting steering, and the transmission force control unit transmits the transmission force. A vehicle steering system for controlling the drive of an actuator of an adjustment mechanism to change a transmission ratio.

In claim 2, when the abnormality detecting means detects an abnormality of the reaction force applying mechanism and the steering mechanism, the transmission force control unit controls the drive of the actuator of the transmission force adjustment mechanism to change the transmission ratio. A steering device for a vehicle.

In claim 2, the transmission force adjustment mechanism includes a first element connected to a steering member, a second element connected to a steered wheel, and an actuator for associating the first element and the second element and adjusting the transmission force. A differential transmission mechanism having a third element that is drivingly connected,
Further, one of a non-rotatable restraining means for restraining the third element from rotating, and a relative rotation restraining means for restraining relative rotation of any two elements of the differential transmission mechanism,
When an abnormality of the reaction force applying mechanism is detected by the abnormality detecting means, the remaining control unit uses one of the non-rotatable restraining means and the relative rotation restraining means to perform the operation between the steering member and the steered wheels. A vehicle steering system which achieves mechanical connection of the above and drives and controls an actuator of a mechanism corresponding to the remaining control unit to assist steering.