JP2004231153A - 前後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステア・バイ・ワイヤを採用した前後輪操舵装置において、特別のバックアップ手段を付加することなく故障時の操舵を可能にする。
【解決手段】前後輪操舵装置を備えた車両は、ステアリングホイール１３と前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとの機械的接続を絶った状態で、ステアリングホイール１３の操作量を電気信号に変換し、電子制御ユニットＵが前記電気信号に基づいて前輪ＷＦＬ，ＷＦＲを操舵する第１ステアリングアクチュエータ１１および後輪ＷＲＬ，ＷＲＲを操舵する第２ステアリングアクチュエータ１２を制御する。前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの操舵系が故障したとき、前記電子制御ユニットＵは前輪ＷＦＬ，ＷＦＲを中立位置に保持するとともに、第２ステアリングアクチュエータ１２を介して後輪ＷＲＬ，ＷＲＲのみを操舵することで車両の走行を可能にする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールと前輪および後輪との機械的接続を絶った状態で、ステアリングホイールの操作量を電気信号に変換し、操舵制御手段が前記電気信号に基づいて前輪を操舵する第１ステアリングアクチュエータおよび後輪を操舵する第２ステアリングアクチュエータを制御する前後輪操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールと車輪との機械的接続を断ち、ステアリングホイールの操作量に対応する電気信号でアクチュエータを駆動して操舵を行うＳＢＷ（ステア・バイ・ワイヤ）式操舵装置は、例えば下記特許文献により公知である。
【０００３】
このＳＢＷ（ステア・バイ・ワイヤ）式操舵装置は、前輪用のアクチュエータと後輪用のアクチュエータとを独立して備えており、車両の前進時には前輪用のアクチュエータを作動させて前輪のみを操舵し、車両の後進時には後輪用のアクチュエータを作動させて後輪のみを操舵することで、前進時および後進時に同様の操舵感覚が得られるようにしている。
【０００４】
【特許文献】
特開２０００−１０８９２０公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでＳＢＷ式操舵装置では、ステアリングホイールと車輪とが機械的に接続されていないため、操舵制御装置やアクチュエータが故障すると車輪の操舵が困難になる可能性がある。そこで従来は、ステアリングホイールと車輪とをクラッチ機構を介して機械的に接続可能にしたり、故障時にのみ作動する専用のアクチュエータを設けたりして、操舵制御装置やアクチュエータの故障時における車輪の操舵を可能にしていた。
【０００６】
しかしながら、上記したような特別のバックアップ手段を設けると、その分だけ構造が複雑化して部品点数が増加するため、コストアップの要因となる問題がある。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ステア・バイ・ワイヤを採用した前後輪操舵装置において、特別のバックアップ手段を付加することなく故障時の操舵を可能にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングホイールと前輪および後輪との機械的接続を絶った状態で、ステアリングホイールの操作量を電気信号に変換し、操舵制御手段が前記電気信号に基づいて前輪を操舵する第１ステアリングアクチュエータおよび後輪を操舵する第２ステアリングアクチュエータを制御する前後輪操舵装置において、前輪の操舵系が故障したとき、前記操舵制御手段は前輪を中立位置に保持するとともに、第２ステアリングアクチュエータを介して後輪のみを操舵することを特徴とする前後輪操舵装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、操舵制御手段からの指令で作動する第１、第２ステアリングアクチュエータで前輪および後輪をそれぞれ操舵するものにおいて、前輪の操舵系が故障したときに該前輪を中立位置に保持して後輪のみを操舵するので、故障の発生後も支障なく操舵を行って車両の走行を継続することができる。しかも、故障時に既存の後輪用の第２ステアリングアクチュエータを用いて操舵を行うので、故障時のための特別のバックアップ手段を設ける必要がなく、コストアップを最小限に抑えることができる。
【００１０】
尚、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の操舵制御手段に対応する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
先ず、図１に基づいて本発明の第１実施例を説明する。
【００１３】
図１に示すように、四輪操舵車両は、エンジンＥにトランスミッションＴを介して接続された駆動輪としての左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと、車両の走行に伴って回転する従動輪としての左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲは共通の第１ステアリングアクチュエータ１１により操舵され、それと独立して左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲは共通の第２ステアリングアクチュエータ１２により操舵される。ステアリングホイール１３は前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに対して機械的に接続されておらず、ステアリングシャフト１４を介して接続された操舵反力アクチュエータ１５により擬似的な操舵反力が付与される。
【００１４】
ステアリングホイール１３に設けた操舵角センサＳａで検出した操舵角θと、ステアリングホイール１３に設けた操舵トルクセンサＳｂで検出した操舵トルクＴと、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲにそれぞれ設けた車輪速センサＳｃ…で検出した車輪速（つまり車速Ｖ）とが入力される電子制御ユニットＵは、それら操舵角θ、操舵トルクＴおよび車速Ｖに基づいて、第１ステアリングアクチュエータ１１、第２ステアリングアクチュエータ１２および操舵反力アクチュエータ１５の作動を制御する。
【００１５】
次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。
【００１６】
先ず、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの操舵系が故障していない通常時の作用を説明する。ドライバーがステアリングホイール１３を操作すると、操舵角センサＳａで検出した操舵角θと車輪速センサＳｃ…で検出した車速Ｖとが電子制御ユニットＵに入力される。電子制御ユニットＵは、例えば、ステアリングホイール１３の操舵角θに比例した前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの目標操舵角が得られるように第１ステアリングアクチュエータ１１を駆動し、かつ前記操舵角θに比例した後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの目標操舵角が得られるように第２ステアリングアクチュエータ１２を駆動し、これにより前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの両方が操舵されて四輪操舵が実現される。
【００１７】
このとき、例えば、車輪速センサＳｃ…で検出した車速Ｖに応じて前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの目標操舵角（操舵方向を含む）を変更することにより、車速Ｖに応じた適切な操舵角を得ることができる。
【００１８】
また電子制御ユニットＵは、ステアリングホイール１３に擬似的な操舵反力を付与すべく操舵反力アクチュエータ１５を駆動する。操舵反力アクチュエータ１５が発生する操舵トルク（操舵反力）は、例えば、操舵角センサＳａで検出した操舵角θが大きくなるほど目標操舵トルクが小さくなるように制御される。そして操舵トルクセンサＳｂで検出した操舵トルクＴが前記目標操舵トルクに一致するように、操舵反力アクチュエータ１５の出力がフィードバック制御される。このように、操舵反力アクチュエータ１５でステアリングホイール１３に擬似的な操舵反力を付与することで、ＳＢＷに特有のドライバーの違和感を解消することができる。
【００１９】
さて、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの操舵系が故障した場合、具体的は第１ステアリングアクチュエータ１１が故障した場合や、電子制御ユニットＵにおける第１ステアリングアクチュエータ１１の制御部が故障した場合には、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲをニュートラル状態に固定し、後輪ＷＲＬ，ＷＲＲだけを操舵して車両の運転を継続できるようにする。
【００２０】
即ち、第１ステアリングアクチュエータ１１のアクチュエータモータが未だ作動可能な状態にあれば、そのアクチュエータモータで前輪ＷＦＬ，ＷＦＲをニュートラル状態に復帰させて固定し、またアクチュエータモータが完全に作動不能な状態にあれば、第１ステアリングアクチュエータ１１に設けたニュートラル復帰用スプリング等の手段で前輪ＷＦＬ，ＷＦＲをニュートラル状態に復帰させて固定する。
【００２１】
このようにして操舵系の故障により前輪ＷＦＬ，ＷＦＲがニュートラル状態に固定されたとき、目標ヨーレートを変更せずにそのまま維持することで後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの目標操舵角は通常時に比べて大きく設定され、旋回に必要な車両のヨーレートが確保される。
【００２２】
尚、四輪操舵車両では、もともと前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの目標操舵角に比べて後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの目標操舵角が小さく設定されているため、後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの操舵系が故障した場合でも、修理工場までの短時間の走行は支障なく行うことができる。
【００２３】
以上のように、ＳＢＷ式の四輪操舵車両が前輪ＷＦＬ，ＷＦＲ用の第１ステアリングアクチュエータ１１および後輪ＷＲＬ，ＷＲＲ用の第２ステアリングアクチュエータ１２を備えていることに着目し、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの操舵系が故障した場合に後輪ＷＲＬ，ＷＲＲ用の第２ステアリングアクチュエータ１２を制御して車両を継続的に走行させることができる。そしてＳＢＷ式の四輪操舵車両にもともと備えられている第２ステアリングアクチュエータ１２を利用することで、故障時のための特別のバックアップ手段を設ける必要をなくしてコストアップを最小限に抑えることができる。
【００２４】
次に、図２に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００２５】
第１実施例では、左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲを共通の第１ステアリングアクチュエータ１１で操舵し、左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲを共通の第２ステアリングアクチュエータ１２で操舵しているが、第２実施例では左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲをそれぞれ左右の第１ステアリングアクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒで操舵し、左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲをそれぞれ左右の第２ステアリングアクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒで操舵している。このように、四輪に対応して４個のステアリングアクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒ，１２Ｌ，１２Ｒを設けることで、一層きめ細かい操舵制御が可能になる。
【００２６】
そして、第１実施例と同様に前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの操舵系が故障した場合、具体的には左右の第１ステアリングアクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの少なくとも一方が正常に機能しなくなった場合には、左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲを共にニュートラル状態に固定し、左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲだけを操舵して車両の運転を継続する。
【００２７】
しかして、この第２実施例によっても、前述した第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２９】
例えば、実施例では前輪駆動車両を例示したが、本発明は後輪駆動車両や四輪駆動車両に対しても適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、操舵制御手段からの指令で作動する第１、第２ステアリングアクチュエータで前輪および後輪をそれぞれ操舵するものにおいて、前輪の操舵系が故障したときに該前輪を中立位置に保持して後輪のみを操舵するので、故障の発生後も支障なく操舵を行って車両の走行を継続することができる。しかも、故障時に既存の後輪用の第２ステアリングアクチュエータを用いて操舵を行うので、故障時のための特別のバックアップ手段を設ける必要がなく、コストアップを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る四輪操舵車両の全体構成図
【図２】本発明の第２実施例に係る四輪操舵車両の全体構成図
【符号の説明】
１１，１１Ｌ，１１Ｒ 第１ステアリングアクチュエータ
１２，１２Ｌ，１２Ｒ 第２ステアリングアクチュエータ
１３ ステアリングホイール
Ｕ 電子制御ユニット（操舵制御手段）
ＷＦＬ，ＷＦＲ 前輪
ＷＲＬ，ＷＲＲ 後輪

Claims (1)

1. ステアリングホイール（１３）と前輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）および後輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）との機械的接続を絶った状態で、ステアリングホイール（１３）の操作量を電気信号に変換し、操舵制御手段（Ｕ）が前記電気信号に基づいて前輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）を操舵する第１ステアリングアクチュエータ（１１，１１Ｌ，１１Ｒ）および後輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）を操舵する第２ステアリングアクチュエータ（１２，１２Ｌ，１２Ｒ）を制御する前後輪操舵装置において、
   前輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）の操舵系が故障したとき、前記操舵制御手段（Ｕ）は前輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）を中立位置に保持するとともに、第２ステアリングアクチュエータ（１２，１２Ｌ，１２Ｒ）を介して後輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）のみを操舵することを特徴とする前後輪操舵装置。

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