JP2005082057A - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成部品が故障しても転舵機能を継続して発揮することができる車両の操舵制御装置を提供する。
【解決手段】 ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵角センサ８と、操舵輪３，３の転舵量を検出する実舵角センサ１３と、操舵角センサ８で検出された操舵量及び実舵角センサ１３で検出された転舵量の少なくとも一方の値に基づいて操舵輪３，３に転舵力を付与可能な複数のアクチュエータ５，１５とを有し、操舵角センサ８、実舵角センサ１３及び複数のアクチュエータ５，１５のうちの少なくとも一つが故障した場合には、操舵角センサ８、実舵角センサ１３及び複数のアクチュエータ５，１５のうちの故障していない正常な構成を用いて操舵輪３，３に転舵力を与え操舵輪３，３の転舵量を継続して制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の操舵制御装置に関する。

特許文献１には、ステアリング軸に取り付けられ、運転者により与えられた操舵情報を検出する操舵情報検出手段（操舵トルクセンサ）と、この操舵情報に応じた駆動力を操舵輪に付与するステアリングモータと、を有する電動パワーステアリング装置が開示されている。
特開平１１−１８０３３１号公報（第２図）

しかしながら、このような構成のパワーステアリング装置においては、構成要件のいずれか一つでも失陥した場合、すなわち上記操舵情報検出手段もしくは上記ステアリングモータにいずれか一つでも失陥した場合には、操舵機能が著しく低下してしまう虞がある。

そこで、上述した課題を解決するための手段として、この出願における車両の操舵制御装置は、ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵量検出手段と、操舵輪の転舵量を検出する転舵量検出手段と、操舵量検出手段で検出された操舵量及び転舵量検出手段で検出された転舵量の少なくとも一方の値に基づいて操舵輪に転舵力を与えることが可能な複数のアクチュエータと、を有し、操舵量検出手段、転舵量検出手段及び複数のアクチュエータのうちの少なくとも一つが故障した場合には、操舵量検出手段、転舵量検出手段及び複数のアクチュエータのうちの故障していない正常な構成を用いて操舵輪に転舵力を与え操舵輪の転舵量を継続して制御することを特徴とする。

より具体的には、本発明の車両の操舵制御装置は、ステアリングホイールに連結された入力軸と、入力軸の操舵量を検出する操舵量検出手段と、操舵輪及び入力軸に連係された出力軸と、操舵輪の転舵量を検出する転舵量検出手段と、操舵輪に転舵力を与える第１アクチュエータと、入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸から出力軸に伝達される回転を所定の減速比に変換する可変ギヤ機構と、可変ギヤ機構に連係され可変ギヤ機構の減速比を可変調整可能な第２アクチュエータと、操舵量検出手段で検出された操舵量及び転舵量検出手段で検出された転舵量の少なくとも一方の値に基づいて第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御する操舵制御手段と、を備え、操舵量検出手段、転舵量検出手段、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び可変ギヤ機構のうちの少なくとも一つが故障した場合には、操舵量検出手段、転舵量検出手段、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び可変ギヤ機構のうちの故障していない構成を用いて操舵輪に転舵力を与え操舵輪の転舵量を継続して制御することを特徴とする。

これによって、操舵量検出手段、転舵量検出手段及び複数のアクチュエータのうちの少なくとも一つが故障しても、操舵量検出手段、転舵量検出手段及び複数のアクチュエータのうちの故障していない正常な構成を用いて転舵機能を継続して発揮することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車両の操舵制御装置が適用される車両のパワーステアリング装置の概略を示し、ステアリングホイール１に連結された入力軸２と、左右操舵輪３，３の操舵用の作動機構であるラック・ピニオン機構４と、入力軸２の操舵角に応じてラック・ピニオン機構４を駆動させる第１アクチュエータとしての第１電動モータ５と、第１電動モータ５とは独立して設けられて、入力軸２の操舵角に応じてラック・ピニオン４を駆動するバックアップ手段６と、入力軸２の操舵角に応じて主として第１電動モータ５を制御する操舵制御手段としてのコントローラ７とから構成されている。

入力軸２には、ステアリングホイール１の操舵量として入力軸２の操舵角を検出する操舵量検出手段としての操舵角センサ８が設けられている。

ラック・ピニオン機構４は、バックアップ手段６を介して入力軸２の回転が伝達されるピニオン９と、ピニオン９と噛み合うことでピニオン９の回転運動を直線運動に変換し左右の操舵輪３，３に転舵力を与えるラック１０と、から構成されている。また、ピニオン９は、第１電動モータ５によって回転駆動可能になっている。この第１電動モータ５は、可逆電動機であって、コントローラ７からの制御信号に基づいて正逆回転制御可能である。

バックアップ手段６は、入力軸２に連結された可変ギヤ機構としての遊星歯車機構２０と、遊星歯車機構２０を介して入力軸２に連係された出力軸１１と、出力軸１１とラックピニオン機構４のピニオン９との間に介装され、出力軸１１の回転をピニオン９に伝達するトーションバー１２と、を備えている。出力軸１１には、操舵輪３，３の転舵量として出力軸１１の実舵角を検出する転舵量検出手段としての実舵角センサ１３が設けられている。また、トーションバー１２には、トーションバー１２の捩り量を検出するトルクセンサ１４が設けられている。

遊星歯車機構２０は、入力軸２に一体に設けられたサンギヤ２１と、出力軸１１と一体となって回転するプラネタリキャリア２２と、サンギヤ２１外周に設けられた歯に噛み合いつつプラネタリキャリア２２の複数の支軸２２ａを介してサンギヤ２１の外周を公転する複数のプラネタリギヤ２３と、これら複数のプラネタリギヤ２３の外側に位置しプラネタリギヤ２３の外周に設けられた歯に噛み合うリングギヤ２４と、を有している。

そして、この遊星歯車機構２０においては、リングギヤ２４の回転が第２アクチュエータとしての第２電動モータ１５によって制御されている。すなわち、リングギヤ２４の外周面には、第２電動モータ１５の回転軸に固定されたウォーム１６と噛み合う歯が形成されており、リングギヤ２４は、このウォーム１６とウォームギヤを構成し、第２電動モータ１５の回転に応じて正逆回転可能となっている。

第２電動モータ１５でリングギヤ２４を回転させることにより、入力軸２の回転数と出力軸１１の回転数との比が可変可能、すなわち遊星歯車機構２０の減速比が可変調整可能となっており、入力軸２と出力軸１１との間の回転位相差の調整、ステアリングホイール１に対する所望の操舵反力の付与、出力軸１１からトーションバー１２を介してラックピニオン機構４に伝達されるステアリングホイール１からの操舵入力のアシスト等が可能となっている。尚、第２電動モータ１５は、可逆電動機であって、コントローラ７からの制御信号に基づいて正逆回転制御可能である。

コントローラ７は、車速センサ（図示せず）から出力された現在の車速信号、操舵角センサ８から出力された操舵角信号、実舵角センサ１３から出力された実舵角信号及びトルクセンサ１４から出力された捩りトルク信号等が入力されたものであって、これらの入力信号に応じて、第１電動モータ５及び第２電動モータ１５の駆動制御を行っている。

尚、上記構成のパワーステアリング装置は、原則的には、操舵角センサ８、実舵角センサ１３及びトルクセンサ１４の検出値に応じて駆動制御された第１電動モータ５からの駆動力でラック・ピニオン機構４のピニオン９を回転させ、操舵輪３，３の転舵を行うものである。

次に、遊星歯車機構２０、操舵角センサ８、実舵角センサ１３、トルクセンサ１４、第１電動モータ５及び第２電動モータ１５のいずれかに部品異常（故障）が生じた場合に行うラック・ピニオン機構４の操舵制御について説明する。

まず、図２に示すように、故障個所に応じて操舵制御の種類を決定する。遊星歯車機構２０、操舵角センサ８、実舵角センサ１３、トルクセンサ１４、第１電動モータ５及び第２電動モータ１５のいずれかに部品異常（故障）があるかどうか、また遊星歯車機構２０、操舵角センサ８、実舵角センサ１３、トルクセンサ１４、第１電動モータ５及び第２電動モータ１５のうちのどれが部品異常であるかを判定する（Ｓ１）。

第１電動モータ５及び第２電動モータ１５に関しては、電流値をモニタリングすることで、すなわち例えばコントローラ７から出される指令電流値に対して、実際にモータに流れている電流値が低い場合に異常と判定する。操舵角センサ８、実舵角センサ１３及びトルクセンサ１４に関しては、センサの自己診断（例えば多重系による自己診断）機能により出力される異常信号や、出力値の出力レベルが通常の使用範囲を大きく逸脱している場合等に異常と判定する。遊星歯車機構２０に関しては、第２電動モータ１５の電流値、操舵角センサ８と実舵角センサ１３の出力値等から異常の有無を判定する。尚、遊星歯車機構２０の故障判定では、遊星歯車機構２０の動きをモニタリングするセンサを別途に設けて、このセンサを用いて故障判定を行ってもよい。

そして、遊星歯車機構２０に異常があると判定されると（Ｓ２）、操舵制御の種類として、第１電動モータ５による実舵角フィードバック制御（後述）によりラック・ピニオン機構４の作動を制御する（Ｓ３）。

操舵角センサ８、実舵角センサ１３、または第２電動モータ１５のいずれかに異常があると判定されると（Ｓ４）、操舵制御の種類として、第１電動モータ５によるトルクアシスト制御（後述）によりラック・ピニオン機構４の作動を制御する（Ｓ５）。

トルクセンサ１４に異常があると判定されると（Ｓ６）、操舵制御の種類として、第１電動モータ５によるオープンループ位置制御（後述）によりラック・ピニオン機構４の作動を制御する（Ｓ７）。

第１電動モータ５に異常があると判定されると（Ｓ８）、操舵制御の種類として、第２電動モータ１５によるセミパワーアシスト制御（後述）によりラック・ピニオン機構の作動を制御する（Ｓ９）。

図３を用いて、遊星歯車機構２０に異常があると判定された場合に行われる第１電動モータ５によるラック・ピニオン機構４の実舵角フィードバック制御について説明する。遊星歯車機構２０の故障としては、遊星歯車機構２０を構成するギヤの歯が噛んで動かなくなるロック状態と、遊星歯車機構２０を構成するギヤの歯が欠けてることによって生じるすべり状態と、がある。

そこで、Ｓ３１にて、遊星歯車機構２０の異常はロック状態によるものか、すべり状態によるものかを判定し、ロック状態の場合にはＳ３２へ進み、すべり状態である場合にはＳ３３へ進む。尚、ロック状態とすべり状態の判別は、例えば、第２電動モータ１５に対するコントローラ７からの制御指令と、第２電動モータ１５に実際に流れる電流値とを比較することで行われる。

Ｓ３２では、操舵角センサ８の出力値、すなわち入力軸２の回転角度（ステアリングホイール１の回転角度）と、リングギヤ２４の回転角度とが同期（一致）するよう第２電動モータ１５を駆動し、Ｓ３４へ進む。

Ｓ３３では、リングギヤ２４が回転しないように第２電動モータ１５の駆動を停止し、入力軸２と出力軸１１との間の減速比を所定の一定比として、Ｓ３４へ進む。

Ｓ３４では、操舵角センサ８の出力値を基に演算されたラック・ピニオン機構４の目標作動量、すなわち操舵輪３，３の目標舵角量を目標値にし、実舵角センサ１３の出力値をフィードバックして、実舵角センサ１３の出力値を基に演算されたラック・ピニオン機構４の現在の作動量が上記目標値に近づくように第１電動モータ５を駆動する実舵角フィードバック制御によりラックピニオン機構４の作動を制御する。

図４を用いて、操舵角センサ８、実舵角センサ１３、第２電動モータ１５のいずれかに異常があると判定された場合に行われる第１電動モータ５によるラック・ピニオン機構４のトルクアシスト制御について説明する。

Ｓ４１では、操舵角センサ８と実舵角センサ１３のいずれかが異常であるのか、第２電動モータ１５が異常であるのかを判定し、第２電動モータ１５に異常が場合にはＳ４２に進み、操舵角センサ８もしくは実舵角センサ１３に異常がある場合にはＳ４３に進む。

Ｓ４２では、第２電動モータ１５を停止し、Ｓ４４へ進む。尚、Ｓ４２に関して詳述すれば、第２電動モータ１５をコントローラ７からの指令で制御的に停止させてもよいし、コントローラ７からの指令で第２電動モータ１５を停止できない場合には第２電動モータ１５の電源を落として強制的に停止させてもよい。

Ｓ４３では、リングギヤ２４が回転しないように第２電動モータ１５の駆動を停止し、入力軸２と出力軸１１との間の減速比を所定の一定比として、Ｓ４４へ進む。

Ｓ４４では、トルクセンサ１４の出力値に応じて第１電動モータ５の回転を制御し、出力軸１１の回転によって作動しているラック・ピニオン機構４に転舵力を補助するトルクアシスト制御を行う。

図５を用いて、トルクセンサ１４に異常があると判定された場合に行われる第１電動モータ５によるラック・ピニオン機構４のオープンループ位置制御について説明する。

Ｓ５１では、第２電動モータ１５を停止し、リングギヤ２４の回転を停止する。

Ｓ５２では、操舵角センサ８の出力値を基に演算されたラック・ピニオン機構４の目標作動量、すなわち操舵輪３，３の目標舵角量を目標値にして第１電動モータ５を駆動するオープンループ位置制御によりラック・ピニオン機構４の作動を制御する。

図６を用いて、第１電動モータ５に異常があると判定された場合に行われる第２電動モータ１５によるラック・ピニオン機構４のセミパワーアシスト制御について説明する。

Ｓ６１では、第１電動モータ５を停止する。尚、Ｓ６１に関して詳述すれば、第１電動モータ５をコントローラ７からの指令で制御的に停止させてもよいし、コントローラ７からの指令で第１電動モータ５を停止できない場合には第１電動モータ５の電源を落として強制的に停止させてもよい。

Ｓ６２では、操舵角センサ８の出力値に応じて第２電動モータ１５の回転を制御し、遊星歯車機構２０の減速比を変化させて、出力軸１１の回転によって作動しているラック・ピニオン機構４に転舵力を補助するセミパワーアシスト制御を行う。具体的には、遊星歯車機構２０の減速比が増大するように第２電動モータ１５を制御することによって、運転者の操舵力軽減を図っている。

このような第１実施形態においては、遊星歯車機構２０、操舵角センサ８、実舵角センサ１３、トルクセンサ１４、第１電動モータ５及び第２電動モータ１５の内の一つが故障した場合には、遊星歯車機構２０、操舵角センサ８、実舵角センサ１３、トルクセンサ１４、第１電動モータ５及び第２電動モータ１５の内の故障していない構成を用いて、転舵機能を継続して発揮することができる。

尚、上述した第１実施形態においては、遊星歯車機構２０に異常がある場合に、第１電動モータ５による実舵角フィードバック制御を行っているが、操舵角センサ８の出力値から演算されるラック・ピニオン機構４の目標作動量を目標値として、第１電動モータ５によるオープンループ位置制御を行うようにしてもよい。第１電動モータ５をオープンループ位置制御を行う場合、上述した図３におけるＳ３１〜Ｓ３３と同様に、遊星歯車機構２０がロック状態による異常の場合には、入力軸２の回転角度と、リングギヤ２４の回転角度とが同期（一致）するよう第２電動モータ１５を駆動し、遊星歯車機構２０がすべり状態による異常の場合にはリングギヤ２４が回転しないように第２電動モータ１５を駆動するものとする。

また、例えば、遊星歯車機構２０とトルクセンサ１４に異常がある場合には、第１電動モータ５をオープンループ位置制御することも可能であり、上記第１実施形態においては、場合によっては、遊星歯車機構２０、操舵角センサ８、実舵角センサ１３、トルクセンサ１４、第１電動モータ５及び第２電動モータ１５の内の複数が故障したとしても転舵機能を継続して発揮することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図７は、本発明の第２実施形態に係る車両の操舵制御装置が適用される車両のパワーステアリング装置の概略を示し、ステアリングホイール３０に連結された入力軸３１と、左右操舵輪３２，３２の操舵用の作動機構である第１パワーシリンダ３３と、第１パワーシリンダ３３に作動油を供給する電動サーボユニット３４と、電動サーボユニット３４とは独立し、入力軸３１の操舵角に応じて左右操舵輪３３，３３を駆動する操舵用の作動機構である第２パワーシリンダ３５を駆動するバックアップ手段３６と、入力軸３１の操舵角に応じて主として電動サーボユニット３４を制御する操舵制御手段としてのコントローラ３７とから構成されている。

入力軸３１には、ステアリングホイール１の操舵量として入力軸３１の操舵角を検出する操舵量検出手段としての操舵角センサ３８が設けられている。

第１パワーシリンダ３３は、車体幅方向に延設された筒状のシリンダ部３９と、このシリンダ部３９内を貫通するピストンロッド４０と、ピストンロッド４０に固定されシリンダ部３９内を摺動可能な第１ピストン４１と、から大略構成されており、この第１ピストン４１によって、シリンダ部３９内に第１液圧室４２、第２液圧室４３が形成されている。尚、シリンダ部３９及びピストンロッド４０は、第２パワーシリンダ３５と共用されるものである（詳細は後述）。

またピストンロッド４０には、シリンダ部３９から突出した部分に、操舵輪３２，３２の転舵量としてピストンロッド４０の変位量、すなわち操舵輪３２，３２の実転舵角を検出する転舵量検出手段としての実転舵角センサ４４が設けられている。

電動サーボユニット３４は、第１液圧室４２、第２液圧室４３に油圧を供給する油圧ポンプ４５と、油圧ポンプ４５を入力軸３１の操舵角に応じて駆動させる第１アクチュエータとしての正逆回転型モータ４６とから構成されており、コントローラ３７により正逆回転型モータ４６の駆動が制御されている。

油圧ポンプ４５から第１液圧室４２に作動油が供給されると第１液圧室４２の圧力が上昇して第１ピストン４１が第２液圧室４３側に相対的に移動し、油圧ポンプ４５から第２液圧室４３に作動油が供給されると第２液圧室４３の圧力が上昇して第１ピストン４１が第１液圧室４２側に相対的に移動する。この第１ピストン４１の移動に伴って、ピストンロッド４０がシリンダ部３９の軸方向（車両幅方向）に沿った直線運動を行い、操舵輪３２，３２に転舵力を付与する。

バックアップ手段３６は、入力軸３１に連結された可変ギヤ機構としての遊星歯車機構５０と、遊星歯車機構５０を介して入力軸３１に連係された出力軸４７と、出力軸４７に連結され、出力軸４７の回転によって作動する可逆式のギヤポンプ６０と、ギヤポンプ６０から供給された作動油によって作動する第２パワーシリンダ３５と、を備えている。

遊星歯車機構５０は、入力軸３１に一体に設けられたサンギヤ５１と、出力軸４７と一体となって回転するプラネタリキャリア５２と、サンギヤ５１外周に設けられた歯に噛み合いつつプラネタリキャリア５２の複数の支軸５２ａを介してサンギヤ５１の外周を公転する複数のプラネタリギヤ５３と、これら複数のプラネタリギヤ５３の外側に位置しプラネタリギヤ５３の外周に設けられた歯に噛み合うリングギヤ５４と、を有している。

そして、この遊星歯車機構５０においては、リングギヤ５４の回転が第２アクチュエータとしての第３電動モータ６１によって制御されている。すなわち、リングギヤ５４の外周面には、第３電動モータ６１の回転軸に固定されたウォーム６２と噛み合う歯が形成されており、リングギヤ５４は、このウォーム６２とウォームギヤを構成し、第３電動モータ６１の回転に応じて正逆回転可能となっている。

第３電動モータ６１でリングギヤ５４を回転させることにより、入力軸３１の回転数と出力軸４７の回転数との比が可変可能、すなわち遊星歯車機構５０の減速比が可変調整可能となっており、入力軸３１と出力軸４７との間の回転位相差の調整、ステアリングホイール３０に対する所望の操舵反力の付与、ギヤポンプ６０を駆動するステアリングホイール３０からの操舵入力のアシスト等が可能となっている。尚、第３電動モータは、可逆電動機であって、コントローラ３７からの制御信号に基づいて正逆回転制御が可能である。

ギヤポンプ６０から供給される作動油によって作動する第２パワーシリンダ３５は、上述したシリンダ部３９及びピストンロッド４０と、ピストンロッド４０に固定されシリンダ部３９内を摺動可能な第２ピストン６３と、から大略構成されており、この第２ピストン６３によって、シリンダ部３９内に、上述した第１液圧室４２及び第２液圧室４３とは独立した第３液圧室６４、第４液圧室６５が形成されている。

第２パワーシリンダ３５内の第３液圧室６４及び第４液圧室６５には、ギヤポンプ６０によって作動油が供給されている。ギヤポンプ６０から第３液圧室６４に作動油が供給されると第３液圧室６４の圧力が上昇して第２ピストン６３が第４液圧室６５側に相対的に移動し、ギヤポンプ６０から第４液圧室６５に作動油が供給されると第４液圧室６５の圧力が上昇して第２ピストン６３が第３液圧室６４側に相対的に移動する。この第２ピストン６３の移動に伴って、ピストンロッド４０がシリンダ部３９の軸方向（車両幅方向）に沿った直線運動を行い、操舵輪３２，３２に転舵力を付与する。

コントローラ３７は、車速センサ（図示せず）から出力された現在の車速信号、操舵角センサ３８から出力された操舵角信号、実転舵角センサ４４から出力された実転舵角信等が入力されたものであって、これらの入力信号に応じて、正逆回転型モータ４６及び第３電動モータ６１の駆動制御を行っている。

尚、上記構成のパワーステアリング装置は、原則的には、操舵角センサ３８、実転舵角センサ４４の検出値に応じて駆動制御された正逆回転型モータ４６により油圧ポンプ４５を作動させ、操舵輪３２，３２の転舵を行うものである。

次に、遊星歯車機構５０、操舵角センサ３８、実転舵角センサ４４、ギヤポンプ６０、電動サーボユニット３４及び第３電動モータ６１のいずれかに部品異常（故障）が生じた場合に行う操舵制御について説明する。

まず、図８に示すように、故障個所に応じて操舵制御の種類を決定する。遊星歯車機構５０、操舵角センサ３８、実転舵角センサ４４、ギヤポンプ６０、電動サーボユニット３４及び第３電動モータ６１のいずれかに部品異常（故障）があるかどうか、また遊星歯車機構５０、操舵角センサ３８、実転舵角センサ４４、ギヤポンプ６０、電動サーボユニット３４及び第３電動モータ６１のうちのどれが部品異常であるかを判定する（Ｓ８１）。

ギヤポンプに関しては、第３電動モータ６１の電流値をモニタリングすることで異常の有無を判定する。すなわち、異物等の噛み込みによりギヤポンプ６０がロック状態となった場合には、第３電動モータ６１もロック状態に陥り、第３電動モータ６１の電流値が大きく上昇するので、ギヤポンプ６０に異常があると判定できる。また、コントローラ３７から出される第３電動モータ６１への電流指令値と、第３電動モータ６１の実際の回転数とを比較し、この電流指令値に対して第３電動モータ６１の実際の回転数が追従しておらず電流指令値に対して第３電動モータ６１の実際の回転数が極端に低い場合にも、ギヤポンプ６０に異常があると判定する。ギヤポンプ６０特有の異常としては、ギヤポンプ６０内のギヤ６０ａの折損や、ギヤポンプ６０内の一方のギヤ６０ａが脱落したときに生じるギヤポンプ６０内のギヤ６０ａ，６０ａの滑りが考えられるが、このような場合には、ギヤポンプ６０はポンプ作用をすることなく単に回転することになるので第３電動モータ６１に作用する負荷は非常に小さいものとなり、第３電動モータ６１が通常時（ギヤポンプ６０内のギヤ６０ａ，６０ａに滑りがない状態）よりも高い回転数で回転することになるので、このことをもってギヤポンプ６１に異常があると判定する。尚、ギヤポンプ６０に異常があるのか第３電動モータ６１に異常があるのか厳密に判別するのは難しい点もあるが、この第２実施形態においては、後述するように、ギヤポンプ６０または第３電動モータ５１に異常がある場合には、同一の処理（フィードバック位置制御）を行うことになるので、実質的な問題はない。

電動サーボユニット３４に関しては、正逆回転型モータ４６の電流値をモニタリングすることで異常の有無を判定する。すなわち、コントローラ３７から出される指令電流値に対して、実際に正逆回転型モータ４６に流れている電流値が低い場合に異常と判定する。

尚、遊星歯車機構５０、操舵角センサ３８、実転舵角センサ４４、第３電動モータ６１の故障判定は、上述した第１実施形態と同様の方法で異常の有無を判定する。

操舵角センサ３８及び実転舵角センサ４４のいずれかに異常があると判定されると（Ｓ８２）、操舵制御の種類として、正逆回転型モータ４６によるパワーアシスト制御（後述）を行う（Ｓ８３）。

遊星歯車機構５０、第３電動モータ６１、またはギヤポンプ６０のいずれかに異常があると判定されると（Ｓ８４）、正逆回転型モータ４６によるフィードバック位置制御（後述）を行う（Ｓ８５）。

電動サーボユニット３４に異常があると判定されると（Ｓ８６）、操舵制御の種類として、第３電動モータ６１によるパワーアシスト制御（後述）を行う（Ｓ８７）。

図９を用いて、操舵角センサ３８及び実転舵角センサ４４のいずれかに異常があると判定された場合に行われる正逆回転型モータ４６によるパワーアシスト制御について説明する。

Ｓ９１では、操舵角センサ３８と実転舵角センサ４４のどちらに異常があるのかを判定し、実舵角センサ４４に異常がある場合にはＳ９２へ進み、操舵角センサ３８に異常がある場合には９４へ進む。

Ｓ９２では、第３電動モータ６１を停止し、遊星歯車機構５０のリングギヤ５４の回転を停止して、遊星歯車機構の減速比を所定の一定比としてＳ９３に進む。

Ｓ９３では、操舵角センサ３８の出力値に応じて正逆回転型モータ４６の回転を制御し、出力軸４７の回転によってバックアップ手段３６に発生した操舵輪３２，３２の転舵力を補助するパワーアシスト制御を行う。

Ｓ９４では、第３電動モータ６１を停止し、遊星歯車機構５０のリングギヤ５４の回転を停止して、遊星歯車機構の減速比を所定の一定比としてＳ９５に進む。

Ｓ９５では、実転舵角センサ４４の出力値に応じて正逆回転型モータ４６の回転を制御し、出力軸４７の回転によってバックアップ手段３６に発生した操舵輪３２，３２の転舵力を補助するパワーアシスト制御を行う。

図１０を用いて、遊星歯車機構５０、第３電動モータ６１、またはギヤポンプ６０のいずれかに異常があると判定された場合に行われる正逆回転型モータ４６によるフィードバック位置制御について説明する。

Ｓ１０１では、遊星歯車機構５０、第３電動モータ６１及びギヤポンプ６０のうちのどの構成に異常があるか否かを判定し、遊星歯車機構５０に異常がある場合にはＳ１０２へ進み、第３電動モータ６１に異常がある場合にはＳ１０３へ進み、ギヤポンプ６０に異常がある場合にはＳ１０４へ進む。

Ｓ１０２では、遊星歯車機構５０が上述したすべり状態による異常であれば第３電動モータ６１を停止し、遊星歯車機構５０が上述したロック状態による異常であれば、操舵角センサ３８の出力値、すなわち入力軸３１の回転角度（ステアリングホイールの回転角度）と、リングギヤの回転角度とが同期（一致）するよう第３電動モータ６１を駆動し、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０３では、第３電動モータ６１を停止し、遊星歯車機構５０の減速比を所定の一定比としてＳ１０５へ進む。

Ｓ１０４では、ステアリングホール３０からのハンドル入力に対して、ギヤポンプ６０が非回転、すなわち入力軸３１が回転しても出力軸４７が回転しないように、第３電動モータ６１の回転を制御してＳ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、操舵角センサ３８の出力値を基に演算された操舵輪の目標舵角量を目標値にし、実転舵角センサ４４の出力値をフィードバックして、実転舵角センサ４４の出力値を基に演算された操舵輪３２，３２の現在の転舵量が上記目標値に近づくように正逆回転型モータ４６を駆動するフィードバック位置制御を行う。

図１１を用いて、電動サーボユニット３４に異常があると判定された場合に行われる第３電動モータ６１によるパワーアシスト制御について説明する。

Ｓ１１１では、正逆回転型モータ４６を停止する。尚、Ｓ１１１に関して詳述すれば、正逆回転型モータ４６をコントローラ３７からの指令で制御的に停止させてもよいし、コントローラ３７からの指令で正逆回転型モータ４６を停止できない場合には正逆回転型モータ４６の電源を落として強制的に停止させてもよい。

Ｓ１１２では、操舵角センサ３８もしくは実転舵角センサ４４の出力値に応じて第３電動モータ６１の回転を制御し、入力軸３１の回転をアシストすることによって、運転者の操舵力軽減を図りつつ、出力軸４７の回転によってバックアップ手段３６に操舵輪３２，３２の転舵力を発生させるパワーアシスト制御を行う。

このような第２実施形態においても上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

尚、この第２実施形態においては、操舵角センサ３８もしくは実転舵角センサ４４に異常がある場合に、正逆回転型モータ４６によるパワーアシスト制御を行っているが、操舵角センサ３８及び実転舵角センサ４４のうちの異常がない方のセンサの出力値に応じて第３電動モータ６１よるパワーアシスト制御を行うようにしてもよい。第３電動モータ６１よるパワーアシスト制御を行う場合には、正逆回転型モータ４６を停止し、遊星歯車機構５０の減速比を所定の一定比とした上で行うものとする。

次に、請求項に記載された発明以外に、上述した実施形態から把握し得る発明について、以下にその効果と共に記載する。

（１） ステアリングホイールに連結された入力軸と、入力軸の操舵量を検出する操舵量検出手段と、入力軸に連係された出力軸と、操舵輪の転舵量を検出する転舵量検出手段と、入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸から出力軸に伝達される回転を所定の減速比に変換する可変ギヤ機構と、可変ギヤ機構に連係され可変ギヤ機構の減速比を可変調整可能な第２アクチュエータと、トーションバーを介して出力軸の回転が伝達され操舵輪に転舵力を与えるラック・ピニオン機構と、ラック・ピニオン機構を直接駆動させる第１アクチュエータと、トーションバーの捻れ量を検出する捻れ量検出手段と、操舵量検出手段で検出された操舵量、転舵量検出手段で検出された転舵量及び捻れ量検出手段で検出された捻れ量の少なくとも一方の値に基づいて第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御する操舵制御手段と、を有し、操舵量検出手段、転舵量検出手段、捻れ量検出手段、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び可変ギヤ機構のうちの一つが故障した場合には、操舵量検出手段、転舵量検出手段、捻れ量検出手段、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び可変ギヤ機構のうちの故障していない構成を用いて操舵輪に転舵力を与え操舵輪の転舵量を継続して制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。

（２） 上記（１）に記載の車両の操舵制御装置において、操舵制御装置内の故障個所を検出する故障検出手段と、故障検出手段が検出した故障個所に応じて故障後の転舵制御方式を選択する故障時制御選択手段と、を有することを特徴とする車両の操舵制御装置。

（３） 上記（２）に記載の車両の操舵制御装置において、第１アクチュエータが故障した場合には、操舵量検出手段で検出された操舵量に基づいて入力軸の回転量に対して出力軸の回転量が増加するよう第２アクチュエータを制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。

（４） 上記（２）または（３）に記載の車両の操舵制御装置において、第２アクチュエータ、操舵量検出手段または転舵量検出手段が故障した場合には、捻れ量検出手段で検出された捻れ量に基づいて第１アクチュエータを制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。

（５） 上記（２）〜（４）のいずれかに記載の車両の操舵制御装置において、可変ギヤ機構が故障した場合には、操舵量検出手段で検出された操舵量及び転舵量検出手段で検出された転舵量に基づいて第１アクチュエータを制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。

（６） 上記（２）〜（５）のいずれかに記載の車両の操舵制御装置において、捻れ量検出手段が故障した場合には、操舵量検出手段で検出された操舵量に基づいて第１アクチュエータを制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。

（７） ステアリングホイールに連結された入力軸と、入力軸の操舵量を検出する操舵量検出手段と、入力軸に連係された出力軸と、操舵輪の転舵量を検出する転舵量検出手段と、操舵輪に転舵力を与える第１アクチュエータと、入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸から出力軸に伝達される回転を所定の減速比に変換する可変ギヤ機構と、可変ギヤ機構に連係され可変ギヤ機構の減速比を可変調整可能な第２アクチュエータと、操舵量検出手段で検出された操舵量及び転舵量検出手段で検出された転舵量の少なくとも一方の値に基づいて第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御する操舵制御手段と、ピストンによって内部が第１液圧室と第２液圧室とに隔成され、第１液圧室と第２液圧室に作動液を相対的に給排することにより作動するピストンの直線運動をもって操舵輪に転舵力を与えるパワーシリンダと、出力軸の連結され、出力軸の回転を駆動源としてパワーシリンダの第１液圧室及び第２液圧室に選択的に作動液を供給する可逆ポンプと、を有し、操舵量検出手段、転舵量検出手段、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、可変ギヤ機構及び可逆ポンプのうちの一つが故障した場合には、操舵量検出手段、転舵量検出手段、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び可変ギヤ機構のうちの故障していない構成を用いて操舵輪に転舵力を与え操舵輪の転舵量を継続して制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。尚、ここでいう第１液圧室及び第２液圧室は、上述した第２実施形態における第３液圧及び第４液圧室に相当するものである。

（８） 上記（７）に記載の車両の操舵制御装置において、操舵制御装置内の故障個所を検出する故障検出手段と、故障検出手段が検出した故障個所に応じて故障後の転舵制御方式を選択する故障時制御選択手段と、を有することを特徴とする車両の操舵制御装置。

（９） 上記（８）に記載の車両の操舵制御装置において、第１アクチュエータが故障した場合には、可変ギヤ機構の減速比を所定の一定比とするよう第２アクチュエータを制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。

（１０） 上記（８）また（９）に記載の車両の操舵制御装置において、第２アクチュエータ、可変ギヤ機構または可逆ポンプのいずれかが故障した場合には、操舵量検出手段で検出された操舵量及び転舵量検出手段で検出された転舵量に基づいて第１アクチュエータを制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。

（１１） 上記（８）〜（１０）のいずれかに記載の車両の操舵制御装置において、操舵量検出手段または転舵量検出手段が故障した場合には、操舵量検出手段及び転舵量検出手段のうちの故障していない方の検出手段からの検出値に基づいて第１アクチュエータもしくは第２アクチュエータを制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。

本発明の第１実施形態における車両の操舵制御装置が適用される車両のパワーステアリング装置の概略構成を示す説明図。 第１実施形態における故障判定に関する説明図。 第１実施形態における第１電動モータによる実舵角フィードバック制御に関する説明図。 第１実施形態における第１電動モータによるトルクアシスト制御に関する説明図。 第１実施形態における第１電動モータによるオープンループ位置制御に関する説明図。 第１実施形態における第２電動モータによるセミパワーアシスト制御に関する説明図。 本発明の第２実施形態における車両の操舵制御装置が適用される車両のパワーステアリング装置の概略構成を示す説明図。 第２実施形態における故障判定に関する説明図。 第２実施形態における正逆回転型モータによるパワーアシスト制御に関する説明図。 第２実施形態における正逆回転型モータによるフィードバック位置制御に関する説明図。 第２実施形態における第３電動モータによるパワーアシスト制御に関する説明図。

符号の説明

２…入力軸
３…操舵輪
４…ラック・ピニオン機構
５…第１電動モータ
６…バックアップ手段
７…コントローラ
８…操舵角センサ
１１…出力軸
１３…実舵角センサ
１４…トルクセンサ
１５…第２電動モータ
２０…遊星歯車機構
３１…入力軸
３２…操舵輪
３３…第１パワーシリンダ
３４…電動サーボユニット
３５…第２パワーシリンダ
３６…バックアップ手段
３７…コントローラ
３８…操舵角センサ
４４…実転舵角センサ
４６…正逆回転型モータ
４７…出力軸
５０…遊星歯車機構
６０…ギヤポンプ
６１…第３電動モータ

Claims (2)

1. ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵量検出手段と、
   操舵輪の転舵量を検出する転舵量検出手段と、
   操舵量検出手段で検出された操舵量及び転舵量検出手段で検出された転舵量の少なくとも一方の値に基づいて操舵輪に転舵力を与えることが可能な複数のアクチュエータと、を有する車両の操舵制御装置において、
   操舵量検出手段、転舵量検出手段及び複数のアクチュエータのうちの少なくとも一つが故障した場合には、操舵量検出手段、転舵量検出手段及び複数のアクチュエータのうちの故障していない正常な構成を用いて操舵輪に転舵力を与え操舵輪の転舵量を継続して制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。
2. ステアリングホイールに連結された入力軸と、
   入力軸の操舵量を検出する操舵量検出手段と、
   操舵輪及び入力軸に連係された出力軸と、
   操舵輪の転舵量を検出する転舵量検出手段と、
   操舵輪に転舵力を与える第１アクチュエータと、
   入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸から出力軸に伝達される回転を所定の減速比に変換する可変ギヤ機構と、
   可変ギヤ機構に連係され可変ギヤ機構の減速比を可変調整可能な第２アクチュエータと、
   操舵量検出手段で検出された操舵量及び転舵量検出手段で検出された転舵量の少なくとも一方の値に基づいて第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御する操舵制御手段と、を備え、
   操舵量検出手段、転舵量検出手段、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び可変ギヤ機構のうちの少なくとも一つが故障した場合には、操舵量検出手段、転舵量検出手段、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ及び可変ギヤ機構のうちの故障していない構成を用いて操舵輪に転舵力を与え操舵輪の転舵量を継続して制御することを特徴とする車両の操舵制御装置。

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