JP2005125867A - ステアリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素かつ車載容易な配線構造で、高い安全性を確保できるステアリングシステムを構築する。
【解決手段】 ステアリング操作モジュール１２とステアリング駆動モジュール１６，１８とでステアリングシステムを構築する。ステアリング操作モジュール１２では、共通のステアリング操作部材２２に複数の操作検出手段２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃとこれに対応する制御手段３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが含まれ、これらの制御手段が共通のステアリング制御信号出力部３２Ａ，３２Ｂに接続される。ステアリング駆動モジュール１６，１８からなるステアリング駆動装置には、複数のステアリング駆動用アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃとその駆動制御手段４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃとが含まれ、駆動制御手段４２Ａ，４２Ｂが共通のステアリング制御信号入力部４４Ａ，４４Ｂに接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステアリング操作部材の操作に基づいてステアリング駆動を電気的に制御する車両のステアリングシステムに関するものである。

近年、車両における電子化はめざましく、ステアリング駆動を電気アクチュエータによって行う装置の開発が進められている。例えば、特許文献１には、操舵軸を動かして車輪の操向角を変化させる操舵モータと、ステアリングシャフトの回転操作角を検出するロータリエンコーダと、その検出された操作角に基づいて前記操舵モータの駆動を制御する操舵制御部とを備えた車両のステアリングシステムが開示されている。
特開２０００−２８０９２６号公報（第３〜５頁，図１）

前記のような電気アクチュエータを利用したステアリングシステムにおいて、何らかの故障によりステアリングシャフトの回転操作角に基づくステアリング操作信号が操舵モータの駆動を制御する操舵制御部に伝達されなくなった場合や、当該操舵モータもしくはその駆動制御手段が故障してしまった場合には、運転者がステアリングシャフトを回転操作してもこれに対応する操舵が行われないことになる。このような非常時についての安全対策が重要な課題とされている。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、運転者により操作されるステアリング操作部材と、このステアリング操作部材の操作状態を互いに独立して検出する複数の操作検出手段と、これらの操作検出手段にそれぞれ対応して設けられ、その対応する操作検出手段の検出信号に基づきステアリング制御信号を出力する複数の制御手段と、これらの制御手段に接続され、当該各制御手段でそれぞれ作成されたステアリング制御信号を出力するための出力部とを備えたステアリング操作モジュールである。

この構成によれば、運転者により操作されるステアリング操作部材の操作状態が複数の操作検出手段によりそれぞれ互いに独立して検出され、その検出信号に基づき各制御手段からそれぞれ個別にステアリング制御信号が出力されるので、一部の操作検出手段あるいは制御手段が故障しても、残りの操作検出手段及び制御手段によってステアリング制御信号を正常に出力することが可能であり、当該出力によって正常なステアリング操作を続行することが可能である。しかも、各制御手段が共通の出力部に接続されることによって全体がモジュール化されているので、簡素な構成で適正なステアリング制御信号の出力が可能であり、車両への組付けも容易である。

なお、本発明に係るステアリング操作モジュールでは前記出力部の個数を問わず、例えば、複数の制御手段に接続された出力部が複数具備されたものであってもよい。

また本発明では、前記操作検出手段及び制御手段に加えて共通のステアリング操作部材に操作反力を加えるための複数の反力駆動手段を少なくとも一部の各制御手段に対応して設け、その対応する制御手段が前記反力駆動手段の動作を制御するように構成すれば、ステアリング操作部材に操作反力を加える機能をモジュールに付加することができるとともに、その制御手段を利用して前記反力駆動手段の駆動制御も行うことが可能になる。

また、前記各制御手段が、他の制御手段の動作の正常性を監視し、当該動作が異常であると判定した制御手段の動作を強制停止させる構成とすれば、各制御手段の制御機能を利用して自動的にフェイルセーフ動作を行わせることができる。

また本発明は、車輪の操向角を変化させる複数のアクチュエータと、これらのアクチュエータにそれぞれ対応して設けられ、入力されるステアリング制御信号に基づいて対応するアクチュエータの駆動を制御する複数の駆動制御手段とを備え、かつ、これらの駆動制御手段の少なくとも一部であって複数の駆動制御手段が当該駆動制御手段にステアリング制御信号を入力するための共通の入力部に接続されることによりステアリング駆動モジュールを構成していることを特徴とするステアリング駆動装置である。

この構成によれば、入力部から駆動制御手段にステアリング制御信号が入力され、そのステアリング制御信号に基づいてアクチュエータの駆動制御動作すなわち車両の操向角を調節する動作が行われる。そして、この操向角調節動作を行うアクチュエータ及び駆動制御手段が複数系統具備されているので、一部のアクチュエータあるいは駆動制御手段が故障しても、残りのアクチュエータ及び駆動制御手段によってステアリング駆動を続けることができる。しかも、少なくとも一部の駆動制御手段であって複数の駆動制御手段が共通の入力部に接続されることによってモジュール化されているので、簡素な構成で各駆動制御手段へのステアリング制御信号の入力が可能であり、車両への組付けも容易である。

このステアリング駆動モジュールでは前記入力部の個数を問わず、例えば、複数の制御手段に接続された入力部が複数具備されたものであってもよい。

また、前記ステアリング駆動モジュールは単数でもよいが、互いに離れた位置に配置される複数のステアリング駆動モジュールを備え、各ステアリング駆動モジュールは、車輪の操向角を変化させるアクチュエータと、入力されるステアリング制御信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段とを含んでおり、かつ、当該ステアリング駆動モジュールのうちの少なくとも一部のステアリング駆動モジュールに複数のアクチュエータ及びこれに対応する駆動制御手段が含まれていて、これらの駆動制御手段が共通の入力部に接続されている構成とすれば、複数のアクチュエータ及び駆動制御手段が互いに離れた位置にある複数のステアリング駆動モジュールに分散配置されることになるため、車両の衝突等が生じても全てのアクチュエータ及び駆動制御手段が同時に故障する確率が著しく低減され、フェイルセーフ機能がさらに強化される。

前記各駆動制御手段としては、他の駆動制御手段の動作の正常性を監視し、当該動作が異常であると判定した駆動制御手段によるアクチュエータの制御動作を強制停止させるように構成されているものが、好適である。この構成によれば、各駆動制御手段の制御機能を利用して自動的にフェイルセーフ動作を行わせることができる。

また、前記アクチュエータのうちの一部のアクチュエータであってかつ複数のアクチュエータが協働して車輪の操向角を変化させるように構成すれば、一部のアクチュエータが故障しても他のアクチュエータの駆動によってステアリングの駆動は持続させることができ、その間に、故障したアクチュエータに代えてそれまで停止していた予備のアクチュエータを始動させることができる。従って、アクチュエータの交代時にステアリング駆動が全く不能となるのを防ぐことができる。

また本発明は、前記ステアリング操作モジュールと前記ステアリング駆動装置とを備え、前記ステアリング操作モジュールの出力部から出力されたステアリング制御信号が前記ステアリング駆動装置の入力部を通じて当該ステアリング駆動装置の駆動制御手段に入力されるように構成されているステアリングシステムである。

以上のように、本発明のステアリング操作モジュールは、簡素かつ車載が容易な構成で、一部の操作検出手段や制御手段に故障が生じても正常なステアリング制御信号の出力を続行することができる。同様に、本発明のステアリング駆動装置も簡素かつ車載が容易な構成で、一部のアクチュエータや駆動制御手段に故障が生じても正常なステアリング駆動を続行することができる。従って、ステアリング操作部とステアリング駆動部とを分割しながらも、車両の高い安全性を確保することができる。

本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態は車両のステアリングシステムに本発明を適用したものであるが、本発明はそれ以外の車載制御システム、例えばブレーキ制御システムやパワーウインドウ制御システム等にも同様に適用し得るものである。

図１に示すステアリングシステムは、車室１０内に設けられるステアリング操作モジュール１２と、エンジンルーム１４内に設けられるステアリング駆動モジュール１６，１８とを備え、これらのステアリング駆動モジュール１６，１８によって本発明に係るステアリング駆動装置が構成されている。

ステアリング操作モジュール１２は、端部にステアリングホイール２０が設けられたステアリングシャフト２２と、このステアリングシャフト２２に反力を与える反力駆動手段としての２つのモータ２６Ａ，２６Ｂと、前記ステアリングシャフト２２の回転操作角を検出する操作検出手段である３つの操作角センサ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃと、これらの操作角センサ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃに個別に接続され、その検出操作角に基づいてステアリング制御信号を作成する制御回路をもつ３つのＥＣＵ（電子制御ユニット）３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとを備えている。ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂは前記モータ２６Ａ，２６Ｂの駆動を制御する制御装置としての役割も担う。ここで、前記モータ２６Ａ，２６Ｂ、操作角センサ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ、及びＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、定格電圧が１４Ｖの低電圧負荷となっている。

このステアリング操作モジュール１２の具体的な構造を図３に示す。前記ステアリングシャフト２２の後部には、その回転操作角を検出するための回転板２３Ａ，２３Ｃが前後に配置されるとともに、その前方にギア２４が固定されている。一方、モータ２６Ａ，２６Ｂは左右に配置され、そのハウジング同士が結合されることにより上面に前記ステアリングシャフト２２の後部（回転板２３Ａ，２３Ｃで挟まれた部分）を回転可能に支持するための軸受溝２１が形成されている。

各モータ２６Ａ，２６Ｂの出力軸にはクラッチ２５Ａ，２５Ｂを介してギア２７Ａ，２７Ｂが連結され、これらギア２７Ａ，２７Ｂの双方に前記ステアリングシャフト２２側のギア２４が噛合されている。従って、これらのモータ２６Ａ，２６Ｂが作動することにより、両モータ２６Ａ，２６Ｂが協働してステアリングシャフト２２に操作反力トルクを付与するように構成されている。

両モータ２６Ａ，２６Ｂの上方には検出制御部２９が配置される。この検出制御部２９には、前記ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ及び操作角センサ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが含まれている。操作角センサ２８Ａ，２８Ｂは前記回転板２３Ａの上方に位置するように配置され、当該回転板２３Ａの回転角すなわちステアリングシャフト２２の回転操作角を検出する。同様に、操作角センサ２８Ｃは前記回転板２３Ｃの上方に位置するように配置され、当該回転板２３Ｃの回転角すなわちステアリングシャフトの回転操作角を検出する。

前記検出制御部２９では、その外壁において互いに離れた位置に図２（ａ）にも示すような２つのコネクタ（出力部を構成するコネクタ）３２Ａ，３２Ｂが設けられるとともに、前記コネクタ３２Ａから前記検出制御部２９の各ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃにそれぞれ電源を供給するための電源線３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃと、当該コネクタ３２Ａに各ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃから制御信号を出力するための信号線３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃと、前記コネクタ３２Ｂから各ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに電源を供給するための電源線３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃと、当該コネクタ３２Ｂに各ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃから制御信号を出力するための信号線３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃとが配索されており、前記電源線３３Ａ，３３Ｂ及び電源線３４Ａ，３４Ｂを通じてモータ２６Ａ，２６Ｂへの給電も行われるようになっている。

すなわち、前記ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃはそれぞれコネクタ３２Ａに接続されるとともにコネクタ３２Ｂに接続された状態となっている。また、図例では、コネクタ３２Ａが車両の幅方向内側（中央側）を向く姿勢で配置され、コネクタ３２Ｂが車両の後方を向く姿勢で配置されている。

前記ステアリング駆動モジュール１６は、図４に示すような車両前部で左右方向に延びるラックシャフト１５をスライドさせて左右前輪の操向角を変化させるためのアクチュエータである２つのモータ３８Ａ，３８Ｂと、前記ラックシャフト１５のスライド位置（すなわち左右前輪の操向角に対応する値）を検出する２つの操向角センサ４０Ａ，４０Ｂと、これらの操向角センサ４０Ａ，４０Ｂに個別に接続され、その検出操向角と前記ステアリング操作モジュール１２から入力されるステアリング制御信号とに基づいて前記モータ３８Ａ，３８Ｂの駆動を制御するための駆動制御信号を作成する駆動制御手段としての２つのＥＣＵ（電子制御ユニット）４２Ａ，４２Ｂとを備えている。前記各モータ３８Ａ，３８Ｂの出力軸には、それぞれ図４に示す減速機３９Ａ，３９Ｂを介して図略のピニオンが連結され、これらのピニオンがそれぞれ前記ラックシャフト１５のラック部分に噛合されている。

前記ステアリング駆動モジュール１８は、前記ラックシャフト１５をスライドさせて左右前輪の操向角を変化させるためのアクチュエータであるモータ３８Ｃと、前記ラックシャフト１５のスライド位置（すなわち左右前輪の操向角に対応する値）を検出する操向角センサ４０Ｃと、この操向角センサ４０Ｃに接続され、その検出操向角と前記ステアリング操作モジュール１２から入力されるステアリング制御信号とに基づいて前記モータ３８Ｃの駆動を制御するための駆動制御信号を作成する駆動制御手段であるＥＣＵ（電子制御ユニット）４２Ｃとを備えている。前記モータ３８Ｃの出力軸には、図４に示す減速機３９Ｃを介して図略のピニオンが連結され、このピニオンが前記ラックシャフト１５のラック部分に噛合されている。

前記各負荷のうち、モータ３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃは定格電圧が４２Ｖの高電圧負荷であり、前記操作角センサ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ及びＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは定格電圧が１４Ｖの低電圧負荷となっている。

図４に示すように、前記ステアリング駆動モジュール１６の上部には、前記ＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂを含む制御部３７が設けられている。この制御部３７では、その外壁において互いに離れた位置に図２（ｂ）に示すような２つのコネクタ（制御信号入力用コネクタ）４４Ａ，４４Ｂが設けられるとともに、コネクタ４４Ａからモータ３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ４２Ｖ電源を供給するための電源線４５Ａ，４５Ｂと、当該コネクタ４４ＡからＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂにそれぞれ１４Ｖ電源を供給するための電源線４７Ａ，４７Ｂと、当該コネクタ４４ＡからＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂへそれぞれ制御信号を入力するための信号線４９Ａ，４９Ｂと、前記コネクタ４４Ｂからモータ３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ４２Ｖ電源を供給するための電源線４６Ａ，４６Ｂと、当該コネクタ４４ＢからＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂにそれぞれ１４Ｖ電源を供給するための電源線４８Ａ，４８Ｂと、当該コネクタ４４ＢからＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂへそれぞれ制御信号を入力するための信号線５０Ａ，５０Ｂとが配索されている。

すなわち、両コネクタ４４Ａ，４４Ｂはそれぞれ共通のＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂに接続されて当該ＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂにステアリング制御信号を入力する入力部を構成している。また、図例では、コネクタ４４Ａが車両の後方を向く姿勢で配置され、コネクタ４４Ｂが車両の幅方向内側（中央側）を向く姿勢で配置されている。

同様に、前記ステアリング駆動モジュール１８の上部には、前記ＥＣＵ４２Ｃを含む制御部５１が設けられている。この制御部５１では、その外壁において互いに離れた位置に図２（ｃ）に示すような２つのコネクタ（制御信号入力用コネクタ）５２Ａ，５２Ｂが設けられるとともに、前記コネクタ５２Ａからハウジング５１内のモータ３８Ｃに４２Ｖ電源を供給するための電源線５３と、当該コネクタ５２ＡからＥＣＵ４２Ｃに１４Ｖ電源を供給するための電源線５５と、当該コネクタ５２ＡからＥＣＵ４２Ｃへ制御信号を入力するための信号線５７と、前記コネクタ５２Ｂから前記モータ３８Ｃに４２Ｖ電源を供給するための電源線５４と、当該コネクタ５２ＢからＥＣＵ４２Ｃに電源を供給するための電源線５６と、当該コネクタ５２ＢからＥＣＵ４２Ｃへ制御信号を入力するための信号線５８とが配索されている。

すなわち、両コネクタ５２Ａ，５２Ｂはそれぞれ共通のＥＣＵ４２Ｃに接続され、当該ＥＣＵ４２Ｃにステアリング制御信号を入力する入力部を構成している。また、図例では、コネクタ５２Ａが車両の幅方向内側（中央側）を向く姿勢で配置され、コネクタ５２Ｂが車両の後方を向く姿勢で配置されている。

ただし、図１では便宜上、前記コネクタ３２Ａ，３２Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ，５２Ａ，５２Ｂが模式的に後ろ向きに描かれている。

次に、前記ステアリング操作モジュール１２とステアリング駆動モジュール１６，１８とを接続するバスラインについて説明する。

前記ステアリング操作モジュール１２の左側のコネクタ３２Ａは、当該ステアリング操作モジュール１２の左側に配索された信号線６１Ａ，６２Ａを介して左側のステアリング駆動モジュール１６のコネクタ４４Ａに接続されるとともに、同じくステアリング操作モジュール１２の左側に配索された信号線６３Ａ，６４Ａを介して右側のステアリング駆動モジュール１８のコネクタ５２Ａに接続されている。ここで、前記信号線６１Ａ，６２Ａ同士及び前記信号線６３Ａ，６４Ａ同士はコネクタ６０Ａを介して直列に接続され、信号線６２Ａ，６４Ａは、車室１０とエンジンルーム１４との間の車体パネル１３の左側に設けられたグロメット６６Ａを貫通するようにして当該車室１０とエンジンルーム１４とにまたがって配索されている。

同様に、前記ステアリング操作モジュール１２の右側のコネクタ３２Ｂは、当該ステアリング操作モジュール１２の右側に配索された信号線６１Ｂ，６２Ｂを介して左側のステアリング駆動モジュール１６のコネクタ４４Ｂに接続されるとともに、同じくステアリング操作モジュール１２の右側に配索された信号線６３Ａ，６４Ａを介して右側のステアリング駆動モジュール１８のコネクタ５２Ｂに接続されている。ここで、前記信号線６１Ｂ，６２Ｂ同士及び前記信号線６３Ｂ，６４Ｂ同士はコネクタ６０Ｂを介して直列に接続され、信号線６２Ｂ，６４Ｂは、前記車体パネル１３の右側に設けられたグロメット６６Ｂを貫通するようにして前記車室１０とエンジンルーム１４とにまたがって配索されている。

次に、各ユニット１２，１６，１８に対する給電ラインを説明する。

この回路では、電源として、図略のオルタネータのほか、エンジンルーム１４内に配置される前側バッテリー７２Ｆと、車両後部に配置される後側バッテリー７２Ｒとを備え、両バッテリー７２Ｆ，７２Ｒには１２Ｖバッテリー（１４Ｖ系電源）が用いられている。そして、前記オルタネータと前側バッテリー７２Ｆとの間に配電器７４Ｆが介在し、前記オルタネータと後側バッテリー７２Ｒとの間に図略のＤＣ／ＤＣコンバータ及び配電器７４Ｒが介在している。

この回路において、前側バッテリー７２Ｆの出力する電力は、前記配電器７４Ｆから各車載負荷に分配され、さらに、定格電圧が４２Ｖの高電圧負荷に対しては、前記配電器７４Ｆの出力電圧が昇圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ７６Ｆにより昇圧されてから分配される。同様に、後側バッテリー７２Ｒの出力する電力は、前記配電器７４Ｒから各車載負荷に分配され、さらに、定格電圧が４２Ｖの高電圧負荷に対しては、前記配電器７４Ｒの出力電圧が昇圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ７６Ｒにより昇圧されてから分配される。

具体的に、前記配電器７４Ｆの出力端子は、１４Ｖ用電力線（低電圧用電力線）７７Ｆ，７８Ｆを介して前記ステアリング操作モジュール１２のコネクタ３２Ａに接続されるとともに、１４Ｖ用電力線（低電圧用電力線）８２Ｆ，８４Ｆをそれぞれ介してステアリング駆動モジュール１６，１８のコネクタ４４Ａ，５２Ａにそれぞれ接続されている。

前記両電力線７７Ｆ，７８Ｆ同士は前記コネクタ６０Ａによって相互直列に接続されており、電力線７７Ｆは前記グロメット６６Ａを貫通するようにして当該車室１０とエンジンルーム１４とにまたがって配索されている。また、前記配電器７４Ｒの出力端子は、１４Ｖ用電力線（低電圧用電力線）７７Ｒ，７８Ｒを介して前記ステアリング操作モジュール１２のコネクタ３２Ｂに接続されるとともに、１４Ｖ用電力線（低電圧用電力線）８２Ｒ，８３Ｒを介してステアリング駆動モジュール１６のコネクタ４４Ｂに接続され、かつ、１４Ｖ用電力線（低電圧用電力線）８４Ｒ，８５Ｒを介してステアリング駆動モジュール１８のコネクタ５２Ｂにそれぞれ接続されている。

ここで、前記電力線７７Ｒ，７８Ｒ同士はコネクタ８０によって相互直列に接続され、前記電力線８２Ｒ，８３Ｒ同士はコネクタ８５によって相互直列に接続されており、電力線８３Ｒは前述のグロメット６６Ａを貫通するようにして前記車室１０とエンジンルーム１４とにまたがって配索されている。また、前記両電力線８４Ｒ，８５Ｒ同士はコネクタ８６によって相互直列に接続されており、電力線８５Ｒは前記車体パネル１３の右側に設けられたグロメット６６Ｂを貫通するようにして当該車室１０とエンジンルーム１４とにまたがって配索されている。

一方、前記配電器７４Ｆに接続されているＤＣ／ＤＣコンバータ７６Ｆの出力端子は、４２Ｖ用電力線（高電圧用電力線）９４Ｆ，９６Ｆをそれぞれ介して前記ステアリング駆動モジュール１６，１８のコネクタ４４Ａ，５２Ａにそれぞれ接続されている。また、前記配電器７４Ｒに接続されているＤＣ／ＤＣコンバータ７６Ｒの出力端子は、４２Ｖ用電力線（高電圧用電力線）９４Ｒ，９５Ｒを介して前記ステアリング駆動モジュール１６のコネクタ４４Ｂに接続されるとともに、４２Ｖ用電力線（高電圧用電力線）９６Ｒ，９７Ｒを介して前記ステアリング駆動モジュール１８のコネクタ５２Ｂに接続されている。

前記電力線９４Ｒ，９５Ｒ同士は前記コネクタ８５によって相互直列に接続されており、電力線９５Ｒは前記グロメット６６Ａを貫通するようにして車室１０とエンジンルーム１４とにまたがって配索されている。また、前記電力線９６Ｒ，９７Ｒ同士は前記コネクタ８６によって相互直列に接続されており、電力線９７Ｒは前記グロメット６６Ｂを貫通するようにして車室１０とエンジンルーム１４とにまたがって配索されている。

次に、このステアリングシステムの作用を説明する。

図２（ａ）に示すステアリング操作モジュール１２において、３つの制御手段すなわちＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、それぞれ回転操作角センサ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの出力する検出信号（センサが正常であれば互いに同じ信号）に基づいてステアリング制御信号を作成し、同信号を、信号線３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃをそれぞれ通じてコネクタ３２Ａに送るとともに信号線３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃをそれぞれ通じてコネクタ３２Ｂに送る。このように、ステアリング操作モジュール１２では複数の回転操作角センサ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ及びこれに対応する複数の制御手段であるＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが具備されているので、いずれかの回転操作角センサまたはＥＣＵが故障しても、他の回転操作角センサまたはＥＣＵの作動によって正常なステアリング制御信号の出力を続けることができる。

なお、このステアリング操作モジュール１２において行われるフェイルセーフ動作の具体例については後に詳述する。

コネクタ３２Ａから出力されるステアリング制御信号は、図１に示す信号線６１Ａ，６２Ａを通じてステアリング駆動モジュール１６のコネクタ４４Ａに入力されるとともに、信号線６３Ａ，６４Ａを通じてステアリング駆動モジュール１８のコネクタ５２Ａに入力される。また、コネクタ３２Ｂから出力されるステアリング制御信号は、信号線６１Ｂ，６２Ｂを通じてステアリング駆動モジュール１６のコネクタ４４Ｂに入力されるとともに、信号線６３Ｂ，６４Ｂを通じてステアリング駆動モジュール１８のコネクタ５２Ｂに入力される。

図２（ｂ）に示すステアリング駆動モジュール１６においては、コネクタ４４Ａに入力されたステアリング操作信号がそれぞれ信号線４９Ａ，４９Ｂを通じてＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂに入力され、コネクタ４４Ｂに入力されたステアリング操作信号が信号線５０Ａ，５０Ｂを通じてＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂに入力される。このステアリング制御信号が入力されたＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂは、それぞれ当該ステアリング制御信号と操向角センサ４０Ａ，４０Ｂから出力される検出信号（車輪操向角についての検出信号）との比較に基づいてモータ３８Ａ，３８Ｂの駆動をフィードバック制御する。

同様に、同図（ｃ）に示すステアリング駆動モジュール１８においては、コネクタ５２Ａ，５２Ｂそれぞれ入力されたステアリング操作信号が信号線５７，５８を通じて共通のＥＣＵ４２Ｃに入力される。このＥＣＵ４２Ｃも前記ステアリング制御信号と操向角センサ４０Ｃから出力される検出信号（車輪操向角についての検出信号）との対比に基づいてモータ３８Ｃの駆動をフィードバック制御する。

以上のようなモータ３８Ａ〜３８Ｃのフィードバック制御により、ステアリングホイール２０の回転操作角と前輪操向角とを対応させるステアリング動作が実現される。また、そのための電気アクチュエータとして複数のモータ３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが具備され、これらのモータの協働によってステアリング駆動が行われることにより、いずれかのモータが故障してもステアリング操作を続けることが保証される。

なお、これらステアリング駆動モジュール１６，１８において実際に行われるフェイルセーフ動作の具体例についても後に詳述する。

一方、前記各ＥＣＵ４２Ａ，４２Ｂからは、前記各操向角センサ４０Ａ，４０Ｂの検出信号が出力され、この検出信号は、コネクタ４４Ａ→信号線６２Ａ，６１Ａ→コネクタ３２Ａの経路でステアリング操作モジュール１２の各ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに入力されるとともに、コネクタ４４Ｂ→信号線６２Ｂ，６１Ｂ→コネクタ３２Ｂの経路でも前記各ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに入力される。同様に、前記ＥＣＵ４２Ｃからは前記各操向角センサ４０Ｃの検出信号が出力され、この検出信号は、コネクタ５２Ａ→信号線６４Ａ，６３Ａ→コネクタ３２Ａの経路でステアリング操作モジュール１２の各ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに入力されるとともに、コネクタ５２Ｂ→信号線６４Ｂ，６３Ｂ→コネクタ３２Ｂの経路でも前記各ＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに入力される。このステアリング操作モジュール１２のＥＣＵ３０Ａ，３０Ｂは、前記経路で入力される検出操向角に基づき、モータ２６Ａ，２６Ｂの駆動制御、すなわち、ステアリングシャフト２２に与える回転反力の制御を協働して行う。

次に、前記ステアリング操作モジュール１２及びステアリング駆動モジュール１６，１８において行われるフェイルセーフ動作の具体例を説明する。

まず、ステアリング操作モジュール１２において行われるフェイルセーフ動作の具体例を図５に基づいて説明する。なお、以下の説明では、センサ２８Ａ、ＥＣＵ３０Ａ、クラッチ２５Ａ、及びモータ２６Ａによって構成される駆動制御系統を系統Ａ、センサ２８Ｂ、ＥＣＵ３０Ｂ、クラッチ２５Ｂ、及びモータ２６Ｂによって構成される駆動制御系統を系統Ｂ、センサ２８Ｃ及びＥＣＵ３０Ｃによって構成される駆動制御系統を系統Ｃと称する。

通常運転時（ステップＳ１０）においては、全センサ２８Ａ〜２８Ｃ及びＥＣＵ３０Ａ〜３０Ｃが稼動するが、反力駆動系については系統Ａのクラッチ２５Ａが結合状態に切換えられてモータ２６Ａのみが稼動し、クラッチ２５Ｂは開放されてモータ２６Ｂは停止状態とされる。すなわち、モータ２６Ａ単独による反力付与動作が行われ、モータ２６Ｂは予備のモータとされる。

このとき、各ＥＣＵ３０Ａ〜３０Ｃが出力する信号の状態はそれぞれが互いに監視しており、例えば系統Ａに故障が発生した場合（ステップＳ１１）には、そのＥＣＵ３０Ａの出力信号が正常でないことをＥＣＵ３０Ｂ及びＥＣＵ３０Ｃが検知して系統Ａが故障したと判断する。このとき、ＥＣＵ３０Ｂは、例えばＥＣＵ３０Ａの電源供給ラインに設けられたリレーをオフすることによって系統Ａへの電源供給を停止させ、系統Ｂによる反力駆動に切換える。すなわち、クラッチ２５Ｂを結合状態に切換えるとともにモータ２６Ｂを稼動させる。

さらに、系統Ａに加えて系統Ｂが故障した場合（ステップＳ１１ｂ）にはその故障がＥＣＵ３０Ｃにより検知され、系統Ｂへの電源供給が停止される。このとき、ステアリングシャフト２２には反力が与えられなくなるが、ＥＣＵ３０Ｃからステアリング制御信号の出力は続けられる。逆に、系統Ａに加えて系統Ｃが故障した場合（ステップＳ１１ｃ）にはその故障がＥＣＵ３０Ｂにより検知され、系統Ｃへの電源供給が停止される。このとき、モータ２６Ｂによりステアリングシャフト２２の反力駆動は持続され、またＥＣＵ３０Ｂからステアリング制御信号の出力が続けられる。

通常動作時から系統Ｂに故障が発生した場合（ステップＳ１２）には、その故障をＥＣＵ３０Ａ及びＥＣＵ３０Ｃが検知し、ＥＣＵ３０Ａが系統Ｂへの電源供給を停止させるが、モータ２６Ａによるステアリングシャフト２２の反力駆動は続けられる。

さらに、系統Ｂに加えて系統Ａが故障した場合（ステップＳ１２ａ）にはその故障がＥＣＵ３０Ｃにより検知され、系統Ａへの電源供給が停止される。このとき、ステアリングシャフト２２には反力が与えられなくなるが、ＥＣＵ３０Ｃからステアリング制御信号の出力は続けられる。逆に、系統Ｂに加えて系統Ｃが故障した場合（ステップＳ１２ｃ）にはその故障がＥＣＵ３０Ａにより検知され、系統Ｃへの電源供給が停止される。このとき、モータ２６Ａによりステアリングシャフト２２の反力駆動は持続され、またＥＣＵ３０Ａからステアリング制御信号の出力が続けられる。

通常動作時から系統Ｃに故障が発生した場合（ステップＳ１３）には、その故障をＥＣＵ３０Ａ及びＥＣＵ３０Ｂが検知し、ＥＣＵ３０Ａが系統Ｃへの電源供給を停止させるが、モータ２６Ａによるステアリングシャフト２２の反力駆動は続けられる。

さらに、系統Ｃに加えて系統Ａが故障した場合（ステップＳ１３ａ）にはその故障がＥＣＵ３０Ｂにより検知され、系統Ａへの電源供給が停止される。これに伴い、クラッチ２５Ｂが結合されてモータ２５Ｂが駆動され、当該モータ２５Ｂによるステアリングシャフト２２の反力駆動が行われる。また、ステアリング制御信号の出力もＥＣＵ３０Ｂによって続けられる。逆に、系統Ｃに加えて系統Ｂが故障した場合（ステップＳ１３ｂ）にはその故障がＥＣＵ３０Ａにより検知され、系統Ｃへの電源供給が停止される。このとき、モータ２６Ａによりステアリングシャフト２２の反力駆動は持続され、またＥＣＵ３０Ａからステアリング制御信号の出力が続けられる。

次に、ステアリング駆動モジュール１６，１８により構成されるステアリング駆動装置において行われるフェイルセーフ動作の具体例を図６に基づいて説明する。なお、以下の説明では、センサ４０Ａ、ＥＣＵ４２Ａ、クラッチ３９Ａ、及びモータ３８Ａによって構成される駆動制御系統を系統Ａ、センサ４０Ｂ、ＥＣＵ４２Ｂ、クラッチ３９Ｂ、及びモータ３８Ｂによって構成される駆動制御系統を系統Ｂ、センサ４０Ｃ、ＥＣＵ４２Ｃ、クラッチ３９Ｃ、及びモータ３８Ｃによって構成される駆動制御系統を系統Ｃと称する。

通常運転時（ステップＳ２０）においては、全センサ４０Ａ〜４０Ｃ及びＥＣＵ４２Ａ〜４２Ｃが稼動するが、反力駆動系については系統Ａ，Ｂのクラッチ３９Ａ，３９Ｂが結合状態に切換えられてモータ３８Ａ，３８Ｂのみが稼動し、系統Ｃのクラッチ３９Ｃは開放されてモータ３８Ｃは停止状態とされる。すなわち、モータ３８Ａ，３８Ｂが協働してステアリング駆動を行う一方、モータ３８Ｃは予備モータとして待機する。

このとき、各ＥＣＵ４２Ａ〜４２Ｃが出力する信号の状態はそれぞれが互いに監視しており、例えば系統Ａに故障が発生した場合（ステップＳ２１）には、そのＥＣＵ４２Ａの出力信号が正常でないことをＥＣＵ４２Ｂ及びＥＣＵ４２Ｃが検知して系統Ａが故障したと判断する。このとき、ＥＣＵ４２Ｂは、例えばＥＣＵ４２Ａの電源供給ラインに設けられたリレーをオフすることによって系統Ａへの電源供給を停止させ、系統Ｂ，Ｃの協働によるステアリング駆動に切換える。すなわち、クラッチ３９Ｃを結合状態に切換えるとともにモータ３８Ｃを稼動させる。

このとき、モータ３８Ａによる駆動に異常が生じてから予備のモータ３８Ｃの駆動が開始されるまでの間にタイムラグがあるが、その間、駆動力は低いもののモータ３８Ａによるステアリング駆動は続けられるので、使用モータの交代時にステアリング駆動が完全に停止してしまうのを回避することができる。

系統Ａの故障に加えて系統Ｂが故障した場合（ステップＳ２１ｂ）には、その故障がＥＣＵ４２Ｃにより検知され、系統Ｂへの電源供給が停止される。このとき、駆動力は低下するもののモータ３８Ｃ単独でのステアリング駆動は続けられる。逆に、系統Ａに加えて系統Ｃが故障した場合（ステップＳ２１ｃ）にはその故障がＥＣＵ４２Ｂにより検知され、系統Ｃへの電源供給が停止される。このときも、駆動力は低下するもののモータ３８Ｂ単独でのステアリング駆動は続けられる。

同様に、通常運転状態から系統Ｂが故障した場合には（ステップＳ２２）、当該系統Ｂへの電源供給が停止されるとともにクラッチ３９Ｃ及びモータ３８Ｃがオンされて系統Ａ，Ｃによる協働駆動に切換えられる。さらに、系統Ｂに加えて系統Ａが故障した場合には（ステップＳ２２ａ）、当該系統Ａへの電源供給が停止されて系統Ｃ単独でのステアリング駆動が行われる一方、系統Ｂに加えて系統Ｃが故障した場合には（ステップＳ２２ｃ）、当該系統Ｃへの電源供給が停止されて系統Ａ単独でのステアリング駆動が行われる。

一方、通常運転状態から系統Ｃが故障した場合には（ステップＳ２３）、当該系統Ｃへの電源供給が停止されて系統Ｃの稼動が禁止されるが、系統Ａ，Ｂによる協働駆動は変わりなく続けられる。さらに、系統Ｃに加えて系統Ａが故障した場合には（ステップＳ２３ａ）、当該系統Ａへの電源供給が停止されて系統Ｂ単独でのステアリング駆動が行われる一方、系統Ｃに加えて系統Ｂが故障した場合には（ステップＳ２３ｂ）、当該系統Ｂへの電源供給が停止されて系統Ａ単独でのステアリング駆動が続けられる。

なお、本発明に係るステアリング駆動装置において、ステアリング駆動モジュールの具体的な個数は問わず、前記ステアリング駆動モジュール１６のみでもよいし、３以上のステアリング駆動モジュールを具備するようにしてもよい。いずれの場合も、少なくとも一部のステアリング駆動モジュールに複数のステアリング駆動用アクチュエータ及びその駆動制御手段を含ませてこれらを共通の入力部に接続する構成とすることにより、簡素でかつ車載容易な構造としながら、安全性の高いステアリング駆動装置を構築することができる。

また、図例のように前記アクチュエータ及びその駆動制御手段を複数のステアリング駆動モジュール１６，１８に分散させ、両モジュール１６，１８を互いに離れた位置に配置することにより、車両に衝突等が生じたときに全てのアクチュエータ及びその駆動制御手段が同時に故障してしまう確率を有効に低減させることができ、これによってフェイルセーフ機能をより高めることができる。

本発明の実施の形態にかかるステアリングシステムを示す構成図である。 （ａ）は前記ステアリングシステムにおけるステアリング操作モジュールの構成図、（ｂ）（ｃ）は同システムにおけるステアリング駆動モジュールの構成図である。 前記ステアリング操作モジュールの構造を示す斜視図である。 前記ステアリング駆動モジュールの構造を示す斜視図である。 前記ステアリング操作モジュールにおいて行われるフェイルセーフ動作の一例を示す流れ図である。 前記ステアリング駆動モジュールにより構成されるステアリング駆動装置において行われるフェイルセーフ動作の一例を示す流れ図である。

符号の説明

１２ ステアリング操作モジュール
１６，１８ ステアリング駆動モジュール
２６Ａ，２６Ｂ モータ（反力駆動手段）
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ ＥＣＵ（制御手段）
３２Ａ，３２Ｂ コネクタ（出力部）
３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ モータ（アクチュエータ）
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ ＥＣＵ（駆動制御手段）
４４Ａ，４４Ｂ コネクタ（入力部）
５２Ａ，５２Ｂ コネクタ（入力部）

Claims (8)

1. 運転者により操作されるステアリング操作部材と、このステアリング操作部材の操作状態を互いに独立して検出する複数の操作検出手段と、これらの操作検出手段にそれぞれ対応して設けられ、その対応する操作検出手段の検出信号に基づきステアリング制御信号を出力する複数の制御手段と、これらの制御手段に接続され、当該各制御手段でそれぞれ作成されたステアリング制御信号を出力するための出力部とを備えたことを特徴とするステアリング操作モジュール。
2. 請求項１記載のステアリング操作モジュールにおいて、共通のステアリング操作部材に操作反力を加えるための複数の反力駆動手段が少なくとも一部の各制御手段に対応して設けられ、その対応する制御手段が前記反力駆動手段の動作を制御するように構成されていることを特徴とするステアリング操作モジュール。
3. 請求項１または２記載のステアリング操作モジュールにおいて、前記各制御手段は、他の制御手段の動作の正常性を監視し、当該動作が異常であると判定した制御手段の動作を強制停止させるように構成されていることを特徴とするステアリング操作モジュール。
4. 車輪の操向角を変化させる複数のアクチュエータと、これらのアクチュエータにそれぞれ対応して設けられ、入力されるステアリング制御信号に基づいて対応するアクチュエータの駆動を制御する複数の駆動制御手段とを備え、かつ、これらの駆動制御手段の少なくとも一部であって複数の駆動制御手段が当該駆動制御手段にステアリング制御信号を入力するための共通の入力部に接続されることによりステアリング駆動モジュールを構成していることを特徴とするステアリング駆動装置。
5. 請求項４記載のステアリング駆動装置において、互いに離れた位置に配置される複数のステアリング駆動モジュールを備え、各ステアリング駆動モジュールは、車輪の操向角を変化させるアクチュエータと、入力されるステアリング制御信号に基づいて前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段とを含んでおり、かつ、当該ステアリング駆動モジュールのうちの少なくとも一部のステアリング駆動モジュールに複数のアクチュエータ及びこれに対応する駆動制御手段が含まれていて、これらの駆動制御手段が共通の入力部に接続されていることを特徴とするステアリング駆動装置。
6. 請求項４または５記載のステアリング駆動装置において、前記各駆動制御手段は、他の駆動制御手段の動作の正常性を監視し、当該動作が異常であると判定した駆動制御手段によるアクチュエータの制御動作を強制停止させるように構成されていることを特徴とするステアリング駆動装置。
7. 請求項４〜６のいずれかに記載のステアリング駆動装置において、前記アクチュエータのうちの一部のアクチュエータであってかつ複数のアクチュエータが協働して車輪の操向角を変化させるように構成されていることを特徴とするステアリング駆動装置。
8. 請求項１〜３のいずれかに記載のステアリング操作モジュールと、請求項４〜７のいずれかに記載のステアリング駆動装置とを備え、前記ステアリング操作モジュールの出力部から出力されたステアリング制御信号が前記ステアリング駆動装置の入力部を通じて当該ステアリング駆動装置の駆動制御手段に入力されるように構成されていることを特徴とするステアリングシステム。