JP2006182302A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに接続し、反力を付与する反力アクチュエータと、操向輪を転舵するラックと、前記ラックに設けられる転舵アクチュエータと、クラッチを介して前記ステアリングシャフトと前記ラックとを接続するバックアップ機構と、を有する車両用操舵装置において、前記ステアリングシャフトの状態を検出する第1検出手段と、前記ラックの状態を検出する第2検出手段を設け、前記クラッチは、前記操舵装置の電源がオフされているときは締結状態であり、前記電源がオンされたとき、前記転舵アクチュエータを駆動し、前記第1検出手段及び/又は前記第2検出手段の検出値に基づいて前記バックアップ機構の作動を確認するバックアップ作動確認手段を設けた。
【選択図】 図2
Description
実施例1につき図1ないし図7に基づき説明する。図1は実施例1の車両用操舵装置のシステム構成図である。運転者が操舵量を入力する操舵入力手段として、ステアリングホイール1と、車体側に回転可能に支持されるとともにステアリングホイール1に接続されたステアリングシャフト2を有する。また、ステアリングシャフト2上には、運転者の操舵量としての操舵角を検出する操舵角センサ8と、運転者の操舵量としての操舵トルクを検出するトルクセンサ9を有する。
図2はコントロールユニット14の構成を表すブロック図である。コントロールユニット14は、ステアバイワイヤ制御部141、クラッチ制御部142、誤差判断部143、フェールセーフ処理部144を有する。
バックアップ機構7が正常に作動するかを判定するため、誤差判断部143においてイニシャルチェック制御を行う。停車時のフェールに備えてマニュアルステアを確保するため、イグニッションOFF時において電磁クラッチ6は締結状態とされている。実施例1では、まず反力モータ3に任意のトルクTを発生させ、転舵モータ5にも同一トルク値Tを発生させる。このとき、トルクTは、操向輪20が転舵しない範囲、具体的には操向輪20の路面反力トルクよりも小さなトルクを与える。これにより、イニシャルチェック制御によって操向輪20が転舵することがなく、運転者に違和感を与えることがない。
図3は、実施例1におけるイニシャルチェック制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップにつき説明する。
実施例1では、バックアップ機構7が正常に作動するかを判定するため、反力モータ3及び転舵モータ5に同一トルク値Tを発生させて操舵側トルクセンサ9及び転舵側トルクセンサ12の検出値T1,T2を比較し、T1とT2の誤差が所定範囲内であれば、操舵側と転舵側のトルク伝達がバックアップ機構7を介して正常に行われていると判断して通常のステアバイワイヤ制御を実行する。誤差が所定範囲外、具体的には、バックアップ機構7を介してトルクの伝達が行われておらず、検出値T1,T2の絶対値の和が2Tであれば、バックアップ機構7を介したトルク伝達が正常に行われずマニュアルステアが確保できないと判断し、フェールセーフ処理を行うこととした。
バックアップ機構7が正常に作動するかを判定するため、誤差判断部143においてイニシャルチェック制御を行う。停車時のフェールに備えてマニュアルステアを確保するため、イグニッションOFF時において電磁クラッチ6は締結状態とされている。実施例2では、まず反力モータ3に任意のトルクTを発生させ、転舵モータ5にも同一トルク値Tを発生させる。
図4は、実施例2におけるイニシャルチェック制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップにつき説明する。
実施例2においては、ラック4に作用するトルクT2は転舵側トルクセンサ12によってバックアップ機構7の正常・異常作動を検出する。転舵側トルクセンサ12の検出値T2が−εt≦T2≦εtの範囲内であれば、バックアップ機構7は正常であると判断して通常のステアバイワイヤ制御を実行する。転舵側トルクセンサ12の検出値T2が所定誤差±εtを超過する、または操舵角センサ8の検出値Nsが各モータ3,5の回転誤差εsを超過すればバックアップ機構7の異常を検出してフェールセーフ処理を行うこととした。
バックアップ機構7が正常でマニュアルステアが確保できている状態では、反力モータ3のトルクはバックアップ機構7を介して転舵側の各部材に伝達する。したがって、実施例3では反力モータ3(または転舵モータ5)のみを駆動した際、反力モータ3とロック機構30との間に発生するトルクを検出可能であるため、操舵側及び転舵側トルクセンサ9,12の検出値がほぼ同一値と判断された場合、バックアップ機構7は正常であると判断する。
図6は、実施例3におけるイニシャルチェック制御処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS301〜ステップS303は、実施例1におけるステップS101〜ステップS103と同様である。
実施例3では反力モータ3のみを駆動し、操舵側及び転舵側トルクセンサ9,12により検出されたトルクT1,T2の誤差が所定値εT未満であれば、バックアップ機構7を介して操舵側と転舵側のトルク伝達が正常に行われていると判断し、通常のステアバイワイヤ制御を実行する。所定値εT以上であれば、操舵側トルクセンサ9のみトルク値が出力され、転舵側トルクセンサ12のトルク値が出力されておらず、バックアップ機構7を介したトルク伝達が正常に行われていないと判断し、車両発進禁止や警報装置の作動など、フェールセーフ処理を行うこととした。
図7は、実施例2におけるイニシャルチェック制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップにつき説明する。
実施例4においては、実施例4における誤差判断部143は、反力モータ3のみ駆動し、
転舵側トルクセンサ12の検出値T2が正の値であれば、バックアップ機構7は正常であると判断して通常のステアバイワイヤ制御を実行する。転舵側トルクセンサ12の検出値T2が0、または操舵角センサ8の検出値Nsが転舵側トルクセンサ12の捩れ角εsを超過すればバックアップ機構7の異常を検出してフェールセーフ処理を行うこととした。
図8は、実施例5におけるイニシャルチェック制御処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS501〜ステップS503は、実施例1におけるステップS101〜ステップS103と同様である。
実施例5では転舵モータ3のみを駆動し、操舵側及び転舵側トルクセンサ9,12により検出されたトルクT1,T2の誤差が所定範囲内(転舵モータトルクTに対し、操舵側及び転舵側の2つのトルクセンサにより捩れを検出するため、各トルクセンサ9,12で検出されるトルクは略T/2となる)であれば、バックアップ機構7を介して操舵側と転舵側のトルク伝達が正常に行われていると判断し、通常のステアバイワイヤ制御を実行する。所定範囲外であれば、バックアップ機構7を介したトルク伝達が正常に行われていないと判断し、車両発進禁止や警報装置の作動など、フェールセーフ処理を行うこととした。
バックアップ機構7が正常であれば、電磁クラッチ6締結時に転舵モータ5を回転させるとバックアップ機構7を介して反力モータ3にも回転が伝達される。このとき操舵側と転舵側の減速比をrとすれば、転舵モータ5の回転角θ2に対し反力モータ3の回転角はθ2/rとなる。
図9は、実施例6におけるイニシャルチェック制御処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS601〜ステップS603は、図3のフローチャートにおけるステップS101〜ステップS103と同様である。
実施例6ではまず転舵モータ5を回転させ、この転舵モータ5の回転角θ2に対応する所定値Nθ2と、バックアップ機構7を介して回転される反力モータ3の回転角θ1を比較し、転舵モータ5の回転によって反力モータ3が回される角度θ2/rが所定値Nθ2以上かどうかを判断する。
以上、本発明の車両用操舵装置を実施例1ないし実施例7に基づき説明してきたが、具体的な構成についてはこれらに限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り設計の変更や追加等は許容される。
2 ステアリングシャフト
2 回転角センサ
3 反力モータ
4 ステアリングラック
5 転舵モータ
6 電磁クラッチ
7 バックアップ機構
7a ステアリング側ケーブルプーリ
7b 操向輪側ケーブルプーリ
7c,7d ケーブル
8 操舵角センサ
9 操舵側トルクセンサ
10 操舵側レゾルバ
11 転舵側レゾルバ
11 転舵モータ
12 転舵側トルクセンサ
13 ロータリエンコーダ
14 コントロールユニット
15 ピニオンシャフト
20 操向輪
21 警報ランプ
30 ロック機構
141 ステアバイワイヤ制御部
142 クラッチ制御部
143 誤差判断部
144 フェールセーフ処理部
Claims (12)
- ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに接続し、反力を付与する反力アクチュエータと、
操向輪を転舵するラックと、
前記ラックに設けられる転舵アクチュエータと、
クラッチを介して前記ステアリングシャフトと前記ラックとを接続するバックアップ機構と、
を有する車両用操舵装置において、
前記ステアリングシャフトの状態を検出する第1検出手段と、前記ラックの状態を検出する第2検出手段を設け、
前記クラッチは、前記操舵装置の電源がオフされているときは締結状態であり、
前記電源がオンされたとき、前記転舵アクチュエータを駆動し、前記第1検出手段及び/又は前記第2検出手段の検出値に基づいて前記バックアップ機構の作動を確認するバックアップ作動確認手段を設けたこと
を特徴とする車両用操舵装置。 - ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに接続し、反力を付与する反力アクチュエータと、
操向輪を転舵するラックと、
前記ラックに設けられる転舵アクチュエータと、
クラッチを介して前記ステアリングシャフトと前記ラックとを接続するバックアップ機構と、
を有する車両用操舵装置において、
前記ステアリングシャフトの状態を検出する第1検出手段と、前記ラックの状態を検出する第2検出手段を設け、
前記クラッチは、前記操舵装置の電源がオフされているときは締結状態であり、
前記電源がオンされたとき、前記反力アクチュエータを駆動し、前記第1検出手段及び/又は前記第2検出手段の検出値に基づいて前記バックアップ機構の作動を確認するバックアップ作動確認手段を設けたこと
を特徴とする車両用操舵装置。 - ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに接続し、反力を付与する反力アクチュエータと、
操向輪を転舵するラックと、
前記ラックに設けられる転舵アクチュエータと、
クラッチを介して前記ステアリングシャフトと前記ラックとを接続するバックアップ機構と、
を有する車両用操舵装置において、
前記ステアリングシャフトの状態を検出する第1検出手段と、前記ラックの状態を検出する第2検出手段を設け、
前記クラッチは、前記操舵装置の電源がオフされているときは締結状態であり、
前記電源がオンされたとき、前記反力アクチュエータと前記転舵アクチュエータの双方を、それぞれのトルクが相殺する方向に同一トルクを付与するよう駆動し、前記第1検出手段及び/又は前記第2検出手段の検出値に基づいて前記バックアップ機構の作動を確認するバックアップ作動確認手段を設けたこと
を特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし3いずれかに記載の車両用操舵装置において、
前記ステアリングシャフトの回転を拘束するロック機構を設けたこと
を特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし4いずれかに記載の車両用操舵装置において、
前記バックアップ作動確認手段は、前記第2検出手段により検出されたトルクが所定値以上のときは正常作動と判断し、所定値未満のときは異常作動と判断すること
を特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項4に記載の車両用操舵装置において、
前記バックアップ作動確認手段は、前記第1検出手段により検出されたトルクが所定値以上のときは正常作動と判断し、所定値未満のときは異常作動と判断すること
を特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1に記載の車両用操舵装置において、
前記バックアップ作動確認手段は、前記第1検出手段により検出された操舵角が所定値以上のときは正常作動と判断し、所定値未満のときは異常作動と判断すること
を特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2または3に記載の車両用操舵装置において、
前記バックアップ作動確認手段は、前記第1検出手段により検出された操舵角が所定値以上のときは異常作動と判断し、所定値未満のときは正常作動と判断すること
を特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし8いずれかに記載の車両用操舵装置において、
前記第1検出手段を、前記ステアリングホイールと前記反力アクチュエータの間のトルクを検出する手段としたこと
を特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項9に記載の車両用操舵装置において、
前記反力アクチュエータは電動モータであり、
前記第1検出手段は、前記電動モータの電流値に基づいて前記ステアリングシャフトのトルクを検出すること
を特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし10いずれかに記載の車両用操舵装置において、
前記第2検出手段を、前記ラックと前記転舵アクチュエータの間のトルクを検出する手段としたこと
を特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項11に記載の車両用操舵装置において、
前記転舵アクチュエータは電動モータであり、
前記第2検出手段は、前記電動モータの電流値に基づいて前記ラックのトルクを検出すること
を特徴とする車両用操舵装置。
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