JP2007269219A - Vehicular steering device - Google Patents

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Takayuki Ota
貴之 太田
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JTEKT Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular steering device capable of consistently continuing the steering angle control even when an abnormality occurs in a steering sensor. <P>SOLUTION: A microcomputer 31 has an abnormality detection unit 40 for detecting an abnormality of a steering sensor. When an abnormality of the steering sensor is detected by the abnormality detection unit 40, the output of the motor control signal, i.e., the variable control of the transmission ratio is continued by using the pinion angle θp detected by a torque sensor in place of the steering angle θs. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用操舵装置に関するものである。   The present invention relates to a vehicle steering apparatus.

近年、車両用操舵装置には、ステアリング操作に基づく第1の舵角にモータ駆動に基づく第2の舵角を上乗せすることにより操舵角と転舵角との間の伝達比を可変させる伝達比可変機能、或いは運転者に代わって自動的に操縦を行う自動操縦機能等、自動的に転舵輪の舵角を制御する舵角制御機能を備えたものがある。そして、多くの場合、こうした舵角制御は、ステアリングセンサにより検出される操舵角に基づいて行われる(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−170129号公報
In recent years, a vehicle steering apparatus has a transmission ratio that varies a transmission ratio between a steering angle and a steering angle by adding a second steering angle based on a motor drive to a first steering angle based on a steering operation. There are some equipped with a rudder angle control function for automatically controlling the rudder wheel steering angle, such as a variable function or an automatic steering function for automatically maneuvering on behalf of the driver. In many cases, such steering angle control is performed based on the steering angle detected by the steering sensor (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-170129 A

しかしながら、上記従来の構成では、ステアリングセンサに異常が発生した場合、その舵角制御を停止せざるを得ない。このため、例えば、上記の伝達比可変制御では、その制御停止によりモータ駆動による上乗せ分の舵角が固定され、ステアリング中立位置と転舵輪の中立位置とにずれが生ずる等の問題が発生する可能性があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。   However, in the above conventional configuration, if an abnormality occurs in the steering sensor, the steering angle control must be stopped. For this reason, for example, in the transmission ratio variable control described above, the steering angle corresponding to the addition by the motor drive is fixed by stopping the control, and a problem such as a deviation between the steering neutral position and the neutral position of the steered wheels may occur. In this respect, there was still room for improvement.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ステアリングセンサの異常発生時においても、安定的に舵角制御を継続可能な車両用操舵装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus capable of stably continuing steering angle control even when an abnormality occurs in a steering sensor. It is in.

上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、ステアリングと転舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に設けられモータ駆動により前記転舵輪の転舵角を変更可能な駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、ステアリングセンサにより検出される操舵角に基づいて前記駆動手段の作動を制御する車両用操舵装置であって、前記ステアリングセンサの異常を検知する異常検知手段と、前記転舵角又は該転舵角を規定する前記操舵伝達系の状態量を検出可能な検出手段とを備え、前記制御手段は、前記ステアリングセンサの異常が検知された場合には、前記検出手段により検出された値に基づいて前記駆動手段の作動を制御すること、を要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a driving means that is provided in the middle of a steering transmission system that connects a steering wheel and a steered wheel and that can change the steered angle of the steered wheel by motor driving. And a control means for controlling the drive means, the control means being a vehicle steering device for controlling the operation of the drive means based on a steering angle detected by a steering sensor, wherein the steering sensor An abnormality detection means for detecting an abnormality and a detection means capable of detecting the steering angle or a state quantity of the steering transmission system that defines the steering angle, and the control means detects an abnormality of the steering sensor. In this case, the gist is to control the operation of the driving means based on the value detected by the detecting means.

即ち、操舵角は、操舵伝達系を介して転舵角に反映される。従って、転舵角又は該転舵角を規定する前記操舵伝達系の状態量により操舵角を推定することが可能であり、この推定される操舵角を用いることで、ステアリングセンサの異常により正しい操舵角が検出できない状態となっても安定的に舵角制御を継続することができる。   That is, the steering angle is reflected on the turning angle via the steering transmission system. Therefore, it is possible to estimate the steering angle from the steering angle or the state quantity of the steering transmission system that defines the steering angle. By using this estimated steering angle, correct steering due to an abnormality in the steering sensor can be performed. Even if the angle cannot be detected, the steering angle control can be stably continued.

請求項2に記載の発明は、前記駆動手段は、ステアリング操作に基づく転舵輪の第1の舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第2の舵角を上乗せすることにより前記操舵角と前記転舵角との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置であること、を要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, the driving means adds the second steering angle of the steered wheel based on motor drive to the first steered angle of the steered wheel based on a steering operation, thereby adding the steering angle and the steering angle. The gist is that it is a transmission ratio variable device that varies the transmission ratio between the turning angle.

即ち、このような伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置においては、転舵角は、ステアリング操作に基づく第1の舵角とモータ駆動に基づく第2の舵角との和である。従って、転舵角(又は転舵角を規定する前記操舵伝達系の状態量)とモータ制御量により操舵角を推定することが可能である。そして、その推定された操舵角を用いて伝達比可変制御を続行することで、制御停止に伴う第2の舵角の固定によってステアリング中立位置と転舵輪の中立位置とにずれが生ずる問題を回避して、良好な操舵特性を維持することができる。   In other words, in the vehicle steering apparatus provided with such a transmission ratio variable device, the turning angle is the sum of the first steering angle based on the steering operation and the second steering angle based on the motor drive. Therefore, the steering angle can be estimated from the turning angle (or the state quantity of the steering transmission system that defines the turning angle) and the motor control amount. Then, by continuing the transmission ratio variable control using the estimated steering angle, it is possible to avoid the problem that a deviation occurs between the steering neutral position and the neutral position of the steered wheels due to the fixation of the second steering angle when the control is stopped. Thus, good steering characteristics can be maintained.

請求項3に記載の発明は、前記操舵伝達系の途中に設けられ、モータ駆動により前記操舵伝達系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置を備え、前記検出手段は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ又は前記電動パワーステアリング装置に設けられたモータ回転角センサであること、を要旨とする。   The invention according to claim 3 is provided with an electric power steering device that is provided in the middle of the steering transmission system and applies an assist force for assisting a steering operation to the steering transmission system by driving a motor. The gist of the invention is a torque sensor for detecting a steering torque or a motor rotation angle sensor provided in the electric power steering apparatus.

上記構成によれば、広く用いられる電動パワーステアリング装置を備えたものであれば、特に新たな装備を追加することなく、上記のようなステアリングセンサ異常時のフェールセーフ制御を実施することができる。   According to the above configuration, the fail-safe control at the time of abnormality of the steering sensor as described above can be performed without adding any new equipment as long as it has a widely used electric power steering device.

本発明によれば、ステアリングセンサの異常発生時においても、安定的に舵角制御を継続可能な車両用操舵装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a vehicle steering apparatus capable of stably continuing steering angle control even when an abnormality occurs in a steering sensor.

以下、本発明を伝達比可変機能を備えた車両用操舵装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1は、本実施形態の車両用操舵装置1の概略構成図である。同図に示すように、ステアリング2が固定されたステアリングシャフト3は、ラック&ピニオン機構4を介してラック5に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラック&ピニオン機構4によりラック5の往復直線運動に変換される。そして、このラック5の往復直線運動により転舵輪6の舵角、即ち転舵角が可変することにより、車両の進行方向が変更される。即ち、本実施形態では、ステアリングシャフト3、ラック&ピニオン機構4、及びラック5(並びに詳述しないタイロッドやナックルアーム等)により、ステアリング2と転舵輪6とを連結する操舵伝達系が構成されている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a vehicle steering apparatus having a variable transmission ratio function will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle steering apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in the figure, the steering shaft 3 to which the steering wheel 2 is fixed is connected to a rack 5 via a rack and pinion mechanism 4, and the rotation of the steering shaft 3 accompanying the steering operation is performed by the rack and pinion mechanism 4. Is converted into a reciprocating linear motion of the rack 5. Then, by changing the rudder angle of the steered wheels 6, that is, the steered angle, by the reciprocating linear movement of the rack 5, the traveling direction of the vehicle is changed. That is, in the present embodiment, a steering transmission system that connects the steering wheel 2 and the steered wheels 6 is configured by the steering shaft 3, the rack and pinion mechanism 4, and the rack 5 (and tie rods, knuckle arms and the like not described in detail). Yes.

本実施形態の車両用操舵装置1は、ステアリング2の舵角(操舵角)に対する転舵輪6の伝達比(ギヤ比)を可変させる伝達比可変装置としてのギヤ比可変アクチュエータ7と、該ギヤ比可変アクチュエータ7の作動を制御するIFSECU8とを備えている。   The vehicle steering apparatus 1 of the present embodiment includes a gear ratio variable actuator 7 serving as a transmission ratio variable apparatus that varies the transmission ratio (gear ratio) of the steered wheels 6 with respect to the steering angle (steering angle) of the steering 2, and the gear ratio. And an IFSECU 8 for controlling the operation of the variable actuator 7.

詳述すると、ステアリングシャフト3は、ステアリング2が連結された第1シャフト9とラック&ピニオン機構4に連結される第2シャフト10とからなり、ギヤ比可変アクチュエータ7は、第1シャフト9及び第2シャフト10を連結する差動機構11と、該差動機構11を駆動するモータ12とを備えている。そして、図2に示すように、ギヤ比可変アクチュエータ7は、ステアリング操作に伴う第1シャフト9の回転(操舵角θs)に、モータ駆動に基づく回転(ACT回転角θvg)を上乗せして第2シャフト10に伝達することにより、ラック&ピニオン機構4に入力される同第2シャフト10の回転(即ち転舵角を規定するピニオン角θp)を増速(又は減速)する。   More specifically, the steering shaft 3 includes a first shaft 9 to which the steering 2 is connected and a second shaft 10 to be connected to the rack and pinion mechanism 4. The variable gear ratio actuator 7 includes the first shaft 9 and the first shaft 9. A differential mechanism 11 that couples the two shafts 10 and a motor 12 that drives the differential mechanism 11 are provided. As shown in FIG. 2, the gear ratio variable actuator 7 adds the rotation (ACT rotation angle θvg) based on the motor drive to the rotation (steering angle θs) of the first shaft 9 that accompanies the steering operation. By transmitting to the shaft 10, the rotation (that is, the pinion angle θp that defines the turning angle) of the second shaft 10 input to the rack and pinion mechanism 4 is increased (or decelerated).

つまり、図3(a)(b)に示すように、ギヤ比可変アクチュエータ7は、ステアリング操作に基づく転舵輪6の舵角(ステア転舵角θts)にモータ駆動に基づく転舵輪の舵角(ACT角θta)を上乗せすることにより、操舵角θsに対する転舵輪6の転舵角θtの比率、即ち伝達比(ギヤ比)を可変させる。そして、制御手段としてのIFSECU8は、モータ12に対する駆動電力の供給を通じてギヤ比可変アクチュエータ7を制御し、これにより操舵角θsと転舵角θtとの間の伝達比(ギヤ比)を制御する(伝達比可変制御)。   That is, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the gear ratio variable actuator 7 has a steered angle of steered wheels (steered steered angle θts) based on a steering operation (steered steered angle θts). By adding ACT angle θta), the ratio of the turning angle θt of the steered wheels 6 to the steering angle θs, that is, the transmission ratio (gear ratio) is varied. The IFSECU 8 serving as the control means controls the gear ratio variable actuator 7 through the supply of driving power to the motor 12, thereby controlling the transmission ratio (gear ratio) between the steering angle θs and the turning angle θt ( Variable transmission ratio control).

尚、この場合における「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。また、「操舵角θsに対する転舵角θtのギヤ比」をオーバーオールギヤ比(操舵角θs/転舵角θt)で表した場合、ステア転舵角θtsと同方向のACT角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は小さくなる(転舵角θt大、図3(a)参照)。そして、逆方向のACT角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は大きくなる(転舵角θt小、図3(b)参照)。そして、本実施形態では、ステア転舵角θtsが第1の舵角を構成し、ACT角θtaが第2の舵角を構成する。   In this case, “addition” is defined to include not only addition but also subtraction, and so on. Further, when the “gear ratio of the steering angle θt to the steering angle θs” is expressed as an overall gear ratio (steering angle θs / steering angle θt), the ACT angle θta in the same direction as the steering angle θts should be added. Thus, the overall gear ratio becomes small (the turning angle θt is large, see FIG. 3A). Then, the overall gear ratio is increased by adding the ACT angle θta in the opposite direction (small turning angle θt, see FIG. 3B). In this embodiment, the steer turning angle θts constitutes the first rudder angle, and the ACT angle θta constitutes the second rudder angle.

また、図1に示すように、車両用操舵装置1は、操舵伝達系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与可能な電動パワーステアリング装置を構成するEPSアクチュエータ17と、該EPSアクチュエータ17の作動を制御するEPSECU18とを備えている。   As shown in FIG. 1, the vehicle steering apparatus 1 includes an EPS actuator 17 that constitutes an electric power steering apparatus that can apply an assist force for assisting a steering operation to the steering transmission system, and the EPS actuator 17. EPSECU 18 for controlling the operation.

本実施形態のEPSアクチュエータ17は、その駆動源であるモータ22がラック5に設けられた所謂ラック型のEPSアクチュエータであり、モータ22が発生するアシストトルクは、ボール螺子機構(図示略)を介してラック5に伝達される。そして、EPSECU18は、このモータ22が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する(パワーアシスト制御)。   The EPS actuator 17 of the present embodiment is a so-called rack-type EPS actuator in which a motor 22 as a driving source is provided on the rack 5, and assist torque generated by the motor 22 is via a ball screw mechanism (not shown). To the rack 5. The EPS ECU 18 controls the assist force applied to the steering system by controlling the assist torque generated by the motor 22 (power assist control).

本実施形態では、上記のギヤ比可変アクチュエータ7を制御するIFSECU8、及びEPSアクチュエータ17を制御するEPSECU18は、車内ネットワーク(CAN:Controller Area Network)23を介して接続されており、該車内ネットワーク23には、車両状態量を検出するための複数のセンサが接続されている。具体的には、車内ネットワーク23には、ステアリングセンサ24、トルクセンサ25、及び車速センサ26が接続されており、これら各センサにより検出される操舵角θs、操舵トルクτ、及び車速Vは、車内ネットワーク23を介してIFSECU8及びEPSECU18に入力される。そして、IFSECU8及びEPSECU18は、車内ネットワーク23を介して相互通信を行うことにより、上記の伝達比可変制御及びパワーアシスト制御を統合的に実行する。   In the present embodiment, the IFSECU 8 that controls the gear ratio variable actuator 7 and the EPSECU 18 that controls the EPS actuator 17 are connected via an in-vehicle network (CAN: Controller Area Network) 23. Are connected to a plurality of sensors for detecting the vehicle state quantity. Specifically, a steering sensor 24, a torque sensor 25, and a vehicle speed sensor 26 are connected to the in-vehicle network 23, and the steering angle θs, the steering torque τ, and the vehicle speed V detected by each of these sensors The data is input to the IFSECU 8 and the EPSECU 18 via the network 23. Then, the IFSECU 8 and EPSECU 18 perform the transmission ratio variable control and the power assist control in an integrated manner by performing mutual communication via the in-vehicle network 23.

尚、本実施形態では、トルクセンサ25には、回転角の検出が可能な周知のツインレゾルバ型のトルクセンサが採用されており、同トルクセンサ25は、ラック&ピニオン機構4近傍の第2シャフト10に設けられている。そして、後述するフェールセーフ制御には、この検出手段としてのトルクセンサ25が検出するピニオン角θpを利用する構成となっている。   In this embodiment, the torque sensor 25 employs a known twin resolver type torque sensor capable of detecting the rotation angle, and the torque sensor 25 is a second shaft in the vicinity of the rack and pinion mechanism 4. 10 is provided. And in the fail safe control mentioned later, it is the structure using the pinion angle | corner (theta) p which the torque sensor 25 as this detection means detects.

次に、本実施形態の車両用操舵装置における伝達比可変制御の態様について説明する。
図4は、本実施形態における伝達比可変制御の態様を示す制御ブロック図である。尚、以下に示す各制御ブロックは、IFSECU8に備えられたマイコン31が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。
Next, the aspect of transmission ratio variable control in the vehicle steering apparatus of the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a control block diagram showing an aspect of transmission ratio variable control in the present embodiment. Each control block shown below is realized by a computer program executed by the microcomputer 31 provided in the IFSECU 8.

同図に示すように、IFSECU8は、モータ制御信号を出力するマイコン31と、モータ制御信号に基づいてギヤ比可変アクチュエータ7のモータ12に駆動電力を供給する駆動回路32とを備えている。   As shown in the figure, the IFSECU 8 includes a microcomputer 31 that outputs a motor control signal, and a drive circuit 32 that supplies drive power to the motor 12 of the gear ratio variable actuator 7 based on the motor control signal.

マイコン31は、目標ACT回転角演算部33を備えており、同目標ACT回転角演算部33は、車速V及びステアリングセンサ24により検出された操舵角θsに基づいてギヤ比可変アクチュエータ7の制御目標量である目標ACT回転角θvg*を演算する。そして、マイコン31は、この目標ACT回転角演算部33において演算された目標ACT回転角θvg*に実際のACT回転角θvgを追従させるべくフィードバック制御演算を行うことによりモータ制御信号を生成する。   The microcomputer 31 includes a target ACT rotation angle calculation unit 33. The target ACT rotation angle calculation unit 33 controls the control target of the gear ratio variable actuator 7 based on the vehicle speed V and the steering angle θs detected by the steering sensor 24. A target ACT rotation angle θvg * which is a quantity is calculated. The microcomputer 31 generates a motor control signal by performing a feedback control calculation so that the actual ACT rotation angle θvg follows the target ACT rotation angle θvg * calculated by the target ACT rotation angle calculation unit 33.

詳述すると、目標ACT回転角演算部33は、目標ギヤ比演算部34と、修正舵角比演算部35とを備えており、目標ギヤ比演算部34は、車速Vに基づいて目標ギヤ比Rgを演算し、修正舵角比演算部35は、その演算された目標ギヤ比Rgに基づいて修正舵角比αを演算する。尚、修正舵角比αは、操舵角θsを「1」とした場合のモータ駆動による上乗せ分の比率を示す値である。修正舵角比演算部35により演算された修正舵角比αは、操舵角θsとともに乗算器36に入力される。そして、目標ACT回転角演算部33は、この乗算器36において操舵角θsに修正舵角比αを乗ずることにより目標ACT回転角θvg*を生成する。   More specifically, the target ACT rotation angle calculation unit 33 includes a target gear ratio calculation unit 34 and a modified steering angle ratio calculation unit 35, and the target gear ratio calculation unit 34 is based on the vehicle speed V. Rg is calculated, and the corrected rudder angle ratio calculation unit 35 calculates the corrected rudder angle ratio α based on the calculated target gear ratio Rg. The corrected rudder angle ratio α is a value indicating the ratio of the added amount by the motor drive when the steering angle θs is “1”. The corrected steering angle ratio α calculated by the corrected steering angle ratio calculation unit 35 is input to the multiplier 36 together with the steering angle θs. Then, the target ACT rotation angle calculation unit 33 generates the target ACT rotation angle θvg * by multiplying the steering angle θs by the corrected steering angle ratio α in the multiplier 36.

また、マイコン31には、モータ12に設けられた回転角センサ37が検出するモータ回転角θmに基づき演算されるACT回転角θvgが入力されるようになっており、目標ACT回転角演算部33において演算された目標ACT回転角θvg*は、このACT回転角θvgとともにF/B制御演算部38に入力される。F/B制御演算部38は、目標ACT回転角θvg*と目標ACT回転角θvg*との偏差に基づくフィードバック演算によりモータ12に対する電力供給の目標値である電流指令εを演算してモータ制御信号出力部39に出力する。そして、モータ制御信号出力部39は、電流指令εに基づき生成されたモータ制御信号を駆動回路32に出力し、そのモータ制御信号に基づく駆動電力がモータ12に供給されることにより、同モータ12、即ちギヤ比可変アクチュエータ7の作動が制御されるようになっている。   Further, the microcomputer 31 receives an ACT rotation angle θvg calculated based on the motor rotation angle θm detected by the rotation angle sensor 37 provided in the motor 12, and the target ACT rotation angle calculation unit 33. The target ACT rotation angle θvg * calculated in is input to the F / B control calculation unit 38 together with the ACT rotation angle θvg. The F / B control calculation unit 38 calculates a current command ε that is a target value of power supply to the motor 12 by feedback calculation based on a deviation between the target ACT rotation angle θvg * and the target ACT rotation angle θvg *, and outputs a motor control signal. Output to the output unit 39. The motor control signal output unit 39 outputs a motor control signal generated based on the current command ε to the drive circuit 32, and the drive power based on the motor control signal is supplied to the motor 12, whereby the motor 12 That is, the operation of the gear ratio variable actuator 7 is controlled.

(フェールセーフ制御)
次に、本実施形態の車両用操舵装置におけるステアリングセンサの異常時のフェールセーフ制御の態様について説明する。
(Fail-safe control)
Next, an aspect of fail-safe control when the steering sensor is abnormal in the vehicle steering device of the present embodiment will be described.

図4に示すように、マイコン31は、ステアリングセンサ24の異常を検知する異常検知部40を備えている。尚、本実施形態では、異常検知部40には、操舵角θsが入力されるようになっており、同異常検知部40は、入力される操舵角θsが不連続に変化した場合、又は取り得ない値となった場合に、ステアリングセンサ24に異常が発生したものと判定する。そして、マイコン31は、この異常検知部40によりステアリングセンサ24の異常が検知された場合には、操舵角θsに代えてトルクセンサ25により検出されたピニオン角θpを用いることにより、モータ制御信号の出力、即ち伝達比可変制御を続行する。   As shown in FIG. 4, the microcomputer 31 includes an abnormality detection unit 40 that detects an abnormality of the steering sensor 24. In the present embodiment, the steering angle θs is input to the abnormality detection unit 40, and the abnormality detection unit 40 can detect when the input steering angle θs changes discontinuously. When the value becomes no value, it is determined that an abnormality has occurred in the steering sensor 24. When the abnormality detection unit 40 detects an abnormality in the steering sensor 24, the microcomputer 31 uses the pinion angle θp detected by the torque sensor 25 in place of the steering angle θs, thereby generating a motor control signal. The output, that is, transmission ratio variable control is continued.

詳述すると、本実施形態では、目標ACT回転角演算部33において、操舵角θsは、スイッチング部41を介して上記乗算器36に入力されるとともに、このスイッチング部41には、異常検知部40の出力する異常検出信号が入力される。また、目標ACT回転角演算部33には、操舵角θs及び車速Vとともにピニオン角θpが入力される。目標ACT回転角演算部33に入力されたピニオン角θpは、モータ回転角θmに基づき演算されたACT回転角θvgとともに減算器42に入力され、この同減算器42においてピニオン角θpからACT回転角θvgを減ずることにより算出される推定操舵角θs´は、上記操舵角θsとともにスイッチング部41に入力される。そして、スイッチング部41は、乗算器36に対し、異常検知部40から異常検出信号の入力がない場合には、ステアリングセンサ24により検出された操舵角θsを出力し、異常検出信号が入力された場合には、操舵角θsに代えてピニオン角θpに基づき演算された推定操舵角θs´を出力する。   More specifically, in the present embodiment, in the target ACT rotation angle calculation unit 33, the steering angle θs is input to the multiplier 36 via the switching unit 41, and the abnormality detection unit 40 is included in the switching unit 41. The abnormality detection signal output from is input. Further, the pinion angle θp is input to the target ACT rotation angle calculation unit 33 together with the steering angle θs and the vehicle speed V. The pinion angle θp input to the target ACT rotation angle calculator 33 is input to the subtractor 42 together with the ACT rotation angle θvg calculated based on the motor rotation angle θm, and the subtractor 42 converts the ACT rotation angle from the pinion angle θp. The estimated steering angle θs ′ calculated by subtracting θvg is input to the switching unit 41 together with the steering angle θs. The switching unit 41 outputs the steering angle θs detected by the steering sensor 24 to the multiplier 36 when no abnormality detection signal is input from the abnormality detection unit 40, and the abnormality detection signal is input. In this case, the estimated steering angle θs ′ calculated based on the pinion angle θp is output instead of the steering angle θs.

即ち、図2に示すように、ピニオン角θpは、ステアリング操作に伴う第1シャフト9の回転、即ち操舵角θsに、モータ駆動に基づく回転、即ちACT回転角θvgを上乗せした値となる(θp=θs+θvg)。従って、ステアリングセンサの異常発生時においても、ピニオン角θpからACT回転角θvgを減ずることで、現在の操舵角θsを推定することができる(θs´=θp−θvg)。そして、本実施形態の車両用操舵装置1では、ステアリングセンサ24の異常発生時には、操舵角θsに代えて推定操舵角θs´を用いることで、伝達比可変制御を続行する。   That is, as shown in FIG. 2, the pinion angle θp is a value obtained by adding the rotation based on the motor drive, that is, the ACT rotation angle θvg to the rotation of the first shaft 9 accompanying the steering operation, that is, the steering angle θs (θp = Θs + θvg). Therefore, even when an abnormality occurs in the steering sensor, the current steering angle θs can be estimated by reducing the ACT rotation angle θvg from the pinion angle θp (θs ′ = θp−θvg). In the vehicle steering apparatus 1 according to the present embodiment, when an abnormality occurs in the steering sensor 24, the transmission ratio variable control is continued by using the estimated steering angle θs ′ instead of the steering angle θs.

次に、目標ACT回転角演算部33における目標ACT回転角演算の処理手順について説明する。
図5のフローチャートに示すように、目標ACT回転角演算部33は、各センサが出力するセンサ値(θs,V,θp,θvg)を取得すると(ステップ101)、続いて目標ギヤ比演算(ステップ102)及び修正舵角比演算(ステップ103)を実行する。次に、目標ACT回転角演算部33は、異常検知部40から異常検知信号の入力があるか否かを判定する(ステップ104)。そして、異常検知信号の入力がない場合(ステップ104:NO)には、ステアリングセンサ24により検出された操舵角θsに基づいて目標ACT回転角θvg*を演算し(θvg*=θs×α、ステップ105)、異常検知信号が入力された場合(ステップ104:YES)には、トルクセンサ25により検出されたピニオン角θp及びACT回転角θvgに基づいて目標ACT回転角θvg*を演算する(θvg*=(θp−θvg)×α、ステップ106)。そして、上記ステップ105又はステップ106において演算された目標ACT回転角θvg*をF/B制御演算部38に出力する(ステップ107)。
Next, a processing procedure of target ACT rotation angle calculation in the target ACT rotation angle calculation unit 33 will be described.
As shown in the flowchart of FIG. 5, when the target ACT rotation angle calculation unit 33 acquires the sensor values (θs, V, θp, θvg) output from each sensor (step 101), the target gear ratio calculation (step 101) is performed. 102) and a correction rudder angle ratio calculation (step 103). Next, the target ACT rotation angle calculation unit 33 determines whether there is an input of an abnormality detection signal from the abnormality detection unit 40 (step 104). If no abnormality detection signal is input (step 104: NO), the target ACT rotation angle θvg * is calculated based on the steering angle θs detected by the steering sensor 24 (θvg * = θs × α, step 105) When an abnormality detection signal is input (step 104: YES), the target ACT rotation angle θvg * is calculated based on the pinion angle θp and the ACT rotation angle θvg detected by the torque sensor 25 (θvg * = (Θp−θvg) × α, step 106). Then, the target ACT rotation angle θvg * calculated in step 105 or step 106 is output to the F / B control calculation unit 38 (step 107).

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
(1)マイコン31は、ステアリングセンサ24の異常を検知する異常検知部40を備える。そして、マイコン31は、この異常検知部40によりステアリングセンサ24の異常が検知された場合には、転舵角θtを規定する操舵伝達系の状態量としてピニオン角θpを用いることにより、モータ制御信号の出力、即ち伝達比可変制御を続行する。
As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
(1) The microcomputer 31 includes an abnormality detection unit 40 that detects an abnormality of the steering sensor 24. When the abnormality detection unit 40 detects an abnormality in the steering sensor 24, the microcomputer 31 uses the pinion angle θp as the state quantity of the steering transmission system that defines the turning angle θt, thereby providing a motor control signal. Output, that is, transmission ratio variable control is continued.

上記構成によれば、ステアリングセンサ24の異常により正しい操舵角θsが検出できない状態となった場合でも、伝達比可変制御を続行することができる。これにより、制御停止に伴うACT角θtaの固定によってステアリング中立位置と転舵輪6の中立位置とにずれが生ずる問題を回避して、良好な操舵特性を維持することができる。   According to the above configuration, the transmission ratio variable control can be continued even when the correct steering angle θs cannot be detected due to the abnormality of the steering sensor 24. As a result, it is possible to avoid the problem that the steering neutral position and the neutral position of the steered wheels 6 are shifted due to the fixation of the ACT angle θta that accompanies the control stop, and maintain good steering characteristics.

(2)パワーアシスト制御に用いられる操舵トルクτを検出するためのトルクセンサ25を用いてピニオン角θpを検出する。このような構成とすることで、広く用いられる電動パワーステアリング装置を備えたものであれば、特に新たな装備を追加することなく、上述のようなステアリングセンサ異常時のフェールセーフ制御を実施することができる。   (2) The pinion angle θp is detected using the torque sensor 25 for detecting the steering torque τ used for power assist control. By adopting such a configuration, if a widely used electric power steering device is provided, the above-described fail-safe control when the steering sensor is abnormal can be performed without adding any new equipment. Can do.

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、目標ACT回転角演算部33は、ステアリングセンサ24に異常が発生した場合、トルクセンサ25により検出されたピニオン角θp及びACT回転角θvgに基づいて目標ACT回転角θvg*を演算する(θvg*=(θp−θvg)×α)こととした。しかし、これに限らず、ピニオン角θp及び修正舵角比αに基づいて目標ACT回転角θvg*をしてもよい(図5参照、θvg*=θp/(1+α)×α)。このような構成とすれば、フィードバックループを経由しない状態量(ピニオン角θp及び修正舵角比α)に基づいて目標ACT回転角θvg*の演算が行われるため、より精度よく伝達比可変制御を続行することができる。尚、目標ACT回転角θvg*に所謂微分ステア制御量等、その他の制御成分が含まれる場合には、本実施形態の構成を採用することが望ましい。
In addition, you may change this embodiment as follows.
In this embodiment, when an abnormality occurs in the steering sensor 24, the target ACT rotation angle calculation unit 33 calculates the target ACT rotation angle θvg * based on the pinion angle θp and the ACT rotation angle θvg detected by the torque sensor 25. The calculation is performed (θvg * = (θp−θvg) × α). However, the present invention is not limited to this, and the target ACT rotation angle θvg * may be set based on the pinion angle θp and the corrected steering angle ratio α (see FIG. 5, θvg * = θp / (1 + α) × α). With such a configuration, the calculation of the target ACT rotation angle θvg * is performed based on the state quantity (pinion angle θp and corrected steering angle ratio α) that does not go through the feedback loop. You can continue. Note that when the target ACT rotation angle θvg * includes other control components such as a so-called differential steer control amount, it is desirable to adopt the configuration of the present embodiment.

・本実施形態では、転舵角θtを規定する操舵伝達系の状態量として第2シャフト10の回転角であるピニオン角θpを用いて目標ACT回転角θvg*を演算することとした。しかし、これに限らず、転舵角θtを規定する操舵伝達系の状態量であれば、例えばラック5の移動量を用いてもよく、或いは実際の転舵角θtを用いてもよい。即ち、ステアリング2と転舵輪6とを連結する操舵伝達系の動きは、全て転舵角θtに反映されるため、何れを用いても操舵角θsの推定は可能である。従って、トルクセンサ25以外のものを用いてピニオン角θpを検出してもよく、更に電動パワーステアリング装置を備えたものであれば、そのモータに設けられたモータ回転角センサによりモータ回転角(これに基づくラック5の移動量等)を検出し、これを用いて目標ACT回転角θvg*を演算する構成であってもよい。   In the present embodiment, the target ACT rotation angle θvg * is calculated using the pinion angle θp that is the rotation angle of the second shaft 10 as the state quantity of the steering transmission system that defines the turning angle θt. However, the present invention is not limited to this. For example, the amount of movement of the rack 5 may be used or the actual turning angle θt may be used as long as it is a state quantity of the steering transmission system that defines the turning angle θt. That is, all the movements of the steering transmission system that couples the steering wheel 2 and the steered wheels 6 are reflected in the steered angle θt, and therefore it is possible to estimate the steered angle θs using any of them. Therefore, the pinion angle θp may be detected by using a device other than the torque sensor 25, and if an electric power steering device is further provided, a motor rotation angle (this is detected by a motor rotation angle sensor provided in the motor. For example, the amount of movement of the rack 5 on the basis of (1) may be detected, and the target ACT rotation angle θvg * may be calculated using this.

・本実施形態では、ステアリングセンサ24の異常を検知する異常検知手段としての異常検知部40は、マイコン31に設けられることとしたが、マイコン31(IFSECU8)以外に設ける構成としてもよい。   -In this embodiment, although the abnormality detection part 40 as an abnormality detection means which detects abnormality of the steering sensor 24 was provided in the microcomputer 31, it is good also as a structure provided in addition to the microcomputer 31 (IFSECU8).

・本実施形態では、本発明を伝達比可変機能を備えた車両用操舵装置に具体化した。しかし、これに限らず、操舵角θsに基づく舵角制御機能を備えたものであれば、自動操縦機能等、その他の構成に具体化してもよい。即ち、必ずしも伝達比可変装置を備えたものである必要はなく、例えば、電動パワーステアリング装置(EPSアクチュエータ)等を駆動手段として転舵角を制御するものに具体化してもよい。   In the present embodiment, the present invention is embodied in a vehicle steering apparatus having a transmission ratio variable function. However, the present invention is not limited to this, and any other configuration such as an automatic steering function may be used as long as it has a steering angle control function based on the steering angle θs. That is, it is not always necessary to include a transmission ratio variable device. For example, the transmission ratio variable device may be embodied as one that controls a turning angle using an electric power steering device (EPS actuator) or the like as a driving unit.

車両用操舵装置の概略構成図。The schematic block diagram of the steering apparatus for vehicles. 伝達比可変装置の作用説明図。Action | operation explanatory drawing of a transmission ratio variable apparatus. (a)(b)伝達比可変制御の作用説明図。(A) (b) Action explanatory drawing of transmission ratio variable control. 伝達比可変制御の態様を示す制御ブロック図。The control block diagram which shows the aspect of transmission ratio variable control. 目標ACT回転角演算の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of target ACT rotation angle calculation.

符号の説明Explanation of symbols

1…車両用操舵装置、2…ステアリング、3…ステアリングシャフト、4…ラック&ピニオン機構、5…ラック、6…転舵輪、7…ギヤ比可変アクチュエータ、8…IFSECU、9…第1シャフト、10…第2シャフト、12…モータ、17…EPSアクチュエータ、22…モータ、24…ステアリングセンサ、25…トルクセンサ、31…マイコン、33…目標ACT回転角演算部、40…異常検知部、41…スイッチング部、V…車速、θs…操舵角、θp…ピニオン角、θvg…ACT回転角、θvg*…目標ACT回転角、θt…転舵角、Rg…目標ギヤ比、α…修正舵角比。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle steering device, 2 ... Steering, 3 ... Steering shaft, 4 ... Rack & pinion mechanism, 5 ... Rack, 6 ... Steered wheel, 7 ... Gear ratio variable actuator, 8 ... IFSECU, 9 ... 1st shaft, 10 2nd shaft, 12 ... motor, 17 ... EPS actuator, 22 ... motor, 24 ... steering sensor, 25 ... torque sensor, 31 ... microcomputer, 33 ... target ACT rotation angle calculation unit, 40 ... abnormality detection unit, 41 ... switching V, vehicle speed, θs, steering angle, θp, pinion angle, θvg, ACT rotation angle, θvg *, target ACT rotation angle, θt, steering angle, Rg, target gear ratio, α, corrected steering angle ratio.

Claims (3)

ステアリングと転舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に設けられモータ駆動により前記転舵輪の転舵角を変更可能な駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、ステアリングセンサにより検出される操舵角に基づいて前記駆動手段の作動を制御する車両用操舵装置であって、
前記ステアリングセンサの異常を検知する異常検知手段と、
前記転舵角又は該転舵角を規定する前記操舵伝達系の状態量を検出可能な検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記ステアリングセンサの異常が検知された場合には、前記検出手段により検出された値に基づいて前記駆動手段の作動を制御すること、
を特徴とする車両用操舵装置。
A driving means provided in the middle of a steering transmission system for connecting the steering wheel and the steered wheels and capable of changing a steered angle of the steered wheels by motor driving; and a control means for controlling the drive means, the control means comprising: A vehicle steering device for controlling the operation of the drive means based on a steering angle detected by a steering sensor,
An abnormality detection means for detecting an abnormality of the steering sensor;
Detecting means capable of detecting the steering angle or a state quantity of the steering transmission system defining the steering angle;
The control means controls the operation of the drive means based on a value detected by the detection means when an abnormality of the steering sensor is detected;
A vehicle steering apparatus characterized by the above.
請求項1に記載の車両用操舵装置において、
前記駆動手段は、ステアリング操作に基づく転舵輪の第1の舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第2の舵角を上乗せすることにより前記操舵角と前記転舵角との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置であること、を特徴とする車両用操舵装置。
The vehicle steering apparatus according to claim 1,
The drive means adds a second steering angle of the steered wheel based on motor drive to a first steered angle of the steered wheel based on a steering operation, thereby transferring a transmission ratio between the steering angle and the steered angle. A vehicle steering apparatus characterized by being a transmission ratio variable device that varies the speed.
請求項1又は請求項2に記載の車両用操舵装置において、
前記操舵伝達系の途中に設けられ、モータ駆動により前記操舵伝達系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置を備え、
前記検出手段は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ又は前記電動パワーステアリング装置に設けられたモータ回転角センサであること、を特徴とする車両用操舵装置。
In the vehicle steering device according to claim 1 or 2,
An electric power steering device that is provided in the middle of the steering transmission system and applies an assist force for assisting a steering operation to the steering transmission system by motor drive;
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the detection means is a torque sensor for detecting a steering torque or a motor rotation angle sensor provided in the electric power steering apparatus.
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