JP2010143242A - Steering control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、車両の操舵装置として用いられ、とりわけ、二つの操舵機構を有する操舵制御装置の改良に関するものである。 The present invention is used, for example, as a vehicle steering apparatus, and more particularly to an improvement in a steering control apparatus having two steering mechanisms.
車両に用いられる従来の操舵制御装置としては、例えば以下の特許文献１に記載のものが知られている。 As a conventional steering control device used for a vehicle, for example, one described in Patent Document 1 below is known.
この装置は、いわゆるデュアルピニオンタイプの電動式パワーステアリング装置であって、軸方向の二箇所に第１、第２ラック歯を有するラックバーと、ピニオン歯を介して前記各ラック歯にそれぞれ噛合する第１、第２のピニオン軸と、によって構成される二つのラックピニオン機構を備えており、第１ピニオン軸はステアリングホイールに連係され、第２ピニオン軸は減速器を介して電動モータに連係されている。 This device is a so-called dual pinion type electric power steering device that meshes with a rack bar having first and second rack teeth at two axial positions, and the rack teeth via pinion teeth. The first and second pinion shafts are connected to a steering wheel, and the second pinion shaft is linked to an electric motor via a speed reducer. ing.
そして、前記第１ピニオン軸には所定の制御装置を介して前記電動モータに接続されるトルクセンサが設けられていて、該トルクセンサの検出値に基づき電動モータを駆動制御して前記第１ピニオン軸を介してラックバーに入力された操舵力に応じた適切な補助操舵力を前記第２ピニオン軸を介してラックバーに付与することにより、運転者の操舵負荷を軽減している。
ところで、一方のピニオン軸のみが電動モータに連係された前記従来の電動パワーステアリング装置において、双方のピニオン軸をそれぞれ電動モータに連係させることによって構成される二つの独立した操舵補助ユニットを有する冗長系のステアリングシステムを構築する場合に、つまり一方の操舵補助ユニットが失陥しても他方の操舵補助ユニットによって操舵補助機能を維持できるようなステアリングシステムを構築する場合に、一方のユニットのラックピニオン機構の噛み合い位置が適切でも、当該位置が他方のユニットのラックピニオン機構の噛み合い位置として適切とはならない。 By the way, in the conventional electric power steering apparatus in which only one of the pinion shafts is linked to the electric motor, the redundant system having two independent steering assist units configured by linking both the pinion shafts to the electric motor, respectively. When constructing a steering system, that is, when constructing a steering system that can maintain the steering assist function by the other steering assist unit even if one steering assist unit fails, the rack and pinion mechanism of one unit However, this position is not appropriate as the meshing position of the rack and pinion mechanism of the other unit.
具体的には、一方のユニットのラックピニオン機構が噛合するにあたって、一方のピニオン軸により、当該ラックピニオン機構の噛み合いが適正な位置となるようにラックバーにおいて回転方向に捩れる力が生じてしまうことから、かかるラックバーの捩れにより、前記一方のユニットのラックピニオン機構の噛み合い位置が他方のユニットのラックピニオン機構にとって適正な噛み合い位置とはならなくなってしまう。 Specifically, when the rack and pinion mechanism of one unit is engaged, a force that twists in the rotational direction in the rack bar is generated by the one pinion shaft so that the engagement of the rack and pinion mechanism is in an appropriate position. For this reason, the meshing position of the rack and pinion mechanism of the one unit does not become the proper meshing position for the rack and pinion mechanism of the other unit due to the twist of the rack bar.
そして、この結果、前記他方のユニットのラックピニオン機構において操舵補助力の伝達ロスが生じてしまうといった技術的課題を招来してしまっている。 As a result, there arises a technical problem that a transmission loss of the steering assist force occurs in the rack and pinion mechanism of the other unit.
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、互いに干渉しない独立した二つの操舵機構を備え、双方において操舵補助力の伝達ロスの発生を防止し得る操舵制御装置を提供するものである。 The present invention has been made paying attention to such problems, and provides a steering control device that includes two independent steering mechanisms that do not interfere with each other and that can prevent the occurrence of a transmission loss of steering assist force in both. It is.
本願発明は、ラックバーに操舵力を付与する操舵機構を二つ備えた操舵制御装置であって、とりわけ、一方の操舵機構を、減速器を介して第１電動モータの回転力に基づいてラックバーに操舵力を付与するものとし、他方の操舵機構を、第２電動モータによって回転駆動されるオイルポンプの吐出油圧によってラックバーを軸方向に推進させることで該ラックバーに操舵力を付与するものとしたことを特徴としている。 The present invention is a steering control device having two steering mechanisms for applying a steering force to a rack bar, and in particular, one steering mechanism is connected to a rack based on the rotational force of a first electric motor via a speed reducer. It is assumed that a steering force is applied to the bar, and the other steering mechanism is applied to the rack bar by propelling the rack bar in the axial direction by the discharge hydraulic pressure of the oil pump that is rotationally driven by the second electric motor. It is characterized by having been made.
この発明によれば、一方の操舵機構から操舵力が付与されるときに減速器の噛み合いによってラックバーに回転方向の力（捩れ）が生ずる場合でも、他方の操舵機構は油圧によりラックバーを軸方向に推進させるものとしたことから、該他方の操舵機構がラックバーに操舵力を付与するにあたり、一方の操舵機構における減速器の噛み合いに支障を来すことがない。このため、第１操舵機構において操舵力の伝達ロスが生ずることを回避することができる。 According to the present invention, even when a rotational force (twist) is generated in the rack bar due to the engagement of the speed reducer when the steering force is applied from one steering mechanism, the other steering mechanism pivots the rack bar by hydraulic pressure. Since the other steering mechanism applies the steering force to the rack bar, the meshing of the speed reducer in the one steering mechanism is not hindered. For this reason, it is possible to avoid the transmission loss of the steering force in the first steering mechanism.
以下、本発明に係る操舵制御装置の各実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、各実施の形態では、この操舵制御装置を、例えば車両のラックピニオン式ステアリング装置に適用したものを示している。 Hereinafter, embodiments of a steering control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each of the embodiments, the steering control device is applied to, for example, a rack and pinion type steering device of a vehicle.
図１は、本発明に係る操舵制御装置の第１の実施の形態を示し、この操舵制御装置は、ステアリングホイール１と転舵輪２Ｌ，２Ｒとが機械的なリンクをもって連係されたステアリング装置であって、ステアリングホイール１に連係された操舵軸３と、転舵輪２Ｌ，２Ｒに連係されて、軸方向の所定範囲にラック歯４ａを有するラックバー４と、ラック歯４ａに噛合するピニオン歯５ａを介してラックバー４に連係されると共に、図外のトーションバーを介して操舵軸３と相対回転可能に連結されたピニオン軸５と、該ピニオン軸５と操舵軸３の連結部外周に設けられて、ステアリングホイール１から入力された操舵方向及びトルクを検出する操舵センサであるトルクセンサ６と、ピニオン軸５に連係されて、トルクセンサ６の検出値に基づいてピニオン軸５に対し回転力を付与することによって操舵力を発生させる第１操舵機構７と、ラックバー４に連係されて、トルクセンサ６の検出値及び第１操舵機構７による操舵力の出力値に基づいてラックバー４に対し推進力を発生させることによって操舵力を発生させる第２操舵機構８と、を備えている。
FIG. 1 shows a first embodiment of a steering control device according to the present invention, which is a steering device in which a steering wheel 1 and steered
そして、この操舵制御装置は、ステアリングホイール１からの操舵入力に基づいて操舵軸３が回転することによって前記トーションバーが捩られて、このトーションバーの弾性力をもってピニオン軸５が操舵軸３に追従して回転することにより、前記操舵力がラックバー４へと伝達されて、該操舵力に基づき転舵輪２Ｌ，２Ｒを転舵するようになっている。
In this steering control device, the torsion bar is twisted by the rotation of the steering shaft 3 based on the steering input from the steering wheel 1, and the
前記第１操舵機構７は、ピニオン軸５に設けられた減速器１０と、該減速器１０を介してピニオン軸５に連係された第１操舵力発生モータ１１と、によって構成されている。ここで、減速器１０は、ピニオン軸５の外周に設けられたウォームホイール１２と、第１操舵力発生モータ１１の駆動軸と同軸上に設けられたウォームシャフト１３と、によって構成されている。
The
前記第１操舵力発生モータ１１は、後述する第２操舵力制御装置１９と相互通信可能な第１操舵力制御装置１４に接続され、該第１操舵力制御装置１４によって駆動制御される。ここで、第１操舵力制御装置１４には、トルクセンサ６の検出値のほかに、図外の車速センサ等、車両の運転状態に係る情報が取り込まれるようになっていて、第１操舵力発生モータ１１が回転駆動することにより、運転状態に応じて必要とされる適切な補助力としての操舵力がピニオン軸５に付与される。
The first steering
前記第２操舵機構８は、一対の圧力室Ｐ１，Ｐ２に発生した差圧に基づいてラックバー４に推進力を付与するパワーシリンダ１５と、各配管１６ａ，１６ｂを介して前記各圧力室Ｐ１，Ｐ２に接続される一対の吐出口１７ａ，１７ｂを有し、正逆回転することにより前記各圧力室Ｐ１，Ｐ２に選択的に作動油を供給する周知の可逆式ポンプであるオイルポンプ１７と、該オイルポンプ１７を回転駆動する第２操舵力発生モータ１８と、から構成されている。
The
前記パワーシリンダ１５は、ラックバー４の外周側に該ラックバー４を囲繞するように設けられた円筒状のシリンダチューブ１５ａと、ラックバー４の外周に嵌着されたピストン１５ｂと、から構成されており、該ピストン１５ｂによってシリンダチューブ１５ａ内の空間が二室に隔成され、前記一対の圧力室Ｐ１，Ｐ２が形成されている。
The
前記第２操舵力発生モータ１８は、第１操舵力制御装置１４と相互通信可能な第２操舵力制御装置１９に接続されていて、トルクセンサ６によって検出された操舵方向や操舵トルク等、第１操舵力制御装置１４からの情報に基づいて第２操舵力制御装置１９によって駆動制御される。そして、この第２操舵力発生モータ１８は、オイルポンプ１７を回転駆動させることによってパワーシリンダ１５の各圧力室Ｐ１，Ｐ２間に差圧を発生させて、この差圧により、ピニオン軸５からラックバー４に伝達された操舵力（ステアリングホイール１から入力された操舵力と第１操舵機構７の操舵力との合力）を補助する操舵補助力としての操舵力がラックバー４に付与される。
The second steering
なお、かかる第２操舵機構８の作用によれば、この実施の形態における前記各圧力室Ｐ１，Ｐ２への作動油の供給の切り換えは、トルクセンサ６によって検出された操舵方向に基づき第２操舵力制御装置１９が第２操舵力発生モータ１８の回転方向を制御することによって行われていることから、本実施の形態において前記トルクセンサ６は、単なる操舵センサとしての役割だけでなく、本発明に係る切換手段としての役割も担っている。
According to the operation of the
また、第２操舵機構８には、前記両配管１６ａ，１６ｂの間に、前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２同士を直接的に連通させる連通路２４ｃが形成されていると共に、該連通路１６ｃの途中にいわゆるフェールセーフバルブ２０が設けられている。なお、このフェールセーフバルブ２０は、例えば第２操舵力発生モータ１８が故障した場合など、緊急時に開弁されて前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２を連通させるように第２操舵力制御装置１９によって制御されている。
Further, the
以下、本発明に係る操舵制御装置の作用について、図１に基づいて説明する。 Hereinafter, the operation of the steering control device according to the present invention will be described with reference to FIG.
運転者がステアリングホイール１を回転させると、トルクセンサ６がステアリングホイール１の回転方向及びトルクを検出し、この検出結果が第１操舵力制御装置１４に送信される。すると、このトルクセンサ６の検出結果に基づき第１操舵力制御装置１４によって適切な操舵力が算出されて、第１操舵力発生モータ１１に対して駆動制御信号が送られる。これによって、第１操舵力発生モータ１１が回転駆動されて、該駆動力が減速器１０を介してピニオン軸５へと伝達されることとなり、運転者の操舵力に基づいて回転するピニオン軸５の操舵力が補助されることになる。
When the driver rotates the steering wheel 1, the torque sensor 6 detects the rotation direction and torque of the steering wheel 1, and the detection result is transmitted to the first steering
また、第１操舵力制御装置１４に送信されたトルクセンサ６の検出結果及び第１操舵力制御装置１４による第１操舵力発生モータ１１の制御情報に応じて、さらに操舵補助が必要であると判断される場合には、第２操舵力制御装置１９から第２操舵力発生モータ１８に駆動制御信号が送信される。これによって、第２操舵力発生モータ１８が回転駆動されて、該駆動力によってオイルポンプ１７がパワーシリンダ１５の両圧力室Ｐ１，Ｐ２に差圧を発生させる。そして、この差圧に基づきラックバー４に操舵力が付与されて、当該第２操舵機構８によって操舵力がさらに補助されることになる。
Further, further steering assistance is required according to the detection result of the torque sensor 6 transmitted to the first steering
すなわち、本発明に係る操舵制御装置では、第１操舵機構７について、第１操舵力発生モータ１１の動力を減速器１０及びピニオン軸５を介して機械的に伝達させることによってラックバー４に操舵力を付与する構造とし、第２操舵機構８については、第２操舵力発生モータ１８により駆動されるオイルポンプ１７から吐出された油圧をピストン１５ｂに作用させることでラックバー４に操舵力を付与する構造としたことで、前記両操舵機構７，８は、相互に異なる利点及び欠点を有している。
That is, in the steering control device according to the present invention, the
具体的に説明すれば、図２のグラフに示すように、第１操舵機構７については、前記機械的な動力伝達をもって操舵力を発生させる点で、油圧作用の遅れを伴う第２操舵機構８と比べて第１操舵機構７の方が操舵開始時における操舵補助につき高い応答性を発揮し、油圧をもって操舵力を発生させる点で、ギヤなどの強度的な制約を受ける第１操舵機構７と比較して第２操舵機構８の方がより大きな操舵力を発生させることが可能となっている。
More specifically, as shown in the graph of FIG. 2, the
そこで、本発明に係る操舵制御装置では、特に図中Ｓ部に示す操舵力付与の開始時（ステアリングの切り始め）において、第１操舵機構７の操舵力に依存させることによって操舵応答性の向上を図り、駐車時や切り返し時など、良好な応答性よりも大きな操舵力を必要とする場合には、第２操舵機構８の操舵力に依存させることとして、運転者の負担のさらなる軽減を図っている。さらに、前記大きな操舵力を必要とする場合には、第２操舵機構８の操舵力に依存させることで、第１操舵機構７に対する前記ギヤなどの機械的強度の要求の低減化に供され、該第１操舵機構７の小型化を図ることも可能となっている。
Therefore, in the steering control device according to the present invention, particularly at the start of applying the steering force shown in the portion S in the figure (starting of turning of the steering), the steering response is improved by making it depend on the steering force of the
換言すれば、本発明に係る操舵制御装置では、主たる操舵機構として応答性の高い第１操舵機構７を用いることとし、該第１操舵機構７の補助機構として大きな操舵力を発生しうる第２操舵機構８を用いることとしている。そこで、以下では、本装置の特徴的な作用である車両運転状態に応じた前記各操舵機構７，８の具体的な制御内容について、図３〜図１３に基づいて説明する。
In other words, in the steering control device according to the present invention, the
図３のフローチャートは、前記第１操舵機構７と第２操舵機構８のどちらかが失陥した場合の制御内容を示している。
The flowchart of FIG. 3 shows the control contents when either the
すなわち、まず、ステップＳ１０１において、前記第１操舵力制御装置１４及び第２操舵力制御装置１９から前記両操舵機構７，８の共通部位についての故障検知フラグの有無を確認する。
That is, first, in step S101, the first steering
前記ステップＳ１０１において前記両操舵機構７，８の共通部位についての故障検知フラグが確認された場合には、ステップＳ１０２において前記第１操舵力発生モータ１１及び第２操舵力発生モータ１８に対するトルク指令値として０Ｎｍを与え、ステップＳ１０３において前記両操舵機構７，８のシステム遮断リレーをオンにすることにより、該両操舵機構７，８の制御を遮断する。
If a failure detection flag for the common part of the
一方、前記ステップＳ１０１において前記両制御装置１４，１９から前記両操舵機構７，８の共通部位についての故障検知フラグが確認されなかった場合には、ステップＳ１１１において第２操舵力制御装置１９から第２操舵機構８の固有部位の故障検知フラグの有無を確認する。
On the other hand, if the failure detection flag for the common part of the
前記ステップＳ１１１において第２操舵機構８の固有部位の故障検知フラグが確認された場合には、ステップＳ１１２において第２操舵力発生モータ１８のトルク指令値として０Ｎｍを与え、ステップＳ１１３において第２操舵機構８のシステム遮断リレーをオンにすることにより、該第２操舵機構８の制御を遮断する。
If the failure detection flag for the specific part of the
一方、前記ステップＳ１１１において第２操舵機構８の固有部位の故障検知フラグが確認されなかった場合には、ステップＳ１２１において第１操舵力制御装置１４から第１操舵機構７の固有部位の故障検知フラグの有無を確認する。
On the other hand, if the failure detection flag for the inherent part of the
前記ステップＳ１２１において第１操舵機構７の固有部位の故障検知フラグが確認された場合には、ステップＳ１２２において第１操舵力発生モータ１１のトルク指令値として０Ｎｍを与え、ステップＳ１２３において第１操舵機構７のシステム遮断リレーをオンにすることで、該第１操舵機構７の制御を遮断する。
If the failure detection flag for the specific part of the
一方、前記ステップＳ１２１において前記フラグが確認されなかった場合にあっては、両操舵機構７，８のシステムはどちらも正常であるとして、本制御プログラムが終了することになる。
On the other hand, if the flag is not confirmed in step S121, it is determined that both the
このように、本装置においては、一方の操舵機構が失陥した場合であっても、他方の操舵機構によって操舵制御を継続することが可能となっていることから、該両操舵機構７，８が同時に失陥してしまう可能性は極めて低く、該操舵機構７，８の失陥によって操舵補助不能となってしまうおそれがない。
As described above, in this apparatus, even when one of the steering mechanisms is lost, the steering control can be continued by the other steering mechanism. Are unlikely to fail at the same time, and there is no possibility that the steering assist becomes impossible due to the failure of the
しかも、第２操舵機構８にあってはフェールセーフバルブ２０が設けられていることから、該第２操舵機構８が失陥しても、前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２内の作動油は少なからずオイルポンプ１７を介さずにフェールセーフバルブ２０を通じて相互に行き来することが可能となっている。これにより、第２操舵機構８が失陥した場合における前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２の間の作動油の相互移動に際し、オイルポンプ１７や該オイルポンプ１７から吐出された作動油の慣性による影響を低減することができる。
Moreover, since the fail-
図４のフローチャートは、第２操舵機構８の作動油の温度（油温）が所定値外の場合の第１、第２操舵機構７，８の制御内容を示している。
The flowchart of FIG. 4 shows the control contents of the first and
すなわち、まず、ステップＳ２０１において、第２操舵機構８の油温が０℃（第１所定温度）以下である低温か、あるいは８０℃（第２所定温度）以上である高温か、を判定することにより、該油温が第１所定温度〜第２所定温度の範囲（所定値）外であるか否かを判定する。
That is, first, in step S201, it is determined whether the oil temperature of the
そして、前記ステップＳ２０１にて油温が前記所定値外であると判定された場合には、ステップＳ２０２にてトルクセンサ６からの情報に基づき運転者の操舵操作に応じた目標操舵力ＦＴを算出した後、ステップＳ２０３において、第１操舵機構７及び第２操舵機構８の両操舵力を合成してなる前記目標操舵力ＦＴにつき、第２操舵機構８の操舵力の割合である第２操舵ゲインβよりも第１操舵機構７の操舵力の割合である第１操舵ゲインαの方が大きくなるように前記両操舵機構７，８の操舵力の配分を補正する。
If it is determined in step S201 that the oil temperature is outside the predetermined value, the target steering force FT corresponding to the driver's steering operation is calculated based on information from the torque sensor 6 in step S202. After that, in step S203, the second steering gain which is the ratio of the steering force of the
一方で、前記ステップＳ２０１にて第２操舵機構８の油温が所定値内であると判定された場合は、ステップＳ２０４に進んで、前述のような操舵力の配分補正は行われることなく、トルクセンサ６からの情報に基づいた通常の制御が行われる。
On the other hand, when it is determined in step S201 that the oil temperature of the
このように、第２操舵機構８については、油温が前記所定値外、つまり油温が第１所定温度より低い場合には、作動油の粘性抵抗が大きいために、操舵時における補助力発生の応答性が低下してしまう一方、油温が第２所定温度より高い場合には、作動油の粘性抵抗については低減されるものの、該粘性低下によりオイルポンプにおける漏れが増大してしまうため、操舵時における補助力発生の応答性が低下してしまう。
As described above, with respect to the
これに対して、第１操舵機構７は、減速器１０を介して動力が機械的に伝達されることによって補助力を発生する、といった構造を有していることから、操舵時における補助力発生の応答性が高い。
On the other hand, the
そこで、本装置では、前述のように、作動油の粘性の増減によって応答性の低下した第２操舵機構８と比べて、動力伝達メカニズム上、より応答性の高い第１操舵機構７の操舵力の配分を大きくするように補正することにより、操舵補助の応答性のさらなる向上が図られている。
Therefore, in the present apparatus, as described above, the steering force of the
また、前述のように第２操舵機構８の油温が第１所定温度よりも低い場合には、図５及び図６の各フローチャートに示すような制御が行われる。
Further, as described above, when the oil temperature of the
すなわち、図５のフローチャートに示すように、ステップＳ３０１において、第２操舵機構８の油温が第１所定温度よりも低いか否かを判定し、該第２操舵機構８の油温が第１所定温度より低いと判定された場合は、ステップＳ３０２にてトルクセンサ６からの情報に基づいて前記目標操舵力ＦＴを算出した後、ステップＳ３０３において、該目標操舵力ＦＴにつき、前記第１操舵ゲインαが１（１００％）、前記第２操舵ゲインβが０（０％）となるように前記各操舵機構７，８の操舵力の配分を補正する。
That is, as shown in the flowchart of FIG. 5, in step S301, it is determined whether or not the oil temperature of the
そして、かかる操舵力の配分補正を行った後に、ステップＳ３０４にて第２操舵力制御装置１９からフェールセーフバルブ２０を開弁する信号が出力され、その後、ステップＳ３０５において、第２操舵力制御装置１９から第２操舵力発生モータ１８へと送信される電気信号に暖機用ゲインγを乗じて補正する。
After performing the steering force distribution correction, a signal for opening the
このように、運転者の操舵操作に関係なく所定回転数をもってオイルポンプ１７を回転駆動させた場合、通常であれば、前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２間に差圧が生じ、該差圧によって第２操舵機構８に操舵力が発生してしまい、この操舵操作と無関係の第２操舵機構８の操舵力により操舵時において運転者に違和感を与えてしまうおそれがあるが、前記フェールセーフバルブ２０の開弁制御により該フェールセーフバルブ２０を通じた作動油の循環を可能にしたことから、前記操舵違和感を運転者に与えることなく第２操舵機構８において作動油を循環させることができる。
Thus, when the
これにより、当該第２操舵機構８を休止させたまま、この第２操舵機構８の低温な作動油の温度を予め上昇させて、該作動油の適度な粘性を確保しておくことが可能になる。この結果、その後に大きな操舵力が必要になっても、直ちに良好な応答性をもって第２操舵機構８の操舵力を発揮させることができる。
As a result, it is possible to increase the temperature of the low temperature hydraulic oil of the
一方、前記ステップＳ３０１にて第２操舵機構８の油温が第１所定温度よりも高いと判定された場合には、ステップＳ３０６に進んで前述のような操舵力の配分補正は行われることなく、ステップＳ３０７にて第２操舵力制御装置１９からフェールセーフバルブ２０の閉弁信号が出力され、トルクセンサ６からの情報に基づいた通常の制御が行われる。
On the other hand, if it is determined in step S301 that the oil temperature of the
図６に示すフローチャートは、前述の図５に基づく制御フローにてフェールセーフバルブ２０に絞りを形成する場合の制御フローを示しており、ステップＳ４０１にて第２操舵機構８の油温が第１所定温度より低いと判定された場合にはステップＳ４０２〜Ｓ４０３において前記ステップＳ３０２〜Ｓ３０３と同じ制御が行われ、ステップＳ４０４において、第２操舵力制御装置１９からフェールセーフバルブ２０のバルブの開弁位置指令が出力される。すなわち、当該ステップＳ４０４でフェールセーフバルブ２０のバルブの開度を制御することで、該フェールセーフバルブ２０に絞りが形成される。このようにして、前記絞りによって作動油の流動抵抗を増大させることにより、第２操舵機構８の油温をより早期に上昇させることが可能になる。
The flowchart shown in FIG. 6 shows a control flow when the throttle is formed in the fail
続いて、ステップＳ４０５において前記ステップＳ３０４と同様に第２操舵機構８の暖機制御が行われるものの、前述のようにフェールセーフバルブ２０に絞りを形成した場合には、該フェールセーフバルブ２０を介しての作動油の流動が円滑に行われず、前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２間に差圧が発生してしまう。すると、かかる差圧に基づいて発生する第２操舵機構８の操舵力が、適正な第１操舵機構７の操舵力を増加あるいは減少させてしまうこととなり、この結果、左右の操舵操作において付与される第１操舵機構７の操舵力に差が生じ、操舵時において運転者に違和感を与えてしまうおそれがある。
Subsequently, in step S405, the warm-up control of the
そこで、ステップＳ４０６において、トルクセンサ６の検出結果に基づいて第１操舵制御装置１４から第１操舵力発生モータ１１へと送信される電気信号（指令値）に、前記差圧に基づき発生する第２操舵機構８の操舵力分だけ第１操舵機構７の操舵力をオフセットさせるオフセット値ηを加えることとして、前記差圧に基づき発生する第２操舵機構８の操舵力分を第１操舵機構７の操舵力に予め上乗せすることにより、前記差圧に基づき発生する第２操舵機構８の操舵力を相殺するようになっている。
Therefore, in step S406, an electric signal (command value) transmitted from the first
これにより、フェールセーフバルブ２０に絞りを形成して前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２間に差圧が生じてしまっても、該差圧に基づく第２操舵機構８の操舵力により第１操舵機構７の操舵力に前記左右差が発生してしまうのを防止して、該第１操舵機構７による適正な操舵補助を行うことができる。
As a result, even if a throttle is formed in the fail-
なお、ここで、前記オフセット値ηには上限値が決められていて、このオフセット値ηの絶対値は、第１操舵機構７の操舵力の最大値よりも低い所定値に設定されている。かかる上限値を設けることで、第１操舵機構７において運転者が意図しない操舵力が発生してしまうのを防止することが可能となっている。
Here, an upper limit value is determined for the offset value η, and the absolute value of the offset value η is set to a predetermined value lower than the maximum value of the steering force of the
一方、前記ステップＳ４０１にて第２操舵機構８の油温が第１所定温度よりも高いと判定された場合には、ステップＳ４０７に進んで前述のような操舵力の配分補正は行われず、また、これに伴い次のステップＳ４０８において前記オフセット値ηにゼロが入力されることによって前記第１操舵機構７の操舵力について前記左右差補正も行われることもなく、次のステップＳ４０９にて第２操舵力制御装置１９からフェールセーフバルブ２０の閉弁信号が出力されて、トルクセンサ６からの情報に基づいた通常の制御が行われる。
On the other hand, if it is determined in step S401 that the oil temperature of the
なお、前述のように第２操舵機構８の油温を判定する際には、温度センサを用いて油温を測定することは勿論可能であるが、第２操舵力発生モータ１８がオイルポンプ１７を駆動することによって作動油を前記各圧力室Ｐ１，Ｐ２に供給する構成によれば、第２操舵力発生モータ１８の最大回転数はその負荷となる作動油の粘度に依存するため、該作動油の粘度と油温との関係に照らして第２操舵力発生モータ１８の回転数と油温との関係を導き出すことができる。よって、本実施の形態では、図７のグラフに示すような第２操舵力発生モータ１８の回転数と作動油の温度との相互の関係に基づいて第２操舵力発生モータ１８の回転数から第２操舵機構８の油温を推定することとし、別途温度センサを設けることを不要としている。
As described above, when the oil temperature of the
図８のフローチャートは、ステアリングホイール１の戻し操作時における第２操舵機構８の制御内容を示しており、まず、ステップＳ５０１においてステアリングホイール１の戻し操作をしているか否かを判定する。
The flowchart of FIG. 8 shows the control content of the
そして、前記ステップＳ５０１にてステアリングホイール１の戻し操作をしていると判定された場合には、ステップＳ５０２にて第２操舵力制御装置１９からフェールセーフバルブ２０を開弁する信号が出力されて該フェールセーフバルブ２０が開弁制御され、ステアリングホイール１の戻し操作をしていないと判定された場合には、ステップＳ５０３にて通常の制御状態が維持される。
If it is determined in step S501 that the steering wheel 1 is being returned, a signal for opening the
このように、前記ステアリングホイール１の戻し操作時には、前記フェールセーフバルブ２０を開弁制御して前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２間を短絡させることにより、前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２内の作動油を、オイルポンプ１７を介さずにフェールセーフバルブ２０を通して両圧力室Ｐ１，Ｐ２の間を行き来させることが可能になる。これによって、オイルポンプ１７を介して両圧力室Ｐ１，Ｐ２の間を行き来させる場合と比較して、該作動油の流動抵抗を低減することができる。この結果、ステアリングホイール１の戻し操作時において、前記流動抵抗による操舵時の引っかかりを抑制し、当該戻し操作をより円滑に行うことができる。
As described above, when the steering wheel 1 is returned, the fail-
図９のフローチャートは、ステアリングホイール１の転舵速度が速い場合、換言すれば、急操舵など運転者による操舵操作の周波数が大きい場合の第１、第２操舵機構７，８の制御内容を示している。
The flowchart of FIG. 9 shows the control contents of the first and
かかる制御プログラムでは、まず、ステップＳ６０１において、前記ステアリングホイール１の転舵速度が所定値以上であるか否かを判定し、該転舵速度が所定値以上であると判定された場合には、ステップＳ６０２においてトルクセンサ６からの情報に基づき前記目標操舵力ＦＴを算出した後、次のステップＳ６０３において、当該目標操舵力ＦＴにつき、前記第２操舵ゲインβよりも前記第１操舵ゲインαの方が大きくなるように前記両操舵機構７，８の各操舵力の配分を補正する。
In such a control program, first, in step S601, it is determined whether or not the turning speed of the steering wheel 1 is equal to or higher than a predetermined value, and if it is determined that the turning speed is higher than or equal to a predetermined value, After calculating the target steering force FT based on information from the torque sensor 6 in step S602, in the next step S603, the first steering gain α is greater than the second steering gain β for the target steering force FT. The distribution of the steering forces of both the
このように、ステアリングホイール１の転舵速度が速い場合、すなわち高い操舵応答性が要求される場合には、第２操舵ゲインβよりも第１操舵ゲインαの方が大きくなるよう、該第１操舵補助ゲインαを増大補正することにより、第２操舵機構８と比べて高い操舵応答性を有する第１操舵機構７の操舵応答性をさらに高めることができる。
As described above, when the steering speed of the steering wheel 1 is fast, that is, when a high steering response is required, the first steering gain α is larger than the second steering gain β. By increasing and correcting the steering assist gain α, the steering response of the
一方で、前記ステップＳ６０１にて前記ステアリングホイール１の操舵速度が所定値以下であると判定された場合には、ステップＳ６０４においてトルクセンサ６からの情報に基づいて前記目標操舵力ＦＴを算出した後に、ステップＳ６０５に進んで、前述のような操舵力の配分補正は行われることなく、トルクセンサ６からの情報に基づいた通常の制御が行われる。 On the other hand, if it is determined in step S601 that the steering speed of the steering wheel 1 is equal to or lower than a predetermined value, the target steering force FT is calculated based on information from the torque sensor 6 in step S604. Proceeding to step S605, normal control based on information from the torque sensor 6 is performed without performing the steering force distribution correction as described above.
図１０のフローチャートは、路面の凹凸により車両の振動が所定以上生じる場合、つまり、いわゆる悪路を走行している場合の第１、第２操舵機構７，８の制御内容を示している。
The flowchart of FIG. 10 shows the contents of control of the first and
かかる制御プログラムでは、まず、ステップＳ７０１において、車両が悪路を走行している状態にあるか否かを判定する。ここで、本実施の形態における悪路操行状態の判定については、車体左右方向のＧセンサの信号からいわゆるばね下の共振成分をハイパスフィルタ若しくはバンドパスフィルタによって抽出したもの、車輪の速度センサの回転変動成分からばね下の共振付近の成分をハイパスフィルタ若しくはバンドパスフィルタによって抽出したもの、又は、車体上下方向のＧセンサの信号からばね下の共振成分をハイパスフィルタ若しくはバンドパスフィルタによって抽出したもの、のいずれかの信号成分が所定値以上である場合に、車両が悪路状態にあると判定される。 In such a control program, first, in step S701, it is determined whether or not the vehicle is traveling on a rough road. Here, regarding the determination of the rough road operating state in the present embodiment, the so-called unsprung resonance component is extracted from the G sensor signal in the left-right direction of the vehicle body by the high-pass filter or the band-pass filter, the rotation of the wheel speed sensor The component near the unsprung resonance from the fluctuation component is extracted by a high pass filter or a band pass filter, or the unsprung resonance component is extracted from the signal of the G sensor in the vehicle body vertical direction by a high pass filter or a band pass filter, When any one of the signal components is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the vehicle is in a rough road state.
そして、前記ステップＳ７０１にて悪路走行状態であると判定された場合には、ステップＳ７０２にてトルクセンサ６からの情報に基づいて前記目標操舵力ＦＴを算出した後、ステップＳ７０３において、該目標操舵力ＦＴにつき、前記第１操舵ゲインαが１（１００％）、前記第２操舵ゲインβが０（０％）となるように前記両操舵機構７，８の各操舵力の配分を補正する。
If it is determined in step S701 that the vehicle is traveling on a rough road, the target steering force FT is calculated based on information from the torque sensor 6 in step S702, and then in step S703, the target steering force FT is calculated. With respect to the steering force FT, the distribution of each steering force of both the
さらに、かかる操舵力の配分補正を行った後に、ステップＳ７０４にて第２操舵力制御装置１９からフェールセーフバルブ２０を閉弁する信号が出力され、当該フェールセーフバルブ２０が閉弁制御される。
Further, after performing such steering force distribution correction, a signal for closing the fail
このように、車両が悪路走行状態にある場合は、フェールセーフバルブ２０を閉弁して前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２の間の作動油の行き来を遮断することで、パワーシリンダ１５をダンパとして利用することが可能となり、該ダンパ作用によって路面からの入力を吸収して車両の振動を減衰させることができる。
Thus, when the vehicle is traveling on a rough road, the fail
一方で、前記ステップＳ７０１にて悪路走行状態でないと判定された場合にあっては、ステップＳ７０５に進んで、前述のような操舵力の配分補正は行われることなく、トルクセンサ６からの情報に基づいた通常の制御が行われる。 On the other hand, if it is determined in step S701 that the vehicle is not traveling on a rough road, the process proceeds to step S705, and the information from the torque sensor 6 is not performed without performing the steering force distribution correction as described above. Normal control based on the above is performed.
図１１のフローチャートは、第２操舵機構８にて作動油の逆流が生じ、この作動油の逆流によりオイルポンプ１７が逆回転（連れ回り）した場合における第１操舵機構７の制御内容を示す。
The flowchart of FIG. 11 shows the control contents of the
まず、前記オイルポンプ１７の連れ回り現象が生ずる原因について説明すると、第２操舵機構８にて接続油路を構成する配管が弾性変形可能に形成されている場合、例えば、ゴム材からなるいわゆるゴムホースである場合であって、オイルポンプ１７の吐出量を急激に増大させるような操舵操作を行った場合、例えば、短時間でロックエンドまで転舵した場合などは、オイルポンプ１７の吐出量が急激に増加して前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２に対して過剰な作動油が供給されることになる。
First, the cause of the accompanying phenomenon of the
すると、この過剰な作動油によってゴムホース中の油圧が過大となり、前記ゴムホースが拡径変形してすることになる。このような状態で運転者が操舵力を急激に解放してしまった場合、前記ゴムホース内に過剰に蓄積された作動油が急激に逆流することとなり、この作動油の逆流によってオイルポンプ１７に連れ回りが発生してしまう。この結果、かかるオイルポンプ１７の連れ回りによって第２操舵機構８には、第１操舵機構７の操舵力の作用する方向と反対の方向に操舵力が発生してしまい、運転者に対し意図しない操舵違和感を与えてしまうおそれがある。
Then, the hydraulic pressure in the rubber hose becomes excessive due to this excessive hydraulic oil, and the rubber hose is deformed to expand. If the driver suddenly releases the steering force in such a state, the hydraulic oil accumulated excessively in the rubber hose will flow back rapidly, and the backflow of the hydraulic oil will cause the
そこで、前記制御プログラムによれば、ステップＳ８０１にてオイルポンプ１７が連れ回り状態にあるか否かの判定を行う。ここで、オイルポンプ１７が連れ回り状態にあるか否かの判定基準について、本実施の形態では、以下の二通りの判定基準を設けており、どちらか一方に該当すればオイルポンプ１７に連れ回りが生じていると判定する。
Therefore, according to the control program, it is determined in step S801 whether or not the
前述のように、一方向に最大転舵を行っている状態で操舵力を緩めた場合、トルクセンサ６からの情報に基づいて第２操舵力発生モータ１８に対する第２操舵力制御装置１９からのトルク指令値が低下することになり、しかも、第２操舵力発生モータ１８は前記作動油の逆流によって運転者の操舵操作に基づくポンプ回転数よりもはるかに大きなポンプ回転数でもって反対方向へ強制的に回転させられることになる。そこで、第２操舵力発生モータ１８に対する第２操舵力制御装置１９からのトルク指令値の絶対値が所定値以下であって、かつ、第２操舵力発生モータ１８の回転数が所定値以上であることを第１の判定基準としている。
As described above, when the steering force is relaxed in the state where the maximum steering is performed in one direction, the second steering
また、前記第２操舵力発生モータ１８に対する第２操舵力制御装置１９からのトルク指令値の低下の代わりに、第２操舵力発生モータ１８に対する現在の操舵方向に基づくトルク指令方向と、前記連れ回り現象が生じたオイルポンプ１７の回転方向、つまり第２操舵力発生モータ１８の回転方向と、を比較して、両者が相異しているか否かによって判定することも可能である。つまり、第２操舵力発生モータ１８に対する第２操舵制御装置１９からのトルク指令方向と実際の第２操舵力発生モータ１８の回転方向が不一致であってかつ第２操舵力発生モータ１８の回転数が所定値以上であることが第２の判定基準として設けられている。
Further, instead of lowering the torque command value from the second steering
かかる判定基準に基づき、前記ステップＳ８０１においてオイルポンプ１７が連れ回り状態にあると判定された場合には、次のステップＳ８０２において、前記オイルポンプ１７の連れ回りによって第１操舵機構７に発生する当該第１操舵機構７の操舵力の左右差を補正する。
When it is determined in step S801 that the
具体的には、前記トルクセンサ６からの情報に基づいて算出された第１操舵ゲインαに前記オイルポンプ１７の連れ回りによって生ずる第２操舵機構８の操舵力分のゲインψを上乗せしたもの（α＋ψ）を第１操舵機構７の操舵力の配分として前記目標操舵力ＦＴを設定し、この補正した第１操舵機構７の操舵力により前記ゴムホースの収縮に伴う作動油の逆流によって第１操舵機構７の操舵力が作用する方向と反対の方向に生ずる前記オイルポンプ１７の連れ回りに基づく第２操舵機構８の操舵力を相殺することとしている。
Specifically, a gain ψ corresponding to the steering force of the
このように、前記オイルポンプ１７の連れ回りが発生した際には、この連れ回りにより生じる第２操舵機構８の操舵力分のゲインψを予め上乗せするように第１操舵ゲインαを増大補正することにより、該補正した第１操舵機構７の操舵力によって前記オイルポンプ１７の連れ回りに伴う不用意な第２操舵機構８の操舵力を相殺することができ、この第２操舵機構８の操舵力に基づく前記操舵違和感を運転者に与えてしまうおそれがなくなる。
As described above, when the
一方で、前記ステップＳ８０１にて高速走行状態又は直進走行状態のどちらにも該当しないと判定された場合は、ステップＳ８０６に進んで前述のような操舵力の配分補正は行われることなく、ステップＳ８０７にて第２操舵力制御装置１９からフェールセーフバルブ２０の閉弁信号が出力され、トルクセンサ６からの情報に基づいた通常の制御が行われる。
On the other hand, if it is determined in step S801 that neither the high-speed traveling state nor the straight-ahead traveling state is applicable, the process proceeds to step S806, and the steering force distribution correction as described above is not performed, and step S807 is performed. The second steering
図１２のフローチャートは、高速走行時又は直進走行時における第１、第２操舵機構７，８の制御内容を示している。
The flowchart of FIG. 12 shows the control contents of the first and
まず、本実施の形態における車両速度と第１操舵機構７及び第２操舵機構８の操舵力との関係について図１３に基づいて説明すれば、図中の領域Ａのいわゆる低速域では、前記両操舵機構７，８の操舵力はいずれも最も大きな操舵力が出力され、当該低速域から車速が増大するにつれて前記両操舵機構７，８の操舵力は減少制御される。そして、図中の領域Ｂのいわゆる高速域においては、前記両操舵機構７，８の操舵力は共に最小となり、第２操舵機構８にあっては操舵力がゼロとなる。
First, the relationship between the vehicle speed and the steering force of the
すなわち、車両速度が増大するにつれて転舵量は減少するのが通常であって、車両速度が高いときに大きな操舵補助力を付与することは危険を招くおそれがあることから、上述のように、車両速度の増大に伴い前記両操舵機構７，８の操舵力を減少制御するようになっている。
That is, as the vehicle speed increases, the amount of steering is usually reduced, and it may be dangerous to apply a large steering assist force when the vehicle speed is high. As the vehicle speed increases, the steering force of both the
かかる制御を行うにあたり、前記高速域（高速走行状態）においては、操舵頻度も転舵量も小さいことから第２操舵機構８において作動油の十分な循環が行われずに油温の低下を招来してしまい、また、直進走行状態にあっては、全く転舵が行われないことから第２操舵機構８において作動油の循環が行われずに油温の低下を招来してしまうこととなり、いずれの場合にも、油温の低下に基づく作動油の粘性の増大によって操舵応答性を低下させてしまうことになる。
In performing such control, in the high speed range (high speed running state), since the steering frequency and the turning amount are small, the hydraulic fluid is not sufficiently circulated in the
そこで、この制御プログラムによれば、まず、ステップＳ９０１にて、高速走行状態、つまり車両速度が所定値以上であるか、又は、直進走行状態であるか、のいずれかに該当するかを判定し、いずれかに該当すると判定された場合には、ステップＳ９０２においてトルクセンサ６からの情報に基づき前記目標操舵力ＦＴを算出した後に、ステップＳ９０３において、該目標操舵力ＦＴにつき、前記第１操舵ゲインαが１（１００％）、第２操舵ゲインβが０（０％）となるように、前記両操舵機構７，８の各操舵力の配分を補正する。
Therefore, according to this control program, first, in step S901, it is determined whether the vehicle is in a high speed traveling state, that is, whether the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined value or a straight traveling state. If the target steering force FT is determined based on the information from the torque sensor 6 in step S902, the first steering gain is calculated for the target steering force FT in step S903. The distribution of each steering force of both the
そして、かかる操舵力の配分補正を行った後に、ステップＳ９０４にて第２操舵力制御装置１９からフェールセーフバルブ２０を開弁する信号が出力され、その後、ステップＳ９０５において、第２操舵力制御装置１９から第２操舵力発生モータ１８へと送信される電気信号に暖機用ゲインγを乗じて補正する。
After performing the steering force distribution correction, a signal for opening the
かかる制御プログラムによれば、大きな操舵力を必要としない高速走行状態や直進走行状態においては、大きな操舵力を発生させる第２操舵機構８を休止させて、操舵応答性の点で有利な第１操舵機構７のみを１００％使用することにより、操舵応答性を確保しつつ無駄な消費エネルギを削減することができる。
According to such a control program, in a high-speed traveling state or a straight traveling state that does not require a large steering force, the
そして、特に、当該制御プログラムにあっては、前記第２操舵機構８を休止させつつも、この間に、該第２操舵機構８において所定回転数でオイルポンプ１７を駆動させると共にフェールセーフバルブ２０を開弁させて前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２間に差圧を発生させずに作動油の循環を行うことを可能にしたため、前記作動油が第１所定温度より低い場合と同様に、前記操舵違和感を運転者に与えることなく第２操舵機構８において作動油を循環させることができる。
In particular, in the control program, while the
これにより、第２操舵機構８を休止させたまま、該第２操舵機構８の油温を予め上昇させておくことができる。この結果、前記高速走行状態又は直進走行状態から大きな操舵力を必要とする走行状態に移行した場合にも、良好な応答性をもって第２操舵機構８の操舵力を発揮させることができる。
Thereby, the oil temperature of the
一方で、前記ステップＳ９０１にて高速走行状態又は直進走行状態のいずれにも該当しないと判定された場合には、ステップＳ９０６に進んで、前記操舵力の配分補正は行われることなく、ステップＳ９０７にて第２操舵力制御装置１９からフェールセーフバルブ２０の閉弁信号が出力され、第１、第２操舵機構７，８共にトルクセンサ６からの情報に基づいた通常の制御が行われることとなる。
On the other hand, if it is determined in step S901 that the vehicle does not correspond to either the high speed traveling state or the straight traveling state, the process proceeds to step S906, and the steering force distribution correction is not performed, and the process proceeds to step S907. Thus, the valve closing signal of the fail
以上のことから、この実施の形態によれば、操舵補助を行う前記両操舵機構７，８のうち第２操舵機構８については、パワーシリンダ１５の両圧力室Ｐ１，Ｐ２の差圧によりピストン２０ｂを介してラックバー４に推進力を付与することによって操舵力を補助する構成としたことから、当該第２操舵機構８が操舵力を補助する際にラックバー４の捩れを招来することがない。
From the above, according to this embodiment, of the two
このため、ピニオン軸５とラックバー４との噛み合いに支障を来すおそれがなく、これによってピニオン軸５とラックバー４との間における操舵力の伝達ロスの発生を防止することができる。また、上述のようにラックバー４の捩れを回避することで、ピニオン軸５とラックバー４との噛み合いについて余計な負荷を与えるおそれもないため、かかるラックピニオン機構の耐久性の低下を抑制することもできる。
For this reason, there is no possibility that the meshing between the
また、前記第１操舵機構７をピニオン軸５に設けたことにより、該ピニオン軸５よりもスペース等の点で大きな設計的制約を受けるコラム軸に設ける場合と比べて高い強度を確保することが可能となり、より大きな操舵力を発生させることができる。
Further, by providing the
さらには、前記第１操舵機構７をピニオン軸５に設けたことにより、外周側にパワーシリンダ１５が構成されて大型化されたラックバー４に設ける場合と比べて第１操舵機構７をより小型化して搭載することが可能となり、装置全体の小型化に供される。
Furthermore, by providing the
また、前記第２操舵機構８を、パワーシリンダ１５の一方の圧力室の作動油を他方の圧力室へと供給する閉回路によって構成したことから、直進走行時であっても常にオイルポンプ１７が駆動されて該ポンプ１７から吐出された不要な作動油を排出する開回路によって構成されたものと比べて、より高い省エネ効果を得ることができる。
In addition, since the
図１４は、本発明に係る操舵制御装置の第２の実施の形態を示し、前記第１の実施の形態の構成を基本として、該第１の実施の形態に係る操舵制御装置を、ステアバイワイヤ式の操舵制御装置として構成したものであって、前記各操舵機構７，８の制御プログラムについても、前記第１の実施の形態と同様に適用する。なお、以下において、前記第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して具体的な説明については省略する。
FIG. 14 shows a second embodiment of the steering control device according to the present invention. Based on the configuration of the first embodiment, the steering control device according to the first embodiment is replaced by steer-by-wire. It is configured as a steering control device of the type, and the control program for each of the
この実施の形態に係る操舵制御装置は、ステアリングホイール１と転舵輪２Ｌ，２Ｒとが分離して構成されていて、ステアリングホイール１に連係された第１操舵軸２８と、該第１操舵軸２８に設けられてステアリングホイール１の操舵角を検出する操舵角センサ３０と、転舵輪２Ｌ，２Ｒに連係されたラックバー４及び該ラックバー４と噛合するピニオン軸５によって構成されるラックピニオン機構と、ピニオン軸５を介してラックバー４に連係される第２操舵軸９と、ピニオン軸５に連係されて操舵角センサ３０の検出値に基づきピニオン軸５に対し回転力を付与することにより操舵力を発生させる第１操舵機構８と、ピニオン軸５に設けられて転舵輪２Ｌ，２Ｒの転舵角（実舵角）を検出する転舵角センサ３１と、ラックバー４に連係されて操舵角センサ３０の検出値に基づきラックバー４に対し推進力を発生させることにより操舵力を発生させる第２操舵機構８と、第１操舵機構７又は第２操舵機構８の少なくとも一方が失陥した場合に第１操舵軸２８と第２操舵軸２９とを連結させる、いわばフェールセーフ手段としての動力断続機構であるクラッチ３２と、を備えている。
In the steering control device according to this embodiment, the steering wheel 1 and the steered
前記第１操舵軸２８には、前記第１操舵力制御装置１４及び第２操舵力制御装置１９と相互に通信可能な疑似反力制御装置３３を介して操舵角センサ３０に接続される反力発生モータ３４が図外の所定の減速機構を介して連係されている。さらには、前記第１操舵軸２８には、ステアリングホイール１から入力された操舵トルクを検出するトルクセンサ６が設けられていて、該トルクセンサ６によって検出された情報は疑似反力制御装置３３に送信されて、後述する擬似的な操舵反力の演算に供される。
A reaction force connected to the
前記反力発生モータ３４は、操舵角センサ３０やトルクセンサ６の検出結果、並びに、前記各操舵力制御装置１４，１９や図外の車速センサ等からの情報に基づいて疑似反力制御装置３３によって駆動制御される。すなわち、この反力発生モータ３４は、第１、第２操舵機構７，８がいずれも正常に機能している状態（以下、通常時という。）、つまりクラッチ３２が連結されていない状態において、操舵が行われた場合に、ステアリングホイール１に対して、該ステアリングホイール１と転舵輪２Ｌ，２Ｒとが機械的にリンクされた通常のステアリング装置（以下、通常のステアリング装置という。）をもって操舵を行う際に転舵輪２Ｌ，２Ｒが路面から受けるいわゆる操舵反力を擬似的に付与し、運転者に対して前記通常のステアリング装置と同様の操舵フィーリングを与えることを可能としている。
The reaction
前記第１操舵機構７は、第２操舵力制御装置１９や疑似反力制御装置３３と相互に通信可能な第１操舵力制御装置１４によって第１操舵力発生モータ１１が駆動制御され、前記両制御装置１９，３３からの情報や転舵角センサ３１の検出結果に基づき第１操舵力発生モータ１１を駆動制御することにより、通常時においては、運転者による操舵操作に基づいて車両の運転状態に応じて必要とされる適切な操舵力がピニオン軸５に付与される。
In the
一方で、異常時、つまり後述する第２操舵機構８が失陥した場合であって、クラッチ３２が連結された状態においては、ステアリングホイール１から入力された操舵力は直接ピニオン軸５に伝達されることになることから、前記第１操舵力発生モータ１１の回転力はステアリングホイール１から入力された操舵力を補助する補助操舵力としてピニオン軸５に付与される。
On the other hand, when an abnormality occurs, that is, when a
前記転舵角センサ３１は、ピニオン軸５の先端部に設けられていて、該ピニオン軸５に対しラジアル方向からピニオン軸５の回転角に基づいて転舵輪２Ｌ，２Ｒの実舵角を検出するように構成されている。なお、この転舵角センサ３１は、ピニオン軸５の回転角に基づいて転舵輪２Ｌ，２Ｒの実舵角を検出するものに限られず、例えば、ラックバー４の移動量に基づいて転舵輪２Ｌ，２Ｒの実舵角を検出するものであってもよい。
The steered
前記第２操舵機構８は、第１操舵力制御装置１４や疑似反力制御装置３３と相互に通信可能な第２操舵力制御装置３６によって第２操舵力発生モータ１８が駆動制御され、前記両制御装置１４，３３からの情報等に基づき第２操舵力発生モータ１８を介してオイルポンプ１７を駆動制御することにより、パワーシリンダ１５の前記両圧力室Ｐ１，Ｐ２の間に差圧を発生させて、この差圧により、通常時においては、前記第１操舵機構７により付与された操舵力を補助する操舵補助力としての操舵力をラックバー４に付与している。
In the
一方で、異常時、つまり前記第１操舵機構７が失陥してクラッチ３２が連結された場合においては、前記各圧力室Ｐ１，Ｐ２間の差圧に基づく操舵力は、運転者によってステアリングホイール１から入力された操舵力を補助することに供される。
On the other hand, when an abnormality occurs, that is, when the
以下、本発明に係る操舵制御装置の作用について、図１４に基づいて説明する。 Hereinafter, the operation of the steering control device according to the present invention will be described with reference to FIG.
まず、通常時においては、クラッチ３２は連結されていないことから、第１操舵軸２８の回転力は第２操舵軸２９に直接伝達されることはなく、第１操舵軸２８の回転角が操舵角センサ３０によって検出されて、該検出結果に基づき第１操舵力制御装置１４から第１操舵力発生モータ１１に制御信号が送られる。そして、この信号に基づいて回転駆動される第１操舵力発生モータ１１の回転力が減速器１０を介してピニオン軸５に伝達されて、該ピニオン軸５が回転することによってラックバー４が軸方向へ移動することとなり、これによって、ステアリングホイール１から入力された操舵角に基づき転舵輪２Ｌ，２Ｒが転舵される。
First, since the clutch 32 is not connected during normal operation, the rotational force of the
なお、かかる操舵時において、ステアリングホイール１の操舵量と第１操舵機構７から出力される操舵量とが常に対応するというわけではなく、例えば、高速走行時などのように大きな操舵量を必要としない場合には、ステアリングホイール１の操舵量に対し第１操舵機構８から出力される操舵量を小さくするように制御し、反対に、特に駐車を行う場合など、大きな操舵量を必要とする場合には、ステアリングホイール１の操舵量に対して第１操舵機構７から出力される操舵量を大きくするように制御することも可能である。
During such steering, the steering amount of the steering wheel 1 and the steering amount output from the
また、上述ように第１操舵機構７が正常に作動している状態において、第２操舵機構８は、操舵角センサ３０の検出結果など前記第１操舵力制御装置１４からの情報に基づき第２操舵力制御装置１９により第２操舵力発生モータ１８によってオイルポンプ１７が駆動され、例えばラックバー４が図１中右方向に移動する場合には、圧力室Ｐ２側に作動油が供給されて、両圧力室Ｐ１，Ｐ２の間に差圧が発生することになる。そして、この差圧に基づいてピストン１５ｂを介してラックバー４が操舵力を受け、該操舵力によって第１操舵機構７により出力された操舵力が補助される。
Further, in the state where the
なお、このとき、第２操舵機構８は、第１操舵機構７が正常に作動している場合に常に作動するものではなく、例えば、高速走行時など操舵力補助を必要としない場合には停止し、反対に、低速走行時など操舵力補助が必要とされる場合には、前記操舵力補助機能が十分に発揮されることとなる。
At this time, the
また、前記両操舵機構７，８のうち、少なくとも一方が失陥した場合には、クラッチ３２が連結されて、ステアリングホイール１から入力された操舵力をピニオン軸５に直接伝達することを可能にすると共に、正常に作動している方の操舵機構をいわゆる操舵補助手段として機能させることになる。
In addition, when at least one of the
このように、本装置の場合には、第１操舵軸２８と第２操舵軸２９との間にクラッチ３２が介装され、異常時には、当該クラッチ３２を介して前記両操舵軸２８，２９を連結させることにより、ステアリングホイール１によって運転者が直接転舵することを可能にすることで、異常時の安全性が確保されている。
In this way, in the case of this device, the clutch 32 is interposed between the
しかも、このとき、第１、第２操舵機構７，８双方の失陥をもってクラッチ３２を連結させるのではなく、該両操舵機構７，８のうち一方が失陥した段階でクラッチ３２を連結させることにより、両操舵機構７，８が別々に失陥する場合において、後に失陥する操舵機構が失陥してからクラッチ３２が連結するまでの間、車両が操舵不能な状態に陥ってしまうことを回避することが可能となっている。
In addition, at this time, the clutch 32 is not connected when both the first and
以上のことから、この実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の作用効果が奏せられるのは勿論のこと、ステアバイワイヤ方式を採用することによってステアリングホイール１と転舵輪２Ｌ，２Ｒとの機械的なリンクを廃して両者を分離した構造となっているため、運転者による操舵にとらわれず、自由な転舵制御を行うことができる。言い換えれば、ステアリングホイール１からの操舵入力（操舵量）に対してピニオン軸５の操舵出力（転舵量）が可変となるように構成することで、例えば、車速情報などを制御の要素として取り込むことにより、高速走行を行う場合や駐車を行う場合など、車両の走行状態に応じた適切な操舵制御を行うことができる。
From the above, according to this embodiment, the same effects as the first embodiment can be obtained, and the steering wheel 1 and the steered
また、前記転舵角センサ３１をピニオン軸５に設けるにあたり、その位置を、ピニオン歯６ａを挟んで減速器１５と反対側となる当該ピニオン軸５の先端部としたことから、転舵角センサ３１が減速器１５と干渉してしまうおそれがなく、当該転舵角センサ３１の配置についての設計自由度の拡大化が図れる。
Further, when the
なお、本実施の形態に係る転舵角センサ３１は、ピニオン軸５に対してラジアル方向から回転角を検出することとしているが、該転舵角センサ３１をピニオン軸５の先端に設けることによって該ピニオン軸５に対しスラスト方向から回転角を検出することも可能であり、この場合には、当該転舵角センサ３１をさらに小型化することができる。
The turning
本発明は前記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば、前記第１の実施の形態では、第１、第２操舵力制御装置１４，１９をそれぞれ別個独立して構成しているが、これらを統合して一つの操舵力制御装置として構成してもよい。この場合には、操舵制御装置全体の簡素化が図れ、当該操舵制御装置の製造コストの低廉化に寄与することができる。
The present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments. For example, in the first embodiment, the first and second steering
また、前記第２の実施の形態では、前記転舵角センサ３１をピニオン軸５の先端部に設けることとしているが、該転舵角センサ３１をピニオン軸５の基端部側、つまり減速器１０と同じ側に設けることも可能である。この場合には、ピニオン軸５の外周側へ張り出す部品を一方側に集約することが可能となり、ピニオン軸５周りの大型化の範囲を最小限に抑えることができる。
In the second embodiment, the turning
１…ステアリングホイール
２Ｌ，２Ｒ…転舵輪
３…操舵軸
４…ラックバー
５…ピニオン軸
６…トルクセンサ（切換手段）
７…第１操舵機構
８…第２操舵機構
１０…減速器
１１…第１操舵力発生モータ（第１電動モータ）
１４…第１操舵力制御装置（モータ制御装置）
１５…パワーシリンダ
Ｐ１，Ｐ２…一対の圧力室
１７…オイルポンプ
１８…第２操舵力発生モータ（第２電動モータ）
１９…第２操舵力制御装置（モータ制御装置）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
7 ...
14: First steering force control device (motor control device)
DESCRIPTION OF
19 ... Second steering force control device (motor control device)
Claims (20)
所定の減速器及び該減速器を介してラックバーに推進力を付与する第１電動モータにより構成される第１操舵機構と、
一対の圧力室に発生した差圧に基づいて前記ラックバーに推進力を付与するパワーシリンダ、前記一対の圧力室の一方に作動油を供給するオイルポンプ、該オイルポンプを回転駆動する第２電動モータ、及び前記オイルポンプから吐出された作動油を供給する圧力室を選択的に切り換える切換手段により構成される第２操舵機構と、
運転者の操舵操作に応じて前記第１電動モータ及び第２電動モータを駆動制御するモータ制御装置と、を備え、
前記転舵輪への操舵力付与の開始時において該転舵輪に付与される操舵力は、前記第１操舵機構の方が大きいことを特徴とする操舵制御装置。 A rack bar linked to the steered wheels and having rack teeth in a predetermined range in the axial direction;
A first steering mechanism including a predetermined speed reducer and a first electric motor that applies a propulsive force to the rack bar via the speed reducer;
A power cylinder that applies a propulsive force to the rack bar based on a differential pressure generated in the pair of pressure chambers, an oil pump that supplies hydraulic oil to one of the pair of pressure chambers, and a second electric motor that rotationally drives the oil pump A second steering mechanism including a motor and switching means for selectively switching a pressure chamber that supplies hydraulic oil discharged from the oil pump;
A motor control device that drives and controls the first electric motor and the second electric motor in accordance with a driver's steering operation,
The steering control device according to claim 1, wherein the first steering mechanism has a larger steering force applied to the steered wheels at the start of application of the steering force to the steered wheels.
前記切換手段は、運転者の操舵方向を検出し、該検出結果に応じて前記可逆式ポンプの回転方向を切り換えるための信号を前記モータ制御装置に出力する操舵センサであって、
前記第２操舵機構には、前記一対の圧力室同士の連通又は遮断を切り換えるフェールセーフバルブが設けられ、
前記第２操舵機構が失陥した場合には、前記フェールセーフバルブによって前記一対の圧力室同士を連通させることを特徴とする請求項４に記載の操舵制御装置。 The oil pump is a reversible pump having a pair of discharge ports and selectively supplying hydraulic oil to the pair of pressure chambers by forward and reverse rotation.
The switching means is a steering sensor that detects a steering direction of a driver and outputs a signal for switching the rotation direction of the reversible pump according to the detection result to the motor control device,
The second steering mechanism is provided with a fail-safe valve for switching communication or blocking between the pair of pressure chambers,
The steering control device according to claim 4, wherein, when the second steering mechanism fails, the pair of pressure chambers are communicated with each other by the fail-safe valve.
所定の減速器及び該減速器を介してラックバーに推進力を付与する第１電動モータにより構成される第１操舵機構と、
一対の圧力室に発生した差圧に基づいて前記ラックバーに推進力を付与するパワーシリンダ、前記一対の圧力室の一方に作動油を供給するオイルポンプ、該オイルポンプを回転駆動する第２電動モータ、及び前記オイルポンプから吐出された作動油を供給する圧力室を選択的に切り換える切換手段により構成される第２操舵機構と、
運転者の操舵操作に応じて前記第１電動モータ及び第２電動モータを駆動制御するモータ制御装置と、を備え、
作動油の温度が第１所定温度より低い場合において前記転舵輪に付与される操舵力は、前記第１操舵機構の方が大きいことを特徴とする操舵制御装置。 A rack bar linked to the steered wheels and having rack teeth in a predetermined range in the axial direction;
A first steering mechanism including a predetermined speed reducer and a first electric motor that applies a propulsive force to the rack bar via the speed reducer;
A power cylinder that applies a propulsive force to the rack bar based on a differential pressure generated in the pair of pressure chambers, an oil pump that supplies hydraulic oil to one of the pair of pressure chambers, and a second electric motor that rotationally drives the oil pump A second steering mechanism including a motor and switching means for selectively switching a pressure chamber that supplies hydraulic oil discharged from the oil pump;
A motor control device that drives and controls the first electric motor and the second electric motor in accordance with a driver's steering operation,
The steering control device according to claim 1, wherein the steering force applied to the steered wheels when the temperature of the hydraulic oil is lower than a first predetermined temperature is greater in the first steering mechanism.
作動油の油温が前記第１所定温度よりも低い場合には、前記フェールセーフバルブを開弁させると共に、運転者の操舵操作に関係なく前記オイルポンプを回転駆動させることを特徴とする請求項８に記載の操舵制御装置。 The second steering mechanism further includes a fail-safe valve that switches communication or blocking between the pair of pressure chambers,
2. The hydraulic pump according to claim 1, wherein when the oil temperature of the hydraulic oil is lower than the first predetermined temperature, the fail-safe valve is opened, and the oil pump is driven to rotate regardless of the steering operation of the driver. The steering control device according to claim 8.
車両速度が所定値よりも高い場合には、前記フェールセーフバルブを開弁させると共に、運転者の操舵操作に関係なく前記オイルポンプを回転駆動させることを特徴とする請求項８に記載の操舵制御装置。 The second steering mechanism further includes a fail-safe valve that switches communication or blocking between the pair of pressure chambers,
9. The steering control according to claim 8, wherein when the vehicle speed is higher than a predetermined value, the fail-safe valve is opened, and the oil pump is driven to rotate regardless of a driver's steering operation. apparatus.
所定の減速器及び該減速器を介してラックバーに推進力を付与する第１電動モータにより構成される第１操舵機構と、
一対の圧力室に発生した差圧に基づいて前記ラックバーに推進力を付与するパワーシリンダ、前記一対の圧力室の一方に作動油を供給するオイルポンプ、該オイルポンプを回転駆動する第２電動モータ、及び前記オイルポンプから吐出された作動油を供給する圧力室を選択的に切り換える切換手段により構成される第２操舵機構と、
運転者の操舵操作に応じて前記第１電動モータ及び第２電動モータを駆動制御するモータ制御装置と、を備え、
車両速度が所定値よりも高い場合において前記転舵輪に付与される操舵力は、前記第１操舵機構の方が大きいことを特徴とする操舵制御装置。 A rack bar linked to the steered wheels and having rack teeth in a predetermined range in the axial direction;
A first steering mechanism including a predetermined speed reducer and a first electric motor that applies a propulsive force to the rack bar via the speed reducer;
A power cylinder that applies a propulsive force to the rack bar based on a differential pressure generated in the pair of pressure chambers, an oil pump that supplies hydraulic oil to one of the pair of pressure chambers, and a second electric motor that rotationally drives the oil pump A second steering mechanism including a motor and switching means for selectively switching a pressure chamber that supplies hydraulic oil discharged from the oil pump;
A motor control device that drives and controls the first electric motor and the second electric motor in accordance with a driver's steering operation,
The steering control device according to claim 1, wherein the steering force applied to the steered wheels when the vehicle speed is higher than a predetermined value is greater in the first steering mechanism.
前記切換手段は、運転者の操舵方向を検出し、該検出結果に応じて前記可逆式ポンプの回転方向を切り換えるための信号を前記モータ制御装置に出力する操舵センサであって、
前記第１操舵機構には、操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられると共に、
前記第２操舵機構には、前記一対の圧力室同士の連通又は遮断を切り換えるフェールセーフバルブが設けられ、
操舵速度の方向と操舵トルクの方向とが一致しない戻し操舵状態では、前記フェールセーフバルブを開弁させて前記一対の圧力室同士を連通させることを特徴とする請求項１６に記載の操舵制御装置。 The oil pump is a reversible pump having a pair of discharge ports and selectively supplying hydraulic oil to the pair of pressure chambers by forward and reverse rotation.
The switching means is a steering sensor that detects a steering direction of a driver and outputs a signal for switching the rotation direction of the reversible pump according to the detection result to the motor control device,
The first steering mechanism is provided with a torque sensor for detecting a steering torque,
The second steering mechanism is provided with a fail-safe valve for switching communication or blocking between the pair of pressure chambers,
The steering control device according to claim 16, wherein in a return steering state in which a steering speed direction and a steering torque direction do not coincide with each other, the fail-safe valve is opened to allow the pair of pressure chambers to communicate with each other. .
前記切換手段は、運転者の操舵方向を検出し、該検出結果に応じて前記可逆式ポンプの回転方向を切り換えるための信号を前記モータ制御装置に出力する操舵センサであって、
前記第２操舵機構には、前記一対の圧力室同士の連通又は遮断を切り換えるフェールセーフバルブが設けられ、
路面の凹凸により車両に所定以上の振動が生じるような悪路を走行する場合には、前記フェールセーフバルブを閉弁させると共に、前記第２電動モータの通電を遮断することを特徴とする請求項１６に記載の操舵制御装置。 The oil pump is a reversible pump having a pair of discharge ports and selectively supplying hydraulic oil to the pair of pressure chambers by forward and reverse rotation.
The switching means is a steering sensor that detects a steering direction of a driver and outputs a signal for switching the rotation direction of the reversible pump according to the detection result to the motor control device,
The second steering mechanism is provided with a fail-safe valve for switching communication or blocking between the pair of pressure chambers,
2. When the vehicle travels on a rough road where a vibration exceeding a predetermined level is generated in the vehicle due to road surface irregularities, the fail-safe valve is closed and the energization of the second electric motor is shut off. 16. The steering control device according to 16.
前記切換手段は、運転者の操舵方向を検出し、該検出結果に応じて前記可逆式ポンプの回転方向を切り換えるための信号を前記モータ制御装置に出力する操舵センサであって、
前記パワーシリンダと前記可逆式ポンプを接続する接続油路が作動油の油圧によって膨張した状態から自然状態に復元する際には、この復元に基づく作動油の流動によって第２操舵機構に生ずる操舵力を打ち消すように前記第１操舵機構に操舵力を発生させることを特徴とする請求項１６に記載の操舵制御装置。 The oil pump is a reversible pump having a pair of discharge ports and selectively supplying hydraulic oil to the pair of pressure chambers by forward and reverse rotation.
The switching means is a steering sensor that detects a steering direction of a driver and outputs a signal for switching the rotation direction of the reversible pump according to the detection result to the motor control device,
When the connecting oil path connecting the power cylinder and the reversible pump is restored from the state expanded by the hydraulic pressure of the hydraulic oil to the natural state, the steering force generated in the second steering mechanism by the flow of the hydraulic oil based on the restoration The steering control device according to claim 16, wherein a steering force is generated in the first steering mechanism so as to cancel out the control.
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