JP3581946B2 - Vehicle steering system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操作に応じて車両を操向させるための車両用操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部に配された操舵手段の操作、例えば、ステアリングホイールの回転を、操舵用の車輪(一般的には前輪)の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
近年においては、舵取機構の中途に油圧シリンダ、電動モータ等の操舵補助用のアクチュエータを配し、このアクチュエータを、操舵のためにステアリングホイールに加えられる操作力に基づいて駆動して、ステアリングホイールの回転に応じた舵取機構の動作を、アクチュエータの発生力により補助し、操舵のための運転者の労力負担を軽減する構成とした動力操舵装置(パワーステアリング装置)が広く普及している。
【0003】
ところが、このような従来の車両用操舵装置においては、操舵手段であるステアリングホイールと舵取機構との機械的な連結が必要であり、車室の内部におけるステアリングホイールの配設位置が車室外の舵取機構との連結が可能な位置に限定されるという問題があり、また、連結可能にステアリングホイールが配設された場合であっても、連結の実現のために複雑な連結構造を要し、車両の軽量化、組立て工程の簡素化を阻害する要因となっている。
【0004】
実公平2−29017号公報には、このような問題の解消を目的としたリンクレスのパワーステアリング装置である車両用の操舵装置が開示されている。この車両用の操舵装置は、ステアリングホイールを舵取機構から切り離して配し、また、動力操舵装置における操舵補助用のアクチュエータと同様に、舵取機構の中途に操舵用のアクチュエータとしての電動モータを配してなり、この電動モータを、マイクロプロセッサからなる制御手段が、ステアリングホイールの操作方向及び操作量の検出結果に基づいて駆動制御することにより、ステアリングホイールの操作に応じた操舵を行わせる構成となっている。
【0005】
舵取機構に機械的に連結されないステアリングホイールには、電動モータを備えた反力制御手段である反力アクチュエータが付設されている。反力アクチュエータは、車速及びステアリングホイールの操舵量の検出結果に基づいて、制御手段が出力する反力指示信号により、前記モータを駆動制御し、ステアリングホイールに、車速の高低及び操舵量の大小に応じて大小となり、中立位置へ向かう反力を加える。これにより、ステアリングホイールと舵取機構とが機械的に連結された一般的な車両用操舵装置(連結型の操舵装置)と同様の感覚での操舵を行わせ得るようにしてある。
【0006】
以上のように構成されたリンクレスの車両用操舵装置は、ステアリングホイールの配設自由度の増加、車両の軽量化等の前述した目的に加え、レバー、ペダル等、ステアリングホイールに代わる新たな操舵手段の実現、及び路面上の誘導標識の検出、衛星情報の受信等の走行情報に従う自動運転システムの実現等、将来における自動車技術の発展のために有用なものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ステアリングホイール等の操舵手段の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて、舵取り用の電動モータ等の舵取機構を駆動制御し、ステアリングホイール等の操舵手段に与えるべき反力を演算し反力指示信号を出力する制御手段が故障した場合、その故障を検出する手段がないという問題がある。
【0008】
ステアリングホイールに与えるべき力の異常を検出するものとしては、車輪に連結したナックルアームを両端に連係させてなるラックの軸力の方向とステアリングホイールに加わる操舵トルクの方向とを比較し、所定時間以上、両者が一致しないときに異常と判断する電動式パワーステアリング装置(特公平8−29709号公報)があるが、これは、従来の連結型の動力操舵装置における操舵トルク付与手段の異常を検出するためのものである。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、リンクレスの車両用操舵装置において、舵取り用の電動モータ等の舵取機構を駆動制御し、ステアリングホイール等の操舵手段に与えるべき反力を求める制御手段が故障した場合に、その故障を速やかに検出することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る車両用操舵装置は、運転者により操作される操舵手段と、車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段の操舵量を検出する操舵量検出手段と、前記操舵手段に操舵反力を付与する反力制御手段と、前記操舵量に応じて前記舵取機構及び前記反力制御手段を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置において、前記制御手段が前記反力制御手段に与える反力指示信号に基づき、前記制御手段の故障を検出する故障検出手段と、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、車輪が路面から受ける路面反力により、車輪の向きを変えるための軸に加わる軸力及び該軸力の方向を検出する軸力検出手段とを備え、前記故障検出手段は、前記車速検出手段が検出した車速と所定速度とを比較する車速比較手段と、前記軸力検出手段が検出した軸力の方向と前記反力指示信号が示す反力の方向とを比較する第1方向比較手段とを有し、前記車速比較手段が、前記車速は前記所定速度より低速であると判断し、前記第1方向比較手段が、前記軸力の方向と前記反力の方向とは一致しないと判断したときに、前記制御手段が故障していると判断することを特徴とする。
【0010】
この車両用操舵装置では、舵取機構の舵角を増減制御し、操舵手段に与えるべき反力を求め反力指示信号を出力する制御手段が故障した場合は、故障検出手段が、反力指示信号に基づきその故障を検出する。車速検出手段が車両の走行速度を検出し、軸力検出手段が、路面反力により加わる軸力を検出する。故障検出手段では、車速比較手段は、車速検出手段が検出した車速と所定速度とを比較し、第1方向比較手段は、軸力検出手段が検出した軸力の方向と反力指示信号が示す反力の方向とを比較する。そして、車速比較手段が、車速は所定速度より低速であると判断し、第1方向比較手段が、軸力の方向と反力の方向とは一致しないと判断したときに、制御手段の故障を検出する。
本来、路面反力に起因して操舵手段に加わる反力の模擬力として操舵手段に加える反力の方向と路面反力の方向とは一致しなければならない。そこで、路面反力に起因する軸力の検出信号がノイズと区別できる程度に大きい低速時に、両者の方向が一致していなければ、制御手段が故障していると判断する。これにより、制御手段の故障を速やかに検出することができる。
【0013】
発明に係る車両用操舵装置は、運転者により操作される操舵手段と、車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段の操舵量を検出する操舵量検出手段と、前記操舵手段に操舵反力を付与する反力制御手段と、前記操舵量に応じて前記舵取機構及び前記反力制御手段を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置において、前記制御手段が前記反力制御手段に与える反力指示信号に基づき、前記制御手段の故障を検出する故障検出手段と、車両の走行速度を検出する車速検出手段とを備え、前記故障検出手段は、前記車速検出手段が検出した車速と所定速度とを比較する車速比較手段と、前記操舵手段に与えるべき反力の方向を前記操舵量に基づいて判断する方向判断手段と、該方向判断手段が判断した反力の方向と前記反力指示信号が示す反力の方向とを比較する第2方向比較手段とを備え、前記車速比較手段が、前記車速は前記所定速度より高速であると判断し、第2方向比較手段が、前記方向判断手段が判断した反力の方向と前記反力指示信号が示す反力の方向とは一致しないと判断したときに、前記制御手段が故障していると判断することを特徴とする車両用操舵装置。
【0014】
この車両用操舵装置では、舵取機構の舵角を増減制御し、操舵手段に与えるべき反力を求め反力指示信号を出力する制御手段が故障した場合は、故障検出手段が、反力指示信号に基づきその故障を検出する。車速検出手段が車両の走行速度を検出する。故障検出手段では、車速比較手段が、車速検出手段が検出した車速と所定速度とを比較し、方向判断手段が、操舵手段に与えるべき反力の方向を、操舵量検出手段が検出した操舵量に基づいて判断し、第2方向比較手段が、方向判断手段が判断した反力の方向と反力指示信号が示す反力の方向とを比較する。そして、故障検出手段は、車速比較手段が、車速は所定速度より高速であると判断し、第2方向比較手段が、方向判断手段が判断した反力の方向と反力指示信号が示す反力の方向とは一致しないと判断したときに、制御手段が故障していると判断する。
【0015】
故障検出手段では、方向判断手段が、操舵手段に与えるべき反力の方向を、操舵量検出手段が検出した操舵量に基づいて判断し、第2方向比較手段が、方向判断手段が判断した反力の方向と制御手段が求めた反力指示信号が示す反力の方向とを比較する。このとき、当然、両者の方向は一致しなければならない。そこで、両反力が比較し易い程度に大きい高速時に、両者の方向が一致していなければ、制御手段が故障していると判断する。これにより、制御手段の故障を速やかに検出することができる。
【0016】
発明に係る車両用操舵装置は、運転者により操作される操舵手段と、車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段の操舵量を検出する操舵量検出手段と、前記操舵手段に操舵反力を付与する反力制御手段と、前記操舵量に応じて前記舵取機構及び前記反力制御手段を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置において、前記制御手段が前記反力制御手段に与える反力指示信号に基づき、前記制御手段の故障を検出する故障検出手段を備え、該故障検出手段は、前記操舵手段に与えるべき反力を前記操舵量に基づき演算する第1演算手段と、該第1演算手段が演算して得た反力と前記反力指示信号が示す反力との差を演算する第2演算手段と、該第2演算手段が演算した差と所定値とを比較する比較手段とを備え、前記比較手段が、第2演算手段が演算した差は所定値より大きいと判断したときに、前記制御手段が故障していると判断することを特徴とする。
【0017】
この車両用操舵装置では、舵取機構の舵角を増減制御し、操舵手段に与えるべき反力を求め反力指示信号を出力する制御手段が故障した場合は、故障検出手段が、反力指示信号に基づきその故障を検出する。故障検出手段は、第1演算手段が、操舵手段に与えるべき反力を、操舵量検出手段が検出した操舵量に基づいて演算する。そして、第2演算手段が、第1演算手段が演算して得た反力と制御手段が求めた反力指示信号が示す反力との差を演算し、比較手段が、第2演算手段が演算した差と所定値とを比較する。故障検出手段は、比較手段が、第2演算手段が演算した差は所定値より大きいと判断したときに、制御手段が故障していると判断する。
【0018】
故障検出手段は、第1演算手段により、操舵手段に与えるべき反力を、操舵量検出手段が検出した操舵量に基づいて、制御手段とは別途に演算し、第2演算手段により、制御手段が求めた反力との差を演算する。この差は誤差と見做すことができ、この誤差が大きいときは、制御手段が故障していると判断する。これにより、制御手段の故障を速やかに検出することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図1は、第1発明に係る車両用操舵装置の構成を示すブロック図である。この車両用操舵装置は、図示しない車体の左右に配された一対の操舵用の車輪10,10に操舵動作を行わせるための舵取機構1と、舵取機構1から切り離して配された操舵手段であるステアリングホイール2と、ステアリングホイール2に反力を付与する電動モータ3と、マイクロプロセッサを用いてなり電動モータ3を駆動制御する反力制御部7と、舵取機構1の中途に配した操舵モータ5を駆動制御する舵取機構制御部8と、マイクロプロセッサを用いてなる主制御部(制御手段)4とを備え、ステアリングホイール2の操作に応じた主制御部4の動作により、操舵モータ5を駆動し、舵取機構1を作動させる構成となっている。
【0020】
舵取機構1は、公知のように、車体の左右方向に延設されて軸長方向に摺動する操舵軸11の両端部と、車輪10,10を支持するナックルアーム12,12とを、各別のタイロッド13,13により連結し、操舵軸11の両方向への摺動によりタイロッド13,13を介してナックルアーム12,12を押し引きし、車輪10,10を左右に操向させるものであり、この操向は、操舵軸11の中途部に同軸的に構成された操舵モータ5の回転を、適宜の運動変換機構により操舵軸11の摺動に変換して行われる。
【0021】
操舵軸11は、操舵軸ハウジング14との間に介装された図示しない回転拘束手段により軸回りの回転を拘束されており、操舵モータ5の回転は、操舵軸11の軸長方向の摺動に変換され、操舵モータ5の回転に応じた操舵(操舵用の車輪10,10の操向)が行われる。操舵モータ5に流れる電流は、電流センサ8aにより検出され、主制御部4に与えられる。
【0022】
このように操舵される車輪10,10の舵角は、操舵モータ5の一側の操舵軸ハウジング14と操舵軸11との相対摺動位置を媒介として、舵角センサ16により検出されるようになしてあり、舵角センサ16の出力は、操舵モータ5の回転位置を検出するロータリエンコーダ15の出力と共に、主制御部4に与えられる。
タイロッド13,13には、車輪10,10が路面から受ける路面反力により加わる軸力を検出する軸力センサ(軸力検出手段)9,9が付設され、軸力センサ9,9の各出力は、主制御部4と反力制御部7とに与えられる。
【0023】
ステアリングホイール2に反力を付与する電動モータ3(例えばDCモータ)は、回転軸30のハウジングに固定して取り付けてあり、その回転運動は、電磁クラッチ3aを介して、また、ウォームギヤ機構3bによりその回転方向が変換されて、回転軸30に伝えられる。反力制御部7は、電動モータ3及び電磁クラッチ3aと共に反力制御手段をなしている。
ステアリングホイール2は、回転軸30の一側の突出端に同軸的に固定されており、他側の突出端は、所定の弾性を有する捩ればね31により、図示しない車体の適宜部位に連結されている。
【0024】
電動モータ3は、主制御部4から与えられる反力指示信号に応じた反力制御部7からの通電により正逆両方向に駆動され、回転軸30の一端に取り付けたステアリングホイール2に、その操作方向と逆方向の力(反力)を付与する動作をなす。従って、ステアリングホイール2の回転操作には、電動モータ3が発生する反力に抗する操舵トルクを加える必要があり、このようにしてステアリングホイール2に加えられる操舵トルクは、トルクセンサ32により検出される。トルクセンサ32の出力は、主制御部4に与えられる。
【0025】
ステアリングホイール2の操作量(操舵量)は、操舵量検出手段であるロータリエンコーダ33により、操作方向を含めて検出される。この検出結果は、主制御部4と反力制御部7とに与えられる。
また、電動モータ3に流れる電流は、電流センサ7aにより検出され、主制御部4と反力制御部7とに与えられる。
【0026】
なお、回転軸30の他端と車体の一部との間に介装された捩ればね31は、以上のように行われる回転操作の停止時に、その弾性により回転軸30を回転させて、ステアリングホイール2を所定の中立位置に復帰させる作用をする。この復帰は、機械的に切り離された舵取機構1側にて生じる車輪10,10の直進方向への復帰動作に伴ってステアリングホイール2を戻すために必要なものである。
【0027】
以上のように主制御部4には、舵取機構1側にて実際に生じている操舵の状態が、ロータリエンコーダ15及び舵角センサ16からの入力として与えられ、また操舵手段としてのステアリングホイール2の操作の状態が、トルクセンサ32及びロータリエンコーダ33からの入力として夫々与えられており、これらに加えて主制御部4には、車両の走行速度を検出する車速センサ6の出力が与えられている。車速センサ6の出力は、反力制御部7にも与えられる。
【0028】
一方、主制御部4の出力は、前述したように、ステアリングホイール2に反力を付与する反力制御部7と、舵取機構1に操舵動作を行わせるための舵取機構制御部8とに与えられており、反力制御部7及び舵取機構制御部8は、主制御部4からの指示信号に応じて各別の制御動作を行うようになしてある。
主制御部4は、ステアリングホイール2に付与すべき反力を、例えば、車速センサ6からの入力として与えられる車速の高低に応じて大小となるように決定し、反力を発生させるべく反力制御部7に反力指示信号を与える反力制御を行う。
【0029】
また、主制御部4は、ロータリエンコーダ33からの入力によりステアリングホイール2の操作方向を含めた操作角度を認識し、舵取機構1に付設された舵角センサ16の入力より認識される実舵角度との舵角偏差を求め、この舵角偏差を車速センサ6からの入力として与えられる車速の遅速に応じて大小となるように補正して目標舵角を求め、この目標舵角が得られるまで操舵モータ5を駆動する舵取制御動作を行う。このとき、ロータリエンコーダ15からの入力は、操舵モータ5が所望の回転位置に達したか否かを調べるためのフィードバック信号として用いられる。
ロータリエンコーダ33の出力は、反力制御部7にも与えられ、反力制御部7は、ステアリングホイール2の操作方向を含めた操作角度を認識する。
【0030】
以下に、このような構成の第1,2発明に係る車両用操舵装置の動作を、それを示すフローチャートに基づき説明する。
図2は、第1,2発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。反力制御部7は、車速センサ6が検出した車速を読み込み(S10)、この車速を所定速度と比較する(S12)。この車速が所定速度以下のときは(S12)、軸力センサ9が検出した軸力を読み込み(S14)、主制御部4が求めた反力を指示する反力指示信号を読み込む(S16)。
【0031】
次に、反力制御部7は、読み込んだ反力指示信号が示す反力の方向と軸力の方向とを比較し、反力指示信号が示す反力の方向が正しい(両者が一致する)かを調べる(S18)。その結果、反力指示信号が示す反力の方向が正しくない(両者が一致しない)ときは(S18)、反力指示信号が示す反力を求めた主制御部4が故障していると判断する(S20)。
車速が所定速度を超えているときは(S12)、軸力及び反力指示信号の読み込み(S14,16)を行わず、故障検出以外の反力制御動作へ移る。
【0032】
図3は、第発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。第発明に係る車両用操舵装置の構成は、上述した、第1発明に係る車両用操舵装置の構成と制御内容以外は同様であるので、説明を省略する。
この車両用操舵装置の反力制御部7は、車速センサ6が検出した車速を読み込み(S22)、この車速を所定速度と比較する(S24)。この車速が所定速度以上のときは(S24)、ロータリエンコーダ33の出力からステアリングホイール2の操作角度(ステアリング舵角)を読み込み(S26)、読み込んだ操作角度に応じた付与されるべき反力の方向を判断し(S27)、次いで、主制御部4が求めた反力を指示する反力指示信号を読み込む(S28)。
【0033】
次に、反力制御部7は、読み込んだ反力指示信号が示す反力の方向と、求めた(S27)付与されるべき反力の方向とを比較し、反力指示信号が示す反力の方向が正しい(ステアリング舵角に応じた付与されるべき反力の方向である)かを調べる(S30)。その結果、反力指示信号が示す反力の方向が正しくない(ステアリング舵角に応じた付与されるべき反力の方向でない)ときは(S30)、反力指示信号が示す反力を求めた主制御部4が故障していると判断する(S32)。
車速が所定速度未満であるときは(S24)、ステアリング舵角の読み込み(S26)、ステアリング舵角に応じた付与されるべき反力の方向の判断(S27)及び反力指示信号の読み込み(S28)を行わず、故障検出以外の反力制御動作へ移る。
【0034】
図4は、第発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。第発明に係る車両用操舵装置の構成は、上述した、第1発明に係る車両用操舵装置の構成と制御内容以外は同様であるので、説明を省略する。
この車両用操舵装置の反力制御部7は、軸力センサ9が検出したタイロッド13の軸力Fを読み込み(S34)、車速センサ6が検出した車速Vを読み込む(S36)。次に、ロータリエンコーダ33の出力からステアリングホイール2の操作角度(ステアリング舵角)θを読み込み(S38)、標準反力トルクTを演算する(S40)。
【0035】
図5は、反力制御部7が標準反力トルクTを演算する(S40)動作を示すフローチャートである。反力制御部7は、図6(a)に示すような比例関係にあるタイロッド軸力F−基本反力トルクTB特性を記憶してあるテーブルから、タイロッド軸力Fに対応する基本反力トルクTBを読み込む(S50)。
次に、反力制御部7は、図6(b)に示すように、最小値が0より僅かに大きく、所定速度迄緩やかに大きくなり、所定速度から急速に大きくなる、1が上限である車速係数KV−車速V特性を記憶してあるテーブルから、車速Vに対応する車速係数KVを読み込む(S52)。
【0036】
次に、反力制御部7は、図6(c)に示すように、所定のステアリング舵角θ迄比例関係にあり、所定のステアリング舵角θより大のときは1であるステアリング舵角係数Kθ−ステアリング舵角θ特性を記憶してあるテーブルから、ステアリング舵角θに対応する車速係数Kθを読み込む(S54)。
次に、反力制御部7は、標準反力トルクT=KV・Kθ・TBを演算し(S56)リターンする。
【0037】
反力制御部7は、標準反力トルクTを演算した(S40)後、主制御部4から反力指示トルクTM(反力指示信号)を読み込む(S42)。
図7は、主制御部4が操舵反力トルクT(反力指示トルクTM)を演算する動作を示すフローチャートである。主制御部4は、軸力センサ9が検出したタイロッド13の軸力Fを読み込み(S58)、車速センサ6が検出した車速Vを読み込む(S60)。次に、ロータリエンコーダ33の出力からステアリングホイール2の操作角度(ステアリング舵角)θを読み込む(S62)。
【0038】
次に、主制御部4は、反力制御部7と同様に、図6(a)に示すような比例関係にあるタイロッド軸力F−基本反力トルクTB特性を記憶してあるテーブルから、タイロッド軸力Fに対応する基本反力トルクTBを読み込む(S64)。
次に、主制御部4は、図6(b)に示すように、最小値が0より少し大きく、所定速度迄緩やかに大きくなり、所定速度から急速に大きくなる、1が上限である車速係数KV−車速V特性を記憶してあるテーブルから、車速Vに対応する車速係数KVを読み込む(S66)。
【0039】
次に、主制御部4は、図6(c)に示すように、所定のステアリング舵角θ迄比例関係にあり、所定のステアリング舵角θより大のときは1であるステアリング舵角係数Kθ−ステアリング舵角θ特性を記憶してあるテーブルから、ステアリング舵角θに対応する車速係数Kθを読み込む(S68)。
次に、主制御部4は、操舵反力トルクT=KV・Kθ・TBを演算し(S70)、反力指示トルクTMとする。
【0040】
反力制御部7は、反力指示トルクTMを読み込んだ(S42)後、標準反力トルクTと反力指示トルクTMとの偏差ΔT=T−TMを演算し(S44)、偏差ΔTと所定値とを比較する(S46)。その結果、偏差ΔTが所定値以上のときは(S46)、反力指示トルクを演算した主制御部4が故障していると判断する(S48)。
反力指示トルクが所定値未満であるときは(S46)、そのまま故障検出以外の反力制御動作へ移る。
【0041】
図8に示す車両用操舵装置は、図1に示した、第1発明に係る車両用操舵装置の構成と略同様であるが、ステアリングホイール2の回転軸30の他端と車体の一部との間に介装された捩ればね31が省略された構成となっている。
捩ればね31が装備された車両用操舵装置では、故障時に電磁クラッチ3aを切り、捩ればね31の復元力により、ステアリングホイール2を所定の中立位置に復帰させるようになっており、ステアリングホイール2の操舵感覚が軽くなり過ぎ、運転者が不安を感じる虞がある。
【0042】
本車両用操舵装置では、故障時に電磁クラッチ3aを切らずに、電動モータ3のモータフリクションにより、簡易的にステアリングホイール2の操舵感覚を重くし、ステアリングホイール2の操舵感覚が軽くなり過ぎることによる不安感を解消する。電動モータ3には、故障時には制御用電流を流さないので、電磁誘導により生じるモータフリクションが、ステアリングホイール2の回転を抑制する。その他の動作は、上述した、第1発明に係る車両用操舵装置の動作と同様であるので、説明を省略する。
これにより、故障時にステアリングホイール2の操舵感覚が軽くなり過ぎることによる不安感を解消することができると共に、捩ればね31とその取り付け機構とを省略することができ、部品点数を削減できる。
【0043】
尚、以上の実施の形態は、本発明に係る車両用操舵装置の一例を示すものであり、反力アクチュエータとしての電動モータ3、操舵モータ5の構成を限定するものではなく、また、操舵手段として、ステアリングホイール2に代えて、レバー、ジョイスティック等の他の操舵手段を用いることができることは言うまでもない。
【0044】
【発明の効果】
本発明に係る車両用操舵装置によれば、舵取り用の電動モータ等の舵取機構を駆動制御し、ステアリングホイール等の操舵手段に与えるべき反力を演算する制御手段が故障した場合に、その故障を速やかに検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用操舵装置の構成を示すブロック図である。
【図2】第1発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】第発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】第発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図5】反力制御部の標準反力トルク演算のルーチンを示すフローチャートである。
【図6】標準反力トルク演算に使用する基本反力トルク及び係数の特性を示すグラフで、(a)は、基本反力トルクTB−タイロッド軸力F特性を示すグラフ、(b)は、車速係数KV−車速V特性を示すグラフ、(c)は、ステアリング舵角係数Kθ−ステアリング舵角θ特性を示すグラフである。
【図7】主制御部の反力指示トルクを演算する動作を示すフローチャートである。
【図8】本発明に係る車両用操舵装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 舵取機構
2 ステアリングホイール(操舵手段)
3 電動モータ(反力制御手段)
3a 電磁クラッチ(反力制御手段)
4 主制御部(制御手段)
5 操舵モータ
6 車速センサ(車速検出手段)
7 反力制御部(反力制御手段、故障検出手段)
9 軸力センサ(軸力検出手段)
13 タイロッド
15 ロータリエンコーダ
16 舵角センサ
30 回転軸
33 ロータリエンコーダ(操舵量検出手段)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering system for steering a vehicle in response to a driver's operation.
[0002]
[Prior art]
The steering of the vehicle is performed by operating a steering means disposed inside the vehicle compartment, for example, by rotating a steering wheel, and externally disposing the steering wheel (generally, a front wheel) for steering. This is done by telling the steering mechanism.
In recent years, steering assisting actuators such as hydraulic cylinders and electric motors have been arranged in the middle of the steering mechanism, and the actuators are driven based on the operating force applied to the steering wheel for steering. 2. Description of the Related Art Power steering devices (power steering devices) configured to assist the operation of a steering mechanism in accordance with the rotation of a vehicle by the force generated by an actuator and reduce the labor burden on a driver for steering have become widespread.
[0003]
However, in such a conventional vehicle steering system, a mechanical connection between a steering wheel, which is a steering means, and a steering mechanism is necessary, and the position of the steering wheel inside the vehicle compartment is outside the vehicle compartment. There is a problem that it is limited to a position where connection with the steering mechanism is possible, and even if the steering wheel is arranged so as to be connectable, a complicated connection structure is required to realize the connection. This is a factor that hinders weight reduction of the vehicle and simplification of the assembly process.
[0004]
Japanese Utility Model Publication No. 2-29017 discloses a steering device for a vehicle, which is a linkless power steering device for solving such a problem. This steering apparatus for a vehicle has a steering wheel separated from a steering mechanism, and an electric motor as a steering actuator in the middle of the steering mechanism, similarly to an actuator for assisting steering in a power steering apparatus. A control means comprising a microprocessor controls the driving of the electric motor based on the detection result of the operation direction and the operation amount of the steering wheel, thereby performing steering according to the operation of the steering wheel. It has become.
[0005]
A steering wheel that is not mechanically connected to the steering mechanism is provided with a reaction force actuator that is a reaction force control unit including an electric motor. The reaction force actuator drives and controls the motor based on the detection result of the vehicle speed and the steering amount of the steering wheel, based on the reaction force instruction signal output by the control means, and controls the steering wheel to change the vehicle speed and the steering amount. It becomes large or small accordingly, and applies a reaction force toward the neutral position. As a result, the steering can be performed with the same feeling as a general vehicle steering device (connection type steering device) in which the steering wheel and the steering mechanism are mechanically connected.
[0006]
The linkless vehicle steering system configured as described above provides a new steering system that replaces the steering wheel, such as levers and pedals, in addition to the aforementioned objects such as increasing the degree of freedom in arranging the steering wheel and reducing the weight of the vehicle. The present invention is useful for the development of automobile technology in the future, such as the realization of means, the detection of guidance signs on the road surface, the realization of an automatic driving system according to driving information such as the reception of satellite information, etc.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, based on the detection result of the operation direction and the operation amount of the steering means such as the steering wheel, drive control of a steering mechanism such as an electric motor for steering is performed to calculate a reaction force to be applied to the steering means such as the steering wheel. When the control means for outputting the reaction force instruction signal fails, there is a problem that there is no means for detecting the failure.
[0008]
To detect an abnormality in the force to be applied to the steering wheel, the direction of the axial force of the rack formed by linking the knuckle arms connected to the wheels at both ends and the direction of the steering torque applied to the steering wheel are compared for a predetermined time. As described above, there is an electric power steering apparatus (Japanese Patent Publication No. Hei 8-29709) that determines an abnormality when the two do not match, but detects an abnormality in the steering torque applying means in the conventional coupled power steering apparatus. It is for doing.
The present invention has been made in view of the circumstances described above, and in a linkless vehicle steering system, a steering mechanism such as an electric motor for steering is drive-controlled and provided to steering means such as a steering wheel. It is an object of the present invention to provide a vehicular steering system capable of promptly detecting a failure of a control means for obtaining a desired reaction force when the control means fails.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A steering device for a vehicle according to a first aspect of the present invention includes a steering device operated by a driver, a steering mechanism for steering a wheel, a steering amount detection device for detecting a steering amount of the steering device, and a steering device. A vehicle steering system comprising: a reaction force control unit that applies a reaction force; and a control unit that controls the steering mechanism and the reaction force control unit in accordance with the steering amount. Failure detection means for detecting a failure of the control means based on a reaction force instruction signal given to the meansA vehicle speed detecting means for detecting a traveling speed of the vehicle, and an axial force detecting means for detecting an axial force applied to an axis for changing the direction of the wheel and a direction of the axial force by a road surface reaction force received by the wheel from the road surface. A vehicle speed comparison unit that compares the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit with a predetermined speed; and a reaction direction indicated by the direction of the axial force detected by the axial force detection unit and the reaction force instruction signal. First direction comparing means for comparing the direction of force with the direction of force, wherein the vehicle speed comparing means determines that the vehicle speed is lower than the predetermined speed, and the first direction comparing means determines the direction of the axial force. When it is determined that the direction of the reaction force does not match theIt is characterized by the following.
[0010]
In this vehicle steering system, when the control unit that controls the steering angle of the steering mechanism to increase or decrease the steering angle and obtains the reaction force to be applied to the steering unit and outputs the reaction force instruction signal fails, the failure detection unit outputs the reaction force instruction signal. The failure is detected based on the signal.The vehicle speed detecting means detects the running speed of the vehicle, and the axial force detecting means detects the axial force applied by the road surface reaction force. In the failure detecting means, the vehicle speed comparing means compares the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means with a predetermined speed, and the first direction comparing means shows the direction of the axial force detected by the axial force detecting means and the reaction force instruction signal. Compare with the direction of the reaction force. Then, when the vehicle speed comparing means determines that the vehicle speed is lower than the predetermined speed and the first direction comparing means determines that the direction of the axial force does not match the direction of the reaction force, the failure of the control means is determined. To detect.
Essentially, the direction of the reaction force applied to the steering means as a simulation force of the reaction force applied to the steering means due to the road surface reaction force must match the direction of the road surface reaction force. Therefore, at a low speed where the detection signal of the axial force resulting from the road surface reaction force is large enough to be distinguished from noise, if the directions do not match, it is determined that the control means has failed.This makes it possible to quickly detect a failure of the control means.
[0013]
No.2The vehicle steering device according to the present invention,Steering means operated by a driver, a steering mechanism for steering wheels, steering amount detection means for detecting a steering amount of the steering means, reaction force control means for applying a steering reaction force to the steering means, A vehicle steering device comprising: a steering mechanism that controls the steering mechanism and the reaction force control means in accordance with the steering amount; based on a reaction force instruction signal given to the reaction force control means by the control means, Failure detection means for detecting a failure of the control means;Vehicle speed detecting means for detecting a traveling speed of the vehicle, the failure detecting means comprising: vehicle speed comparing means for comparing the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means with a predetermined speed; and a direction of a reaction force to be applied to the steering means. Direction determining means for determining based on the steering amount, and a second direction comparing means for comparing the direction of the reaction force determined by the direction determining means and the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal, The vehicle speed comparing means determines that the vehicle speed is higher than the predetermined speed, and the second direction comparing means determines the direction of the reaction force determined by the direction determining means and the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal. When it is determined that the control means does not match, the control unit determines that the control unit is out of order.
[0014]
In this vehicle steering system,If the control means that controls the steering angle of the steering mechanism to increase or decrease the steering angle and obtains the reaction force to be applied to the steering means and outputs a reaction force instruction signal fails, the failure detection means detects the failure based on the reaction force instruction signal I do.Vehicle speed detecting means detects the running speed of the vehicle. In the failure detecting means, the vehicle speed comparing means compares the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means with a predetermined speed, and the direction determining means determines the direction of the reaction force to be applied to the steering means by the steering amount detected by the steering amount detecting means. And the second direction comparing means compares the direction of the reaction force determined by the direction determining means with the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal. The failure detecting means determines that the vehicle speed is higher than the predetermined speed by the vehicle speed comparing means, and the second direction comparing means determines the direction of the reaction force determined by the direction determining means and the reaction force indicated by the reaction force instruction signal. When it is determined that the direction does not match, it is determined that the control means is out of order.
[0015]
In the failure detection means, the direction determination means determines the direction of the reaction force to be applied to the steering means based on the steering amount detected by the steering amount detection means, and the second direction comparison means determines the direction of the reaction force determined by the direction determination means. The direction of the force is compared with the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal obtained by the control means. At this time, of course, the two directions must match. Therefore, at a high speed at which both reaction forces are large enough to be easily compared, if the directions do not match, it is determined that the control means has failed. This makes it possible to quickly detect a failure of the control means.
[0016]
No.3The vehicle steering device according to the present invention,Steering means operated by a driver, a steering mechanism for steering wheels, steering amount detection means for detecting a steering amount of the steering means, reaction force control means for applying a steering reaction force to the steering means, A vehicle steering device comprising: a steering mechanism that controls the steering mechanism and the reaction force control means in accordance with the steering amount; based on a reaction force instruction signal given to the reaction force control means by the control means, Failure detection means for detecting a failure of the control means;The failure detecting means includes a first calculating means for calculating a reaction force to be applied to the steering means based on the steering amount, a reaction force obtained by the first calculating means and a reaction force indicated by the reaction force instruction signal. And a comparing means for comparing the difference calculated by the second calculating means with a predetermined value, wherein the comparing means calculates the difference calculated by the second calculating means as a predetermined value. When it is determined that the value is larger than the predetermined value, it is determined that the control unit is out of order.
[0017]
In this vehicle steering system,If the control means that controls the steering angle of the steering mechanism to increase or decrease the steering angle and obtains the reaction force to be applied to the steering means and outputs a reaction force instruction signal fails, the failure detection means detects the failure based on the reaction force instruction signal I do.The failure detecting means calculates the reaction force to be applied to the steering means by the first calculating means based on the steering amount detected by the steering amount detecting means. The second calculating means calculates the difference between the reaction force calculated by the first calculating means and the reaction force indicated by the reaction force instruction signal obtained by the control means, and the comparing means calculates the difference by the second calculating means. The calculated difference is compared with a predetermined value. The failure detecting means determines that the control means has failed when the comparing means determines that the difference calculated by the second calculating means is larger than a predetermined value.
[0018]
The failure detecting means calculates the reaction force to be applied to the steering means by the first calculating means separately from the control means based on the steering amount detected by the steering amount detecting means, and the control means by the second calculating means. Calculate the difference from the calculated reaction force. This difference can be regarded as an error, and when this error is large, it is determined that the control means has failed. This makes it possible to quickly detect a failure of the control means.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing the embodiments.
FIG.One shotIt is a block diagram showing composition of a steering device for vehicles concerning light. The vehicle steering system includes a steering mechanism 1 for causing a pair of steering wheels 10, 10 arranged on the left and right sides of a vehicle body (not shown) to perform a steering operation, and a steering mechanism separated from the steering mechanism 1. A steering wheel 2 as means, an electric motor 3 for applying a reaction force to the steering wheel 2, a reaction force control unit 7 which uses a microprocessor to drive and control the electric motor 3, and is disposed in the middle of the steering mechanism 1. A steering mechanism control unit 8 for controlling the driving of the steering motor 5 and a main control unit (control means) 4 using a microprocessor. The operation of the main control unit 4 in accordance with the operation of the steering wheel 2 enables The steering motor 5 is driven to operate the steering mechanism 1.
[0020]
As is well known, the steering mechanism 1 includes both ends of a steering shaft 11 that extends in the left-right direction of the vehicle body and slides in the axial direction, and knuckle arms 12 that support the wheels 10. Each tie rod 13 is connected by another tie rod 13, and the knuckle arms 12, 12 are pushed and pulled through the tie rods 13 by sliding the steering shaft 11 in both directions to steer the wheels 10, 10 left and right. In this steering, the rotation of the steering motor 5 coaxially formed in the middle of the steering shaft 11 is converted into sliding of the steering shaft 11 by an appropriate motion conversion mechanism.
[0021]
The rotation of the steering shaft 11 around the axis is restricted by rotation restricting means (not shown) interposed between the steering shaft 11 and the steering shaft housing 14. The steering (steering of the steering wheels 10, 10) according to the rotation of the steering motor 5 is performed. The current flowing through the steering motor 5 is detected by the current sensor 8a and provided to the main control unit 4.
[0022]
The steering angles of the wheels 10 and 10 thus steered are detected by the steering angle sensor 16 using the relative sliding position between the steering shaft housing 14 on one side of the steering motor 5 and the steering shaft 11 as a medium. The output of the steering angle sensor 16 is provided to the main control unit 4 together with the output of the rotary encoder 15 that detects the rotational position of the steering motor 5.
The tie rods 13, 13 are provided with axial force sensors (axial force detecting means) 9, 9 for detecting an axial force applied by the road surface reaction force that the wheels 10, 10 receive from the road surface, and each output of the axial force sensors 9, 9 is provided. Is given to the main control unit 4 and the reaction force control unit 7.
[0023]
An electric motor 3 (for example, a DC motor) that applies a reaction force to the steering wheel 2 is fixedly attached to a housing of the rotating shaft 30, and its rotational movement is performed by an electromagnetic clutch 3a and by a worm gear mechanism 3b. The rotation direction is converted and transmitted to the rotation shaft 30. The reaction force control section 7 constitutes a reaction force control means together with the electric motor 3 and the electromagnetic clutch 3a.
The steering wheel 2 is coaxially fixed to a protruding end on one side of a rotating shaft 30, and the protruding end on the other side is connected to an appropriate portion of a vehicle body (not shown) by a torsion spring 31 having a predetermined elasticity. I have.
[0024]
The electric motor 3 is driven in both forward and reverse directions by energization from a reaction force control unit 7 in accordance with a reaction force instruction signal given from a main control unit 4, and is operated by a steering wheel 2 attached to one end of a rotating shaft 30. An operation of applying a force (reaction force) in a direction opposite to the direction is performed. Therefore, it is necessary to apply a steering torque against the reaction force generated by the electric motor 3 for the rotation operation of the steering wheel 2, and the steering torque applied to the steering wheel 2 in this manner is detected by the torque sensor 32. You. The output of the torque sensor 32 is provided to the main control unit 4.
[0025]
The operation amount (steering amount) of the steering wheel 2 is detected by the rotary encoder 33 as the steering amount detecting means, including the operation direction. This detection result is provided to the main control unit 4 and the reaction force control unit 7.
Further, a current flowing through the electric motor 3 is detected by a current sensor 7 a and provided to the main control unit 4 and the reaction force control unit 7.
[0026]
The torsion spring 31 interposed between the other end of the rotating shaft 30 and a part of the vehicle body rotates the rotating shaft 30 by its elasticity at the time of stopping the rotating operation performed as described above, and performs steering. It functions to return the wheel 2 to a predetermined neutral position. This return is necessary for returning the steering wheel 2 in accordance with the return operation of the wheels 10, 10 in the straight traveling direction that occurs on the mechanically separated steering mechanism 1 side.
[0027]
As described above, the state of steering actually occurring on the steering mechanism 1 side is given to the main control unit 4 as input from the rotary encoder 15 and the steering angle sensor 16, and the steering wheel as steering means is provided. 2 are provided as inputs from the torque sensor 32 and the rotary encoder 33, respectively, and in addition to these, the main control unit 4 is provided with the output of the vehicle speed sensor 6 for detecting the running speed of the vehicle. ing. The output of the vehicle speed sensor 6 is also provided to a reaction force control unit 7.
[0028]
On the other hand, as described above, the output of the main control unit 4 includes a reaction force control unit 7 for applying a reaction force to the steering wheel 2 and a steering mechanism control unit 8 for causing the steering mechanism 1 to perform a steering operation. , And the reaction force control unit 7 and the steering mechanism control unit 8 perform different control operations according to the instruction signal from the main control unit 4.
The main control unit 4 determines the reaction force to be applied to the steering wheel 2 so as to be large or small according to the level of the vehicle speed given as an input from the vehicle speed sensor 6, for example. A reaction force control for giving a reaction force instruction signal to the control unit 7 is performed.
[0029]
Further, the main control unit 4 recognizes an operation angle including an operation direction of the steering wheel 2 based on an input from the rotary encoder 33, and recognizes an actual steering that is recognized based on an input of a steering angle sensor 16 attached to the steering mechanism 1. A steering angle deviation from the angle is obtained, and this steering angle deviation is corrected so as to be larger or smaller in accordance with the vehicle speed given as an input from the vehicle speed sensor 6 to obtain a target steering angle, and the target steering angle is obtained. The steering control operation for driving the steering motor 5 is performed until this operation. At this time, the input from the rotary encoder 15 is used as a feedback signal for checking whether or not the steering motor 5 has reached a desired rotational position.
The output of the rotary encoder 33 is also supplied to the reaction force control unit 7, which recognizes the operation angle including the operation direction of the steering wheel 2.
[0030]
Hereinafter, the operation of the vehicle steering system according to the first and second aspects of the present invention will be described with reference to a flowchart showing the operation.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the vehicle steering system according to the first and second inventions. The reaction force controller 7 reads the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6 (S10) and compares this vehicle speed with a predetermined speed (S12). When the vehicle speed is equal to or lower than the predetermined speed (S12), the axial force detected by the axial force sensor 9 is read (S14), and a reaction force instruction signal indicating the reaction force obtained by the main control unit 4 is read (S16).
[0031]
Next, the reaction force control unit 7 compares the direction of the reaction force indicated by the read reaction force instruction signal with the direction of the axial force, and the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal is correct (both coincide). Is checked (S18). As a result, when the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal is incorrect (both do not match) (S18), it is determined that the main control unit 4 that has determined the reaction force indicated by the reaction force instruction signal has failed. (S20).
When the vehicle speed exceeds the predetermined speed (S12), the axial force and the reaction force instruction signal are not read (S14, 16), and the process proceeds to the reaction force control operation other than the failure detection.
[0032]
FIG.24 is a flowchart showing the operation of the vehicle steering system according to the present invention. No.2The configuration of the vehicle steering system according to the invention is the same as that of the above-described vehicle steering system.One shotExcept for the configuration and control contents of the vehicle steering system according to the present invention, the description is the same, and therefore the description is omitted.
The reaction force controller 7 of the vehicle steering system reads the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6 (S22), and compares this vehicle speed with a predetermined speed (S24). If the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined speed (S24), the operation angle (steering steering angle) of the steering wheel 2 is read from the output of the rotary encoder 33 (S26), and the reaction force to be applied according to the read operation angle is obtained. The direction is determined (S27), and then a reaction force instruction signal indicating the reaction force obtained by the main control unit 4 is read (S28).
[0033]
Next, the reaction force control unit 7 compares the direction of the reaction force indicated by the read reaction force instruction signal with the direction of the reaction force to be applied (S27), and determines the reaction force indicated by the reaction force instruction signal. (S30), it is checked whether the direction is correct (the direction of the reaction force to be applied according to the steering angle). As a result, when the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal is incorrect (not the direction of the reaction force to be applied according to the steering angle) (S30), the reaction force indicated by the reaction force instruction signal is obtained. It is determined that the main control unit 4 has failed (S32).
When the vehicle speed is lower than the predetermined speed (S24), the steering angle is read (S26), the direction of the reaction force to be applied according to the steering angle (S27), and the reaction instruction signal is read (S28). ) Is not performed, and the process proceeds to a reaction force control operation other than the failure detection.
[0034]
FIG.34 is a flowchart showing the operation of the vehicle steering system according to the present invention. No.3The configuration of the vehicle steering system according to the invention is the same as that of the above-described vehicle steering system.One shotExcept for the configuration and control contents of the vehicle steering system according to the present invention, the description is the same, and therefore the description is omitted.
The reaction force controller 7 of the vehicle steering system reads the axial force F of the tie rod 13 detected by the axial force sensor 9 (S34), and reads the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 6 (S36). Next, the operation angle (steering steering angle) θ of the steering wheel 2 is read from the output of the rotary encoder 33 (S38), and the standard reaction torque T is calculated (S40).
[0035]
FIG. 5 is a flowchart showing an operation in which the reaction force control unit 7 calculates the standard reaction force torque T (S40). The reaction force control unit 7 obtains a basic reaction force torque corresponding to the tie rod axial force F from a table storing the tie rod axial force F-basic reaction force torque TB characteristic in a proportional relationship as shown in FIG. The TB is read (S50).
Next, as shown in FIG. 6B, the reaction force control unit 7 has a minimum value slightly larger than 0, gradually increases to a predetermined speed, and rapidly increases from the predetermined speed, and 1 is an upper limit. The vehicle speed coefficient KV corresponding to the vehicle speed V is read from the table storing the vehicle speed coefficient KV-vehicle speed V characteristic (S52).
[0036]
Next, as shown in FIG. 6C, the reaction force control unit 7 is in a proportional relationship up to the predetermined steering angle θ, and is 1 when the steering angle is larger than the predetermined steering angle θ. The vehicle speed coefficient Kθ corresponding to the steering angle θ is read from a table storing the Kθ-steering angle θ characteristic (S54).
Next, the reaction force controller 7 calculates the standard reaction torque T = KV · Kθ · TB (S56) and returns.
[0037]
After calculating the standard reaction torque T (S40), the reaction control unit 7 reads the reaction instruction torque TM (reaction instruction signal) from the main control unit 4 (S42).
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation in which the main control unit 4 calculates a steering reaction torque T (reaction instruction torque TM). The main controller 4 reads the axial force F of the tie rod 13 detected by the axial force sensor 9 (S58), and reads the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 6 (S60). Next, the operation angle (steering steering angle) θ of the steering wheel 2 is read from the output of the rotary encoder 33 (S62).
[0038]
Next, the main control unit 4, like the reaction force control unit 7, uses a table storing the tie rod axial force F-basic reaction force torque TB characteristic in a proportional relationship as shown in FIG. The basic reaction torque TB corresponding to the tie rod axial force F is read (S64).
Next, as shown in FIG. 6B, the main control unit 4 determines that the minimum value is slightly larger than 0, gradually increases to a predetermined speed, and rapidly increases from the predetermined speed, and 1 is an upper limit of the vehicle speed coefficient. A vehicle speed coefficient KV corresponding to the vehicle speed V is read from a table storing the KV-vehicle speed V characteristics (S66).
[0039]
Next, as shown in FIG. 6C, the main control section 4 is in a proportional relationship up to the predetermined steering angle θ, and is 1 when the steering angle is larger than the predetermined steering angle θ. Reading the vehicle speed coefficient Kθ corresponding to the steering angle θ from the table storing the steering angle θ characteristic (S68).
Next, the main control unit 4 calculates the steering reaction force torque T = KV · Kθ · TB (S70) and sets it as the reaction force instruction torque TM.
[0040]
After reading the reaction force instruction torque TM (S42), the reaction force control unit 7 calculates a deviation ΔT = T−TM between the standard reaction force torque T and the reaction instruction torque TM (S44), and calculates the deviation ΔT as a predetermined value. The value is compared with the value (S46). As a result, when the deviation ΔT is equal to or larger than the predetermined value (S46), it is determined that the main control unit 4 that has calculated the reaction force instruction torque is out of order (S48).
When the reaction force instruction torque is less than the predetermined value (S46), the process directly proceeds to the reaction force control operation other than the failure detection.
[0041]
The vehicle steering system shown in FIG. 8 is the same as the vehicle steering system shown in FIG.One shotThe configuration is substantially the same as the configuration of the vehicle steering system according to the present invention, except that the torsion spring 31 interposed between the other end of the rotating shaft 30 of the steering wheel 2 and a part of the vehicle body is omitted. I have.
In the vehicle steering system equipped with the twisting spring 31, the electromagnetic clutch 3a is disengaged at the time of failure, and the steering wheel 2 is returned to a predetermined neutral position by the restoring force of the twisting spring 31. The steering feeling becomes too light, and the driver may feel uneasy.
[0042]
In this vehicle steering system, the steering feeling of the steering wheel 2 is simply increased by the motor friction of the electric motor 3 without disengaging the electromagnetic clutch 3a at the time of failure, and the steering feeling of the steering wheel 2 becomes too light. Eliminate anxiety. Since a control current does not flow through the electric motor 3 at the time of failure, motor friction caused by electromagnetic induction suppresses rotation of the steering wheel 2. Other operations are the same as those described above.One shotSince the operation is the same as that of the vehicle steering system according to the present invention, the description is omitted.
As a result, anxiety due to the steering feeling of the steering wheel 2 becoming too light at the time of failure can be eliminated, and the torsion spring 31 and its mounting mechanism can be omitted, and the number of parts can be reduced.
[0043]
The above embodiment is an example of the vehicle steering apparatus according to the present invention, and does not limit the configurations of the electric motor 3 and the steering motor 5 as reaction force actuators. As a matter of course, it goes without saying that other steering means such as a lever and a joystick can be used instead of the steering wheel 2.
[0044]
【The invention's effect】
According to the vehicular steering apparatus according to the present invention, when the control means for driving and controlling the steering mechanism such as the electric motor for steering and calculating the reaction force to be applied to the steering means such as the steering wheel fails, the Failure can be detected quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle steering system according to the present invention.
FIG. 2One shotIt is a flowchart which shows operation | movement of the vehicle steering device which concerns on light.
FIG. 324 is a flowchart showing the operation of the vehicle steering system according to the present invention.
FIG. 434 is a flowchart showing the operation of the vehicle steering system according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a routine of a standard reaction torque calculation by a reaction control unit.
6A and 6B are graphs showing characteristics of a basic reaction torque and a coefficient used for a standard reaction torque calculation, wherein FIG. 6A is a graph showing a basic reaction torque TB-tie rod axial force F characteristic, and FIG. A graph showing a vehicle speed coefficient KV-vehicle speed V characteristic, and (c) is a graph showing a steering steering angle coefficient Kθ-steering steering angle θ characteristic.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of calculating a reaction force instruction torque of a main control unit.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a vehicle steering system according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Steering mechanism
2 Steering wheel (steering means)
3 electric motor (reaction force control means)
3a Electromagnetic clutch (reaction force control means)
4 Main control unit (control means)
5 Steering motor
6. Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means)
7 Reaction force control unit (reaction force control means, failure detection means)
9 Axial force sensor (axial force detecting means)
13 Tie rod
15 Rotary encoder
16 Steering angle sensor
30 rotation axis
33 rotary encoder (steering amount detection means)

Claims (3)

運転者により操作される操舵手段と、車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段の操舵量を検出する操舵量検出手段と、前記操舵手段に操舵反力を付与する反力制御手段と、前記操舵量に応じて前記舵取機構及び前記反力制御手段を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置において、
前記制御手段が前記反力制御手段に与える反力指示信号に基づき、前記制御手段の故障を検出する故障検出手段と、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、車輪が路面から受ける路面反力により、車輪の向きを変えるための軸に加わる軸力及び該軸力の方向を検出する軸力検出手段とを備え、前記故障検出手段は、前記車速検出手段が検出した車速と所定速度とを比較する車速比較手段と、前記軸力検出手段が検出した軸力の方向と前記反力指示信号が示す反力の方向とを比較する第1方向比較手段とを有し、前記車速比較手段が、前記車速は前記所定速度より低速であると判断し、前記第1方向比較手段が、前記軸力の方向と前記反力の方向とは一致しないと判断したときに、前記制御手段が故障していると判断することを特徴とする車両用操舵装置。
Steering means operated by a driver, a steering mechanism for steering wheels, steering amount detection means for detecting a steering amount of the steering means, reaction force control means for applying a steering reaction force to the steering means, Control means for controlling the steering mechanism and the reaction force control means according to the steering amount;
Failure detection means for detecting a failure of the control means based on a reaction force instruction signal given to the reaction force control means by the control means ; vehicle speed detection means for detecting a traveling speed of the vehicle; An axial force applied to an axis for changing the direction of the wheel by force, and an axial force detecting means for detecting a direction of the axial force, wherein the failure detecting means includes a vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means, a predetermined speed, Vehicle speed comparing means, and first direction comparing means for comparing the direction of the axial force detected by the axial force detecting means with the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal, wherein the vehicle speed comparing means However, when the control unit determines that the vehicle speed is lower than the predetermined speed and the first direction comparison unit determines that the direction of the axial force does not match the direction of the reaction force, the control unit fails. characterized in that it determined to be Dual steering system.
運転者により操作される操舵手段と、車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段の操舵量を検出する操舵量検出手段と、前記操舵手段に操舵反力を付与する反力制御手段と、前記操舵量に応じて前記舵取機構及び前記反力制御手段を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置において、
前記制御手段が前記反力制御手段に与える反力指示信号に基づき、前記制御手段の故障を検出する故障検出手段と、車両の走行速度を検出する車速検出手段とを備え、前記故障検出手段は、前記車速検出手段が検出した車速と所定速度とを比較する車速比較手段と、前記操舵手段に与えるべき反力の方向を前記操舵量に基づいて判断する方向判断手段と、該方向判断手段が判断した反力の方向と前記反力指示信号が示す反力の方向とを比較する第2方向比較手段とを備え、前記車速比較手段が、前記車速は前記所定速度より高速であると判断し、第2方向比較手段が、前記方向判断手段が判断した反力の方向と前記反力指示信号が示す反力の方向とは一致しないと判断したときに、前記制御手段が故障していると判断することを特徴とする車両用操舵装置。
Steering means operated by a driver, a steering mechanism for steering wheels, steering amount detection means for detecting a steering amount of the steering means, reaction force control means for applying a steering reaction force to the steering means, Control means for controlling the steering mechanism and the reaction force control means according to the steering amount;
The control unit includes a failure detection unit that detects a failure of the control unit based on a reaction force instruction signal given to the reaction force control unit, and a vehicle speed detection unit that detects a traveling speed of the vehicle. A vehicle speed comparison unit that compares the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit with a predetermined speed, a direction determination unit that determines a direction of a reaction force to be applied to the steering unit based on the steering amount, and the direction determination unit. A second direction comparing unit that compares the determined direction of the reaction force with the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal, wherein the vehicle speed comparison unit determines that the vehicle speed is higher than the predetermined speed. When the second direction comparing means determines that the direction of the reaction force determined by the direction determination means does not match the direction of the reaction force indicated by the reaction force instruction signal, the control means is determined to have failed. car, characterized in that the judgment Use steering system.
運転者により操作される操舵手段と、車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段の操舵量を検出する操舵量検出手段と、前記操舵手段に操舵反力を付与する反力制御手段と、前記操舵量に応じて前記舵取機構及び前記反力制御手段を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置において、
前記制御手段が前記反力制御手段に与える反力指示信号に基づき、前記制御手段の故障を検出する故障検出手段を備え、該故障検出手段は、前記操舵手段に与えるべき反力を前記操舵量に基づき演算する第1演算手段と、該第1演算手段が演算して得た反力と前記反力指示信号が示す反力との差を演算する第2演算手段と、該第2演算手段が演算した差と所定値とを比較する比較手段とを備え、前記比較手段が、第2演算手段が演算した差は所定値より大きいと判断したときに、前記制御手段が故障していると判断することを特徴とする車両用操舵装置。
Steering means operated by a driver, a steering mechanism for steering wheels, steering amount detection means for detecting a steering amount of the steering means, reaction force control means for applying a steering reaction force to the steering means, Control means for controlling the steering mechanism and the reaction force control means according to the steering amount;
Failure detection means for detecting a failure of the control means based on a reaction force instruction signal given to the reaction force control means by the control means, wherein the failure detection means determines a reaction force to be applied to the steering means by the steering amount. First calculating means for calculating the difference between the reaction force calculated by the first calculating means and the reaction force indicated by the reaction force instruction signal; and the second calculating means. Comparing means for comparing the calculated difference with a predetermined value, wherein when the comparing means determines that the difference calculated by the second calculating means is larger than the predetermined value, it is determined that the control means has failed. A vehicle steering device for determining .
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