JP3991643B2 - Vehicle steering system - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステアリングホイールなどの操作部材の操作に基づいて、この操作部材に対して機械的な結合を持たない舵取り機構を駆動して舵取り車輪を転舵させる構成の車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールと舵取り車輪を転舵するための舵取り機構との機械的な結合をなくし、ステアリングホイールの操作方向および操作量を検出するとともに、その検出結果に基づいて、舵取り機構に電動モータなどの操舵アクチュエータからの駆動力を与えるようにした車両用操舵装置（いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システム）が提案されている。
【０００３】
このような構成を採用することにより、車両の走行状況などに応じて、ステアリングホイールの回転量と舵取り車輪の転舵量との比（ギヤ比）を自由に変更することができ、車両の運動性能の向上を図ることができる。また、上記のような構成には、衝突時におけるステアリングホイールの突き上げを防止できるという利点や、ステアリングホイールの配設位置の自由度が増すという利点もある。
図１６は、ステア・バイ・ワイヤシステムの電気的構成を示すブロック図である。ステアリングホイールの操作方向および操作量等の検出信号は、主制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０１に入力される。舵取り機構には、主操舵モータ１０５および副操舵モータ１０６が結合されており、ステアリングホイールには、反力モータ１０７が結合されている。主操舵モータ１０５および副操舵モータ１０６は、いずれも、舵取り機構に駆動力を与えて舵取り車輪の転舵を起こさせるためのものであるが、副操舵モータ１０６は、主操舵モータ１０５やその制御系等に異常が生じた場合に、舵取り機構に駆動力を与えるように動作する。また、反力モータ１０７は、路面反力に対応した反力をステアリングホイールに与える。
【０００４】
主操舵モータ１０５は、主操舵電子制御ユニット１０２によって駆動制御される。具体的には、主操舵電子制御ユニット１０２は、主操舵モータ１０５に駆動電流を与える主操舵駆動部１０８と、この主操舵駆動部１０８を制御する主操舵制御部１１１とを有している。
副操舵モータ１０６は、副操舵電子制御ユニット１０３によって駆動制御される。具体的には、副操舵電子制御ユニット１０３は、副操舵モータ１０６に駆動電流を与える副操舵駆動部１０９と、この副操舵駆動部１０９を制御する副操舵制御部１１２とを有する。
【０００５】
反力モータ１０７も同様に、反力電子制御ユニット１０４によって駆動制御されるようになっていて、反力電子制御ユニット１０４は、反力モータ１０７に駆動電流を与える反力駆動部１１０と、この反力駆動部を制御する反力制御部１１３とを有している。
主操舵駆動部１０８、副操舵駆動部１０９および反力駆動部１１０は、パワー素子を含むドライバ回路であり、主操舵制御部１１１、副操舵制御部１１２および反力制御部１１３は、電流フィードバック制御のための制御指令をそれぞれ出力する。そして、これらの主操舵制御部１１１、副操舵制御部１１２および反力制御部１１３が、主制御電子制御ユニット１０１によって統合制御されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の構成では、４つの電子制御ユニット１０１〜１０４とこれらの間での信号の受け渡しのためのハーネスとが必要であるため、構成が複雑であり、コスト高となっていた。
また、電子制御ユニットの数およびハーネスの数が多いため、多種多様な故障モードを考慮してシステム全体の設計を行う必要があり、このことがシステムの設計を困難にし、かつ、コスト高の別の要因となっていた。
【０００７】
一方、主操舵モータ１０５、副操舵モータ１０６および反力モータ１０７の制御に必要なセンサ信号は、主制御電子制御ユニット１０１に入力されるようになっている。そして、主制御電子制御ユニット１０１の故障時には、その電源が遮断されるとともに、センサ信号は、主操舵電子制御ユニット等に与えられるようになっている。
しかし、主制御電子制御ユニット１０１の電源が遮断されることに伴って、センサ信号の電圧レベルが瞬間的に変動する。これに伴って、瞬間的に異常な制御が行われるから、舵取り車輪の不所望な転舵が生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、電子制御ユニットの数を少なくして、構成の簡素化およびコストの低減を図った車両用操舵装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部（６１Ｍ）と、上記主操舵制御部を統括制御するための主制御部（８０）とを含み、上記主制御部と、上記主操舵制御部とが１つの電子制御ユニット（６０）に統合されており、上記主制御部および主操舵制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の動作を引き継ぐようになっていることを特徴とする車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【００１０】
上記の構成によれば、主制御部と主操舵制御部とが１つの電子制御ユニットに統合されているので、電子制御ユニットの数を少なくすることができる。これに応じて、電子制御ユニット間のハーネスを減少させることができ、故障モードを少なくすることができる。これにより、構成が簡素化されるとともに、コストの低減に寄与することができる。
また、主制御部に故障が生じたときには、その少なくとも一部の機能を主操舵制御部によって代替することが可能になる。これにより、主制御部に異常が生じても、主制御部が備えられた電子制御ユニットの電源を遮断する必要がないから、主制御部から主操舵制御部へと与えられるセンサ信号等のレベルに急変が生じることがなく、異常な制御が行われることがない。
【００１１】
さらに、副操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータを省くこととすれば、電子制御ユニットの数が１つになるので、構成を著しく簡単にすることができるとともに、コストを著しく低減できる。
請求項２記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）をさらに含み、上記主操舵駆動部は、上記主操舵アクチュエータに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１２】
この構成によれば、主操舵駆動部を主操舵アクチュエータに統合することによって、ハーネスの数を少なくでき、構成を簡単にすることができる。
請求項３記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）をさらに含み、上記主操舵駆動部が上記電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１３】
この構成によれば、主操舵制御部だけでなく主操舵駆動部も主制御部とともに１つの電子制御ユニットに総合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成をさらに簡単にできる。
請求項４記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記主操舵アクチュエータの故障時に上記舵取り機構に駆動力を与える副操舵アクチュエータ（５１Ｓ）と、上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部（６１Ｍ）と、上記副操舵アクチュエータを制御するための副操舵制御部（６１Ｓ）と、上記主操舵制御部および副操舵制御部を統括制御するための主制御部（８０）とを含み、上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニット（６０）に統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置である。
【００１４】
上記の構成によれば、統括制御のための主制御部と、主操舵制御部および副操舵制御部のうちの少なくともいずれか１つとが、１つの電子制御ユニットに統合されているので、電子制御ユニットの数を少なくすることができる。これに応じて、電子制御ユニット間のハーネスを減少させることができ、故障モードを少なくすることができる。これにより、構成が簡素化されるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００１５】
また、主制御部が備えられている電子制御ユニットには、主制御部のほかに少なくとも１つの制御部が備えられることになるので、主制御部に故障が生じたときには、その少なくとも一部の機能を他の制御部によって代替することが可能になる。これにより、主制御部に異常が生じても、主制御部が備えられた電子制御ユニットの電源を遮断する必要がないから、主制御部から他の制御部へと与えられるセンサ信号等のレベルに急変が生じることがなく、異常な制御が行われることがない。
【００１６】
さらに、反力アクチュエータを省くこととすれば、電子制御ユニットの数が１つまたは２つになるので、構成を著しく簡単にすることができるとともに、コストを著しく低減できる。
請求項５記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部（５３Ｓ）とをさらに含み、上記主操舵駆動部および副操舵駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４記載の車両用操舵装置である。
【００１７】
この構成によれば、主操舵駆動部および副操舵駆動部のうちの少なくとも１つを対応するアクチュエータに統合することによって、ハーネスの数を少なくでき、構成をさらに簡単にすることができる。
請求項６記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部（５３Ｓ）とをさらに含み、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項４または５記載の車両用操舵装置である。
【００１８】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに統合されているいずれかの制御部に対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
請求項７記載の発明は、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の車両用操舵装置である。
【００１９】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに統合されていないいずれかの制御部が、対応するアクチュエータに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
請求項８記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記操作部材に路面反力に対応した反力を与える反力アクチュエータ（４０）と、上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部（６１Ｍ）と、上記反力アクチュエータを制御するための反力制御部（４５）と、上記主操舵制御部および反力制御部を統括制御するための主制御部（８０）とを含み、上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および反力制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニット（６０）に統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置である。
【００２０】
この構成によれば、統括制御のための主制御部と、主操舵制御部および反力制御部のうちの少なくともいずれか１つとが、１つの電子制御ユニットに統合されているので、電子制御ユニットの数を少なくすることができる。これに応じて、電子制御ユニット間のハーネスを減少させることができ、故障モードを少なくすることができる。これにより、構成が簡素化されるとともに、コストの低減に寄与することができる。
【００２１】
また、主制御部が備えられている電子制御ユニットには、主制御部のほかに少なくとも１つの制御部が備えられることになるので、主制御部に故障が生じたときには、その少なくとも一部の機能を他の制御部によって代替することが可能になる。これにより、主制御部に異常が生じても、主制御部が備えられた電子制御ユニットの電源を遮断する必要がないから、主制御部から他の制御部へと与えられるセンサ信号等のレベルに急変が生じることがなく、異常な制御が行われることがない。
【００２２】
さらに、副操舵アクチュエータを省くこととすれば、電子制御ユニットの数が１つまたは２つになるので、構成を著しく簡単にすることができるとともに、コストを著しく低減できる。
請求項９記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部（４３）とをさらに含み、上記主操舵駆動部および反力駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８記載の車両用操舵装置である。
【００２３】
この構成によれば、主操舵駆動部および反力駆動部のうちの少なくとも１つを対応するアクチュエータに統合することによって、ハーネスの数を少なくでき、構成をさらに簡単にすることができる。
請求項１０記載の発明は、上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部（５３Ｍ）と、上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部（４３）とをさらに含み、上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項８または９記載の車両用操舵装置である。
【００２４】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに総合されているいずれかの制御部に対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
請求項１１記載の発明は、上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の車両用操舵装置である。
【００２５】
この構成によれば、主制御部とともに電子制御ユニットに統合されていない制御部が、対応するアクチュエータに統合されているので、ハーネスの数を減少でき、構成を簡単にできる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を説明するための概念図である。この車両用操舵装置は、一対の舵取り車輪（通常は前輪）Ｗ，Ｗに舵取り動作を行わせるための舵取り機構１０と、この舵取り機構１０に対して機械的な結合のない状態で設けられたステアリングホイール３０とを備えている。
【００２７】
この車両用操舵装置は、舵取り機構１０を駆動するための操舵駆動系が、主操舵駆動系５０Ｍと副操舵駆動系５０Ｓとの二重系とされている。主操舵駆動系５０Ｍは、主操舵アクチュエータ５１Ｍと、この主操舵アクチュエータ５１Ｍの回転角を検出するための主回転角センサ５２Ｍとを含む。一方、副操舵駆動系５０Ｓは、副操舵アクチュエータ５１Ｓと、この副操舵アクチュエータ５１Ｓの回転角を検出するための副回転角センサ５２Ｓとを含む。主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓは、たとえば、いずれも電動モータで構成されている。
【００２８】
舵取り機構１０は、車体の左右方向に延びて配置された操舵軸１１と、この操舵軸１１の両端部にタイロッド１２，１２を介して結合され、舵取り車輪Ｗ，Ｗを支持するナックルアーム１３，１３とを有している。操舵軸１１は、ハウジング１４に支承されて軸方向に摺動可能にされており、その途中部に、主操舵アクチュエータ５１Ｍが同軸的に組み込まれている。
また、操舵軸１１の一部には、ラックギヤ１１ａが形成されており、このラックギヤ１１ａには、シャフト２１の先端のピニオンギヤ２２が噛合している。シャフト２１には、副操舵アクチュエータ５１Ｓが結合されており、副操舵アクチュエータ５１Ｓが発生する駆動力がシャフト２１に入力されるようになっている。
【００２９】
この構成により、主操舵アクチュエータ５１Ｍが駆動されると、主操舵アクチュエータ５１Ｍの回転がボールねじなどからなる運動変換機構によって操舵軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により舵取り車輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。また、副操舵アクチュエータ５１Ｓが駆動されると、副操舵アクチュエータ５１Ｓによるシャフト２１の回転がピニオンギヤ２２およびラックギヤ１１ａによって操舵軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により舵取り車輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。
【００３０】
主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓには、駆動回路５３Ｍ，５３Ｓから、駆動電流が供給されるようになっている。
ステアリングホイール３０に結合されたシャフト２３には、車体の適所に一端を固定した反力ばね２０の他端が結合されている。この反力ばね２０は、舵角中点からの舵角にほぼ比例する操舵抵抗をステアリングホイール３０に与える。
シャフト２３には、ステアリングホイール３０から入力される操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４１と、ステアリングホイール３０の操作角を検出するための操作角センサ４２とが付設されている。
【００３１】
トルクセンサ４１、操作角センサ４２、主回転角センサ５２Ｍ、副回転角センサ５２Ｓの検出信号は、主制御電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０に入力されている。また、操舵軸１１に関連して、この操舵軸１１の軸方向位置を検出するための転舵位置センサ１５が設けられており、この転舵位置センサ１５の検出信号も主制御電子制御ユニット６０に入力されるようになっている。主制御電子制御ユニット６０には、さらに、車速を検出するための車速センサ７０の検出信号が入力されるようになっている。この車速センサ７０は、たとえば、車輪の回転速度を検出する車輪速センサによって構成することができる。
【００３２】
主制御電子制御ユニット６０は、主操舵アクチュエータ５１Ｍのための駆動回路（主操舵駆動回路）５３Ｍに制御信号を与えて主操舵アクチュエータ５１Ｍを電流フィードバック制御するための主操舵制御部６１Ｍと、全体を統括制御するための主制御部８０とをユニット内に有している。主操舵制御部６１Ｍおよび主制御部８０は、それぞれＣＰＵ（中央処理装置）を備えていて、互いの動作を監視している。そして、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部により、当該異常が生じた制御部の動作が引き継がれるようになっている。
【００３３】
副操舵アクチュエータ５１Ｓを電流フィードバック制御するために、副操舵制御用電子制御ユニット８２が設けられている。この副操舵制御用電子制御ユニット８２は、副操舵アクチュエータ５１Ｓのための駆動回路（副操舵駆動回路）５３Ｓと、この副操舵駆動回路５３Ｓに制御信号を与えて副操舵アクチュエータ５１Ｓを電流フィードバック制御するための副操舵制御部６１Ｓとをユニット内に有している。副操舵制御部６１Ｓは、ＣＰＵを含む。
【００３４】
主制御部８０は、上記センサ類４１，４２，５２Ｍ，５２Ｓ，１５，７０からの入力信号に基づいて、主操舵制御部６１Ｍおよび副操舵制御部６１Ｓを統括制御する。
この実施形態の構成では、１つの電子制御ユニット６０内に主制御部８０と主操舵制御部６１Ｍとを収容してあるので、電子制御ユニットの数を少なくすることができ、それに応じてハーネスの数を少なくすることができる。しかも、ステアリングホイール３０に与える反力を制御するための電子制御ユニットが備えられていないので、これによっても、電子制御ユニットの数およびハーネスの数が少なくなっている。これにより、コストを低減できるうえ、ハーネスの断線故障等を少なくすることができるので、故障モードの少ないシステムとすることができる。
【００３５】
また、主制御部８０および主操舵制御部６１Ｍは、それぞれＣＰＵを有していて、いずれか一方に異常が生じれば、他方がその機能の少なくとも一部を補って実行することができる。これにより、たとえば、主制御部８０に異常が生じた場合であっても、主制御電子制御ユニット６０の電源を遮断する必要はなく、主操舵制御部６１Ｍによって、センサ類４１，４２，５２Ｍ，５２Ｓ，１５，７０からの検出信号を適切に処理して副操舵制御用電子制御ユニット８２に与えることができる。これにより、異常発生に伴う瞬間的な制御異常を防止できる。
【００３６】
図２に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍは、主操舵アクチュエータ５１Ｍと一体化してもよい。また、同じく図２に示されているように、主制御電子制御ユニット６０に統合されていない副操舵制御部６１Ｓを有する副操舵制御用電子制御ユニット８２は、副操舵アクチュエータ５１Ｓと一体化してもよい。これらの構成により、ハーネスをさらに少なくすることができ、故障モードを少なくできる。
【００３７】
また、図３に示すように、主制御電子制御ユニット６０に統合されている主操舵制御部６１Ｍに対応した主操舵駆動回路５３Ｍは、主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御電子制御ユニット６０に統合されてもよい。
図４は、この発明の第２の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を示す概念図である。この図４において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００３８】
この実施形態では、副操舵アクチュエータおよびこれに関連する構成は省かれており、ステアリングホイール３０に路面反力に対応した反力を与えるための構成が設けられている。すなわち、ステアリングホイール３０には、このステアリングホイール３０に対して路面反力に相当する反力を付与するための反力アクチュエータ４０が結合されている。
反力アクチュエータ４０は、ステアリングホイール３０に結合されたシャフト２３を回転軸とする電動モータ（たとえば、三相ブラシレスモータ）で構成されており、そのケーシングが車体の適所に固定されている。反力アクチュエータ４０には、ステアリングホイール３０から入力される操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４１と、ステアリングホイール３０の操作角を検出するための操作角センサ４２とが付設されている。
【００３９】
反力アクチュエータ４０には、駆動回路４３から駆動電流が供給されるようになっている。
さらに、反力アクチュエータ４０を電流フィードバック制御するために、反力制御用電子制御ユニット８３が設けられている。この反力制御用電子制御ユニット８３は、反力アクチュエータ４０のための駆動回路（反力駆動回路）４３と、この反力駆動回路４３に制御信号を与えて反力アクチュエータ４０を電流フィードバック制御するための反力制御部４５とをユニット内に有している。
【００４０】
この反力制御部４５は、主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御部８０によって統括制御されるようになっている。
この実施形態においても、主制御部８０および主操舵制御部６１Ｍは主制御電子制御ユニット６０に統合されていて、互いの動作を監視し合っている。そして、いずれか一方の制御部に異常が生じれば、他方の正常な制御部がその機能の少なくとも一部を実行するようになっている。
【００４１】
このようにして、この実施形態においても、上述の第１の実施形態と同様の効果を達成できる。
図５に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍが主操舵アクチュエータ５１Ｍに一体化されてもよく、また、反力制御部４５および反力駆動回路４３を含む反力制御用電子制御ユニット８３が反力アクチュエータ４０と一体化されてもよい。
さらに、図６に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍを主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御電子制御ユニット６０に統合してもよいことも、上述の第１の実施形態の場合と同様である。
【００４２】
図７は、この発明の第３の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図７において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、副操舵制御部６１Ｓが主制御部８０とともに主制御電子制御ユニット６０に統合されている。副操舵駆動回路５３Ｓは、いずれの電子制御ユニットからも独立して設けられている。また、主操舵アクチュエータ５１Ｍに対応した主操舵電子制御ユニット８１が設けられており、この主操舵電子制御ユニット８１は、主操舵制御部６１Ｍおよび主操舵駆動回路５３Ｍをユニット内に有している。
【００４３】
主制御部８０および副操舵制御部６１Ｓは、互いの動作を監視していて、いずれか一方の動作に異常が生じたときには、他方の正常な制御部によって、その機能の一部が代わって実行されるようになっている。
この実施形態の構成によっても、上述の第１または第２の実施形態と同様な効果を達成できる。また、この実施形態についても、上述の第１または第２の実施形態に関連して述べたのと同様な変更が可能である。
【００４４】
図８は、この発明の第４の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図８において、上述の図４に示された各部に対応する部分には、図４の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、反力制御部４５が主制御部８０とともに主制御電子制御ユニット６０に統合されている。反力駆動回路４３は、いずれの電子制御ユニットからも独立して設けられている。また、主操舵アクチュエータ５１Ｍに対応した主操舵電子制御ユニット８１が設けられており、この主操舵電子制御ユニット８１は、主操舵制御部６１Ｍおよび主操舵駆動回路５３Ｍをユニット内に有している。
【００４５】
主制御部８０および反力制御部４５は、互いの動作を監視していて、いずれか一方の動作に異常が生じたときには、他方の正常な制御部によって、その機能の一部が代わって実行されるようになっている。
この実施形態の構成によっても、上述の第１または第２の実施形態と同様な効果を達成できる。また、この実施形態についても、上述の第１または第２の実施形態に関連して述べたのと同様な変更が可能である。
【００４６】
図９は、この発明の第５の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図９において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態では、主制御電子制御ユニット６０は、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび副操舵制御部６１Ｓをユニット内に有している。そして、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓは、いずれの電子制御ユニットにも統合されずに設けられている。
【００４７】
主制御電子制御ユニット６０では、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび副操舵制御部６１Ｓのいずれかの動作に異常が生じると、他の正常な制御部のいずれかがその機能の少なくとも一部を代わって実行するようになっている。
このような構成によっても、上述の第１の実施形態の場合と同様の効果を達成できる。さらに、この実施形態では、電子制御ユニットの数がさらに減じられているため、コストの低減および故障モードの減少の効果に関して、上述の第１ないし第４の実施形態の場合よりも優れている。
【００４８】
図１０に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓは、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓにそれぞれ一体化されてもよい。むろん、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓのいずれか一方のみが、対応するアクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓに一体化されてもよい。
また、図１１に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓは、主制御電子制御ユニット６０に統合されてもよい。むろん、主操舵駆動回路５３Ｍおよび副操舵駆動回路５３Ｓのいずれか一方のみが、主制御電子制御ユニット６０に統合されてもよい。
【００４９】
図１２は、この発明の第６の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。この図１２において、上述の図４に示された各部に対応する部分には、図４の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施形態では、主制御電子制御ユニット６０は、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび反力制御部４５をユニット内に有している。そして、主操舵駆動回路５３Ｍおよび反力駆動回路４３は、電子制御ユニットとは別に設けられている。
【００５０】
主制御電子制御ユニット６０では、主制御部８０、主操舵制御部６１Ｍおよび反力制御部４５のいずれかの動作に異常が生じると、他の正常な制御部のいずれかがその機能の少なくとも一部を代わって実行するようになっている。
このような構成によっても、上述の第５の実施形態の場合と同様の効果を達成できる。
この第６の実施形態に関しても、上述の第５の実施形態の場合と同様の変更を施すことができる。
【００５１】
図１３は、この発明の第７の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための概念図である。この図１３において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、舵取り機構１０に駆動力を与えるアクチュエータは主操舵アクチュエータ５１Ｍのみである。また、ステアリングホイール３０には、反力ばね２０によって操舵抵抗が与えられるようになっていて、電子的に制御される反力アクチュエータは設けられていない。
【００５２】
主操舵制御部６１Ｍは、主制御部８０とともに主制御電子制御ユニット６０に統合されている。そして、主操舵制御部６１Ｍおよび主制御部８０は相互に監視していて、いずれか一方に異常が生じたときには、他方の正常な制御部がその少なくとも一部の機能を代替する。
このような構成により、上述の第１の実施形態に関連して述べた効果を達成できる。また、電子制御ユニットがただ一つになるので、故障モードが著しく少なくなり、システム全体の安定性を向上できる。
【００５３】
なお、図１４に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍを主操舵アクチュエータ５１Ｍと一体化してもよい。また、図１５に示すように、主操舵駆動回路５３Ｍを、主操舵制御部６１Ｍとともに、主制御電子制御ユニット６０に統合してもよい。
以上、この発明の７つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、操作部材としてステアリングホイール３０が用いられる例について説明したが、この他にも、レバーなどの他の操作部材が用いられてもよい。
【００５４】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための概念図である。
【図２】上記第１の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図３】上記第１の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を示す概念図である。
【図５】上記第２の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図６】上記第２の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図７】この発明の第３の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の第４の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の第５の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】上記第５の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図１１】上記第５の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図１２】この発明の第６の実施形態に係る車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の第７の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための概念図である。
【図１４】上記第７の実施形態に対する変形例を示すブロック図である。
【図１５】上記第７の実施形態に対する他の変形例を示すブロック図である。
【図１６】従来技術に係る車両用操舵装置の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１０ 舵取り機構
３０ ステアリングホイール
４０ 反力アクチュエータ
４３ 反力駆動回路
４５ 反力制御部
５０Ｍ 主操舵駆動系
５０Ｓ 副操舵駆動系
５１Ｍ 主操舵アクチュエータ
５１Ｓ 副操舵アクチュエータ
５３Ｍ 主操舵駆動回路
５３Ｓ 副操舵駆動回路
６０ 主制御電子制御ユニット
６１Ｍ 主操舵制御部
６１Ｓ 副操舵制御部
８０ 主制御部
８１ 主操舵電子制御ユニット
８２ 副操舵制御用電子制御ユニット
８３ 反力制御用電子制御ユニット
Ｗ 舵取り車輪[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering apparatus configured to drive a steering mechanism that has no mechanical coupling to an operation member such as a steering wheel to steer steering wheels.
[0002]
[Prior art]
The mechanical connection between the steering wheel and the steering mechanism for steering the steering wheel is eliminated, and the steering wheel operation direction and operation amount are detected. On the basis of the detection result, the steering mechanism is steered by an electric motor or the like. A vehicle steering device (so-called steer-by-wire system) in which a driving force from an actuator is applied has been proposed.
[0003]
By adopting such a configuration, it is possible to freely change the ratio (gear ratio) between the rotation amount of the steering wheel and the steering wheel according to the traveling state of the vehicle, and the movement of the vehicle. The performance can be improved. In addition, the configuration as described above also has an advantage that the steering wheel can be prevented from being pushed up at the time of a collision, and an advantage that the degree of freedom of the arrangement position of the steering wheel is increased.
FIG. 16 is a block diagram showing an electrical configuration of the steer-by-wire system. Detection signals such as an operation direction and an operation amount of the steering wheel are input to a main control electronic control unit (ECU) 101. A main steering motor 105 and a sub steering motor 106 are coupled to the steering mechanism, and a reaction force motor 107 is coupled to the steering wheel. Both the main steering motor 105 and the auxiliary steering motor 106 are for applying a driving force to the steering mechanism to cause the steering wheels to steer, but the auxiliary steering motor 106 is the main steering motor 105 and its control. When abnormality occurs in the system or the like, it operates so as to give a driving force to the steering mechanism. The reaction force motor 107 applies a reaction force corresponding to the road surface reaction force to the steering wheel.
[0004]
The main steering motor 105 is driven and controlled by the main steering electronic control unit 102. Specifically, the main steering electronic control unit 102 includes a main steering drive unit 108 that supplies a drive current to the main steering motor 105, and a main steering control unit 111 that controls the main steering drive unit 108.
The auxiliary steering motor 106 is driven and controlled by the auxiliary steering electronic control unit 103. Specifically, the secondary steering electronic control unit 103 includes a secondary steering drive unit 109 that supplies a drive current to the secondary steering motor 106 and a secondary steering control unit 112 that controls the secondary steering drive unit 109.
[0005]
Similarly, the reaction force motor 107 is driven and controlled by the reaction force electronic control unit 104. The reaction force electronic control unit 104 includes a reaction force drive unit 110 that supplies a drive current to the reaction force motor 107, and And a reaction force control unit 113 that controls the reaction force drive unit.
The main steering driving unit 108, the auxiliary steering driving unit 109, and the reaction force driving unit 110 are driver circuits including power elements, and the main steering control unit 111, the auxiliary steering control unit 112, and the reaction force control unit 113 are current feedback control. Control commands for each are output. The main steering control unit 111, the auxiliary steering control unit 112, and the reaction force control unit 113 are integrated and controlled by the main control electronic control unit 101.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described configuration, four electronic control units 101 to 104 and a harness for passing signals between them are required, so the configuration is complicated and the cost is high.
In addition, since the number of electronic control units and the number of harnesses are large, it is necessary to design the entire system in consideration of various failure modes. This makes the system design difficult and costly. It was a factor.
[0007]
On the other hand, sensor signals necessary for controlling the main steering motor 105, the auxiliary steering motor 106 and the reaction force motor 107 are input to the main control electronic control unit 101. When the main control electronic control unit 101 fails, its power is cut off and the sensor signal is given to the main steering electronic control unit and the like.
However, as the main control electronic control unit 101 is turned off, the voltage level of the sensor signal varies instantaneously. As a result, abnormal control is instantaneously performed, which may cause undesired steering of the steering wheel.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that solves the technical problems described above, reduces the number of electronic control units, simplifies the configuration, and reduces the cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that the operating member (30) for steering the vehicle and the operating member are provided in a mechanically uncoupled state to rotate the steering wheel. A steering mechanism (10) for steering, a main steering actuator (51M) for applying a driving force to the steering mechanism, a main steering control unit (61M) for controlling the main steering actuator, and the main steering control unit And the main control unit and the main steering control unit are integrated into one electronic control unit (60), and the main control unit and the main steering unit are integrated with each other. The control unit monitors each other's operation, and when an abnormality occurs in the operation of either one of the control units, the normal control unit of the other side takes over the operation of the control unit in which the abnormality has occurred. Vehicle steering system characterized by It is. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
[0010]
According to the above configuration, since the main control unit and the main steering control unit are integrated into one electronic control unit, the number of electronic control units can be reduced. Accordingly, the harness between the electronic control units can be reduced, and the failure mode can be reduced. This simplifies the configuration and contributes to cost reduction.
Further, when a failure occurs in the main control unit, at least a part of the functions can be replaced by the main steering control unit. As a result, even if an abnormality occurs in the main control unit, it is not necessary to shut off the power source of the electronic control unit provided with the main control unit, so the level of the sensor signal or the like given from the main control unit to the main steering control unit There will be no sudden change and no abnormal control will be performed.
[0011]
Furthermore, if the auxiliary steering actuator and the reaction force actuator are omitted, the number of electronic control units becomes one, so that the configuration can be remarkably simplified and the cost can be significantly reduced.
The invention according to claim 2 further includes a main steering drive unit (53M) that drives the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit, and the main steering drive unit is connected to the main steering actuator. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the vehicle steering apparatus is integrated.
[0012]
According to this configuration, the number of harnesses can be reduced and the configuration can be simplified by integrating the main steering drive unit with the main steering actuator.
The invention according to claim 3 further includes a main steering drive unit (53M) for driving the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit, and the main steering drive unit is integrated with the electronic control unit. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the vehicle steering apparatus is provided.
[0013]
According to this configuration, since not only the main steering control unit but also the main steering drive unit are integrated into one electronic control unit together with the main control unit, the number of harnesses can be reduced and the configuration can be further simplified.
According to the fourth aspect of the present invention, there is provided an operating member (30) for steering the vehicle and a steering mechanism (10) that is provided in a mechanically disconnected state to steer steering wheels. ), A main steering actuator (51M) that applies driving force to the steering mechanism, a sub-steering actuator (51S) that applies driving force to the steering mechanism when the main steering actuator fails, and the main steering actuator Main steering control unit (61M), a sub steering control unit (61S) for controlling the sub steering actuator, and a main control unit (80) for controlling the main steering control unit and the sub steering control unit. wherein the door, the main control unit and a first control unit, at least any one of the main steering control unit and the auxiliary steering controller as a second control unit, the first control unit of your Beauty is integrated second control unit is a single electronic control unit (60), the first controller and the second controller monitors the operation of each other, abnormality occurs in the operation of either one of the control unit In the vehicle steering apparatus, the other normal control unit executes at least a part of the function of the control unit in which the abnormality has occurred .
[0014]
According to the above configuration, the main control unit for overall control and at least one of the main steering control unit and the auxiliary steering control unit are integrated into one electronic control unit. The number of units can be reduced. Accordingly, the harness between the electronic control units can be reduced, and the failure mode can be reduced. This simplifies the configuration and contributes to cost reduction.
[0015]
In addition, since the electronic control unit provided with the main control unit is provided with at least one control unit in addition to the main control unit, when a failure occurs in the main control unit, at least a part of the control unit is provided. The function can be replaced by another control unit. As a result, even if an abnormality occurs in the main control unit, it is not necessary to shut off the power source of the electronic control unit provided with the main control unit. There will be no sudden change and no abnormal control will be performed.
[0016]
Furthermore, if the reaction force actuator is omitted, the number of electronic control units is one or two, so that the configuration can be remarkably simplified and the cost can be significantly reduced.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a main steering drive unit (53M) for driving the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit, and the sub-control based on a control command from the sub-steering control unit. A secondary steering drive unit (53S) for driving the steering actuator, and at least one of the primary steering drive unit and the secondary steering drive unit corresponds to the primary steering actuator and the secondary steering actuator. 5. The vehicle steering apparatus according to claim 4, wherein the vehicle steering apparatus is integrated into a vehicle.
[0017]
According to this configuration, by integrating at least one of the main steering drive unit and the sub steering drive unit with the corresponding actuator, the number of harnesses can be reduced, and the configuration can be further simplified.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a main steering drive unit (53M) for driving the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit, and the sub-control based on a control command from the sub-steering control unit. A driving unit corresponding to at least one of the main steering control unit and the sub steering control unit integrated with the electronic control unit, further including a sub steering driving unit (53S) for driving the steering actuator. 6. The vehicle steering apparatus according to claim 4, wherein the vehicle steering apparatus is integrated with the electronic control unit.
[0018]
According to this configuration, since the drive unit corresponding to one of the control units integrated with the electronic control unit together with the main control unit is integrated with the electronic control unit, the number of harnesses can be reduced and the configuration can be simplified. Can be.
According to a seventh aspect of the present invention, the main steering control unit and the auxiliary steering control unit that are not integrated with the electronic control unit are integrated with the corresponding one of the main steering actuator and the auxiliary steering actuator. The vehicle steering apparatus according to claim 4, wherein the vehicle steering apparatus is a vehicle steering apparatus.
[0019]
According to this configuration, since any control unit that is not integrated with the electronic control unit together with the main control unit is integrated with the corresponding actuator, the number of harnesses can be reduced and the configuration can be simplified.
According to the eighth aspect of the present invention, there is provided an operating member (30) for steering the vehicle and a steering mechanism (10) that is provided in a mechanically disconnected state to steer steering wheels. ), A main steering actuator (51M) that applies a driving force to the steering mechanism, a reaction force actuator (40) that applies a reaction force corresponding to a road surface reaction force to the operation member, and a control device for controlling the main steering actuator A main steering control unit (61M), a reaction force control unit (45) for controlling the reaction force actuator, and a main control unit (80) for controlling the main steering control unit and the reaction force control unit. The main control unit is a first control unit, and at least one of the main steering control unit and the reaction force control unit is a second control unit. These first control unit and second control unit Is one electronic control unit Preparative (60) is integrated into, the first controller and the second controller monitors the operation of each other, when one abnormal operation of one control unit has occurred, the control unit of the other normal The vehicle steering apparatus is configured to execute at least a part of the function of the control unit in which the abnormality has occurred .
[0020]
According to this configuration, the main control unit for overall control and at least one of the main steering control unit and the reaction force control unit are integrated into one electronic control unit. Can be reduced. Accordingly, the harness between the electronic control units can be reduced, and the failure mode can be reduced. This simplifies the configuration and contributes to cost reduction.
[0021]
In addition, since the electronic control unit provided with the main control unit is provided with at least one control unit in addition to the main control unit, when a failure occurs in the main control unit, at least a part of the control unit is provided. The function can be replaced by another control unit. As a result, even if an abnormality occurs in the main control unit, it is not necessary to shut off the power source of the electronic control unit provided with the main control unit. There will be no sudden change and no abnormal control will be performed.
[0022]
Furthermore, if the auxiliary steering actuator is omitted, the number of the electronic control units is one or two, so that the configuration can be remarkably simplified and the cost can be significantly reduced.
The invention according to claim 9 is characterized in that a main steering drive unit (53M) for driving the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit, and a reaction command based on a control command from the reaction force control unit. And a reaction force drive unit (43) for driving the force actuator, wherein at least one of the main steering drive unit and the reaction force drive unit corresponds to the main steering actuator and the reaction force actuator. 9. The vehicle steering apparatus according to claim 8, wherein the vehicle steering apparatus is integrated into a vehicle.
[0023]
According to this configuration, by integrating at least one of the main steering drive unit and the reaction force drive unit with the corresponding actuator, the number of harnesses can be reduced, and the configuration can be further simplified.
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a main steering drive unit (53M) for driving the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit, and a reaction command based on the control command from the reaction force control unit. A drive unit corresponding to at least one of the main steering control unit and the reaction force control unit integrated with the electronic control unit. 10. The vehicle steering apparatus according to claim 8, wherein the vehicle steering apparatus is integrated with the electronic control unit.
[0024]
According to this configuration, since the drive unit corresponding to one of the control units integrated into the electronic control unit together with the main control unit is integrated in the electronic control unit, the number of harnesses can be reduced and the configuration can be simplified. Can be.
According to the eleventh aspect of the present invention, the main steering control unit and the reaction force control unit that are not integrated with the electronic control unit are integrated with the corresponding one of the main steering actuator and the reaction force actuator. The vehicle steering apparatus according to claim 8, wherein the vehicle steering apparatus is a vehicle steering apparatus.
[0025]
According to this configuration, since the control unit that is not integrated with the electronic control unit together with the main control unit is integrated with the corresponding actuator, the number of harnesses can be reduced and the configuration can be simplified.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a basic configuration of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention. The vehicle steering device is provided with a steering mechanism 10 for causing a pair of steering wheels (usually front wheels) W and W to perform a steering operation, and without mechanical coupling to the steering mechanism 10. And a steering wheel 30.
[0027]
In this vehicle steering apparatus, a steering drive system for driving the steering mechanism 10 is a dual system of a main steering drive system 50M and a sub steering drive system 50S. The main steering drive system 50M includes a main steering actuator 51M and a main rotation angle sensor 52M for detecting the rotation angle of the main steering actuator 51M. On the other hand, the sub steering drive system 50S includes a sub steering actuator 51S and a sub rotation angle sensor 52S for detecting the rotation angle of the sub steering actuator 51S. Each of the main steering actuator 51M and the sub steering actuator 51S is constituted by, for example, an electric motor.
[0028]
The steering mechanism 10 includes a steering shaft 11 that extends in the left-right direction of the vehicle body, a knuckle arm 13 that is coupled to both ends of the steering shaft 11 via tie rods 12 and 12 and supports the steering wheels W and W. 13. The steering shaft 11 is supported by the housing 14 and is slidable in the axial direction, and a main steering actuator 51M is coaxially incorporated in the middle portion thereof.
A rack gear 11a is formed on a part of the steering shaft 11, and a pinion gear 22 at the tip of the shaft 21 is engaged with the rack gear 11a. A sub steering actuator 51S is coupled to the shaft 21, and a driving force generated by the sub steering actuator 51S is input to the shaft 21.
[0029]
With this configuration, when the main steering actuator 51M is driven, the rotation of the main steering actuator 51M is converted into sliding of the steering shaft 11 by a motion conversion mechanism made of a ball screw or the like. W, W steering is achieved. When the auxiliary steering actuator 51S is driven, rotation of the shaft 21 by the auxiliary steering actuator 51S is converted into sliding of the steering shaft 11 by the pinion gear 22 and the rack gear 11a, and the steering wheels W, W steering is achieved.
[0030]
A drive current is supplied from the drive circuits 53M and 53S to the main steering actuator 51M and the auxiliary steering actuator 51S.
The shaft 23 connected to the steering wheel 30 is connected to the other end of the reaction force spring 20 having one end fixed at an appropriate position of the vehicle body. The reaction force spring 20 gives the steering wheel 30 a steering resistance that is substantially proportional to the rudder angle from the rudder angle midpoint.
A torque sensor 41 for detecting a steering torque input from the steering wheel 30 and an operation angle sensor 42 for detecting an operation angle of the steering wheel 30 are attached to the shaft 23.
[0031]
Detection signals from the torque sensor 41, the operation angle sensor 42, the main rotation angle sensor 52M, and the sub rotation angle sensor 52S are input to a main control electronic control unit (ECU) 60. Further, a steering position sensor 15 for detecting the axial position of the steering shaft 11 is provided in association with the steering shaft 11, and the detection signal of the steering position sensor 15 is also the main control electronic control unit 60. To be input. The main control electronic control unit 60 is further input with a detection signal of a vehicle speed sensor 70 for detecting the vehicle speed. The vehicle speed sensor 70 can be constituted by, for example, a wheel speed sensor that detects the rotational speed of a wheel.
[0032]
The main control electronic control unit 60 gives a control signal to a drive circuit (main steering drive circuit) 53M for the main steering actuator 51M and performs current feedback control of the main steering actuator 51M. The unit has a main control unit 80 for overall control. The main steering control unit 61M and the main control unit 80 are each provided with a CPU (Central Processing Unit), and monitor each other's operation. When an abnormality occurs in the operation of one of the control units, the operation of the control unit in which the abnormality has occurred is taken over by the other normal control unit.
[0033]
An auxiliary steering control electronic control unit 82 is provided for current feedback control of the auxiliary steering actuator 51S. The electronic control unit for sub steering control 82 provides a drive circuit (sub steering drive circuit) 53S for the sub steering actuator 51S, and gives a control signal to the sub steering driving circuit 53S to perform current feedback control of the sub steering actuator 51S. The auxiliary steering control unit 61S for this purpose is included in the unit. The auxiliary steering control unit 61S includes a CPU.
[0034]
The main control unit 80 performs overall control of the main steering control unit 61M and the auxiliary steering control unit 61S based on input signals from the sensors 41, 42, 52M, 52S, 15, and 70.
In the configuration of this embodiment, since the main control unit 80 and the main steering control unit 61M are accommodated in one electronic control unit 60, the number of electronic control units can be reduced, and the harness control unit can be reduced accordingly. The number can be reduced. Moreover, since the electronic control unit for controlling the reaction force applied to the steering wheel 30 is not provided, this also reduces the number of electronic control units and the number of harnesses. As a result, the cost can be reduced and the disconnection failure of the harness can be reduced, so that a system with a few failure modes can be obtained.
[0035]
The main control unit 80 and the main steering control unit 61M each have a CPU, and if an abnormality occurs in one of the main control unit 80 and the main steering control unit 61M, the other can perform at least a part of its function. Thereby, for example, even when an abnormality occurs in the main control unit 80, it is not necessary to shut off the power source of the main control electronic control unit 60, and the main steering control unit 61M causes the sensors 41, 42, 52M, The detection signals from 52S, 15, and 70 can be appropriately processed and provided to the auxiliary steering control electronic control unit 82. Thereby, instantaneous control abnormality accompanying abnormality occurrence can be prevented.
[0036]
As shown in FIG. 2, the main steering drive circuit 53M may be integrated with the main steering actuator 51M. Similarly, as shown in FIG. 2, the auxiliary steering control electronic control unit 82 having the auxiliary steering control unit 61S not integrated with the main control electronic control unit 60 may be integrated with the auxiliary steering actuator 51S. Good. With these configurations, the number of harnesses can be further reduced, and failure modes can be reduced.
[0037]
Further, as shown in FIG. 3, the main steering drive circuit 53M corresponding to the main steering control unit 61M integrated with the main control electronic control unit 60 is integrated with the main control electronic control unit 60 together with the main steering control unit 61M. May be.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration of a vehicle steering apparatus according to a second embodiment of the present invention. 4, parts corresponding to the respective parts shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
[0038]
In this embodiment, the auxiliary steering actuator and the configuration related thereto are omitted, and a configuration for applying a reaction force corresponding to the road surface reaction force to the steering wheel 30 is provided. That is, the steering wheel 30 is coupled with a reaction force actuator 40 for applying a reaction force corresponding to a road surface reaction force to the steering wheel 30.
The reaction force actuator 40 is constituted by an electric motor (for example, a three-phase brushless motor) having a shaft 23 coupled to the steering wheel 30 as a rotation axis, and a casing thereof is fixed at an appropriate position of the vehicle body. The reaction force actuator 40 is provided with a torque sensor 41 for detecting the steering torque input from the steering wheel 30 and an operation angle sensor 42 for detecting the operation angle of the steering wheel 30.
[0039]
The reaction force actuator 40 is supplied with a drive current from a drive circuit 43.
Further, a reaction force control electronic control unit 83 is provided for current feedback control of the reaction force actuator 40. The electronic control unit 83 for reaction force control provides a drive circuit (reaction force drive circuit) 43 for the reaction force actuator 40 and gives a control signal to the reaction force drive circuit 43 to control the reaction force actuator 40 in current feedback. A reaction force control unit 45 is provided in the unit.
[0040]
The reaction force control unit 45 is controlled by the main control unit 80 together with the main steering control unit 61M.
Also in this embodiment, the main control unit 80 and the main steering control unit 61M are integrated into the main control electronic control unit 60 and monitor each other's operations. If an abnormality occurs in any one of the control units, the other normal control unit executes at least a part of the function.
[0041]
Thus, also in this embodiment, the same effect as that of the above-described first embodiment can be achieved.
As shown in FIG. 5, the main steering drive circuit 53M may be integrated with the main steering actuator 51M, and the reaction force control electronic control unit 83 including the reaction force control unit 45 and the reaction force drive circuit 43 is counteracted. The force actuator 40 may be integrated.
Furthermore, as shown in FIG. 6, the main steering drive circuit 53M may be integrated into the main control electronic control unit 60 together with the main steering control unit 61M, as in the case of the first embodiment described above. .
[0042]
FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of the vehicle steering apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 7, parts corresponding to the parts shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as in FIG. In this embodiment, the auxiliary steering control unit 61S is integrated with the main control electronic control unit 60 together with the main control unit 80. The auxiliary steering drive circuit 53S is provided independently of any electronic control unit. Further, a main steering electronic control unit 81 corresponding to the main steering actuator 51M is provided, and the main steering electronic control unit 81 has a main steering control unit 61M and a main steering drive circuit 53M in the unit.
[0043]
The main control unit 80 and the sub steering control unit 61S monitor each other's operation, and when an abnormality occurs in any one of the operations, a part of the function is executed by the other normal control unit instead. It has come to be.
The configuration of this embodiment can achieve the same effect as that of the first or second embodiment described above. Also, this embodiment can be modified in the same manner as described in relation to the first or second embodiment described above.
[0044]
FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of the vehicle steering apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. 8, portions corresponding to the respective portions shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. In this embodiment, the reaction force control unit 45 is integrated with the main control electronic control unit 60 together with the main control unit 80. The reaction force drive circuit 43 is provided independently of any electronic control unit. Further, a main steering electronic control unit 81 corresponding to the main steering actuator 51M is provided, and the main steering electronic control unit 81 has a main steering control unit 61M and a main steering drive circuit 53M in the unit.
[0045]
The main control unit 80 and the reaction force control unit 45 monitor each other's operation, and when an abnormality occurs in any one of the operations, a part of the function is executed by the other normal control unit instead. It has come to be.
The configuration of this embodiment can achieve the same effect as that of the first or second embodiment described above. Also, this embodiment can be modified in the same manner as described in relation to the first or second embodiment described above.
[0046]
FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the vehicle steering apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. 9, parts corresponding to the respective parts shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
In this embodiment, the main control electronic control unit 60 includes a main control unit 80, a main steering control unit 61M, and a sub steering control unit 61S in the unit. The main steering drive circuit 53M and the auxiliary steering drive circuit 53S are provided without being integrated into any electronic control unit.
[0047]
In the main control electronic control unit 60, when an abnormality occurs in any of the operations of the main control unit 80, the main steering control unit 61M, and the auxiliary steering control unit 61S, one of the other normal control units has at least one of its functions. It is designed to execute on behalf of the department.
Even with such a configuration, it is possible to achieve the same effect as in the case of the first embodiment described above. Further, in this embodiment, since the number of electronic control units is further reduced, the effects of cost reduction and failure mode reduction are superior to those in the first to fourth embodiments described above.
[0048]
As shown in FIG. 10, the main steering drive circuit 53M and the auxiliary steering drive circuit 53S may be integrated with the main steering actuator 51M and the auxiliary steering actuator 51S, respectively. Of course, only one of the main steering drive circuit 53M and the auxiliary steering drive circuit 53S may be integrated with the corresponding actuators 51M and 51S.
Further, as shown in FIG. 11, the main steering drive circuit 53M and the auxiliary steering drive circuit 53S may be integrated into the main control electronic control unit 60. Of course, only one of the main steering drive circuit 53M and the auxiliary steering drive circuit 53S may be integrated into the main control electronic control unit 60.
[0049]
FIG. 12 is a block diagram showing an electrical configuration of the vehicle steering apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. 12, parts corresponding to the respective parts shown in FIG. 4 are given the same reference numerals as those in FIG.
In this embodiment, the main control electronic control unit 60 includes a main control unit 80, a main steering control unit 61M, and a reaction force control unit 45 in the unit. The main steering drive circuit 53M and the reaction force drive circuit 43 are provided separately from the electronic control unit.
[0050]
In the main control electronic control unit 60, when an abnormality occurs in any of the operations of the main control unit 80, the main steering control unit 61M, and the reaction force control unit 45, any of the other normal control units has at least one of its functions. It is designed to execute on behalf of the department.
Even with such a configuration, it is possible to achieve the same effect as in the case of the fifth embodiment described above.
The sixth embodiment can be modified in the same manner as in the fifth embodiment described above.
[0051]
FIG. 13 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a vehicle steering apparatus according to a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 13, portions corresponding to the respective portions shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG. In this embodiment, the main steering actuator 51M is the only actuator that provides the steering mechanism 10 with a driving force. The steering wheel 30 is provided with a steering resistance by the reaction force spring 20 and is not provided with an electronically controlled reaction force actuator.
[0052]
The main steering control unit 61M is integrated with the main control electronic control unit 60 together with the main control unit 80. The main steering control unit 61M and the main control unit 80 monitor each other, and when an abnormality occurs in one of them, the other normal control unit substitutes at least a part of the functions.
With such a configuration, the effects described in relation to the first embodiment described above can be achieved. Also, since there is only one electronic control unit, the failure mode is remarkably reduced, and the stability of the entire system can be improved.
[0053]
As shown in FIG. 14, the main steering drive circuit 53M may be integrated with the main steering actuator 51M. Further, as shown in FIG. 15, the main steering drive circuit 53M may be integrated into the main control electronic control unit 60 together with the main steering control unit 61M.
Although the seven embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be implemented in other forms. For example, in the above-described embodiment, the example in which the steering wheel 30 is used as the operation member has been described, but other operation members such as a lever may be used.
[0054]
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a modification example of the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing another modification of the first embodiment.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration of a vehicle steering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a modification to the second embodiment.
FIG. 6 is a block diagram showing another modification of the second embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of a vehicle steering apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of a vehicle steering apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of a vehicle steering apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a modification to the fifth embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing another modification of the fifth embodiment.
FIG. 12 is a block diagram showing an electrical configuration of a vehicle steering apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a vehicle steering apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a modification to the seventh embodiment.
FIG. 15 is a block diagram showing another modification of the seventh embodiment.
FIG. 16 is a block diagram for explaining a configuration of a vehicle steering apparatus according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
10 steering mechanism 30 steering wheel 40 reaction force actuator 43 reaction force drive circuit 45 reaction force control unit 50M main steering drive system 50S sub steering drive system 51M main steering actuator 51S sub steering actuator 53M main steering drive circuit 53S sub steering drive circuit 60 main Control electronic control unit 61M Main steering control unit 61S Sub steering control unit 80 Main control unit 81 Main steering electronic control unit 82 Sub steering control electronic control unit 83 Reaction force control electronic control unit W Steering wheel

Claims (11)

車両の操向のための操作部材と、
この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構と、
上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータと、
上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部と、
上記主操舵制御部を統括制御するための主制御部とを含み、
上記主制御部と、上記主操舵制御部とが１つの電子制御ユニットに統合されており、上記主制御部および主操舵制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の動作を引き継ぐようになっていることを特徴とする車両用操舵装置。An operating member for steering the vehicle;
This operating member is provided in a mechanically unconnected state, and a steering mechanism for turning the steering wheel,
A main steering actuator for applying a driving force to the steering mechanism;
A main steering control unit for controlling the main steering actuator;
A main control unit for overall control of the main steering control unit,
The main control unit and the main steering control unit are integrated into one electronic control unit . The main control unit and the main steering control unit monitor each other's operation, and the operation of either one of the control units is performed. A vehicle steering apparatus , wherein when an abnormality occurs, the other normal control unit takes over the operation of the control unit in which the abnormality has occurred . 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部をさらに含み、
上記主操舵駆動部は、上記主操舵アクチュエータに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。A main steering drive unit that drives the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit;
The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the main steering drive unit is integrated with the main steering actuator. 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部をさらに含み、
上記主操舵駆動部が上記電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。A main steering drive unit that drives the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit;
2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the main steering drive unit is integrated with the electronic control unit. 車両の操向のための操作部材と、
この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構と、
上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータと、
上記主操舵アクチュエータの故障時に上記舵取り機構に駆動力を与える副操舵アクチュエータと、
上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部と、
上記副操舵アクチュエータを制御するための副操舵制御部と、
上記主操舵制御部および副操舵制御部を統括制御するための主制御部とを含み、
上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および副操舵制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニットに統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置。An operating member for steering the vehicle;
This operating member is provided in a mechanically unconnected state, and a steering mechanism for turning the steering wheel,
A main steering actuator for applying a driving force to the steering mechanism;
A sub-steering actuator that applies a driving force to the steering mechanism when the main steering actuator fails;
A main steering control unit for controlling the main steering actuator;
A secondary steering control unit for controlling the secondary steering actuator;
A main control unit for performing overall control of the main steering control unit and the auxiliary steering control unit,
The main control unit is a first control unit, and at least one of the main steering control unit and the auxiliary steering control unit is a second control unit, and the first control unit and the second control unit are one Integrated with the electronic control unit, the first control unit and the second control unit monitor each other's operation, and when an abnormality occurs in the operation of one of the control unit, the other control unit normal, A vehicle steering apparatus characterized by executing at least a part of the function of the control unit in which the abnormality has occurred . 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部と、
上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部とをさらに含み、
上記主操舵駆動部および副操舵駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４記載の車両用操舵装置。A main steering drive unit that drives the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit;
A secondary steering drive unit that drives the secondary steering actuator based on a control command from the secondary steering control unit;
5. The vehicle according to claim 4, wherein at least one of the main steering drive unit and the auxiliary steering drive unit is integrated with a corresponding one of the main steering actuator and the auxiliary steering actuator. Steering device. 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部と、
上記副操舵制御部からの制御指令に基づいて上記副操舵アクチュエータを駆動する副操舵駆動部とをさらに含み、
上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項４または５記載の車両用操舵装置。A main steering drive unit that drives the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit;
A secondary steering drive unit that drives the secondary steering actuator based on a control command from the secondary steering control unit;
5. The drive unit corresponding to at least one of the main steering control unit and the auxiliary steering control unit integrated with the electronic control unit is integrated with the electronic control unit. Or the steering device for vehicles of 5. 上記主操舵制御部および副操舵制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の車両用操舵装置。  The main steering control unit and the sub steering control unit that are not integrated with the electronic control unit are integrated with the corresponding one of the main steering actuator and the sub steering actuator. The vehicle steering device according to any one of 4 to 6. 車両の操向のための操作部材と、
この操作部材とは機械的に非連結状態で設けられて、舵取り車輪を転舵させるための舵取り機構と、
上記舵取り機構に駆動力を与える主操舵アクチュエータと、
上記操作部材に路面反力に対応した反力を与える反力アクチュエータと、
上記主操舵アクチュエータを制御するための主操舵制御部と、
上記反力アクチュエータを制御するための反力制御部と、
上記主操舵制御部および反力制御部を統括制御するための主制御部とを含み、
上記主制御部を第１制御部とし、上記主操舵制御部および反力制御部のうちの少なくともいずれか１つを第２制御部として、これらの第１制御部および第２制御部が１つの電子制御ユニットに統合されており、上記第１制御部および第２制御部は互いの動作を監視し、いずれか一方の制御部の動作に異常が生じたときには、正常な他方の制御部が、当該異常が生じた制御部の機能の少なくとも一部を実行するようになっていることを特徴とする車両用操舵装置。An operating member for steering the vehicle;
This operating member is provided in a mechanically unconnected state, and a steering mechanism for turning the steering wheel,
A main steering actuator for applying a driving force to the steering mechanism;
A reaction force actuator for applying a reaction force corresponding to the road surface reaction force to the operation member;
A main steering control unit for controlling the main steering actuator;
A reaction force control unit for controlling the reaction force actuator;
A main control unit for controlling the main steering control unit and the reaction force control unit,
The main control unit is a first control unit, and at least one of the main steering control unit and the reaction force control unit is a second control unit, and the first control unit and the second control unit are one Integrated with the electronic control unit, the first control unit and the second control unit monitor each other's operation, and when an abnormality occurs in the operation of one of the control unit, the other control unit normal, A vehicle steering apparatus characterized by executing at least a part of the function of the control unit in which the abnormality has occurred . 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部と、
上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部とをさらに含み、
上記主操舵駆動部および反力駆動部のうちの少なくともいずれか１つは、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８記載の車両用操舵装置。A main steering drive unit that drives the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit;
A reaction force drive unit that drives the reaction force actuator based on a control command from the reaction force control unit,
9. The vehicle according to claim 8, wherein at least one of the main steering drive unit and the reaction force drive unit is integrated with a corresponding one of the main steering actuator and the reaction force actuator. Steering device. 上記主操舵制御部からの制御指令に基づいて上記主操舵アクチュエータを駆動する主操舵駆動部と、
上記反力制御部からの制御指令に基づいて上記反力アクチュエータを駆動する反力駆動部とをさらに含み、
上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されているもののうちの少なくとも１つに対応する駆動部が当該電子制御ユニットに統合されていることを特徴とする請求項８または９記載の車両用操舵装置。A main steering drive unit that drives the main steering actuator based on a control command from the main steering control unit;
A reaction force drive unit that drives the reaction force actuator based on a control command from the reaction force control unit,
9. The drive unit corresponding to at least one of the main steering control unit and the reaction force control unit integrated with the electronic control unit is integrated with the electronic control unit. Or the steering device for vehicles of 9. 上記主操舵制御部および反力制御部のうち上記電子制御ユニットに統合されていないものが、上記主操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータのうちの対応するものに統合されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の車両用操舵装置。  The main steering control unit and the reaction force control unit that are not integrated with the electronic control unit are integrated with a corresponding one of the main steering actuator and the reaction force actuator. The vehicle steering device according to any one of 8 to 10.
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