JP4114481B2

JP4114481B2 - 車両用操舵制御装置

Info

Publication number: JP4114481B2
Application number: JP2003001566A
Authority: JP
Inventors: 克弘須田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-01-07
Also published as: JP2004210200A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両用操舵制御装置として、例えば、ステアリングホイールに連結された操舵軸に対してステアリング操作に応じた擬似的な操舵反力を発生させる反力発生用アクチュエータと、車輪に連結された転舵軸の転舵角を操舵軸の操舵角に応じて制御すると共に、操舵角に対する転舵角の舵角比を自車速に基づいて変更する操舵用アクチュエータと、この操舵用アクチュエータの誤動作や故障等に対するフェールセーフとして操舵軸と転舵軸とを機械的に連結する電磁クラッチとを備え、反力発生用アクチュエータは、電磁クラッチがフェールセーフのために操舵軸と転舵軸とを機械的に連結したときに、転舵軸が連結された操舵軸に対してステアリング操作に応じたアシストトルクを付与するように構成されている車両用操舵装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１０６１１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、操舵用アクチュエータに誤作動や故障が発生すると、反力発生用アクチュエータが、電磁クラッチにより転舵軸と連結された操舵軸に対してステアリング操作に応じたアシストトルクを付与するように構成されているので、運転者に与えるステアリング操作の負荷を軽減させることはできるが、操舵角と転舵角との舵角比が構造的に定まる値に固定されてしまう。このように、車速に応じて舵角比を変更していた状態から、フェールセーフにより舵角比が固定されてしまうと、構造的に定まる舵角比によっては、高車速での走行時に操舵角に対する転舵角が大きくなって車両挙動が過敏になったり、逆に低車速での走行時に操舵角に対する転舵角が小さくなって多くの操舵量が必要となったりして、運転者に違和感を与えてしまうという未解決の課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ステアバイワイヤシステムにおけるフェールセーフにより操舵軸と転舵軸とを機械的に連結したとしても、操舵角に対する転舵角の舵角比を自車速に応じて変更できる車両用操舵制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用操舵制御装置は、操舵制御手段が自車速に基づいて操舵軸の操舵角に対する転舵軸の転舵角を制御し、この操舵制御手段の異常作動が検出されていないときには、反力・舵角比制御手段がステアリング操作に対する操舵反力を前記操舵軸に付与し、操舵制御手段の異常作動が検出されたときには、異常時連結手段が操舵軸及び転舵軸を連結すると共に、反力・舵角比制御手段が自車速に基づいて操舵角に対する転舵角の舵角比を変更するように構成されていることを特徴としている。
反力・舵角比制御手段は、操舵軸上のステアリング操作手段側又は転舵軸側の一方側に連結されたハウジングと、ハウジングに内設されたステータ及び操舵軸上の他方側に連結されるロータで構成されるダイレクトモータと、ダイレクトモータを駆動制御する駆動制御手段と、ハウジング及びロータの相対回転を抑制可能な相対回転抑制手段とを備え、操舵制御手段の正常時には、相対回転抑制手段がハウジング及びロータの相対回転を抑制すると共に、ステアリング操作に応じた操舵反力が操舵軸に付与されるよう駆動制御手段がダイレクトモータを駆動制御し、操舵制御手段の異常作動時に異常時連結手段が操舵軸及び転舵軸を連結したときには、相対回転抑制手段がハウジング及びロータの相対回転を許容すると共に、自車速に基づいて操舵角に対する転舵角の舵角比を変更するよう駆動制御手段がダイレクトモータを駆動制御するように構成されている。
【０００７】
【発明の効果】
本発明に係る車両用操舵制御装置よれば、操舵制御手段が自車速に基づいて操舵軸の操舵角に対する転舵軸の転舵角を制御し、この操舵制御手段の異常作動が検出されていないときには、反力・舵角比制御手段がステアリング操作に対する操舵反力を前記操舵軸に付与し、操舵制御手段の異常作動が検出されたときには、異常時連結手段が操舵軸及び転舵軸を連結すると共に、反力・舵角比制御手段が自車速に基づいて操舵角に対する転舵角の舵角比を変更するように構成されているので、フェールセーフにより操舵軸と転舵軸とを機械的に連結したとしても、舵角比が構造的に定まる値に固定されてしまうという事態を回避でき、運転者に与える違和感を解消することができるという効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すステアバイワイヤシステムの概略構成図である。図中、符号１はステアリングホイールであり、ステアリングシャフト２に連結されている。また、３は操向車輪であり、ナックルアーム４、タイロッド５、ステアリングロッド６、及びラックアンドピニオン７を順に介してピニオンシャフト８に連結されている。ステアリングシャフト２とピニオンシャフト８とは、夫々図示しないケーシング等で回動自在に保持されており、両者の間には電磁クラッチ９が介装されている。この電磁クラッチ９は、励磁電流が無通電であるときにステアリングシャフト２及びピニオンシャフト８の非連結状態を維持し、励磁電流が通電されるときに両者を連結するよう構成されている。
【０００９】
また、ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１側の入力側シャフト２ａと、ピニオンシャフト側の出力側シャフト２ｂとで構成され、これら入力側シャフト２ａ及び出力側シャフト２ｂの間には、ステアリングシャフト２に対するステアリング操作に応じた操舵反力Ｔ_Rの付与、又は入力軸２ａ及び出力軸２ｂの舵角比変更を選択的に可能にする反力・舵角比制御機構１０が設けられている。
【００１０】
反力・舵角比制御機構１０は、図２に示すように、入力側シャフト２ａに連結された略円筒状のハウジング１１を有しており、このハウジング１１にインナーロータ型のダイレクトモータ１２を内蔵している。このダイレクトモータ１２は、ハウジング１１の内周面に配設されコイルを巻装したステータ１３と、ハウジング１１内部における入力側シャフト２ａとの同軸上に軸支された回転軸１４に周設され、ステータ１３と対向する位置に永久磁石を形成したロータ１５とで構成されている。回転軸１４は、単純遊星歯車機構を用いた減速機１６を介して出力側シャフト２ｂに連結されており、この単純遊星歯車機構（図示省略）は、例えば、リングギヤを固定し、回転軸１４の回転をサンギヤに入力し、プラネットキャリアの回転を出力側シャフト２ｂに出力している。
【００１１】
また、反力・舵角比制御機構１０は、ハウジング１１とロータ１５との相対回転を抑制可能な相対回転抑制機構１７を有している。この相対回転抑制機構１７は、ロータ１５の上面に形成した凹凸状の摩擦面１５ａと、この摩擦面１５ａにハウジング１１の上面に穿設した貫通孔を介して上方から進退可能に対向する作動ピン１８と、この作動ピン１８を進退させるソレノイド１９とで構成されている。作動ピン１８は、図示しないコイルスプリングによって吊り上げられており、ソレノイド１９に通電すると、吸引力で作動ピン１８がコイルスプリングの弾発力に抗して下方に引き下げられ、その作動ピン１８の先端でロータ１５の摩擦面１５ａを押圧しハウジング１１とロータ１５との相対回転を抑制するように構成されている。なお、本実施形態では、作動ピン１８の先端を直に摩擦面１５ａに接触させているが、作動ピン１８の先端部に、作動ピン１８の下降に伴って下方に伸長するようなパンタグラフ上のリンクを設けてもよく、この場合には作動ピン１８のストローク量が軽減させるので、その分ソレノイドを小型化することができる。さらに言えば、相対回転抑制機構１７は、ハウジング１１とロータ１との相対回転を抑制することができればよいので、例えば、作動ピン１８を挿入可能な挿入口をロータ１５の上面に複数形成し、この挿入口に作動ピン１８を挿入してハウジング１１及びロータ１５の相対回転を抑制してもよいし、さらに複数の相対回転抑制機構１７を設けて、ハウジング１１及びロータ１５の相対回転をより確実に抑制するように構成してもよい。
【００１２】
ここで、ソレノイド１９に通電してハウジング１１及びロータ１５の相対回転が抑制されているときに、ダイレクトモータ１２を駆動すると、ロータ１５を回転させようとする力は、ハウジング１１に対する反力として作用する。一方、ソレノイド１９に対する通電を停止してハウジング１１及びロータ１５の相対回転が許容されているときに、ダイレクトモータ１２を駆動すると、出力側シャフト２ｂは自由回転する。したがって、ハウジング１１及びロータ１５の相対回転を抑制しているときには、ダイレクトモータ１２でハウジング１１を介してステアリングシャフト２に反力を付与することができ、一方、ハウジング１１及びロータ１５の相対回転を許容しているときには、ダイレクトモータ１２で入力側シャフト２ａに対する出力側シャフト２ｂの舵角比を制御することができるように構成されている。
【００１３】
また、図１に示すように、ステアリングロッド６には、転舵用電動モータ２０が設けられており、転舵用電動モータ２０の回転力でステアリングロッド６を軸方向に進退させることにより、操向車輪３を転舵するように構成されている。
さらに、ステアリングシャフト２における入力側シャフト２ａには、その操舵角θsを検出する操舵角センサ２１と、操作トルクＴsを検出する操舵トルクセンサ２２とが夫々配設されている。また、ピニオンシャフト８には、その転舵角θwを検出する転舵角センサ２３と、転舵トルクＴwを検出する転舵トルクセンサ２４とが夫々配設されている。また、図示しない変速機の出力側には、回転速度Ｖを検出する車速センサ２５が装着されている。なお、操舵角センサ１０及び転舵角センサ１２は、右旋回時には正の値、左旋回時には負の値で夫々検出するように設定され、また操舵トルクセンサ１１及び転舵トルクセンサ１３は、車両を右旋回させるトルクを正の値、左旋回させるトルクを負の値で夫々検出するように設定されている。
【００１４】
そして、これら操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、転舵角センサ２３、転舵トルクセンサ２４、及び車速センサ２５で検出される各種信号が、例えばマイクロコンピュータで構成されたコントローラ２６へ入力されている。このコントローラ２６は、入力された各種データに基づいて、図３の操舵制御処理を実行し、電磁クラッチ９、反力・舵角比制御機構１０、相対回転抑制機構１７、及び転舵用電動モータ２０を夫々駆動制御する。
【００１５】
次に、コントローラ２６で実行する操舵制御処理を、図３のフローチャートに従って説明する。この操舵制御処理は、所定時間（例えば、１０msec）毎のタイマ割込み処理によって実行される。
この操舵反力制御処理では、先ず、ステップＳ１で各種センサから供給される操舵角θs、操舵トルクＴs、転舵角θw、転舵トルクＴw、及び自車速Ｖを読込んでステップＳ２に移行する。
【００１６】
ステップＳ２では、図４の目標舵角比算出マップを参照して、ステップＳ１で読込んだ自車速Ｖから目標舵角比Ｒ（θw／θs）を算出する。この目標舵角比算出マップは、コントローラ２６が有するメモリに予め記憶されており、図４に示すように、横軸に車速Ｖを、縦軸に目標舵角比Ｒを夫々とり、車速Ｖが０（零）から所定値Ｖ₁までの低車速域にあるときには、目標舵角比Ｒは最大舵角比Ｒmaxを維持し、車速Ｖが所定値Ｖ₁から増加するとときに、目標舵角比Ｒが最大舵角比Ｒmaxから減少し、車速Ｖに対する目標舵角比Ｒの減少率は、車速Ｖが増加するほど緩やかになるように設定されている。
【００１７】
次に移行するステップＳ３では、ステップＳ２で算出された目標舵角比Ｒに基づいて、前記ステップＳ１で読込んだ操舵角θsから操向車輪３の目標転舵角θw^*（＝θs・Ｒ）を算出してからステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、転舵用電動モータ２０が正常に作動しているか否かを、ステップＳ３で算出した目標転舵角θw^*と、ステップＳ１で読込んだ実際の転舵角θwとの偏差（＝｜θw^*−θw｜）が所定値θ₁未満であるか否かに応じて判定している。この判定結果が｜θw^*−θw｜≧θ₁であるときには、転舵用電動モータ２０の作動が異常であると判断して、後述するステップＳ１６に移行し、一方、判定結果が｜θw^*−θw｜＜θ₁であるときには、転舵用電動モータ２０が正常に作動していると判断して、ステップＳ５に移行する。
【００１８】
ステップＳ５では、相対回転抑制機構１７のソレノイド１９に通電して作動ピン１８でロータ１５を押圧することにより、ハウジング１１とロータ１５との相対回転を抑制してからステップＳ６に移行する。
ステップＳ６では、電磁クラッチ９に対する励磁電流の通電を停止状態にし、続いて移行するステップＳ７で、前記ステップＳ３で算出された目標転舵角θ_W ^*を達成するように、転舵用電動モータ２０を駆動制御してから、ステップＳ８に移行する。
【００１９】
ステップＳ８では、図５の車速係数算出マップを参照して、ステップＳ１で読込んだ車速Ｖから、後述する操舵反力Ｔ_Rの算出時に用いる車速係数ｋvを算出する。この車速係数算出マップは、コントローラ２６が有するメモリに予め記憶されており、図５に示すように、横軸に車速Ｖを、縦軸に車速係数ｋvを夫々とり、車速Ｖが０（零）から所定値Ｖ₂までの低車速域にあるときには、車速係数ｋvが１を維持し、車速Ｖが所定値Ｖ₂から所定値Ｖ₃まで増加すると、これに比例して車速係数ｋvが１から更に大きな所定値ｋv₁まで増加し、そして車速Ｖが所定値Ｖ₂を超える高車速域にあるときには、車速係数ｋvが所定値ｋv₁を維持するように設定されている。
【００２０】
次に移行するステップＳ９では、図６の基本操舵反力算出マップを参照して、前記ステップＳ１で読込んだ転舵トルクＴwから基本操舵反力Ｔ_Bを算出する。この基本操舵反力算出マップは、コントローラ２６が有するメモリに予め記憶されており、図６に示すように、横軸に転舵トルクＴwを、縦軸に基本操舵反力Ｔ_Bを夫々とり、転舵トルクＴwが０（零）から正方向の所定値Ｔw₁まで増加するときに、これに比例して基本操舵反力Ｔ_Bが０（零）から正方向の所定値Ｔ_B1まで増加し、転舵トルクＴwが所定値Ｔw₁を超えるときに、基本操舵反力Ｔ_Bが所定値Ｔ_B1を維持するように設定されている。一方、転舵トルクＴwが０（零）から負方向の所定値−Ｔw₁まで減少するときに、これに比例して基本操舵反力Ｔ_Bが０（零）から負方向の所定値−Ｔ_B1まで減少し、転舵トルクＴwが所定値−Ｔw₁未満となるときに、基本操舵反力Ｔ_Bが所定値−Ｔ_B1を維持するように設定されている。
【００２１】
次に移行するステップＳ１０では、ステップＳ９で算出された基本操舵反力Ｔ_Bに前記ステップＳ８で算出された車速係数ｋvを乗じて操舵反力Ｔ_Rを算出して、ステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１１では、前記ステップＳ１で読込まれた操舵トルクＴsの絶対値が所定値Ｔs₁以上であるか否かを判定することにより、ステアリングホイール１が運転者により把持された状態にあるか否かを判定している。この判定結果が｜Ｔs｜＜Ｔs₁であるときには運転者がステアリングホイール１を把持していないと判断して、後述するステップＳ１３に移行し、一方、判定結果が｜Ｔs｜≧Ｔs₁であるときには運転者がステアリングホイール１を把持していると判断してステップＳ１２に移行する。
【００２２】
ステップＳ１２では、前記ステップＳ１０で算出された操舵反力Ｔ_Rをステアリングシャフト２に付与ようにダイレクトモータ１２を駆動制御してから、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップＳ１１で、運転者がステアリングホイール１を把持していないと判断して移行するステップＳ１３では、前記ステップＳ１で読込まれた操舵角θsを時間微分することにより、操舵角速度θ’を算出して、ステップＳ１４に移行する。
【００２３】
ステップＳ１４では、図７の減衰力算出マップを参照して、ステップＳ１３で算出された操舵角速度θ’から、ステップＳ１０で算出された操舵反力Ｔ_Rに付加する減衰力Ｔ_Dを算出する。この減衰力算出制御マップは、コントローラ２６が有するメモリに予め記憶されており、図７に示すように、横軸に操舵角速度θ’を、縦軸に減衰力Ｔ_Dを夫々とり、操舵角速度θ’が０（零）から正方向に増加するときに、これに比例して減衰力Ｔ_Dが０（零）から負方向に減少し、一方、操舵角速度θ’が０（零）から負方向に減少するときに、これに比例して減衰力Ｔ_Dが０（零）から正方向に増加するように設定されている。
【００２４】
次いで移行するステップＳ１５では、前記ステップＳ１０で算出された操舵反力Ｔ_RにステップＳ１４で算出された減衰力Ｔ_Dを付加する、すなわち操舵反力Ｔ_RをＴ_D分だけ減衰させてから、前記ステップＳ１２に移行して、減衰力Ｔ_Dが付加された操舵反力Ｔ_Rをステアリングシャフト２に付与するように、ダイレクトモータ１２を駆動制御してから、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００２５】
一方、前記ステップＳ４で、転舵用電動モータ２０の作動が異常であると判断されて移行するステップＳ１６では、相対回転抑制機構１７のソレノイド１９に対する通電を停止状態にして作動ピン１８をロータ１５から退避させることにより、ハウジング１１とロータ１５との相対回転を許容する。
次に移行するステップＳ１７では、転舵用電動モータ２０の駆動制御を停止状態にし、続いて移行するステップＳ１８で、電磁クラッチ９に対する励磁電流を供給して、ステアリングシャフト２とピニオンシャフト８とを連結してからステップＳ１９に移行する。
【００２６】
ステップＳ１９では、前記ステップＳ３で算出された目標転舵角θ_W ^*を達成するように、ダイレクトモータ１２を駆動制御してから、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
以上より、ステアリングホイール１がステアリング操作手段に対応し、ステアリングシャフト２が操舵軸に対応し、ピニオンシャフト８が転舵軸に対応し、車速センサ２５が車速検出手段に対応し、転舵用電動モータ２０及びステップＳ７の処理が操舵制御手段に対応し、ステップＳ４の処理が異常作動検出手段に対応し、電磁クラッチ９及びステップＳ１８の処理が異常時連結手段に対応し、反力・舵角比制御機構１０並びにステップＳ１２及びステップＳ１９の処理が反力・舵角比制御手段に対応している。また、ステップＳ１２及びステップＳ１９の処理が駆動制御手段に対応し、相対回転抑制機構１７及びステップＳ５の処理が相対回転抑制手段に対応している。
【００２７】
次に上記実施形態の動作を説明する。
今、自車両がステアバイワイヤシステムにより操舵されているとすると、先ず、車速Ｖに応じた目標舵角比Ｒが算出され（ステップＳ２）、この目標舵角比Ｒと操舵角θsとに基づいて目標転舵角θwが算出される（ステップＳ３）。次いで、目標舵角θw_*と実際の転舵角θwとの偏差｜θw^*−θw｜が所定値θ₁未満であるか否かに基づいて転舵用電動モータ２０が正常に作動しているか否かを判断する（ステップＳ４）。
【００２８】
このとき、｜θw^*−θw｜が所定値θ₁未満となり、転舵用電動モータ２０が正常であると判断されると、先ず、ソレノイド１９を通電状態にして、作動ピン１８でロータ１５を押圧してハウジング１１との相対回転を抑制し（ステップＳ５）、ダイレクトモータ１２の駆動によりステアリング操作に対する操舵反力Ｔ_Rをステアリングシャフト２に付与できる状態にする。次に、電磁クラッチ９に対する励磁電流を停止して、ステアリングシャフト２とピニオンシャフト８とを非連結状態にし（ステップＳ６）、転舵用電動モータ２０によって操舵角θsと転舵角θwとの舵角比を制御できる状態にする。
【００２９】
それから、目標転舵角θwを達成するように、転舵用電動モータ２０を駆動制御することで（ステップＳ７）、ステアリングロッド６を軸方向に進退させて操向車輪３を転舵することができる。これにより、車速Ｖに応じて算出された目標舵角比Ｒが達成されるので、車両の車庫入れ等で車速Ｖが低車速域にあるときには、舵角比Ｒを大きくすることによって運転者によるステアリング操作量を軽減させることができ、また車速Ｖが高車速域になるときには、舵角比Ｒを小さくすることによって車両の過敏な動きを抑制することができる。
【００３０】
そして、運転者にしっかりとした操舵感を与えるために、先ず、転舵トルクＴwに基づいて基本操舵反力Ｔ_Bと、車速Ｖの増加に伴ってステアリング操作の重みが増加するように車速Ｖに応じた車速係数ｋvとを算出して（ステップＳ８及びステップＳ９）、基本操舵反力Ｔ_Bに車速係数ｋvを乗じて操舵反力Ｔ_Rを算出する（ステップＳ１０）。この操舵反力Ｔ_Rをステアリングシャフト２に付与されるように、ダイレクトモータ１２を駆動制御することで（ステップＳ１２）、良好な操作フィーリングを実現することができる。
【００３１】
また、一般に、運転者はカーブ出口に差し掛けると、把持していたステアリングホイール１を徐々に開放し、セルフアライニングトルクに基づく復元力を利用して車両を直進状態に復帰させようとするため、このときは、ステアリングホイール１の急な回転を抑制することが望ましい。
そこで、ステアリングホイール１が把持されていないと判断された場合には（ステップＳ１１の判定が“No”）、ステアリングシャフト２の回転角速度θ’を算出して（ステップＳ１３）、この回転角速度θ’に基づいて減衰力Ｔ_Dを算出する（ステップＳ１４）。この減衰力Ｔ_Dを付加した操舵反力Ｔ_Rに基づいてダイレクトモータ１２を駆動制御することにより、ステアリングホイール１の復元力を確保しつつ、その急な回転を抑制することができる。
【００３２】
そして、上記のように転舵用電動モータ２０の作動が正常である状態から、転舵用電動モータ２０が異常作動を起こすと、即ち｜θw^*−θw｜が所定値θ₁以上となると、先ず、ソレノイド１９への通電を停止にして、作動ピン１８をロータ１５から退避させハウジング１１との相対回転を許容し（ステップＳ１６）、ダイレクトモータ１２の駆動により入力側シャフト２ａと出力側シャフト２ｂとの舵角比を変更できる状態にする。次いで、転舵用電動モータ２０に対する駆動制御を停止し（ステップＳ１７）、電磁クラッチ９に対する励磁電流を供給して、ステアリングシャフト２とピニオンシャフト８とを連結し（ステップＳ１８）、ステアリング操作を継続できる状態にする。
【００３３】
それから、ダイレクトモータ１２を駆動制御することで（ステップＳ１９）、目標転舵角θwを達成するように出力側シャフト２ｂを回転させて操向車輪３を転舵することができる。これにより、フェールセーフによってステアリングシャフト２とピニオンシャフト８とを機械的に連結したとしても、車速Ｖに応じて舵角比Ｒを変更していた状態から、舵角比Ｒが構造的に定まる値に固定されてしまうという事態を回避することができ、継続して車速Ｖに応じた舵角比に基づいて操舵制御を実行することができる。
【００３４】
なお、上記一実施形態では、ステアリングシャフト２とピニオンシャフト８との連結及び切断を電磁クラッチで行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、油圧式クラッチ、ドグクラッチ等のクラッチを電気的に作用させたり、他の機械的結合手段を適用したりしてもよい。更には、ステアリングシャフト２をリングギヤに、ピニオンシャフト８をピニオンキャリアに、サンギヤをブレーキに夫々連結した遊星歯車を適用し、通常時はブレーキを開放してサンギヤを自由回転させ、異常時にブレーキを作動させてサンギヤを固定することにより、ステアリングシャフトからピニオンシャフトに回転力を伝達できるようにしてもよい。
【００３５】
また、操舵反力Ｔ_Rに付与する減衰力Ｔ_Dを算出するために、操舵角速度θ’を算出した場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、操舵角速度θ’に換えて操舵角加速度を使用してもよい。
また、目標転舵角θw^*と実際の転舵角θwとの偏差に基づいて転舵用電動モータ２０の異常を判断する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、転舵用電動モータ２０の過熱状態や断線或いはショート等を検出して転舵用電動モータ２０の異常を検出するようにしてもよい。また、これら転舵用電動モータ２０の異常作動を運転者に報知し、転舵用電動モータ２０の修理を促すことが望ましい。
【００３６】
以上のように、上記一実施形態によれば、ステップＳ７の処理では、自車速Ｖに基づいて操舵角θsに対する転舵角θwを転舵用電動モータ２０により制御し、ステップＳ４の処理では、転舵用電動モータ２０の異常作動を検出し、ステップＳ１８の処理では、ステップＳ４の処理で転舵用電動モータ２０の作動が異常であると判断されたときに電磁クラッチ９でステアリングシャフト２及びピニオンシャフト８を機械的に連結し、ステップＳ１２及びステップＳ１９の処理では、反力・舵角比制御機構１０を用いて、転舵用電動モータ２０の正常時にはステアリング操作に対する操舵反力Ｔ_Rをステアリングシャフト２に付与し、転舵用電動モータ２０の異常作動で電磁クラッチ９がステアリングシャフト２及びピニオンシャフト８を連結したときには自車速Ｖに基づいて操舵角θsに対する転舵角θwの舵角比Ｒを変更するように構成されているので、フェールセーフによりステアリングシャフト２とピニオンシャフト８とを機械的に連結したとしても、舵角比Ｒが構造的に定まる値に固定されてしまうという事態を回避でき、運転者に与える違和感を解消することができるという効果が得られる。
【００３７】
また、反力・舵角比制御機構１０は、入力側シャフト２ａ又は出力側シャフト２ｂの一方側に連結されたハウジング１１と、このハウジング１１に内設されたステータ１３及び入力側シャフト２ａ又は出力側シャフト２ｂの他方側に連結されるロータ１５で構成されるダイレクトモータ１２と、ハウジング１１及びロータ１５の相対回転を抑制可能な相対回転抑制機構１７とを備えており、転舵用電動モータ２０の正常時には、ステップＳ５及びステップＳ１２の処理を実行して、相対回転抑制機構１７でハウジング１１及びロータ１５の相対回転を抑制すると共に、ステアリング操作に応じた操舵反力Ｔ_Rがステアリングシャフト２に付与されるようダイレクトモータ１２を駆動制御し、一方、転舵用電動モータ２０の異常作動時に電磁クラッチ９がステアリングシャフト２及びピニオンシャフト８を連結したときには、ステップＳ１６及びステップＳ１９の処理を実行して、相対回転抑制機構１７でハウジング１１及びロータ１５の相対回転を許容すると共に、自車速Ｖに基づいて操舵角θsに対する転舵角θwの舵角比Ｒを変更するようダイレクトモータ１２を駆動制御するように構成されているので、フェールセーフによりステアリングシャフト２とピニオンシャフト８とを機械的に連結したとしても、車速Ｖに基づいた舵角比Ｒの変更を確実に行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるステアバイワイヤシステムの概略構成図である。
【図２】反力・舵角比制御機構である。
【図３】操舵制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】舵角比算出マップである。
【図５】車速係数算出マップである。
【図６】基本操舵反力算出マップである。
【図７】減衰力算出マップである。
【符号の説明】
１ステアリングホイール（ステアリング操作手段）
２ステアリングシャフト
２ａ入力側シャフト
２ｂ出力側シャフト
３操向車輪
６ステアリングロッド
８ピニオンシャフト
９電磁クラッチ（異常時連結手段）
１０反力・舵角比制御機構（反力・舵角比制御手段）
１１ハウジング
１２ダイレクトモータ
１３ステータ
１４回転軸
１５ロータ
１５ａ摩擦面
１６減速機
１７相対回転抑制機構（相対回転抑制手段）
１８作動ピン
１９ソレノイド
２０転舵用電動モータ
２１操舵角センサ
２２操舵トルクセンサ
２３転舵角センサ
２４転舵トルクセンサ
２５車速センサ（車速検出手段）
２６コントローラ

Claims

運転者により操舵されるステアリング操作手段に連結された操舵軸と、該操舵軸と非連結状態で操向車輪に連結された転舵軸と、自車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段で検出された自車速に基づいて前記操舵軸の操舵角に対する前記転舵軸の転舵角を制御する操舵制御手段と、該操舵制御手段の異常作動を検出する異常作動検出手段と、該異常作動検出手段で前記操舵制御手段の異常作動が検出されたときに前記操舵軸及び前記転舵軸を機械的に連結する異常時連結手段とを備える車両用操舵制御装置において、
前記操舵軸上に設けられ、前記操舵制御手段の正常時には、ステアリング操作に対する操舵反力を前記操舵軸に付与し、前記操舵制御手段の異常作動時に前記異常時連結手段が前記操舵軸及び前記転舵軸を連結したときには、前記車速検出手段で検出する自車速に基づいて操舵角に対する転舵角の舵角比を変更する反力・舵角比制御手段を備え、
前記反力・舵角比制御手段は、前記操舵軸上の前記ステアリング操作手段側又は前記転舵軸側の一方側に連結されたハウジングと、該ハウジングに内設されたステータ及び前記操舵軸上の他方側に連結されるロータで構成されるダイレクトモータと、該ダイレクトモータを駆動制御する駆動制御手段と、前記ハウジング及び前記ロータの相対回転を抑制可能な相対回転抑制手段とを備え、前記操舵制御手段の正常時には、前記相対回転抑制手段が前記ハウジング及び前記ロータの相対回転を抑制すると共に、ステアリング操作に応じた操舵反力が前記操舵軸に付与されるよう前記駆動制御手段が前記ダイレクトモータを駆動制御し、前記操舵制御手段の異常作動時に前記異常時連結手段が前記操舵軸及び前記転舵軸を連結したときには、前記相対回転抑制手段が前記ハウジング及び前記ロータの相対回転を許容すると共に、自車速に基づいて操舵角に対する転舵角の舵角比を変更するよう前記駆動制御手段が前記ダイレクトモータを駆動制御するように構成されていることを特徴とする車両用操舵制御装置。