JP4304580B2

JP4304580B2 - Vehicle steering system

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Publication number: JP4304580B2
Application number: JP2003148164A
Authority: JP
Inventors: 真康東; 雅也瀬川; 眞之植野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2023-05-26
Also published as: JP2004345612A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、舵取り機構に操舵のための駆動力を与える第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを備えた車両用操舵装置に関する。このような車両用操舵装置は、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（いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システム）を有していてもよく、操作部材と舵取り機構とが機械的に連結され、舵取り機構に対して操作部材による操舵力を補助するための操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置としての構成を有していてもよい。
【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。
このような、ステア・バイ・ワイヤ・システムにおいて、舵取り車輪に結合された転舵軸に駆動力を与えるための第１および第２の電動モータを備え、個々の電動モータの小型化を図ったり、一方の電動モータに故障が生じたときでも他方の電動モータの駆動力によって舵取り機構の駆動を可能としたりすることが提案されている（たとえば、下記特許文献１参照）。
【０００４】
ステアリングホイールには、操作反力を付与するための反力アクチュエータが付設され、この反力アクチュエータを適切に駆動することによって、運転者は、操作反力を受けながらステアリングホイールを操作することができ、舵取り機構とステアリングホイールとが機械的に結合された通常の車両用操舵装置と同様なフィーリングでステアリング操作を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２１８０００号公報
【特許文献２】
特開平６−２０６５５８号公報
【特許文献３】
特開２００３−２２２３号公報
【特許文献４】
特開平１０−２２６３５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
通常時において第１および第２の電動モータを駆動し、両方の電動モータからの駆動力を転舵軸に与えて操舵を達成する構成の場合、一方の電動モータが故障して停止状態に至ると、他方の正常な電動モータのみで転舵軸が駆動されることになり、この正常な電動モータに対する負荷が大きくなる。
このとき、電動モータやこの電動モータを駆動するためのパワー素子に大きな電流が流れることになるから、電動モータおよびパワー素子の定格に対する余裕が少ない設計の場合、電動モータやパワー素子が破損に至るおそれがある。
【０００７】
一方、電動モータおよびパワー素子の定格に対する余裕の大きな設計である場合には、一方の電動モータが故障したときには、むしろ、定格の範囲内で駆動電流を増大させることにより、転舵軸に対する十分な駆動力を確保し、良好な操舵フィーリングを維持することが好ましい。
そこで、この発明の第１の目的は、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータのいずれかの動作に支障を来す故障が生じたときに、正常なアクチュエータやその駆動素子の破損を回避できる車両用操舵装置を提供することである。
【０００８】
また、この発明の第２の目的は、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータのいずれかの動作に支障を来す故障が生じたときにでも、正常なアクチュエータから十分な駆動力を発生させることによって、良好な操舵フィーリングを確保できる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、舵取り機構（１０）に操舵のための駆動力を与える第１アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記舵取り機構に操舵のための駆動力を与える第２アクチュエータ（５１Ｓ）と、上記第１アクチュエータを制御するための第１電子制御ユニット（Ｕ１）と、上記第２アクチュエータを制御するための第２電子制御ユニット（Ｕ２）と、上記第１電子制御ユニットおよび上記第２電子制御ユニットを接続する通信ライン（６５）とを含み、上記第１電子制御ユニットは、上記第１アクチュエータの故障、当該第１電子制御ユニットの故障、上記第２アクチュエータの故障、および上記第２電子制御ユニットの故障を検出するための第１異常検出処理手段を含み、上記第２電子制御ユニットは、上記第２アクチュエータの故障、当該第２電子制御ユニットの故障、上記第１アクチュエータの故障、および上記第１電子制御ユニットの故障を検出するための第２異常検出処理手段を含み、上記第１異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第２アクチュエータの故障および上記第２電子制御ユニットの故障を検出するものであり、上記第２異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第１アクチュエータの故障および上記第１電子制御ユニットの故障を検出するものであり、上記第１電子制御ユニットは、上記第２電子制御ユニットおよび上記第２アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第１アクチュエータの定格に対してあまり余裕のない値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第１アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第２電子制御ユニットの故障または上記第２アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第１アクチュエータを駆動制御するものであり、上記第２電子制御ユニットは、上記第１電子制御ユニットおよび上記第１アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第２アクチュエータの定格に対してあまり余裕のない値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第２アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第１電子制御ユニットの故障または上記第１アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第２アクチュエータを駆動制御するものである、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】
この構成では、第１および第２アクチュエータならびに第１および第２電子制御ユニットのいずれかに故障が生じると、駆動制限値が初期駆動制限値から故障時用駆動制限値へと減少させられる。これにより、大きな負荷がかかることになる正常動作状態のアクチュエータに大きなエネルギーが投入されて当該アクチュエータが破損に至ったり、このアクチュエータを駆動するための駆動素子（パワートランジスタなど）が破損に至ったりすることを予防できる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、舵取り機構（１０）に操舵のための駆動力を与える第１アクチュエータ（５１Ｍ）と、上記舵取り機構に操舵のための駆動力を与える第２アクチュエータ（５１Ｓ）と、上記第１アクチュエータを制御するための第１電子制御ユニット（Ｕ１）と、上記第２アクチュエータを制御するための第２電子制御ユニット（Ｕ２）と、上記第１電子制御ユニットおよび上記第２電子制御ユニットを接続する通信ライン（６５）とを含み、上記第１電子制御ユニットは、上記第１アクチュエータの故障、当該第１電子制御ユニットの故障、上記第２アクチュエータの故障、および上記第２電子制御ユニットの故障を検出するための第１異常検出処理手段を含み、上記第２電子制御ユニットは、上記第２アクチュエータの故障、当該第２電子制御ユニットの故障、上記第１アクチュエータの故障、および上記第１電子制御ユニットの故障を検出するための第２異常検出処理手段を含み、上記第１異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第２アクチュエータの故障および上記第２電子制御ユニットの故障を検出するものであり、上記第２異常検出処理手段は、上記通信ラインを介して、上記第１アクチュエータの故障および上記第１電子制御ユニットの故障を検出するものであり、上記第１電子制御ユニットは、上記第２電子制御ユニットおよび上記第２アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第１アクチュエータの定格に対して十分に余裕のある値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第１アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第２電子制御ユニットの故障または上記第２アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも大きく上記定格よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第１アクチュエータを駆動制御するものであり、上記第２電子制御ユニットは、上記第１電子制御ユニットおよび上記第１アクチュエータがいずれも故障していないときは、上記第２アクチュエータの定格に対して十分に余裕のある値に定められた初期駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第２アクチュエータを駆動制御するとともに、上記第１電子制御ユニットの故障または上記第１アクチュエータの故障を検出したときは、上記初期駆動制限値よりも大きく上記定格よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定める駆動目標値に基づいて上記第２アクチュエータを駆動制御するものである、ことを特徴とする車両用操舵装置である。
【００１２】
この構成では、第１および第２アクチュエータならびに第１および第２電子制御ユニットのいずれかに故障が生じると、駆動制限値が初期駆動制限値から故障時用駆動制限値へと増加させられる。これにより、正常動作状態の１つのアクチュエータから十分な駆動力を発生させることができるので、故障時においても良好な操舵性を確保できる。
この請求項２記載の構成は、上記初期駆動制限値がアクチュエータの定格に対して十分に余裕のある値である場合に適用される。これにより、故障時用駆動制限値はアクチュエータやその駆動素子が故障に至るおそれがある限界値（定格）よりも小さく定められ、上記初期駆動制限値は故障時用駆動制限値よりもさらに小さく定められる。
【００１３】
一方、請求項１記載の構成は、上記初期駆動制限値がアクチュエータの定格に対して余裕が少ない値である場合に適用される。初期駆動制限値は、アクチュエータやその駆動素子が故障に至るおそれのある限界値（定格）よりも小さく定められ、上記故障時用駆動制限値は初期駆動制限値よりもさらに小さく定められることになる。
請求項３記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）に操作反力を与える反力アクチュエータ（４０）と、この反力アクチュエータを駆動制御する反力制御手段（Ｕ３）であって、上記第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、上記第１電子制御ユニットおよび上記第２電子制御ユニットのいずれかの故障が検出された場合には、上記第１アクチュエータおよび第２アクチュエータが正常に動作している場合よりも大きな操作反力が上記操作部材に与えられるように上記反力アクチュエータを駆動制御する反力制御手段とをさらに含む、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用操舵装置である。
【００１４】
上記の構成によれば、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、上記第１電子制御ユニットおよび上記第２電子制御ユニットのいずれかに故障が生じると、操作部材に付与される操作反力が大きくなる。したがって、運転者は、操作反力が増加したことに基づいて、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、上記第１電子制御ユニットおよび上記第２電子制御ユニットのいずれかに故障が生じた事実を感知することができる。
上記第１および第２アクチュエータを駆動制御する制御手段を構成する上記第１および第２電子制御ユニットは、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、上記第１電子制御ユニットおよび上記第２電子制御ユニットのいずれにも故障が生じていない正常時において、上記第１および第２アクチュエータの両方によって上記舵取り機構に操舵のための駆動力が与えられるように上記第１および第２アクチュエータを駆動制御するものであることが好ましい。
【００１５】
上記車両用操舵装置は、さらに、上記第１アクチュエータおよび第２アクチュエータの動作に支障を来す故障の発生を検出する故障検出手段（Ｕ１，Ｕ２，６６，６７，Ｓ１，Ｓ１１）をさらに含むことが好ましい。この故障検出手段による検出結果に基づいて、反力制御手段による上述の制御を行うようにすればよい。
請求項４記載の発明は、上記第１アクチュエータの回転角を検出する第１回転角センサと、上記第２アクチュエータの回転角を検出する第２回転角センサとをさらに含み、上記第１異常検出処理手段は、上記第１回転角センサの出力信号を監視することによって上記第１アクチュエータの故障を検出するものであり、上記第２異常検出処理手段は、上記第２回転角センサの出力信号を監視することによって上記第２アクチュエータの故障を検出するものである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置である。
【００１６】
【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。
【００１７】
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、二重系とされている。第１の操舵駆動系は、第１操舵アクチュエータ５１Ｍと、この第１操舵アクチュエータ５１Ｍの回転角を検出するための第１回転角センサ５２Ｍとを含む。一方、第２の操舵駆動系は、第２操舵アクチュエータ５１Ｓと、この第２操舵アクチュエータ５１Ｓの回転角を検出するための第２回転角センサ５２Ｓとを含む。第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび第２操舵アクチュエータ５１Ｓは、たとえば、いずれも電動モータ（たとえば三相ブラシレスモータ）で構成されている。
【００１８】
舵取り機構１０は、車体の左右方向に延びて配置された転舵軸１１と、この転舵軸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。転舵軸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、第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび第２操舵アクチュエータ５１Ｓが同軸的に組み込まれている。
【００１９】
この構成により、第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび／または第２操舵アクチュエータ５１Ｓが駆動されると、第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび／または第２操舵アクチュエータ５１Ｓ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転舵軸１１の摺動に変換され、この転舵軸１１の摺動により舵取り車輪Ｗ，Ｗの転舵が達成される。
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。
【００２０】
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。
【００２１】
第１操舵アクチュエータ５１Ｍは、第１電子制御ユニット（ＥＣＵ）Ｕ１に接続されており、第２操舵アクチュエータ５１Ｓは、第２電子制御ユニットＵ２に接続されている。したがって、第１操舵アクチュエータ５１Ｍは、第１電子制御ユニットＵ１によって駆動制御され、第２操舵アクチュエータ５１Ｓは、第２電子制御ユニットＵ２によって駆動制御される。より具体的には、第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび第２操舵アクチュエータ５１Ｓは、それぞれ第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２に内蔵された駆動回路から駆動電流の供給を受ける。
【００２２】
反力アクチュエータ４０は、反力用電子制御ユニットＵ３によって駆動制御されるようになっていて、反力用電子制御ユニットＵ３に内蔵された駆動回路から駆動電流が供給されるようになっている。
トルクセンサ４１および操作角センサ４２の検出信号は、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２ならびに反力用電子制御ユニットＵ３に共通に入力されるようになっている。さらに、第１回転角センサ５２Ｍの検出信号は第１電子制御ユニットＵ１に入力され、第２回転角センサ５２Ｓの検出信号は、第２電子制御ユニットＵ２に入力されるようになっている。また、転舵軸１１に関連して、この転舵軸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の検出信号は、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２に共通に入力されるようになっている。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、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２に共通に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。
【００２３】
第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２は、たとえば、第１、第２回転角センサ５２Ｍ，５２Ｓの出力信号を監視することによって、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓの故障を検出するための異常検出処理を実行する。すなわち、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２は、このような異常検出処理を実行する第１および第２異常検出処理手段をそれぞれ有している。さらに、第１電子制御ユニットＵ１の第１異常検出処理手段および第２電子制御ユニットＵ２の第２異常検出処理手段は、それぞれ、自己の故障を検出するための異常検出処理を実行するとともに、互いの動作状態を通信ライン６５を介して監視し合っていて、互いに他方の故障を検出するための異常検出処理を実行する。また、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２は、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓに故障が生じると、そのことを、通信ライン６５を介して互いに通知する。したがって、第１電子制御ユニットＵ１の第１異常検出処理手段は、通信ライン６５を介して、第２電子制御ユニットＵ２および第２操舵アクチュエータ５１Ｓの故障を検出でき、同様に、第２電子制御ユニットＵ２の第２異常検出処理手段は、通信ライン６５を介して、第１電子制御ユニットＵ１および第１操舵アクチュエータ５１Ｍの故障を検出できる。
【００２４】
さらに、第１電子制御ユニットＵ１および第２電子制御ユニットＵ２は、自己の故障を検出したときに、アクチュエータを駆動するための駆動電流を遮断するためのリレー（図示せず）を遮断するフェールセーフ機能をそれぞれ有している。
一方、反力用電子制御ユニットＵ３は、通信ライン６６を介して第１電子制御ユニットＵ１に接続されており、通信ライン６７を介して第２電子制御ユニットＵ２に接続されている。反力用電子制御ユニットＵ３は、通信ライン６６を介して第１電子制御ユニットＵ１に異常が生じたかどうかを監視し、また、通信ライン６６を介して第１電子制御ユニットＵ１から第１操舵アクチュエータ５１Ｍの故障の有無に関する情報の通知を受ける。同様に、反力用電子制御ユニットＵ３は、通信ライン６７を介して第２電子制御ユニットＵ２に異常が生じたかどうかを監視し、また、通信ライン６７を介して第２電子制御ユニットＵ２から第２操舵アクチュエータ５１Ｓの故障の有無に関する情報の通知を受ける。
【００２５】
第１電子制御ユニットＵ１は、トルクセンサ４１、操作角センサ４２および転舵位置センサ１５の出力に基づいて、運転者によるステアリングホイール３０の操作に応じた駆動電流を出力する。このとき、第１電子制御ユニットＵ１は、第１回転角センサ５２Ｍの出力信号に基づき、第１操舵アクチュエータ５１Ｍの回転角に応じた適切な駆動電流を出力する。
第２電子制御ユニットＵ２も同様に、トルクセンサ４１、操作角センサ４２および転舵位置センサ１５の出力に基づいて、運転者によるステアリングホイール３０の操作に応じた駆動電流を出力する。このとき、第２電子制御ユニットＵ２は、第２回転角センサ５２Ｓの出力信号に基づき、第２操舵アクチュエータ５１Ｓの回転角に応じた適切な駆動電流を出力する。
【００２６】
このとき、反力用電子制御ユニットＵ３は、トルクセンサ４１によって検出される操作トルクおよび操作角センサ４２によって検出される操作角に基づいて反力アクチュエータ４０を制御して、ステアリングホイール３０に操作反力を付与する。より具体的には、反力用電子制御ユニットＵ３は、操作角センサ４２が検出する操作角情報に応じた操作反力をステアリングホイール３０に付与する。これにより、運転者は、ステアリングホイールと舵取り機構とが機械的に連結された従来からの車両用操舵装置の場合と同様な路面反力を感じながら、良好なフィーリングで操舵を行うことができる。
【００２７】
図２は、反力用電子制御ユニットＵ３の動作を説明するためのフローチャートである。反力用電子制御ユニットＵ３は、通信ライン６６，６７からの信号に基づいてアクチュエータ故障検出処理（ステップＳ１）を実行する。このアクチュエータ故障検出処理では、第１電子制御ユニットＵ１および第１操舵アクチュエータ５１Ｍのいずれかの故障のために第１操舵アクチュエータ５１Ｍが動作停止状態に至っているかどうかが検出され、さらに、第２電子制御ユニットＵ２および第２操舵アクチュエータ５１Ｓのいずれかの故障のために第２操舵アクチュエータ５１Ｓが動作停止状態に至っているかどうかが検出される。
【００２８】
このアクチュエータ故障検出処理の結果、第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓの両方が正常に動作していると判断されると（ステップＳ２のＹＥＳ）、反力アクチュエータ４０が発生する操作反力を定めるための反力ゲインが、正常時用反力ゲインに設定される（ステップＳ３）。これに対して、第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓのいずれかが動作停止状態に陥っていると判断されると（ステップＳ２のＮＯ）、反力ゲインが、故障時用反力ゲインに設定される（ステップＳ４）。
【００２９】
この故障時用反力ゲインは、正常時用反力ゲインよりも大きく定められている。そのため、第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓのいずれかが動作停止状態に陥っていると、反力アクチュエータ４０は、正常時よりも大きな操作反力をステアリングホイール３０に付与する。これにより、運転者は、操作反力の急増を感知し、第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓのいずれかが動作停止状態に陥っていることを認識できる。
【００３０】
図３は、第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２においてそれぞれ実行される処理を説明するためのフローチャートである。第１電子制御ユニットＵ１は、通信ライン６５を介して、第２操舵アクチュエータ５１Ｓおよび第２電子制御ユニットＵ２のいずれかに故障が生じていて、第２操舵アクチュエータ５１Ｓの動作に支障を来す故障状態が発生しているかどうかを検出するためのアクチュエータ故障検出処理（ステップＳ１１）を実行する。同様に、第２電子制御ユニットＵ２は、通信ライン６５を介して、第１操舵アクチュエータ５１Ｍおよび第１電子制御ユニットＵ１のいずれかに故障が生じていて、第１操舵アクチュエータ５１Ｍの動作に支障を来す故障状態が発生しているかどうかを検出するためのアクチュエータ故障検出処理（ステップＳ１１）を実行する。
【００３１】
第１電子制御ユニットＵ１が実行する上記アクチュエータ故障検出処理の結果、第２操舵アクチュエータ５１Ｓが正常に動作していると判断されると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、第１電子制御ユニットＵ１は、第１操舵アクチュエータ５１Ｍの駆動目標値の上限を定める駆動制限値を初期値（初期駆動制限値）に設定する（ステップＳ１３）。一方、第２操舵アクチュエータ５１Ｓの動作に支障を来す故障状態が発生していると判断されると（ステップＳ１２のＮＯ）、第１電子制御ユニットＵ１は、上記駆動制限値を故障時用駆動制限値に設定する（ステップＳ１４）。
【００３２】
同様に、第２電子制御ユニットＵ２が実行する上記アクチュエータ故障検出処理の結果、第１操舵アクチュエータ５１Ｍが正常に動作していると判断されると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、第２電子制御ユニットＵ２は、第２操舵アクチュエータ５１Ｓの駆動目標値の上限を定める駆動制限値を初期値に設定する（ステップＳ１３）。一方、第１操舵アクチュエータ５１Ｍの動作に支障を来す故障状態が発生していると判断されると（ステップＳ１２のＮＯ）、第２電子制御ユニットＵ２は、上記駆動制限値を故障時用駆動制限値に設定する（ステップＳ１４）。
【００３３】
図４(a)(b)は、トルクセンサ４１によって検出される操作トルクと、第１および第２操舵アクチュエータの駆動目標値（たとえば、目標電流値または目標電圧値）との関係の一例を説明するための図である。駆動目標値は、操作トルクの大きさが大きいほど大きく定められ、これにより、操作トルクが大きいときほど大きな駆動力が転舵軸１１に伝達される。
第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓの両方が正常に動作している正常時においては、駆動制限値が初期値に定められるので、駆動目標値は当該初期値を上限として、操作トルクに応じて設定されることになる。この初期値は、第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓの破損や第１および第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２（とくに、内蔵の駆動回路を構成するパワートランジスタ（ＦＥＴ）などの駆動素子）の破損が生じるおそれのある限界値（定格）よりも小さく定められている。
【００３４】
もしも、上記初期値が、第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓの定格に対してあまり余裕のない値に定められているとき、故障時用駆動制限値は、図４(a)に示すように、初期値よりも小さな値に定められることが好ましい。これにより、駆動目標値は、初期値よりも小さな故障時用駆動制限値を上限として定められることになるから、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓのいずれか一方の動作停止のためにそれらの他方に大きな負荷がかかる状況においても大きな駆動目標値が設定され続ける状況が生じない。これにより、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓや第１、第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２の破損を予防できる。
【００３５】
一方、上記初期値が、第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓの定格に対して十分に余裕のある値に定められているときには、故障時用駆動制限値は、図４(b)に示すように、上記限界値よりも小さな範囲で、初期値よりも大きく定められることが好ましい。これにより、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓのいずれか一方が動作停止状態に陥った後でも、それらの他方から大きな駆動力を発生させて転舵軸１１に付与することができ、良好な操舵性を維持できる。
【００３６】
図５は、転舵軸１１上に同軸的に設けた第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓによって転舵軸１１に駆動力を付与するための具体的な構成を説明するための図解的な断面図である。
第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓは、たとえばブラシレスモータのような電動モータからなっていて、転舵軸１１の軸方向に対向して隣接し、かつそれぞれ転舵軸１１を同軸的に取り囲んで配置されている。
【００３７】
第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓは、それぞれ、ハウジング１４の内周に固定された円筒状のステータ７２，７３と、ハウジング１４に対応する軸受け８６，８７；８８，８９を介して回転自在に支持され、対応するステータ７２，７３内に挿通されたロータ７６，７７とを備えている。ステータ７２，７３の一部には、複数の励磁相のコイル（図示せず）が巻回されており、ロータ７６，７７の外周には、ステータ７２，７３に対向するように、円筒状の駆動用磁石が設けられている。駆動用磁石は、円周方向にＮ極とＳ極とを交互に形成するように磁化されている。
【００３８】
また、第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓに付設された回転角センサ５２Ｍ，５２Ｓは、それぞれレゾルバからなっていて、ロータ７６，７７の回転位置（回転角）をそれぞれ検出する。回転角センサ５２Ｍ，５２Ｓは、ハウジング１４に固定されたステータ部８３と、対応するロータ７６，７７に固定され、ロータ７６，７７と一体回転するロータ部８４とを備えている。ステータ部８３には、ロータ部８４の回転位置に応じて所定の電圧が誘起されるので、この電圧を測定することによって、ロータ部８４の回転位置、すなわちロータ７６，７７の回転位置（位相）を検出できる。
【００３９】
各回転角センサ５２Ｍ，５２Ｓから出力されるロータ７６，７７の回転位置（位相）に基づいて、第１、第２電子制御ユニットＵ１，Ｕ２は、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓのステータ７２，７３の回転方向に分割されたコイル（図示せず）の励磁相に順次電流を供給する。これにより、第１、第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓが回転力を発生する。
第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓの間には、回転運動を直線運動に変換するための運動変換機構としてのボールねじ機構８０が配置されている。ボールねじ機構８０は、転舵軸１１の周囲を取り囲む回転筒としてのボールナット８１を備えている。ボールナット８１は、転舵軸１１の途中部に形成されたボールねじ溝１１ａにボール８５を介して螺合している。
【００４０】
第１および第２操舵アクチュエータ５１Ｍ，５１Ｓのロータ７６，７７の相対向する端部にボールナット８１の両端部がそれぞれ圧入固定されており、ロータ７６，７７の両端部は、軸受け８６，８７，８８，８９を介してハウジング１４に回転自在に支持されている。
このような構成により、ロータ７６，７７が回転駆動されると、この回転運動が、ボールねじ機構８０によって、転舵軸１１の直線運動に変換され、この転舵軸１１の両端に結合されている舵取り車輪Ｗ，Ｗが転舵されることになる。
【００４１】
以上、この発明の一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、上記の実施形態では、ステアリングホイール３０と舵取り機構１０との間に機械的な結合のないステア・バイ・ワイヤ・システムを例にとったが、この発明は、転舵軸１１上にラックを設け、このラックと噛合するピニオンにステアリングシャフトを結合することによって、ステアリングホイール３０と舵取り機構１０とを機械的に結合し、ステアリングホイール３０に加えられる操舵力を補助するための操舵補助力を第１、第２電動モータ５１Ｍ，５１Ｓによって転舵軸１１に付与する構成の電動パワーステアリング装置に対しても適用可能である。
【００４２】
また、第１および第２電動モータは、転舵軸１１上に設けられる必要はなく、たとえば、転舵軸１１上にラックを設け、一方の電動モータによって、ラックに噛合するピニオンを駆動する構成としてもよい。また、上述のような構成の電動パワーステアリング装置の場合に、一方の電動モータの駆動力をステアリングシャフトに付与する構成としてもよい。
さらに、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。
【００４３】
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】この発明の一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】反力用電子制御ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】第１および第２電子制御ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】駆動制限値の設定例を説明するための図である。
【図５】第１および第２操舵アクチュエータによって転舵軸に駆動力を付与するための具体的な構成例を説明するための図解的な断面図である。
【符号の説明】
１０舵取り機構
１１転舵軸
１４ハウジング
１５転舵位置センサ
３０ステアリングホイール
４０反力アクチュエータ
４１トルクセンサ
４２操作角センサ
５１Ｍ第１操舵アクチュエータ
５１Ｓ第２操舵アクチュエータ
５２Ｍ第１回転角センサ
５２Ｓ第２回転角センサ
６５，６６，６７通信ライン
７０車速センサ
８０ボールねじ機構
８１ボールナット
８３ステータ部
８４ロータ部
８５ボール
８６〜８９軸受け
Ｕ１第１電子制御ユニット
Ｕ２第２電子制御ユニット
Ｕ３反力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 including a first actuator and a second actuator that provide a steering force to a steering mechanism. Such a vehicle steering apparatus is configured to drive a steering mechanism that does not have a mechanical coupling to the operation member based on the operation of an operation member such as a steering wheel to steer the steering wheel (so-called steering). An electric power for providing a steering assist force for assisting a steering force by the operation member to the steering mechanism. You may have the structure as a steering device.
[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.
In such a steer-by-wire system, the first and second electric motors for applying driving force to the steered shaft coupled to the steering wheel are provided, and the individual electric motors can be reduced in size. It has been proposed that even when a failure occurs in one electric motor, the steering mechanism can be driven by the driving force of the other electric motor (see, for example, Patent Document 1 below).
[0004]
The steering wheel is provided with a reaction force actuator for applying an operation reaction force. By appropriately driving the reaction force actuator, the driver can operate the steering wheel while receiving the operation reaction force. The steering operation can be performed with the same feeling as a normal vehicle steering apparatus in which the steering mechanism and the steering wheel are mechanically coupled.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-218000
[Patent Document 2]
JP-A-6-206558
[Patent Document 3]
JP 2003-2223 A
[Patent Document 4]
JP-A-10-226352
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a configuration in which the first and second electric motors are driven in a normal state and the driving force from both the electric motors is applied to the steered shaft to achieve steering, one of the electric motors fails and reaches a stopped state. Then, the steered shaft is driven only by the other normal electric motor, and the load on the normal electric motor increases.
At this time, since a large current flows through the electric motor and the power element for driving the electric motor, the electric motor and the power element are damaged in the case of a design with a small margin for the ratings of the electric motor and the power element. There is a fear.
[0007]
On the other hand, when the design of the electric motor and the power element has a large margin with respect to the rating, when one of the electric motors fails, it is rather sufficient to increase the drive current within the rated range. It is preferable to secure a driving force and maintain a good steering feeling.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, a first object of the present invention is to provide a vehicle steering system capable of avoiding damage to a normal actuator and its drive element when a failure that impedes the operation of either the first actuator or the second actuator occurs. Is to provide a device.
[0008]
In addition, the second object of the present invention is to generate a sufficient driving force from a normal actuator even when a failure occurs that hinders the operation of either the first actuator or the second actuator. It is an object of the present invention to provide a vehicle steering apparatus that can ensure a good steering feeling.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a first actuator (51M) for applying a driving force for steering to the steering mechanism (10), and a driving force for steering to the steering mechanism. A second actuator (51S); A first electronic control unit (U1) for controlling the first actuator; a second electronic control unit (U2) for controlling the second actuator; the first electronic control unit and the second electronic control. A communication line (65) for connecting the units, wherein the first electronic control unit includes a failure of the first actuator, a failure of the first electronic control unit, a failure of the second actuator, and the second electronic control. First abnormality detection processing means for detecting a unit failure, wherein the second electronic control unit includes a failure of the second actuator, a failure of the second electronic control unit, a failure of the first actuator, and the above A second abnormality detection processing means for detecting a failure of the first electronic control unit, wherein the first abnormality detection processing means A failure of the second actuator and a failure of the second electronic control unit are detected via a line, and the second abnormality detection processing means detects a failure of the first actuator and a failure of the first actuator via the communication line. The first electronic control unit detects a failure of the first electronic control unit, and the first electronic control unit has a rating of the first actuator when neither the second electronic control unit nor the second actuator has failed. Initial value set to a value that does not allow much Based on the drive target value that sets the drive limit value as the upper limit The first actuator While controlling the drive, When a failure of the second electronic control unit or a failure of the second actuator is detected, Above initial Drive limit Drive limit value for faults smaller than the value When the first electronic control unit and the first actuator are not in failure, the second electronic control unit controls the drive of the first actuator based on a drive target value that is defined as an upper limit. The second actuator is driven and controlled on the basis of a drive target value determined by setting an initial drive limit value set to a value that does not have much room for the rating of the second actuator as an upper limit, and the first electronic control unit When a failure or a failure of the first actuator is detected, the second actuator is driven and controlled based on a drive target value that defines a failure-time drive limit value smaller than the initial drive limit value as an upper limit. This is a vehicle steering apparatus. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
[0010]
In this configuration, the first and second actuators And first and second electronic control units One of In When a failure occurs, the drive limit value is initially Drive limit The value is reduced to the drive limit value for failure. As a result, a large amount of energy is input to an actuator in a normal operation state where a large load is applied, and the actuator is damaged, or a driving element (such as a power transistor) for driving the actuator is damaged. Can be prevented.
[0011]
The invention according to claim 2 is a first actuator (51M) for applying a driving force for steering to the steering mechanism (10), a second actuator (51S) for supplying a driving force for steering to the steering mechanism, A first electronic control unit (U1) for controlling the first actuator; a second electronic control unit (U2) for controlling the second actuator; the first electronic control unit and the second electronic control. A communication line (65) for connecting the units, wherein the first electronic control unit includes a failure of the first actuator, a failure of the first electronic control unit, a failure of the second actuator, and the second electronic control. First abnormality detection processing means for detecting a unit failure, wherein the second electronic control unit includes a failure of the second actuator, a failure of the second electronic control unit, a failure of the first actuator, and the above A second abnormality detection processing means for detecting a failure of the first electronic control unit, wherein the first abnormality detection processing means A failure of the second actuator and a failure of the second electronic control unit are detected via a line, and the second abnormality detection processing means detects a failure of the first actuator and a failure of the first actuator via the communication line. The first electronic control unit detects a failure of the first electronic control unit, and the first electronic control unit has a rating of the first actuator when neither the second electronic control unit nor the second actuator has failed. Initial value set to a value with sufficient margin for Based on the drive target value that sets the drive limit value as the upper limit The first actuator While controlling the drive, When a failure of the second electronic control unit or a failure of the second actuator is detected, Above initial Drive limit Greater than value Less than the above rating Drive limit value for fault When the first electronic control unit and the first actuator are not in failure, the second electronic control unit controls the drive of the first actuator based on a drive target value that is defined as an upper limit. The second electronic actuator is driven and controlled on the basis of a drive target value set with an initial drive limit value set to a value having a sufficient margin with respect to the rating of the second actuator as an upper limit, and the first electronic control unit Or the failure of the first actuator is detected, the second actuator is driven based on a drive target value that defines a failure-time drive limit value that is larger than the initial drive limit value and smaller than the rating as an upper limit. To control, This is a vehicle steering apparatus.
[0012]
In this configuration, the first and second actuators And first and second electronic control units One of In When a failure occurs, the drive limit value is initially Drive limit The value is increased to the drive limit value for failure. As a result, a sufficient driving force can be generated from one actuator in a normal operating state, so that good steering performance can be ensured even in the event of a failure.
The configuration according to claim 2 is the initial stage. Drive limit Value is actuator Of Applicable when the value is sufficient for the rating . This The drive limit value for failure is the limit value that may cause failure of the actuator or its drive element. (Rating) Smaller than the above, initial Drive limit The value is set to be smaller than the drive limit value for failure.
[0013]
On the other hand, the configuration according to claim 1 is the initial stage. Drive limit Value is actuator Of Applicable when the margin is less than the rated value . initial Drive limit The value is a limit value that may cause failure of the actuator or its drive element. (Rating) The failure drive limit value is the initial value. Drive limit It will be determined even smaller than the value.
The invention according to claim 3 is a reaction force actuator (40) for applying an operation reaction force to the operation member (30) for steering the vehicle, and a reaction force control means (U3) for driving and controlling the reaction force actuator. The first actuator , Second actuator The first electronic control unit and the second electronic control unit Any of late Obstacle Detected And a reaction force control means for driving and controlling the reaction force actuator so that a larger operation reaction force is applied to the operation member than when the first actuator and the second actuator are operating normally. Include , The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the vehicle steering apparatus is a vehicle steering apparatus.
[0014]
According to the above configuration, the first actuator , Second actuator The first electronic control unit and the second electronic control unit One of In When a failure occurs, an operation reaction force applied to the operation member increases. Therefore, the driver determines that the first actuator is based on the increase in the operation reaction force. , Second actuator The first electronic control unit and the second electronic control unit One of In The fact that a failure has occurred can be sensed.
Control means for driving and controlling the first and second actuators 1st and 2nd electronic control unit which constitutes Is the first actuator , Second actuator The first electronic control unit and the second electronic control unit Noiz To this Also If a failure occurs Preferably, the first and second actuators are driven and controlled so that a steering driving force is applied to the steering mechanism by both of the first and second actuators when not normal.
[0015]
The vehicle steering apparatus further includes failure detection means (U1, U2, 66, 67, S1, S11) for detecting the occurrence of a failure that hinders the operation of the first actuator and the second actuator. Is preferred. The above-described control by the reaction force control means may be performed based on the detection result by the failure detection means.
The invention according to claim 4 further includes a first rotation angle sensor that detects a rotation angle of the first actuator, and a second rotation angle sensor that detects a rotation angle of the second actuator, and the first abnormality detection. The processing means detects the failure of the first actuator by monitoring the output signal of the first rotation angle sensor, and the second abnormality detection processing means detects the output signal of the second rotation angle sensor. The vehicle steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a failure of the second actuator is detected by monitoring.
[0016]
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.
[0017]
In this vehicle steering apparatus, the steering drive system for driving the steering mechanism 10 is a double system. The first steering drive system includes a first steering actuator 51M and a first rotation angle sensor 52M for detecting the rotation angle of the first steering actuator 51M. On the other hand, the second steering drive system includes a second steering actuator 51S and a second rotation angle sensor 52S for detecting the rotation angle of the second steering actuator 51S. Each of the first steering actuator 51M and the second steering actuator 51S is constituted by, for example, an electric motor (for example, a three-phase brushless motor).
[0018]
The steering mechanism 10 includes a steered shaft 11 that extends in the left-right direction of the vehicle body, and a knuckle arm that is coupled to both ends of the steered shaft 11 via tie rods 12 and 12 and supports the steered wheels W and W. 13 and 13. The steered shaft 11 is supported by the housing 14 so as to be slidable in the axial direction, and a first steering actuator 51M and a second steering actuator 51S are coaxially incorporated in the middle portion thereof.
[0019]
With this configuration, when the first steering actuator 51M and / or the second steering actuator 51S is driven, the rotation of the first steering actuator 51M and / or the second steering actuator 51S is rotated by a motion conversion mechanism including a ball screw. The steering wheel 11 is converted to sliding, and the steering wheels W and W are steered by the sliding of the steering shaft 11.
A reaction force actuator 40 for applying a reaction force corresponding to a road surface reaction force to the steering wheel 30 is coupled to the steering wheel 30.
[0020]
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.
[0021]
The first steering actuator 51M is connected to a first electronic control unit (ECU) U1, and the second steering actuator 51S is connected to a second electronic control unit U2. Accordingly, the first steering actuator 51M is driven and controlled by the first electronic control unit U1, and the second steering actuator 51S is driven and controlled by the second electronic control unit U2. More specifically, the first steering actuator 51M and the second steering actuator 51S receive a drive current from drive circuits built in the first and second electronic control units U1 and U2, respectively.
[0022]
The reaction force actuator 40 is driven and controlled by the reaction force electronic control unit U3, and a drive current is supplied from a drive circuit built in the reaction force electronic control unit U3.
The detection signals of the torque sensor 41 and the operation angle sensor 42 are input in common to the first and second electronic control units U1, U2 and the reaction force electronic control unit U3. Further, the detection signal of the first rotation angle sensor 52M is input to the first electronic control unit U1, and the detection signal of the second rotation angle sensor 52S is input to the second electronic control unit U2. Further, in relation to the steered shaft 11, a steered position sensor 15 for detecting the axial position of the steered shaft 11 is provided. The second electronic control unit U1, U2 is commonly input. Further, a detection signal of the vehicle speed sensor 70 for detecting the vehicle speed is input in common to the first and second electronic control units U1, U2. The vehicle speed sensor 70 can be constituted by, for example, a wheel speed sensor that detects the rotational speed of a wheel.
[0023]
The first and second electronic control units U1 and U2 detect failure of the first and second steering actuators 51M and 51S by monitoring output signals of the first and second rotation angle sensors 52M and 52S, for example. An abnormality detection process is executed. That is, the first and second electronic control units U1 and U2 respectively have first and second abnormality detection processing means for executing such abnormality detection processing. Furthermore, the first electronic control unit U1 First abnormality detection processing means And the second electronic control unit U2 Second abnormality detection processing means Each performs an abnormality detection process for detecting its own failure, and monitors each other's operation state via the communication line 65, and performs an abnormality detection process for detecting the other failure. Execute. Further, the first and second electronic control units U1 and U2 notify each other via the communication line 65 when a failure occurs in the first and second steering actuators 51M and 51S. Therefore, the first electronic control unit U1 First abnormality detection processing means Can detect the failure of the second electronic control unit U2 and the second steering actuator 51S via the communication line 65, and similarly, the second electronic control unit U2 Second abnormality detection processing means Can detect a failure of the first electronic control unit U1 and the first steering actuator 51M via the communication line 65.
[0024]
Furthermore, the first electronic control unit U1 and the second electronic control unit U2 fail-safe that cuts off a relay (not shown) for cutting off a drive current for driving the actuator when a failure of itself is detected. Each has a function.
On the other hand, the reaction force electronic control unit U3 is connected to the first electronic control unit U1 via the communication line 66, and is connected to the second electronic control unit U2 via the communication line 67. The reaction force electronic control unit U3 monitors whether or not an abnormality has occurred in the first electronic control unit U1 via the communication line 66, and from the first electronic control unit U1 to the first steering actuator via the communication line 66. Notification of information regarding the presence or absence of a 51M failure is received. Similarly, the reaction force electronic control unit U3 monitors whether or not an abnormality has occurred in the second electronic control unit U2 via the communication line 67, and also from the second electronic control unit U2 via the communication line 67. 2 Receives notification of information regarding the presence or absence of the failure of the steering actuator 51S.
[0025]
The first electronic control unit U1 outputs a drive current corresponding to the operation of the steering wheel 30 by the driver based on the outputs of the torque sensor 41, the operation angle sensor 42, and the steered position sensor 15. At this time, the first electronic control unit U1 outputs an appropriate drive current according to the rotation angle of the first steering actuator 51M based on the output signal of the first rotation angle sensor 52M.
Similarly, the second electronic control unit U2 outputs a drive current according to the operation of the steering wheel 30 by the driver based on the outputs of the torque sensor 41, the operation angle sensor 42, and the steered position sensor 15. At this time, the second electronic control unit U2 outputs an appropriate drive current according to the rotation angle of the second steering actuator 51S based on the output signal of the second rotation angle sensor 52S.
[0026]
At this time, the reaction force electronic control unit U3 controls the reaction force actuator 40 on the basis of the operation torque detected by the torque sensor 41 and the operation angle detected by the operation angle sensor 42, and controls the steering wheel 30 to operate the reaction force. Giving power. More specifically, the reaction force electronic control unit U3 applies an operation reaction force according to the operation angle information detected by the operation angle sensor 42 to the steering wheel 30. As a result, the driver can perform steering with a good feeling while feeling the same road surface reaction force as in the case of a conventional vehicle steering apparatus in which the steering wheel and the steering mechanism are mechanically coupled. .
[0027]
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the reaction force electronic control unit U3. The reaction force electronic control unit U3 executes an actuator failure detection process (step S1) based on signals from the communication lines 66 and 67. In this actuator failure detection process, it is detected whether or not the first steering actuator 51M has stopped operating due to a failure of either the first electronic control unit U1 or the first steering actuator 51M. It is detected whether or not the second steering actuator 51S has reached an operation stop state due to a failure of either the unit U2 or the second steering actuator 51S.
[0028]
As a result of the actuator failure detection process, if it is determined that both the first and second steering actuators 51M and 51S are operating normally (YES in step S2), the operation reaction force generated by the reaction force actuator 40 is calculated. The reaction force gain for setting is set to the normal reaction force gain (step S3). On the other hand, when it is determined that one of the first and second steering actuators 51M and 51S is in an operation stop state (NO in step S2), the reaction force gain becomes the failure reaction force gain. It is set (step S4).
[0029]
The failure reaction force gain is set larger than the normal reaction force gain. Therefore, when one of the first and second steering actuators 51M and 51S is in an operation stop state, the reaction force actuator 40 applies a larger reaction force to the steering wheel 30 than in a normal state. As a result, the driver senses a sudden increase in the operational reaction force and can recognize that one of the first and second steering actuators 51M and 51S is in an operation stop state.
[0030]
FIG. 3 is a flowchart for explaining processing executed in the first and second electronic control units U1 and U2. The first electronic control unit U1 has a failure that has caused a failure in either the second steering actuator 51S or the second electronic control unit U2 via the communication line 65, thereby hindering the operation of the second steering actuator 51S. An actuator failure detection process (step S11) for detecting whether or not a state has occurred is executed. Similarly, the second electronic control unit U2 has a failure in either the first steering actuator 51M or the first electronic control unit U1 via the communication line 65, and the operation of the first steering actuator 51M is hindered. Actuator failure detection processing (step S11) is performed to detect whether or not a failure state is coming.
[0031]
As a result of the actuator failure detection process executed by the first electronic control unit U1, if it is determined that the second steering actuator 51S is operating normally (YES in step S12), the first electronic control unit U1 The drive limit value that determines the upper limit of the drive target value of one steering actuator 51M is the initial value. (Initial drive limit value) (Step S13). On the other hand, when it is determined that a failure state that hinders the operation of the second steering actuator 51S has occurred (NO in step S12), the first electronic control unit U1 sets the drive limit value to the drive for failure. The limit value is set (step S14).
[0032]
Similarly, if it is determined that the first steering actuator 51M is operating normally as a result of the actuator failure detection process executed by the second electronic control unit U2 (YES in step S12), the second electronic control unit U2 Sets the drive limit value that determines the upper limit of the drive target value of the second steering actuator 51S to the initial value (step S13). On the other hand, if it is determined that a failure state that hinders the operation of the first steering actuator 51M has occurred (NO in step S12), the second electronic control unit U2 sets the drive limit value to the drive for failure. The limit value is set (step S14).
[0033]
4A and 4B illustrate an example of the relationship between the operation torque detected by the torque sensor 41 and the drive target values (for example, target current value or target voltage value) of the first and second steering actuators. It is a figure for doing. The drive target value is determined to be larger as the magnitude of the operation torque is larger, and accordingly, a larger drive force is transmitted to the steered shaft 11 as the operation torque is larger.
When both the first and second steering actuators 51M and 51S are operating normally, the drive limit value is set to the initial value, so the drive target value depends on the operation torque with the initial value as the upper limit. Will be set. This initial value is based on the damage of the first and second steering actuators 51M and 51S and the first and second electronic control units U1 and U2 (especially drive elements such as power transistors (FET) constituting a built-in drive circuit). It is set smaller than the limit value (rated value) that may cause damage.
[0034]
If the initial value is set to a value that does not have a sufficient margin with respect to the ratings of the first and second steering actuators 51M and 51S, the failure drive limit value is as shown in FIG. Furthermore, it is preferable that the value is set to a value smaller than the initial value. As a result, the drive target value is determined with the failure-time drive limit value smaller than the initial value as the upper limit, so that either one of the first and second steering actuators 51M and 51S is stopped. Even when a large load is applied to the other side, a situation in which a large drive target value continues to be set does not occur. Thereby, damage to the first and second steering actuators 51M and 51S and the first and second electronic control units U1 and U2 can be prevented.
[0035]
On the other hand, when the initial value is set to a value having a sufficient margin with respect to the ratings of the first and second steering actuators 51M and 51S, the drive limit value for failure is shown in FIG. As described above, it is preferable that the value is set to be larger than the initial value within a range smaller than the limit value. Thereby, even after any one of the first and second steering actuators 51M and 51S falls into the operation stop state, a large driving force can be generated from the other of them and applied to the steered shaft 11, which is good. Can maintain a good steering performance.
[0036]
FIG. 5 is an illustrative view for explaining a specific configuration for applying a driving force to the steered shaft 11 by the first and second steering actuators 51M and 51S provided coaxially on the steered shaft 11. It is sectional drawing.
The first and second steering actuators 51M and 51S are, for example, electric motors such as brushless motors, are adjacent to each other in the axial direction of the steered shaft 11, and coaxially surround the steered shaft 11. Is arranged in.
[0037]
The first and second steering actuators 51M and 51S are rotatable via cylindrical stators 72 and 73 fixed to the inner periphery of the housing 14 and bearings 86 and 87; 88 and 89 corresponding to the housing 14, respectively. And rotors 76 and 77 inserted into the corresponding stators 72 and 73. A plurality of exciting phase coils (not shown) are wound around a part of the stators 72 and 73, and the outer circumferences of the rotors 76 and 77 are cylindrical so as to face the stators 72 and 73. A drive magnet is provided. The drive magnet is magnetized so as to alternately form N and S poles in the circumferential direction.
[0038]
Further, the rotation angle sensors 52M and 52S attached to the first and second steering actuators 51M and 51S are made of resolvers, and detect the rotation positions (rotation angles) of the rotors 76 and 77, respectively. The rotation angle sensors 52M and 52S include a stator portion 83 fixed to the housing 14 and a rotor portion 84 fixed to the corresponding rotors 76 and 77 and rotating integrally with the rotors 76 and 77. Since a predetermined voltage is induced in the stator portion 83 according to the rotational position of the rotor portion 84, the rotational position of the rotor portion 84, that is, the rotational position (phase) of the rotors 76 and 77 is measured by measuring this voltage. Can be detected.
[0039]
Based on the rotational positions (phases) of the rotors 76 and 77 output from the rotational angle sensors 52M and 52S, the first and second electronic control units U1 and U2 are the stators of the first and second steering actuators 51M and 51S. Current is sequentially supplied to the excitation phases of coils (not shown) divided in the rotation direction of 72 and 73. As a result, the first and second steering actuators 51M and 51S generate a rotational force.
Between the first and second steering actuators 51M and 51S, a ball screw mechanism 80 is disposed as a motion conversion mechanism for converting rotational motion into linear motion. The ball screw mechanism 80 includes a ball nut 81 as a rotating cylinder that surrounds the periphery of the steered shaft 11. The ball nut 81 is screwed into a ball screw groove 11 a formed in the middle of the steered shaft 11 via a ball 85.
[0040]
Both end portions of the ball nut 81 are press-fitted and fixed to opposite ends of the rotors 76 and 77 of the first and second steering actuators 51M and 51S, respectively. The housing 14 is rotatably supported via 88 and 89.
With such a configuration, when the rotors 76 and 77 are rotationally driven, this rotational motion is converted into a linear motion of the steered shaft 11 by the ball screw mechanism 80 and coupled to both ends of the steered shaft 11. The steered wheels W, W are steered.
[0041]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above embodiment, a steer-by-wire system without mechanical coupling between the steering wheel 30 and the steering mechanism 10 is taken as an example. The steering wheel 30 and the steering mechanism 10 are mechanically coupled by coupling a steering shaft to a pinion that meshes with the rack, and a steering assist force for assisting the steering force applied to the steering wheel 30 is provided. The present invention can also be applied to an electric power steering apparatus configured to be applied to the steered shaft 11 by the first and second electric motors 51M and 51S.
[0042]
The first and second electric motors do not need to be provided on the steered shaft 11. For example, a rack is provided on the steered shaft 11, and a pinion that meshes with the rack is driven by one electric motor. It is good. Further, in the case of the electric power steering device having the above-described configuration, the driving force of one electric motor may be applied to the steering shaft.
Further, in the above-described embodiment, the example in which the steering wheel 30 is used as the operation member has been described. However, other operation members such as a lever may be used.
[0043]
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 illustrating a configuration of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the reaction force electronic control unit.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the first and second electronic control units.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of setting a drive limit value.
FIG. 5 is an illustrative cross-sectional view for explaining a specific configuration example for applying a driving force to a steered shaft by first and second steering actuators.
[Explanation of symbols]
10 Steering mechanism
11 Steering shaft
14 Housing
15 Steering position sensor
30 Steering wheel
40 Reaction force actuator
41 Torque sensor
42 Operating angle sensor
51M 1st steering actuator
51S 2nd steering actuator
52M First rotation angle sensor
52S Second rotation angle sensor
65, 66, 67 Communication line
70 Vehicle speed sensor
80 Ball screw mechanism
81 Ball nut
83 Stator section
84 Rotor
85 balls
86-89 bearing
U1 first electronic control unit
U2 Second electronic control unit
U3 Electronic control unit for reaction force
W Steering wheel

Claims

A first actuator that applies a steering force to the steering mechanism;
A second actuator that applies a driving force for steering to the steering mechanism;
A first electronic control unit for controlling the first actuator;
A second electronic control unit for controlling the second actuator;
A communication line connecting the first electronic control unit and the second electronic control unit,
The first electronic control unit includes a first abnormality detection process for detecting a failure of the first actuator, a failure of the first electronic control unit, a failure of the second actuator, and a failure of the second electronic control unit. Including means,
The second electronic control unit includes a second abnormality detection process for detecting a failure of the second actuator, a failure of the second electronic control unit, a failure of the first actuator, and a failure of the first electronic control unit. Including means,
The first abnormality detection processing means detects a failure of the second actuator and a failure of the second electronic control unit via the communication line,
The second abnormality detection processing means detects a failure of the first actuator and a failure of the first electronic control unit via the communication line,
When the second electronic control unit and the second actuator are not out of order, the first electronic control unit has an initial drive limit that is set to a value that does not have a margin with respect to the rating of the first actuator. The drive control of the first actuator is performed based on a drive target value determined with the value as an upper limit, and when a failure of the second electronic control unit or a failure of the second actuator is detected, the value is smaller than the initial drive limit value The first actuator is driven and controlled based on a drive target value that defines a failure-time drive limit value as an upper limit.
When the first electronic control unit and the first actuator are not out of order, the second electronic control unit has an initial drive limit that is set to a value that does not have a margin with respect to the rating of the second actuator. The second actuator is driven and controlled on the basis of a drive target value determined with a value as an upper limit, and when a failure of the first electronic control unit or a failure of the first actuator is detected, the value is smaller than the initial drive limit value A vehicle steering apparatus characterized in that the second actuator is driven and controlled based on a drive target value that defines a failure-time drive limit value as an upper limit .

A first actuator that applies a steering force to the steering mechanism;
A second actuator that applies a driving force for steering to the steering mechanism;
A first electronic control unit for controlling the first actuator;
A second electronic control unit for controlling the second actuator;
A communication line connecting the first electronic control unit and the second electronic control unit,
The first electronic control unit includes a first abnormality detection process for detecting a failure of the first actuator, a failure of the first electronic control unit, a failure of the second actuator, and a failure of the second electronic control unit. Including means,
The second electronic control unit includes a second abnormality detection process for detecting a failure of the second actuator, a failure of the second electronic control unit, a failure of the first actuator, and a failure of the first electronic control unit. Including means,
The first abnormality detection processing means detects a failure of the second actuator and a failure of the second electronic control unit via the communication line,
The second abnormality detection processing means detects a failure of the first actuator and a failure of the first electronic control unit via the communication line,
When the second electronic control unit and the second actuator are not out of order, the first electronic control unit has an initial drive set to a value having a sufficient margin with respect to the rating of the first actuator. Drive control of the first actuator is performed based on a drive target value that defines a limit value as an upper limit, and when a failure of the second electronic control unit or a failure of the second actuator is detected, the first drive limit value is exceeded. the size rather is intended to drive and control the first actuator on the basis of the driving target value defining a limit of small failure-time driving limit value than the rated,
When the first electronic control unit and the first actuator are not in failure, the second electronic control unit is configured to have an initial drive set to a value having a sufficient margin with respect to the rating of the second actuator. Drive control of the second actuator is performed based on a drive target value determined with a limit value as an upper limit, and when a failure of the first electronic control unit or a failure of the first actuator is detected, A vehicle steering apparatus, wherein the second actuator is driven and controlled on the basis of a drive target value that has a failure-time drive limit value that is largely smaller than the rating as an upper limit .

A reaction force actuator that applies an operation reaction force to an operation member for steering the vehicle;
A reaction force control means for driving and controlling the reaction force actuator, the first actuator, when the second actuator, malfunction of any of the first electronic control unit and the second electronic control unit is detected Further includes reaction force control means for driving and controlling the reaction force actuator such that a larger operation reaction force is applied to the operation member than when the first actuator and the second actuator are operating normally . The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the vehicle steering apparatus is a vehicle steering apparatus.

  A first rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the first actuator;
  A second rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the second actuator,
  The first abnormality detection processing means detects a failure of the first actuator by monitoring an output signal of the first rotation angle sensor,
  The said 2nd abnormality detection process means detects a failure of the said 2nd actuator by monitoring the output signal of the said 2nd rotation angle sensor, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The vehicle steering device according to the item.