JP6591283B2

JP6591283B2 - 車両操舵装置

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Publication number: JP6591283B2
Application number: JP2015251314A
Authority: JP
Inventors: 元広内山; 清水　茂夫; 茂夫清水
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2035-12-24
Also published as: JP2017043338A

Description

この発明は、転舵用の転舵軸と機械的に連結されていないステアリングホイールで操舵する自動車等の車両の操舵装置に関し、より具体的には、ステアバイワイヤ方式の車両操舵装置に関する。

自動車のステアリングホイールと、前輪を転舵する転舵装置とが機械的に連結されていないステアバイワイヤ方式の車両操舵装置が知られている。ステアバイワイヤ方式は、ステアリングホイールに操舵反力を与える反力アクチュエータ（反力付与部）と転舵装置から構成され、自動車の挙動に応じてステアリングホイールに操舵反力を与えるとともに、転舵装置内のアクチュエータを制御して前輪を転舵する。

ステアバイワイヤ方式は、車速などの車両状況に応じた車輪転舵の自動制御ができることから、車両の安定走行や運動性能の向上を可能とするものとして期待されているが、万一、反力アクチュエータ（反力付与部）や転舵装置に不具合が発生した場合の対策が重要になっている。

その対策として、正常時はステアリングホイールと転舵装置とが完全に切り離された状態で、電子制御により転舵されるが、異常時にはステアリングホイールと転舵装置とを機械的に接続するクラッチを備え、クラッチ締結後は反力アクチュエータまたは転舵装置の少なくとも一方をアシスト付与手段とする電動パワーステアリング制御に切り替えるステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置がある。
前記の通り、ステアバイワイヤ方式の利点を活かすためには、何らかの不具合が発生してもできるだけ冗長性能を確保することが望まれ、ステアバイワイヤ機能を維持できなくなった場合には、電動パワーステアリング制御、またはマニュアルステアリングへの移行を実施する。

特許文献１によると、車両のステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部と、転舵角を可変とする転舵装置と、前記ステアリングホイールの操舵の動作を前記転舵装置に機械的に連結と解除が可能なクラッチを備えるステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置において、第一の制御手段としての反力コントローラと、第二の制御手段としての転舵コントローラと、さらにこれら二つの制御手段の機能失陥時のバックアップ機能を、第三の制御手段としての予備制御手段に実装することで、転舵コントローラと反力コントローラが失陥しても、ステアバイワイヤ制御が続行可能としている。
また予備の制御装置は、トー角制御機構を付与することで、車両走行性能を向上させることで有効かつ効果的に制御装置が利用可能としている。

特開２０１５−１０７７３９号公報

特許文献１によると、車両のステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部と、転舵角を可変とする転舵装置と、前記ステアリングホイールの操作量を前記転舵装置に機械的に連結と解除が可能なクラッチを備えるステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置において、第一の制御手段としての反力コントローラと、第二の制御手段としての転舵コントローラと、さらにこれら二つの制御手段の機能失陥時のバックアップ機能を、第三の制御手段としての予備制御手段に実装することで、転舵コントローラと反力コントローラが失陥しても、ステアバイワイヤ制御が続行可能としている。
また予備の制御装置は、トー角制御機構を付与することで、車両走行性能を向上させることで有効かつ効果的に制御装置が利用可能としている。

しかしながら、予備制御手段としての第三の制御手段に対し、第１の実施形態では、通常時は監視機能としてのみ使用されるため、予備の出力部は特に機能に寄与しない。従って、第一の制御手段か第二の制御手段のいずれか一方と、予備制御手段としての第三の制御手段が同時に失陥した場合は、ステアバイワイヤモードを維持することができない。
このことより、第三の制御手段を有効に活用するための対策が不十分であり、場合によっては構成上不経済である。

この発明の目的は、反力モータを二つ備えることで、いずれか一つの反力モータに失陥が生じても、ステアバイワイヤ制御の続行が可能であり、かつ転舵装置を制御する制御手段に失陥が生じても、前記二つのモータを制御する制御手段が利用できて、制御手段の有効活用によりステアバイワイヤ制御の続行が可能な車両操舵装置を提供することである。

この発明の車両操舵装置は、車両のステアリングホイール２に操舵反力を与える反力付与部３、前記車両の車輪４，５の転舵角を可変とする転舵装置６、および前記ステアリングホイール２の操舵動作を前記転舵装置６に機械的に伝える連結状態と連結解除状態とに切換えるクラッチ１３を有する車両操舵機構１と、この車両操舵機構１を制御する車両操舵用制御装置１６とを備える車両操舵装置において、
前記反力付与部３は、二つの反力モータ８ａ，８ｂを有し、
前記車両操舵用制御装置１６は、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂをそれぞれ制御する第一の制御手段１７および第二の制御手段１８と、前記転舵装置６を制御する第三の制御手段１９とを有し、
前記第一の制御手段１７および前記第二の制御手段１８は、前記転舵装置６を制御する機能を持つ予備指令部１７ｃ，１８ｃを有し、
前記第三の制御手段１９の失陥を監視して失陥と判定したときに、前記第一の制御手段１７と前記第二の制御手段１８のいずれか一方の前記予備指令部１７ｃ，１８ｃを、前記転舵装置６に接続する故障判定信号切替手段２０が設けられ、
前記予備指令部１７ｃ，１８ｃが前記転舵装置６に接続された前記第一または第二の制御手段１７，１８の前記一方が前記予備指令部１７ｃ，１８ｃで前記第三の制御手段１９を代行することによりステアバイワイヤ制御を続行可能とする。
なお、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂは、１台だけの駆動であっても、車両運転に支障のない最低限の反力付与を得ることができる出力を有するものであることが好ましい。

この構成の車両操舵装置によると、反力付与部３を二つの反力モータ８ａ，８ｂで構成するため、いずれか一つの反力モータ８ａ，８ｂに失陥が生じても、残りの正常な反力モータ８ａ，８ｂによりステアバイワイヤ制御の続行が可能である。
また、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂのそれぞれに制御手段１７，１８を設置し、それぞれの制御手段１７，１８には転舵装置６を制御する機能を持つ予備指令部１７ｃ，１８ｃを装備し、かつ転舵装置６を制御する第三の制御手段１９が失陥したときに、前記二つの制御手段１７，１８のいずれか一方の予備指令部１７ｃ，１８ｃを前記転舵装置６に接続する故障判定信号切替手段２０を設けたため、前記第三の制御手段１９が失陥しても、ステアバイワイヤ制御が続行可能となる。
前記予備指令部１７ｃ，１８ｃは、前記反力モータ８ａ，８ｂを制御する第一，第二の制御手段１７，１８に設けられるため、これら第一，第二の制御手段１７，１８が有効活用され、転舵角制御用の別途の制御手段を設ける必要がない。
このように、二つの反力モータ８ａ，８ｂを備えることで、いずれか一つの反力モータ８ａ，８ｂに失陥が生じても、ステアバイワイヤ制御の続行が可能であり、かつ転舵装置６を制御する第三の制御手段１９に失陥が生じても、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂを制御する制御手段１７，１８が利用できて、これら制御手段１７，１８の有効活用によりステアバイワイヤ制御の続行が可能となる。

この発明において、前記転舵装置６を制御するための前記各予備指令部１７ｃ，１８ｃは、前記転舵装置６を制御する機能に加えて、前記二つの反力モータ１５８ａ，８ｂを制御する予備指令の手段を兼用する構成であっても良い。すなわち、前記各予備指令部１７ｃ，１８ｃは、前記二つの反力モータ１５８ａ，８ｂを制御する予備指令の機能を有していても良い。
この構成の場合、第一，第二の制御手段１７，１８に予備指令部１７ｃ，１８ｃを設けたことによって、失陥時における転舵装置６の制御、および二つの反力モータ１５８ａ，８ｂの制御の機能が得られ、予備指令部１７ｃ，１８ｃを設けただけの簡素な構成で、より優れた冗長機能が得られる。

この発明において、前記反力付与部３を構成する前記二つの反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一つが失陥したときに、正常側の反力モータ８ａ，８ｂで反力付与を行うことで、ステアバイワイヤ制御を続行可能とするようにしても良い。
このように、二つの反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一つが欠陥したときに、残りの正常な反力モータ８ａ，８ｂとその正常な反力モータ８ａ，８ｂの制御手段１７，１８とで反力付与を行うようにした場合、二つの反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一つが欠陥してもステアバイワイヤ制御を続行することができる。この場合に、一つの反力モータで反力付与を行うため、正常時と同様なモータ出力では、付与される反力が半減するが、正常である場合の出力よりも大きな出力で前記反力付与を行うようにしても良い。その場合に、車両運転に支障のない最低限の反力付与を行うようにしても良い。

この発明において、前記反力付与部３を構成する前記二つの反力モータ８ａ，８ｂをそれぞれ制御する前記第一および第二のいずれか一方の制御手段１７，１８が失陥したときに、正常側の制御手段１７，１８でステアバイワイヤ制御を続行可能としても良い。この場合に、前記正常な第一または第二の制御手段１７，１８は、二つの制御手段１７，１８が正常である場合の出力よりも大きな出力で前記反力付与を行うようにしても良い。
このように、前記第一および第二のいずれか一方の制御手段１７，１８が欠陥したときに、残りの正常な制御手段１７，１８による制御により、正常な制御手段１７，１８側の反力モータで反力付与を行うようにした場合、前記第一および第二のいずれか一方の制御手段１７，１８が欠陥してもステアバイワイヤ制御を続行することができる。この場合に、一つの反力モータ８ａ，８ｂで反力付与を行うため、正常時と同様なモータ出力では、付与される反力が半減するが、正常である場合の出力よりも大きな出力で前記反力付与を行うようにしても良い。この場合に、車両運転に支障のない最低限の反力付与を行うようにしても良い。

この発明において、前記第一の制御手段１７および前記第二の制御手段１８のいずれか一つと、前記第三の制御手段１９とが失陥していると前記故障判定信号切替手段２０により判定されると、前記第一の制御手段１７および第二の制御手段１８のうちの残り一つの正常な制御手段１７，１８が、この正常な制御手段１７，１８に接続される反力モータ８ａ，８ｂで反力付与を行わせ、前記故障判定信号切替手段２０は、前記第一の制御手段１７および前記第二の制御手段１８うちの正常な制御手段１７，１８の前記予備指令部１７ｃ，１８ｃを前記転舵装置６に接続することで、前記予備指令部１７ｃ，１８ｃにより前記第三の制御手段１９を代行してステアバイワイヤ制御を続行可能とするようにしても良い。
この構成の場合、第一の制御手段１７および前記第二の制御手段１８のいずれか一つと、前記第三の制御手段１９とが失陥していても、第一および第二のうちの正常側の制御手段１７，１８で反力モータ８ａ，８ｂの一つを駆動して反力を付与でき、またその正常側の制御手段１７，１８の予備指令部１７ｃ，１８ｃによる代行により転舵装置６の転舵モータ１５を駆動し、ステアバイワイヤ制御を続行することができる。
この場合も、第一の制御手段１７および第二の制御手段１８のうちの正常な制御手段１７，１８は、二つの反力モータ８ａ，８ｂで駆動する場合よりも大きなトルクが出力されるように指令を与えても良い。この場合に、その反力付与は、車両運転に支障のない最低限の反力付与としても良い。

この発明において、故障判定信号切替手段２０は、前記第一の制御手段１７と前記第二の制御手段１８の両方が失陥していると判定した場合、前記クラッチ１３を連結させ、前記転舵装置６の転舵モータ１５によるアシスト力を付与する電動パワーステアリング制御に移行させるようにしても良い。
この構成の場合、第一および第二の両方の制御手段１７，１８が失陥していても、電動パワーステアリング制御によって操舵し、車両の走行を行うことができる。

この発明の車両操舵装置は、車両のステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部、前記車両の車輪の転舵角を可変とする転舵装置、および前記ステアリングホイールの操舵動作を前記転舵装置に機械的に伝える連結状態と連結解除状態とに切換えるクラッチを有する車両操舵機構と、この車両操舵機構を制御する車両操舵用制御装置とを備える車両操舵装置において、前記反力付与部は、二つの反力モータを有し、前記車両操舵用制御装置は、前記二つの反力モータをそれぞれ制御する第一の制御手段および第二の制御手段と、前記転舵装置を制御する第三の制御手段とを有し、前記第一の制御手段および前記第二の制御手段は、前記転舵装置を制御する機能を持つ予備指令部を有し、前記第三の制御手段の失陥を監視して失陥と判定したときに、前記第一の制御手段と前記第二の制御手段のいずれか一方の前記予備指令部を前記転舵装置に接続する故障判定信号切替手段が設けられ、前記予備指令部が前記転舵装置に接続された前記第一または第二の制御手段の前記一方が前記予備指令部で前記第三の制御手段を代行することによりステアバイワイヤ制御を続行可能とするとするため、転舵装置を制御する制御手段に失陥が生じても、前記二つのモータを制御する制御手段が利用できて、制御手段の有効活用によりステアバイワイヤ制御の続行が可能である。
さらに、反力モータを二つ備えることで、前記第一の制御手段と前記第二の制御手段のいずれか一方の失陥、または、いずれか一つの反力モータに失陥が生じても、ステアバイワイヤ制御の続行が可能という効果がある。

この発明の一実施形態に係る車両操舵装置の概念構成を示すブロック図である。同車両操舵装置における反力付与部の一例を示す断面図である。同反力付与部の平面図である。同車両操舵装置における車両操舵用制御装置の概念構成を示すブロック図である。同車両操舵用制御装置の状態遷移図である。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、この車両操舵装置の概略構成図を示す。この車両操舵装置は、機械的な構成部分である車両操舵機構１と、この車両操舵機構１を制御する車両操舵用制御装置である電子制御ユニット１６とで構成される。この車両用操舵装置は、自動車をステアバイワイヤで操舵するもので、異常時には機械的に接続して手動による操舵が可能なように構成されたバックアップ機能を備える。

車両操舵機構１は、主な構成を説明すると、運転者が操舵するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に操舵反力を与える反力付与部３と、ステアリングホイール２と反力付与部３を連結する操舵軸１０と、転舵輪で前輪となる一対の車輪４，５を転舵させる転舵装置６と、異常時にステアリングホイール２の回転力を転舵装置６に伝達するクラッチ１３と、反力付与部３とクラッチ１３と転舵装置６とを連結している第１連結軸１１および第２連結軸１２とから構成される。
電子制御ユニット１６は、車両操舵機構１の反力付与部３、転舵装置６、およびクラッチ１３を制御する。

反力付与部３には、操舵トルク検出器７、反力生成部８、回転角検出器９を備える。
転舵装置６は、転舵モータ１５と、この転舵モータ１５の回転を直線運動に変換して前記一対の前輪４，５を支持する機構に伝える運動変換機構（図示せず）と、転舵軸の転舵角を検出する回転角検出器１４とを備える。

このステアバイワイヤ式の車両操舵機構１を制御するための電子制御ユニット１６は、反力付与と転舵角調整に関する制御とを行う。

図２に、反力付与部３の概略構成図を示す。
反力付与部３には、図１のステアリングホイール２と共に回転する操舵軸１０と、二つの反力モータ８ａ，８ｂ（図３参照）を持つ反力生成部８と、前記反力モータ８ａ，８ｂの回転を減速して前記操舵軸１０に伝達する減速機構３１とを備える。図１のクラッチ１３による非連結状態では、反力付与部３は、転舵装置６の転舵量や、前輪４，５からの荷重、車速の検出信号、前記操舵トルク検出器（例えばトルクセンサ）７からの信号、および操舵角等を用いて、定められた演算規則に従って決定される操舵反力を発生させる。転舵装置６は、操舵角や操舵トルク検出器７からの信号等を用いて前記転舵モータ１５が制御されて前輪４，５の転舵を行う。

図３に、反力付与部３の構成（図２のIII-III 矢視）を示す。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、操舵軸１０の軸心に垂直な平面内にモータ軸心が位置するように、互いに平行に、かつ操舵軸１０の両側に位置するように配置されている。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、いずれか一つだけであっても、運転に支障が発生しない最低限の反力付与が可能な出力を有するものが好ましい。操舵軸１０に、ウォームホイールからなる大歯車３２が設けられ、前記各反力モータ８ａ，８ｂの出力軸にそれぞれ設けられたウォームからなる２つの小歯車３３が噛み合っている。これら大歯車３２と２つの小歯車３３とで、前記減速機構３１が構成される。
前記操舵軸１０は、ハウジング４１の各分割ハウジング４１ａ，４１ｂ（図２）に設けられた軸受４２，４３により回転自在に支持されている。前記ウォームからなる小歯車３３は、前記ハウジング４１（図２）に軸受４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂによって回転自在に支持されている。

次に、このステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置である電子制御ユニット１６の概念構成を図４に示す。
電子制御ユニット１６は、反力付与部３を制御する第一の制御手段１７および第二の制御手段１８と、転舵装置６（図１）を制御する第三の制御手段１９と、故障判定部２０ａと、制御信号切替部２１と、モータドライブ回路２２とで構成される。前記故障判定部２０ａと制御信号切替部２１とで、故障判定信号切替手段２０が構成される。前記モータドライブ回路２２は、各反力モータ８ａ，８ｂ、および転舵モータ１５のそれぞれに対して個別に設けられているが、一つのブロックで代表して図示している。
前記第一ないし第三の制御手段１７，１８，１９は、それぞれが独立した装置である電気制御ユニットで構成され、以下の説明において、それぞれＥＣＵ１，ＥＣＵ２，ＥＣＵ３と称する場合がある。

第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）とは、反力付与部３に内蔵された反力モータ８ａ，８ｂをそれぞれ制御する。
第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）は、第一の反力モータ８ａを制御するための第一反力指令部１７ａを備え、この他に、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の異常状態を監視する相互監視部１７ｂと、後述の予備指令部１７ｃを備える。
第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）には、図１に示すステアリングホイール２の操舵角を検出するための回転角検出器９と、ステアリングホイール２から操舵軸１０に伝達した操舵トルクを検出する操舵トルク検出器７が接続される。

第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）は、第二の反力モータ８ｂを制御するための第二反力指令部１８ａを備え、この他に第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の異常状態を監視する相互監視部１８ｂと、後述の予備指令部１８ｃを備える。第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）には、図１に示すステアリングホイール２の操舵角を検出するための回転角検出器９と、ステアリングホイール２から操舵軸１０に伝達した操舵トルクを検出する操舵トルク検出器７が接続される。

第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）は、転舵モータ１５を制御するための転舵角指令部１９ａを備え、この他に、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の異常状態を監視する相互監視部１９ｂを備える。第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）には、図１に示す前記操舵輪となる車輪４，５の転舵角を検出する転舵角検出器１４が接続される。

さらに、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）および第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）は、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の失陥対策に備えるため、それぞれ予備指令部１７ｃ，１８ｃを備える。
これら予備指令部１７ｃ，１８ｃは、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に備えた転舵指令部１９ａに代替えして転舵モータ１５を駆動することができる。従って、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）が、故障判定部２０によって異常と判定された場合、故障判定部２０からの判定結果を受け、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）、もしくは第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の予備指令部１７ｃ，１８ｃのいずれか一方によって、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に代替えして転舵モータ１５を制御することが可能である。従って、ステアバイワイヤ制御を続行することが可能である。
この予備指令部１７ｃ，１８ｃは、転舵モータ１５を予備的に駆動するための指令を主目的とするが、反力モータ８ａ、８ｂ側のモータ駆動のための指令部として兼用することが可能である。従って、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）に代替えして第一の反力モータ８ａを制御することが可能である。従って、ステアバイワイヤ制御を続行することが可能である。
第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）が、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）に代替えして第二の反力モータ８ｂを制御することが可能である。従って、ステアバイワイヤ制御を続行することが可能である。

故障判定信号切替手段２０を構成する故障判定部２０ａは、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に備えられた相互診断部１７ｂ，１８ｂ，１９ｂの判定結果を受けて、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の故障の状況を判定する。故障診断方法は、種々の方法が採用可能であるが、ここでは省略する。

制御信号切替部２１は、故障判定部２０ａから出力された判定結果を受けて、以下の機能を果たす。
例えば、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第二の反力モータ８ｂと第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）により、ステアバイワイヤ制御が続行する。この場合に、運転に支障が発生しない最低限の反力を付与させるようにしても良い。
上記の「運転に支障が発生しない最低限の反力」を付与するトルク指令は、例えば、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の第二反力指令部１８ａが、前記故障判定部２０ａからの判定結果に応答して、正常時とは異なる値のトルク指令を、定められた規則に従って生成して出力する。
第１の反力モータ８ａが故障したときも、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）が異常と判定された場合の上記の処理と同様の処理が第二の反力モータ８ｂと第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）により行われる。

上記と同様に、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合は、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第一の反力モータ８ａと第一の制御手段１７（ＥＣＵ２）により、ステアバイワイヤ制御を続行する。この場合に、運転に支障が発生しない最低限の反力を付与させるようにしても良い。
上記の「運転に支障が発生しない最低限の反力」を付与するトルク指令は、例えば、前記と同様に、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）の第一反力指令部１７ａが、前記故障判定部２０ａからの判定結果に応答して、正常時とは異なる値のトルク指令を、定められた規則に従って生成して出力する。
第２の反力モータ８ｂが故障したときも、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が異常と判定された場合の上記の処理と同様の処理が第一の反力モータ８ａと第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）により行われる。

さらに、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）、および第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）は、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の失陥対策に備えるため、それぞれ前記予備指令部１７ｃ、１８ｃを備える。
第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）が、故障判定部２０ａによって異常と判定された場合、故障判定部２０ａからの判定結果を受け、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）、もしくは第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）のいずれか一方の予備指令部１７ｃ，１８ｃが、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に代替えして転舵モータ１５を制御することが可能とされる。従って、ステアバイワイヤ制御を続行することが可能である。第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に代替して第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）とのいずれを用いるようにするかは、これら第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）または第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）等に規則等として定めておく。

図５にバックアップモードへの状態遷移図を示す。
第一ないし第三のいずれの制御手段１７，１８，１９も、正常状態においては、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）、および第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）によって、正常なステアバイワイヤ制御を実行する。（ステップＳ１）。

第一の制御手段（ＥＣＵ１）１７が故障判定部２０ａによって異常と判定された場合（Ｆ１）は、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）によって、ステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ２）。この場合、例えば車両運転に支障のない最低限の反力付与を継続し、ステアバイワイヤ制御を続行させる。

第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）が故障判定部２０ａによって異常と判定された場合（Ｆ２）は、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）によって、ステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ３）。

第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）が故障判定部２０ａによって異常と判定された場合（Ｆ３）は、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と、第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）によって、車両運転に支障のない最低限の反力付与を継続することでステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ４）。

第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の二つの制御手段１７，１９が、故障判定部２０ａによって、異常と判定された場合（Ｆ１＆Ｆ２）は、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）によって、車両運転に支障のない最低限の反力付与を継続することでステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ５）。

第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）の二つの制御手段１８，１９が、故障判定部２０ａによって、異常と判定された場合（Ｆ２＆Ｆ３）は、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）によって、車両運転に支障のない最低限の反力付与を継続することでステアバイワイヤ制御を続行させることが可能となる（ステップＳ６）。

第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）の二つの制御手段１７，１８が、故障判定部２０ａによって、異常と判定された場合（Ｆ１＆Ｆ２）は、即座にクラッチ１３が連結され、ステアバイワイヤ制御から、転舵装置６の転舵モータ１５によるアシスト力を付与する電動パワーステアリング制御へ切り替えられる（ステップＳ７）。

第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）と第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）と第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）との全てが、故障判定部２０ａによって、異常判定された場合（Ｆ１＆Ｆ２＆Ｆ３）は、ステアリングホイール２と転舵装置６はクラッチ１３により連結され、マニュアル操作に切り替えられる（ステップＳ８）。

なお、これらの切り替えを可能にするため、転舵装置６に装備された転舵角検出器１４（図１参照）の信号は、常時、第一の制御手段１７（ＥＣＵ１）、第二の制御手段１８（ＥＣＵ２）、および第三の制御手段１９（ＥＣＵ３）に並列入力される。

この構成の車両操舵装置によると、上記のように、反力付与部３は反力を付与する最低限の出力を有するモータとして、反力モータ８ａ，８ｂの二つを設置した構成とし、その反力モータ８ａ，８ｂの二つのそれぞれに制御手段１７，１８を設置し、さらにそれぞれの制御手段１７，１８には転舵装置用の予備指令部１７ｃ，１８ｃを装備したため、転舵装置６の制御手段１９、または反力付与部３の二つの反力モータ８ａ，８ｂのうちのいずれかの制御手段１７，１８が失陥しても、ステアバイワイヤ制御が続行可能となる。
言い換えると、反力付与部３の反力モータ８ａ，８ｂの二つを制御するそれぞれの制御手段１７，１８が同時に失陥しない限り、車両運転に支障のない最低限の反力付与を継続することで、ステアバイワイヤ制御が続行可能となる。また、第一，第二の制御手段１７，１８に予備指令部１７ｃ，１８ｃを設けたことによって、失陥時における転舵装置６の制御、および二つの反力モータ１５の制御の機能が得られ、予備指令部１７ｃ，１８ｃを設けただけの簡素な構成で、より優れた冗長機能が得られる。

反力付与部３は二つの反力モータ８ａ，８ｂで構成するため、二つの反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一つが失陥した際にも、正常な反力モータで車両運転に支障のない最低限の反力付与を継続することで、ステアバイワイヤ制御を続行が可能となる。

また、上記のように車両運転に支障のない最低限の反力付与を継続することで、ステアバイワイヤ制御を維持でき状態遷移のパターンを経済的に増加させることができる。図５のステップＳ２、Ｓ３の状況の場合、特許文献１では電動パワーステアリングモードへと遷移していたが、この実施形態では上記のようにステアバイワイヤ制御を維持することができる。
また、二つの反力モータ８ａ，８ｂのいずれか一つが失陥したときに（ステップＳ２、Ｓ４）、正常な反力モータ８ａ，８ｂで車両運転に支障のない最低限の反力付与を継続することで、ステアバイワイヤ制御の続行が可能となる。
前記二つの反力モータ８ａ，８ｂは、通常はその協調動作により反力を付与し、万一モータ失陥となった場合は、操舵に大きな影響を与えない程度の反力が付与されればよいため、モータを小型化できる。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…車両操舵機構
２…ステアリングホイール
３…反力付与部
６…転舵装置
８…反力生成部
８ａ，８ｂ…反力モータ
１３…クラッチ
１６…電子制御ユニット（車両操舵用制御装置）
１７…第一の制御手段
１７ｃ…予備指令部
１８…第二の制御手段
１８ｃ…予備指令部
１９…第三の制御手段
２０…故障判定信号切替手段
２０ａ…故障判定部
２１…制御切替部

Claims

車両のステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部、前記車両の車輪の転舵角を可変とする転舵装置、および前記ステアリングホイールの操舵動作を前記転舵装置に機械的に伝える連結状態と連結解除状態とに切換えるクラッチを有する車両操舵機構と、この車両操舵機構を制御する車両操舵用制御装置とを備える車両操舵装置において、
前記反力付与部は、二つの反力モータを有し、
前記車両操舵用制御装置は、前記二つの反力モータをそれぞれ制御する第一の制御手段および第二の制御手段と、前記転舵装置を制御する第三の制御手段とを有し、
前記第一の制御手段および前記第二の制御手段は、前記転舵装置を制御する機能を持つ予備指令部を有し、
前記第三の制御手段の失陥を監視して失陥と判定したときに、前記第一の制御手段と前記第二の制御手段のいずれか一方の前記予備指令部を前記転舵装置に接続する故障判定信号切替手段が設けられ、
前記予備指令部が前記転舵装置に接続された前記第一または第二の制御手段の前記一方が前記予備指令部で前記第三の制御手段を代行することによりステアバイワイヤ制御を続行可能とする車両操舵装置。
請求項１に記載の車両操舵装置において、前記転舵装置を制御するための前記各予備指令部は、前記転舵装置を制御する機能に加えて、前記二つの反力モータを制御する予備指令の手段を兼用する車両操舵装置。
請求項１または請求項２に記載の車両操舵装置において、前記反力付与部を構成する前記二つの反力モータのいずれか一つが失陥したときに、残りの正常な反力モータを制御する前記第一または第二の制御手段が、前記正常な反力モータで反力付与を行うことで、ステアバイワイヤ制御を続行可能とする車両操舵装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両操舵装置において、前記反力付与部を構成する前記二つの反力モータをそれぞれ制御する前記第一および第二のいずれか一方の制御手段が失陥したときに、正常側の制御手段でステアバイワイヤ制御を続行可能とする車両操舵装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両操舵装置において、前記第一の制御手段および前記第二の制御手段のいずれか一つと、前記第三の制御手段とが失陥していると前記故障判定信号切替手段により判定されると、前記第一の制御手段および第二の制御手段のうちの残り一つの正常な制御手段が、この正常な制御手段に接続される反力モータで反力付与を行わせ、前記故障判定信号切替手段が、前記第一の制御手段および前記第二の制御手段うちの正常な制御手段の前記予備指令部を前記転舵装置に接続することで、前記予備指令部により前記第三の制御手段を代行してステアバイワイヤ制御を続行可能とする車両操舵装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両操舵装置において、前記故障判定信号切替手段は、前記第一の制御手段と前記第二の制御手段の両方が失陥していると判定した場合、前記クラッチを連結させ、前記転舵装置の転舵モータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング制御に移行させる車両操舵装置。