JP7035843B2 - 車両用ステアリングシステム - Google Patents
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Description
1つのモータ回転軸を有する2系統の電動モータと、車輪に連結されて自身の動作量に応じた量の車輪の転舵を行う転舵ロッドと、前記モータ回転軸の回転動作をその回転動作の量に応じた動作量の転舵ロッドの動作に変換する動作変換機構とを有する転舵アクチュエータと、
前記電動モータの2系統に対応して、それぞれが前記モータ回転軸の回転角であるモータ回転角を検出する第1モータ回転角センサおよび第2モータ回転角センサと、
前記転舵ロッドの動作量、若しくは、前記転舵ロッドの動作量に応じた動作量で可動体を動作させる可動体動作機構を前記転舵アクチュエータが有する場合におけるその可動体の動作量を、車輪の転舵量として検出する転舵量センサと、
前記電動モータの作動を制御することによって車輪の転舵量の制御である転舵量制御を行うコントローラと
を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記コントローラが、
前記第1モータ回転角センサの検出値,前記第2モータ回転角センサの検出値,前記転舵量センサの検出値を比較することによって、それら検出値のいずれかが不適正であるとの認定である検出値不適正認定を行うように構成され、
その検出値不適正認定において、
前記第1モータ回転角センサの検出値と前記第2モータ回転角センサの検出値とが整合しており、かつ、前記第1モータ回転角センサの検出値および前記第2モータ回転角センサの検出値と前記転舵量センサの検出値とが整合していない場合に、前記第1モータ回転角センサの検出値および前記第2モータ回転角センサの検出値と、前記転舵量センサの検出値とのどちらかが不適正であるとの認定であるセンサ種別毎不適正認定を行うように構成され、
そのセンサ種別毎不適正認定において、
増加した転舵量を減少させるような前記電動モータの制御を開始したときの前記転舵量センサの検出値の減少の遅れの有無に基づいて、その遅れが生じているときには、前記転舵量センサの検出値が不適正であると認定し、その遅れが生じていないときには、前記第1モータ回転角センサの検出値および前記第2モータ回転角センサの検出値が不適正であると認定するように構成されたことを特徴とする。
詳しくは、増加した転舵量を減少させるような電動モータの制御を開始したときの転舵量センサの検出値の減少の遅れの有無に基づくことにより、第1モータ回転角センサの検出値および第2モータ回転角センサの検出値と、転舵量センサの検出値とのいずれかが不適正であるとの認定が可能である。
i)全体構成
実施例の車両用ステアリングシステム(以下、単に「ステアリングシステム」という場合がある)は、図1に模式的に示すように、それぞれが車両10の前輪である左右の2つの車輪12を転舵するステアバイワイヤ型のステアリングシステムであり、大まかには、それら車輪12を転舵するための転舵装置14と、運転者によって操作される操作部材であるステアリングホイール16を有する操作装置18と、ステアリングホイール16の操作に応じた車輪12の転舵を転舵装置14に実行させるためのコントローラとしての制御装置20とを含んで構成されている。
転舵装置14を構成する転舵アクチュエータ28の基本構造について、図2,図3をも参照しつつ説明すれば、転舵アクチュエータ28は、全体の外観を示す図2(a),転舵モータ24の内部および転舵アクチュエータ28の内部を示す図3から解るように、ハウジング40内に、転舵ロッド26を、それの軸線の回りに回転不能かつ左右に移動可能に保持している。転舵ロッド26の外周にはねじ溝42が形成されている。また、ハウジング40内には、保持筒44がそれの軸線の回りに回転可能かつ左右に移動不能に保持されている。この保持筒44には、ベアリングボールを保持するナット46が固定的に保持されている。ナット46と転舵ロッド26とは互いに螺合させられて、それらはボールねじ機構を構成している。つまり、転舵ロッド26に設けられたねじと、そのねじと螺合するねじが設けられたナット46とを含むねじ機構が構成されていると考えることができるのである。
iii)操作装置の構成
図1に示すように、操作装置18は、ステアリングホイール16と、ステアリングホイール16に固定されてステアリングホイール16と一体的に回転可能とされたステアリングシャフト60と、電動モータである反力モータ62とを含んで構成されている。反力モータ62のモータ軸はステアリングシャフト60と一体化されており、電動モータ62は、ステアリングホイール16に回転トルクを付与する。この回転トルクは、運転者によるステアリングホイール16の操作、つまり、ステアリング操作に対する反力(操作反力)として機能する。したがって、反力モータ62は、反力アクチュエータを構成するものとなる。
当該操舵システムの制御を司る制御装置20は、図1に示すように、4つの電子制御ユニット(以下、「ECU」と略す場合がある)70SA,70SB,70CA,70CBを含んで構成されている。ECU70SA,70SB,70CA,70CBは、図では、それぞれ、[ECUSA],[ECUSB],[ECUCA],[ECUCB]と表されている。なお、以下の説明において、ECU70SA,70SB,70CA,70CBを、それらを互いに区別する必要がない場合には、「ECU70」と総称する場合があることとする。
転舵装置14,操作装置18には、それらの動作状態を検出するために各種のセンサが設けられている。制御装置20は、それらセンサの検出値に基づいて制御を行う。以下に、設けられているセンサの機能,構造と、その取付形態について説明する。
以下に、当該ステアリングシステムでは、2系統に対応して、転舵ECU70SA,70SBの各々によって、転舵量制御、すなわち、転舵モータ24a,24bの作動を制御することによる車輪12の転舵量θの制御が、反力ECU70CA,70CBの各々によって、反力制御、すなわち、ステアリングホイール16に付与される操作反力の制御が実行される。転舵量制御は、転舵ECU70SA,70SBが互いに同じ制御を行い、また、反力制御は、反力モータ62a,62bが、それぞれ、付与される操作反力の半分を担うようなトルクを発生させるようにして、互いに同じ制御を行う。したがって、以下の説明では、1系統における転舵量制御,反力制御について説明することとする。
転舵量制御の前提として、転舵ECU70Sは、当該車両10の始動時において、モータ回転角センサ74の検出値に対して、キャリブレーション処理を行う。詳しく言えば、転舵量センサ80によって検出されている車輪12の転舵量θと、モータ回転角センサ74によって検出されているモータ回転角RSとが関連付けられる。より具体的に言えば、モータ回転角RSの変化量すなわちモータ軸48の回転動作量と、転舵量θとの比は、上述の動作変換機構55の構造によって決まる設定比γであるため、その設定比γに基づいて、車輪12が転舵されていない状態、すなわち、中立状態からのモータ軸48の回転量(360°を超えて表される累積回転量)が、始動時点における転舵量θに対するモータ回転量Ωとして決定される。簡単に言えば、転舵量θが0となるときにモータ回転量Ωが0となるような原点処理が実行されるのである。
反力制御では、反力ECU70Cは、操作量δに応じた大きさの反力がステアリングホイール16に付与されるように反力モータ62の制御を行う。詳しく言えば、操作量センサ100によって検出されたステアリングホイール16の操作量δは、ステアリングホイール16が中立位置に位置しているとき、つまり、左右のいずれにも操作されていない位置に位置しているときに、0とされており、反力ECU70Cは、検出された操作量δに設定ゲインβを乗じることによって、付与されるべき反力Fである目標反力F*を決定する。そして、この目標反力F*に基づいて、反力モータ62に供給すべき電流を決定し、その決定された電流を反力モータ62に供給する。この反力制御においても、反力モータ62への通電における相の切換に、モータ回転角センサ98によって検出されているモータ回転角RCが利用される。
先に説明したように、転舵装置14には、2つのモータ回転角センサ74a,74bおよび転舵量センサ80が設けられている。それらのセンサ74,80の検出値は、上記転舵量制御に用いられるため、それらのセンサ74,80のいずれかの検出値が不適正となった場合、つまり、センサ74,80のいずれかの検出値を用いることが不適正となった場合には、適正な転舵量制御が実行できなくなる。そのことに鑑み、以下に、それらのセンサの検出値が不適正となる原因および不適正検出値の認定,その認定を行うための処理のフロー,不適正検出値への対処について、説明する。
まず、モータ回転角センサ74,転舵量センサ80自体が故障した場合、故障したセンサの検出値は不適正となる。その場合、一般的な制御装置と同様に、本ステアリングシステムの制御装置20は、センサ74,80自体の故障診断機能を有しており、その診断機能によって、いずれのセンサ74,80の検出値が不適正であるかを認定する。
上述した不適正検出値の認定についての処理は、制御装置20、詳しくは、2つの転舵ECU70Sの一方が、他方からも情報を入手しつつ、図6にフローチャートを示す検出値不適正認定プログラムを、短い時間ピッチ(例えば、数msec~数十msec)で実行することによって行われる。なお、不適正検出値の認定についての処理は、2つの転舵ECU70Sの各々において行われるようにしても、反力ECU70Cのいずれか1以上において行われるようにしても、また、車両10に配備されている他のECUを制御装置20を構成するECUと見做してそのECUにおいて行われるようにしてもよい。以下、不適正検出値の認定についての処理の流れを、フローチャートに沿って、説明する。
いずれかのセンサ74,80の検出値が不適正であると認定された場合には、その旨が、インスツルメントパネルに表示されて、当該車両10の運転者に報知され、運転者は、車両10を整備,修理に出す等の判断を促されることになる。また、上述した転舵量制御の実行にあたって、不適正と認定された検出値を採用することは望ましくない。そのため、不適正と認定された検出値の採用を避けるべく、応急的な処置として、転舵量制御が、以下のように行われる。
Claims (9)
- 1つのモータ回転軸を有する2系統の電動モータと、車輪に連結されて自身の動作量に応じた量の車輪の転舵を行う転舵ロッドと、前記モータ回転軸の回転動作をその回転動作の量に応じた動作量の転舵ロッドの動作に変換する動作変換機構とを有する転舵アクチュエータと、
前記電動モータの2系統に対応して、それぞれが前記モータ回転軸の回転角であるモータ回転角を検出する第1モータ回転角センサおよび第2モータ回転角センサと、
前記転舵ロッドの動作量、若しくは、前記転舵ロッドの動作量に応じた動作量で可動体を動作させる可動体動作機構を前記転舵アクチュエータが有する場合におけるその可動体の動作量を、車輪の転舵量として検出する転舵量センサと、
前記電動モータの作動を制御することによって車輪の転舵量の制御である転舵量制御を行うコントローラと
を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記コントローラが、
前記第1モータ回転角センサの検出値,前記第2モータ回転角センサの検出値,前記転舵量センサの検出値を比較することによって、それら検出値のいずれかが不適正であるとの認定である検出値不適正認定を行うように構成され、
その検出値不適正認定において、
前記第1モータ回転角センサの検出値と前記第2モータ回転角センサの検出値とが整合しており、かつ、前記第1モータ回転角センサの検出値および前記第2モータ回転角センサの検出値と前記転舵量センサの検出値とが整合していない場合に、前記第1モータ回転角センサの検出値および前記第2モータ回転角センサの検出値と、前記転舵量センサの検出値とのどちらかが不適正であるとの認定であるセンサ種別毎不適正認定を行うように構成され、
そのセンサ種別毎不適正認定において、
増加した転舵量を減少させるような前記電動モータの制御を開始したときの前記転舵量センサの検出値の減少の遅れの有無に基づいて、その遅れが生じているときには、前記転舵量センサの検出値が不適正であると認定し、その遅れが生じていないときには、前記第1モータ回転角センサの検出値および前記第2モータ回転角センサの検出値が不適正であると認定するように構成された車両用ステアリングシステム。 - 前記転舵量センサが、前記転舵アクチュエータのハウジングに取り付けられた固定子と前記転舵ロッド若しくは前記可動体に取り付けられた可動子とを有し、
前記コントローラが、
前記遅れが生じているときに、前記転舵量センサにおける前記固定子若しくは前記可動子の取付の不具合、または、前記可動体動作機構のガタつきに起因して、前記転舵量センサの検出値が不適正であると認定するように構成された請求項1に記載の車両用ステアリングシステム。 - 前記コントローラが、
前記遅れが生じていないときに、前記動作変換機構のガタつきに起因して、前記第1モータ回転角センサの検出値および前記第2モータ回転角センサの検出値が不適正であると認定するように構成された請求項1または請求項2に記載の車両用ステアリングシステム。 - 前記コントローラが、前記検出値不適正認定において、
前記第1モータ回転角センサと前記第2モータ回転角センサとの一方の検出値と、前記転舵量センサの検出値とが整合しておらず、かつ、前記第1モータ回転角センサと前記第2モータ回転角センサとの他方の検出値と、前記転舵量センサの検出値とが整合している場合に、前記第1モータ回転角センサと前記第2モータ回転角センサとの前記一方の検出値が不適正であると認定するように構成された請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の車両用ステアリングシステム。 - 前記第1モータ回転角センサおよび前記第2モータ回転角センサの各々が、前記電動モータのハウジングに取り付けられた固定子と前記モータ回転軸に取り付けられた回転子とを有し、
前記コントローラが、
前記第1モータ回転角センサと前記第2モータ回転角センサとの前記一方における前記固定子若しくは前記回転子の取付の不具合に起因して、前記第1モータ回転角センサと前記第2モータ回転角センサとの前記一方の検出値が不適正であると認定するように構成された請求項4に記載の車両用ステアリングシステム。 - 前記コントローラが、
前記第1モータ回転角センサ,前記第2モータ回転角センサ,前記転舵量センサの各々がそれ自体に故障が生じていないことを前提として、前記検出値不適正認定を行うように構成された請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載の車両用ステアリングシステム。 - 前記コントローラが、
前記転舵量制御を、前記第1モータ回転角センサの検出値,前記第2モータ回転角センサの検出値,前記転舵量センサの検出値のいずれに基づいても行うことが可能とされており、
前記検出値不適正認定において不適正であると認定された前記第1モータ回転角センサの検出値,前記第2モータ回転角センサの検出値,前記転舵量センサの検出値のいずれかに基づくことなく、前記車輪の転舵量の制御を行うように構成された請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載の車両用ステアリングシステム。 - 前記モータ回転軸が前記転舵ロッドと平行となるように前記電動モータが配設されており、
前記動作変換機構が、前記転舵ロッドに設けられたねじと、そのねじと螺合するねじが設けられて前記転舵ロッドに外嵌するナットと、前記モータ回転軸の回転動作によって前記ナットを回転動作させるための伝達ベルトとを含んで構成された請求項1ないし請求項7のいずれか1つに記載の車両用ステアリングシステム。 - 前記可動体が回転軸であり、
前記可動体動作機構が、その回転軸に設けられたピニオンと、前記転舵ロッドに設けられてそのピニオンと噛合するラックとを含んで構成された請求項1ないし請求項8のいずれか1つに記載の車両用ステアリングシステム。
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