JPH06127417A - ４輪操舵装置のセンサ故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、特にステアリングセンサの故障診
断を適確に行わせる４輪操舵装置のセンサ故障診断装置
を提供することを目的とする。 【構成】ステアリングセンサから１／４の位相差のＡ
相、Ｂ相信号と中立位置に対応するＺ相信号を出力し、
ステップ102 でステアリング位置を求める。ステップ10
3 でステアリング値の振幅１ＬＳＢ振動あるいは固定を
判定し、ステアリング値が振動もしくは固定で異常また
はドライバのその様な操作のいずれか判定されたときに
は、ステップ104 でＺ信号の到来を監視しステップ105
でステアリング故障の第１の判定を行う。ステップ103
でＡ、Ｂ相が異常の可能性がないと判断されるとステッ
プ107 でステアリング中立位置通過を検知し、ステップ
108 でＺ相信号の欠落を検知したときに、ステップ105
で第２の故障判定を行う。この第１、第２の故障判定の
ない状態でステップ109 〜111 で後輪操舵を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に後輪操舵制御に
おいて重要なステアリングセンサの故障を適確に診断す
る４輪操舵装置のセンサ故障診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の４輪操舵装置にあっては、前輪を
操舵するステアリングの操作角度と車速との関係から後
輪操舵角目標を算出し、この後輪操舵角目標に基づいて
後輪操舵機構を駆動する駆動源を制御するようにしてい
る。したがって、この様な４輪操舵装置においては車速
センサと共にステアリングの操作角度を検出するステア
リングセンサが重要な構成要素となるものであり、もし
このステアリングセンサに故障が生じた場合には、後輪
操舵角目標が異常となる問題が発生する。

【０００３】したがって、この様な４輪操舵装置におい
ては、例えばステアリングセンサに故障が生じたような
場合には、速やかにこの故障を検出すると共に、ステア
リングセンサからの検出信号に基づく後輪操舵を停止
し、後輪の舵角が安全サイドの中立位置に設定、または
舵角が小さい場合はその舵角に固定されるようにしてい
る。

【０００４】この様な安全制御のためにステアリングセ
ンサの故障を判定する必要があるものであるが、ステア
リングセンサの故障診断手段として、例えば特開平３−
１１４９７３号に示される４輪操舵装置においては、前
輪の操舵角センサ（ステアリングセンサに相当）からの
出力信号が一定時間変化しないときにセンサ故障と判断
する方式が提案されている。しかし、この様な故障診断
手段では、センサが異常状態となってから所定の時間が
経過しないとこれを故障と診断することができず、また
ドライバがこの一定時間の範囲でステアリングを固定し
ている場合においても、センサ故障と誤った診断がされ
ることがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特に一定期間待機すること
なく、特にステアリングセンサの故障が正確に診断でき
るようにして、４輪操舵における後輪操舵制御が安全且
つ確実に行えるようにした４輪操舵装置のセンサ故障診
断装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る４輪操舵
装置のセンサ故障診断装置は、ステアリングセンサにお
いて、ステアリングの回転に伴い１／４周期の位相ずれ
が設定されるＡ相およびＢ相信号が出力されると共に前
記ステアリングの１回転に対応してＺ相信号を出力する
ように構成し、前記Ａ相信号およびＢ相信号の少なくと
も一方が一定となる状態を固定検出手段で検出すると共
に、Ｚ相検出手段で前記ステアリングの中立位置を検出
するもので、第１の故障判定手段で前記固定検出手段か
らの検出信号が存在し且つ前記Ｚ相検出手段でＺ相が検
出されたときにステアリングセンサ故障を判断する。さ
らに中立位置通過検出手段で前記ステアリングの中立位
置通過を検出し、前記固定検出手段でＡ相もしくはＢ相
の信号が固定ではないと判断された状態で且つ前記中立
位置通過検出手段でステアリングの中立位置通過が検出
された状態で、前記Ｚ相信号の不存在を判別してステア
リング故障の第２の判定を行わせる。

【０００７】

【作用】この様に構成される４輪操舵装置のセンサ故障
診断装置にあっては、ステアリングセンサから出力され
るＡ相、Ｂ相、およびＺ相の信号を用いて、このステア
リングセンサの故障を診断しているもので、まずＡ相お
よびＢ相の信号の少なくとも一方が固定状態となる故障
状態を固定検出手段において検出し、この故障検出状態
がＺ相信号が出力されるときに継続されていると判断さ
れたとき、ステアリングセンサを故障と判断している。
また、前記固定検出手段においてＡ相およびＢ相の信号
が正常と判断された場合においても、これらＡ相および
Ｂ相の信号に基づいてステアリングが中立位置を通過し
たと判断されたときにＺ相信号の存在を判定し、Ｚ相信
号の欠落によってステアリング故障を判定している。す
なわち、ステアリングセンサからのＡ、Ｂ、およびＺ相
信号に基づいてステアリングセンサの故障が診断され、
後輪舵角が小さい場合はその舵角で固定または中立位置
に設定されるもので、４輪操舵装置の信頼性が効果的に
確保される。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は４輪操舵のシステム構成を示すもの
で、ステアリング11によって前輪12が操舵されるように
すると共に、後輪13は後輪操舵機構14によって操舵され
るように構成され、後輪操舵機構14は電動モータ15を駆
動源として備えている。そして、この電源モータ15は電
子制御ユニット（ＥＣＵ）16からの指令によって回転制
御されるもので、後輪操舵はＥＣＵ16において求められ
た後輪操舵角目標にしたがって実行されるようになって
いる。

【０００９】ここで、後輪操舵機構14には後輪舵角セン
サ17が設けられ、また電動モータ15にはモータ回転角セ
ンサ18が設けられて、これらセンサ17および18からの検
出信号はＥＣＵ16に供給され、後輪13が後輪操舵角目標
に対応して操舵制御されるようする。

【００１０】ステアリング11にはステアリングセンサ19
が設けられ、またこの車両には車速センサ20が設定され
るもので、このステアリングセンサ19からのステアリン
グ角検出信号、および車速センサ19からの車速信号はＥ
ＣＵ16に入力され、このＥＣＵ16においてはステアリン
グ操舵角情報並びに車速情報に基づいて、後輪13の操舵
角目標を演算する。21はＥＣＵ16において例えばセンサ
類の異常が検出されたときにドライバに対して警告を発
する警告ランプである。

【００１１】図２は４輪操舵システムにおける後輪操舵
制御部の構成を示すもので、マイクロコンピュータ等に
よって構成されるＥＣＵ16を備え、このＥＣＵ16にはス
テアリングセンサ19からの検出信号、および車速センサ
20からの検出信号が供給される。ここで、車速センサ20
は例えばリードスイッチによって構成され、車輪の回転
に伴って回転される磁極が近接通過する毎にパルス状信
号を出力し、ＥＣＵ16においてこれを計数することによ
り車速が読み取られるようにしている。

【００１２】このＥＣＵ16は電動モータ15を制御し、後
輪操舵機構14によって後輪を操舵するもので、この後輪
操舵機構に対応してモータ回転角センサ18、さらに後輪
舵角センサ17からの検出信号がＥＣＵ16に対して入力さ
れ、このＥＣＵ11で演算した後輪操舵角目標に対応し電
動モータ15に制御電力が供給されるようにする。ここ
で、この電動モータ15に対する電源回路には、ＥＣＵ16
からの指令で制御されるモータリレー26が設けられ、こ
のリレー26が図の状態から切換えられたときに電動モー
タ15の両極が短絡され、回生制動がかけられるようにし
ている。

【００１３】ここで使用されるステアリングセンサ19
は、インクリメント式に構成される。図３はその構成を
示すもので、ステアリング軸31と一体的に回転される円
盤32を備え、この円盤32には軸31を中心とする円周に沿
って、等間隔で多数のスリット331 、332 、…が形成さ
れている。また、この円盤32の外周の一か所には切り欠
き34が形成されるもので、この円盤32の外周の一部を取
り囲むようにして検出読取り器35が設定される。

【００１４】図４の（Ａ）は円盤32の一部を拡大して示
すもので、スリット331 、332 、…はそのそれぞれの周
方向の長さと相互間隔が等しく設定されるもので、例え
ばスリット331 の後縁のＡ点、およびスリット332 と33
3 との中間位置のＢ点に対応して、検出読取り器35のフ
ォトインタラプタが設定されるようにする。具体的に
は、スリット331 、332 、…の配置周期が角度θで設定
されたとすると、Ａ点およびＢ点の角度差が“θ＋θ／
４”に設定されるようにする。

【００１５】この様に検出読取り器35のフォトインタラ
プタが設定されると、Ａ点およびＢ点それぞれからのＡ
相信号およびＢ相信号は、同図の（Ｂ）で示すようにそ
れぞれθ／２のパルス幅で発生され、このＡおよびＢ相
検出信号の間にθ／４の位相差が存在するようになる。
また、切り欠き34に対応して円盤32の１回転、すなわち
ステアリングの１回転に対応して１つのＺ相信号が検出
されるもので、このＺ相信号はステアリングの中立位置
で出力されるように設定されている。

【００１６】この様なステアリングセンサ19において、
ステアリング11の正回転および逆回転に対応してＡ相信
号およびＢ相信号が図５で示すように発生される。そし
て、例えばＡ相信号がローレベルの状態でＢ相信号が立
下がるとき、およびＢ相信号がハイレベルの状態でＡ相
信号が立下がるときに、ステアリング角度を示すステア
リングカウンタのカウントアップ（インクリメント）信
号が発生され、ステアリング角がその計数値に対応して
出力され、ステアリングの正転時にはその計数値が上昇
するようになる。

【００１７】また、その逆に例えばＡ相信号がハイレベ
ルでＢ相信号が立ち下がるとき、およびＢ相信号がロー
レベルでＡ相信号が立下がったときに、ステアリングカ
ウンタのカウントダウン（デクリメント）信号が発生さ
れ、ステアリングの逆転時にはその計数値が減少される
ようになり、ステアリングカウンタの計数値に基づいて
ステアリング角度が求められるようになる。

【００１８】この様なステアリングセンサ19において、
Ａ相あるいはＢ相が故障したとすると、その故障した方
からの検出信号が図４の（Ｂ）で示したように変化する
ことがなく、ローレベルもしくはハイレベルに固定され
た状態となって、ステアリング11を回してもその固定信
号は変化しない。

【００１９】具体的にはＡ相が正常であり、Ｂ相が故障
した場合、Ａ相信号はパルス状に変化して立上がりおよ
び立下がり部が存在するが、Ｂ相信号は固定状態で変化
しない。したがって、Ａ相信号の立上がりおよび立下が
りにそれぞれ対応してインクリメントおよびデクリメン
トの信号が交互に発生され、図６で示すように振幅１Ｌ
ＳＢ（すなわち±１）の振動信号が得られるようにな
り、ステアリングを操作したにもかかわらず、この振幅
１ＬＳＢの振動信号しか得られなくなる。また、Ａ相お
よびＢ相が共に故障した場合には、Ａ相信号およびＢ相
信号が共にハイもしくはローレベルに固定される。

【００２０】図７はステアリングセンサ19の故障診断を
行うＥＣＵ16における処理の流れを示すもので、まずス
テップ101 においてモータリレー26を図２の状態にオン
し、ステップ102 においてステアリングセンサ19からの
Ａ、Ｂ、およびＺ相信号を読み込んで、ステアリング11
の操舵角を算出する。このようにしてステアリングセン
サ19からのＡ、Ｂ、およびＺ相信号が読み込まれたなら
ば、これらの読み込み信号に基づいて得られるステアリ
ング値が振幅１ＬＳＢの振動であるか、あるいは固定で
あるかをステップ103 で判定する。

【００２１】このステップ103 でステアリング値が１Ｌ
ＳＢの振動あるいは固定である場合には、ステアリング
センサ19のＡ相あるいはＢ相が故障しているか、または
ドライバがその様に操作している状態であり、また固定
である場合はＡおよびＢ相が共に故障しているかまたは
ドライバがステアリングを固定している状態であり、こ
のステップ103 においてステアリングセンサ19のＡ相も
しくはＢ相の異常と疑われる可能性が推測できる。ただ
し、ドライバが実際にその様に操作している場合もある
から、次のステップ104 で異常がどうかの判別を行うこ
とになる。

【００２２】ステップ103 でセンサ19のＡもしくはＢ相
の異常と疑われる可能性が推測されたならば、次のステ
ップ104 でステアリングセンサ19からのＺ相信号を監視
し、Ｚ相のパルス信号が到来したと判定されたときは、
ステップ105 でステアリングセンサ19に故障が発生した
とする第１の故障判定を行う。そして、ステップ106で
電動モータ15の停止指令を出してモータリレー26を切り
換えてオフ制御し、電動モータ15に回生制動を作用させ
て停止させる。したがって、後輪13の操舵角はこの状態
で舵角が保持される。

【００２３】ステップ103 でステアリングセンサ19から
のＡ相およびＢ相信号に異常と疑われる可能性がないと
判定されたときは、ステップ107 に進んでステアリング
値が中立位置を通過したか否かを判定する。ステアリン
グ値の中立位置は、Ａ相およびＢ相信号を用いた図５で
示したような計数動作によって判定できるもので、この
ステップ107 でステアリング値が中立位置を通過したと
判定されたときにステップ108 でステアリングセンサ19
からのＺ相信号を監視する。

【００２４】このステップ108 で、ステアリング値が中
立位置を通過したにもかかわらずＺ相信号パルスが到来
しない場合には、ステアリングセンサ19のＺ相に異常が
存在するものであり、この場合にはステップ105 に進ん
でステアリングセンサ19のＺ相故障と認定する第２の故
障判断が行われる。ステップ107 でＺ相パルスの到来が
検知されたならば、ステアリングセンサ19が正常に作動
していると判断し、ステップ109 に進んで車速センサ20
を読み込み、さらにステップ110 でステアリング値と車
速とに基づいて後輪操舵角目標を演算し、この後輪操舵
のための電動モータ15の目標回転角を設定する。その
後、ステップ111 で電動モータ15をその目標値に対応し
て回転制御し、後輪操舵を実行させる。

【００２５】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る４輪操舵装
置のセンサ故障診断装置によれば、Ａ相、Ｂ相、および
Ｚ相信号を出力するインクリメント式のステアリングセ
ンサからの検出信号を用いて、このステアリングセンサ
自体の故障が確実に診断できるものであり、ドライバの
運転状況にかかわらず信頼性をもってステアリングセン
サの故障診断が行える。このため、４輪操舵の信頼性が
確実に向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る４輪操舵装置を備え
た車両のシステム構成を示す図。

【図２】上記４輪操舵装置における後輪操舵を行うシス
テムを説明する構成図。

【図３】（Ａ）は上記後輪操舵において使用されるステ
アリングセンサを説明する側面図、（Ｂ）は正面図。

【図４】（Ａ）は上記ステアリングセンサを構成する円
盤の一部を取り出して示す図、（Ｂ）はこのステアリン
グセンサからのＡ、Ｂ、およびＺ相信号を説明する図。

【図５】Ａ相およびＢ相信号に基づくステアリング角計
数の状態を説明する図。

【図６】同じくＡもしくはＢ相故障の場合に得られる振
動信号を示す図。

【図７】ステアリングセンサの故障診断処理を説明する
フローチャート。

【符号の説明】

11…ステアリング、12…前輪、13…後輪、14…後輪操舵
機構、 15…電動モータ、16…電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）、17…後輪操舵角センサ、18…モータ回転角セン
サ、19…ステアリングセンサ、20…車速センサ、26…モ
ータリレー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 隆史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングの回転に伴い１／４周期の
   位相ずれが設定されるＡ相およびＢ相信号と共に、前記
   ステアリングの１回転に対応してＺ相信号を出力するス
   テアリングセンサと、 前記Ａ相信号およびＢ相信号の少なくとも一方が、前記
   ステアリングの操作にもかかわらず一定となる状態を検
   出する固定検出手段と、 前記Ｚ相信号に基づき前記ステアリングの中立位置を検
   出するＺ相検出手段と、 前記固定検出手段で前記Ａ相もしくはＢ相の少なくとも
   一方が一定となる状態が検出され、且つ前記Ｚ相検出手
   段でＺ相が検出さた状態でステアリングセンサ故障を判
   断する第１の故障判定手段と、 前記Ａ相およびＢ相信号に基づき前記ステアリングの中
   立位置通過を検出する中立位置通過検出手段と、 前記固定検出手段でＡ相もしくはＢ相の信号が固定では
   ないと判断された状態で且つ前記中立位置通過検出手段
   でステアリングの中立位置通過が検出された状態で前記
   Ｚ相信号の不存在を判別し、ステアリング故障を判断す
   る第２の故障判定手段と、 を具備したことを特徴とする４輪操舵装置のセンサ故障
   診断装置。