JPH10258750A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 副転舵制御系は、主転舵制御系の故障時に作
動させるため作動頻度が低く、主転舵制御系の故障時に
正常に作動しないおそれがあった。 【解決手段】 この操舵制御装置は副転舵制御系の異常
を判定する異常判定回路２７を備える。異常判定回路２
７は、エンジン始動時に、副転舵軸モータ制御回路２６
ｂから副転舵軸モータ１１ｂに駆動電流を供給させ、そ
の際のモータ電流、転舵反力Ｆ、転舵変位量Ｘをもと
に、副転舵制御系の異常を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵ハンドルの回
動に応じて転舵輪を転舵させる操舵制御装置に関し、特
に、操舵ハンドルに結合した操舵軸と転舵輪を転舵させ
る転舵機構とが機械的に分離され、これらの連結機構を
電気的制御装置で置換した操舵制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の操舵制御装置が例えば特開平５−
６９８３６に開示されており、図３にその構成の要部を
概略的に示す。操舵ハンドル１０１に連動して入力側ラ
ック１０２が軸方向に変位し、その変位量をポテンショ
メータ１０３で検出する。入力側ラック１０２と噛合す
る反力ピニオン１０５をモータ１０４によって回転駆動
することで、操舵ハンドル１０１に操舵反力が付与され
る。また、出力側ラック１０６と噛合するメインピニオ
ン１０７をメインモータ１０８によって回転駆動するこ
とで、出力側ラック１０６が変位して両側の操向車輪１
０９が転舵され、出力側ラック１０６の変位量はポテン
ショメータ１１０によって検出される。検出された各変
位量はメインコントローラ１１１に与えられ、メインコ
ントローラ１１１によって各モータ１０４、１０８の駆
動制御が行われる。また、この操舵制御装置は、出力側
ラック１０６と噛合するサブピニオン１１４を備えると
共に、このサブピニオン１１４を回転駆動するサブモー
タ１１３と、サブモータ１１３の駆動制御を行うサブコ
ントローラ１１２を備えている。そして、メインコント
ローラ１１１とメインモータ１０８で構成する主転舵制
御系に故障等が発生した場合には、サブコントローラ１
１２とサブモータ１１３とで構成する副転舵制御系によ
って転舵制御が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来では、このように
主転舵制御系の故障に備えて、副転舵制御系を設けてい
るが、主転舵制御系が希に故障した場合にのみ副転舵制
御系を作動させるため、副転舵制御系の作動頻度は低
い。このため、副転舵制御系に異常が発生しているか否
かは、主転舵制御系が故障の際に実際に副転舵制御系を
作動させるまで判別できないおそれがあった。

【０００４】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、副転舵制御系が正常に
作動することを予め判定し、主転舵制御系に故障が発生
した際には、確実に副転舵制御系を作動させることがで
きる操舵制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明にかかる
操舵制御装置は、操舵ハンドルの回動に連動して転舵輪
を転舵させる操舵制御装置において、操舵ハンドルと機
械的に分離され、転舵輪に連結された転舵手段と、転舵
手段を駆動する主駆動手段と、主駆動手段が作動不能の
際に前記転舵手段を駆動する副駆動手段と、副駆動手段
の駆動制御を行う制御手段と、エンジンの始動時に副駆
動手段及び制御手段について異常の有無を判定する異常
判定手段とを備えて構成する。

【０００６】エンジンの始動時に、異常判定手段によっ
て副駆動手段及び制御手段の異常の有無を判定する。こ
の異常判定は、例えば、副駆動手段が電動モータの場合
には、制御手段によって電動モータを所定時間作動させ
ることで、その際の電動モータの駆動電流の電流値レベ
ル、発生する転舵反力の大きさ、或いは転舵輪の変位量
などに基づいて判定することができる。また、副駆動手
段が油圧アクチュエータの場合には、油圧アクチュエー
タを制御手段によって所定時間作動させることで、その
際に発生する転舵反力の大きさ、或いは転舵輪の変位量
などに基づいて判定することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
添付図面を参照して説明する。

【０００８】図１に、本実施形態にかかる操舵制御装置
の構成を概略的に示す。この操舵制御装置は、運転者が
操作するマスタ部Ａ、車輪を操向させるスレーブ部Ｂ、
及び、マスタ部Ａとスレーブ部Ｂとを電気的に制御する
制御部Ｃで構成される。

【０００９】マスタ部Ａは、操舵ハンドル１が取り付け
られた操舵軸２と、操舵軸２を回転駆動する操舵軸モー
タ３とを備えると共に、操舵軸２には、操舵ハンドル１
の実操舵角Θを検出するための操舵角センサ４と、操舵
力Ｔを検出するための操舵力センサ５を設けている。

【００１０】スレーブ部Ｂは、転舵軸１３を変位駆動す
る際の駆動源となる主転舵軸モータ１１ａと副転舵軸モ
ータ１１ｂとを備えており、主転舵軸モータ１１ａと転
舵軸１３との間には、主転舵軸モータ１１ａの回転運動
を直線運動に変換して転舵軸１３を軸方向に変位させる
変換器１２ａを設けている。また、副転舵軸モータ１１
ｂと転舵軸１３との間には、副転舵軸モータ１１ｂの回
転運動を直線運動に変換して転舵軸１３を軸方向に変位
させる変換器１２ｂと、変換器１２ｂと転舵軸１３との
結合及び結合解除を行うクラッチ１９とを備えている。

【００１１】転舵軸１３の両端は、それぞれタイロッド
１５ａ，１５ｂ及びナックルアーム１６ａ，１６ｂを介
して操向車輪１４ａ，１４ｂに各々接続されており、転
舵軸１３が軸方向に沿って変位することで、その変位量
及び変位方向に応じて、各操向車輪１４ａ，１４ｂの転
舵がなされる機構となっている。タイロッド１５ａ，１
５ｂには、左右の操向車輪１４ａ，１４ｂからそれぞれ
タイロッド１５ａ，１５ｂに付与される軸力（転舵反
力）を検出する転舵反力センサ１８ａ，１８ｂが取り付
けられている。また、転舵軸１３には、この転舵軸１３
の変位量を検出する転舵変位量センサ１７が設けられて
おり、転舵軸１３の変位量を転舵変位量センサ１７で検
出することで、操向車輪１４ａ，１４ｂの実転舵量が検
知できる。

【００１２】制御部Ｃは、操舵軸モータ３の駆動制御を
行う操舵軸モータ制御回路２１、主転舵軸モータ１１ａ
又は副転舵軸モータ１１ｂの駆動制御を行う転舵軸モー
タ制御回路２６を備えており、各演算器から与えられる
演算結果をもとに、両モータの駆動制御を実施する。

【００１３】転舵軸モータ制御回路２６は、主転舵軸モ
ータ１１ａの駆動制御を行う主転舵軸モータ制御回路２
６ａと、副転舵軸モータ１１ｂの駆動制御を行う副転舵
軸モータ制御回路２６ｂとの２系統の制御回路を備えて
おり、主転舵軸モータ制御回路２６ａと主転舵軸モータ
１１ａとで構成する主転舵制御系に故障が発生した場合
に、副転舵軸モータ制御回路２６ｂと副転舵軸モータ１
１ｂとで構成する副転舵制御系を作動させ、転舵制御を
継続する機構となっている。

【００１４】このように２系統の制御系を備える転舵軸
モータ制御回路２６には、転舵変位量演算器２２、目標
制御量演算器２５の演算結果が与えられる。転舵変位量
演算器２２は、転舵変位量センサ１７の検出結果をもと
に転舵軸１３の変位量を転舵変位量Ｘとして求めると共
に、転舵変位量Ｘに比例する制御量ｂＸ（ｂは操舵変位
キ゛ヤ比に相当する係数）に応じた制御量信号を出力す
る。目標制御量演算器２５は、操舵角センサ４で検出さ
れた操舵角Θから、転舵制御、すなわち操舵角に対応す
るように操向車輪１４ａ，１４ｂを転舵させる際の目標
となる目標制御量θを演算し、目標制御量θに応じた制
御量信号を出力する。目標制御量演算器２５で演算され
た目標制御量θと転舵変位量演算器２２で演算された制
御量ｂＸとは、ともに転舵軸モータ制御回路２６に与え
られる。転舵軸モータ制御回路２６は、与えられた目標
制御量θと制御量ｂＸとをもとに、操向車輪１４ａ，１
４ｂの転舵量が目標制御量θとなるように主転舵軸モー
タ１１ａ或いは副転舵軸モータ１１ｂの駆動制御を行
う。すなわち、転舵軸１３の制御変位量Ｍｓを（１）式
によって算出し、制御変位量Ｍｓに応じた駆動電流を主
転舵軸モータ１１ａ或いは副転舵軸モータ１１ｂに出力
する。なお、（１）式中、Ｇｓは転舵制御信号のゲイン
を示すゲイン係数である。

【００１５】 Ｍｓ＝Ｇｓ・（θ−ｂＸ） …（１） また、操舵軸モータ制御回路２１には、操舵力演算器２
３と転舵反力演算器２４との演算結果が与えられる。操
舵力演算器２３は、操舵力センサ５の検出結果をもとに
操舵軸２に付与された操舵力Ｔを演算すると共に、操舵
力Ｔが付与された方向に操舵軸２を回転させるための制
御量ａＴ（ａは操舵力ギヤ比に相当する係数）に応じた
制御量信号を出力する。転舵反力演算器２４は、ローパ
スフィルタ１９ａ，１９ｂを通過した転舵反力センサ１
８ａ，１８ｂの検出信号を基に、転舵軸１３に付与され
た転舵反力Ｆを演算し、転舵反力Ｆに応じた反力信号を
出力する。操舵軸モータ制御回路２１は、これら操舵力
演算器２３及び転舵反力演算器２４から与えられる信号
をもとに、操舵軸モータ３の回転制御量Ｍｍを下記の
（２）式によって算出し、回転制御量Ｍｍに応じた駆動
電流を操舵軸モータ３に出力する。なお、（２）式中、
Ｇｍは出力信号のゲインを示すゲイン係数である。

【００１６】 Ｍｍ＝Ｇｍ・（ａＴ−Ｆ） …（２） さらに制御部Ｃは、副転舵軸モータ制御回路２６ｂと副
転舵軸モータ１１ｂとで構成する副転舵制御系に異常が
発生しているか否かを判定する異常判定回路２７を備え
ている。この異常判定回路２７は、イグニッションスイ
ッチがオンされると、副転舵軸モータ制御回路２６ｂを
作動させ、所定の短い時間、副転舵軸モータ１１ｂに駆
動電流を供給する。この駆動電流の大きさは、操向車輪
１４ａ，１４ｂと路面との摩擦力等によって操向車輪１
４ａ，１４ｂがほとんど転舵されないような大きさに設
定されている。このような大きさの駆動電流が副転舵軸
モータ１１ｂに供給されると、操向車輪１４ａ，１４ｂ
は転舵されないが、転舵反力Ｆや転舵軸１３の微少な変
位量Ｘが発生する。そこで、異常判定回路２７は、この
とき駆動電流として与えられるモータ電流の電流値Ｉ
２、転舵変位量センサ１７で検出される転舵軸１３の変
位量Ｘ、転舵反力センサ１８ａ，１８ｂで検出される転
舵反力Ｆの各値をもとに、この副転舵制御系に異常が発
生しているか否かを判定する。

【００１７】ここで、異常判定回路２７で実施される異
常判定処理について、図２のフローチャートをもとに説
明する。

【００１８】まず、ステップ１００（以下、「ステッ
プ」を「Ｓ」と記す）において、イグニッションスイッ
チがオンされたか否かが判断される。イグニッションス
イッチがオンされると（Ｓ１００で「Ｙｅｓ」）、Ｓ１
０２に進んでクラッチ１９を作動させて変換器１２ｂと
転舵軸１３とを連結し、副転舵軸モータ１１ｂによって
転舵軸１３を駆動可能な状態とする。

【００１９】続くＳ１０４において、副転舵軸モータ制
御回路２６ｂを作動させて、副転舵軸モータ１１ｂに対
し、所定の短い時間、駆動電流を供給する。続くＳ１０
６では、このとき副転舵軸モータ１１ｂに流れるモータ
電流Ｉ２と、各センサで検出された転舵反力Ｆ及び転舵
変位量Ｘの値とをそれぞれ読み込む。

【００２０】続くＳ１０８では、読み込まれた各値をも
とに、まず、モータ電流Ｉ２の値が所定の判定基準値Ａ
よりも大であるか、又は、モータ電流Ｉ２の値がほぼゼ
ロであるかが判断される。モータ電流Ｉ２＞判定基準値
Ａであれば、副転舵軸モータ１１ｂがロックされた状態
かショートしていると判断でき、また、モータ電流Ｉ２
≒０であれば、モータのコイル等が断線していると判断
できる。このような場合には（Ｓ１０８で「Ｙｅ
ｓ」）、Ｓ１１０に進んで副転舵制御系に異常があると
判定し、副転舵制御系の異常を示すランプを点灯させる
などの警報処理を行う。

【００２１】Ｓ１０８でいずれもＮＯと判定された場合
には、Ｓ１１２に進んで転舵反力Ｆの値を所定の判定基
準値Ｂと比較する。その結果、転舵反力Ｆ＜判定基準値
Ｂであれば（Ｓ１１２で「Ｙｅｓ」）、軸力変化がない
ため、変換器１２ｂか副転舵制御系自体に異常があり、
この場合もＳ１１０に進んで副転舵制御系に異常がある
と判定する。

【００２２】Ｓ１１２でＮＯと判定された場合には、Ｓ
１１４に進んで転舵変位量Ｘの値を所定の判定基準値Ｃ
と比較する。その結果、転舵変位量Ｘ＜判定基準値Ｃで
あれば（Ｓ１１４で「Ｙｅｓ」）、転舵軸１３の変位が
ないため、変換器１２ｂか副転舵制御系自体に異常があ
り、この場合もＳ１１０に進んで副転舵制御系に異常が
あると判定する。

【００２３】これに対し、Ｓ１１４でＮ０と判定された
場合には、Ｓ１０８、Ｓ１１２及びＳ１１４の判定基準
をいずれもクリアしており、この場合には副転舵制御系
の異常が検出されないため、Ｓ１１６に進んで、副転舵
制御系は正常であると判定する。

【００２４】以上のような異常判定処理が終了した後、
Ｓ１１８に進んで、クラッチ１９をオフさせ、変換器１
２ｂと転舵軸１３との連結を解除して、再び主転舵制御
系によって転舵制御が可能な状態とする。

【００２５】次に、この操舵制御装置の動作を概略的に
説明する。なお、以下では主転舵制御系によって転舵制
御がなされる場合を例に説明するが、主転舵制御系が故
障の場合には、副転舵制御系によって同様な制御処理が
なされる。

【００２６】車両が直進している状態から操舵ハンドル
１が回転されると、このときの操舵角Θに応じた目標制
御量がθであるとすると、式（１）により制御変位量Ｍ
ｓが生じ、主転舵軸モータ制御回路２６ａから主転舵軸
モータ１１ａに対して、制御変位量Ｍｓに応じた駆動電
流が供給される。この駆動電流によって主転舵軸モータ
１１ａが作動し、転舵軸１３が変位して操向車輪１４
ａ，１４ｂが転舵される。この操向車輪１４ａ，１４ｂ
の実転舵量に対応する転舵変位量Ｘが転舵変位量演算器
２２を介して主転舵軸モータ制御回路２６ａに与えら
れ、前出の（１）式に基づいて主転舵軸モータ１１ａの
フィードバック制御がなされる。そして、θ≒ｂＸとな
った時点で主転舵軸モータ１１ａの動作が停止する。

【００２７】一方、操向車輪１４ａ、１４ｂが転舵され
ると転舵反力Ｆが発生するため、操舵軸モータ制御回路
２１には、この転舵反力Ｆを示す信号と操舵力Ｔに応じ
た制御量ａＴとが与えられ、前出の（２）式により回転
制御量Ｍｍが演算される。そして、操舵軸モータ制御回
路２１から操舵軸モータ３に対し、回転制御量Ｍｍに応
じた駆動電流が供給され、操舵軸モータ３の駆動制御、
すなわち操舵軸２に与えられる反力制御がなされる。そ
して、ａＴ≒Ｆとなった時点で操舵軸モータ３の動作が
停止する。

【００２８】この後、この反力を上回る操舵力Ｔで操舵
ハンドル１を回すと、操舵軸２の回転角が増加するため
目標制御量θも増加する。このため、（１）式における
制御変位量Ｍｓが増加して転舵軸１３が変位駆動され
る。転舵軸１３が変位すると転舵反力Ｆが増大するた
め、（２）式における回転制御量Ｍｍが変化して、操舵
反力が増大するように操舵軸モータ３が再び回転駆動さ
れる。この動作の繰り返しにより、操舵ハンドル１の舵
角に対応した操向車輪１４ａ，１４ｂの転舵角が得られ
ると共に、転舵反力に応じた操舵反力が得られる。な
お、操舵ハンドル１を戻す際にも同様に、操舵ハンドル
１の戻し回転角に対応して操向車輪１４ａ、１４ｂの転
舵角が追従すると共に、操舵ハンドル１の操舵力Ｔも転
舵反力Ｆに対応して減少する。

【００２９】以上説明した実施形態では、転舵軸１３を
変位駆動する駆動源として、主転舵軸モータ１１ａ及び
副転舵軸モータ１１ｂの電動モータを例示したが、この
例に限定するものではなく、例えば、主転舵軸モータ１
１ａ及び副転舵軸モータ１１ｂに変えて、主油圧アクチ
ュエータ及び副油圧アクチュエータで構成することも可
能である。この場合、副転舵制御系の異常判定は、図２
のＳ１０８を削除し、Ｓ１１２で転舵反力Ｆの値を所定
の判定基準値Ｂと比較し、また、Ｓ１１４で転舵変位量
Ｘの値を所定の判定基準値Ｃと比較すればよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる操
舵制御装置によれば、異常判定手段によって、エンジン
の始動時に副駆動手段及び制御手段について異常の有無
を判定することとしたので、エンジン始動の際に毎回、
副転舵制御系の異常の有無を判定できるため、副転舵制
御系が正常に作動することを予め判定することが可能と
なる。これにより、走行中、主転舵制御系に故障が発生
した際には、確実に副転舵制御系を作動させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態にかかる操舵制御装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】異常判定回路で行われる判定処理を示すフロー
チャートである。

【図３】従来の操舵制御装置を概略的に示す構成図であ
る。

【符号の説明】

Ａ…マスタ部、Ｂ…スレーブ部、Ｃ…制御部、１…操舵
ハンドル、２…操舵軸、３…操舵軸モータ、４…操舵角
センサ、５…操舵力センサ、１１ａ…主転舵軸モータ、
１１ｂ…副転舵軸モータ、１３…転舵軸、１４ａ，１４
ｂ…操向車輪（転舵輪）、２１…操舵軸モータ制御回
路、２５…目標制御量演算器、２６…転舵軸モータ制御
回路、２６ａ…主転舵軸モータ制御回路、２６ｂ…副転
舵軸モータ制御回路、２７…異常判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵ハンドルの回動に連動して転舵輪を
   転舵させる操舵制御装置において、 前記操舵ハンドルと機械的に分離され、転舵輪に連結さ
   れた転舵手段と、前記転舵手段を駆動する主駆動手段
   と、前記主駆動手段が作動不能の際に前記転舵手段を駆
   動する副駆動手段と、前記副駆動手段の駆動制御を行う
   制御手段と、エンジンの始動時に前記副駆動手段及び前
   記制御手段について異常の有無を判定する異常判定手段
   とを備える操舵制御装置。