JP2003146229A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵手段の操作位置を検出する操舵角セン
サ、操舵手段に疑似反力を加える反力モータを２重系と
することなく、これらのフェイル発生時の操舵を可能と
する。 【解決手段】 操舵手段としてのステアリングホイール
２に反力を加える反力モータＭ₃ に付設された回転角セ
ンサ24の検出値を累積してステアリングホイール２の操
舵角を算出しておき、操舵角センサ23のフェイル時に
は、算出された操舵角に基づいて舵取機構１に操舵力を
加える操舵モータＭ₁ を制御する。また．反力モータＭ
₃ からステアリングホイール２への伝動系に電磁クラッ
チ22を介装し、反力モータＭ₃ のフェイル時には、電磁
クラッチ22を遮断してステアリングホイール２の操作を
可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転者により行わ
れるステアリングホイール等の操舵手段の操作に応じて
車両を操舵せしめるための車両用操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の操舵は、車室の内部において運転
者によりなされる操舵手段の操作（一般的にはステアリ
ングホイールの回転操作）を、舵取り用の車輪（一般的
には前輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機
構に伝えて行われる。

【０００３】このような操舵を行わせるための操舵装置
として、近年、車室内部の操舵手段を車室外部の舵取機
構から機械的に分離して配すると共に、舵取機構の一部
に操舵用のアクチュエータを付設し、この操舵アクチュ
エータの動作を前記操舵手段の操作に応じて制御し、舵
取機構に操舵力を加えて操舵を行わせる構成とした分離
型の操舵装置が、例えば、本願出願人による特開平10−
218000号公報等に提案されている。

【０００４】この操舵装置は、操舵手段の操作量と操舵
アクチュエータの動作量との対応関係を機械的な制約を
受けずに設定することができ、車速の高低、旋回速度、
加減速の有無等、走行状態に応じた操舵特性の変更制御
に柔軟に対応し得るという利点を有し、また、操舵手段
と舵取機構とを連結する連結部材が不要であり、操舵手
段の構成及び配置の制限がなく、車室内部のレイアウト
の自由度が増すという利点を有する等、一般的な操舵装
置では得難い多くの利点を有しており、自動車技術の発
展のために有用なものとして注目されている。

【０００５】なお、前記操舵アクチュエータとしては、
操舵特性の変更制御の容易性を考慮して電動モータ（操
舵モータ）が用いられており、該操舵モータは、操舵手
段の操作位置を検出する操舵角センサの検出角度と、舵
取機構の動作位置を検出する実舵角センサの検出角度と
の偏差に基づいてフィードバック制御されている。ま
た、操舵手段には反力モータが付設されており、この反
力モータを、操舵に伴って舵取機構に加わる操舵反力を
検出する反力センサの検出結果に基づいて駆動制御し、
前記操舵手段に擬似反力を加えて、非分離型の舵取装置
と同等の操舵感が得られるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、以上の如く構成
された分離型の操舵装置において、操舵手段に付設され
る操舵角センサは、操舵モータの制御に用いられる重要
なセンサであり、該操舵角センサがフェイル状態に陥っ
た場合、運転者の意志と異なる操舵がなされる虞れがあ
る。

【０００７】そこで従来においては、前記特開平10−21
8000号公報に開示されているように、前記操舵角センサ
を２つ備え、これらのフェイルの有無を逐次判定して、
一方がフェイル状態にあると判定された場合、他方の検
出結果に基づいて操舵モータの制御を継続して操舵に支
障を来さないようにしているが、２つの操舵角センサの
配設のために操舵手段の構造が複雑となり、また、装置
コストの上昇を招来するという問題があった。

【０００８】また一方、操舵手段に疑似反力を付与する
反力モータが、モータロック等のフェイル状態に陥った
場合、該反力モータの存在が操舵手段の操作を阻害し、
運転者の意志通りの操舵が行えなくなるという問題があ
る。

【０００９】この問題は、前記操舵角センサのフェイル
対策と同様に、反力モータを２つ備え、一方のフェイル
時に他方を用いる構成により解消し得るが、操舵手段の
構造が一層複雑となり、装置コストの更なる上昇を招来
することとなる。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵手段の操作位置を検出する操舵角センサ又
は操舵手段に疑似反力を加える反力モータを２重系とす
ることなく、これらのフェイル発生時に操舵を可能とし
得る車両用操舵装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明に係る
車両用操舵装置は、操舵手段の操作位置を検出する操舵
角センサと、前記操舵手段から機械的に分離された舵取
機構に加わる操舵反力を検出する反力センサとを備え、
前記操舵角センサの検出結果に基づいて舵取機構に付設
した操舵アクチュエータを制御し、前記操舵手段の操作
に対応する操舵を行わせると共に、前記反力センサの検
出結果に基づいて操舵手段に付設した反力モータを制御
し、前記操舵手段に疑似反力を加えるようにした車両用
操舵装置において、前記反力モータの回転角度を検出す
る回転角センサと、該回転角センサの検出値を累積して
前記操舵手段の操作位置を算出する操舵角算出手段と、
前記操舵角センサのフェイルの有無を判定するセンサフ
ェイル判定手段と、該センサフェイル判定手段によりフ
ェイル判定がなされたとき、前記操舵角算出手段の算出
結果に基づいて前記操舵アクチュエータを制御する制御
手段とを備えることを特徴とする。

【００１２】本発明においては、操舵手段に疑似反力を
付与する反力モータが操舵手段の操作に応じて回転する
ことを利用し、前記反力モータに回転角度を検出する回
転角センサを備え、該回転角センサの検出値を逐次累積
して操舵手段の操作位置を算出しておき、操舵角センサ
のフェイル発生時には、回転角センサの検出値から算出
された操舵手段の操作位置を用いて操舵アクチュエータ
を制御し、運転者の意志に沿った操舵を行わせる。反力
モータとしてブラシレスモータを用いる場合、該モータ
の制御のために前記回転角センサは不可欠であり、フェ
イル対策のために専用のセンサを備える必要はない。ま
た、操舵手段としてステアリングホイールを用いた場
合、前記回転角センサの検出値を累積して算出されるス
テアリングホイールの操作角度は、これとは異なる位置
にて操舵角センサにより検出される操作角度との偏差を
利用して、反力モータの制御に必要なステアリングホイ
ールに加えられる操舵トルクの算出に用いることができ
る。

【００１３】また本発明の第２発明に係る車両用操舵装
置は、操舵手段の操作位置を検出する操舵角センサと、
前記操舵手段から機械的に分離された舵取機構に加わる
操舵反力を検出する反力センサとを備え、前記操舵角セ
ンサの検出結果に基づいて舵取機構に付設した操舵アク
チュエータを制御し、前記操舵手段の操作に対応する操
舵を行わせると共に、前記反力センサの検出結果に基づ
いて操舵手段に付設した反力モータを制御し、前記操舵
手段に疑似反力を加えるようにした車両用操舵装置にお
いて、前記反力モータから前記操舵手段への伝動系に介
装されたクラッチと、前記反力モータのフェイルの有無
を判定するモータフェイル判定手段と、該モータフェイ
ル判定手段によりフェイル判定がなされたとき、前記ク
ラッチを遮断制御するクラッチ制御手段とを備えること
を特徴とする。

【００１４】本発明においては、操舵手段に疑似反力を
加える反力モータから操舵手段への伝動系にクラッチを
配し、前記反力モータのフェイル発生時には、前記クラ
ッチを遮断動作せしめてフェイル状態にある反力モータ
を操舵手段から切り離し、操舵手段の操作を阻害しない
ようにし、反力の非付与下にある操舵手段の操作により
運転者の意志に沿った操舵を可能とする。

【００１５】また本発明の第３発明に係る車両用操舵装
置は、操舵手段の操作位置を検出する操舵角センサと、
前記操舵手段から機械的に分離された舵取機構に加わる
操舵反力を検出する反力センサとを備え、前記操舵角セ
ンサの検出結果に基づいて舵取機構に付設した操舵アク
チュエータを制御し、前記操舵手段の操作に対応する操
舵を行わせると共に、前記反力センサの検出結果に基づ
いて操舵手段に付設した反力モータを制御し、前記操舵
手段に疑似反力を加えるようにした車両用操舵装置にお
いて、前記操舵手段と別体に構成された第２の操舵手段
と、前記反力モータのフェイルの有無を判定するモータ
フェイル判定手段と、該モータフェイル判定手段により
フェイル判定がなされたとき、前記操舵角センサの検出
結果に基づく前記操舵アクチュエータの制御を禁じ、該
操舵アクチュエータを前記第２の操舵手段の操作に応じ
て制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１６】本発明においては、本来の操舵手段と別体
に第２の操舵手段を備え、前記操舵手段に疑似反力を加
える反力モータのフェイル発生時には、該反力モータに
より操作が阻害される操舵手段の操作位置の検出結果に
基づく操舵アクチュエータの制御を禁じ、第２の操舵手
段の操作に応じて操舵アクチュエータを制御して、運転
者の意志に沿った操舵を可能とする。第２の操舵手段
は、少なくとも操舵方向を示し得る簡素な構成の手段で
あればよく、レバー、ハンドグリップ、スイッチ等の適
宜の構成を用いることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両
用操舵装置の全体構成を示すブロック図である。

【００１８】この操舵装置は、車体の左右に配された一
対の舵取用の車輪10，10に舵取動作を行わせるための舵
取機構１と、該舵取機構１から機械的に分離して配され
たステアリングホイール（操舵手段）２と、該ステアリ
ングホイール２の操作に応じて前記舵取機構１を動作さ
せるべく、また前記ステアリングホイール２に操舵反力
を加えるべく、後述する制御動作を行う操舵制御部３と
を備えてなる。

【００１９】前記舵取機構１は、公知のラック・ピニオ
ン式の舵取機構であり、車体の左右方向に延設されて軸
長方向に移動するラック軸11の両端部を、舵取用の車輪
10，10のナックルアーム12，12に各別のタイロッド13，
13を介して連結し、ラック軸11の両方向への移動により
タイロッド13，13を介してナックルアーム12，12を押し
引きし、前記車輪10，10を左右に操舵させる構成となっ
ている。

【００２０】この操舵を行わせるため、ラック軸11を軸
長方向への移動自在に支承する筒形をなすラックハウジ
ングＨ₁ の中途部外側には、これと斜交して操舵モータ
Ｍ₁（ブラシレスモータ）が取り付けられている。該操
舵モータＭ₁ の出力軸は、ラックハウジングＨ₁ の内部
に延設され、ボールねじ機構等の運動変換機構を介して
前記ラック軸11の中途に伝動構成されている。而して、
前記操舵モータＭ₁ の回転は、前記運動変換機構により
ラック軸11の軸長方向の移動に変換され、この移動に応
じて前述した操舵が行われる。

【００２１】またラックハウジングＨ₁ の一部に交叉す
る態様に連設されたピニオンハウジングＨ₂ の外側に
は、前記操舵モータＭ₁ のフェイル時に駆動される補助
操舵モータＭ₂ が取り付けられている。ピニオンハウジ
ングＨ₂ の内部には、軸心回りでの回動自在にピニオン
軸14が支承されている。ピニオンハウジングＨ₂ の上部
への突出端のみが示されたピニオン軸14の下半部には、
図示しないピニオンが一体形成され、ラックハウジング
Ｈ₁ との交叉部において、前記ラック軸11の該当部位に
形成されたラック歯に噛合させてある。

【００２２】前記補助操舵モータＭ₂ の出力軸は、ピニ
オンハウジングＨ₂ の内部に、前記ピニオン軸14の軸心
から離れた位置にて、該軸心と略直交する向きに延設さ
れ、ウォームギヤ機構等の減速機構を介して前記ピニオ
ン軸14の中途に伝動構成されている。而して、補助操舵
モータＭ₂ の回転は、前記減速機構による減速下にて前
記ピニオン軸14に伝達され、該ピニオン軸14の回転が、
前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸11
の軸長方向の移動に変換され、この移動に応じて前述し
た操舵が行われる。

【００２３】操舵モータＭ₁ 及び補助操舵モータＭ₂ に
は、前記操舵制御部３からの動作指令が、図示しない各
別の駆動回路を介して与えられており、この動作指令に
従って両操舵モータＭ₁ ，Ｍ₂ が各別に駆動制御される
ようになしてある。

【００２４】この駆動に応じて前述の如く操舵される舵
取用の車輪10，10の実舵角θ₀ は、例えば、ラック軸11
と一側のタイロッド13との連結部の変位を検出すべく構
成された実舵角センサ15により検出され、操舵制御部３
に与えられている。実舵角センサ15は、図１に略示する
ように、前記連結部とラックハウジングＨ₁ の外側との
間に検出シリンダを介装し、該検出シリンダの進退量を
媒介として前記変位を検出する構成とすることができ
る。

【００２５】また操舵モータＭ₁ には、これの回転角度
を検出する回転角センサ16が付設されている。該回転角
センサ16の出力は、操舵制御部３に与えられており、操
舵モータＭ₁ の駆動電流の位相調整を行うべく用いられ
ると共に、後述の如く、前記実舵角センサ15のフェイル
時に代替使用する実舵角の算出に用いられる。このよう
な回転角センサ16は、例えば、公知のレゾルバにより構
成することができる。

【００２６】また、両側のタイロッド13，13には、これ
らの軸方向に作用する軸力（引張力又は圧縮力）を検出
するタイロッド軸力センサ（反力センサ）17，17が付設
されており、これらの検出結果は、操舵に伴って舵取用
の車輪10，10に実際に加わる操舵反力を示す信号とし
て、操舵制御部３に与えられている。タイロッド軸力セ
ンサ17，17は、例えば、タイロッド13，13の表面に歪ゲ
ージを貼着し、前記操舵反力を、これの作用により夫々
のタイロッド13，13に生じる歪みを媒介として検出する
構成とすることができる。

【００２７】以上の如く構成された舵取機構１から機械
的に分離して配されたステアリングホイール２は、図１
中に模式的に示す如く、その回転軸となるコラム軸20を
回転自在に保持するコラムハウジングＨ₃ を介して、図
示しない車体の適宜部に支持されており、該コラムハウ
ジングＨ₃ の他側には、反力モータＭ₃ （ブラシレスモ
ータ）が取り付けられている。反力モータＭ₃ の出力軸
は、コラムハウジングＨ₃ の内部に同軸的に延設され、
減速装置21及び電磁クラッチ22を介して前記コラム軸20
に連結されている。この構成により反力モータＭ₃ の回
転力は、電磁クラッチ22が係合状態にあるとき、減速装
置21による減速下にてコラム軸20に伝達され、該コラム
軸20の上端に取り付けたステアリングホイール２に、操
作方向と逆向きの反力が付与されるようになしてある。

【００２８】反力モータＭ₃ によるステアリングホイー
ル２への反力付与は、操舵に伴って舵取用の車輪10，10
に実際に加わる操舵反力をステアリングホイール２に擬
似的に加え、運転者に体感せしめるべく行われるもので
あり、前記反力モータＭ₃ には、前記操舵制御部３から
の動作指令が、図示しない駆動回路を介して与えられて
おり、この動作指令に従って駆動される。また操舵制御
部３の動作指令は、前記電磁クラッチ22にも与えられて
おり、該電磁クラッチ22は、操舵制御部３からの動作指
令に従って遮断され、前記反力モータＭ₃ をステアリン
グホイール２から切り離す動作を行うようになしてあ
る。

【００２９】このような疑似反力に抗して操作されるス
テアリングホイール２の操舵角θ₁は、コラム軸20の中
途に構成された操舵角センサ23により検出され、操舵制
御部３に与えられている。操舵角センサ23は、例えば、
舵角中点位置からの変位に応じて出力を変えるポテンシ
オメータにより構成することができる。

【００３０】また前記反力モータＭ₃ には、これの回転
角度を検出する回転角センサ24が付設されている。該回
転角センサ24の出力は、操舵制御部３に与えられてお
り、反力モータＭ₃ の駆動電流の位相調整に用いられる
と共に、後述の如く、操舵角センサ23のフェイル時に代
替使用する操舵角θ₂ の算出に用いられる。また、以上
の如く算出される操舵角θ₂ は、操舵角センサ23により
検出される操舵角θ₁ との偏差に基づいて前記ステアリ
ングホイール２に加えられる操舵トルクの算出に用いら
れる。このように算出される操舵トルクは、反力モータ
Ｍ₃ が発生する反力のフィードバック信号として、反力
モータＭ₃ のフェイル判定に利用される。このような回
転角センサ24は、操舵モータＭ₁ に付設された回転角セ
ンサ16と同様に、公知のレゾルバにより構成することが
できる。

【００３１】以上の如く操舵制御部３には、舵取機構１
の側にて実際に生じている舵取の状態が、実舵角センサ
15、回転角センサ16及びタイロッド軸力センサ17，17か
らの入力として与えられ、また操舵手段としてのステア
リングホイール２の操作の状態が、操舵角センサ23及び
回転角センサ24からの入力として与えられている。更
に、操舵制御部３の入力側には、車速、ヨーレート、横
加速度等、走行状態センサ４により検出される車両の走
行状態を示す種々の信号が与えられている。

【００３２】一方、操舵制御部３の出力は、前述した如
く、舵取機構１に舵取動作を行わせるための操舵モータ
Ｍ₁ 又は補助操舵モータＭ₂ と、ステアリングホイール
２に反力を付与する反力モータＭ₃ とに与えられ、更
に、反力モータＭ₃ からステアリングホイール２への伝
動系に配された電磁クラッチ22に与えられている。

【００３３】図２は、操舵制御部３による操舵モータＭ
₁ の制御内容を示すフローチャートである。なお補助操
舵モータＭ₂ は、操舵モータＭ₁ がモータロック等のフ
ェイル状態に陥ったと判定されたとき、該操舵モータＭ
₁ と切換え駆動し、操舵不能の発生を防止すべく設けて
あり、該補助操舵モータＭ₂ に対する制御動作は、操舵
モータＭ₁ に対する以下の制御動作と全く同様に行われ
る。なお、前記操舵モータＭ₁ のフェイル判定は、これ
の駆動電流の時間的な変化を監視する等、各種のモータ
において通常行われているフェイル判定の手法を用いて
行えばよい。

【００３４】操舵制御部３は、エンジン始動のためのキ
ースイッチのオン操作に応じてその動作を開始し、入力
側に接続された操舵角センサ23及び回転角センサ24の出
力を所定のサンプリング周期にて取り込み（ステップ
１）、同じく走行状態センサ４の出力を取り込む（ステ
ップ２）。

【００３５】次いで操舵制御部３は、操舵角センサ23の
出力を用いてステアリングホイール２の操舵角θ₁ を算
出し（ステップ３）、同じく回転角センサ24の出力を用
いて操舵角θ₂ を算出する（ステップ４）。

【００３６】操舵角センサ23の出力は、前述の如く、舵
角中点位置からの変位に対応しており、前記操舵角θ₁
の算出は、この出力に所定のゲインを乗じてなされる。
また回転角センサ24の出力は、サンプリング時点におけ
る反力モータＭ₃ の回転角度を示すものであり、前記操
舵角θ₂ の算出は、サンプリング周期毎に逐次取り込ま
れる回転角センサ24の出力を逐次累積し、得られた結果
に前記減速装置21の減速比に対応する所定のゲインを乗
じてなされる。

【００３７】次いで操舵制御部３は、操舵角センサ23が
フェイル状態にあるか否かを判定し（ステップ５）、操
舵角センサ23が正常であると判定された場合には、前記
操舵角θ₁ を用いて操舵の目標値となる目標舵角θを算
出し（ステップ６）、操舵角センサ23がフェイル状態に
あると判定された場合には、前記操舵角θ₂ を用いて前
記目標舵角θを算出する（ステップ７）と共に、出力側
に接続された図示しない警報手段に動作指令を発し、警
報出力を行わせる（ステップ８）。

【００３８】このような操舵制御部３の動作により、操
舵角センサ23がフェイル状態にあるか否かの判定が常時
行われ、フェイル状態にあると判定された場合、操舵角
センサ23の出力を用いて算出された操舵角θ₁ の使用を
止め、回転角センサ24の出力を用いて算出された操舵角
θ₂ を用いて目標舵角θが求められる。従って、操舵角
センサ23のフェイル時に、誤った検出値に基づいて目標
舵角θが算出され、ステアリングホイール２を操作する
運転者の意志に沿わない操舵がなされることを防止する
ことができる。前記回転角センサ24は、反力モータＭ₃
の制御に本来必要なセンサであり、フェイルセーフのた
めの専用のセンサが不要となり、構成の複雑化を防ぎ、
装置コストの低減に寄与することができる。

【００３９】但し、前記操舵角θ₂ を用いた目標舵角θ
の算出は、本来の検出手段である操舵角センサ23のフェ
イル時における操舵不能の発生を防ぐべくなされるもの
である。ステップ８における警報出力は、操舵角センサ
23がフェイル状態にあり、通常の操舵をなし得ない虞れ
があることを運転者に報知して、例えば、走行中の車両
を路肩に寄せて停止させる等の緊急処置を促すべく行わ
れる。

【００４０】なおステップ５における操舵角センサ23の
フェイル判定は、該操舵角センサ23の出力履歴を参照
し、例えば、サンプリング時点毎の出力の差が、予め設
定された正常範囲から外れていること、又は回転角セン
サ24の出力履歴との差が過度に大きいこと等を条件とし
て行わせることができる。

【００４１】またステップ６又はステップ７における目
標舵角θの算出は、車速、ヨーレート、前後加速度等、
走行状態センサ４により検出される操舵に影響を与える
走行状態の夫々に対して定められた補正係数を前記操舵
角θ₁ 又はθ₂ に乗じることによりなされる。例えば、
車速に対する補正係数は、車速が所定速度を超えている
高速走行中には小さく、車速が前記所定速度以下となる
低速走行中には、車速の低下に応じて比例的に増大する
ように設定されており、また、車両の旋回の状態を表す
ヨーレートに対する補正係数は、ヨーレートが大となる
に従って小さくなるように設定されている。これらの補
正を行うことにより、ステップ６又はステップ７におい
て算出される目標舵角θは、ステアリングホイール２の
操作位置を示す操舵角θ₁ 又はθ₂ に対し、高速走行中
には小さく、低速走行中には大きくなり、また旋回中に
は、急旋回になるに従って小さくなって、逐次変化する
車両の走行状態に適応する操舵特性が得られるようにな
る。

【００４２】以上の如く目標舵角θを算出した後、操舵
制御部３は、入力側に接続された実舵角センサ15の出力
を取り込み（ステップ９）、この出力を用いて舵取機構
１において実現されている実舵角θ₀ を求め（ステップ
10）、前記目標舵角θとの偏差（舵角偏差Δθ＝θ−θ
₀ ）を算出し（ステップ11）、この舵角偏差Δθに応じ
た駆動電流を流すべく操舵モータＭ₁ を駆動制御する
（ステップ12）。以上の制御動作は、キースイッチがオ
フ操作されるまで繰り返し行われる。

【００４３】この間、操舵モータＭ₁ に付設した前記回
転角センサ16の出力は、前記実舵角センサ15のフェイル
時に代替使用する実舵角θ₀ の算出に用いられる。この
回転角センサ16も、操舵モータＭ₁ の制御に本来必要な
センサであり、実舵角センサ15を２重系とすることなく
フェイルセーフ動作を行わせることができる。また、前
記操舵モータＭ₁ の駆動電流は、例えば、車速毎に用意
された駆動電流マップ上にて前記舵角偏差Δθに対応す
る値として決定される。

【００４４】操舵制御部３は、以上の如き操舵モータＭ
₁ の制御に並行して、操舵手段２に付設された反力モー
タＭ₃ 及び電磁クラッチ22の制御動作を行う。図３は、
操舵制御部３による反力モータＭ₃ 及び電磁クラッチ22
の制御内容を示すフローチャートである。

【００４５】前述の如くキースイッチのオン操作に応じ
て動作を開始する操舵制御部３は、まず、入力側に接続
されたタイロッド軸力センサ17，17の出力を取込み（ス
テップ21）、この出力を用いて舵取機構１に実際に加わ
っている実操舵反力Ｆ₀ を算出する（ステップ22）。

【００４６】次いで操舵制御部３は、制御対象となる反
力モータＭ₃ がフェイル状態にあるか否かを判定し（ス
テップ23）、反力モータＭ₃ が正常であり、制御可能で
あると判定された場合には、前記実操舵反力Ｆ₀ を用い
てステアリングホイール２に加えるべき操舵反力Ｆを算
出し（ステップ24）、この操舵反力Ｆに応じた駆動トル
クを発すべく反力モータＭ₃ を駆動制御する（ステップ
25）。

【００４７】前記操舵反力Ｆの算出は、タイロッド軸力
センサ17，17により検出される実操舵反力Ｆ₀ に所定の
係数を乗じてなされる。この係数は、車速、ヨーレー
ト、前後加速度等、走行状態センサ４により検出される
走行状態に応じて変更することができる。例えば、車速
及びヨーレートの検出値は、これらの増大に応じて前記
係数を増量補正すべく用いられ、前後加速度の検出値
は、減速状態の検出時に、その程度に応じて前記係数を
増量補正すべく用いられる。

【００４８】このような補正が行われることによりステ
アリングホイール２は、車速の上昇に応じて重く、車速
の低下に応じて軽くなり、高速走行時における直進安定
性の向上と、低速走行時又は停車時における操作力の軽
減とが合わせて達成される。またステアリングホイール
２は、旋回程度が大となるに従って重くなり、旋回状態
にあった重さを与えることができる。更にステアリング
ホイール２は、減速時には重くなり、減速に伴う前輪荷
重の増大を運転者に体感させることができる。

【００４９】一方、ステップ23において反力モータＭ₃
がフェイル状態にあり、制御不能であると判定された場
合、操舵制御部３は、出力側の電磁クラッチ22に動作指
令を発し、該電磁クラッチ22を遮断動作させる（ステッ
プ26）と共に、図示しない警報手段に動作指令を発し、
警報出力を行わせる（ステップ27）。

【００５０】電磁クラッチ22は、反力モータＭ₃ からス
テアリングホイール２への伝動系に介装されており、該
電磁クラッチ22が遮断動作した場合、ステアリングホイ
ール２が反力モータＭ₃ から切り離される。従って、操
舵制御部３の前述した動作により、モータロック等のフ
ェイル状態にある反力モータＭ₃ がステアリングホイー
ル２の操作を阻害する虞れがなくなり、操舵不能の発生
を回避することができる。

【００５１】但し、前記電磁クラッチ22が遮断された状
態でのステアリングホイール２の操作は、操舵反力が加
わらない状態で行われるため、電磁クラッチ22の係合下
での通常の操舵と同等の操舵感は得られない。ステップ
27における警報出力は、反力モータＭ₃ がフェイル状態
にあり、操舵感が変化することを運転者に報知して、例
えば、走行中の車両を路肩に寄せて停止させる等の緊急
処置を促すべく行われる。

【００５２】ステップ23における反力モータＭ₃ のフェ
イル判定は、例えば、ステアリングホイール２のコラム
軸20に、前記反力モータＭ₃ の回転下にて加えられる操
舵トルクを検出し、これを前記操舵反力Ｆと比較するこ
とによりなし得る。ここで前記操舵トルクは、前述の如
く、操舵角センサ23及び回転角センサ24の出力を用いて
コラム軸20の異なる２か所において得られる操舵角
θ₁ ，θ₂ の偏差に基づいて算出することができ、専用
のトルクセンサを用いる必要はない。また前記フェイル
判定は、反力モータＭ₃ の駆動電流の時間的な変化を監
視する等、各種のモータにおいて通常行われているフェ
イル判定の手法を用いて行ってもよい。

【００５３】図４は、本発明に係る車両用操舵装置の他
の実施の形態を示すブロック図である。本図に示す車両
用操舵装置は、ステアリングホイール２と別体に構成さ
れた第２の操舵手段５を備えており、また、反力モータ
Ｍ₃ からステアリングホイール２への伝動系にクラッチ
が介装されていない点を除けば、図１に示す車両用操舵
装置と同一の構成を有しており、対応する部分に同一の
参照符号を付して説明を省略する。

【００５４】第２の操舵手段５は、反力モータＭ₃ のフ
ェイルにより、第１の操舵手段たるステアリングホイー
ル２の操作が困難となったとき、緊急の操舵を可能とす
べく前記ステアリングホイール２の近傍に配してあり、
操舵制御部３の入力側に接続されている。

【００５５】操舵制御部３は、図３のステップ23におい
て反力モータＭ₃ がフェイル状態にあると判定されたと
き、図２のフローチャートに従う操舵モータＭ₁ の制御
を禁止し、ステアリングホイール２の操作状態を示す前
記操舵角センサ23及び回転角センサ24の出力に代えて、
前記第２の操舵手段５の出力を取り込む。第２の操舵手
段５は、レバー、ハンドグリップ、スイッチ等、少なく
とも操舵の方向を指定し得る簡易な構成とすることがで
き、操舵制御部３は、第２の操舵手段５の出力により操
舵方向を認識し、操舵モータＭ₁ を同方向に連続駆動す
る動作をなす。

【００５６】この実施の形態においては、反力モータＭ
₃ がフェイル状態となり、ステアリングホイール２の操
作が阻害される状態となったとき、該ステアリングホイ
ール２に代えて第２の操舵手段５を操作することによ
り、この操作に応じた操舵制御部３の動作により緊急の
操舵を行わせることができる。第２の操舵手段５の操作
は、前記レバー、ハンドグリップ、スイッチ等により操
舵方向を指定する程度の簡易な操作であるが、運転者に
より、走行中の車両を路肩に寄せて停止させる等の緊急
処置を行わせることは可能である。なおこの実施の形態
においても、反力モータＭ₃ のフェイル判定に応じて警
報出力を行い、運転者に第２の操舵手段５の操作を促す
ようにするのが望ましい。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述した如く第１発明に係る車両用
操舵装置においては、操舵手段に付設した操舵角センサ
のフェイル発生時に、操舵手段に操舵反力を加える反力
モータに付設した回転角センサの検出結果に基づいて操
舵モータの制御が行われ、運転者の意志に沿った操舵を
継続することができ、またこのための専用のセンサが不
要であり、構成の簡素化及び製品コストの低減を図るこ
とができる。

【００５８】また第２発明に係る車両用操舵装置におい
ては、操舵手段に操舵反力を加える反力モータのフェイ
ル時に、反力モータから操舵手段への伝動系に介装され
たクラッチの遮断により、フェイル状態にある反力モー
タが切り離され、操舵手段の操作が阻害されなくなって
運転者の意志に沿った操舵が可能となる。

【００５９】更に第３発明に係る車両用操舵装置におい
ては、操舵手段に操舵反力を加える反力モータのフェイ
ル時に、反力モータが付設された操舵手段と別体に構成
された第２の操舵手段の操作により、運転者の意志に沿
った緊急の操舵を行わせることができる等、本発明は優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す
ブロック図である。

【図２】操舵制御部による操舵モータの制御内容を示す
フローチャートである。

【図３】操舵制御部による反力モータ及び電磁クラッチ
の制御内容を示すフローチャートである。

【図４】本発明に係る車両用操舵装置の他の実施の形態
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 舵取機構 ２ ステアリングホイール（操舵手段） ３ 操舵制御部 ５ 第２の操舵手段 11 ラック軸 15 実舵角センサ 16 回転角センサ 17 タイロッド軸力センサ（反力センサ） 22 電磁クラッチ 23 操舵角センサ 24 回転角センサ Ｍ₁ 操舵モータ（操舵アクチュエータ） Ｍ₂ 補助操舵モータ（操舵アクチュエータ） Ｍ₃ 反力モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 賢司 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 瀬川 雅也 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 嘉田 友保 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC33 DA02 DA03 EB12 3D033 CA03 CA13 CA17 CA18 CA31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵手段の操作位置を検出する操舵角セ
   ンサと、前記操舵手段から機械的に分離された舵取機構
   に加わる操舵反力を検出する反力センサとを備え、前記
   操舵角センサの検出結果に基づいて舵取機構に付設した
   操舵アクチュエータを制御し、前記操舵手段の操作に対
   応する操舵を行わせると共に、前記反力センサの検出結
   果に基づいて操舵手段に付設した反力モータを制御し、
   前記操舵手段に疑似反力を加えるようにした車両用操舵
   装置において、 前記反力モータの回転角度を検出する回転角センサと、 該回転角センサの検出値を累積して前記操舵手段の操作
   位置を算出する操舵角算出手段と、 前記操舵角センサのフェイルの有無を判定するセンサフ
   ェイル判定手段と、 該センサフェイル判定手段によりフェイル判定がなされ
   たとき、前記操舵角算出手段の算出結果に基づいて前記
   操舵アクチュエータを制御する制御手段とを備えること
   を特徴とする車両用操舵装置。
2. 【請求項２】 操舵手段の操作位置を検出する操舵角セ
   ンサと、前記操舵手段から機械的に分離された舵取機構
   に加わる操舵反力を検出する反力センサとを備え、前記
   操舵角センサの検出結果に基づいて舵取機構に付設した
   操舵アクチュエータを制御し、前記操舵手段の操作に対
   応する操舵を行わせると共に、前記反力センサの検出結
   果に基づいて操舵手段に付設した反力モータを制御し、
   前記操舵手段に疑似反力を加えるようにした車両用操舵
   装置において、 前記反力モータから前記操舵手段への伝動系に介装され
   たクラッチと、 前記反力モータのフェイルの有無を判定するモータフェ
   イル判定手段と、 該モータフェイル判定手段によりフェイル判定がなされ
   たとき、前記クラッチを遮断制御するクラッチ制御手段
   とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 【請求項３】 操舵手段の操作位置を検出する操舵角セ
   ンサと、前記操舵手段から機械的に分離された舵取機構
   に加わる操舵反力を検出する反力センサとを備え、前記
   操舵角センサの検出結果に基づいて舵取機構に付設した
   操舵アクチュエータを制御し、前記操舵手段の操作に対
   応する操舵を行わせると共に、前記反力センサの検出結
   果に基づいて操舵手段に付設した反力モータを制御し、
   前記操舵手段に疑似反力を加えるようにした車両用操舵
   装置において、 前記操舵手段と別体に構成された第２の操舵手段と、 前記反力モータのフェイルの有無を判定するモータフェ
   イル判定手段と、 該モータフェイル判定手段によりフェイル判定がなされ
   たとき、前記操舵角センサの検出結果に基づく前記操舵
   アクチュエータの制御を禁じ、該操舵アクチュエータを
   前記第２の操舵手段の操作に応じて制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする車両用操舵装置。