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JP2009056888A - Vehicle steering system - Google Patents

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JP2009056888A
JP2009056888A JP2007224641A JP2007224641A JP2009056888A JP 2009056888 A JP2009056888 A JP 2009056888A JP 2007224641 A JP2007224641 A JP 2007224641A JP 2007224641 A JP2007224641 A JP 2007224641A JP 2009056888 A JP2009056888 A JP 2009056888A
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JP
Japan
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steering
transmission ratio
control
ratio variable
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007224641A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Onuma
豊 大沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007224641A priority Critical patent/JP2009056888A/en
Publication of JP2009056888A publication Critical patent/JP2009056888A/en
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Abstract

【課題】ステアリングホイールに適切な操作反力トルクを付与することができる態様で、伝達比可変装置及びパワーステアリング装置を用いてステアバイワイヤ式のステアリングシステムを実現すること。
【解決手段】本発明による車両用操舵装置は、伝達比可変装置及びパワーステアリング装置のいずれにも異常が検出されない場合には、伝達比可変装置により操舵反力制御を行い、パワーステアリング装置により舵角制御を行うことを特徴とする。そして、ワーステアリング装置に異常が検出されない状況下で伝達比可変装置に異常が検出された場合には、伝達比可変装置の伝達比可変機構をロックすると共に、パワーステアリング装置の制御を舵角制御からトルク制御へと徐々に移行させる。
【選択図】図4
To realize a steer-by-wire type steering system using a transmission ratio variable device and a power steering device in a manner capable of applying an appropriate operation reaction torque to a steering wheel.
A vehicle steering device according to the present invention performs steering reaction force control with a transmission ratio variable device when no abnormality is detected in either the transmission ratio variable device or the power steering device, and the power steering device steers the steering. It is characterized by performing angle control. When an abnormality is detected in the transmission ratio variable device in a situation where no abnormality is detected in the word steering device, the transmission ratio variable mechanism of the transmission ratio variable device is locked and the control of the power steering device is controlled by the steering angle control. Gradually shift to torque control.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、伝達比可変装置及びパワーステアリング装置を用いてトルク制御及び舵角制御を行う車両用操舵装置に関する。   The present invention relates to a vehicle steering apparatus that performs torque control and steering angle control using a transmission ratio variable device and a power steering device.

従来から、伝達比可変装置が失陥した場合に、ステアリングホイールの操作力に基づくパワーステアリング装置の制御に代え、ステアリングホイールの操作量に基づくパワーステアリング装置の制御を行う車両用操舵装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−90947号公報
Conventionally, when a transmission ratio variable device fails, there is known a vehicle steering device that controls a power steering device based on an operation amount of a steering wheel, instead of controlling the power steering device based on an operation force of the steering wheel. (For example, refer to Patent Document 1).
JP 2007-90947 A

ところで、特許文献1に記載の技術では、伝達比可変装置のモータが失陥した場合に、ロック機構によるロックを行う前に、ステアリングホイールの操作力に基づくパワーステアリング装置のトルク制御に代え、ステアリングホイールの操作量に基づくパワーステアリング装置の舵角制御を行うことで、いわゆるステアバイワイヤ式のステアリングシステムを実現している。しかしながら、ステアバイワイヤ式のステアリングシステムが実現された状態では、伝達比可変装置のモータが失陥しているので、ステアリングホイールに適切な操作反力トルクを付与することができない。   By the way, in the technique described in Patent Document 1, in the event that the motor of the transmission ratio variable device has failed, before performing locking by the lock mechanism, instead of torque control of the power steering device based on the operating force of the steering wheel, steering is performed. A steer-by-wire steering system is realized by controlling the steering angle of the power steering device based on the operation amount of the wheel. However, in a state where the steer-by-wire type steering system is realized, the motor of the transmission ratio variable device has failed, so that it is not possible to apply an appropriate operation reaction torque to the steering wheel.

本発明は、ステアリングホイールに適切な操作反力トルクを付与することができる態様で、伝達比可変装置及びパワーステアリング装置を用いてステアバイワイヤ式のステアリングシステムを実現する車両用操舵装置の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a vehicle steering device that realizes a steer-by-wire steering system using a transmission ratio variable device and a power steering device in a manner that can provide an appropriate operation reaction torque to a steering wheel. And

また、本発明は、伝達比可変装置の異常発生時の舵角制御からトルク制御への切替に起因したトルクの急変を適切に防止することができる車両用操舵装置の提供を目的とする。   Another object of the present invention is to provide a vehicle steering device that can appropriately prevent sudden change in torque due to switching from steering angle control to torque control when an abnormality occurs in the transmission ratio variable device.

上記目的を達成するため、第1の発明に係る車両用操舵装置は、伝達比可変装置及びパワーステアリング装置のいずれにも異常が検出されない場合には、伝達比可変装置により操舵反力制御を行い、パワーステアリング装置により舵角制御を行うことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the vehicle steering apparatus according to the first invention performs steering reaction force control by the transmission ratio variable device when no abnormality is detected in either the transmission ratio variable device or the power steering device. The steering angle control is performed by the power steering device.

第2の発明は、第1の発明に係る車両用操舵装置において、
パワーステアリング装置に異常が検出されない状況下で伝達比可変装置に異常が検出された場合には、伝達比可変装置の伝達比可変機構をロックすると共に、パワーステアリング装置の制御を舵角制御からトルク制御へと徐々に移行させることを特徴とする。
A second aspect of the present invention is the vehicle steering apparatus according to the first aspect,
If an abnormality is detected in the transmission ratio variable device under the condition that no abnormality is detected in the power steering device, the transmission ratio variable mechanism of the transmission ratio variable device is locked and the control of the power steering device is controlled from the steering angle control to the torque. It is characterized by gradually shifting to control.

第3の発明は、第2の発明に係る車両用操舵装置において、
前記パワーステアリング装置の舵角制御からトルク制御への段階的な移行は、伝達比可変装置に異常が検出された時点の舵角制御の目標値とトルク制御の目標値との差に基づいて、前記パワーステアリング装置のアクチュエータの目標電流を徐々に変化させることを含むことを特徴とする。
A third invention is the vehicle steering system according to the second invention,
The stepwise transition from the steering angle control to the torque control of the power steering device is based on the difference between the target value of the steering angle control and the target value of the torque control when an abnormality is detected in the transmission ratio variable device. The method includes gradually changing a target current of an actuator of the power steering apparatus.

第4の発明は、第2又は3の発明に係る車両用操舵装置において、
前記パワーステアリング装置のトルク制御の目標値は、車速を少なくとも1つのパラメータとして決定されることを特徴とする。
A fourth invention is a vehicle steering apparatus according to the second or third invention,
The target value for torque control of the power steering apparatus is determined using at least one parameter as a vehicle speed.

第5の発明は、第4の発明に係る車両用操舵装置において、
前記パワーステアリング装置のトルク制御の目標値は、摩擦反力トルク成分を補正して決定されることを特徴とする。
A fifth invention is the vehicle steering apparatus according to the fourth invention,
A target value for torque control of the power steering apparatus is determined by correcting a friction reaction force torque component.

第6の発明に係る車両用操舵装置目標操舵反力を決定する目標操舵反力決定手段と、
目標操舵角を決定する目標操舵角決定手段と、
目標アシストトルクを決定する目標アシストトルク決定手段と、
前記目標操舵反力が実現されるように伝達比可変装置を制御する操舵反力制御手段と、
前記目標アシストトルクが実現されるようにパワーステアリング装置を制御するアシストトルク制御手段と、
前記目標操舵角が実現されるように前記パワーステアリング装置を制御する操舵角制御手段とを備え、
前記操舵反力制御手段及び前記操舵角制御手段が、前記伝達比可変装置が正常な場合に機能し、
前記アシストトルク制御手段が、前記伝達比可変装置に異常が検出された場合に機能し、
前記伝達比可変装置の異常に起因して前記パワーステアリング装置の制御が前記操舵角制御手段による舵角制御から前記アシストトルク制御手段によるトルク制御に移行する際、該移行に起因した前記パワーステアリング装置の発生トルクの急変を抑制することを特徴とする。
A target steering reaction force determining means for determining a target steering reaction force for a vehicle steering apparatus according to a sixth invention;
Target steering angle determining means for determining a target steering angle;
Target assist torque determining means for determining the target assist torque;
Steering reaction force control means for controlling the transmission ratio variable device so as to realize the target steering reaction force;
Assist torque control means for controlling the power steering device so that the target assist torque is realized;
Steering angle control means for controlling the power steering device so that the target steering angle is realized,
The steering reaction force control means and the steering angle control means function when the transmission ratio variable device is normal,
The assist torque control means functions when an abnormality is detected in the transmission ratio variable device;
When the control of the power steering device shifts from the steering angle control by the steering angle control means to the torque control by the assist torque control means due to an abnormality of the transmission ratio variable device, the power steering device caused by the transition It is characterized by suppressing a sudden change in torque generated.

本発明によれば、ステアリングホイールに適切な操作反力トルクを付与することができる態様で、伝達比可変装置及びパワーステアリング装置を用いてステアバイワイヤ式のステアリングシステムを実現することができる。また、一実施例では、伝達比可変装置の異常発生時の舵角制御からトルク制御への切替に起因したトルクの急変を適切に防止することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a steer-by-wire steering system using a transmission ratio variable device and a power steering device in a mode in which an appropriate operation reaction torque can be applied to the steering wheel. Moreover, in one Example, the sudden change of the torque resulting from switching from steering angle control to torque control at the time of abnormality occurrence of the transmission ratio variable device can be appropriately prevented.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明による車両用操舵装置の一実施例を概略的に示す全体図である。車両用操舵装置10は、運転者が操作するステアリングホイール11を含むステアリングコラム12を備える。ステアリングコラム12は、ステアリングホイール11の回転軸となるステアリングシャフト14を回転可能に支持する。ステアリングシャフト14は、ゴムカップリング13等を介して中間シャフト(インターミディエイトシャフト)16に接続される。中間シャフト16はピニオン17に接続され、ステアリングギアボックス31内でピニオン17がステアリングラック(転舵ロッド)18に噛合される。ステアリングラック18の両端には、それぞれタイロッド19の一端が接続されると共に各タイロッド19の他端にはナックルアーム等(図示せず)を介して転舵輪(図示せず)が接続されている。また、中間シャフト16又はステアリングシャフト14には、ステアリングホイール11の操舵角に応じた信号を発生する舵角センサ74や、ステアリングシャフトに生ずる操舵トルクに応じた信号を発生するトルクセンサ15が設けられる。尚、トルクセンサ15は、伝達比可変装置30より転舵輪側に配置されてもよいが、好ましくは、伝達比可変装置30よりステアリングホイール11付近に配置される。   FIG. 1 is an overall view schematically showing an embodiment of a vehicle steering apparatus according to the present invention. The vehicle steering apparatus 10 includes a steering column 12 including a steering wheel 11 operated by a driver. The steering column 12 rotatably supports a steering shaft 14 that serves as a rotating shaft of the steering wheel 11. The steering shaft 14 is connected to an intermediate shaft (intermediate shaft) 16 via a rubber coupling 13 or the like. The intermediate shaft 16 is connected to the pinion 17, and the pinion 17 is meshed with the steering rack (steering rod) 18 in the steering gear box 31. One end of a tie rod 19 is connected to each end of the steering rack 18 and a steered wheel (not shown) is connected to the other end of each tie rod 19 via a knuckle arm or the like (not shown). Further, the intermediate shaft 16 or the steering shaft 14 is provided with a steering angle sensor 74 that generates a signal corresponding to the steering angle of the steering wheel 11 and a torque sensor 15 that generates a signal corresponding to the steering torque generated in the steering shaft. . The torque sensor 15 may be disposed closer to the steered wheels than the transmission ratio variable device 30, but is preferably disposed near the steering wheel 11 from the transmission ratio variable device 30.

車両用操舵装置10は、パワーステアリング装置20を備える。パワーステアリング装置20は、主要な構成要素として、操舵補助用のアクチュエータ22(以下、「アシストモータ22」という)、及び、アシストモータ22の回転角(以下、「転舵モータ回転角」ともいう)を検出する回転角センサ24を備える。アシストモータ22は、例えば3相交流モータで構成される。アシストモータ22は、ステアリングギアボックス31内にステアリングラック18と同軸に設けられ、その駆動力によりステアリングラック18の移動を助勢する。パワーステアリング装置20の構成自体は、任意であってよく、例えば特開2007−90947号に開示されるような構成であってよい。パワーステアリング装置20のアシストモータ22は、後述のECU80により制御される。アシストモータ22の制御態様については、後述する。   The vehicle steering device 10 includes a power steering device 20. The power steering apparatus 20 includes, as main components, a steering assist actuator 22 (hereinafter referred to as “assist motor 22”) and a rotation angle of the assist motor 22 (hereinafter also referred to as “steering motor rotation angle”). Is provided with a rotation angle sensor 24 for detecting. The assist motor 22 is composed of, for example, a three-phase AC motor. The assist motor 22 is provided coaxially with the steering rack 18 in the steering gear box 31 and assists the movement of the steering rack 18 by its driving force. The configuration itself of the power steering apparatus 20 may be arbitrary, for example, may be a configuration as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-90947. The assist motor 22 of the power steering device 20 is controlled by an ECU 80 described later. The control mode of the assist motor 22 will be described later.

車両用操舵装置10は、伝達比可変装置30を備える。図2は、伝達比可変装置30の主要構成要素の断面図である。伝達比可変装置30は、入力軸60、及び、出力軸62、差動機構40、アクチュエータ34(以下、「VGRSモータ34」という)、VGRSモータ34の回転角(以下、「反力モータ回転角」ともいう)を検出する回転角センサ76、及び、ロック機構50とを含む。尚、VGRSモータ34は、例えば3相交流モータで構成される。また、差動機構40は、後述する如く、ドリブンギア38と、ステータギア42と、波動発生装置46と、フレキシブルギア48とを含む。   The vehicle steering device 10 includes a transmission ratio variable device 30. FIG. 2 is a cross-sectional view of the main components of the transmission ratio variable device 30. The transmission ratio variable device 30 includes an input shaft 60, an output shaft 62, a differential mechanism 40, an actuator 34 (hereinafter referred to as “VGRS motor 34”), and a rotation angle (hereinafter referred to as “reaction force motor rotation angle”) of the VGRS motor 34. A rotation angle sensor 76 for detecting ”and a lock mechanism 50. Note that the VGRS motor 34 is constituted by, for example, a three-phase AC motor. The differential mechanism 40 includes a driven gear 38, a stator gear 42, a wave generator 46, and a flexible gear 48, as will be described later.

入力軸60の上端には、中間シャフト16の下端が連結される。入力軸60の下端には、ステータギア42が設けられる。出力軸62の下側には、ピニオン17が設けられる。出力軸62の上側には、ドリブンギア38が設けられる。ドリブンギア38及びステータギア42の内周面には、それぞれ異なる歯数(ドリブンギア38の歯数<ステータギア42の歯数)のギアが形成されている。ドリブンギア38及びステータギア42の内側には、それぞれのギアに同時に噛合するフレキシブルギア48が設けられる。即ち、フレキシブルギア48の外側に形成された歯(歯数は、ドリブンギア38の歯数と同じ)に、ドリブンギア38及びステータギア42の内側に形成された歯が噛合する。フレキシブルギア48の内側は、波動発生装置46の外輪上に嵌合される。ハウジング32には、VGRSモータ34のケース34aが固定されている。VGRSモータ34は、モータシャフト35を有し、モータシャフト35は、波動発生装置46のカムに接続される。モータシャフト35内には、入力軸60が回転可能に挿通されている。即ち、入力軸60とモータシャフト35とは、互いに独立に回転可能であるように構成されている。   The lower end of the intermediate shaft 16 is connected to the upper end of the input shaft 60. A stator gear 42 is provided at the lower end of the input shaft 60. A pinion 17 is provided below the output shaft 62. A driven gear 38 is provided above the output shaft 62. Gears having different numbers of teeth (the number of teeth of the driven gear 38 <the number of teeth of the stator gear 42) are formed on the inner peripheral surfaces of the driven gear 38 and the stator gear 42, respectively. Inside the driven gear 38 and the stator gear 42, a flexible gear 48 that meshes simultaneously with each gear is provided. That is, the teeth formed inside the driven gear 38 and the stator gear 42 mesh with the teeth formed outside the flexible gear 48 (the number of teeth is the same as the number of teeth of the driven gear 38). The inner side of the flexible gear 48 is fitted on the outer ring of the wave generator 46. A case 34 a of the VGRS motor 34 is fixed to the housing 32. The VGRS motor 34 has a motor shaft 35, and the motor shaft 35 is connected to the cam of the wave generator 46. An input shaft 60 is rotatably inserted into the motor shaft 35. That is, the input shaft 60 and the motor shaft 35 are configured to be able to rotate independently of each other.

図3は、図2のラインA−Aにより切断したロック機構50の断面図である。ロック機構50は、VGRSモータ34のモータシャフト35まわりに搭載される。ロック機構50は、回動ピン54まわりに回動可能なロックレバー(ロックアーム)52を有する。回動ピン54は、伝達比可変装置30のハウジング32に固定される。これにより、ロックレバー52は、ハウジング32等の車体に対して回転不能な部位に支持されることになる。ロックレバー52の先端には、後述するロックホルダ36の凹部37に係合する係合部52aが設けられている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the locking mechanism 50 cut along line AA in FIG. The lock mechanism 50 is mounted around the motor shaft 35 of the VGRS motor 34. The lock mechanism 50 includes a lock lever (lock arm) 52 that can rotate around the rotation pin 54. The rotation pin 54 is fixed to the housing 32 of the transmission ratio variable device 30. As a result, the lock lever 52 is supported at a portion that cannot rotate with respect to the vehicle body such as the housing 32. At the tip of the lock lever 52, an engaging portion 52a that engages with a concave portion 37 of the lock holder 36 described later is provided.

VGRSモータ34のモータシャフト35上には、略リング状のロックホルダ36が設けられる。ロックホルダ36は、硬質な材料から形成され、モータシャフト35と共に回転するように、モータシャフト35に対して実質的に回転不能に設けられている。ロックホルダ36の周部には、ロックレバー52の係合部52aが係合する凹部37が形成されている。   A substantially ring-shaped lock holder 36 is provided on the motor shaft 35 of the VGRS motor 34. The lock holder 36 is formed of a hard material, and is provided so as not to rotate with respect to the motor shaft 35 so as to rotate together with the motor shaft 35. On the periphery of the lock holder 36, a recess 37 is formed in which the engaging portion 52a of the lock lever 52 is engaged.

ロックレバー52は、回動ピン54まわりに設けられたリターンスプリング53によりロックホルダ36に向けて付勢されている。即ち、リターンスプリング53は、ロックホルダ36(モータシャフト35)に向かって回動するようにロックレバー52を付勢している。ロックレバー52の係合部52aは、凹部37内に嵌入されると、リターンスプリング53の弾性力により凹部37内に保持された状態となる。これにより、ロック状態が実現される。   The lock lever 52 is urged toward the lock holder 36 by a return spring 53 provided around the rotation pin 54. That is, the return spring 53 urges the lock lever 52 to rotate toward the lock holder 36 (motor shaft 35). When the engagement portion 52 a of the lock lever 52 is fitted into the recess 37, the lock lever 52 is held in the recess 37 by the elastic force of the return spring 53. Thereby, the locked state is realized.

ロック状態が実現されると、VGRSモータ34のモータシャフト35は、ロックレバー52とロックホルダ36との係合により、伝達比可変装置30のハウジング32に対して固定された状態となる。即ち、VGRSモータ34のモータシャフト35は、その回転方向の移動が、ロックホルダ36の凹部37に嵌入したロックレバー52の係合部52aにより係止され、ハウジング32(車体)に対して回転不能な状態となる。この場合、ステアリングホイール11が回転すると、入力軸60(ステータギア42)が回転し、フレキシブルギア48を介してドリブンギア38が回転される。この際、モータシャフト35には、フレキシブルギア48を介して回転反力が伝達されるが、モータシャフト35は、ロックレバー52により回転不能な状態とされているので、モータシャフト35が当該回転反力で回転されることは無い(即ち、ステアリングホイール11の回転は、ロック状態であっても確実に転舵輪に伝達される)。   When the locked state is realized, the motor shaft 35 of the VGRS motor 34 is fixed to the housing 32 of the transmission ratio variable device 30 by the engagement of the lock lever 52 and the lock holder 36. In other words, the rotation of the motor shaft 35 of the VGRS motor 34 is locked by the engaging portion 52a of the lock lever 52 fitted in the recess 37 of the lock holder 36, and cannot be rotated with respect to the housing 32 (vehicle body). It becomes a state. In this case, when the steering wheel 11 rotates, the input shaft 60 (stator gear 42) rotates, and the driven gear 38 rotates through the flexible gear 48. At this time, a rotational reaction force is transmitted to the motor shaft 35 via the flexible gear 48. However, since the motor shaft 35 is in a non-rotatable state by the lock lever 52, the motor shaft 35 is not rotated. It is not rotated by force (that is, the rotation of the steering wheel 11 is reliably transmitted to the steered wheels even in the locked state).

ロック機構50は、ソレノイド56により電磁的に作動される。例えばイグニッションオン時(システム正常時)にソレノイド56への通電がなされると、ソレノイド56が発生する吸引力によりロックレバー52がリターンスプリング53からの付勢力に抗して回動し、ロックレバー52の係合部52aがロックホルダ36の凹部37内から離脱する。これにより、アンロック状態が実現される。アンロック状態が実現されると、差動機構40が機能する状態が形成される。   The lock mechanism 50 is electromagnetically operated by a solenoid 56. For example, when the solenoid 56 is energized when the ignition is on (when the system is normal), the lock lever 52 rotates against the urging force from the return spring 53 due to the suction force generated by the solenoid 56, and the lock lever 52 The engaging portion 52 a is detached from the recess 37 of the lock holder 36. Thereby, the unlocked state is realized. When the unlocked state is realized, a state in which the differential mechanism 40 functions is formed.

尚、伝達比可変装置30の構成自体は、入力軸60(ひいてはステアリングシャフト14及びステアリングホイール11)に回転トルク(操舵反力)を伝達することができるVGRSモータ34、入力軸60と出力軸62との間の回転差を吸収する差動機構40、及び、ロック時に入力軸60と出力軸62とを直結状態にするロック機構50を備えている限り、任意であってよく、また、VGRSモータ34や差動機構40等の構成は、同等の機能を実現できる限り、上述の構成以外の構成であってもよい。   Note that the transmission ratio variable device 30 itself has a VGRS motor 34 that can transmit rotational torque (steering reaction force) to the input shaft 60 (and consequently the steering shaft 14 and the steering wheel 11), the input shaft 60, and the output shaft 62. As long as it includes a differential mechanism 40 that absorbs the rotational difference between the input shaft 60 and the lock mechanism 50 that directly connects the input shaft 60 and the output shaft 62 when locked, and a VGRS motor. Configurations such as 34 and differential mechanism 40 may be configurations other than those described above as long as equivalent functions can be realized.

次に、上述の車両用操舵装置10の主要動作について説明する。車両用操舵装置10は、以下で説明する各種制御を行うECU80を備える。ECU80は、操舵システムを統括する単一のECUであってもよいし、2つ以上のECUにより協動して実現されてもよい。ECU80には、以下で説明する各種制御を実現するための情報ないしデータが入力され、より具体的には、ECU80には、トルクセンサ15、回転角センサ24、舵角センサ74、回転角センサ76、車速センサ(図示せず)等から各種のセンサ値が入力される。また、ECU80には、伝達比可変装置30のVGRSモータ34の作動電流(以下、「反力モータ電流」という)を検出する電流センサ(図示せず)、及び、パワーステアリング装置20のアシストモータ22の作動電流(以下、「転舵モータ電流」という)を検出する電流センサ(図示せず)が接続され、反力モータ電流及び転舵モータ電流を表す信号が入力される。また、ECU80には、制御対象として伝達比可変装置30及びパワーステアリング装置20が接続されている。   Next, main operations of the above-described vehicle steering device 10 will be described. The vehicle steering apparatus 10 includes an ECU 80 that performs various controls described below. The ECU 80 may be a single ECU that controls the steering system, or may be realized in cooperation with two or more ECUs. Information or data for realizing various controls described below is input to the ECU 80, and more specifically, the torque sensor 15, the rotation angle sensor 24, the steering angle sensor 74, and the rotation angle sensor 76 are input to the ECU 80. Various sensor values are input from a vehicle speed sensor (not shown) or the like. Further, the ECU 80 includes a current sensor (not shown) for detecting an operating current (hereinafter referred to as “reaction motor current”) of the VGRS motor 34 of the transmission ratio variable device 30, and an assist motor 22 of the power steering device 20. Is connected to a current sensor (not shown) for detecting the operating current (hereinafter referred to as “steering motor current”), and signals representing the reaction force motor current and the steering motor current are input. In addition, the transmission ratio variable device 30 and the power steering device 20 are connected to the ECU 80 as control targets.

図4は、システム正常時にECU80により実現される制御内容を模式的に示す図である。ECU80は、システム正常時、即ち伝達比可変装置30及びパワーステアリング装置20のいずれにも異常が検出されない場合には、伝達比可変装置30により操舵反力制御を行い、パワーステアリング装置20により舵角制御を行う。操舵反力制御及び舵角制御は、図4に模式的に示すように、ECU80の操舵反力制御部82及び舵角制御部84により実現される。   FIG. 4 is a diagram schematically showing the control contents realized by the ECU 80 when the system is normal. When the system is normal, that is, when no abnormality is detected in either the transmission ratio variable device 30 or the power steering device 20, the ECU 80 performs steering reaction force control by the transmission ratio variable device 30 and the power steering device 20 controls the steering angle. Take control. The steering reaction force control and the steering angle control are realized by a steering reaction force control unit 82 and a steering angle control unit 84 of the ECU 80, as schematically shown in FIG.

図5は、ECU80の操舵反力制御部82及び舵角制御部84の機能ブロック図である。   FIG. 5 is a functional block diagram of the steering reaction force control unit 82 and the steering angle control unit 84 of the ECU 80.

舵角制御部84では、図5に示すように、舵角センサ74から入力される操舵角(ハンドル角)θと車速センサから入力される車速vとに基づいて、目標ヨーレイト(γ*)が演算される。尚、記号*は目標値であることを表す。次いで、目標ヨーレイト(γ*)に基づいて目標転舵モータ回転角(θesp*)が演算される。次いで、回転角センサ24から入力される転舵モータ回転角(θesp)と目標転舵モータ回転角(θesp*)との差に基づいて、目標転舵モータ電流(Iesp*)が演算される。次いで、転舵モータ電流(検出値)と目標転舵モータ電流(Iesp*)と差に基づいて、モータ駆動デューティ(DUTYesp)が演算される。この際、モータ駆動デューティ(DUTYesp)は、回転角センサ24からの転舵モータ回転角(θesp)を考慮して決定される。パワーステアリング装置20のアシストモータ22は、このようにして演算・出力されるモータ駆動デューティ(DUTYesp)に従って制御され、舵角制御が実現される。 As shown in FIG. 5, the steering angle control unit 84 sets the target yaw rate (γ *) based on the steering angle (handle angle) θ input from the steering angle sensor 74 and the vehicle speed v input from the vehicle speed sensor. Calculated. Note that the symbol * indicates a target value. Next, a target turning motor rotation angle (θ esp *) is calculated based on the target yaw rate (γ *). Next, based on the difference between the turning motor rotation angle (θ esp ) input from the rotation angle sensor 24 and the target turning motor rotation angle (θ esp *), the target turning motor current (I esp *) is calculated. Is done. Next, the motor drive duty (DUTY esp ) is calculated based on the difference between the steered motor current (detected value) and the target steered motor current (I esp *). At this time, the motor drive duty (DUTY esp ) is determined in consideration of the turning motor rotation angle (θ esp ) from the rotation angle sensor 24. The assist motor 22 of the power steering apparatus 20 is controlled in accordance with the motor drive duty (DUTY esp ) calculated and output in this manner, thereby realizing steering angle control.

操舵反力制御部82では、図5に示すように、舵角センサ74から入力される操舵角(ハンドル角)θと車速センサから入力される車速vとに基づいて、目標操舵トルク(Tr*)が演算される。次いで、トルクセンサ15から入力される操舵トルク(Tr)と目標操舵トルク(Tr*)との差に基づいて、目標反力モータ電流(Ivgrs*)が演算される。次いで、反力モータ電流(検出値)と目標反力モータ電流(Ivgrs*)と差に基づいて、モータ駆動デューティ(DUTYvgrs)が演算される。この際、モータ駆動デューティ(DUTYvgrs)は、回転角センサ76からの転舵モータ回転角(θvgrs)を考慮して決定される。伝達比可変装置30のVGRSモータ34は、このようにして演算・出力されるモータ駆動デューティ(DUTYvgrs)に従って制御され、操舵反力制御が実現される。 As shown in FIG. 5, in the steering reaction force control unit 82, the target steering torque (Tr *) is determined based on the steering angle (handle angle) θ input from the steering angle sensor 74 and the vehicle speed v input from the vehicle speed sensor. ) Is calculated. Next, the target reaction force motor current (I vgrs *) is calculated based on the difference between the steering torque (Tr) input from the torque sensor 15 and the target steering torque (Tr *). Next, the motor drive duty (DUTY vgrs ) is calculated based on the difference between the reaction force motor current (detected value) and the target reaction force motor current (I vgrs *). At this time, the motor drive duty (DUTY vgrs ) is determined in consideration of the turning motor rotation angle (θ vgrs ) from the rotation angle sensor 76. The VGRS motor 34 of the transmission ratio variable device 30 is controlled according to the motor drive duty (DUTY vgrs ) calculated and output in this manner, thereby realizing steering reaction force control.

このようにして本実施例によれば、従来では舵角制御に用いられる伝達比可変装置30を操舵反力制御に用い、従来ではトルクアシスト制御に用いられるパワーステアリング装置20を舵角制御に用いることで、伝達比可変装置30の差動機構40を利用したいわゆるステアバイワイヤ式のステアリングシステムを実現することができる。   Thus, according to the present embodiment, the transmission ratio variable device 30 conventionally used for steering angle control is used for steering reaction force control, and the power steering device 20 conventionally used for torque assist control is used for steering angle control. Thus, a so-called steer-by-wire type steering system using the differential mechanism 40 of the transmission ratio variable device 30 can be realized.

次に、本実施例の車両用操舵装置10におけるフェールセーフについて説明する。   Next, the fail safe in the vehicle steering apparatus 10 of the present embodiment will be described.

以下の表1は、本実施例の車両用操舵装置10における想定される故障状態と、それに対応する制御態様を表す表である。   Table 1 below is a table that represents a possible failure state in the vehicle steering apparatus 10 of the present embodiment and a control mode corresponding thereto.

本実施例の車両用操舵装置10では、表1に示すように、2つの故障状態I,IIが想定される。故障状態Iは、舵角センサ74、VGRSモータ34、及び、VGRSモータ34の回転角センサ76の少なくともいずれか1つに故障が検出された状態である。より一般的には、故障状態Iは、パワーステアリング装置20によるトルクアシスト制御は可能であるが伝達比可変装置30による操舵反力制御が不能である故障状態をいう。従って、パワーステアリング装置20によるトルクアシスト制御の態様や伝達比可変装置30による操舵反力制御の態様に依存して、故障検出部位は表1に示すものと異なる場合も有りうる。 In the vehicle steering apparatus 10 of the present embodiment, as shown in Table 1, two failure states I and II are assumed. The failure state I is a state in which a failure is detected in at least one of the rudder angle sensor 74, the VGRS motor 34, and the rotation angle sensor 76 of the VGRS motor 34. More generally, the failure state I refers to a failure state in which torque assist control by the power steering device 20 is possible but steering reaction force control by the transmission ratio variable device 30 is not possible. Therefore, depending on the mode of torque assist control by the power steering device 20 and the mode of steering reaction force control by the transmission ratio variable device 30, the failure detection part may be different from that shown in Table 1.

故障状態Iが検出されると、表1に示すように、伝達比可変装置30のロック機構50によりロック状態が形成され(伝達比可変装置30の制御が禁止され)、パワーステアリング装置20によるトルクアシスト制御が実行される。即ち、伝達比可変装置30の制御は、正常時の操舵反力制御から制御禁止状態に移行し、パワーステアリング装置20の制御は、正常時の舵角制御からトルクアシスト制御に移行する。   When the failure state I is detected, as shown in Table 1, a lock state is formed by the lock mechanism 50 of the transmission ratio variable device 30 (control of the transmission ratio variable device 30 is prohibited), and torque generated by the power steering device 20 Assist control is executed. That is, the control of the transmission ratio variable device 30 shifts from the normal steering reaction force control to the control prohibited state, and the control of the power steering device 20 shifts from the normal steering angle control to the torque assist control.

故障状態IIは、トルクセンサ15、アシストモータ22、及び、アシストモータ22の回転角センサ24の少なくともいずれか1つに故障が検出された状態である。尚、上述の故障状態Iと故障状態IIの双方が検出された場合には、故障状態IIが優先される。故障状態IIが検出されると、表1に示すように、パワーステアリング装置20及び伝達比可変装置30の制御が共に禁止される。   The failure state II is a state in which a failure is detected in at least one of the torque sensor 15, the assist motor 22, and the rotation angle sensor 24 of the assist motor 22. Note that when both the above-described failure state I and failure state II are detected, the failure state II has priority. When the failure state II is detected, as shown in Table 1, the control of the power steering device 20 and the transmission ratio variable device 30 are both prohibited.

図6は、上述の故障状態Iに関連した処理であって、本実施例のECU80により実現される処理を示すフローチャートである。図6の処理ルーチンは、例えば車両のイグニッションスイッチがオンとなった後、オフとなるまで、所定周期毎に繰り返し実行されてよい。   FIG. 6 is a flowchart showing a process related to the above-described failure state I and realized by the ECU 80 of the present embodiment. The processing routine of FIG. 6 may be repeatedly executed at predetermined intervals until, for example, after the ignition switch of the vehicle is turned on, the processing routine is turned off.

ステップ100では、システムが正常であるか否かが判定される。システムが正常の場合には、ステップ102乃至106の処理が実行され、上述の如く舵角制御が実現される(図5参照)。即ち、操舵角θ等に応じた目標転舵角(目標転舵モータ回転角θesp*)が算出され(ステップ102)、目標転舵角と実転舵角(θesp)との偏差に応じて、目標電流I0*が算出され(ステップ104)、当該算出された目標電流I0*が目標転舵モータ電流(Iesp*)として用いられる(ステップ106)。一方、システムが正常でない場合には、ステップ108に進む。 In step 100, it is determined whether or not the system is normal. When the system is normal, the processing of steps 102 to 106 is executed, and the steering angle control is realized as described above (see FIG. 5). That is, a target turning angle (target turning motor rotation angle θ esp *) corresponding to the steering angle θ or the like is calculated (step 102), and according to a deviation between the target turning angle and the actual turning angle (θ esp ). Then, the target current I0 * is calculated (step 104), and the calculated target current I0 * is used as the target turning motor current (I esp *) (step 106). On the other hand, if the system is not normal, the process proceeds to step 108.

ステップ108では、システム異常の原因が故障状態Iであるか否かが判定される。故障状態Iである場合には、ステップ112に進み、故障状態Iで無い場合(典型的には、故障状態IIである場合)には、ステップ110に進む。ステップ110では、目標転舵モータ電流(Iesp*)がゼロとされる(即ちパワーステアリング装置20の制御が禁止される)。 In step 108, it is determined whether or not the cause of the system abnormality is the failure state I. If it is in the fault state I, the process proceeds to step 112. If it is not the fault state I (typically, it is in the fault state II), the process proceeds to step 110. In step 110, the target turning motor current (I esp *) is set to zero (that is, control of the power steering device 20 is prohibited).

ステップ112では、トルクセンサ15からの出力値及び車速センサからの車速に応じて目標電流I0*が算出される。尚、この目標電流I0*の算出には、通常のトルクアシスト制御で用いられるマップが用いられてよい。例えば、図7に示すようなマップを用いる。この場合、車速が高速域、中速域及び低速域のいずれに属するかを判定し、車速の属する速度域に応じた曲線を用いて、トルク値に応じたベースアシスト電流ITbase*が演算される。ここでは、目標電流I0*=ベースアシスト電流ITbase*として目標電流I0*が算出される。 In step 112, the target current I0 * is calculated according to the output value from the torque sensor 15 and the vehicle speed from the vehicle speed sensor. Note that a map used in normal torque assist control may be used to calculate the target current I0 *. For example, a map as shown in FIG. 7 is used. In this case, it is determined whether the vehicle speed belongs to a high speed range, a medium speed range, or a low speed range, and a base assist current IT base * corresponding to the torque value is calculated using a curve corresponding to the speed range to which the vehicle speed belongs. The Here, target current I0 * is calculated as target current I0 * = base assist current IT base *.

ステップ120では、電流補正値ΔIの演算処理が実行される。この処理については図8を参照して後に説明する。   In step 120, the current correction value ΔI is calculated. This process will be described later with reference to FIG.

ステップ130では、上記のステップ112で算出した目標電流I0*と、上記のステップ120で算出した電流補正値ΔIとを用いて、目標転舵モータ電流Iesp*がIesp*=I0*−ΔIとして算出される。即ち、目標電流I0*が電流補正値ΔIにより補正されて最終的な目標転舵モータ電流Iesp*が導出される。 In step 130, using the target current I0 * calculated in step 112 and the current correction value ΔI calculated in step 120, the target turning motor current I esp * is I esp * = I0 * −ΔI. Is calculated as That is, the target current I0 * is corrected by the current correction value ΔI, and the final target turning motor current I esp * is derived.

図8は、電流補正値ΔIの演算処理の一例を示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a calculation process of the current correction value ΔI.

ステップ122では、今回周期で初めて故障状態Iが検出されたか否かが判定される。今回周期で初めて故障状態Iが検出された場合には、ステップ124に進み、それ以外の場合には、即ち、前回周期から連続して故障状態Iが検出されている場合には、ステップ126に進む。尚、ステップ124に進む場合には、上述の如く伝達比可変装置30のロック機構50によりロック状態が形成され、伝達比可変装置30の制御が不能化されることになる。   In step 122, it is determined whether or not the failure state I is detected for the first time in the current cycle. If the failure state I is detected for the first time in the current cycle, the process proceeds to step 124. Otherwise, that is, if the failure state I is detected continuously from the previous cycle, the process proceeds to step 126. move on. When the process proceeds to step 124, the lock mechanism 50 of the transmission ratio variable device 30 is locked as described above, and the control of the transmission ratio variable device 30 is disabled.

ステップ124では、電流補正値ΔI=今回周期のIT*−前回周期のI0*として演算される。尚、今回周期のIT*とは、今回周期の上記のステップ112で算出される目標電流IT*である。また、前回周期のI0*とは、前回周期の上記ステップ104で算出される目標電流I0*(即ち、前回周期の目標転舵モータ電流Iesp*)である。電流補正値ΔIは、電流補正値ΔI=(今回周期のIT*−前回周期のI0*)×Kとして演算されてもよい。この場合、Kは、0<K<1の定数である。 In step 124, the current correction value ΔI = IT * of the current cycle−I0 * of the previous cycle is calculated. The IT * of the current cycle is the target current IT * calculated in step 112 of the current cycle. The previous cycle I0 * is the target current I0 * calculated in step 104 of the previous cycle (that is, the target turning motor current I esp * of the previous cycle). The current correction value ΔI may be calculated as current correction value ΔI = (current cycle IT * −previous cycle I0 *) × K. In this case, K is a constant of 0 <K <1.

ステップ126では、電流補正値ΔIは、電流補正値ΔI=前回周期のΔI×Kとして演算される。ここで、Kは、0<K<1の定数である。   In step 126, the current correction value ΔI is calculated as current correction value ΔI = ΔI × K of the previous cycle. Here, K is a constant of 0 <K <1.

ステップ128では、上記のステップ126で演算した電流補正値ΔIの絶対値が所定値未満であるか否かが判定される。所定値は、電流補正値ΔIが実質的に補正の意義を有するほど大きい値か否かを判定するための値であり、従って、アシストモータ22のデューティ制御で設定可能なデューティの最小分解能に対応する値であってよい。本ステップ128において、電流補正値ΔIの絶対値が所定値未満である場合には、ステップ129に進み、それ以外の場合には、今回周期演算処理はそのまま終了する。   In step 128, it is determined whether or not the absolute value of the current correction value ΔI calculated in step 126 is less than a predetermined value. The predetermined value is a value for determining whether or not the current correction value ΔI is a value that is substantially large enough to have a correction significance, and therefore corresponds to the minimum resolution of the duty that can be set by the duty control of the assist motor 22. It may be a value to be. In this step 128, when the absolute value of the current correction value ΔI is less than the predetermined value, the process proceeds to step 129. In other cases, the current cycle calculation process is terminated as it is.

ステップ129では、上記のステップ126で演算した電流補正値ΔIが0に設定される。尚、電流補正値ΔIが0に設定されると、上記の図6のステップ130の処理では、Iesp*=I0*となる。従って、舵角制御からトルクアシスト制御への移行が完了することになる。 In step 129, the current correction value ΔI calculated in step 126 is set to zero. When the current correction value ΔI is set to 0, I esp * = I 0 * in the process of step 130 in FIG. Therefore, the transition from the steering angle control to the torque assist control is completed.

このようにして、図8に示す処理によれば、電流補正値ΔIは、前回周期の目標電流I0*と今回周期の目標電流IT*との差(或いは当該差のK倍の値)を初期値として、時間の経過と共に、徐々に減少していく。これに伴い、上記の図6のステップ130で用いられる電流補正値ΔIは、前回周期の目標電流I0*と今回周期の目標電流IT*との差(或いは当該差のK倍の値)を初期値として、時間の経過と共に、徐々に減少していく。従って、本実施例では、故障状態Iが検出された周期で、目標転舵モータ電流Iesp*が、直ちに目標電流IT*とされるのではなく、目標転舵モータ電流Iesp*は、前回周期の目標電流I0*(目標転舵モータ電流Iesp*)から徐々に目標電流IT*に移行するように変化される。従って、故障状態Iが検出された場合に、パワーステアリング装置20の制御を舵角制御からトルクアシスト制御に即座に切り替えると、当該切り替え時にアシストモータ22の発生トルクに急変が生じうるが、本実施例では、かかる急変を防止することができ、ユーザに違和感を与え無い態様でパワーステアリング装置20の制御を舵角制御からトルクアシスト制御に切り替えることができる。即ち、伝達比可変装置30の異常発生時に、パワーステアリング装置20の制御を舵角制御からトルク制御に切替える(移行させる)構成では、伝達比可変装置30の異常発生時においても操舵トルクを発生させてユーザの操舵操作を依然として支援できる反面、舵角制御からトルク制御への切替時に、当該切替に起因したパワーステアリング装置20の発生トルクの急変が生じうり、ユーザに違和感を与えうる虞があるが、本実施例では、パワーステアリング装置20の制御を舵角制御からトルクアシスト制御に徐々に切り替えることで、かかる違和感を防止することができる。 In this way, according to the process shown in FIG. 8, the current correction value ΔI is initially set to the difference between the target current I0 * of the previous cycle and the target current IT * of the current cycle (or a value K times the difference). The value gradually decreases with time. Accordingly, the current correction value ΔI used in step 130 of FIG. 6 described above initially sets the difference (or K times the difference) between the target current I0 * of the previous cycle and the target current IT * of the current cycle. The value gradually decreases with time. Therefore, in the present embodiment, the target steering motor current I esp * is not immediately set to the target current IT * in the cycle in which the failure state I is detected, but the target steering motor current I esp * The cycle target current I0 * (target turning motor current I esp *) is gradually changed to the target current IT *. Accordingly, when the failure state I is detected, if the control of the power steering device 20 is immediately switched from the steering angle control to the torque assist control, a sudden change may occur in the torque generated by the assist motor 22 at the time of the switching. In the example, such a sudden change can be prevented, and the control of the power steering device 20 can be switched from the steering angle control to the torque assist control in a manner that does not give the user a sense of incongruity. That is, in the configuration in which the control of the power steering device 20 is switched (shifted) from the steering angle control to the torque control when the abnormality of the transmission ratio variable device 30 occurs, the steering torque is generated even when the abnormality of the transmission ratio variable device 30 occurs. Although the steering operation of the user can still be supported, when switching from the steering angle control to the torque control, the generated torque of the power steering apparatus 20 may change suddenly due to the switching, which may give the user a sense of incongruity. In this embodiment, such a sense of incongruity can be prevented by gradually switching the control of the power steering device 20 from the steering angle control to the torque assist control.

尚、図8に示す処理では、時間の経過と共に指数関数的に電流補正値ΔIの値を低減させているが、時間の経過と共に徐々に低減させる態様であれば低減態様は任意である。例えば、電流補正値ΔIの値を時間の経過と共に一定量ずつ低減させてもよい。   In the process shown in FIG. 8, the value of the current correction value ΔI is reduced exponentially with the passage of time. However, the reduction mode is arbitrary as long as it is gradually reduced with the passage of time. For example, the value of the current correction value ΔI may be reduced by a certain amount with the passage of time.

図9は、車速と車両用操舵装置10のステアリングギア比との関係を示す図である。図9において、正常時特性として示す曲線は、システム正常時に採用されてよい特性曲線を示す。かかる特性は、上述の如くパワーステアリング装置20の舵角制御により実現される。ところで、上述の如く、故障状態Iが検出されて伝達比可変装置30のロック機構50によりロック状態が形成されると、車両用操舵装置10のステアリングギア比は固定となる。このとき、高速走行時の車両安定性を確保するには、固定時のステアリングギア比を図9の異常時特性Iのような特性とするのが良い。しかしながら、この異常時特性Iの場合、システム正常時のVGRSモータ34の差動角が大きく、操舵反力制御の精度が悪くなる問題がある。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the vehicle speed and the steering gear ratio of the vehicle steering device 10. In FIG. 9, a curve indicated as a normal characteristic indicates a characteristic curve that may be employed when the system is normal. Such characteristics are realized by the steering angle control of the power steering apparatus 20 as described above. By the way, as described above, when the failure state I is detected and the lock state is formed by the lock mechanism 50 of the transmission ratio variable device 30, the steering gear ratio of the vehicle steering device 10 is fixed. At this time, in order to ensure vehicle stability during high-speed traveling, it is preferable to set the steering gear ratio at the time of fixing to a characteristic such as an abnormal characteristic I in FIG. However, in the case of this abnormal characteristic I, there is a problem that the differential angle of the VGRS motor 34 when the system is normal is large and the accuracy of the steering reaction force control is deteriorated.

そこで、好ましくは、固定時のステアリングギア比を図9の異常時特性IIのような特性となるように伝達比可変装置30を構成し、高速走行時の車両安定性は、図10以降を参照して説明する目標電流IT*の算出方法により確保する。   Therefore, preferably, the transmission ratio variable device 30 is configured so that the steering gear ratio at the time of fixing becomes a characteristic such as the characteristic II at the time of abnormality in FIG. The target current IT * is calculated by the method described below.

図10は、目標電流IT*の算出方法のその他の一例を示すフローチャートである。図10に示す処理は、上述の図6のステップ112の処理として適用されてよい。   FIG. 10 is a flowchart showing another example of a method for calculating the target current IT *. The process shown in FIG. 10 may be applied as the process of step 112 in FIG. 6 described above.

ステップ200では、上述の図7に示したマップを用いて、トルクセンサ15からのトルク値及び車速センサからの車速に応じてベースアシスト電流ITbase*が演算される。 In step 200, the base assist current IT base * is calculated according to the torque value from the torque sensor 15 and the vehicle speed from the vehicle speed sensor, using the map shown in FIG.

ステップ202では、トルクセンサ15からのトルク値及び車速センサからの車速に基づいて、図11に示すマップを用いて、トルクアシスト補正量IT_1*が演算される。トルクアシスト補正量IT_1*の算出に用いるマップは、図11に示すように、車速が高くなるにつれてアシストトルクが小さくなるように作成される。即ち、トルクセンサ15の検出値に対するアシストトルクの低減量は、車速が高くなるにつれて大きくなる。   In Step 202, based on the torque value from the torque sensor 15 and the vehicle speed from the vehicle speed sensor, the torque assist correction amount IT_1 * is calculated using the map shown in FIG. As shown in FIG. 11, the map used for calculating the torque assist correction amount IT_1 * is created so that the assist torque decreases as the vehicle speed increases. That is, the amount of reduction in assist torque with respect to the detection value of the torque sensor 15 increases as the vehicle speed increases.

ステップ204では、舵角センサ74からの舵角速度(舵角の時間微分値)及び車速センサからの車速に基づいて、図12に示すマップを用いて、ステアリングホイール11の操作に対して作用する粘性反力の補正量IT_2*が演算される。粘性反力補正量IT_2*の算出に用いるマップは、図12に示すように、車速が高くなるにつれてアシストトルクが小さくなるように(粘性反力が大きくなるように)作成される。即ち、舵角速度に対するアシストトルクの低減量は、不安定になりやすい高速時に大きくなる。   In step 204, the viscosity acting on the operation of the steering wheel 11 using the map shown in FIG. 12 based on the steering angular velocity (time differential value of the steering angle) from the steering angle sensor 74 and the vehicle speed from the vehicle speed sensor. The reaction force correction amount IT_2 * is calculated. As shown in FIG. 12, the map used to calculate the viscosity reaction force correction amount IT_2 * is created so that the assist torque decreases (the viscosity reaction force increases) as the vehicle speed increases. That is, the amount of reduction of the assist torque with respect to the steering angular speed increases at a high speed that tends to be unstable.

ステップ204では、車速センサからの車速に基づいて、図13に示すマップを用いて、ステアリングホイール11の操作に対して作用する摩擦反力トルクの補正量IT_3*が演算される。具体的には、図13に示すマップを用いて、車速に応じた摩擦反力トルクを算出し、当該算出した摩擦反力トルクに応じた摩擦反力トルク補正量IT_3*を演算する。図13に示すマップは、不安定になりやすい高速時により大きい摩擦反力が付加されるように作成されている。   In step 204, based on the vehicle speed from the vehicle speed sensor, the friction reaction force torque correction amount IT_3 * acting on the operation of the steering wheel 11 is calculated using the map shown in FIG. Specifically, the friction reaction force torque corresponding to the vehicle speed is calculated using the map shown in FIG. 13, and the friction reaction force torque correction amount IT_3 * corresponding to the calculated friction reaction force torque is calculated. The map shown in FIG. 13 is created so that a larger frictional reaction force is added at high speed, which tends to be unstable.

ステップ208では、上記のステップ200乃至ステップ206で得られた各値に基づいて、目標電流IT*が、IT*=ITbase*+IT_1*+IT_2*+IT_3*として演算される。尚、IT*が負となる場合には、IT*=0とされてよい。 In step 208, the target current IT * is calculated as IT * = IT base * + IT_1 * + IT_2 * + IT_3 * based on the values obtained in steps 200 to 206 described above. When IT * becomes negative, IT * = 0 may be set.

このように図10に示す処理によれば、故障状態Iが検出された場合のステアリングギア比を高速安定性に不利な特性(例えば図9の異常時特性II)にした場合でも、高速走行時にパワーステアリング装置20のトルクアシスト制御の摩擦、粘性、バネ特性を大きくすることで、高速走行時の車両安定性を確保することができる。これにより、システム正常時の伝達比可変装置30による操舵反力制御の精度を高めつつ、高速走行時の車両安定性を確保することができる。   As described above, according to the processing shown in FIG. 10, even when the steering gear ratio when the failure state I is detected has a characteristic disadvantageous for high-speed stability (for example, the abnormal-time characteristic II in FIG. 9), By increasing the friction, viscosity, and spring characteristics of torque assist control of the power steering device 20, vehicle stability during high-speed traveling can be ensured. As a result, it is possible to ensure the vehicle stability during high-speed traveling while improving the accuracy of the steering reaction force control by the transmission ratio variable device 30 when the system is normal.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

本発明による車両用操舵装置の一実施例を概略的に示す全体図である。1 is an overall view schematically showing an embodiment of a vehicle steering apparatus according to the present invention. 伝達比可変装置30の主要構成要素の断面図である。3 is a cross-sectional view of main components of the transmission ratio variable device 30. FIG. 図2のラインA−Aにより切断したロック機構50の断面図である。It is sectional drawing of the locking mechanism 50 cut | disconnected by line AA of FIG. システム正常時にECU80により実現される制御内容を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the control content implement | achieved by ECU80 at the time of a system normal. ECU80の操舵反力制御部82及び舵角制御部84の機能ブロック図である。3 is a functional block diagram of a steering reaction force control unit 82 and a steering angle control unit 84 of an ECU 80. FIG. 故障状態Iに関連した処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing processing related to a failure state I. 正常時マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a normal time map. 電流補正値ΔIの演算処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the calculation process of electric current correction value (DELTA) I. 車速と車両用操舵装置10のステアリングギア比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a vehicle speed and the steering gear ratio of the steering device 10 for vehicles. 目標電流IT*の算出方法のその他の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the calculation method of target current IT *. トルクアシスト補正量IT_1*の算出に用いるマップを示す図である。It is a figure which shows the map used for calculation of torque assist correction amount IT_1 *. 粘性反力補正量IT_2*の算出に用いるマップを示す図である。It is a figure which shows the map used for calculation of viscosity reaction force correction amount IT_2 *. 摩擦反力トルク補正量IT_3*の算出に用いるマップを示す図である。It is a figure which shows the map used for calculation of friction reaction force torque correction amount IT_3 *.

符号の説明Explanation of symbols

10 車両用操舵装置
11 ステアリングホイール
12 ステアリングコラム
13 ゴムカップリング
14 ステアリングシャフト
15 トルクセンサ
16 中間シャフト
17 ピニオン
18 ステアリングラック
19 タイロッド
20 パワーステアリング装置
22 アシストモータ
24 回転角センサ
30 伝達比可変装置
31 ステアリングギアボックス
32 ハウジング
34 VGRSモータ
35 モータシャフト
36 ロックホルダ
37 凹部
38 ドリブンギア
40 差動機構
42 ステータギア
46 波動発生装置
48 フレキシブルギア
50 ロック機構
52 ロックレバー
52a 係合部
53 リターンスプリング
54 回動ピン
56 ソレノイド
60 入力軸
62 出力軸
74 舵角センサ
76 回転角センサ
80 ECU
82 操舵反力制御部
84 舵角制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle steering device 11 Steering wheel 12 Steering column 13 Rubber coupling 14 Steering shaft 15 Torque sensor 16 Intermediate shaft 17 Pinion 18 Steering rack 19 Tie rod 20 Power steering device 22 Assist motor 24 Rotation angle sensor 30 Transmission ratio variable device 31 Steering gear Box 32 Housing 34 VGRS motor 35 Motor shaft 36 Lock holder 37 Recess 38 Driven gear 40 Differential mechanism 42 Stator gear 46 Wave generator 48 Flexible gear 50 Lock mechanism 52 Lock lever 52a Engaging portion 53 Return spring 54 Rotating pin 56 Solenoid 60 Input shaft 62 Output shaft 74 Rudder angle sensor 76 Rotation angle sensor 80 ECU
82 Steering reaction force control unit 84 Steering angle control unit

Claims (6)

伝達比可変装置及びパワーステアリング装置のいずれにも異常が検出されない場合には、伝達比可変装置により操舵反力制御を行い、パワーステアリング装置により舵角制御を行うことを特徴とする、車両用操舵装置。   When no abnormality is detected in either the transmission ratio variable device or the power steering device, the steering reaction force control is performed by the transmission ratio variable device, and the steering angle control is performed by the power steering device. apparatus. パワーステアリング装置に異常が検出されない状況下で伝達比可変装置に異常が検出された場合には、伝達比可変装置の伝達比可変機構をロックすると共に、パワーステアリング装置の制御を舵角制御からトルク制御へと徐々に移行させる、請求項1に記載の車両用操舵装置。   If an abnormality is detected in the transmission ratio variable device under the condition that no abnormality is detected in the power steering device, the transmission ratio variable mechanism of the transmission ratio variable device is locked and the control of the power steering device is controlled from the steering angle control to the torque. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the vehicle steering apparatus is gradually shifted to control. 前記パワーステアリング装置の舵角制御からトルク制御への段階的な移行は、伝達比可変装置に異常が検出された時点の舵角制御の目標値とトルク制御の目標値との差に基づいて、前記パワーステアリング装置のアクチュエータの目標電流を徐々に変化させることを含む、請求項2に記載の車両用操舵装置。   The stepwise transition from the steering angle control to the torque control of the power steering device is based on the difference between the target value of the steering angle control and the target value of the torque control when an abnormality is detected in the transmission ratio variable device. The vehicle steering apparatus according to claim 2, comprising gradually changing a target current of an actuator of the power steering apparatus. 前記パワーステアリング装置のトルク制御の目標値は、車速を少なくとも1つのパラメータとして決定される、請求項2又は3に記載の車両用操舵装置。   4. The vehicle steering apparatus according to claim 2, wherein the target value for torque control of the power steering apparatus is determined using at least one parameter as a vehicle speed. 5. 前記パワーステアリング装置のトルク制御の目標値は、摩擦反力トルク成分を補正して決定される、請求項4に記載の車両用操舵装置。   The vehicle steering apparatus according to claim 4, wherein a target value for torque control of the power steering apparatus is determined by correcting a friction reaction force torque component. 目標操舵反力を決定する目標操舵反力決定手段と、
目標操舵角を決定する目標操舵角決定手段と、
目標アシストトルクを決定する目標アシストトルク決定手段と、
前記目標操舵反力が実現されるように伝達比可変装置を制御する操舵反力制御手段と、
前記目標アシストトルクが実現されるようにパワーステアリング装置を制御するアシストトルク制御手段と、
前記目標操舵角が実現されるように前記パワーステアリング装置を制御する操舵角制御手段とを備え、
前記操舵反力制御手段及び前記操舵角制御手段が、前記伝達比可変装置が正常な場合に機能し、
前記アシストトルク制御手段が、前記伝達比可変装置に異常が検出された場合に機能し、
前記伝達比可変装置の異常に起因して前記パワーステアリング装置の制御が前記操舵角制御手段による舵角制御から前記アシストトルク制御手段によるトルク制御に移行する際、該移行に起因した前記パワーステアリング装置の発生トルクの急変を抑制することを特徴とする、車両用操舵装置。
A target steering reaction force determining means for determining a target steering reaction force;
Target steering angle determining means for determining a target steering angle;
Target assist torque determining means for determining the target assist torque;
Steering reaction force control means for controlling the transmission ratio variable device so as to realize the target steering reaction force;
Assist torque control means for controlling the power steering device so that the target assist torque is realized;
Steering angle control means for controlling the power steering device so that the target steering angle is realized,
The steering reaction force control means and the steering angle control means function when the transmission ratio variable device is normal,
The assist torque control means functions when an abnormality is detected in the transmission ratio variable device;
When the control of the power steering device shifts from the steering angle control by the steering angle control means to the torque control by the assist torque control means due to an abnormality of the transmission ratio variable device, the power steering device caused by the transition A vehicular steering apparatus characterized by suppressing a sudden change in torque generated.
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