(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操向のための操作部材と、
車両の操向輪を転舵させるための舵取り機構と、
この舵取り機構に結合された主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータと、
上記操作部材と上記舵取り機構とを機械的に連結／分離可能なクラッチ機構と、
上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、上記クラッチ機構を分離状態として、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させ、上記主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータの一方に異常が発生した時には、上記クラッチ機構を連結状態として、正常な他方の操舵アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力を発生させる舵取り制御手段と、
上記操作部材に操作反力を与える反力アクチュエータとを含み、
上記舵取り制御手段は、上記主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータの一方に異常が発生した時に、上記反力アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力をさらに発生させるものであることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
車両の操向のための操作部材と、
車両の操向輪を転舵させるための舵取り機構と、
この舵取り機構に結合された主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータと、
上記操作部材と上記舵取り機構とを機械的に連結／分離可能なクラッチ機構と、
上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、上記クラッチ機構を分離状態として、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させ、上記主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータの一方に異常が発生した時には、上記クラッチ機構を連結状態として、正常な他方の操舵アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力を発生させる舵取り制御手段と、
上記操作部材に操作反力を与える反力アクチュエータとを含み、
上記舵取り制御手段は、上記反力アクチュエータに異常が発生した時には、上記クラッチ機構を連結状態として、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力を発生させるものであることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
車両の操向のための操作部材と、
車両の操向輪を転舵させるための舵取り機構と、
この舵取り機構に結合されており、ほぼ同じ最高出力を有する主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータと、
上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させ、上記主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータの一方に異常が発生した時には、正常な他方の操舵アクチュエータのみから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させる舵取り制御手段と
を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
車両の操向のための操作部材と、
車両の操向輪を転舵させるための舵取り機構と、
この舵取り機構に結合された操舵アクチュエータと、
上記操作部材と上記舵取り機構とを機械的に連結／分離可能なクラッチ機構と、
上記操作部材に操作反力を与えるための反力アクチュエータと、
上記操舵アクチュエータが正常な時には、上記クラッチ機構を分離状態として、上記操舵アクチュエータから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させ、上記操舵アクチュエータに異常が発生した時には、上記クラッチ機構を連結状態として、上記反力アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力を発生させる舵取り制御手段と
を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステアリングホイールなどの操作部材の操作に基づいて操向輪を転舵させる構成の車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールと舵取り用の操向輪を転舵するための舵取り機構との機械的な結合をなくし、ステアリングホイールの操作方向および操作量を検出するとともに、その検出結果に基づいて、舵取り機構に電動モータなどの操舵アクチュエータからの駆動力を与えるようにした車両用操舵装置（いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システム）が提案されている。
【０００３】
このような構成を採用することにより、車両の走行状況などに応じて、ステアリングホイールの回転量と操向輪の転舵量との比（ギア比）を自由に変更することができ、車両の運動性能の向上を図ることができる。また、上記のような構成は、衝突時におけるステアリングホイールの突き上げを防止できるという利点や、ステアリングホイールの配設位置の自由度が増すという利点もある。
ところで、上記のようなステア・バイ・ワイヤ・システムでは、ステアリングホイールと舵取り機構との機械的な結合がないから、操舵駆動系のフェールセーフ対策が重要である。そこで、ステアリングホイールと舵取り機構との間に、ステアリングホイールと舵取り機構とを分離／結合可能とするためのクラッチを介在させ、故障時には、クラッチを結合状態として、ステアリングホイールと舵取り機構とを機械的に連結することが提案されている。また、舵取り機構を駆動するための操舵駆動系を、主操舵駆動系と副操舵駆動系との二重系にすることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ステアリングホイールと舵取り機構との間にクラッチを介在させる構成では、クラッチが結合された後、操舵アクチュエータの駆動制御が続けられると、操舵アクチュエータによる操向輪の転舵につられてステアリングホイールが自動的に回転するなどの不都合を生じるおそれがある。そのため、操舵アクチュエータ以外の箇所で故障が生じた場合であっても、操舵アクチュエータの駆動は停止されるようになっていて、この結果、クラッチ結合後はステアリングホイールの操作が非常に重くなり、クラッチに大きな負荷がかかるという問題がある。
【０００５】
一方、二重系のシステムでは、システムサイズの縮小およびコストの低減を図るために、副操舵駆動系の操舵アクチュエータの出力は主操舵駆動系の操舵アクチュエータの出力よりも小さく設計されているのが一般的である。そのため、副操舵駆動系による舵取り機構の駆動時には、舵取り機構に十分な駆動力が与えられないという問題がある。
そこで、この発明の目的は、故障発生時にも良好な操舵を達成できる車両用操舵装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、車両の操向輪（Ｗ）を転舵させるための舵取り機構（１０）と、この舵取り機構に結合された主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）および副操舵アクチュエータ（５１Ｓ）と、上記操作部材と上記舵取り機構とを機械的に連結／分離可能なクラッチ機構（２０）と、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、上記クラッチ機構を分離状態として、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させ、上記主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータの一方に異常が発生した時には、上記クラッチ機構を連結状態として、正常な他方の操舵アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力を発生させる舵取り制御手段（６０）と、上記操作部材に操作反力を与える反力アクチュエータ（４０）とを含み、上記舵取り制御手段は、上記主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータの一方に異常が発生した時に、上記反力アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力をさらに発生させるものであることをことを特徴とする車両用操舵装置である。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じである。
この発明によれば、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータの両方から舵取り機構に駆動力が与えられる。したがって、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータの個々の最高出力が比較的小さくても、舵取り機構に十分な駆動力を与えることができ、良好な操舵を達成することができる。
【０００８】
そして、主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータに異常が発生した場合には、クラッチ機構が連結状態にされるとともに、正常な操舵アクチュエータが操舵補助力の発生源として制御される。これにより、操作部材の操作に応じて、正常な操舵アクチュエータから舵取り機構に操舵補助力が与えられる。ゆえに、クラッチ結合後も操作部材を楽に操作することができ、実用的なフェールセーフを実現できる。
【０００９】
また、主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータに異常が発生した場合に、反力アクチュエータも操舵補助力の発生源として制御される。これにより、さらに大きな操舵補助力を舵取り機構に与えることができ、クラッチ機構を結合状態にした後の操作部材の操作をより楽に行うことができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、車両の操向輪（Ｗ）を転舵させるための舵取り機構（１０）と、この舵取り機構に結合された主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）および副操舵アクチュエータ（５１Ｓ）と、上記操作部材と上記舵取り機構とを機械的に連結／分離可能なクラッチ機構（２０）と、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、上記クラッチ機構を分離状態として、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させ、上記主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータの一方に異常が発生した時には、上記クラッチ機構を連結状態として、正常な他方の操舵アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力を発生させる舵取り制御手段（６０）と、上記操作部材に操作反力を与える反力アクチュエータ（４０）とを含み、上記舵取り制御手段は、上記反力アクチュエータに異常が発生した時には、上記クラッチ機構を連結状態として、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力を発生させるものであることを特徴とする車両用操舵装置である。
この発明によれば、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータの両方から舵取り機構に駆動力が与えられる。したがって、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータの個々の最高出力が比較的小さくても、舵取り機構に十分な駆動力を与えることができ、良好な操舵を達成することができる。
そして、主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータに異常が発生した場合には、クラッチ機構が連結状態にされるとともに、正常な操舵アクチュエータが操舵補助力の発生源として制御される。これにより、操作部材の操作に応じて、正常な操舵アクチュエータから舵取り機構に操舵補助力が与えられる。ゆえに、クラッチ結合後も操作部材を楽に操作することができ、実用的なフェールセーフを実現できる。
また、反力アクチュエータに異常が発生した場合には、クラッチ機構が連結されるとともに、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが操舵補助力の発生源として制御される。したがって、この場合も、ステアリングホイールを楽に操作することができ、実用的なフェールセーフが実現される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、車両の操向輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、この舵取り機構に結合されており、ほぼ同じ最高出力を有する主操舵アクチュエータ（５１Ｍ）および副操舵アクチュエータ（５１Ｓ）と、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させ、上記主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータの一方に異常が発生した時には、正常な他方の操舵アクチュエータのみから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させる舵取り制御手段（６０）とを含むことを特徴とする車両用操舵装置である。
【００１２】
この発明によれば、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータの両方から舵取り機構に駆動力が与えられる。したがって、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータの個々の最高出力を小さく抑えることができる。
上記主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータの個々の最高出力は、上記舵取り機構を駆動するのに十分な出力の６０〜７０％であることが好ましい。この場合、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータが正常な時には、舵取り機構に十分な駆動力を与えることができ、良好な操舵を達成することができる。また、主操舵アクチュエータまたは副操舵アクチュエータの一方のみであっても、操向輪の方向を維持するには十分な駆動力を舵取り機構に与えることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、車両の操向のための操作部材（３０）と、車両の操向輪を転舵させるための舵取り機構（１０）と、この舵取り機構に結合された操舵アクチュエータ（５１）と、上記操作部材と上記舵取り機構とを機械的に連結／分離可能なクラッチ機構（２０）と、上記操作部材に操作反力を与えるための反力アクチュエータ（４０）と、上記操舵アクチュエータが正常な時には、上記クラッチ機構を分離状態として、上記操舵アクチュエータから上記舵取り機構を駆動するための駆動力を発生させ、上記操舵アクチュエータに異常が発生した時には、上記クラッチ機構を連結状態として、上記反力アクチュエータから上記操作部材の操作に応じた操舵補助力を発生させる舵取り制御手段（６０）とを含むことを特徴とする車両用操舵装置である。
【００１４】
この発明によれば、操舵アクチュエータに異常が発生した場合には、クラッチ機構が連結状態にされるとともに、反力アクチュエータが操舵補助力の発生源として制御される。これにより、操作部材の操作に応じて、反力アクチュエータから舵取り機構に操舵補助力が与えられる。ゆえに、クラッチ機構を結合状態にした後も操作部材を楽に操作することができ、実用的なフェールセーフを実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を説明するための概念図である。この車両用操舵装置は、舵取り用の一対の操向輪（通常は前輪）Ｗ，Ｗに舵取り動作を行わせるための舵取り機構１０と、この舵取り機構１０に対してクラッチ２０を介して機械的に連結／分離が可能なステアリングホイール３０と、このステアリングホイール３０に反力を付与するための反力アクチュエータ４０とを有している。
【００１６】
また、この車両用操舵装置は、舵取り機構１０を駆動するための操舵駆動系が、主操舵駆動系５０Ｍと副操舵駆動系５０Ｓとの二重系とされている。主操舵駆動系５０Ｍは、主操舵アクチュエータ５１Ｍと、この主操舵アクチュエータ５１Ｍの回転角を検出するための主回転角センサ５２Ｍとを含む。一方、副操舵駆動系５０Ｓは、副操舵アクチュエータ５１Ｓと、この副操舵アクチュエータ５１Ｓの回転角を検出するための副回転角センサ５２Ｓとを含む。主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓは、たとえば、いずれも電動モータで構成されており、両者の最高出力は、主操舵アクチュエータ５１Ｍまたは副操舵アクチュエータ５１Ｓの単体で舵取り機構１０を駆動するのに十分な出力の６０〜７０％でほぼ同じにされている。
【００１７】
舵取り機構１０は、車体の左右方向に延びて配置された操舵軸１１と、この操舵軸１１の両端部にタイロッド１２，１２を介して結合され、操向輪Ｗ，Ｗを支持するナックルアーム１３，１３とを有している。操舵軸１１は、ハウジング１４に支承されて軸方向に摺動可能にされており、その途中部に、主操舵アクチュエータ５１Ｍが同軸的に組み込まれている。また、操舵軸１１の一部には、ラックギア１１ａが形成されており、このラックギア１１ａには、クラッチ２０の一方側に結合されたシャフト２１の先端のピニオンギア２２が噛合している。シャフト２１には、副操舵アクチュエータ５１Ｓが結合されており、副操舵アクチュエータ５１Ｓが発生する駆動力がシャフト２１に入力されるようになっている。この構成により、主操舵アクチュエータ５１Ｍが駆動されると、主操舵アクチュエータ５１Ｍの回転がボールねじなどからなる運動変換機構によって操舵軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により操向輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。また、副操舵アクチュエータ５１Ｓが駆動されると、副操舵アクチュエータ５１Ｓによるシャフト２１の回転がピニオンギア２２およびラックギア１１ａによって操舵軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により操向輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。
【００１８】
クラッチ２０の他方側に結合されたシャフト２３は、ステアリングホイール３０に結合されている。したがって、クラッチ２０が連結状態であれば、ステアリングホイール３０に加えられた操舵トルクは、シャフト２３、クラッチ２０、シャフト２１、ピニオンギア２２およびラックギア１１ａを介して、操舵軸１１に機械的に伝達される。
反力アクチュエータ４０は、クラッチ２０とステアリングホイール３０とを結合するシャフト２３を回転軸とする電動モータ（たとえば、三相ブラシレスモータ）で構成されており、そのケーシングが車体の適所に固定されている。反力アクチュエータ４０には、ステアリングホイール３０から入力される操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４１と、ステアリングホイール３０の操作角を検出するための操作角センサ４２とが付設されている。
【００１９】
クラッチ２０、反力アクチュエータ４０、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓは、マイクロプロセッサなどを含む舵取り制御部６０によって制御されるようになっている。具体的に説明すると、舵取り制御部６０には、操作角センサ４２、主回転角センサ５２Ｍ、副回転角センサ５２Ｓの検出信号が入力されている。また、操舵軸１１に関連して、この操舵軸１１の軸方向位置を検出するための転舵位置センサ１５が設けられており、この転舵位置センサ１５の検出信号も舵取り制御部６０に入力されるようになっている。舵取り制御部６０には、さらに、車速を検出するための車速センサ７０の検出信号が入力されるようになっている。この車速センサ７０は、たとえば、車輪の回転速度を検出する車輪速センサによって構成することができる。そして、舵取り制御部６０は、上記各センサ類からの入力信号に基づいて、クラッチ２０、反力アクチュエータ４０、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓをそれぞれ駆動するための駆動回路２４，４３，５３Ｍ，５３Ｓに制御信号を与える。
【００２０】
図２は、舵取り制御部６０によって実行される処理について説明するためのフローチャートである。舵取り制御部６０は、主操舵アクチュエータ５１Ｍ、副操舵アクチュエータ５１Ｓまたは反力アクチュエータ４０が正常に動作しているか否か、つまり主操舵アクチュエータ５１Ｍ、副操舵アクチュエータ５１Ｓまたは反力アクチュエータ４０に異常が発生しているか否かを監視している（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００２１】
主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓに異常が発生しておらず（ステップＳ１でＮＯ）、さらに反力アクチュエータ４０にも異常が発生していない場合には（ステップＳ２でＮＯ）、舵取り制御部６０は、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓの両方を駆動制御する（ステップＳ３）。この実施形態では、舵取り制御部６０は、ＶＧＲ（可変ギアレシオ）機能を有しており、車両の走行状況に応じてステアリングホイール３０の回転量と操向輪Ｗ，Ｗの転舵量との比（ギア比）を設定し、この設定したギア比およびステアリングホイール３０の操作量などに基づいて、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓの電圧指令値を設定し、各電圧指令値に応じた制御信号をそれぞれ駆動回路５３Ｍ，５３Ｓに与える。これにより、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓの両方から、ステアリングホイール３０の操作方向に応じた方向に操舵軸１１を摺動させるためのトルクが出力され、車両の走行状況やステアリングホイール３０の操作態様などに応じた良好な操舵が達成される。
【００２２】
こうして主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓを駆動制御している間に、主操舵アクチュエータ５１Ｍまたは副操舵アクチュエータ５１Ｓに異常が発生すると、舵取り制御部６０は、まず、上述のＶＧＲ機能を解除し（ステップＳ４）、ステアリングホイール３０の回転角と操向輪Ｗ，Ｗの転舵角との関係が適切な関係（ステアリングホイール３０の中点と操向輪Ｗ，Ｗの中点とが一致する関係）となるように、正常な操舵アクチュエータを制御して操向輪Ｗ，Ｗの位置を調整する。そして、この操向輪Ｗ，Ｗの位置調整後に、クラッチ２０を連結させ（ステップＳ５）、さらに反力アクチュエータ４０の駆動を停止させる（ステップＳ６）。
【００２３】
クラッチ２０が連結されることにより、舵取り機構１０とステアリングホイール３０との機械的な結合が達成され、その後、正常な操舵アクチュエータ（主操舵アクチュエータ５１Ｍまたは副操舵アクチュエータ５１Ｓ）および反力アクチュエータ４０を操舵補助力の発生源としたパワーステアリング装置として機能する。すなわち、クラッチ２０の連結後、舵取り制御部６０は、正常な操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータ４０から操舵補助力を発生させるべく、ステアリングホイール３０の操作角（ハンドル角）に応じた操舵アクチュエータ用ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号および反力アクチュエータ用ＰＷＭ制御信号を作成し、これらのＰＷＭ制御信号を正常な操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータ４０の駆動回路に入力する（ステップＳ７，Ｓ８）。これにより、正常な操舵アクチュエータおよび反力アクチュエータ４０から適当な操舵補助力が発生され、ステアリングホイール３０の操作に応じた適切な操舵補助が実現される。
【００２４】
また、反力アクチュエータ４０に異常が発生すると、舵取り制御部６０は、まず、反力アクチュエータ４０の駆動を停止させる（ステップＳ９）。次に、上述のＶＧＲ機能を解除し（ステップＳ１０）、ステアリングホイール３０の回転角と操向輪Ｗ，Ｗの転舵角との関係が適切な関係となるように、正常な操舵アクチュエータを制御して操向輪Ｗ，Ｗの位置を調整した後、クラッチ２０を連結させる（ステップＳ１１）。
【００２５】
クラッチ２０の連結後は、この車両用操舵装置は、舵取り機構１０とステアリングホイール３０とが機械的に連結され、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓを操舵補助力の発生源としたパワーステアリング装置として機能する。すなわち、クラッチ２０の連結後、舵取り制御部６０は、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓから操舵補助力を発生させるべく、ステアリングホイール３０の操作角（ハンドル角）に応じた主操舵アクチュエータ用ＰＷＭ制御信号および副操舵アクチュエータ用ＰＷＭ制御信号を作成し、これらのＰＷＭ制御信号を主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓの駆動回路５３Ｍ，５３Ｓに入力する（ステップＳ１２）。これにより、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓから適当な操舵補助力が発生され、ステアリングホイール３０の操作に応じた適切な操舵補助が実現される。
【００２６】
以上のようにこの実施形態によれば、反力アクチュエータ４０、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓが正常な時には、主操舵駆動系５０Ｍおよび副操舵駆動系５０Ｓの両方により舵取り機構１０が駆動される。したがって、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓの最高出力が比較的小さくても、舵取り機構１０に十分な駆動力を与えることができ、良好な操舵を達成することができる。
【００２７】
そして、主操舵アクチュエータ５１Ｍまたは副操舵アクチュエータ５１Ｓに異常が発生した場合には、クラッチ２０が連結されるとともに、正常な操舵アクチュエータが操舵補助力の発生源としてＰＷＭ制御される。これにより、ステアリングホイール３０の操作に対して、正常な操舵アクチュエータから舵取り機構１０に操舵補助力が与えられる。ゆえに、クラッチ結合後もステアリングホイール３０を楽に操作することができ、実用的なフェールセーフを実現できる。
【００２８】
さらに、この実施形態では、主操舵アクチュエータ５１Ｍまたは副操舵アクチュエータ５１Ｓに異常が発生した場合に、反力アクチュエータ４０も操舵補助力の発生源としてＰＷＭ制御されるようになっている。これにより、さらに大きな操舵補助力を舵取り機構１０に与えることができ、クラッチ結合後のステアリングホイール３０の操作をより楽に行うことができる。
また、反力アクチュエータ４０に異常が発生した場合には、クラッチ２０が連結されるとともに、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓが操舵補助力の発生源としてＰＷＭ制御される。したがって、この場合も、ステアリングホイール３０を楽に操作することができ、実用的なフェールセーフが実現される。
【００２９】
図３は、この発明の他の実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を示す概念図である。この実施形態に係る車両用操舵装置は、舵取り機構１０を駆動するための操舵駆動系が二重系でない点で、上述の図１に示す車両用操舵装置の構成と異なる。なお、この図３では、図１に示す各部に対応する部分に同一の参照符号を付して示すこととする。
この車両用操舵装置は、舵取り用の一対の操向輪（通常は前輪）Ｗ，Ｗに舵取り動作を行わせるための舵取り機構１０と、この舵取り機構１０に対してクラッチ２０を介して機械的に連結／分離が可能なステアリングホイール３０と、このステアリングホイール３０に反力を付与するための反力アクチュエータ４０とを有している。
【００３０】
舵取り機構１０は、車体の左右方向に延びて配置された操舵軸１１と、この操舵軸１１の両端部にタイロッド１２，１２を介して結合され、操向輪Ｗ，Ｗを支持するナックルアーム１３，１３とを有している。操舵軸１１は、ハウジング１４に支承されて軸方向に摺動可能にされており、その途中部には、操舵アクチュエータ５１が同軸的に組み込まれている。操舵アクチュエータ５１は、たとえば、舵取り機構１０の駆動に十分な出力を有する電動モータで構成されている。この構成により、操舵アクチュエータ５１が駆動されると、操舵アクチュエータ５１の回転がボールねじなどからなる運動変換機構によって操舵軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により操向輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。
【００３１】
また、操舵軸１１の一部には、ラックギア１１ａが形成されており、このラックギア１１ａには、クラッチ２０の一方側に結合されたシャフト２１の先端のピニオンギア２２が噛合している。クラッチ２０の他方側に結合されたシャフト２３は、ステアリングホイール３０に結合されている。したがって、クラッチ２０が連結状態であれば、ステアリングホイール３０に加えられた操舵トルクは、シャフト２３、クラッチ２０、シャフト２１、ピニオンギア２２およびラックギア１１ａを介して、操舵軸１１に機械的に伝達される。
【００３２】
反力アクチュエータ４０は、クラッチ２０とステアリングホイール３０とを結合するシャフト２３を回転軸とする電動モータ（たとえば、三相ブラシレスモータ）で構成されており、そのケーシングが車体の適所に固定されている。反力アクチュエータ４０には、ステアリングホイール３０から入力される操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４１と、ステアリングホイール３０の操作角を検出するための操作角センサ４２とが付設されている。
【００３３】
クラッチ２０、反力アクチュエータ４０および操舵アクチュエータ５１は、マイクロプロセッサなどを含む舵取り制御部６０によって制御されるようになっている。具体的に説明すると、舵取り制御部６０には、操作角センサ４２および回転角センサ５２の検出信号が入力されている。また、操舵軸１１に関連して、この操舵軸１１の軸方向位置を検出するための転舵位置センサ１５が設けられており、この転舵位置センサ１５の検出信号も舵取り制御部６０に入力されるようになっている。舵取り制御部６０には、さらに、車速を検出するための車速センサ７０の検出信号が入力されるようになっている。この車速センサ７０は、たとえば、車輪の回転速度を検出する車輪速センサによって構成することができる。そして、舵取り制御部６０は、上記各センサ類からの入力信号に基づいて、クラッチ２０、反力アクチュエータ４０および操舵アクチュエータ５１をそれぞれ駆動するための駆動回路２４，４３，５３に制御信号を与える。
【００３４】
図４は、舵取り制御部６０によって実行される処理について説明するためのフローチャートである。舵取り制御部６０は、操舵アクチュエータ５１が正常に動作しているか否かを監視している（ステップＴ１）。
操舵アクチュエータ５１に異常が発生していない場合には、舵取り制御部６０は、たとえば、車両の走行状況に応じてステアリングホイール３０の回転量と操向輪Ｗ，Ｗの転舵量とのギア比を設定し（ＶＧＲ機能）、この設定したギア比およびステアリングホイール３０の操作量などに基づいて、操舵アクチュエータ５１の電圧指令値を設定し、その電圧指令値に応じた制御信号を駆動回路５３に与える（ステップＴ２）。これにより、操舵アクチュエータ５１から、ステアリングホイール３０の操作方向に応じた方向に操舵軸１１を摺動させるためのトルクが出力され、車両の走行状況やステアリングホイール３０の操作態様などに応じた良好な操舵が達成される。
【００３５】
こうして操舵アクチュエータ５１を駆動制御している間に、操舵アクチュエータ５１に異常が発生すると、舵取り制御部６０は、まず、上述のＶＧＲ機能を解除し（ステップＴ３）、クラッチ２０を連結させる（ステップＴ４）。
クラッチ２０が連結されることにより、舵取り機構１０とステアリングホイール３０との機械的な結合が達成され、その後、反力アクチュエータ４０を操舵補助力の発生源としたパワーステアリング装置として機能する。すなわち、クラッチ２０の連結後、舵取り制御部６０は、反力アクチュエータ４０から操舵補助力を発生させるべく、ステアリングホイール３０の操作角（ハンドル角）に応じたＰＷＭ制御信号を作成し、このＰＷＭ制御信号を反力アクチュエータ４０の駆動回路４３に入力する（ステップＴ５）。これにより、反力アクチュエータ４０から適当な操舵補助力が発生され、ステアリングホイール３０の操作に応じた適切な操舵補助が実現される。
【００３６】
この実施形態によれば、操舵アクチュエータ５１に異常が発生した場合には、クラッチ２０が連結されるとともに、反力アクチュエータ４０が操舵補助力の発生源としてＰＷＭ制御される。これにより、ステアリングホイール３０の操作に対して、反力アクチュエータ４０から舵取り機構１０に操舵補助力が与えられる。ゆえに、クラッチ結合後もステアリングホイール３０を楽に操作することができ、実用的なフェールセーフを実現できる。
【００３７】
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓをほぼ同じ最高出力に設計し、正常時において、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓの両方を駆動制御するという発明は、上述した第１の実施形態の構成に限らず、舵取り機構１０を駆動するための操舵駆動系が二重系でクラッチ２０を備えていない構成の車両用操舵装置に適用されてもよい。この場合、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓが正常な時には、主操舵アクチュエータ５１Ｍおよび副操舵アクチュエータ５１Ｓから舵取り機構１０を駆動するための駆動力を発生させ、主操舵アクチュエータ５１Ｍまたは副操舵アクチュエータ５１Ｓの一方に異常が発生した時には、正常な他方の操舵アクチュエータのみから舵取り機構１０を駆動するための駆動力を発生させるようにすればよい。
【００３８】
また、上述の各実施形態では、操作部材としてステアリングホイール３０が用いられる例について説明したが、この他にも、レバーなどの他の操作部材が用いられてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を説明するための概念図である。
【図２】図１に示す車両用操舵装置に備えられた舵取り制御部によって実行される処理について説明するためのフローチャートである。
【図３】この発明の他の実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を示す概念図である。
【図４】図３に示す車両用操舵装置に備えられた舵取り制御部によって実行される処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０    舵取り機構
２０    クラッチ
３０    ステアリングホイール
４０    反力アクチュエータ
５０Ｍ  主操舵駆動系
５０Ｓ  副操舵駆動系
５１    操舵アクチュエータ
５１Ｍ  主操舵アクチュエータ
５１Ｓ  副操舵アクチュエータ
６０    舵取り制御部
Ｗ      操向輪
【図１】
0004419114.tif 000002
【図２】
0004419114.tif 000003
【図３】
0004419114.tif 000004
【図４】
0004419114.tif 000005