(57)【要約】【課題】操舵装置の異常時においても車両の適切な移動を可能とする。【解決手段】ステアリングホイール１５の操作は、トルクセンサ２１および操舵角センサ２２によって検出され、これらの出力は車内ＬＡＮ２５に送出される。パワーステアリング用コントローラ２０は、トルクセンサ２１および操舵角センサ２２ならびに車速センサ２３の出力信号に基づいて、操舵補助力発生用の電動モータ１６を制御する。電子制御型差動装置３は、差動装置用コントローラ６によって制御され、左右前輪５Ｌ，５Ｒへの駆動力の配分を制御する。パワーステアリング用コントローラ２０は、操舵装置１０に異常が生じると、そのことを車内ＬＡＮ２５を介して差動装置用コントローラ６に通知する。この通知を受けて、差動装置用コントローラ６は、トルクセンサ２１または操舵角センサ２２の出力に基づき、駆動力の配分を制御することにより、車両を旋回させる。【選択図】図１
2007245821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操向のために運転者が操作する操舵部材の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、
前記操舵部材の操作に応じて舵取り車輪を転舵させる操舵装置と、
この操舵装置の異常を検出する異常検出手段と、
この異常検出手段によって異常が検出されたときに、前記操舵状態検出手段によって検出される操舵状態に応じて、前記車両に備えられた複数の車輪に駆動力を配分する駆動力配分手段とを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記操舵装置は、前記操舵状態検出手段の出力信号に基づいて、前記舵取り車輪の転舵のための転舵用駆動力を発生する転舵用駆動力発生手段を含むものであることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記駆動力配分手段は、車両に備えられた走行用駆動源からの駆動力を複数の車輪に配分するものであることを特徴とする請求項１または２記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パワーステアリング装置やステアバイワイヤシステムに代表される車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵装置は、運転者によるステアリングホイールの操作を舵取り車輪の転舵に変換する。パワーステアリング装置は、油圧シリンダや電動モータのような転舵用駆動源からの駆動力を操舵補助力として用い、運転者の操舵力を軽減する装置である。
電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと、このトルクセンサの出力に基づいて電動モータを駆動制御するコントローラとを備え、電動モータの発生トルクを操舵力伝達系（ステアリングシャフトやラック軸）に伝達する構成となっている。
【０００３】
また、油圧式パワーステアリング装置は、ラック軸に駆動力を付与する油圧シリンダと、油圧ポンプと、ステアリングシャフトに加えられるトルクに応じて油圧ポンプから油圧シリンダへの作動油の供給を制御する油圧制御弁とを含む。油圧ポンプを電動モータによって駆動する電動ポンプ駆動型油圧式パワーステアリング装置の場合には、ステアリングホイールの操舵速度を検出し、操舵速度に応じて電動モータの回転速度が制御されるようになっている。
【０００４】
ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールとラック軸との機械的な連結を無くしたシステムである。たとえば、ステアリングホイールの操作をトルクセンサおよび舵角センサによって検出する一方で、それらの検出値に応じて駆動される電動モータの駆動力がラック軸に伝達される。ラック軸に与えられる操舵力は、専ら電動モータの駆動力であり、運転者が入力した操舵力がラック軸に機械的に伝達されることはない。
【特許文献１】特開２００４−２４９９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在市販されている一般的な車両では、その進行方向は、専ら、操舵装置によって決定付けられる。そのため、操舵装置は、耐久性がきわめて高くなるように設計されている。
しかし、衝突事故等によって操舵装置が損傷を受ける可能性を完全に否定することはできない。この可能性を考えるならば、バックアップ用の操舵装置を追加して、操舵装置を完全な二重系とすべきであるが、構造上およびコスト上の問題があり、操舵装置の完全な二重化は非現実的である。
【０００６】
したがって、操舵装置が損傷を受けて作動不能となれば、車両をその場に停車させて救援を待つ以外に方法がなく、交通渋滞その他の交通障害の原因となるおそれがある。
そこで、この発明の目的は、操舵装置の異常時においても車両の適切な移動を可能とする車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両の操向のために運転者が操作する操舵部材（１５）の操舵状態を検出する操舵状態検出手段（２１，２２）と、前記操舵部材の操作に応じて舵取り車輪（５Ｌ，５Ｒ）を転舵させる操舵装置（１０）と、この操舵装置の異常を検出する異常検出手段（４６）と、この異常検出手段によって異常が検出されたときに、前記操舵状態検出手段によって検出される操舵状態に応じて（運転者が意図する方向へと車両を旋回させるように）、前記車両に備えられた複数の車輪（好ましくは左右輪）に駆動力（回転のための駆動力）を配分する駆動力配分手段（３）とを含むことを特徴とする車両用操舵装置である。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。
【０００８】
この構成によれば、操舵装置に異常が生じて舵取り車輪を転舵させることができなくなったときには、駆動力配分手段により、複数の車輪に対して、操舵部材の操舵状態に応じた駆動力が配分される。これにより、車両を操舵状態に応じた方向に旋回させて、適切な位置に移動させることができる。このようにして、たとえば、衝突事故等で操舵装置が損傷を受けた場合であっても、車両を適切な場所に移動させて、交通障害の原因となったりすることを回避できる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記操舵装置は、前記操舵状態検出手段の出力信号に基づいて、前記舵取り車輪の転舵のための転舵用駆動力を発生する転舵用駆動力発生手段（１６）を含むものであることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置である。転舵用駆動力発生手段は、電動モータを含んでいてもよいし、パワーシリンダ（油圧シリンダ等）を含んでいてもよい。また、異常検出手段は、転舵用駆動力発生手段を制御するためのコントローラに含まれていてもよい。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記駆動力配分手段は、車両に備えられた走行用駆動源（１：エンジン、電動モータ等）からの駆動力を複数の車輪に配分するものであることを特徴とする請求項１または２記載の車両用操舵装置である。この構成により、走行用駆動源からの駆動力を操舵状態に応じて複数の車輪に配分することで、車両を操舵状態に応じた方向に旋回させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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構成を説明するための概念図である。車両を走行させるための走行用駆動源としてのエンジン１の出力は、トランスミッション２を介して電子制御型差動装置（いわゆる電子制御デフ）３（以下単に「差動装置３」という。）へと伝達される。この差動装置３は、舵取り車輪としての左右の前輪５Ｌ，５Ｒに駆動力（トルクおよび回転数）を配分する。この駆動力の配分は、差動装置用コントローラ（電子制御デフコントローラ）６によって、制御される。
【００１２】
一方、前輪５Ｌ，５Ｒは、操舵装置１０からの力を受けて転舵する。操舵装置１０は、車両の左右方向に沿って配置されたラック軸１１と、このラック軸１１の両端に結合されたタイロッド１２と、ラック軸１１に噛合するピニオン１３と、ピニオン１３に一端が結合されたステアリングシャフト１４と、ステアリングシャフト１４の他端に結合されたステアリングホイール１５と、操舵補助力を発生する転舵用駆動力発生手段としての電動モータ１６とを備えている。電動モータ１６は、この実施形態では、減速ギヤ１７を介してステアリングシャフト１４にトルクを与えることによって、操舵を補助する。
【００１３】
運転者がステアリングホイール１５を操作すると、ステアリングシャフト１４が回転し、この回転は、ピニオン１３およびラック軸１１によって、このラック軸１１の軸方向の直線運動に変換される。ラック軸１１の運動は、タイロッド１２などを介して前輪５Ｌ，５Ｒに伝達され、この前輪５Ｌ，５Ｒの転舵を引き起こす。
電動モータ１６は、運転者が加える操舵トルクを検出するトルクセンサ２１、操舵角（たとえばステアリングシャフト１４の回転角）を検出する操舵角センサ２２、および車速センサ２３の出力信号などに基づいて、パワーステアリング用コントローラ２０によって制御される。これにより、電動モータ１６は、操舵トルク等に応じた適切な操舵補助力を操舵系に付与し、運転者の操舵負担を軽減する。
【００１４】
車両内には、車内ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）２５が構築されている。この車内ＬＡＮ２５に、前述の差動装置用コントローラ６、パワーステアリング用コントローラ２０その他のコントローラ類が接続されており、さらに、トルクセンサ２１、操舵角センサ２２、車速センサ２３その他のセンサ類が接続されている。これにより、差動装置用コントローラ６およびパワーステアリング用コントローラ２０は、センサ類からの検出信号を取得することができ、かつ、自己以外のコントローラ類との間で各種の情報を授受することができる。
【００１５】
コントローラ類は、いわゆる電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、ＣＰＵ（中央処理装置）およびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を備えたコンピュータとしての構成を有し、車内ＬＡＮ２５に接続される通信インタフェースを有している。
図２は、差動装置用コントローラ６およびパワーステアリング用コントローラ２０の機能的な構成を説明するためのブロック図である。差動装置用コントローラ６は、左右前輪５Ｌ，５Ｒへの駆動力配分に対応した指令信号を生成する制御部３１と、この制御部３１によって参照される情報を記憶するメモリ３２と、制御部３１が生成する指令信号に応じて差動装置３を駆動する駆動回路３３と、車内ＬＡＮ２５との接続のためのインタフェース３４とを有している。制御部３１は、所定のプログラムに従って動作し、車内ＬＡＮ２５を介して取得されるセンサ類の検出信号に応じて、駆動回路３３を介して差動装置３を制御することにより、左右前輪５Ｌ，５Ｒへの駆動力の配分を制御する。
【００１６】
メモリ３２には、操舵装置１０に異常が生じたときに、左右前輪５Ｌ，５Ｒへのトルク配分によって操舵機能を代替する際に参照される故障時用制御マップ３５がテーブルの形式で格納されている。操舵装置１０の異常時には、制御部３１は、故障時用制御マップ３５に従って、駆動回路３３を介して差動装置３を制御する。
パワーステアリング用コントローラ２０は、操舵トルク、操舵角および車速の情報を車内ＬＡＮ２５から取得し、これらに基づいて電動モータ１６の目標電流値を設定する目標電流値設定部４１と、電動モータ１６に流れる電流（モータ電流）を検出するモータ電流検出部４２と、モータ電流を目標電流値に一致させるフィードバック制御のための制御信号を生成するモータ制御部４３と、モータ制御部４３が生成する制御信号によって制御され、電動モータ１６に電力を供給する駆動回路４４と、車内ＬＡＮ２５との接続のためのインタフェース４５と、操舵装置１０の異常を検出する異常検出部４６とを備えている。
【００１７】
目標電流値設定部４１は、たとえば、操舵トルクが大きいほど大きく、また、車速が大きいほど小さくなるように目標電流値を定める。これにより、運転者の操舵負担を適切に軽減でき、かつ、高速走行時には操舵補助力を抑制していわゆる剛性感を生じさせることができる。
異常検出部４６は、操舵装置１０に何らかの異常が検出されたときに、異常発生の事実を報知する信号をインタフェース４５を介して車内ＬＡＮ２５に送出し、差動装置用コントローラ６その他のコントローラ類に当該異常を通知する。異常検出部４６は、たとえば、モータ制御部４３が出力する制御信号に対応するモータ電流がモータ電流検出部４２によって検出されない場合に、操舵装置１０が動作不能に陥っていると判断し、異常発生を報知する。また、トルクセンサ２１、操舵角センサ２２その他のセンサ類からの信号が受信されない場合に、操舵装置１０を適切に制御できない異常状態に陥っていると判断して、異常発生を報知する。
【００１８】
図３は、差動装置用コントローラ６に備えられた故障時用制御マップ３５の一例を説明するための図である。図３(a)は右方向操舵に対応する操舵トルクと車輪回転比との関係を表しており、図３(b)は左方向操舵に対応する操舵トルクと車輪回転比との関係を表している。また、図３(c)は右方向操舵に対応する操舵角と車輪回転比との関係を表しており、図３(d)は左方向操舵に対応する操舵角と車輪回転比との関係を表している。
【００１９】
図３(a)のマップは、トルクセンサ２１の出力が使用可能であり、その出力が右方向操舵を表している場合に使用される。このマップに従い、車輪回転比（＝左車輪回転角／右車輪回転角）は、操舵トルクの絶対値の増加に伴って下限値「１」から所定の上限値を限度にリニアに増加するように定められる。これにより、左前輪５Ｌの回転角が右前輪５Ｒの回転角よりも大きくなるので、車両は右方向に旋回することになる。
【００２０】
図３(b)のマップは、トルクセンサ２１の出力が使用可能であり、その出力が左方向操舵を表している場合に使用される。このマップに従い、車輪回転比（＝右車輪回転角／左車輪回転角）は、操舵トルクの絶対値の増加に伴って下限値「１」から所定の上限値を限度にリニアに増加するように定められる。これにより、右前輪５Ｒの回転角が左前輪５Ｌの回転角よりも大きくなるので、車両は左方向に旋回することになる。
【００２１】
図３(c)のマップは、操舵角センサ２２の出力が使用可能であり、その出力が右方向操舵を表している場合に使用される。このマップに従い、車輪回転比（＝左車輪回転角／右車輪回転角）は、操舵角の絶対値の増加に伴って下限値「１」から所定の上限値を限度にリニアに増加するように定められる。これにより、左前輪５Ｌの回転角が右前輪５Ｒの回転角よりも大きくなるので、車両は右方向に旋回することになる。
【００２２】
図３(d)のマップは、操舵角センサ２２の出力が使用可能であり、その出力が左方向操舵を表している場合に使用される。このマップに従い、車輪回転比（＝右車輪回転角／左車輪回転角）は、操舵角の絶対値の増加に伴って下限値「１」から所定の上限値を限度にリニアに増加するように定められる。これにより、右前輪５Ｒの回転角が左前輪５Ｌの回転角よりも大きくなるので、車両は左方向に旋回することになる。
【００２３】
図４は、異常検出部４６が操舵装置１０の異常を検出した場合の動作を説明するためのフローチャートである。異常検出部４６は、操舵装置１０の異常を検出すると（ステップＳ１）、そのことを車内ＬＡＮ２５を介して他のコントローラ類に通知する（ステップＳ２）。差動装置用コントローラ６では、その通知を受信すると（ステップＳ３）、制御部３１が、トルクセンサ２１の出力が使用可能かどうか、すなわち、車内ＬＡＮ２５を介してトルクセンサ２１の出力を取得できるかどうかを判断する（ステップＳ４）。トルクセンサ２１の出力が取得可能であれば（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部３１は、トルクセンサ２１の出力に基づき、当該トルクセンサ２１の出力が表す操舵方向に応じて、前記図３(a)または図３(b)のマップを参照して左右前輪５Ｌ，５Ｒの回転比を求め（ステップＳ５）、この回転比に従って差動装置３を制御する（ステップＳ６）。
【００２４】
トルクセンサ２１の出力が使用可能でない場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、制御部３１は、操舵角センサ２２の出力が使用可能かどうか、すなわち、車内ＬＡＮ２５を介して操舵角センサ２２の出力を取得できるかどうかを判断する（ステップＳ７）。操舵角センサ２２の出力が使用可能であれば（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御部３１は、操舵角センサ２２の出力に基づき、当該操舵角センサ２２の出力が表す操舵方向に応じて、前記図３(c)または図３(d)のマップを参照して左右前輪５Ｌ，５Ｒの回転比を求め（ステップＳ８）、この回転比に従って差動装置３を制御する（ステップＳ６）。
【００２５】
トルクセンサ２１および操舵角センサ２２の出力のいずれもが車内ＬＡＮ２５を介して取得できない状態の場合には（ステップＳ７：ＮＯ）、制御部３１は、車内ＬＡＮ２５を介して他のコントローラ類に対し、差動装置３の制御による車両の旋回制御が不可能であることを通知する（ステップＳ９）。この通知内容は、たとえば、メータパネル等に設けた警告灯等によって運転者に報知される。
【００２６】
このように、この実施形態によれば、操舵装置１０に故障が生じた場合には、このことが差動装置用コントローラ６に伝えられ、この差動装置用コントローラ６による差動装置３の制御によって、ステアリングホイール１５の操舵状態に応じて車両を旋回させることができる。これにより、車両を路肩等に寄せて自車が交通障害の原因とならないようにするための緊急回避を行うことができる。しかも、差動装置用コントローラ６のプログラムの変更によって緊急回避のための車両旋回制御を実現できるので、コストの増加をほとんど伴うことがない。
【００２７】
以上、この発明の一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、前述の実施形態では、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車の前輪側に電子制御型差動装置３が搭載されている例について説明したが、従動車輪となる後輪側を制御する電子制御型差動装置が備えられている場合には、左右後輪についても回転数の配分を行うようにして、車両の旋回を促す構成としてもよい。この場合、駆動輪である前輪については、トルクおよび回転数の配分が行われ、従動輪である後輪については回転数のみの配分が行われることになる。むろん、ＦＲ（フロントエンジン・フロントドライブ）車についても、駆動輪および従動輪を前後で入れ替えて、ＦＦ車の例と同様の構成とすることができる。
【００２８】
また、前述の実施形態では、駆動力配分手段の例として電子制御型差動装置を挙げたが、他にも、ホイールインモータ等によって各輪を独立して駆動制御できる構成などを同様の目的のために適用することができる。
さらに、前述の実施形態では、操舵装置１０に操舵補助用の電動モータ１６が備えられている電動パワーステアリング装置を例にとったが、操舵補助力を油圧シリンダによって発生する油圧式パワーステアリング装置にもこの発明の適用が可能である。さらには、操向のための操舵部材と舵取り機構との間の機械的な結合を排除し、操舵部材の操作量を検出して、その検出結果に応じて制御される電動モータ等の転舵用駆動源から舵取り機構に転舵用駆動力を与えるステアバイワイヤシステムにもこの発明を適用することができる。
【００２９】
さらに、前述の実施形態では、走行用駆動源としてエンジン１を用いた車両にこの発明が適用された例を示したが、この発明は、エンジンとともに、またはエンジンに代えて電動モータを走行用駆動源として用いた車両（ハイブリッド型車両または電動型車両）にも適用することができる。
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】
【００３０】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための概念図である。
【図２】差動装置用コントローラおよびパワーステアリング用コントローラの機能的な構成を説明するためのブロック図である。
【図３】差動装置用コントローラに備えられた故障時用制御マップの一例を説明するための図である。
【図４】異常検出部が操舵装置の異常を検出した場合の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１…エンジン、３…電子制御型差動装置、５Ｌ…左前輪、５Ｒ…右前輪、６…差動装置用コントローラ、１０…操舵装置、１５…ステアリングホイール、１６…電動モータ、２０…パワーステアリング用コントローラ、３５…故障時用制御マップ
【図１】
2007245821.tif 000003
【図２】
2007245821.tif 000004
【図３】
2007245821.tif 000005
【図４】
2007245821.tif 000006