(57)【要約】【課題】前後どちらの転舵系が故障しても、操舵応答に大きく寄与する前輪の転舵を補償することにより、操舵応答が大きく悪化するのを回避し得るようになす。【解決手段】A側車輪3の操舵アクチュエータ27を含む転舵機構と、B側車輪4の操舵アクチュエータ28を含む転舵機構との間を、所要に応じ機械的に結合可能なクラッチ41を設ける。A側車輪転舵系およびB側車輪転舵系が共に正常である場合、コントローラ12はクラッチ41を解放すると共に、操舵角θおよび車体速Vを基に演算した目標挙動が達成されるよう、A側操舵アクチュエータ27およびB側操舵アクチュエータ28を個々に動作させ、右輪3,4を個別に転舵する。A側車輪転舵系またはB側車輪転舵系が故障した場合、コントローラ12はクラッチ41を締結する。この締結により、故障していない正常な転舵系の側操舵アクチュエータ27または28を用いて、故障している側の車輪を引き続き転舵することができ、前輪の転舵を補償して操舵応答の大きな悪化を回避することができる。【選択図】図３
2012056440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力に応じた電気信号に応答して、走行方向前側車輪および走行方向後側車輪を個々に転舵する前側車輪転舵手段および後側車輪転舵手段を具え、
これら走行方向前側車輪および走行方向後側車輪を前記操舵入力に機械的に応動させて転舵する代わりに、前記前側車輪転舵手段および後側車輪転舵手段により転舵するようにした車両において、
前記前側車輪転舵手段の転舵機構と、前記後側車輪転舵手段の転舵機構との間を、所要に応じ機械的に結合可能な前後転舵機構結合手段を設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
請求項1に記載された車両の操舵装置において、
前記前側車輪転舵手段および後側車輪転舵手段の故障を判定する転舵系故障判定手段と、
該手段により前記前側車輪転舵手段または後側車輪転舵手段が故障していると判定されるとき、前記前後転舵機構結合手段の作動により前記前側車輪転舵手段の転舵機構および前記後側車輪転舵手段の転舵機構間を機械的に結合する前後転舵機構結合制御手段とを設けて成ることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項３】
前記車両が、車輪を懸架されて該車輪の回転により走行可能な車輪側車体と、運転席収容キャビンを有して運転席が少なくとも前記車輪側車体の走行方向一方側および走行方向他方側に向く位置へ転向し得るよう前記車輪側車体上に載置したキャビン側車体とより成る運転席方向可変車両である、請求項1または2に記載された車両の操舵装置において、
前記走行方向一方側における車輪および走行方向他方側における車輪のうち、前記運転席の向いている方向側における車輪を前記走行方向前側車輪とし、反対側における車輪を前記走行方向後側車輪とするものであることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項４】
請求項3に記載された車両の操舵装置において、
前記前後転舵機構結合手段が設けられている、前記前側車輪転舵手段の転舵機構と、前記後側車輪転舵手段の転舵機構との間の伝動系に変速機を挿置し、
前記前後転舵機構結合手段により前記前側車輪転舵手段の転舵機構および前記後側車輪転舵手段の転舵機構間が機械的に結合された状態で、運転席の向きが前記車輪側車体の走行方向一方側および走行方向他方側間で切り替わるとき、前記走行方向一方側車輪の転舵角と前記走行方向他方側車輪の転舵角との大小関係が逆転するよう前記変速機を制御する変速機制御手段を設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項５】
請求項3または4に記載された車両の操舵装置において、
前記走行方向一方側車輪と、同じ側における前記車輪転舵手段の転舵機構との間を適宜切り離し可能な断接手段を設け、
前記走行方向他方側車輪と、同じ側における前記車輪転舵手段の転舵機構との間を適宜切り離し可能な断接手段を設け、
前記前後転舵機構結合手段により前記前側車輪転舵手段の転舵機構および前記後側車輪転舵手段の転舵機構間が機械的に結合された状態で、前記断接手段のうち、運転席前側車輪に係わる断接手段を締結状態となし、反対側の車輪に係わる断接手段を解放状態にする後側車輪強制非転舵制御手段を設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項６】
請求項3〜5のいずれか1項に記載された車両の操舵装置において、
前記前側車輪転舵手段または後側車輪転舵手段の故障状態で、前記運転席の向きが前記車輪側車体の走行方向一方側および走行方向他方側間で切り替わるとき、前記走行方向一方側車輪に係わる車輪転舵手段および前記走行方向他方側車輪に係わる車輪転舵手段への制御指令を、操舵入力に対する運転席前側車輪用車輪転舵手段への制御指令と、運転席後側車輪用車輪転舵手段への制御指令とが不変に保たれるよう切り替える制御指令切り替え手段を設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項７】
操舵入力に応じた電気信号により電子制御下に走行方向前側車輪および走行方向後側車輪を個々に転舵するに際し、
前記前側車輪の転舵機構と、前記後側車輪の転舵機構との間を、所要に応じ機械的に結合することを特徴とする車両の操舵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵入力に応じた電気信号により電子制御下に走行方向前側車輪および走行方向後側車輪を個々に転舵するようにした、所謂ステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置に関し、特に操舵制御系の故障時における安全対策技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の故障時安全対策技術としては従来、例えば特許文献1に記載のようなものが提案されている。
この提案技術は、前輪の転舵制御系が故障した時、当該前輪を中立位置に戻して、転舵制御系が未だ正常な後輪のみの転舵により車両を操向するようになし、これにより、特別なバックアップ手段の追加に頼ることなく、前輪転舵制御系の故障時における車両の操向を補償することを趣旨とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３１１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した従来の操舵装置におけるように、前輪転舵制御系の故障時に前輪を中立位置に戻し、正常な後輪転舵制御系を用いた後輪転舵のみにより車両の操向を補償するというのでは、以下のような問題を生ずる。
【０００５】
つまり、前輪の転舵によって発生する車両の横加速度と、後輪の転舵によって発生する車両の横加速度とは、ステアリングホイールからの操舵入力に対する車両横加速度の位相遅れが大いに異なり、
後輪の転舵による車両横加速度の位相遅れは、前輪の転舵による車両横加速度の位相遅れよりも大きい。
【０００６】
このため、従来の操舵装置におけるように、前輪転舵制御系の故障時に前輪を中立位置に戻し、後輪転舵制御系を用いた後輪転舵のみにより車両の操向を補償するというのでは、当該前輪転舵制御系の故障で前後輪転舵状態から後輪単独転舵状態へと切り替わった時、横加速度位相遅れが小さくて車両の操舵応答に大きく寄与していた方の前輪転舵が行われなくなり、横加速度位相遅れが大きくて車両の操舵応答に対する寄与度が小さい方の後輪転舵のみが行われることになるため、操舵入力に対する車両の操舵応答が著しく悪化するという問題を生ずる。
【０００７】
本発明は、上記のような車両操舵応答の観点から、少なくとも走行方向前側車輪の転舵を放棄するのは得策でない、との事実認識に基づきこの着想を具体化して、例えば上記のような故障時でも走行方向前側車輪を引き続き転舵し得るよう構成した車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のため、本発明による車両の操舵装置は、これを以下のごとくに構成する。
先ず、本発明の要旨構成の基礎前提となる車両を説明するに、これは、
操舵入力に応じた電気信号に応答して、走行方向前側車輪および走行方向後側車輪を個々に転舵する前側車輪転舵手段および後側車輪転舵手段を具え、
これら走行方向前側車輪および走行方向後側車輪を前記操舵入力に機械的に応動させて転舵する代わりに、前記前側車輪転舵手段および後側車輪転舵手段により転舵するようにしたものである。
【０００９】
本発明の操舵装置は、かかる車両に対し、
前記前側車輪転舵手段の転舵機構と、前記後側車輪転舵手段の転舵機構との間を、所要に応じ機械的に結合可能な前後転舵機構結合手段を設けた構成に特徴づけられる。
【発明の効果】
【００１０】
上記した本発明による車両の操舵装置にあっては、
前側車輪転舵手段および後側車輪転舵手段の転舵機構間を所要に応じ、前後転舵機構結合手段により機械的に結合可能にしたため、
例えば前側車輪転舵手段の故障などで走行方向前側車輪が転舵不能になった場合においても、前側車輪転舵手段および後側車輪転舵手段の転舵機構間を前後転舵機構結合手段で機械的に結合することにより、正常な後側車輪転舵手段を用いて走行方向前側車輪を引き続き転舵し得ることとなる。
【００１１】
かかる走行方向前側車輪の転舵が行われなくなると、当該走行方向前側車輪の転舵による車両横加速度の位相遅れが小さく、車両の操舵応答に対する寄与度が大きいことから、車両操舵応答が著しく悪化するところながら、
本発明によれば、走行方向前側車輪の上記した継続転舵により、当該車両操舵応答の著しい悪化を回避し得て、安全上および操舵フィーリング上、大いに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第1実施例になる操舵装置を具えた運転席方向可変車両を示す概略平面図である。
【図２】図1における運転席方向可変車両の概略側面図である。
【図３】図1,2における運転席方向可変車両のキャビン側車体を車輪側車体から分離して、運転席方向可変車両の操舵システムを示す分解概略平面図である。
【図４】図1,2における運転席方向可変車両の運転席方向制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】走行方向前側車輪を転舵した場合の横加速度の位相遅れを、走行方向前側車輪が転舵されなかった場合と比較して示す、横加速度の操舵周波数特性図である。
【図６】図3の操舵システムを用いたステア・バイ・ワイヤ式操舵制御の制御プログラムを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第2実施例になる操舵装置を具えた運転席方向可変車両のキャビン側車体を車輪側車体から分離し、運転席が車輪側車体のA側に向いている状態で、運転席方向可変車両の操舵システムを示す、図3と同様な分解概略平面図である。
【図８】図7の運転席方向可変車両を、運転席が車輪側車体のB側に向いている状態で示す分解概略平面図である。
【図９】図7,8に示す運転席方向可変車両の操舵システムに設けた変速機の骨子図で、  (a)は、この変速機がα方向にシフトされた状態を示す骨子図、  (b)は、この変速機がβ方向にシフトされた状態を示す骨子図である。
【図１０】図7,8の操舵システムを用いたステア・バイ・ワイヤ式操舵制御の制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第3実施例になる操舵装置を具えた運転席方向可変車両のキャビン側車体を車輪側車体から分離し、運転席が車輪側車体のA側に向いている状態で、運転席方向可変車両の操舵システムを示す、図3と同様な分解概略平面図である。
【図１２】図11の運転席方向可変車両を、運転席が車輪側車体のB側に向いている状態で示す分解概略平面図である。
【図１３】図11,12の操舵システムを用いたステア・バイ・ワイヤ式操舵制御の制御プログラムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
＜第1実施例の構成＞
図1,2はそれぞれ、本発明の第1実施例になる操舵装置を搭載した車両を示し、図1は、その概略平面図、図2は、その概略側面図である。
【００１４】
図1,2に示す車両は、運転席の向きを変えることができる運転席方向可変車両とし、車輪側車体1およびキャビン側車体2により概ね構成する。
車輪側車体1は、該車輪側車体1の走行方向一方側（A側）に左右輪3をサスペンション装置3aにより懸架して具えると共に、該車輪側車体1の走行方向他方側（B側）に左右輪4をサスペンション装置4aにより懸架して具え、
これら車輪3,4の駆動および制動により車輪側車体1は、走行および停止が可能なものとする。
【００１５】
キャビン側車体2は、運転席5、運転席前方のコクピットモジュール6、および運転席斜め後方における2個の乗員席7を収容したキャビン8を有するドーム形状とし、キャビン側車体2の中心鉛直軸線Oの周りに回転して転向し得るよう車輪側車体1上に載置する。
この載置に当たっては、車体1側に固設したアウターレース9oおよび車体2側に固設したインナーレース9i間にボール9bを介在させてなるボールベアリング型式の軸受9を用いる。
【００１６】
キャビン側車体2の中心鉛直軸線（回転軸線）Oの周りにおける転向は、コクピットモジュール6に設けたモータなどの転向アクチュエータ11により、その出力軸に結着したギヤ11aを介してこれを行うこととする。
【００１７】
転向アクチュエータ11は、キャビン側車体2の回転位置を検出するキャビン側車体回転位置センサ（図示せず）を内蔵し、
これからの信号および運転席方向指令スイッチ（図示せず）からの信号を基に、コクピットモジュール6に設けたコントローラ12が転向アクチュエータ11を駆動制御して、キャビン側車体2の回転軸線（O）周りにおける転向位置を、
運転席5が、運転席方向指令スイッチからの指令通り、車輪側車体1の走行方向一方側（図示のごとく車輪3の側：A側）または走行方向他方側（図示とは反対における車輪4の側：B側）に向く位置となし得るようにする。
【００１８】
なおキャビン側車体2の回転量は、上記のように運転席の向きを相互反転できる量であれば任意であり、
キャビン側車体2が180度だけ往復回転するものであっても、キャビン側車体2が360度に亘って回転するものであってもよい。
【００１９】
車輪側車体1の走行および停止を司る車輪3,4の車輪駆動部および車輪制動部を以下に説明する。
【００２０】
先ず車輪駆動部を説明するに、各車輪3,4に駆動結合して車輪駆動モータ21,22を設け、これらモータ21,22を車輪側車体1上に搭載する。
車輪駆動モータ21,22はそれぞれ、キャビン側車体2の床下に収納したバッテリ23からの電力を、インバータおよびコントローラから成る駆動制御ユニット24,25の制御下で供給されることにより駆動制御され、かかる車輪駆動モータ21,22の駆動制御により運転席方向可変車両（車輪側車体1およびキャビン側車体2）を走行可能にする。
なおバッテリ23からの電力は、キャビン側車体2の回転（転向）を司る転向アクチュエータ11の駆動など、他の電気的アクチュエータの駆動にも供される。
【００２１】
上記した運転席方向可変車両（車輪側車体1およびキャビン側車体2）の走行中における操舵は、コクピットモジュール6に設けたステアリングホイール26からの操舵指令（操舵入力）に応答して、同じくコクピットモジュール6に設けた前記コントローラ12が、図3に示すごときステア・バイ・ワイヤ式の操舵アクチュエータ27,28およびステアリングギヤ29,30を介し、対応する車輪3,4を転舵することにより当該操舵を行うものとする。
【００２２】
次に車輪制動部を説明するに、図1,2に示すごとく各車輪3,4に関連して車輪側車体1にドラムブレーキやディスクブレーキ等の摩擦制動ユニット31,32を設ける。
これら摩擦制動ユニット31,32による車輪3,4の摩擦制動は、コクピットモジュール6に設けたブレーキペダル33からの制動指令に応動して、同じくコクピットモジュール6に設けたコントローラ12が、ブレーキ・バイ・ワイヤ式に摩擦制動ユニット31,32を液圧作動させることにより、対応する車輪3,4の当該摩擦制動を行うものとする。
【００２３】
かかるブレーキ・バイ・ワイヤ式の摩擦制動制御は、転向アクチュエータ11によるキャビン側車体2の回転位置制御（運転席方向制御）、および、操舵アクチュエータ27による車輪3,4のステア・バイ・ワイヤ式操舵制御と共に、前記したコントローラ12でこれらを実行するものとする。
そのためコントローラ12には、ブレーキペダル33の踏み込み量に関する信号と、左右輪3の回転速度および左右輪4の回転速度に関する信号と、前記した運転席方向指令スイッチ（図示せず）からの信号と、前記した転向アクチュエータ11内におけるキャビン側車体回転位置センサ（図示せず）により検出されたキャビン側車体2の回転位置に関する信号と、図3における操舵角センサ34で検出したステアリングホイール26の操舵角θに関する信号とをそれぞれ入力する。
【００２４】
コントローラ12は、これら入力情報および内部情報を基に、以下のごとくに運転席方向制御を行うと共に、本発明と関係ないため本明細書での説明を省略したブレーキ・バイ・ワイヤ式摩擦制動制御、および、本発明が狙いとする後述のごときステア・バイ・ワイヤ式操舵制御を行う。
【００２５】
＜運転席方向制御＞
先ず運転席の方向制御（キャビン側車体2の回転位置制御）を説明するに、コントローラ12は、図4の制御プログラムを実行して当該運転席の方向制御（キャビン側車体2の回転位置制御）を遂行する。
ステップＳ11においては、前記した運転席方向指令スイッチからの信号を基に、運転者が運転席5の方向転換（走行方向転換）を指令したのを検出する。
運転席5の方向転換が指令されるまでは、ステップＳ11が実行されないから、ここで待機する。
【００２６】
運転席5の方向転換が指令され、ステップＳ11が実行されたら、ステップＳ12において、車輪3,4の回転速度を基に車体速度Vを推定する。
次のステップＳ13においては、上記推定した車体速度Vから運転席方向可変車両が停車状態か否かをチェックし、走行状態であればここで待機し、運転席5の方向転換指令によっても、運転席5の方向を現在の向きに保つ。
【００２７】
ステップＳ13で運転席方向可変車両が停車状態であると判定した場合、ステップＳ14で車両を走行禁止により停車状態に保って、運転席の方向変更制御を以下の通りに行う。
ステップＳ15においては、キャビン側車体2を回転させる転向アクチュエータ11の回転位置から現在における運転席5の向きを検出する。
次のステップＳ16においては、検出した現在における運転席5の向きが、ステップＳ11で検出した運転席指令方向に一致するか否かをチェックする。
【００２８】
ステップＳ16で現在における運転席5の向きが運転席指令方向に一致しないと判定する場合は、ステップＳ17においてキャビン側車体2を中心鉛直軸線Oの周りに回転させるべく転向アクチュエータ11を駆動する。
【００２９】
転向アクチュエータ11の駆動によりキャビン側車体2が中心鉛直軸線Oの周りに回転されて、運転席5の向きが運転者の望む運転席指令方向に一致するとき、ステップＳ16がステップＳ17をスキップして制御をステップＳ18へ進めるため、
転向アクチュエータ11の駆動が停止され、キャビン側車体2の回転位置を、運転席5の向きが運転者の望む運転席指令方向に一致した回転位置に保つことができる。
【００３０】
ステップＳ18においては、ステップＳ14で実行した車両の走行禁止を解除して、車両の走行を許可し、上記の通り運転席5の向きが運転者の望む運転席指令方向に一致した状態での走行を可能にする。
【００３１】
＜ステア・バイ・ワイヤ式操舵制御＞
次にステア・バイ・ワイヤ式操舵制御を説明するに、コントローラ12は、図3におけるセンサ34で検出した操舵角θと、A側左右輪3の回転速度およびB側左右輪4の回転速度から推定した前記車体速Vとを基に車両の目標挙動を演算し、
この目標挙動が達成されるよう、図3におけるA側の操舵アクチュエータ27およびB側の操舵アクチュエータ28を個々に動作させ、A側左右輪3およびB側左右輪4を個別に対応角度だけ転舵する通常の正常時転舵制御を実行する。
【００３２】
ここで、図3に示す操舵アクチュエータ27を含むA側車輪3の転舵系、または操舵アクチュエータ28を含むB側の転舵系が故障した場合を考察するに、故障した側の車輪を転舵し得ないことから、正常な側の車輪転舵によってしか車両の横加速度を発生させ得なくなり、操舵入力に対する車両の操舵応答が悪化する。
【００３３】
特に走行方向前側車輪（図3の場合、A側車輪3）の転舵系が故障した場合、前記した従来技術による故障対策を行うと、つまり、当該故障に呼応して走行方向前側車輪を中立位置に戻し、正常な走行方向後側車輪（図3の場合、B側車輪4）の転舵のみにより車両の操向を補償する対策を行うと、以下の理由から車両操舵応答の悪化が顕著になる。
【００３４】
つまり、走行方向前側車輪の転舵によって発生する車両の横加速度と、走行方向後側車輪の転舵によって発生する車両の横加速度とは、ステアリングホイール26の操舵入力に対する車両横加速度の位相遅れが大いに異なり、
走行方向後側車輪の転舵による車両横加速度の位相遅れは、走行方向前側車輪の転舵による車両横加速度の位相遅れよりも大きい。
【００３５】
このため、従来の故障対策のように、走行方向前側車輪に係わる転舵制御系の故障時に走行方向前側車輪を中立位置に戻し、転舵系が正常な走行方向後側車輪の転舵のみにより車両の操向を補償するのでは、横加速度位相遅れが小さくて車両の操舵応答に大きく寄与していた方の走行方向前側車輪の転舵が行われなくなり、横加速度位相遅れが大きくて車両の操舵応答に対する寄与度が小さい方の走行方向後側車輪の転舵のみが行われることになるため、操舵周波数（操舵速度）に対する車両横加速度の位相遅れが、図5に実線で示す横加速度周波数特性の位相遅れから、同図に破線で示す横加速度周波数特性の位相遅れへと著しく増大し、車両の操舵応答が大きく悪化する。
【００３６】
本実施例においては、かかる車両操舵応答の悪化を防止するために図3のごとく、A側車輪3の操舵アクチュエータ27を含むA側車輪転舵手段の転舵機構と、B側車輪4の操舵アクチュエータ28を含むB側車輪転舵手段の転舵機構との間を、所要に応じ機械的に結合可能なクラッチ41を設ける。
従って当該クラッチ41は、本発明における前後転舵機構結合手段に対応する。
【００３７】
そして本実施例では、コントローラ12が図6の制御プログラムを実行して、上記クラッチ41の締結・解放制御を含む、ステア・バイ・ワイヤ式操舵制御を以下のごとくに遂行するものとする。
【００３８】
図6のステップＳ21においては、図3におけるA側車輪3の操舵アクチュエータ27を含んだA側車輪転舵手段、および、B側車輪4の操舵アクチュエータ28を含んだB側車輪転舵手段の故障判定を行う。
従ってステップＳ21は、本発明における転舵系故障判定手段に相当する。
ステップＳ21で双方の転舵手段が正常であると判定する場合、制御を順次ステップＳ22およびステップＳ23に進め、いずれかの転舵手段が故障していると判定する場合、制御を順次ステップＳ24およびステップＳ25に進める。
【００３９】
双方の転舵手段が正常であるときに選択されるステップＳ22では、図3のクラッチ41を解放して、操舵アクチュエータ27を含むA側車輪転舵手段の転舵機構と、操舵アクチュエータ28を含むB側車輪転舵手段の転舵機構との間を切り離す。
かかるクラッチ41の解放によるA側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段間の機械的な切り離しは、A側の操舵アクチュエータ27およびB側の操舵アクチュエータ28を個別に制御して、A側車輪3およびB側車輪4を個々に転舵制御可能となす。
【００４０】
次のステップＳ23においては、前記した通常の正常時転舵制御、つまり、前記の目標挙動が達成されるようA側操舵アクチュエータ27およびB側操舵アクチュエータ28を個々に動作させ、A側左右輪3およびB側左右輪4を個別に対応角度だけ転舵する。
この正常時転舵制御は、ステップＳ22においてクラッチ41の解放によりA側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段間が機械的に切り離されているため、可能である。
【００４１】
ステップＳ21でA側車輪転舵手段またはB側車輪転舵手段が故障したと判定する場合、先ずステップＳ24において、図3のクラッチ41を締結し、操舵アクチュエータ27を含むA側車輪転舵手段の転舵機構と、操舵アクチュエータ28を含むB側車輪転舵手段の転舵機構との間を機械的に結合する。
従ってステップＳ24は、本発明における前後転舵機構結合制御手段に相当する。
【００４２】
かかるクラッチ41の締結によるA側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段間の機械的な結合は、A側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段の何れが故障した場合においても、故障していない正常な転舵系に係わるA側操舵アクチュエータ27またはB側操舵アクチュエータ28を制御して、故障している側の車輪を引き続き転舵可能にし、従って故障時もA側車輪3およびB側車輪4の双方を転舵可能な状態に保つ。
ただしこの場合、A側車輪3およびB側車輪4の個別転舵は行い得ず、これら車輪3,4は、正常な系における操舵アクチュエータ27または28を共用して同様に転舵可能にされるのは言うまでもない。
【００４３】
次のステップＳ25においては、上記のようにA側車輪3およびB側車輪4が個別転舵ではなく、正常な系における操舵アクチュエータ27または28を共用して同様に転舵されることから、正常時転舵制御と異なる故障時転舵制御により、正常な系における操舵アクチュエータ27または28を動作させ、A側左右輪3およびB側左右輪4を同様に対応角度だけ転舵する。
【００４４】
＜第1実施例の効果＞
上記した第1実施例の操舵制御によれば、操舵アクチュエータ27を含むA側車輪転舵手段または操舵アクチュエータ28の故障時に（ステップＳ21）、クラッチ41の締結によりA側車輪転舵手段の転舵機構と、B側車輪転舵手段の転舵機構との間を機械的に結合するため（ステップＳ24）、
A側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段の何れが故障した場合においても、故障していない正常な転舵系に係わるA側操舵アクチュエータ27またはB側操舵アクチュエータ28を用い、故障している側の車輪を引き続き転舵可能である。
従って故障時も、バックアップ用の操舵アクチュエータの追加無しに、A側車輪3およびB側車輪4の双方を転舵可能な状態に保つことができる。
【００４５】
このため故障時も車両には、A側車輪3の転舵によって発生する横加速度と、B側車輪4の転舵によって発生する横加速度との和値に相当する横加速度を発生させることができ、故障系統の車輪が転舵され得ない場合において生ずる車両操舵応答の悪化を防止することができる。
【００４６】
特に走行方向前側車輪（図3の場合、A側車輪3）の転舵系が故障した場合について説明すると、当該故障時に故障系統側の前側車輪が転舵不能である場合、図5につき前述した理由から操舵周波数（操舵速度）に対する車両横加速度の位相遅れが、同図に実線で示す横加速度周波数特性の位相遅れから、破線で示す横加速度周波数特性の位相遅れへと著しく増大し、車両の操舵応答が著しく悪化して安全上および操舵フィーリング上、好ましくない。
【００４７】
しかし本実施例によれば、走行方向前側車輪（図3の場合、A側車輪3）の転舵系が故障した場合も、当該故障系統側の前側車輪を引き続き転舵させ得ることから、前側車輪が転舵不能である場合に較べ、操舵周波数（操舵速度）に対する車両横加速度の位相遅れを、図5に破線で示す横加速度周波数特性の位相遅れから矢印方向へ、実線で示す横加速度周波数特性の位相遅れへと小さくすることができ、車両の操舵応答を大きく改善し得て、安全上および操舵フィーリング上、大いに有利である。
【００４８】
＜第2実施例＞
図7〜10は、本発明の第2実施例になる操舵装置を搭載した、図1〜4に示すと同様な運転席方向可変車両を示し、
図7はこの運転席方向可変車両を、運転席5が図3の場合と同じく車輪側車体1のA側に向いている場合の状態で示し、図8は運転席方向可変車両を、運転席5が図3,7の場合と逆側、つまり車輪側車体1のB側に向いている場合の状態で示す。
【００４９】
本実施例においては、これら図7,8に示すように、操舵アクチュエータ27を含むA側車輪転舵手段の転舵機構と、操舵アクチュエータ28を含むB側車輪転舵手段の転舵機構との間の伝動系に、第1実施例におけると同様なクラッチ41を挿置するだけでなく変速機42をも挿置する。
しかしそれ以外は、図1〜4につき前述した第1実施例と同様なものとする。
【００５０】
変速機42は図9(a),(b)に示すごとく、操舵アクチュエータ27を含むA側車輪転舵手段の転舵機構に結合したA側シャフト42aと、操舵アクチュエータ28を含むB側車輪転舵手段の転舵機構に結合したB側シャフト42bとを相互に平行に並置して具える。
B側シャフト42b上には、操舵アクチュエータ28から遠い側より順次、小径歯車42cおよび大径歯車42dを配して固設し、これら歯車42c,42dを軸線方向固定位置でB側シャフト42bと共に回転可能にする。
【００５１】
A側シャフト42a上には、B側シャフト42b上の小径歯車42cおよび大径歯車42dとそれぞれ噛合可能な諸元の大径歯車42eおよび小径歯車42fを、操舵アクチュエータ27およびクラッチ41に近い側より順次に設ける。
大径歯車42eおよび小径歯車42fは、両者間の間隔が小径歯車42cおよび大径歯車42dの間隔と同じになるよう一体化し、当該一体化した大径歯車42eおよび小径歯車42fをA側シャフト42a上にスプライン嵌合する。
【００５２】
かくして、一体化した大径歯車42eおよび小径歯車42fは、A側シャフト42aと共に回転するが、A側シャフト42a上を図9(a)に示す軸線方向位置と、図9(b)に示す軸線方向位置との間で、矢印α方向または矢印β方向へスライド（シフト）可能である。
【００５３】
＜第2実施例の作用効果＞
かかる第2実施例になる操舵装置においては、コントローラ12が図10の制御プログラムを実行して、上記変速機42のシフト制御および前記クラッチ41の締結・解放制御を含む、ステア・バイ・ワイヤ式操舵制御を以下のごとくに遂行するものとする。
【００５４】
図10のステップＳ31においては、図7,8におけるA側車輪3の操舵アクチュエータ27を含んだA側車輪転舵手段、および、B側車輪4の操舵アクチュエータ28を含んだB側車輪転舵手段の故障判定を行う。
従ってステップＳ31は、本発明における転舵系故障判定手段に相当する。
ステップＳ31で双方の転舵手段が正常であると判定する場合、制御を順次ステップＳ32およびステップＳ33に進め、いずれかの転舵手段が故障していると判定する場合、制御をステップＳ34に進める。
【００５５】
双方の転舵手段が正常であるときに選択されるステップＳ32では、図7,8のクラッチ41を解放して、操舵アクチュエータ27を含むA側車輪転舵手段の転舵機構と、操舵アクチュエータ28を含むB側車輪転舵手段の転舵機構との間を切り離す。
かかるクラッチ41の解放によるA側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段間の機械的な切り離しは、A側の操舵アクチュエータ27およびB側の操舵アクチュエータ28を個別に制御して、A側車輪3およびB側車輪4を個々に転舵制御可能となす。
【００５６】
次のステップＳ33においては、前記した通常の正常時転舵制御、つまり、前記の目標挙動が達成されるようA側操舵アクチュエータ27およびB側操舵アクチュエータ28を個々に動作させ、A側左右輪3およびB側左右輪4を個別に対応角度だけ転舵する。
この正常時転舵制御は、ステップＳ32においてクラッチ41の解放によりA側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段間が機械的に切り離されているため、可能である。
【００５７】
ステップＳ31でA側車輪転舵手段またはB側車輪転舵手段が故障したと判定する場合、先ずステップＳ34において、図7,8のクラッチ41を締結し、操舵アクチュエータ27を含むA側車輪転舵手段の転舵機構と、操舵アクチュエータ28を含むB側車輪転舵手段の転舵機構との間を機械的に結合する。
従ってステップＳ34は、本発明における前後転舵機構結合制御手段に応答する。
【００５８】
かかるクラッチ41の締結によるA側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段間の機械的な結合は、A側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段の何れが故障した場合においても、故障していない正常な転舵系に係わるA側操舵アクチュエータ27またはB側操舵アクチュエータ28を制御し、故障している側の車輪を引き続き転舵可能にし、従って故障時もA側車輪3およびB側車輪4の双方を転舵可能な状態に保つ。
よって本実施例においても、第1実施例により得られると同様な前記した効果をそのまま奏し得る。
【００５９】
ところで前記した通り第1実施例においては、当該故障時にA側車輪3およびB側車輪4が同様に転舵されるのみであったが、
本実施例においては運転席5の向きに応じ、走行方向前側となる車輪（図7ではA側車輪、図8ではB側車輪）の転舵角と、走行方向後側車輪の転舵角との間に、以下のごとくに差を持たせることができる。
【００６０】
そのため図10のステップＳ35において、運転席5が車輪側車体1のA側方向に向いているのか、B側方向に向いているのかを判定する。
ステップＳ35で運転席5が図7に示すごとくA側方向に向いている（A側が走行方向前方である）と判定する場合、ステップＳ36において、変速機42を、相互に一体化した歯車42e,42fが図9(a)の矢α方向へ変位され、この図に示す位置となったシフト状態にする。
ステップＳ35で運転席5が図8に示すごとくB側方向に向いている（B側が走行方向前方である）と判定する場合、ステップＳ37において、変速機42を、相互に一体化した歯車42e,42fが図9(b)の矢β方向へ変位され、この図に示す位置となったシフト状態にする。
従ってステップＳ36およびステップＳ37はそれぞれ、本発明における変速機制御手段に相当する。
【００６１】
ステップＳ36で変速機42を図9(a)に示すα方向シフト状態にするときは、大径歯車42dおよび小径歯車42fが相互に噛合して、締結状態（ステップＳ34）のクラッチ41を介しA,B側転舵機構間を機械的に結合するため、走行方向前方のA側車輪3が、走行方向後方のB側車輪4よりも大きな角度だけ転舵される。
ステップＳ37で変速機42を図9(b)に示すβ方向シフト状態にするときは、大径歯車42eおよび小径歯車42cが相互に噛合して、締結状態（ステップＳ34）のクラッチ41を介しA,B側転舵機構間を機械的に結合するため、走行方向前方のB側車輪4が、走行方向後方のA側車輪3よりも大きな角度だけ転舵される。
【００６２】
つまり本実施例においては、転舵系の故障時にクラッチ41の締結（ステップＳ34）によりA,B側転舵機構間を機械的に結合する場合は、運転席5の向き（ステップＳ35）に応じ変速機42のシフト制御（ステップＳ36およびステップＳ37）により、走行方向前側車輪の転舵角が、走行方向後側車輪の転舵角よりも大きくなるようにしたため、
運転席5がどちら向きであっても、横加速度位相遅れが小さくて車両操舵応答に大きく寄与する走行方向前側車輪の転舵角が大きいことにより、操舵応答に関する改善効果を第1実施例よりも更に顕著なものにし得る。
【００６３】
しかも、運転席の向きにかかわらず、走行方向前後間で車輪転舵角の比が同じであることから、運転席の向き（走行方向）が何れ方向であっても、操舵入力に対する車両の操舵特性を同じにし得て、運転性の向上に寄与する。
【００６４】
なお、要求される操舵特性によっては、ステップＳ36およびステップＳ37の実行内容を入れ替えることにより、上記と逆に走行方向前側車輪の転舵角が、走行方向後側車輪の転舵角よりも小さくなるようにしてもよいのは言うまでもない。
【００６５】
次のステップＳ38においては、上記のようにA側車輪3およびB側車輪4が正常な系における操舵アクチュエータ27または28を共用して、変速機42による制御下で転舵されることから、
正常時転舵制御と異なる故障時転舵制御により、正常な系における操舵アクチュエータ27または28を動作させ、A側左右輪3およびB側左右輪4を転舵する。
【００６６】
＜第3実施例＞
図11〜13は、本発明の第3実施例になる操舵装置を搭載した、図1〜4に示すと同様な運転席方向可変車両を示し、
図11はこの運転席方向可変車両を、運転席5が図3の場合と同じく車輪側車体1のA側に向いている場合の状態で示し、図12は運転席方向可変車両を、運転席5が図3,11の場合と逆側、つまり車輪側車体1のB側に向いている場合の状態で示す。
【００６７】
本実施例においては、これら図11,12に示すように、第1実施例と同様なアクチュエータ間クラッチ41を設ける他に、車輪クラッチ43,44を設け、それ以外は、図1〜4につき前述した第1実施例と同様なものとする。
【００６８】
車輪クラッチ43,44のうち、一方の車輪クラッチ43は、操舵アクチュエータ27およびA側車輪3（ステアリングギヤ29）間の伝動系に挿置して、これら操舵アクチュエータ27およびA側車輪3（ステアリングギヤ29）間を適宜切り離し可能なA側車輪クラッチとする。
また他方の車輪クラッチ44は、操舵アクチュエータ28およびB側車輪4（ステアリングギヤ29）間の伝動系に挿置して、これら操舵アクチュエータ28およびB側車輪4（ステアリングギヤ29）間を適宜切り離し可能なB側車輪クラッチとする。
従ってA側車輪クラッチ43およびB側車輪クラッチ44はそれぞれ、本発明における断接手段に相当する。
【００６９】
＜第3実施例の作用効果＞
かかる第3実施例になる操舵装置においては、コントローラ12が図13の制御プログラムを実行して、上記A側車輪クラッチ43およびB側車輪クラッチ44の締結・解放制御、前記クラッチ41の締結・解放制御を含む、ステア・バイ・ワイヤ式操舵制御を以下のごとくに遂行するものとする。
【００７０】
図13において、図10と同様な処理を行うステップには同一符号を付して、その重複説明を避けた。
本実施例における図13の制御プログラムは、図10と同様な処理を行うステップＳ31〜ステップＳ35およびステップＳ38をそのまま残し、ステップＳ32およびステップＳ33間にステップＳ41を追加し、図10におけるステップＳ36およびステップＳ37をそれぞれステップＳ42およびステップＳ43に置換したものである。
【００７１】
ステップＳ31でA,B側双方の転舵手段が正常と判定する場合、ステップＳ32でアクチュエータ間クラッチ41を解放して、A側車輪転舵手段の転舵機構とB側車輪転舵手段の転舵機構とを切り離す。
次いで追加のステップＳ41において、A側車輪クラッチ43およびB側車輪クラッチ44を共に締結する。
かかるアクチュエータ間クラッチ41の解放によるA側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段間の機械的な切り離し、および車輪クラッチ43、44の締結による車輪3,4と操舵アクチュエータ27,28との結合によって、次のステップＳ33での前記した正常時転舵制御が可能である。
【００７２】
ステップＳ31でA側車輪転舵手段またはB側車輪転舵手段が故障したと判定する場合、先ずステップＳ34において、図11,12におけるアクチュエータ間クラッチ41を締結し、操舵アクチュエータ27を含むA側車輪転舵手段の転舵機構と、操舵アクチュエータ28を含むB側車輪転舵手段の転舵機構との間を機械的に結合する。
【００７３】
次のステップＳ35で運転席5が図11に示すごとくA側方向に向いている（A側が走行方向前方である）と判定する場合、ステップＳ42において、A側車輪3（前輪）クラッチ43を締結することにより、操舵アクチュエータ27およびA側車輪3（前輪）間を機械的に結合すると共に、B側車輪4（後輪）クラッチ44を解放することにより、操舵アクチュエータ28およびB側車輪4（後輪）間を切り離して、B側車輪4（後輪）を強制的に非転舵中立状態にする。
従ってステップＳ42は、本発明における後側車輪強制非転舵制御手段に相当する。
【００７４】
ステップＳ35で運転席5が図12に示すごとくB側方向に向いている（B側が走行方向前方である）と判定する場合、ステップＳ43において、B側車輪4（前輪）クラッチ44を締結することにより、操舵アクチュエータ28およびB側車輪4（前輪）間を機械的に結合すると共に、A側車輪3（後輪）クラッチ43を解放することにより、操舵アクチュエータ27およびA側車輪3（後輪）間を切り離して、A側車輪3（後輪）を強制的に非転舵中立状態にする。
従ってステップＳ43も、本発明における後側車輪強制非転舵制御手段に相当する。
【００７５】
故障時におけるステップＳ34でのアクチュエータ間クラッチ41の締結によるA側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段間の機械的な結合、および、ステップＳ42またはステップＳ43での走行方向前側車輪クラッチ43または44の締結による走行方向前側車輪3または4と操舵アクチュエータ27または28との結合、並びに、同じステップＳ42またはステップＳ43での走行方向後側車輪クラッチ44または43の解放による走行方向後側車輪4または3と操舵アクチュエータ28または27との間の切り離しは、
A側車輪転舵手段およびB側車輪転舵手段の何れが故障した場合においても、走行方向後側車輪4または3を非転舵中立状態に保ち、故障していない正常な転舵系に係わるA側操舵アクチュエータ27またはB側操舵アクチュエータ28により、走行方向前側車輪3または4を転舵可能にする。
【００７６】
よって本実施例においては、故障時に、走行方向前側車輪3または4の転舵が補償されることとなり、この走行方向前側車輪3または4の転舵による横加速度の位相遅れが図5につき前述した通り小さくて、車両の操舵応答を高く保ち得ることから、第1実施例によると同様な前記した効果を得ることができる。
【００７７】
次のステップＳ38においては、上記のように走行方向後側車輪4または3を非転舵中立状態に保ち、走行方向前側車輪3または4のみを正常な系における操舵アクチュエータ27または28により転舵することから、
正常時転舵制御と異なる故障時転舵制御により、正常な系における操舵アクチュエータ27または28を動作させて、走行方向前側車輪3または4を転舵する。
【００７８】
ところで本実施例においては、故障時に走行方向前側車輪3または4のみが転舵されるため、ステップＳ38での故障時転舵制御を構築し易くなって有利であると共に、正常な系における操舵アクチュエータ27または28が1系統（走行方向前側車輪3または4）を転舵する大きさでよいことから、操舵アクチュエータ27,28を小型化できてコスト上有利である。
【００７９】
＜その他の実施例＞
なお上記した第1実施例〜第3実施例のいずれを採用するにしても、
いずれか一方の車輪転舵手段が故障している状態で、運転席5の向きが車輪側車体1の走行方向一方側（A側）および走行方向他方側（B側）間で切り替わるとき、
コントローラ12は、走行方向一方側（A側）車輪3に係わる操舵アクチュエータ27および走行方向他方側（B側）車輪4に係わる操舵アクチュエータ28への制御指令を、操舵入力に対する走行方向前側車輪用操舵アクチュエータ27または28への制御指令と、走行方向後側車輪用操舵アクチュエータ28または27への制御指令とが不変に保たれるよう切り替えるのがよい。
従ってコントローラ12は、この場合、本発明における制御指令切り替え手段として機能する。
【００８０】
かようにする場合、いずれか一方の車輪転舵手段が故障している状態で、運転席5の向きを切り替えたときにも、操舵入力に対する車両の運動性能が変わることがなく、運転性の向上を実現することができる。
【００８１】
更に、上記した第1実施例〜第3実施例のいずれにおいても、車両が運転席方向可変車両である場合について実施例の説明を行ったが、
本発明は、かかる車両の操舵装置に用途を限られるものではなく、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置搭載車であれば、運転席の向きが固定された車両など、如何なる型式の車両にも用い得るのは勿論である。
【符号の説明】
【００８２】
1  車輪側車体
2  キャビン側車体
3  走行方向一方側の左右輪
4  走行方向他方側の左右輪
5  運転席
6  コクピットモジュール
7  乗員席
8  キャビン
9  キャビン側車体支承軸受
11  転向アクチュエータ
12  コントローラ
21,22  車輪駆動モータ
23  バッテリ
24,25  車輪駆動制御ユニット
26  ステアリングホイール
27,28  操舵アクチュエータ
29,30  ステアリングギヤ
31,32  摩擦制動ユニット
33  ブレーキペダル
41  アクチュエータ間クラッチ（前後転舵機構結合手段）
42  変速機
43,44  車輪クラッチ（断接手段）
【図１】
2012056440.tif 000003
【図２】
2012056440.tif 000004
【図３】
2012056440.tif 000005
【図４】
2012056440.tif 000006
【図５】
2012056440.tif 000007
【図６】
2012056440.tif 000008
【図７】
2012056440.tif 000009
【図８】
2012056440.tif 000010
【図９】
2012056440.tif 000011
【図１０】
2012056440.tif 000012
【図１１】
2012056440.tif 000013
【図１２】
2012056440.tif 000014
【図１３】
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