(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操向車輪に手動転舵力を加えるための手動操舵手段と、該手動操舵手段に加えられた操舵トルクを検出するための操舵トルク検出手段と、前記操向車輪に付加転舵力を加えるための電動機と、前記操舵トルク検出手段の検出値に基づいて前記付加転舵力に含まれる補助トルク成分を決定するための補助トルク決定手段と、ヨーレイトを含む前記車両の挙動を検出するための車両挙動検出手段と、該車両挙動検出手段の検出値に基づいて前記付加転舵力に含まれる反力トルク成分を決定するための反力トルク決定手段と、前記補助トルク値と前記反力トルク値との合算値である駆動トルク目標値をもって前記電動機を制御するための制御手段とを有する車両用操舵装置において、
前記操舵トルク検出手段の検出値と前記電動機に与える駆動トルク目標値とを所定時間比較するための比較手段と、
前記反力トルク決定手段が決定した反力トルク値の前記制御手段への入力を前記比較手段での比較結果に基づいて禁止するための禁止手段とを有する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】
本発明は、車両用操舵装置に関し、特に手動転舵力に対する付加転舵力を電動機で発生するように構成された車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
運転者の操舵力を軽減するための所謂パワーステアリング装置として、ステアリングホイールに加わる手動操舵力を電動機で補助するように構成すると共に、ステアリングホイールに運転者が加えた操舵トルクの検出信号の増幅度を車速や道路状況などに応じて変化させることにより、最適な操舵トルクが常に得られるように電動機の出力を増減するようにしたものが知られている（特公昭５０−３３５８４号公報など参照）。
【０００３】
この従来のパワーステアリング装置は、運転者が操舵して初めて電動機が補助操舵トルクを発生するように構成されている。従って、走行中に強い横風を受けたり、轍路を走行したりして車両の実走行ラインが目標走行ラインを外れてしまう場合のような外乱による転舵に対しては、このパワーステアリング装置の電動機は駆動トルクを発生しない。しかも上記従来のパワーステアリング装置は、一般に車両の横加速度並びにヨーレイトの一時的な増大に対しては補助操舵トルクが小さくなるようにしている。そのため、外乱による車両の偏向を抑えるためには、運転者自身がステアリングホイールを操作しなければならないのだが、その偏向が大きければ大きいほど、修正に要する手動操舵トルクが大きくなるという不都合があった。
【０００４】
そこで、例えば特開平５−１０５１００号公報には、ヨーレート、横加速度などの車両挙動の検出値に基づいて反力トルク値を決定すると共に、手動操舵トルク値などに基づいて補助トルク値を決定し、これらの反力トルク値と補助トルク値とに基づいて電動機の駆動トルクを制御するようにしたものが提案されている。
【０００５】
この構成によれば、横風や路面の轍などによる外乱が車両に作用した際の偏向抑制性能を高めて車両の走行安定性を向上することができ、しかも雪道などのようにタイヤと路面間の摩擦係数が低い路面での走行時や低速走行時にも、ステアリングホイールの操舵力を最適化し得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、ヨーレート、横加速度などの車両挙動を検出し、その検出値に基づいて決定された反力トルク値と、手動操舵トルクなどの検出値に基づいて決定された補助トルク値とに基づいて上記電動機の駆動トルクを制御するものの場合、センサの故障等によって車両挙動の検出値が誤ると、反力トルク値が誤って決定され、それに伴って電動機の駆動トルクが誤った値となることがあり得た。つまり上記従来の構成には、車両挙動を検出するセンサが故障すると、操舵上の違和感を運転者に与えかねないという不都合があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、車両挙動を検出するセンサが故障した場合にも、操舵上の違和感を運転者に与えずに済むように改良された車両用操舵装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、車両の操向車輪（６）に手動転舵力を加えるための手動操舵手段（ステアリングホイール１）と、手動操舵トルクの検出手段（１２）と、操向車輪に付加転舵力を加えるための電動機（９）と、操舵トルクの検出値に基づいて付加転舵力に含まれる補助トルク成分を決定するための補助トルク決定手段（２１）と、車両挙動の検出手段（操舵角速度センサ１１、ヨーレイトセンサ１５）の検出値に基づいて付加転舵力に含まれる反力トルク成分を決定するための反力トルク決定手段（２２）と、補助トルク値と反力トルク値との合算値である駆動トルク目標値をもって電動機を制御するための制御手段（操舵制御ユニット１７）とを有する車両用操舵装置において、操舵トルク検出手段の検出値と前記電動機に与える駆動トルク目標値とを所定時間比較するための比較手段（３１）と、反力トルク決定手段が決定した反力トルク値の制御手段への入力を比較手段での比較結果に基づいて禁止するための禁止手段（４０）とを有するものとした。
【０００９】
これによれば、操舵トルク検出手段の検出値と駆動トルク目標値との方向を比較し、例えばこれらが所定時間互いに異なる場合には、車両挙動の検出手段の故障と判断し、補助トルク決定手段が決定した補助トルク値のみによって電動機が制御される。従って、ステアリングホイールの操作力が無用に増大せずに済む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明が適用された車両用操舵装置の概略構成を示す。この操舵装置は、ステアリングホイール１に一体結合されたステアリングシャフト２に自在継手を有する連結軸３を介して連結され、ステアリングホイール１を介して手動操舵力が加えられるピニオン４、及びピニオン４に噛合して車幅方向に往復動し得ると共にタイロッド５を介して操向車輪としての左右の前輪６のナックルアーム７にその両端が連結されたラック軸８を有するラック・アンド・ピニオン機構と、電動パワーステアリング装置としての補助操舵力をラック軸８に加えるべく、ラック軸８の中間部に同軸的に配役された電動機９とからなっている。
【００１２】
ラック・アンド・ピニオン機構のピニオン４の近傍には、ステアリングホイール１の回転角速度を検出するための操舵角速度センサ１１と、ピニオン４に作用する手動操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ１２とが設けられている。そしてこれら２つのセンサ１１・１２の信号出力は、車両のヨーレイト（ヨーイング角速度）に対応した信号を出力するためにヨーレイトセンサ１５と、車両の走行速度に対応した信号を出力するための車速センサ１６との出力信号と共に、電動機９の出力を制御するための操舵制御ユニット１７に入力されている。
【００１３】
図２に示されるように、操舵制御ユニット１７内には、電動パワーステアリング装置としての通常の補助トルク成分を演算するための補助トルク決定手段２１と、外乱入力に対して車両挙動を安定化するべくラック・アンド・ピニオン機構のラック軸８に加える反力トルク成分を演算するための反力トルク決定手段２２と、補助トルク決定手段２１および反力トルク決定手段２２から出力される各トルク値に応じて電動機９に与える目標電流を設定する目標電流決定手段２３と、その目標電流に応じて電動機９に流す電流を制御する出力電流制御手段２４とが設けられている。
【００１４】
補助トルク決定手段２１には、操舵角速度センサ１１、トルクセンサ１２、及び車速センサ１６の各検出信号が入力しており、これらに応じて目標補助トルクＡＴが決定される。また反力トルク決定手段２２には、車両挙動検出手段としての操舵角速度センサ１１、ヨーレイトセンサ１５、及び車速センサ１６の各検出信号が入力しており、これらに応じて目標反力トルクＣＴが決定される。そして出力電流制御手段２４からの電流制御信号が、操舵制御ユニット１７と電動機９との間に設けられた駆動回路２５に入力され、駆動回路２５から電動機９に対して駆動電流が供給され、かつ駆動回路２５と出力電流制御手段２４との間で出力電流のフィードバック制御が行われるようになっている。
【００１５】
次にステアリングホイール１に入力した操舵トルクと電動機９が発生する駆動トルクとの比較手段３１について説明する。
【００１６】
この比較手段３１においては、操舵トルクセンサ１２からの操舵トルク値ＴＳと基準操舵トルク設定手段３２が設定した操舵トルク基準値ＴＳＲとを操舵トルク比較手段３３で比較し、この比較結果を論理積演算手段３４に出力する。これと同時に、出力電流制御手段２４からの駆動トルク目標値ＴＭと基準駆動トルク設定手段３５が設定した駆動トルク基準値ＴＭＲとを駆動トルク比較手段３６で比較し、この比較結果を論理積演算手段３４に出力する。そして操舵トルクＴＳと駆動トルク目標値ＴＭとの関係が図３に網線で示したセンサ故障判定領域に有るか否かを判定し、無しであれば論理レベル０、有りであれば論理レベル１の方向判定信号Ｄを計時手段３７に出力する。
【００１７】
計時手段３７は、論理積演算手段３４の論理レベル１（存在有り）の継続時間を計測して得られる計時信号Ｔ１を時間比較手段３８に出力する。これと同時に基準時間設定手段３９は、所定の（たとえば１５ｍｓｅｃ）基準時間信号Ｔ２を時間比較手段３８に出力する。すると時間比較手段３８は、計時信号Ｔ１と基準時間信号Ｔ２とを比較し、基準時間信号Ｔ２以上計時信号Ｔ１が継続した場合（Ｔ１≧Ｔ２）は、時間比較手段３８が、禁止手段をなすスイッチ４０に対して論理レベル１の時間比較信号を反力制御禁止信号として出力し、通常は閉じているスイッチ４０を開く。これにより、電動機９の目標駆動トルクに反力トルク成分が付加されることが禁止される。
【００１８】
このようにして、本発明に係る車両用操舵装置においては、比較手段３１及びスイッチ４０（禁止手段）を操舵制御ユニット１７に設けることにより、ラック軸８に加わる電動機９による駆動トルクの方向と、ピニオン４に加わる操舵トルクの方向とが、所定時間（例えば１５ｍｓｅｃ）互いに異なる場合には、電動機９がラック軸８に加える反力トルク成分を零にすることができる。なお、反力トルクの入力を禁止する信号の生成には、上記の如き論理積演算手段３４でなく、アナログ回路を用いてもよい。さらに、センサ故障判定領域における操舵トルクＴＳと駆動トルク目標値ＴＭとに応じて基準時間設定手段３９の基準時間信号Ｔ２を変えることにより（図３参照）、電動機９の特性や、車重および車両の過渡特性などに応じて反力トルク成分の出力が停止するまでの時間を最適制御することが可能である。
【００１９】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ヨーレート、横加速度などの車両挙動を検出するセンサが故障した際には、電動機が発生する反力トルク成分が操向車輪に加わることが禁止されるので、運転者に違和感を与える操舵力の変化を生ぜずに済む。また、本発明による反力トルク入力の禁止手段は、所定時間に満たない時は電動機による反力トルク成分の付加を禁止しないので、横風や轍路における瞬時のハンドル取られに対しては手動操舵トルクの方向に対して逆方向のトルクを発生させることができる。従って、本発明により、操縦安定性の向上とセンサ故障時の安全性とをより一層高次元に両立する上に大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される車両用操舵装置の概略構成図
【図２】本発明の制御系のブロック図
【図３】センサの故障判定領域図
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
６  前輪
９  電動機
１１  操舵角速度センサ
１２  操舵トルクセンサ
１５  ヨーレイトセンサ
１７  操舵制御ユニット
２１  補助トルク決定手段
２２  反力トルク決定手段
３１  比較手段
４０  スイッチ（禁止手段）
【図１】
0004226169.tif 000002
【図２】
0004226169.tif 000003
【図３】
0004226169.tif 000004