(57)【要約】【課題】  複数のモータで反力を生成する場合に、コストを抑制し、測定時間を短縮でき、それぞれのモータの異常を診断できる操舵反力生成制御装置を提供すること。【解決手段】  コントロールユニット４は、第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７に所定制御量の診断用駆動を行わせて強制的に診断用操舵角を生じさせ、角度センサ７で検出する診断用操舵角に基づいて、一度に第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７の診断を行うモータ駆動指令値演算部４２、診断開始部４３、診断部４４、モータ駆動許可部４５による診断用のブロック構成を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の転舵を行う転舵装置へ操作入力を電気信号で送る操舵装置の操作系に、操作入力の際に操舵感を反力として付与する操舵反力生成制御装置であって、
前記操作系の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
少なくとも２基設けられ、操舵反力を生成する操舵反力生成手段と、
前記操舵反力生成手段で生成した操舵反力を前記操作系に伝達する減速機構と、
少なくとも前記操舵角に基づいて前記操舵反力生成手段を制御する制御手段と、  を備え、
前記制御手段は、
前記操舵反力生成手段に所定制御量の診断用駆動を行わせて強制的に診断用操舵角を生じさせ、前記操舵角検出手段で検出する前記診断用操舵角に基づいて、一度に前記操舵反力生成手段の診断を行う診断手段を備えた、
ことを特徴とする操舵反力生成制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵反力生成制御装置において、
前記診断手段は、
診断の開始を判断し、診断開始情報を出力する診断開始手段と、
前記診断開始情報により、少なくとも２基設けられた前記操舵反力生成手段に、それぞれ異なる制御量の診断用駆動を行わせる駆動指令値を出力する駆動指令値出力手段と、
前記診断開始情報により、前記診断用操舵角と予め設定された所定値を比較して異常かどうかを判断する判断手段と、
異常の判断に基づいて、前記操舵反力生成手段の駆動の許可、不許可を指令する許可手段と、
を備えた、
ことを特徴とする操舵反力生成制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の操舵反力生成制御装置において、
前記判断手段は、前記診断用操舵角が、
前記所定値の上下に設定された正常判定範囲内の場合には、正常と判断し、
前記正常判定範囲外の場合には、上方に範囲外となるか、下方に範囲外となるかにより、いずれの前記操舵反力生成手段の異常かを判断する、
ことを特徴とする操舵反力生成制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵反力を生成し制御する操舵反力生成制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムとして、操舵側への操舵入力を電気信号として転舵側へ伝達し、転舵モータにより転舵させ、操舵側では操作反力付与装置により操作反力を生成している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、ステアバイワイヤにおいて、検出された操作量とタイヤ角から異常を判定しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１５８６５号公報（第２−１４頁、全図）
【特許文献２】特開２００６−１５９１１号公報（第２−９頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来にあっては、複数のモータで反力を生成する場合に対応して、それぞれのモータの異常を診断するのは困難であった。また、センサを複数設ける場合にはコストが問題となり、個々をそれぞれ測定して行くには時間がかかることが問題であった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、複数のモータで反力を生成する場合に、コストを抑制し、測定時間を短縮でき、それぞれのモータの異常を診断できる操舵反力生成制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、車両の転舵を行う転舵装置へ操作入力を電気信号で送る操舵装置の操作系に、操作入力の際に操舵感を反力として付与する操舵反力生成制御装置であって、前記操作系の操舵角を検出する操舵角検出手段と、少なくとも２基設けられ、操舵反力を生成する操舵反力生成手段と、前記操舵反力生成手段で生成した操舵反力を前記操作系に伝達する減速機構と、少なくとも前記操舵角に基づいて前記操舵反力生成手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記操舵反力生成手段に所定制御量の診断用駆動を行わせて強制的に診断用操舵角を生じさせ、前記操舵角検出手段で検出する前記診断用操舵角に基づいて、一度に前記操舵反力生成手段の診断を行う診断手段を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、複数のモータで反力を生成する場合に、コストを抑制し、測定時間を短縮でき、それぞれのモータの異常を診断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の操舵反力生成制御装置を実現する実施の形態を、請求項１〜３に係る発明に対応する実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の操舵反力生成制御装置を備えたステアバイシステムのシステム構成を示す図である。
実施例１のステアバイシステム１は、操舵装置２、転舵装置３、コントロールユニット４を構成として備え、操舵装置２へのハンドル操作を電気信号として転舵装置３へ送り、転舵を行うシステムである。
操舵装置２は、ステアリングホイール５、コラムシャフト６、角度センサ７、操舵反力生成装置８を備えている。
【００１０】
コラムシャフト６は、ステアリングコラムに回転自在に軸支され、取り付けられたステアリングホイール５への回転操作により回転する構造である。
角度センサ７は、コラムシャフト６の回転位置を検出し、検出結果をコントロールユニット４へ出力する。
【００１１】
操舵反力生成装置は、プライマリーギア１１、第１セカンダリーギア１２、第２セカンダリーギア１３、第１モータピニオンギア１４、第２モータピニオンギア１５、第１反力生成モータ１６、第２反力生成モータ１７を構成として備えている。
プライマリーギア１１は、コラムシャフト６の回転軸と同軸となるように、コラムシャフト６に対して鍔状に設けた歯車である。
【００１２】
第１セカンダリーギア１２は、大径部１２ａと小径部１２ｂを同軸に備えた２段歯車であり、小径部１２ｂをプライマリーギア１１と係合させる構成である。
第２セカンダリーギア１３は、大径部１３ａと小径部１３ｂを同軸に備えた２段歯車であり、小径部１３ｂをプライマリーギア１１と係合させる構成である。
なお、プライマリーギア１１に対して、対称な左右位置で小径部１３ａ，１３ｂが係合する配置にする。
【００１３】
第１反力生成モータ１６は、その出力軸に第１モータピニオンギア１４を設け、第１モータピニオンギア１４を第１セカンダリーギア１２の大径部１２ａに係合させる構成である。
第２反力生成モータ１７は、その出力軸に第２モータピニオンギア１５を設け、第２モータピニオンギア１５を第２セカンダリーギア１３の大径部１３ａに係合させる構成である。
なお、プライマリーギア１１、第１セカンダリーギア１２、第２セカンダリーギア１３により、減速機構が構成される。
【００１４】
次に転舵装置３は、ステアリングラック１８、ボールジョイント１９、２０、タイロッド２１、２２、転舵輪２３、２４、転舵モータ２５、転舵角センサ２６を構成として備えている。
ステアリングラック１８は、転舵モータ２５の出力部分と係合するラックであり、車両の車幅方向に移動可能な部材である。
ボールジョイント１９、２０は、接続角度が自在な球継ぎ手であり、ステアリングラック１８の両端でタイロッド２１、２２との接続する構造である。
タイロッド２１、２２は左右の転舵輪２３、２４に取り付けられ、ステアリングラック１８の転舵の動きを伝達する構成である。
【００１５】
次に、コントロールユニット４の操舵反力生成制御のブロック構成を説明する。
図２は実施例１のステアバイシステムのコントロールユニットにおける操舵反力生成制御のブロック構成を示す説明図である。
コントロールユニット４は、自動車情報検出部２７、目標反力生成部４１、モータ駆動指令値演算部４２を構成として備えている。
自動車情報検出部２７は、他のコントローラやセンサ、装置等から車速、路面状態、ヨーなどの自動車情報を取得、検出し、目標反力生成部４１へ出力する。
【００１６】
目標反力生成部４１は、自動車情報検出部２７からの自動車情報からハンドルにかかる目標反力を演算する。さらに具体的な例を示すと、操舵角度に比例した目標反力を生成する。
モータ駆動指令値演算部４２は、目標反力と操舵角度からモータ駆動指令値を演算し、モータにより反力トルクと与圧トルクを生成する。なお、演算結果は、第１モータ駆動指令値、第２モータ駆動指令値としてそれぞれ出力する。
【００１７】
図３は実施例１のステアバイシステムのコントロールユニットにおける操舵反力生成装置の異常診断に関するブロック構成を示す説明図である。
コントロールユニット４は、操舵反力生成装置の異常診断に関するブロック構成として、モータ駆動指令値演算部４２、診断開始部４３、診断部４４、モータ駆動許可部４５を備えている。
【００１８】
モータ駆動指令値演算部４２は、診断開始部４３の信号を受け、第１反力生成モータ１６と第２反力生成モータ１７、及び診断部４４に診断を行うための指令を出力する。なお、第１反力生成モータ１６と第２反力生成モータ１７の指令は、診断用トルクを生成させる指令である。この診断用トルクは、第１反力生成モータ１６と第２反力生成モータ１７で、異なる値にする。
【００１９】
診断開始部４３は、診断部４４は、診断中にハンドルに負荷が加わらないように、例えば、鍵解錠でエンジンオフ、且つ着座センサーオフの時や、鍵施錠でエンジンオフ、且つ着座センサーオフの際などに、診断を行う指令を出力する。
診断部４４は、診断トルクに対しての操舵角の最終値を閾値を含んだ値としてあらかじめ備えるようにし、その範囲内に診断時の操舵角があれば正常、無ければ異常であるとする。
モータ駆動許可部４５は、診断部４４で正常と判定した場合、通常の通り第１反力生成モータ１６と第２反力生成モータ１７で反力を生成するという信号をモータ駆動指令値演算部４２へ送る。そして、診断部４４で異常と判定した場合、反力の生成を禁止する信号をモータ駆動指令値演算部４２へ送る。
【００２０】
作用を説明する。
[与圧トルクによる操舵フィーリングの向上作用]
図４は実施例１の操舵反力生成制御装置の動作説明図である。
実施例１では、まず、目標反力生成部４１の目標反力に対してモータ駆動指令値演算部４２が反力生成の駆動指令値を出力するので、図４(b)に示すように、操作力Ａに対しての反力Ｃが付与される。
さらに実施例１では、モータ駆動指令値演算部４２による演算出力により与圧トルクが加えられる。
例えば、図４(a)に示すようなコラムシャフト６の回転停止中では、モータ駆動指令値演算部４２に入力される操舵角度の変化がないことから、コラムシャフト６の回転停止中であると判断される。この場合には、図４(a)に示すように、プライマリーギア１１の右回転方向に対しては、ギアの歯面が第１セカンダリーギア１２の小径部１２ｂの歯面と当接し、且つ与圧トルクＢが付与される。
【００２１】
また、プライマリーギア１１の左回転方向に対しては、ギアの歯面が第２セカンダリーギア１３の小径部１３ｂの歯面と当接し、且つ与圧トルクＢが付与される。
これにより、プライマリーギア１１は、どちらの回転方向に対してもギヤの歯の間で生じる間隙、つまりバックラッシュが生じていない状態に維持される。
そのため、この図４(a)の状態から、例えばプライマリーギア１１の右回転方向へドライバがステアリングホイール５に操舵入力を行うと、プライマリーギア１１から第１反力生成モータ１６の第１モータピニオンギア１４までのギアの歯の間の間隙がなくなるように歯同士が打撃する歯打ちと言われる現象が生じない。すでにギアの歯同士が当接した状態に維持されているからである。
【００２２】
そのため、バックラッシュと歯打ちによる違和感を生じることがなく、プライマリーギア１１の右回転に対して、適切な反力を与えることができ、操舵フィーリングが向上する。
なお、このプライマリーギア１１の右回転方向へドライバがステアリングホイール５に操舵入力を行う際には、第２反力生成モータ１７は、与圧トルクＢを発生させるようにして、プライマリーギア１１をあたかも右回転方向へ回転させるように第２セカンダリーギア１３の小径部１３ｂを回転させて、歯の間に間隙が生じないよう当接させる。
これにより、その後にプライマリーギア１１を左回転させる操作がドライバにより行われても、バックラッシュと歯打ちによる違和感を生じないようにしている。よって、操舵フィーリングが向上する。
プライマリーギア１１の左回転方向時の与圧トルクの作用については、方向が逆となるのみで、同じ作用となるため説明を省略する。
【００２３】
[異常診断作用]
図５は実施例１の操舵反力生成制御装置の異常診断の説明図である。図６は実施例１の操舵反力生成制御装置の異常診断の際のモータ反力トルクと診断状態の説明タイムチャートである。
実施例１では、操舵反力生成制御装置において、鍵解錠でエンジンオフ、且つ着座センサーオフの時など、ハンドルに負荷が加わらない車両状態と判断した際に、診断開始部４３から、診断を開始する指令がモータ駆動指令値演算部４２へ出力される。するとモータ駆動指令値演算部４２は、通常のモータ反力の生成、与圧トルクの生成とは別に、診断のために、予め定められた診断トルク生成するよう第１反力生成モータ１６と第２反力生成モータ１７、及び診断部４４に指令を出力する。
【００２４】
この診断トルクは、図６(a)に、第１反力生成モータ１６の反力トルク１０１、第２反力生成モータ１７の反力トルク１０２として示すように、異なる値（第１反力生成モータ１６が大きい値）にしている。
そのため、第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７で発生させた診断トルクの差は、減速機構により双方がコラムシャフト６へ伝達される。
よって、診断トルクの差の分、コラムシャフト６及びステアリングホイール５が操舵角Δθを生じることになる（図５参照）。
【００２５】
予め設定された、この診断トルクを与えた際の操舵角Δθは、ある程度の時間経過の最終値と、最終値に対する正常と判断するための上下範囲を閾値として、診断部４４が備えるようにしている。
ここで、診断トルクにより生じた操舵角Δθは、角度センサ７で検出され、診断部４４に出力される。
診断部４４では、モータ駆動指令値演算部４２からの診断トルクの出力指令後の角度センサ７の値が図６(b)に示すようにある程度の時間経過により最終値と判断し、その値が、図６(b)の閾値２０１、閾値２０２の範囲に入るかどうか、さらに、以下に説明する異常状態のいずれかを判断する。
【００２６】
（第１反力生成モータの異常判断）
まず、診断トルクにより得られる操舵角が、正常な操舵角１０６と逆方向、つまり操舵角の値としては正負が逆に操舵角が生じた操舵角１０４の場合、第１反力生成モータ１６が、第２反力生成モータ１７の発生トルクを超える正常なトルクを出力していないと判断し、第１反力生成モータ１６の異常と判断する。
【００２７】
（第２反力生成モータの異常診断）
次に、診断トルクにより得られる操舵角が、正常な操舵角１０６の上限閾値２０１より大きな操舵角となった場合には、操舵角を正常な範囲に留める第２反力生成モータ１７の出力が正常に出力されていないと判断し、第２反力生成モータ１７の異常と判断する。
【００２８】
（第１反力生成モータと第２反力生成モータの両方の異常診断）
次に、診断トルクによる操舵角が、生じていない場合には、第１反力生成モータ１６と第２反力生成モータ１７の双方がトルクを出力していないと判断し、第１反力生成モータ１６と第２反力生成モータ１７の両方の異常と判断する。
【００２９】
このように実施例１では、互いに異なる駆動力で相反する方向に駆動することで、第１反力生成モータ１６と第２反力生成モータ１７の異常を一度で診断でき、異常診断時間を短くする。この診断には、新しいセンサを用いていないため、コスト的に有利である。また、第１反力生成モータ１６と第２反力生成モータ１７をロックさせずに診断を行うため、発熱の問題が生じない。
【００３０】
次に、効果を説明する。
実施例１の操舵反力生成制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３１】
(1)車両の転舵を行う転舵装置３へ操作入力を電気信号で送る操舵装置２の操作系に、操作入力の際に操舵感を反力として付与する操舵反力生成制御装置であって、操作系の操舵角を検出する角度センサ７と、２基設けられ、操舵反力を生成する第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７と、第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７で生成した操舵反力をコラムシャフト６に伝達するプライマリーギア１１、第１セカンダリーギア１２、第２セカンダリーギア１３、第１モータピニオンギア１４、第２モータピニオンギア１５からなる減速機構と、少なくとも操舵角に基づいて第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７を制御するコントロールユニット４を備え、コントロールユニット４は、第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７に所定制御量の診断用駆動を行わせて強制的に診断用操舵角を生じさせ、角度センサ７で検出する診断用操舵角に基づいて、一度に第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７の診断を行うモータ駆動指令値演算部４２、診断開始部４３、診断部４４、モータ駆動許可部４５による図３に示す診断用のブロック構成を備えたため、複数のモータで反力を生成する場合に、コストを抑制し、測定時間を短縮でき、それぞれのモータの異常を診断できる。
【００３２】
(2)上記(1)において、診断手段は、診断の開始を判断し、診断開始情報を出力する診断開始部４３と、診断開始情報により、第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７に、それぞれ異なる制御量の診断用駆動を行わせる駆動指令値を出力するモータ駆動指令値演算部４２と、診断開始情報により、診断用操舵角と予め設定された所定値を比較して異常かどうかを判断する診断部４４と、異常の判断に基づいて、第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７の駆動の許可、不許可を指令するモータ駆動許可部４５を備えたため、診断開始部４３の診断開始情報によりモータ駆動指令値演算部４２に診断用の駆動を行わせ、その際に生じる操舵角により診断部４４で診断を行い、複数のモータで反力を生成する場合に、コストを抑制し、測定時間を短縮でき、それぞれのモータの異常を診断できる。なお、異常と診断した場合には、モータの駆動をモータ駆動許可部４５で禁止し、不具合の発生を防止できる。
【００３３】
(3)上記(2)において、診断部４４は、診断用操舵角が、所定値の上下に設定された正常判定範囲内の場合には、正常と判断し、正常判定範囲外の場合には、上方に範囲外となるか、下方に範囲外となるかにより、第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７のどちらの異常かを判断するため、一度の診断によって、第１反力生成モータ１６及び第２反力生成モータ１７のどちらが異常かを診断することができ、複数のモータで反力を生成する場合に、コストを抑制し、測定時間を短縮でき、それぞれのモータの異常を診断できる。
【００３４】
以上、本発明の操舵反力生成制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００３５】
例えば、反力生成モータは、３基以上を設ける構成であってもよい。
また例えば、減速機構は、さらに多くのギアを用いて減速させるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１の操舵反力生成制御装置を備えたステアバイシステムのシステム構成を示す図である。
【図２】実施例１のステアバイシステムのコントロールユニットにおける操舵反力生成制御のブロック構成を示す説明図である。
【図３】実施例１のステアバイシステムのコントロールユニットにおける操舵反力生成装置の異常診断に関するブロック構成を示す説明図である。
【図４】実施例１の操舵反力生成制御装置の動作説明図である。
【図５】実施例１の操舵反力生成制御装置の異常診断の説明図である。
【図６】実施例１の操舵反力生成制御装置の異常診断の際のモータ反力トルクと診断状態の説明タイムチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  ステアバイシステム
２  操舵装置
３  転舵装置
４  コントロールユニット
５  ステアリングホイール
６  コラムシャフト
７  角度センサ
８  操舵反力生成装置
１１  プライマリーギア
１２  第１セカンダリーギア
１２ａ  大径部
１２ｂ  小径部
１３  第２セカンダリーギア
１３ａ  大径部
１３ｂ  小径部
１４  第１モータピニオンギア
１５  第２モータピニオンギア
１６  第１反力生成モータ
１７  第２反力生成モータ
１８  ステアリングラック
１９  ボールジョイント
２１  タイロッド
２２  タイロッド
２３  転舵輪
２４  転舵輪
２５  転舵モータ
２６  転舵角センサ
２７  自動車情報検出部
４１  目標反力生成部
４２  モータ駆動指令値演算部
４３  診断開始部
４４  診断部
４５  モータ駆動許可部
１０１  反力トルク
１０２  反力トルク
１０３〜１０６  操舵角
２０１  閾値
２０２  閾値
Ａ  操作力
Ｃ  反力
Ｂ  与圧トルク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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