特開2016-222224(P2016-222224A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社ジェイテクトの特許一覧
<>
  • 特開2016222224-操舵装置 図000003
  • 特開2016222224-操舵装置 図000004
  • 特開2016222224-操舵装置 図000005
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-222224(P2016-222224A)
(43)【公開日】2016年12月28日
(54)【発明の名称】操舵装置
(51)【国際特許分類】
   B62D 6/00 20060101AFI20161205BHJP
   B62D 5/04 20060101ALI20161205BHJP
   B62D 119/00 20060101ALN20161205BHJP
【FI】
   B62D6/00
   B62D5/04
   B62D119:00
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2015-181010(P2015-181010)
(22)【出願日】2015年9月14日
(31)【優先権主張番号】特願2015-109710(P2015-109710)
(32)【優先日】2015年5月29日
(33)【優先権主張国】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】松田 哲
(72)【発明者】
【氏名】山川 知也
【テーマコード(参考)】
3D232
3D333
【Fターム(参考)】
3D232CC34
3D232CC46
3D232DA03
3D232DA15
3D232DA62
3D232DA99
3D232DB05
3D232DC09
3D232DC34
3D232DD03
3D232DE09
3D232EA01
3D232EB04
3D232EB11
3D232EB12
3D232EC22
3D232EC27
3D232EC29
3D232EC37
3D232GG01
3D333CB02
3D333CB13
3D333CB15
3D333CB21
3D333CB31
3D333CB46
3D333CC23
3D333CE37
3D333CE52
(57)【要約】
【課題】クラッチが接続されるときのステアリングホイールの意図しない動きを抑制することができる操舵装置を提供する。
【解決手段】電源スイッチ54がオフされる場合にステアリングホイール11が操舵されているとき、反力制御部33は、操舵トルクτに応じた適度な手応え感を付与するための通常の操舵反力よりも強い操舵反力を反力モータ31に発生させる。当該強い操舵反力がステアリングシャフト12に付与されることにより、ステアリングホイール11の操舵が抑制される。そして転舵制御部44による転舵制御、すなわち実際の転舵角θtを操舵角θsに基づく目標転舵角に一致させる制御の実行が終了した後、クラッチ21が接続される。転舵輪16,16が動かない状態であることが確認されてからクラッチ21が接続されることにより、運転者の意図しないステアリングホイール11の回転が抑制される。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチと、
前記動力伝達経路における前記ステアリングホイールと前記クラッチとの間の部分に付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータと、
前記動力伝達経路における前記クラッチと前記転舵輪との間の部分に付与される前記転舵輪を転舵させるための動力である転舵力を発生する転舵モータと、
クラッチ接続条件の成否に基づく前記クラッチの断続制御、前記反力モータを通じて操舵状態に応じた操舵反力を発生させる反力制御、および前記転舵モータを通じて操舵状態に応じて前記転舵輪を転舵させる転舵制御を実行する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記クラッチ接続条件を満たし前記動力伝達経路が遮断された状態から接続された状態へ切り替える場合、前記反力モータおよび前記転舵モータのうち少なくとも前記反力モータを通じて前記ステアリングホイールの回転を抑制する回転抑制制御を実行する操舵装置。
【請求項2】
請求項1に記載の操舵装置において、
前記制御装置は、前記クラッチ接続条件を満たし前記動力伝達経路が遮断された状態から接続された状態へ切り替える場合、前記ステアリングホイールに回転力が付与される旨判定されるとき、前記回転抑制制御の実行を開始したうえで前記クラッチを接続させる操舵装置。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の操舵装置において、
前記制御装置は、前記回転抑制制御として、通常の反力制御の実行を通じて発生される操舵反力よりも強い操舵反力を発生させるべく前記反力モータへの給電を制御する操舵装置。
【請求項4】
請求項1または請求項2に記載の操舵装置において、
前記反力モータはその回転を規制するブレーキを有し、
前記制御装置は、前記回転抑制制御として、前記反力モータの回転を規制すべく前記ブレーキを制御する操舵装置。
【請求項5】
請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の操舵装置において、
前記転舵制御は、ステアリングホイールの操舵角に前記転舵輪の転舵角を一致させるべく前記転舵輪を転舵させるものであって、
前記制御装置は、前記回転抑制制御の実行を開始した後、前記転舵輪の転舵角が前記ステアリングホイールの操舵角に一致するとき、前記クラッチを接続させる操舵装置。
【請求項6】
請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の操舵装置において、
前記制御装置は、前記クラッチを接続させた後に前記回転抑制制御の実行を停止する操舵装置。
【請求項7】
請求項6に記載の操舵装置において、
前記制御装置は、前記クラッチの断続制御を実行するクラッチ制御部と、前記反力制御および前記回転抑制制御をそれぞれ実行する反力制御部と、前記転舵制御を実行する転舵制御部と、を含み、
前記反力制御部は、前記クラッチを接続させるときには前記クラッチ制御部に対するクラッチ接続指令を生成した後に前記回転抑制制御の実行を停止する操舵装置。
【請求項8】
請求項1〜請求項7のうちいずれか一項に記載の操舵装置において、
前記制御装置は、車載される通信回線に接続され、
前記クラッチ接続条件は、第1の条件として車両の電源がオフされたこと、および第2の条件として前記通信回線を通じた通信が停止していることのうち、少なくとも前記第1の条件を含む操舵装置。
【請求項9】
請求項1〜請求項8のうちいずれか一項に記載の操舵装置において、
前記クラッチ接続条件は、第3の条件として前記反力モータを含む操舵反力を発生させるための構成要素に異常が検出されること、および第4の条件として前記転舵モータを含む転舵力を発生させるための構成に異常が検出されること、を含み、
前記制御装置は、前記第3の条件および前記第4の条件のうち少なくとも一の条件が満足されるとき、前記回転抑制制御として、前記ステアリングホイールの回転を抑制するために前記反力モータの通電相を固定する相固定制御を実行するとともに、前記転舵輪の転舵動作を抑制するために前記転舵モータの通電相を固定する相固定制御を実行する操舵装置。
【請求項10】
請求項9に記載の操舵装置において、
前記制御装置は、前記操舵反力を発生させるための構成要素に異常が検出される場合に前記クラッチの接続が完了した旨判定されるとき、前記回転抑制制御の実行を停止したうえで前記転舵モータを通じて操舵を補助する一方、
前記転舵力を発生させるための構成要素に異常が検出される場合に前記クラッチの接続が完了した旨判定されるとき、前記回転抑制制御の実行を停止したうえで前記反力モータを通じて操舵を補助する操舵装置。
【請求項11】
請求項1〜請求項10のうちいずれか一項に記載の操舵装置において、
独立したハードウェア資源として、前記反力制御を実行する反力制御部および前記転舵制御を実行する転舵制御部を有する操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ステアリングホイールと転舵輪とを機械的に分離した、いわゆるステアバイワイヤ方式の操舵装置が知られている。たとえば特許文献1の操舵装置は、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチ、ステアリングシャフトに付与される操舵反力の発生源である反力モータ、および転舵輪を転舵させる転舵力の発生源である転舵モータを有している。
【0003】
車両の走行時、操舵装置の制御装置は、クラッチを開放させてステアリングホイールと転舵輪との間を機械的に分離した状態に維持する。そして制御装置は、反力モータを通じて操舵反力を生成するとともに、転舵モータを通じて転舵輪を転舵させる。これに対し、反力モータなどに異常が発生したとき、制御装置はクラッチを接続させてステアリングホイールと転舵輪との間を機械的に連結した状態に維持する。これにより、運転者の操舵トルクを利用して転舵輪を転舵させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2014−223862号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1のものを含め従来の操舵装置には、車両の電源がオフされるとき、フェールセーフなどの観点に基づきクラッチを接続させるものが多く存在する。この場合、車両の電源をオフする操作が行われてからクラッチの接続が完了するまでの間、反力モータを通じた反力制御および転舵モータを通じた転舵制御がそれぞれ継続して実行されることが考えられる。
【0006】
このため、操舵中に車両の電源をオフする操作が行われるとき、つぎのようなことが懸念される。たとえばクラッチが接続された瞬間、転舵モータにより発生される転舵力がステアリングホイールへ伝達されることにより、当該ステアリングホイールに運転者の意図しない回転が生じるおそれがある。
【0007】
本発明の目的は、クラッチが接続されるときのステアリングホイールの意図しない動きを抑制することができる操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成し得る操舵装置は、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチと、前記動力伝達経路における前記ステアリングホイールと前記クラッチとの間の部分に付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータと、前記動力伝達経路における前記クラッチと前記転舵輪との間の部分に付与される前記転舵輪を転舵させるための動力である転舵力を発生する転舵モータと、クラッチ接続条件の成否に基づく前記クラッチの断続制御、前記反力モータを通じて操舵状態に応じた操舵反力を発生させる反力制御、および前記転舵モータを通じて操舵状態に応じて前記転舵輪を転舵させる転舵制御を実行する制御装置と、を備えている。前記制御装置は、前記クラッチ接続条件を満たし前記動力伝達経路が遮断された状態から接続された状態へ切り替える場合、前記反力モータおよび前記転舵モータのうち少なくとも前記反力モータを通じて前記ステアリングホイールの回転を抑制する回転抑制制御を実行する。
【0009】
クラッチが接続されるとき、反力モータを通じた反力制御および転舵モータを通じた転舵制御がそれぞれ継続して実行されることが考えられる。このため、クラッチが接続されたとき、たとえわずかな期間であれ、転舵輪の転舵動作が動力伝達経路を通じてステアリングホイールに伝達されることにより、当該ステアリングホイールに運転者の意図しない回転が生じるおそれがある。この点、上記の構成によれば、クラッチが接続されるとき、少なくとも反力モータを利用した回転抑制制御を通じてステアリングホイールの回転が抑制される。このため、運転者の意図しないステアリングホイールの回転が抑制される。
【0010】
上記の操舵装置において、前記制御装置は、前記クラッチ接続条件を満たし前記動力伝達経路が遮断された状態から接続された状態へ切り替える場合、前記ステアリングホイールに回転力が付与される旨判定されるとき、前記回転抑制制御の実行を開始したうえで前記クラッチを接続させることが好ましい。
【0011】
クラッチが接続される場合、たとえばステアリングホイールの操舵が行われているとき、操舵状態に応じて操舵反力が発生されるとともに、操舵状態に応じて転舵輪が転舵される。このため、クラッチが接続されたとき、たとえわずかな期間であれ、転舵輪の転舵動作が動力伝達経路を通じてステアリングホイールに伝達されることにより、当該ステアリングホイールに運転者の意図しない回転が生じるおそれがある。この点、上記の構成によれば、クラッチが接続されるとき、回転抑制制御を通じてステアリングホイールの回転が抑制される。このため、運転者の意図しないステアリングホイールの回転が抑制される。
【0012】
上記の操舵装置において、前記制御装置は、前記回転抑制制御として、通常の反力制御の実行を通じて発生される操舵反力よりも強い操舵反力を発生させるべく前記反力モータへの給電を制御するようにしてもよい。
【0013】
この構成によれば、通常の操舵反力よりも強い操舵反力がステアリングホイールに付与されることにより、より確実に運転者の意図しないステアリングホイールの回転が抑制される。特別な構成を設けることなく、反力モータを利用してステアリングホイールの回転を抑制することが可能である。
【0014】
上記の操舵装置において、前記反力モータはその回転を規制するブレーキを有していてもよい。この場合、前記制御装置は、前記回転抑制制御として、前記反力モータの回転を規制すべく前記ブレーキを制御するようにしてもよい。
【0015】
反力モータにより発生される操舵反力は動力伝達経路を介してステアリングホイールへ伝達される。換言すれば、ステアリングホイールの回転は動力伝達経路を介して反力モータへ伝達される。このため、上記構成のように、ブレーキを通じてモータの回転を規制することにより、ステアリングホイールの回転を規制することが可能である。
【0016】
上記の操舵装置において、前記転舵制御は、ステアリングホイールの操舵角に前記転舵輪の転舵角を一致させるべく前記転舵輪を転舵させるものであってもよい。この場合、前記制御装置は、前記回転抑制制御の実行を開始した後、前記転舵輪の転舵角が前記ステアリングホイールの操舵角に一致するとき、前記クラッチを接続させることが好ましい。
【0017】
この構成によれば、転舵輪の転舵角がステアリングホイールの操舵角に一致するとき、運転者の意図しない転舵モータを通じた転舵制御は行われない。このため、クラッチが接続されたとき、運転者の意図しないステアリングホイールの回転が好適に抑制される。
【0018】
上記の操舵装置において、前記制御装置は、前記クラッチを接続させた後に前記回転抑制制御の実行を停止することが好ましい。
この構成によれば、クラッチの接続が完了するまで、回転抑制制御が継続して実行される。このため、運転者の意図しないステアリングホイールの回転がより確実に抑制される。
【0019】
上記の操舵装置において、前記制御装置は、前記クラッチの断続制御を実行するクラッチ制御部と、前記反力制御および前記回転抑制制御をそれぞれ実行する反力制御部と、前記転舵制御を実行する転舵制御部と、を含んでいてもよい。この場合、前記反力制御部は、前記クラッチを接続させるときには前記クラッチ制御部に対するクラッチ接続指令を生成した後に前記回転抑制制御の実行を停止することが好ましい。
【0020】
この構成によっても、クラッチの接続が完了するまで、回転抑制制御が継続して実行される。このため、運転者の意図しないステアリングホイールの回転がより確実に抑制される。
【0021】
上記の操舵装置において、前記制御装置は、車載される通信回線に接続されていてもよい。この場合、前記クラッチ接続条件は、第1の条件として車両の電源がオフされたこと、および第2の条件として前記通信回線を通じた通信が停止していることのうち、少なくとも前記第1の条件を含むことが好ましい。
【0022】
ステアリングホイールの操舵状態に応じて転舵輪を転舵させる転舵制御が実行される場合、ステアリングホイールの操舵状態と転舵輪の転舵状態とは一定の関係性を有する。ここで、車両の電源がオフされているときにステアリングホイールが操舵されることが考えられるところ、このときにはステアリングホイールの操舵状態と転舵輪の転舵状態との間の一定の関係性が崩れるおそれがある。したがって、少なくとも車両の電源がオフされるとき、クラッチを接続することが好ましい。クラッチが接続された状態であれば、ステアリングホイールと転舵輪とは互いに連動するため、ステアリングホイールの操舵状態と転舵輪の転舵状態との間の一定の関係性は維持される。
【0023】
また、何らかの原因により車両の給電経路が途絶することも考えられる。このとき、車両の電源がオフされた旨誤検出されることが懸念される。そこで、通信回線を通じた通信が停止していることをクラッチ接続条件として加えることにより、車両の電源がオフされていることを、より確実に検出することができる。本当に車両の電源がオフされているときには、通信回線を通じた通信も停止されているからである。
【0024】
上記の操舵装置において、前記クラッチ接続条件は、第3の条件として前記反力モータを含む操舵反力を発生させるための構成要素に異常が検出されること、および第4の条件として前記転舵モータを含む転舵力を発生させるための構成に異常が検出されること、を含んでいてもよい。このとき、前記制御装置は、前記第3の条件および前記第4の条件のうち少なくとも一の条件が満足されるとき、前記回転抑制制御として、前記ステアリングホイールの回転を抑制するために前記反力モータの通電相を固定する相固定制御を実行するとともに、前記転舵輪の転舵動作を抑制するために前記転舵モータの通電相を固定する相固定制御を実行することが好ましい。
【0025】
クラッチ接続条件として、操舵反力を発生させるための構成要素および転舵力を発生させるための構成要素のうち少なくとも一の異常が検出されるとき、クラッチが接続される。このとき、反力モータおよび転舵モータに対する相固定制御がそれぞれ実行される。これにより、当該検出される異常に起因して、運転者の意図しないステアリングホイールの回転動作および転舵動作をそれぞれ抑制することができる。
【0026】
上記の操舵装置において、前記制御装置は、前記操舵反力を発生させるための構成要素に異常が検出される場合に前記クラッチの接続が完了した旨判定されるとき、前記回転抑制制御の実行を停止したうえで前記転舵モータを通じて操舵を補助することが好ましい。一方、前記制御装置は、前記転舵力を発生させるための構成要素に異常が検出される場合に前記クラッチの接続が完了した旨判定されるとき、前記回転抑制制御の実行を停止したうえで前記反力モータを通じて操舵を補助することが好ましい。
【0027】
この構成によれば、クラッチの接続が完了した後、反力モータおよび転舵モータに対する相固定制御の実行がそれぞれ停止されることにより、運転者の操舵トルクを利用して転舵輪を転舵させることが可能となる。そのうえで、反力モータおよび転舵モータのうち異常が検出されていない方のモータ(反力モータまたは転舵モータ)を通じて操舵が補助される。このため、反力モータまたは転舵モータに何らかの異常が検出されるときであれ、円滑な操舵を継続して行うことが可能となる。
【0028】
上記の操舵装置において、独立したハードウェア資源として、前記反力制御を実行する反力制御部および前記転舵制御を実行する転舵制御部を有していてもよい。
この構成によれば、反力制御部および転舵制御部がそれぞれ独立したハードウェア資源として設けられるため、操舵装置、ひいては車体における搭載性を確保することができる。たとえば、反力制御部はその制御対象である反力モータの近傍に、転舵制御部はその制御対象である転舵モータの近傍にそれぞれ設けることが可能となる。
【発明の効果】
【0029】
本発明の操舵装置によれば、クラッチが接続されるときのステアリングホイールの意図しない動きを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
図1】操舵装置の第1の実施の形態を示すブロック図。
図2】第1の実施の形態における反力制御部によるクラッチの接続処理手順の一例を示すフローチャート。
図3】第2の実施の形態における反力制御部および転舵制御部によりそれぞれ実行される操舵制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0031】
<第1の実施の形態>
以下、ステアバイワイヤ方式の操舵装置の第1の実施の形態を説明する。
図1に示すように、車両の操舵装置10は、ステアリングホイール11に連結されたステアリングシャフト12を有している。ステアリングシャフト12におけるステアリングホイール11とは反対側の端部には、第1のピニオンシャフト13が設けられている。第1のピニオンシャフト13のピニオン歯13aは、自身に対して交わる方向へ延びる転舵シャフト14の第1のラック歯14aに噛み合わされている。転舵シャフト14の両端には、それぞれタイロッド15,15を介して左右の転舵輪16,16が連結されている。これらステアリングシャフト12、第1のピニオンシャフト13および転舵シャフト14は、ステアリングホイール11と転舵輪16,16との間の動力伝達経路として機能する。すなわち、ステアリングホイール11の回転操作に伴い転舵シャフト14が直線運動することにより、転舵輪16,16の転舵角θtが変更される。
【0032】
<クラッチ>
また、操舵装置10は、クラッチ21およびクラッチ制御部22を有している。
クラッチ21はステアリングシャフト12の途中に設けられている。クラッチ21としてはたとえば図示しない励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続を行う電磁クラッチが採用される。クラッチ21が切断されるとき、ステアリングホイール11と転舵輪16,16との間の動力伝達経路が機械的に切断される。クラッチ21が接続されるとき、ステアリングホイール11と転舵輪16,16との間の動力伝達が機械的に連結される。
【0033】
クラッチ制御部22は、クラッチ21の断続を制御する。たとえばクラッチ制御部22は、クラッチ21の励磁コイルに通電することによってクラッチ21を接続された状態から切断された状態へ切り替える。また、クラッチ制御部22は、クラッチ21の励磁コイルに対する通電を停止することによってクラッチ21を切断された状態から接続された状態へ切り替える。
【0034】
<操舵反力を発生させるための構成:反力ユニット>
また、操舵装置10は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ31、回転角センサ31c、トルクセンサ32、および反力制御部33を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール11の操作方向と反対方向へ向けて作用する力(トルク)をいう。操舵反力をステアリングホイール11に付与することにより、運転者に路面反力に応じた適度な手応え感を与えることが可能である。
【0035】
反力モータ31は、操舵反力の発生源である。反力モータとしてはたとえば三相(U,V,W)のブラシレスモータが採用される。反力モータ31(正確には、その回転軸)は、減速機構31aを介して、ステアリングシャフト12におけるクラッチ21よりもステアリングホイール11側の部分に連結されている。反力モータ31のトルクは操舵反力としてステアリングシャフト12に付与される。
【0036】
回転角センサ31cは、反力モータ31の回転角を検出する。回転角センサ31cを通じて検出される反力モータ31の回転角は操舵角θsの演算に使用される。反力モータ31とステアリングシャフト12とは減速機構31aを介して連動する。このため、反力モータ31の回転角とステアリングシャフト12の回転角、ひいてはステアリングホイール11の回転角である操舵角θsとの間には相関がある。したがって、反力モータ31の回転角に基づき操舵角θsを求めることができる。なお図1では、説明の便宜上、回転角センサ31cからの出力に操舵角を示す符号「θs」を付している。
【0037】
トルクセンサ32は、ステアリングホイール11を介してステアリングシャフト12に加わる操舵トルクτを検出する。トルクセンサ32は、ステアリングシャフト12における減速機構31aが連結される部分よりもステアリングホイール11側の部分に設けられている。
【0038】
反力制御部33は、反力モータ31の駆動制御を通じて操舵トルクτに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。すなわち、反力制御部33はトルクセンサ32を通じて検出される操舵トルクτに基づき目標操舵反力を演算する。そして反力制御部33は、ステアリングシャフト12に付与される実際の操舵反力を目標操舵反力に一致させるべく反力モータ31への給電を制御する。
【0039】
反力制御部33は、後述するクラッチ接続条件の成否に基づきクラッチ21の断続を切り替える断続制御を実行する。反力制御部33は、クラッチ21を接続させるとき、クラッチ制御部22に対するクラッチ接続指令S1を生成する。クラッチ制御部22は、クラッチ接続指令S1に基づきクラッチ21を切断された状態から接続された状態へ切り替える。また反力制御部33は、クラッチ21を切断させるとき、クラッチ制御部22に対するクラッチ切断指令S2を生成する。クラッチ制御部22は、クラッチ切断指令S2に基づきクラッチ21を接続された状態から切断された状態へ切り替える。
【0040】
反力制御部33は、運転者の意図しないステアリングホイール11の回転を抑制するための回転抑制制御も実行する。回転抑制制御とは、運転者の意図しないステアリングホイール11の回転を抑制するために、通常の反力制御の実行を通じて発生される操舵反力よりも強い操舵反力を発生させるべく実行される反力モータ31に対する給電制御をいう。反力制御部33は、トルクセンサ32を通じて検出される操舵トルクτの変化、あるいは回転角センサ31cを通じて検出される操舵角θsの変化に基づき操舵方向を判定する。そして反力制御部33は、当該検出される操舵方向と反対方向、かつトルクセンサ32を通じて検出される操舵トルクτに応じた通常の反力制御の実行を通じて発生される操舵反力よりも強い操舵反力を発生させるべく反力モータ31への給電を制御する。操舵状態に応じた適度な手応え感を付与するための通常の操舵反力よりも強い操舵反力がステアリングシャフト12に付与されることにより、ステアリングホイール11の操舵が抑制される。
【0041】
<転舵力を発生させるための構成:転舵ユニット>
また、操舵装置10は、転舵輪16,16を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、第1の転舵モータ41、第2の転舵モータ42、第1の回転角センサ41b、第2の回転角センサ42b、および転舵制御部44を有している。
【0042】
第1の転舵モータ41は転舵力の発生源である。第1の転舵モータ41としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。第1の転舵モータ41(正確には、その回転軸)は、減速機構41aを介して第1のピニオンシャフト13に連結されている。第1の転舵モータ41のトルクは第1の転舵力として、第1のピニオンシャフト13を介して転舵シャフト14に付与される。
【0043】
第2の転舵モータ42も転舵力の発生源である。第2の転舵モータ42としても、三相のブラシレスモータが採用されてもよい。第2の転舵モータ42(正確には、その回転軸)は、減速機構42aを介して第2のピニオンシャフト45に連結されている。第2のピニオンシャフト45のピニオン歯45aは、転舵シャフト14の第2のラック歯14bに噛み合わされている。第2の転舵モータ42のトルクは第2の転舵力として、第2のピニオンシャフト45を介して転舵シャフト14に付与される。
【0044】
なお、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の少なくとも一方の回転に応じて、転舵シャフト14は車幅方向(図中の左右方向)に沿って移動する。
第1の回転角センサ41bは第1の転舵モータ41と一体に設けられている。第1の回転角センサ41bは第1の転舵モータ41の回転角θ1を検出する。また、第2の回転角センサ42bは第2の転舵モータ42と一体に設けられている。第2の回転角センサ42bは第2の転舵モータ42の回転角θ2を検出する。
【0045】
転舵制御部44は、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の駆動制御を通じて転舵輪16,16を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。転舵制御部44は、第1の転舵モータ41の回転角θ1および第2の転舵モータ42の回転角θ2の少なくとも一方、ならびに回転角センサ31cを通じて検出される操舵角θsに基づき、転舵輪16,16の目標転舵角を演算する。そして転舵制御部44は、第1の転舵モータ41の回転角θ1および第2の転舵モータ42の回転角θ2の少なくとも一方に基づき検出される実際の転舵角θtを目標転舵角に一致させるべく、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42への給電をそれぞれ制御する。本例では、ステアリングホイール11が操作された分だけ転舵輪16,16を転舵させる。すなわち、実際の転舵角θtを操舵角θsに一致させるべく第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42への給電が制御される。
【0046】
<給電経路>
クラッチ制御部22、反力制御部33および転舵制御部44を含む各種の車載制御装置には、それぞれ車載されるバッテリなどの直流電源51から電力が供給される。また、回転角センサ31c、トルクセンサ32、第1の回転角センサ41bおよび第2の回転角センサ42bを含む各種のセンサにもそれぞれ直流電源51から電力が供給される。
【0047】
たとえば反力制御部33は、互いに独立した第1の給電線52および第2の給電線53を介して直流電源51に接続されている。第1の給電線52には車両の電源スイッチ54が、第2の給電線53には電源リレー55が設けられている。電源スイッチ54がオンされたとき、直流電源51からの電力は第1の給電線52を介して反力制御部33に供給される。電源リレー55がオンされたとき、直流電源51からの電力は第2の給電線53を介して反力制御部33に供給される。
【0048】
反力制御部33は電源リレー55のオンオフを制御する。反力制御部33は電源スイッチ54がオンからオフへ切り替えられるとき、必要とされる期間だけ電源リレー55をオンした状態に維持する。このため、電源スイッチ54がオフされた後であれ、反力制御部33は動作することが可能である。反力制御部33は、直流電源51からの給電が不要となったとき、電源リレー55をオンからオフへ切り替えることにより、自身への給電を遮断することが可能である。ちなみに、反力制御部33は第1の給電線52に生じる電圧を監視することにより電源スイッチ54のオンオフを検出する。反力制御部33は、第1の給電線52に生じる電圧が、定められた電圧しきい値を下回ったとき、電源スイッチ54がオフされたことを検出する。
【0049】
また、第2の給電線53において、電源リレー55と反力制御部33との間には接続点56が設定される。接続点56は、操舵装置10の構成要素のうち、反力制御部33と同様に電源スイッチ54がオフされた後においても動作することが要求される構成要素に接続される。給電線の図示は割愛するが、接続点56はたとえばクラッチ制御部22、反力制御部33および転舵制御部44に接続される。また、接続点56は回転角センサ31c、トルクセンサ32、第1の回転角センサ41bおよび第2の回転角センサ42bなどにも接続される。このため、電源スイッチ54がオフされている場合であれ、電源リレー55がオンされているときには、接続点56に接続された各構成要素には給電が継続される。
【0050】
<通信ネットワーク>
操舵装置10を含め、各種の車載システム(制御装置)は、CAN(Controller Area Network)またはフレックスレイ(FlexRay)などの規格を有する車載通信ネットワークを介して相互に情報の授受を行う。たとえば、反力制御部33は車載通信ネットワークを構成する通信回線(通信バス)57に接続されている。反力制御部33は通信回線57を介して操舵装置10以外の他の車載システムとの間で情報の授受を行うことが可能である。また、他の車載システムに限らず、反力制御部33は、同じ操舵装置10を構成する他の制御部(クラッチ制御部22、転舵制御部44)との間においても通信回線57を介して相互に情報の授受を行うことが可能である。
【0051】
<操舵装置の動作>
つぎに、操舵装置10の動作を説明する。
電源スイッチ54がオンされているとき、反力制御部33はクラッチ制御部22を通じてクラッチ21を切断された状態に維持する。すなわち、ステアリングホイール11と転舵輪16,16との間の動力伝達経路が機械的に切断された状態に維持される。この状態で、反力制御部33は反力モータ31の駆動制御を通じて操舵状態(操舵トルクτ)に応じた適切な操舵反力を発生させる。また、転舵制御部44は第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の駆動制御を通じて操舵状態(操舵角θs)に応じた転舵力を発生させる。当該転舵力が転舵シャフト14に付与されることにより転舵輪16,16の転舵動作が行われる。
【0052】
電源スイッチ54がオフされたとき、反力制御部33は電源リレー55をオンした状態に維持することにより、直流電源51から操舵装置10の各部(22,31c,32,33,41a,42a,44)への給電を維持する。そして、反力制御部33はクラッチ制御部22を通じてクラッチ21を切断された状態から接続された状態へ切り替える。すなわち、ステアリングホイール11と転舵輪16,16との間の動力伝達経路が機械的に連結される。この後、反力制御部33は電源リレー55をオフして自身を含む操舵装置10の各部への給電を遮断する。
【0053】
ちなみに、電源スイッチ54がオフされるとき、クラッチ21を接続する理由はつぎの通りである。すなわち、転舵制御部44による転舵制御の実行を通じて、ステアリングホイール11の操舵状態(操舵角θs)と転舵輪16,16の転舵状態(転舵角θt)とは一定の関係性を有する。ここで、車両の電源がオフされているときにステアリングホイール11が操舵されることが考えられるところ、このときクラッチ21が切断された状態に維持されていると、ステアリングホイール11の操舵状態と転舵輪16,16の転舵状態との間の一定の関係性が崩れるおそれがある。したがって、少なくとも車両の電源がオフされるとき、クラッチ21を接続することが好ましい。クラッチ21が接続された状態であれば、ステアリングホイール11と転舵輪16,16とは互いに連動するため、ステアリングホイール11の操舵状態と転舵輪16,16の転舵状態との間の一定の関係性は維持される。
【0054】
また、ステアリングホイール11が操作(回転)されている最中に電源スイッチ54がオフ操作されることも考えられるところ、この場合にはつぎのようなことが懸念される。すなわち、ステアリングホイール11が操作されているため、電源スイッチ54のオフ操作が行われてからクラッチ21の接続が完了するまでの間、反力制御部33による反力制御、および転舵制御部44による転舵制御がそれぞれ継続して実行される。したがって、クラッチ21が接続された瞬間、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42により発生される転舵力がステアリングホイール11へ伝達されることにより、当該ステアリングホイール11に運転者の意図しない回転が生じるおそれがある。そこで反力制御部33は、このような意図しないステアリングホイール11の回転を抑制するために、つぎのような手順でクラッチ21を接続させる。
【0055】
<クラッチの接続処理手順>
つぎに、反力制御部33により実行されるクラッチ21の接続処理手順を説明する。ここでは前提として、クラッチ21は切断された状態に維持されている。
【0056】
図2のフローチャートに示すように、反力制御部33はまず、クラッチ21の接続条件が成立するかどうかを判定する(ステップS101)。クラッチ21の接続条件としては、つぎの2つの条件が設定されている。
【0057】
第1の条件:電源スイッチ54がオフされていること。
第2の条件:通信回線57を通じた車両通信が停止していること。第1の給電線52の途絶に起因して電源から供給される電力が断絶する場合と判別するためである。
【0058】
反力制御部33は、第1の条件および第2の条件が共に成立する旨判断されるとき(ステップS101でYES)、ステップS102へ処理を移行する。
ステップS102では、反力制御部33はステアリングホイール11が操舵されているかどうかを判定する。
【0059】
反力制御部33は操舵されている旨判定されるとき(ステップS102でYES)、回転抑制制御を実行する(ステップS103)。この回転抑制制御の実行を通じて、操舵状態に応じた適度な手応え感を付与するための通常の操舵反力よりも強い操舵反力がステアリングシャフト12に付与されることにより、ステアリングホイール11の操舵が抑制される。
【0060】
つぎに反力制御部33は、転舵角θtと操舵角θsとが不一致であるかどうかを判定する(ステップS104)。
反力制御部33は、転舵角θtと操舵角θsとが不一致である旨判定されるとき(S104でYES)、転舵角θtと操舵角θsとが一致するように第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42を駆動してステップS104へ処理を移行する。
【0061】
反力制御部33は、転舵角θtと操舵角θsとが不一致でない旨判定されるとき(S104でNO)、クラッチ制御部22に対するクラッチ接続指令S1を生成する(ステップS106)。
【0062】
その後、反力制御部33は回転抑制制御の実行を停止して(ステップS107)、処理を終了する。
なお、反力制御部33は、先のステップS102において、ステアリングホイール11が操舵されていない旨判定されるとき(ステップS102でNO)、回転抑制制御を実行することなく、ステップS104へ処理を移行する。また、反力制御部33は、先のステップS101において、第1の条件および第2の条件の少なくとも一方が成立しない旨判定されるとき(ステップS101でNO)、処理を終了する。
【0063】
<第1の実施の形態の効果>
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)電源スイッチ54がオフされる場合に操舵されているとき、反力モータ31を通じて通常の操舵反力よりも強い操舵反力がステアリングシャフト12に付与される。これにより、ステアリングホイール11の操舵が抑制される。そして転舵制御部44による転舵制御(実際の転舵角θtを操舵角θsに応じた目標転舵角に一致させる制御)の実行が終了した後、クラッチ21が接続される。すなわち、転舵輪16,16の転舵動作が行われない状態であることが確認されてから、クラッチ21が接続される。これにより、電源スイッチ54がオフされたとき、転舵動作に起因してステアリングホイール11に運転者の意図しない回転が生じることが抑制される。
【0064】
(2)また、反力モータ31に発生させる操舵反力を強めることにより、ステアリングホイール11の回転を抑制する。このため、ステアリングホイール11の回転を抑制するための、特別な構成を設ける必要がない。
【0065】
(3)運転者が継続して操舵を試みているなどの状況も考えられる。この点、反力制御部33は、クラッチ接続指令S1を生成した後に、回転抑制制御を解除する。これにより、クラッチ21が接続されるときには回転抑制制御が継続して実行されるので、運転者の意図しないステアリングホイール11の回転がより確実に抑制される。
【0066】
(4)クラッチ21の接続条件として、第1の条件および第2の条件が設定されている。2つの条件を設定することにより、車両の状態がクラッチ21を接続すべき状態かどうかの判定に対する信頼性を向上させることができる。たとえば、直流電源51と反力制御部33との間を接続する第1の給電線52に断線などが発生したとき、反力制御部33は電源スイッチ54がオフされたとして誤検出するおそれがある。この点、電源オフが検出される場合であれ、通信回線57を通じた車両通信が継続されているときには、第1の給電線52を含む給電経路に何らかの異常が発生しているとして、クラッチ21を接続すべき状態ではない旨判定することが可能である。
【0067】
(5)電源スイッチ54がオフされる場合に操舵が行われているとき、この操舵を抑制するための制御を実行することにより、電源スイッチ54がオフされた後の反力制御および転舵制御をより早く終了させることが可能である。これは、操舵が停止されることにより反力制御も実行停止されるからである。また、操舵が停止されることにより操舵角の変化もなくなるため、転舵制御も早期に実行停止される。したがって、より早くクラッチ21を接続できる状態になる。
【0068】
(6)クラッチ制御部22、反力制御部33および転舵制御部44をそれぞれ独立したハードウェア資源として設けた。このため、操舵装置10、ひいては車体における搭載性を確保することができる。たとえば反力制御部33は制御対象である反力モータ31の近傍に、転舵制御部44はその制御対象である第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の近傍にそれぞれ設けることが可能となる。この場合、反力制御部33と反力モータ31との間を接続する配線、および転舵制御部44と第1および第2の転舵モータ41,42との間を接続する配線をより短くすることも可能である。さらに、反力制御部33とその制御対象である反力モータ31とを一体的に設けることも可能となる。同様に、転舵制御部44とその制御対象である第1の転舵モータ41または第2の転舵モータ42とを一体的に設けることが可能となる。
【0069】
<第2の実施の形態>
つぎに、ステアバイワイヤ方式の操舵装置の第2の実施の形態を説明する。本例は、基本的には先の図1に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。したがって、第1の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を割愛する。本例は第1の実施の形態と組み合わせて実施することも可能である。
【0070】
反力制御部33は、操舵反力を発生させるための構成である反力ユニットの構成要素、すなわち反力モータ31、回転角センサ31c、トルクセンサ32の異常を検出する機能を有している。また、反力制御部33は反力ユニットの構成要素である自身の異常を検出する自己診断機能も有している。
【0071】
反力制御部33は、クラッチ接続条件の成否に基づきクラッチ21の断続を切り替える断続制御を実行する点については第1の実施の形態と同じである。ただし、クラッチ接続条件にはつぎの第3の条件が含まれる。
【0072】
第3の条件:反力ユニットの構成要素である反力モータ31、回転角センサ31c、トルクセンサ32、および反力制御部33のうち少なくとも一の異常が検出されること。
反力制御部33は、第3の条件が成立した場合にクラッチ21を接続するとき、運転者の意図しないステアリングホイール11の回転を抑制するための反力ユニット側の回転抑制制御として、反力モータ31の通電相を固定する相固定制御を実行する。反力モータ31が電気的にロックされることによりステアリングホイール11の回転が抑制される。
【0073】
転舵制御部44は、転舵力を発生させるための構成である転舵ユニットの構成要素、すなわち第1の転舵モータ41、第2の転舵モータ42、第1の回転角センサ41b、および第2の回転角センサ42bの異常を検出する機能を有している。また、転舵制御部44は、転舵ユニットの構成要素である自身の異常を検出する自己診断機能も有している。
【0074】
また、転舵制御部44もクラッチ接続条件の成否に基づきクラッチ21の断続を切り替える断続制御を実行する。転舵制御部44は、クラッチ21を接続させるとき、クラッチ制御部22に対するクラッチ接続指令S1を生成する。転舵制御部44は、クラッチ21を切断させるとき、クラッチ制御部22に対するクラッチ切断指令S2を生成する。ただし、クラッチ接続条件にはつぎの第4の条件が含まれる。
【0075】
第4の条件:転舵ユニットの構成要素である第1の転舵モータ41、第2の転舵モータ42、第1の回転角センサ41b、第2の回転角センサ42b、および転舵制御部44のうち少なくとも一の異常が検出されること。
【0076】
転舵制御部44は、第4の条件が成立した場合にクラッチ21を接続するとき、意図しない転舵動作を抑制するために、第1のピニオンシャフト13および第2のピニオンシャフト45の回転をそれぞれ抑制する転舵ユニット側の回転抑制制御として、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の通電相を固定する相固定制御をそれぞれ実行する。第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42がそれぞれ電気的にロックされることにより転舵動作が抑制される。
【0077】
反力制御部33および転舵制御部44は相互監視も行う。反力制御部33および転舵制御部44がそれぞれ自己診断だけでは検出できない異常を検出するためである。反力制御部33および転舵制御部44は、通信回線57を介して相互に情報の授受を行うことにより、互いの異常の有無を確認しあう。この相互監視を通じて反力制御部33および転舵制御部44の少なくとも一方の異常が検出されるとき、反力制御部33および転舵制御部44はそれぞれクラッチ接続指令S1を生成する。すなわち、クラッチ接続条件にはつぎの第5の条件が含まれる。
【0078】
第5の条件:相互監視を通じて反力制御部33および転舵制御部44の少なくとも一方の異常が検出されること。
ただし、反力制御部33および転舵制御部44のどちらが正常でどちらが異常かを自身らでは特定できない場合も含む。
【0079】
反力制御部33は、第5の条件が成立した場合にクラッチ21を接続するとき、反力モータ31に対する相固定制御を実行する。転舵制御部44は、第5の条件が成立した場合にクラッチ21を接続するとき、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に対する相固定制御をそれぞれ実行する。
【0080】
ここで、第3〜第5の条件が成立する場合にクラッチ21を接続させるとき、反力モータ31、ならびに第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に対する相固定制御をそれぞれ実行する理由は、つぎの通りである。
【0081】
すなわち、反力制御部33および転舵制御部44によりクラッチ接続指令S1が生成されてからクラッチ21の接続が完了するまでには若干のタイムラグがある。このため、クラッチ接続指令S1が生成されてからクラッチ21の接続が完了するまでの間、操舵装置10が正常な動作状態に維持されない場合がある。たとえば、異常なセンサ信号に基づく反力制御および転舵制御に起因して、運転者の意図しないステアリングホイール11の回転動作および転舵動作が行われるおそれがある。したがって、反力ユニットまたは転舵ユニットに異常が検出される場合(第3〜第5の条件が成立する場合)にクラッチ21を接続させるとき、反力モータ31、ならびに第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に対する相固定制御をそれぞれ実行することが好ましい。
【0082】
なお、反力制御部33はカウンタ33aを有している。反力制御部33は、カウンタ33aを通じてクラッチ接続指令S1を生成してからの経過時間を計測する。転舵制御部44はカウンタ44aを有している。転舵制御部44は、カウンタ44aを通じてクラッチ接続指令S1を生成してからの経過時間を計測する。また、反力制御部33および転舵制御部44(正確には、それら記憶部)は、それぞれしきい値時間を記憶している。しきい値時間は、たとえば車両モデルを利用したシミュレーションなどを通じて求められる時間であって、クラッチ接続指令S1が生成されてからクラッチ21の接続が完了するまでの推定時間である。
【0083】
<操舵制御の処理手順>
つぎに、反力制御部33および転舵制御部44により実行される操舵制御の処理手順を図3のフローチャートに従って説明する。当該操舵制御に係る処理は、たとえば電源スイッチ54がオンされたことを契機として実行される。また説明の便宜上、図3のフローチャートには、反力制御部33により実行される処理、転舵制御部44により実行される処理、ならびに反力制御部33および転舵制御部44における相互監視に係る処理がそれぞれ盛り込まれている。
【0084】
<反力制御部による処理>
図3のフローチャートの左部分に示すように、操舵制御の実行開始に際して、反力制御部33は反力ユニット各部の異常検出処理を実行し(ステップS301)、反力ユニットの各部に異常があるかどうかを判定する(ステップS302)。
【0085】
反力制御部33は、反力ユニットの各部に異常がある旨判定されるとき(ステップS302でYES)、クラッチ接続指令S1を生成し(ステップS303)、次いで反力モータ31に対する相固定制御を実行する(S304)。具体的には、反力制御部33は反力モータ31に対する相固定通電を行う。また、反力制御部33は転舵制御部44に対する相固定指令を生成する。転舵制御部44は、反力制御部33により生成される相固定指令に基づき第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に対する相固定通電をそれぞれ行う。
【0086】
つぎに、反力制御部33は、先のステップS303でクラッチ接続指令S1を生成してからの経過時間tがしきい値時間ta以上であるかどうかを判定する(ステップS305)。
【0087】
反力制御部33は、経過時間tがしきい値時間taに達している旨判定されるとき(ステップS305でYES)、相固定制御の実行を停止する(ステップS306)。
その後、反力制御部33はEPS制御モード(電動パワーステアリング制御モード)で動作する(ステップS307)。
【0088】
反力制御部33のEPS制御モードでの動作内容はつぎの通りである。すなわち、反力制御部33は、反力モータ31の制御を停止する。また、反力制御部33は転舵制御部44に対する制御モード指令を生成する。この制御モード指令は、転舵制御部44にSBW制御モード(ステアバイワイヤ制御モード)ではなくEPS制御モードで動作させるための指令である。転舵制御部44は、反力制御部33により生成される制御モード指令に基づき、自身の制御モードをEPS制御モードに切り替える。転舵制御部44は、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の少なくとも一方を通じて転舵シャフト14にアシスト力(転舵補助力)を付与することにより転舵シャフト14の動作を補助する。これにより、運転者の操舵が補助される。
【0089】
<転舵制御部による処理>
図3のフローチャートの右部分に示すように、操舵制御の実行開始に際して、転舵制御部44は転舵ユニット各部の異常検出処理を実行し(ステップS401)、転舵ユニットの各部に異常があるかどうかを判定する(ステップS402)。
【0090】
転舵制御部44は、転舵ユニットの各部に異常がある旨判定されるとき(ステップS402でYES)、クラッチ接続指令S1を生成し(ステップS403)、次いで第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に対する相固定制御をそれぞれ実行する(S404)。具体的には、転舵制御部44は第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に対する相固定通電をそれぞれ行う。また、転舵制御部44は反力制御部33に対する相固定指令を生成する。反力制御部33は転舵制御部44により生成される相固定指令に基づき反力モータ31に対する相固定通電を行う。
【0091】
つぎに、転舵制御部44は先のステップS403でクラッチ接続指令S1を生成してからの経過時間tがしきい値時間ta以上であるかどうかを判定する(ステップS405)。転舵制御部44は、経過時間tがしきい値時間taに達している旨判定されるとき(ステップS405でYES)、相固定制御の実行を停止する(ステップS406)。その後、転舵制御部44は、EPS制御モードで動作する(ステップS407)。
【0092】
転舵制御部44におけるEPS制御モードでの動作内容はつぎの通りである。すなわち、転舵制御部44は、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の制御をそれぞれ停止する。また、転舵制御部44は反力制御部33に対する制御モード指令を生成する。この制御モード指令は、反力制御部33にSBW制御モードではなくEPS制御モードで動作させるための指令である。反力制御部33は、転舵制御部44により生成される制御モード指令に基づき、自身の制御モードをEPS制御モードへ切り替える。反力制御部33は、反力モータ31を通じてステアリングシャフト12にアシスト力(操舵補助力)を付与することによりステアリングシャフト12の回転動作を補助する。これにより、運転者の操舵が補助される。
【0093】
<相互監視に係る処理>
図3のフローチャートの中央部分に示すように、反力制御部33は、先のステップS302において反力ユニットの各部に異常がない旨判定されるとき(ステップS302でNO)、ステップS501へ処理を移行する。また、転舵制御部44は、先のステップ402において転舵ユニット各部に異常がない旨判定されるとき(ステップS402でNO)、ステップS501へ処理を移行する。
【0094】
ステップS501において、反力制御部33および転舵制御部44はそれぞれ相互監視の結果に異常があるかどうかを判定する。
反力制御部33および転舵制御部44は、相互監視を通じて反力制御部33および転舵制御部44の少なくとも一方に異常が発生している旨判定されるとき(ステップS501でYES)、それぞれクラッチ接続指令S1を生成する(ステップS502)。
【0095】
つぎに、反力制御部33および転舵制御部44は、自身の制御対象に対する相固定制御をそれぞれ実行する(ステップS503)。具体的には、反力制御部33は、反力モータ31に対する相固定通電を実行する。また、転舵制御部44は、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に対する相固定通電をそれぞれ実行する。
【0096】
つぎに、反力制御部33および転舵制御部44は、それぞれ先のステップS502でクラッチ接続指令S1を生成してからの経過時間tがしきい値時間ta以上であるかどうかを判定する(ステップS504)。
【0097】
反力制御部33および転舵制御部44は、それぞれ経過時間tがしきい値時間taに達している旨判定されるとき(ステップS504でYES)、相固定制御の実行を停止する(ステップS505)。
【0098】
その後、反力制御部33および転舵制御部44は、それぞれマニュアルステアリングモードで動作する(ステップS506)。
反力制御部33および転舵制御部44におけるマニュアルステアリングモードでの動作内容はつぎの通りである。すなわち、反力制御部33は反力モータ31の制御を停止する。転舵制御部44は、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の制御をそれぞれ停止する。反力モータ31、ならびに第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42によるアシスト力は得られないものの、運転者はステアリングホイール11を操作することにより転舵輪16,16を転舵させることが可能となる。クラッチ21が接続されるためである。このとき、運転者の操舵トルクτのみで転舵輪16,16が転舵する。
【0099】
先のステップS501において、反力制御部33および転舵制御部44は、相互監視を通じて反力制御部33および転舵制御部44のいずれにも異常が発生していない旨判定されるとき(ステップS501でNO)、それぞれSBW制御モードで動作する(ステップS507)。
【0100】
反力制御部33および転舵制御部44におけるSBW制御モードでの動作内容はつぎの通りである。すなわち、反力制御部33はクラッチ制御部22を通じてクラッチ21を切断した状態に維持する。この状態で、反力制御部33は反力モータ31の駆動制御を通じて操舵状態(操舵トルクτ)に応じた適切な操舵反力を発生させる。また、転舵制御部44は第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の駆動制御を通じて操舵状態(操舵角θs)に応じた転舵力を発生させる。
【0101】
<第2の実施の形態の効果>
したがって、第2の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)反力ユニットおよび転舵ユニットの少なくとも一方の異常が検出されるとき、クラッチ21が接続される。このとき、クラッチ接続指令S1が生成されてからクラッチ21の接続が完了するまでの間、反力モータ31、ならびに第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に対する相固定制御がそれぞれ実行される。これにより、たとえば異常なセンサ信号に基づく反力制御および転舵制御の実行に起因する、意図しないステアリングホイール11の回転動作および転舵動作をそれぞれ抑制することができる。
【0102】
(2)クラッチ21の接続が完了した後、反力モータ31、ならびに第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に対する相固定制御の実行をそれぞれ停止することにより、運転者の操舵トルクτを利用して転舵輪16,16を転舵することが可能となる。そのうえで、反力モータ31、ならびに第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42のうち、異常が検出されない方のモータを通じて操舵が補助される。このため、反力モータ31、または第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に何らかの異常が検出されるときであれ、円滑な操舵を継続して行うことが可能となる。
【0103】
<他の実施の形態>
なお、前記第1および第2の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第1の実施の形態において、反力モータ31などの操舵反力を発生させるための構成、または第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42などの転舵力を発生させるための構成に何らかの異常が発生したとき、クラッチ21を接続してもよい。運転者の操舵トルクτを利用して転舵輪16,16を転舵することが可能となる。
【0104】
・第1の実施の形態において、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42などの転舵力を発生させるための構成に何らかの異常が発生したとき、反力モータ31を利用して運転者の操舵を補助してもよい。このとき、反力制御部33はクラッチ制御部22を通じてクラッチ21を切断した状態から接続した状態へ切り替える。これにより、ステアリングホイール11と転舵輪16,16との間の動力伝達経路が機械的に連結される。そして反力制御部33は、トルクセンサ32を通じて検出される操舵トルクτに基づき目標アシスト力を演算し、当該演算される目標アシスト力に反力モータ31を通じてステアリングシャフト12に付与される実際のアシスト力を一致させるように反力モータ31への給電を制御する。同様に、反力モータ31などの操舵反力を発生させるための構成に何らかの異常が発生したとき、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42の少なくとも一方を利用して運転者の操舵を補助してもよい。ただし、このときには転舵制御部44もクラッチ制御部22を通じてクラッチ21の断続を制御可能とする。
【0105】
・第1の実施の形態において、クラッチ21の接続条件の一である第2の条件を割愛してもよい。少なくとも第1の条件の成否に基づきクラッチ21の断続制御が実行されればよい。
【0106】
・第1の実施の形態では、クラッチの接続条件が成立した場合にステアリングホイール11に回転力が付与されるとき、反力モータ31を通じて操舵反力を発生させることによって操舵を抑制したが、つぎのようにしてもよい。すなわち、図1に二点鎖線で示すように、反力モータ31に機械的なブレーキ31bを設け、当該ブレーキ31bを作動させることにより反力モータ31(正確には、その回転軸)の回転を規制する。反力モータ31は減速機構31aを介してステアリングシャフト12に連結されているので、反力モータ31の回転が規制されることによりステアリングシャフト12、ひいてはステアリングホイール11の回転も規制される。ブレーキ31bとしては、たとえば励磁動作型の電磁ブレーキが採用される。ブレーキ31bの図示しない励磁コイルに電圧が印加されるとき、反力モータ31の回転軸に制動力が作用する。
【0107】
・第1の実施の形態では、クラッチの接続条件が成立した場合にステアリングホイール11に回転力が付与されるとき、反力モータ31を通じて操舵反力を発生させることによって操舵を抑制したが、つぎのようにしてもよい。すなわち、反力制御部33は回転抑制制御として反力モータ31の通電相を固定する相固定制御を実行する。反力モータ31が電気的にロックされることにより、ステアリングホイール11の回転が抑制される。
【0108】
・第1の実施の形態において、図2のフローチャートにおけるステップS106とステップS107との間に、クラッチ21の接続完了を確認する処理を介在させてもよい。すなわち、反力制御部33は、図2のフローチャートにおけるステップS106においてクラッチ接続指令S1を生成した後、クラッチ21の接続が完了したかどうかを確認し、クラッチ21の接続が完了している旨確認できたとき、ステップS107へ処理を移行して回転抑制制御の実行を停止する。この場合、図1に二点鎖線で示すように、たとえばクラッチ21の接続状態を検出するクラッチセンサ21aを設ける。反力制御部33はクラッチセンサ21aを通じてクラッチ21の接続が完了したかどうかを検出する。
【0109】
・第1の実施の形態において、図2のフローチャートにおけるステップS106およびステップS107の処理順序を逆にしてもよい。この場合、クラッチ21が接続される前に回転抑制制御の実行が停止されるものの、転舵動作の完了後(ステップS104でYES)、クラッチ21が接続されることに変りはない。このため、運転者が継続して操舵を試みているなどの状況でない限り、基本的にはクラッチ21の接続に伴いステアリングホイール11が意図せず回転することはない。
【0110】
・第1の実施の形態において、図2のフローチャートにおけるステップS104およびステップS105の両処理を割愛してもよい。この場合、反力制御部33はステップS103で回転抑制制御を実行開始した後、ステップS106へ処理を移行してクラッチ接続指令S1を生成する。また、反力制御部33はステップS102でNO(操舵なし)の場合にも、ステップS106へ処理を移行する。このようにしても、クラッチ21の接続条件が成立する場合に操舵があるときには、回転抑制制御が実行開始された後にクラッチ21が接続されるので、運転者の意図しないステアリングホイール11の回転が抑制される。
【0111】
・また、第1の実施の形態において、図2のフローチャートにおけるステップS104およびステップS105の両処理を割愛する場合、つぎのようにしてもよい。すなわち、ステップS103における回転抑制制御の実行開始後、一定時間だけ経過したとき、ステップS106へ処理を移行してクラッチ接続指令S1を生成する。この場合、図1に二点鎖線で示すように、たとえば反力制御部33にカウンタ33aを設け、当該カウンタ33aにより回転抑制制御の実行開始からの経過時間を計測する。ちなみに、カウンタ33aにより計測される一定時間は、車両モデルを利用したシミュレーションなどを通じて、おおよそ転舵制御の実行が停止されると想定される程度の時間に設定してもよい。
【0112】
・また、第1の実施の形態において、図2のフローチャートにおけるステップS104およびステップS105の両処理を割愛する場合、つぎのようにしてもよい。すなわち、ステップS103における回転抑制制御の実行開始を基準として一定時間だけ経過した後、ステップS107へ処理を移行して回転抑制制御の実行を停止するようにしてもよい。この場合も、カウンタ33aにより回転抑制制御の実行開始からの経過時間を計測する。またこの場合、ステップS107の処理の実行後にステップS106の処理が実行されてもよい。
【0113】
・第2の実施の形態において、反力制御部33および転舵制御部44は、それぞれセンサなどを通じてクラッチ21の接続完了を検出してもよい。反力制御部33および転舵制御部44は、クラッチ21の接続完了が検出されるとき、相固定制御を停止する。図3のフローチャートにおいて、ステップS305、ステップS405およびステップS504の3つの処理は、クラッチ21の接続完了が検出されるかどうかの判定処理となる。
【0114】
・第2の実施の形態において、反力制御部33および転舵制御部44の少なくとも一に異常が発生した場合、相固定制御の実行が困難である状況も想定される。この場合、直流電源51と反力制御部33との間の給電経路、ならびに直流電源51と転舵制御部44との間の給電経路にそれぞれ適宜の電源リレーを設け、当該相固定制御の実行が困難である制御部は自身への給電のみを自身で遮断するようにしてもよい。たとえば、反力制御部33に異常が発生した場合に反力モータ31に対する相固定制御の実行が困難であるとき、反力制御部33は適宜の電源リレーをオフすることにより自身への給電のみを遮断する。これにより、反力制御部33による異常な反力制御が停止される。なお、転舵制御部44についても同様である。
【0115】
・第2の実施の形態において、クラッチ接続条件として、「転舵シャフト14の端当て状態が検出されること」を含めてもよい。転舵制御部44は、たとえば第1の転舵モータ41の回転角θ1および第2の転舵モータ42の回転角θ2の少なくとも一方に基づき検出される転舵角θtに基づいて転舵シャフト14の端当てが予見されるとき、クラッチ21を接続させる。なお、端当て状態とは、運転者がステアリングホイール11を中立位置から左方向または右方向へ向けて操舵するとき、転舵シャフト14が許容される最大移動量に達した状態(操舵限界に達した状態)をいう。ここでは、端当て状態(操舵限界)に至る前にクラッチ21を接続する。
【0116】
・第2の実施の形態において、反力制御部33および転舵制御部44による相互監視機能、すなわち図3のフローチャートにおけるステップ501〜ステップ506の各処理を割愛してもよい。この場合、ステップS302でNO、かつステップS402でNOである場合、反力制御部33および転舵制御部44はそれぞれステップ507へ処理を移行してSBW制御を実行する。
【0117】
・第2の実施の形態において、図3のフローチャートにおけるステップS307およびステップS407の両処理を割愛してもよい。この場合、ステップS306およびステップS406において相固定制御がそれぞれ停止された後、ステップS506へ処理を移行して反力制御部33および転舵制御部44をそれぞれマニュアルモードで動作させてもよい。
【0118】
・第1および第2の実施の形態では、反力モータ31に設けられる回転角センサ31cの検出結果(反力モータ31の回転角)に基づき操舵角θsを検出するようにしたが、つぎのようにしてもよい。たとえば、図1に二点鎖線で示すように、ステアリングシャフト12における減速機構31aが連結される部分とトルクセンサ32との間に舵角センサ43を設ける。舵角センサ43は、ステアリングシャフト12の回転角をステアリングホイール11の回転角度である操舵角θsとして検出する。
【0119】
・第1および第2の実施の形態において、反力制御部33は、図示しない車速センサを通じて車両の走行速度である車速を検出し、当該検出される車速を加味して反力モータ31の駆動を制御してもよい。また、転舵制御部44も車速を加味して第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42をそれぞれ制御してもよい。このようにすれば、車両の走行状態に応じて、より適切な操舵反力および転舵力が生成される。
【0120】
・第1および第2の実施の形態において、反力制御部33および転舵制御部44を介して各センサへ給電するようにしてもよい。たとえば、反力制御部33は反力ユニットを構成する各センサへ給電し、転舵制御部44は転舵ユニットを構成する各センサへ給電する。
【0121】
・第1および第2の実施の形態において、反力制御部33およびクラッチ制御部22は統合して単一の制御部としてもよい。これは、反力制御部33にクラッチ制御部22の機能を持たせることを含む。また、転舵制御部44およびクラッチ制御部22を統合して単一の制御部としてもよい。これは、転舵制御部44にクラッチ制御部22の機能を持たせることを含む。また、クラッチ制御部22の機能は、反力制御部33および転舵制御部44を除く、他の車載制御部に持たせてもよい。また、反力制御部33、クラッチ制御部22および転舵制御部44を単一の統合制御部として構築してもよい。このように、クラッチ制御機能は、車載される制御部(ECU:電子制御装置)であれば、どの制御部に持たせてもよい。
【0122】
・第1および第2の実施の形態では、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42のトルクを、それぞれピニオンシャフト(13,45)を通じて転舵シャフト14に伝達する、いわゆるデュアルピニオンタイプの操舵装置を例に挙げたが、つぎのようなタイプの操舵装置に具体化してもよい。たとえば、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42のいずれか一方のみを有する操舵装置であってもよい。また、第1の転舵モータ41および第2の転舵モータ42に代えて、転舵シャフト14と同軸に設けられる転舵モータによって転舵シャフト14に対して転舵力を直接伝達する、いわゆるラックダイレクト式の操舵装置として具体化してもよい。
【0123】
<他の技術的思想>
つぎに、前記両実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチと、前記動力伝達経路における前記ステアリングホイールと前記クラッチとの間の部分に付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータと、前記動力伝達経路における前記クラッチと前記転舵輪との間の部分に付与される前記転舵輪を転舵させるための動力である転舵力を発生する転舵モータと、クラッチ接続条件の成否に基づく前記クラッチの断続制御、前記反力モータを通じて操舵状態に応じた操舵反力を発生させる反力制御、および前記転舵モータを通じて操舵状態に応じて前記転舵輪を転舵させる転舵制御を実行する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記クラッチ接続条件を満たす場合に前記ステアリングホイールに回転力が付与されるとき、前記反力モータを通じて前記回転力による前記ステアリングホイールの回転を抑制する回転抑制制御の実行を開始したうえで、前記クラッチを接続させる操舵装置。
【符号の説明】
【0124】
10…操舵装置、11…ステアリングホイール、16…転舵輪、21…クラッチ、22…制御装置を構成するクラッチ制御部、31…反力モータ、31b…ブレーキ、33…制御装置を構成する反力制御部、41…第1の転舵モータ、42…第2の転舵モータ、44…制御装置を構成する転舵制御部、57…通信回線。
図1
図2
図3