JP3613691B2

JP3613691B2 - Vehicle steering system

Info

Publication number: JP3613691B2
Application number: JP2563097A
Authority: JP
Inventors: 高之加藤; 光彦西本; 裕川口
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2017-02-07
Also published as: JPH10217999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操作に応じて車両を操向させるための車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部に配された操舵手段の操作、例えば、ステアリングホイールの回転を、舵取り用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
近年においては、舵取機構の中途に油圧シリンダ、電動モータ等の操舵補助用のアクチュエータを配し、このアクチュエータを、操舵のためにステアリングホイールに加えられる操作力の検出結果に基づいて駆動して、ステアリングホイールの回転に応じた舵取機構の動作を、アクチュエータの発生力により補助し、操舵のための運転者の労力負担を軽減する構成とした動力操舵装置（パワーステアリング装置）が広く普及している。
【０００３】
ところが、このような従来の車両用操舵装置においては、操舵手段であるステアリングホイールと舵取機構との機械的な連結が必要であり、車室の内部におけるステアリングホイールの配設位置が車室外での舵取機構との連結が可能な位置に限定されるという問題があり、また、連結可能にステアリングホイールが配設された場合であっても、連結の実現のために複雑な連結構造を要し、車両の軽量化、組立て工程の簡素化を阻害する要因となっている。
【０００４】
例えば、実公平２−２９０１７号公報には、このような問題の解消を目的としたリンクレスのパワーステアリングである車両用の操舵装置が開示されている。この車両用の操舵装置は、ステアリングホイールを舵取機構から切り離して配し、また、動力操舵装置における操舵補助用のアクチュエータと同様に、舵取機構の中途に操舵用のアクチュエータとしての電動モータを配してなり、この電動モータを、ステアリングホイールの操作方向及び操作量の検出結果に基づいて駆動することにより、ステアリングホイールの操作に応じた舵取りを行わせる構成となっている。
【０００５】
舵取機構に機械的に連結されないステアリングホイールには、モータを備えた反力アクチュエータが付設されている。反力アクチュエータは、車速及びステアリングホイールの操舵角の検出結果に基づいて前記モータを駆動することにより、ステアリングホイールに中立位置へ向かう反力を加える。この反力は、車速の高低及び操舵角の大小に応じて大小となる特性を有する。
この車両用操舵装置は、この反力に抗してステアリングホイールに加えられるトルクを検出し、この検出結果に応じて操舵用の電動モータのモータ電流を増減させ、この電動モータが発生する操舵力を増減させる。これにより、ステアリングホイールと舵取機構とが機械的に連結された一般的な車両用操舵装置（連結型の操舵装置）と同様の感覚での操舵を行わせ得るようにしてある。
【０００６】
以上のように構成された分離型の車両用操舵装置は、ステアリングホイールの配設自由度の増加、車両の軽量化等の前述した目的に加え、レバー、ペダル等、ステアリングホイールに代わる新たな操舵手段の実現、及び路面上の誘導標識の検出、衛星情報の受信等の走行情報に従う自動運転システムの実現等、将来における自動車技術の発展のために有用なものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した車両用操舵装置等では、その操舵を行うために、ステアリングホイールの操舵角、ステアリングホイールに加えられる操舵トルク、車速、操舵用の電動モータのモータ電流、反力アクチュエータに流れる電流、舵取機構の舵角等、各種の物理量を検出する各種のセンサを備えているが、これらのセンサが故障したときに、運転者が、その故障に気付かなければ、異常に気付かずに運転し続け、また、気が付いたとしても、何が故障したのかすぐには判断できないことがある。また、センサの出力信号と突発的なノイズとが区別できない問題もある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、操舵トルクセンサの故障にすぐ気が付くことができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る車両用操舵装置は、車輪の向きを変える舵取機構に機械的に連結されていない操舵手段と、該操舵手段に中立位置へ向かう反力を、指示された反力指示トルクに基づき付与する反力付与手段と、前記反力に抗して前記操舵手段に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段とを備え、前記操舵手段の操舵角に応じて、前記舵取機構の舵角を増減制御する車両用操舵装置において、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクと前記反力指示トルクの上限値との差が所定値以上であるか否かを判定する上限値判定手段と、前記反力指示トルクの下限値と前記操舵トルクとの差が所定値以上であるか否かを判定する下限値判定手段と、前記上限値判定手段又は下限値判定手段が所定値以上であると判定したときに、前記操舵トルクが、取り得る範囲外にあることを検出する範囲外検出手段と、該範囲外検出手段が、操舵トルクが取り得る範囲外にあることを検出したときに、前記操舵トルク検出手段が故障したと判断する判断手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この車両用操舵装置では、範囲外検出手段は、操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクが、操舵トルクが取り得る範囲外にあることを検出する。そして、範囲外検出手段が、操舵トルクが取り得る範囲外にあることを検出したときに、判断手段が、操舵トルク検出手段が故障したと判断する。
これにより、運転者は、故障表示や警報等により、操舵トルク検出手段の故障にすぐ気が付くことができ、運転中止、修理等の適切な処置を取ることができる。
【００１４】
第２発明に係る車両用操舵装置は、前記判断手段は、所定時間、前記範囲外検出手段が、操舵トルクが取り得る範囲外にあることを検出し続けたときに、前記操舵トルク検出手段が故障したと判断することを特徴とする。
【００１５】
この車両用操舵装置では、判断手段は、所定時間、範囲外検出手段が、操舵トルクが取り得る範囲外にあることを検出し続けたときに、操舵トルク検出手段が故障したと判断するので、突発的なノイズによる誤判断を防ぐことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態の全体構成を示すブロック図である。この車両用操舵装置は、図示しない車体の左右に配された一対の舵取り用の車輪１０，１０に操向動作を行わせるための舵取機構１と、舵取機構１から切り離して配された操舵手段であるステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に反力を付与する反力アクチュエータ３と、マイクロプロセッサを用いてなる操舵制御部４とを備え、ステアリングホイール２の操作に応じた操舵制御部４の動作により、舵取機構１の中途に配した操舵モータ５を駆動し、舵取機構１を作動させる構成となっている。
【００１７】
舵取機構１は、公知のように、車体の左右方向に延設されて軸長方向に摺動する操舵軸１１の両端部と、車輪１０，１０を支持するナックルアーム１２，１２とを、各別のタイロッド１３，１３により連結し、操舵軸１１の両方向への摺動によりタイロッド１３，１３を介してナックルアーム１２，１２を押し引きし、車輪１０，１０を左右に操向させるものであり、この操向は、操舵軸１１の中途部に同軸的に構成された操舵モータ５の回転を、適宜の運動変換機構により操舵軸１１の摺動に変換して行われる。
【００１８】
操舵軸１１は、操舵軸ハウジング１４との間に介装された図示しない回転拘束手段により軸回りの回転を拘束されており、操舵モータ５の回転は、操舵軸１１の軸長方向の摺動に変換され、操舵モータ５の回転に応じた操舵（操舵用の車輪１０，１０の操向）が行われる。
このように操舵される車輪１０，１０の舵角は、操舵モータ５の一側の操舵軸ハウジング１４と操舵軸１１との相対摺動位置を媒介として、舵角検出手段である舵角センサ１６により検出されるようになしてあり、舵角センサ１６の出力は、操舵モータ５の回転位置を検出するロータリエンコーダ１５の出力と共に、操舵制御部４に与えられている。
【００１９】
ステアリングホイール２に反力を付与する反力付与手段である反力アクチュエータ３は、電動モータ（例えば３相ブラシレスモータ）であり、回転軸３０に関連して、そのケーシングを図示しない車体の適宜部に固定して取り付けてある。ステアリングホイール２は、回転軸３０の一側の突出端に同軸的に固定されており、他側の突出端は、所定の弾性を有する捩ればね３１により、図示しない車体の適宜部位に連結されている。
【００２０】
反力アクチュエータ３は、操舵制御部４から与えられる反力指示トルク信号に応じた駆動回路３ａからの通電により正逆両方向に駆動され、回転軸３０の一端に取り付けたステアリングホイール２に、その操作方向と逆方向の力（反力）を付与する動作をなす。従って、ステアリングホイール２の回転操作には、反力アクチュエータ３が発生する反力に抗する操舵トルクを加える必要があり、このようにしてステアリングホイール２に加えられる操舵トルクは、反力アクチュエータ３に付設されたトルクセンサ３２（操舵トルク検出手段）により検出される。また、ステアリングホイール２の操作量（操舵角）は、反力アクチュエータ３に付設された操舵角検出手段であるロータリエンコーダ３３により、操作方向を含めて検出されており、これらの検出結果は、操舵制御部４に与えられている。
また、駆動回路３ａから反力アクチュエータ３に通電する電流は、電流センサ３ｂにより検出され、操舵制御部４に与えられる。
【００２１】
なお、回転軸３０の他端と車体の一部との間に介装された捩ればね３１は、以上のように行われる回転操作の停止時に、その弾性により回転軸３０を回転させて、ステアリングホイール２を所定の中立位置に復帰させる作用をする。この復帰は、機械的に連結されていない舵取機構１側にて生じる車輪１０，１０の直進方向への復帰動作に伴ってステアリングホイール２を戻すために必要なものである。
【００２２】
以上のように操舵制御部４には、舵取機構１の側にて実際に生じている舵取りの状態が、ロータリエンコーダ１５及び舵角センサ１６からの入力として与えられ、また操舵手段としてのステアリングホイール２の操作の状態が、トルクセンサ３２及びロータリエンコーダ３３からの入力として夫々与えられており、これらに加えて操舵制御部４の入力側には、車両の走行速度を検出する車速センサ６の出力が与えられている。
【００２３】
一方、操舵制御部４の出力は、前述したように、ステアリングホイール２に反力を付与する反力アクチュエータ３と、舵取機構１に舵取り動作を行わせるための操舵モータ５とに、各別の駆動回路３ａ，５ａを介して与えられており、反力アクチュエータ３及び操舵モータ５は、操舵制御部４からの指示信号に応じて各別の動作を行うようになしてある。
駆動回路５ａから操舵モータ５に通電する電流は、電流センサ７により検出され、操舵制御部４に与えられる。
【００２４】
操舵制御部４は、ステアリングホイール２に付与すべき反力を決定し、反力を発生させるべく反力アクチュエータ３に反力指示トルク信号を発する反力制御を行う。
ステアリングホイール２に付与すべき反力は、車速センサ６からの入力として与えられる車速の高低及び操舵角の大小に応じて大小となる。
【００２５】
また、操舵制御部４は、ロータリエンコーダ３３からの入力によりステアリングホイール２の操作方向を含めた操作角度を認識し、舵取機構１に付設された舵角センサ１６の入力により認識される実舵角度との舵角偏差を求め、この舵角偏差を車速センサ６からの入力として与えられる車速の遅速に応じて大小となるように補正して目標舵角を求め、この目標舵角が得られるまで操舵モータ５を駆動する操舵制御動作を行う。このとき、ロータリエンコーダ１５からの入力は、操舵モータ５が所望の回転位置に達したか否かを調べるためのフィードバック信号として用いられる。
【００２６】
以下に、このような構成の本発明に係る車両用操舵装置の動作を、それを示すフローチャートに基づき説明する。
図２は、本発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。操舵制御部４は、トルクセンサ３２の故障を検出するときは、先ず、トルクセンサ３２により操舵トルクＴ_S を検出して読み込む（Ｓ２）。次に、メモリに記憶してある、操舵トルクＴ_S が取り得る値の上限に関連する反力指示トルク上限値Ｔ_U を読み込んで（Ｓ４）、操舵トルクＴ_S と反力指示トルク上限値Ｔ_U との差ΔＴ＝Ｔ_S −Ｔ_U を演算する（Ｓ６）。
【００２７】
次に、操舵制御部４は、操舵トルクＴ_Ｓと反力指示トルク上限値Ｔ_Ｕとの差ΔＴが所定値以上のときは（Ｓ８）、操舵トルクＴ_Ｓは、操舵トルクＴ_Ｓが取り得る値の範囲外であるとして、トルクセンサ３２が故障していると判断する（Ｓ１６）。
操舵制御部４は、ΔＴが所定値未満のときは、操舵トルクＴ_Ｓが取り得る値の下限に関連する反力指示トルク下限値Ｔ_Ｌを読み込んで（Ｓ１０）、反力指示トルク下限値Ｔ_Ｌと操舵トルクＴ_Ｓとの差ΔＴ＝Ｔ_Ｌ−Ｔ_Ｓを演算する（Ｓ１２）。
【００２８】
次に、操舵制御部４は、反力指示トルク下限値Ｔ_Ｌと操舵トルクＴ_Ｓとの差ΔＴが所定値以上のときは（Ｓ１４）、操舵トルクＴ_Ｓは、操舵トルクＴ_Ｓが取り得る値の範囲外であるとして、トルクセンサ３２が故障していると判断する（Ｓ１６）。
操舵制御部４は、ΔＴが所定値未満のときは（Ｓ１４）、トルクセンサ３２は正常であると判断してリターンする。
【００２９】
図３は、本発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。本発明に係る車両用操舵装置の本実施の形態の構成は、上述した本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態の構成と同様であるので、説明を省略する。操舵制御部４は、トルクセンサ３２の故障を検出するときは、先ず、そのときの反力指示トルクＴ_M を読み込む（Ｓ２０）。次に、トルクセンサ３２により操舵トルクＴ_S を検出して読み込み（Ｓ２２）、反力指示トルクＴ_M と操舵トルクＴ_S との偏差ΔＴ＝Ｔ_M −Ｔ_S を演算する（Ｓ２４）。
【００３０】
次に、操舵制御部４は、反力指示トルクＴ_Ｍと操舵トルクＴ_Ｓとの偏差ΔＴの絶対値が所定値以上のときは（Ｓ２６）、操舵トルクＴ_Ｓは、操舵トルクＴ_Ｓが取り得る値の範囲外であるとして、時間のパラメータｔ＝ｔ＋１を演算する。
次に、操舵制御部４は、時間のパラメータｔが所定値（所定時間）に達しているときは（Ｓ３０）、操舵トルクＴ_Ｓが取り得る値の範囲外である状態が、所定時間継続したとして、トルクセンサ３２が故障していると判断する（Ｓ３２）。時間のパラメータｔが所定値（所定時間）に達していないときは（Ｓ３０）リターンする。
【００３１】
操舵制御部４は、反力指示トルクＴ_Ｍと操舵トルクＴ_Ｓとの偏差ΔＴの絶対値が所定値未満のときは（Ｓ２６）、操舵トルクＴ_Ｓは、操舵トルクＴ_Ｓが取り得る値の範囲内であるとして、トルクセンサ３２は正常であるとし、時間のパラメータｔ＝０としてリターンする。
尚、上述した各実施の形態では、トルクセンサ３２の場合について記述したが、トルクセンサ３２に限らず、舵角センサ１６、操舵角検出手段であるロータリエンコーダ３３、電流センサ３ｂ，７等、他のセンサ（検出手段）についても、同様のことが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
第１発明に係る車両用操舵装置によれば、運転者は、操舵トルク検出手段の故障にすぐ気が付くことができ、運転中止、修理等の適切な処置を取ることができる。
【００３５】
第２発明に係る車両用操舵装置によれば、運転者は、操舵トルク検出手段の故障にすぐ気が付くことができ、運転中止、修理等の適切な処置を取ることができる。また、操舵トルク検出手段の故障について、突発的なノイズによる誤判断を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１舵取機構
２ステアリングホイール（操舵手段）
３反力アクチュエータ（反力付与手段）
３ａ，５ａ駆動回路
３ｂ，７電流センサ
４操舵制御部（範囲外検出手段、判断手段）
５操舵モータ
６車速センサ
３２トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
３３ロータリエンコーダ（操舵角検出手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering apparatus for steering a vehicle according to a driver's operation.
[0002]
[Prior art]
Steering of the vehicle is performed outside the vehicle compartment by operating a steering means arranged inside the vehicle compartment, for example, rotating the steering wheel to steer a steering wheel (generally, the front wheel). To the steering mechanism.
In recent years, a steering assist actuator such as a hydraulic cylinder or an electric motor is arranged in the middle of the steering mechanism, and this actuator is driven based on the detection result of the operation force applied to the steering wheel for steering. Power steering devices (power steering devices) that are configured to assist the operation of the steering mechanism according to the rotation of the steering wheel with the generated force of the actuator and reduce the labor burden on the driver for steering are widely used. ing.
[0003]
However, in such a conventional vehicle steering apparatus, it is necessary to mechanically connect the steering wheel, which is a steering means, and the steering mechanism, and the position of the steering wheel in the vehicle interior is outside the vehicle interior. There is a problem that it is limited to a position where it can be connected to the steering mechanism, and even if a steering wheel is arranged so that it can be connected, a complicated connecting structure is required to realize the connection. However, this is a factor that hinders weight reduction of the vehicle and simplification of the assembly process.
[0004]
For example, Japanese Utility Model Publication No. 2-29017 discloses a steering apparatus for a vehicle which is a linkless power steering for the purpose of solving such a problem. In this vehicle steering device, the steering wheel is separated from the steering mechanism, and an electric motor as a steering actuator is provided in the middle of the steering mechanism in the same manner as the steering assist actuator in the power steering device. The electric motor is driven on the basis of the detection result of the operation direction and the operation amount of the steering wheel, so that steering according to the operation of the steering wheel is performed.
[0005]
A reaction force actuator provided with a motor is attached to a steering wheel that is not mechanically connected to the steering mechanism. The reaction force actuator applies a reaction force toward the neutral position to the steering wheel by driving the motor based on the detection result of the vehicle speed and the steering angle of the steering wheel. This reaction force has a characteristic of increasing or decreasing depending on the vehicle speed and the steering angle.
The vehicle steering device detects torque applied to the steering wheel against the reaction force, and increases or decreases the motor current of the steering electric motor in accordance with the detection result, and the steering force generated by the electric motor. Increase or decrease. As a result, steering can be performed with a sense similar to that of a general vehicle steering device (connected steering device) in which the steering wheel and the steering mechanism are mechanically connected.
[0006]
The separation type vehicle steering apparatus configured as described above is a new steering that replaces the steering wheel such as a lever, a pedal, etc., in addition to the above-described purposes such as an increase in the degree of freedom of arrangement of the steering wheel and weight reduction of the vehicle. It is useful for the development of automobile technology in the future, such as realization of means, detection of guidance signs on the road surface, realization of an automatic driving system according to traveling information such as reception of satellite information.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described vehicle steering device and the like, in order to perform the steering, the steering angle of the steering wheel, the steering torque applied to the steering wheel, the vehicle speed, the motor current of the steering electric motor, the current flowing through the reaction force actuator, the steering It is equipped with various sensors that detect various physical quantities, such as the steering angle of the mechanism, but if these sensors fail, the driver will continue to operate without noticing abnormalities unless he notices the failure, Even if you notice, you may not be able to immediately determine what went wrong. There is also a problem that the output signal of the sensor cannot be distinguished from sudden noise.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can immediately recognize a failure of a steering torque sensor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Vehicle steering apparatus according to the first invention comprises a steering unit which is not mechanically connected to the steering mechanism for changing the orientation of the vehicle wheel, a reaction force toward the neutral position in the steering unit, the reaction force instruction instructed And a steering torque detecting means for detecting a steering torque applied to the steering means against the reaction force, and depending on a steering angle of the steering means. An upper limit value for determining whether or not the difference between the steering torque detected by the steering torque detecting means and the upper limit value of the reaction force instruction torque is greater than or equal to a predetermined value in the vehicle steering apparatus that controls increase and decrease of the steering angle of the mechanism. Determining means, a lower limit determining means for determining whether or not a difference between a lower limit value of the reaction force instruction torque and the steering torque is a predetermined value or more, and the upper limit determining means or the lower limit determining means is a predetermined value. When it is determined that the above is true, Steering torque, and out of range detection means that detect that the out of range of possible, when 該範囲外detecting means, which detects the presence of the range where the steering torque can be taken, the steering torque detected And determining means for determining that the means has failed.
[0009]
In this vehicle steering apparatus, out of range detecting means, the steering torque steering torque detecting means detects detects that lies outside the steering torque can be taken. Then, out of range detecting means, when it is detected that a range outside the steering torque can be taken, the determination means determines that the steering torque detecting means fails.
As a result, the driver can immediately notice a failure of the steering torque detecting means by a failure display, an alarm, etc., and can take appropriate measures such as driving stop and repair.
[0014]
In the vehicle steering apparatus according to the second aspect of the present invention, when the determination means continues to detect that the out-of-range detection means is outside the range that the steering torque can take, for a predetermined time, the steering torque detection means It is characterized by determining that a failure has occurred.
[0015]
In this vehicle steering apparatus, the determination means determines that the steering torque detection means has failed when the out-of-range detection means continues to detect that the steering torque is outside the range that the steering torque can take, for a predetermined time. Misjudgment due to sudden noise can be prevented.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of a vehicle steering apparatus according to the present invention. This vehicle steering device is arranged separately from the steering mechanism 1 for causing the pair of steering wheels 10, 10 arranged on the left and right of the vehicle body (not shown) to steer, and the steering mechanism 1. A steering wheel 4 that is a steering means, a reaction force actuator 3 that applies a reaction force to the steering wheel 2, and a steering control unit 4 that uses a microprocessor are provided, and a steering control unit 4 that responds to the operation of the steering wheel 2 Thus, the steering motor 5 disposed in the middle of the steering mechanism 1 is driven to operate the steering mechanism 1.
[0017]
As is well known, the steering mechanism 1 includes both ends of a steering shaft 11 that extends in the left-right direction of the vehicle body and slides in the axial length direction, and knuckle arms 12 and 12 that support the wheels 10 and 10. The tie rods 13 and 13 are connected to each other, and the knuckle arms 12 and 12 are pushed and pulled through the tie rods 13 and 13 by sliding the steering shaft 11 in both directions to steer the wheels 10 and 10 left and right. The steering is performed by converting the rotation of the steering motor 5 coaxially configured in the middle portion of the steering shaft 11 into sliding of the steering shaft 11 by an appropriate motion conversion mechanism.
[0018]
The steering shaft 11 is constrained from rotating about a shaft by a rotation restricting means (not shown) interposed between the steering shaft housing 14 and the rotation of the steering motor 5 in the axial length direction of the steering shaft 11. And steering (steering of the steering wheels 10 and 10) according to the rotation of the steering motor 5 is performed.
The steering angle of the wheels 10 and 10 steered in this way is a steering angle sensor 16 which is a steering angle detection means, with the relative sliding position between the steering shaft housing 14 on one side of the steering motor 5 and the steering shaft 11 as a medium. The output of the steering angle sensor 16 is given to the steering control unit 4 together with the output of the rotary encoder 15 that detects the rotational position of the steering motor 5.
[0019]
A reaction force actuator 3 which is a reaction force applying means for applying a reaction force to the steering wheel 2 is an electric motor (for example, a three-phase brushless motor), and in relation to the rotating shaft 30, its casing is not shown as an appropriate part of the vehicle body. It is fixed and attached to. The steering wheel 2 is coaxially fixed to a protruding end on one side of the rotating shaft 30, and the protruding end on the other side is connected to an appropriate part of a vehicle body (not shown) by a twisted spring 31 having a predetermined elasticity. Yes.
[0020]
The reaction force actuator 3 is driven in both forward and reverse directions by energization from the drive circuit 3 a according to the reaction force instruction torque signal given from the steering control unit 4, and is operated on the steering wheel 2 attached to one end of the rotating shaft 30. Performs the action of applying force (reaction force) in the opposite direction to the direction. Therefore, it is necessary to apply a steering torque against the reaction force generated by the reaction force actuator 3 to rotate the steering wheel 2. The steering torque applied to the steering wheel 2 in this way is applied to the reaction force actuator 3. It is detected by an attached torque sensor 32 (steering torque detecting means). Further, the operation amount (steering angle) of the steering wheel 2 is detected including the operation direction by a rotary encoder 33 which is a steering angle detecting means attached to the reaction force actuator 3. It is given to the control unit 4.
In addition, the current that is supplied from the drive circuit 3 a to the reaction force actuator 3 is detected by the current sensor 3 b and is given to the steering control unit 4.
[0021]
Note that the torsion spring 31 interposed between the other end of the rotating shaft 30 and a part of the vehicle body rotates the rotating shaft 30 by its elasticity when the rotation operation performed as described above is stopped, thereby steering. The wheel 2 is returned to a predetermined neutral position. This return is necessary for returning the steering wheel 2 in accordance with the return operation of the wheels 10 and 10 in the straight traveling direction that occurs on the steering mechanism 1 side that is not mechanically connected.
[0022]
As described above, the steering state actually generated on the steering mechanism 1 side is given to the steering control unit 4 as input from the rotary encoder 15 and the steering angle sensor 16, and steering as a steering means is provided. The operation state of the wheel 2 is given as an input from the torque sensor 32 and the rotary encoder 33, respectively. In addition, on the input side of the steering control unit 4, a vehicle speed sensor 6 for detecting the traveling speed of the vehicle is provided. Output is given.
[0023]
On the other hand, as described above, the output of the steering control unit 4 is divided into the reaction force actuator 3 that applies a reaction force to the steering wheel 2 and the steering motor 5 that causes the steering mechanism 1 to perform a steering operation. The reaction force actuator 3 and the steering motor 5 perform different operations in response to an instruction signal from the steering control unit 4.
The current that is supplied to the steering motor 5 from the drive circuit 5 a is detected by the current sensor 7 and is given to the steering control unit 4.
[0024]
The steering control unit 4 determines a reaction force to be applied to the steering wheel 2 and performs a reaction force control for generating a reaction force instruction torque signal to the reaction force actuator 3 to generate the reaction force.
The reaction force to be applied to the steering wheel 2 becomes large or small according to the level of the vehicle speed given as an input from the vehicle speed sensor 6 and the magnitude of the steering angle.
[0025]
Further, the steering control unit 4 recognizes an operation angle including an operation direction of the steering wheel 2 by an input from the rotary encoder 33 and recognizes an actual rudder recognized by an input of a rudder angle sensor 16 attached to the steering mechanism 1. The rudder angle deviation from the angle is obtained, and the rudder angle deviation is corrected so as to become larger or smaller according to the slow speed of the vehicle speed given as an input from the vehicle speed sensor 6 to obtain the target rudder angle, and this target rudder angle is obtained The steering control operation for driving the steering motor 5 is performed. At this time, the input from the rotary encoder 15 is used as a feedback signal for checking whether or not the steering motor 5 has reached a desired rotational position.
[0026]
Hereinafter, the operation of the vehicle steering apparatus according to the present invention having such a configuration will be described with reference to a flowchart showing the operation.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the vehicle steering apparatus according to the present invention. When detecting a failure of the torque sensor 32, the steering control unit 4 first detects and reads the steering torque T _S by the torque sensor 32 (S2). Next, the reaction force instruction torque upper limit value T _U related to the upper limit of the value that can be taken by the steering torque T _S stored in the memory is read (S4), and the steering torque T _S and the reaction force instruction torque upper limit value T are read. calculating a difference ΔT = T _S -T _U and _U (S6).
[0027]
Next, the steering control unit 4, when the steering torque T _S and the difference ΔT between the reaction force instruction torque upper limit value T _U is a predetermined value or more (S8), the steering torque T _S is possible steering torque T _S is It is determined that the torque sensor 32 is out of the range of values (S16).
The steering control unit 4, when ΔT is less than a predetermined value, reads a reaction force instruction torque lower limit T _L associated with the lower limit of the steering torque T _S possible values (S10), the reaction force instruction torque limit value T _L and calculates the difference [Delta] T ₌ T L -T _S between the steering torque _{T S} (S12).
[0028]
Next, the steering control unit 4, when the difference ΔT between the reaction force instruction torque limit value T _L and the steering torque T _S is a predetermined value or more (S14), the steering torque T _S is possible steering torque T _S is It is determined that the torque sensor 32 is out of the range of values (S16).
When ΔT is less than the predetermined value (S14), the steering control unit 4 determines that the torque sensor 32 is normal and returns.
[0029]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the vehicle steering apparatus according to the present invention. Since the configuration of the present embodiment of the vehicle steering device according to the present invention is the same as the configuration of the embodiment of the vehicle steering device according to the present invention described above, the description thereof will be omitted. The steering control unit 4, when detecting the failure of the torque sensor 32 is first read a reaction force instruction torque T _M at that time (S20). Next, the steering torque T _S is detected and read by the torque sensor 32 (S22), and a deviation ΔT = T _M −T _S between the reaction force instruction torque T _M and the steering torque T _S is calculated (S24).
[0030]
Next, the steering control unit 4, when the absolute value of the deviation ΔT of the reaction force instruction torque T _M and the steering torque T _S is a predetermined value or more (S26), the steering torque T _S takes the steering torque T _S is The time parameter t = t + 1 is calculated assuming that it is out of the range of values to be obtained.
Next, the steering control unit 4, the time parameter t is a predetermined value when reached (predetermined time) (S30), the state is out of the range of the steering torque T _S possible value, it continues for a predetermined time Then, it is determined that the torque sensor 32 has failed (S32). If the time parameter t has not reached the predetermined value (predetermined time) (S30), the process returns.
[0031]
The steering control unit 4, when the absolute value of the deviation ΔT of the reaction force instruction torque T _M and the steering torque T _S is less than a predetermined value (S26), the steering torque T _S is the possible values steering torque T _S is Assuming that it is within the range, the torque sensor 32 is assumed to be normal, and the process returns with a time parameter t = 0.
In each of the embodiments described above, the case of the torque sensor 32 has been described. However, the present invention is not limited to the torque sensor 32. The same can be applied to the sensor (detection means).
[0032]
【The invention's effect】
With the vehicle steering apparatus according to the first aspect of the present invention, the driver can immediately notice a failure of the steering torque detection means, and can take appropriate measures such as driving stop and repair.
[0035]
According to the vehicle steering apparatus of the second aspect of the invention, the driver can immediately notice a failure of the steering torque detection means, and can take appropriate measures such as driving stop and repair. Further, it is possible to prevent erroneous determination due to sudden noise with respect to the failure of the steering torque detecting means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a vehicle steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the vehicle steering apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the vehicle steering apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Steering mechanism 2 Steering wheel (steering means)
3 Reaction force actuator (Reaction force applying means)
3a, 5a Drive circuit 3b, 7 Current sensor 4 Steering control section (out-of-range detection means, determination means)
5 Steering motor 6 Vehicle speed sensor 32 Torque sensor (steering torque detection means)
33 Rotary encoder (steering angle detection means)

Claims

A steering means which are not mechanically connected to the steering mechanism for changing the orientation of the vehicle wheel, a reaction force toward the neutral position in the steering unit, the reaction force applying means for applying on the basis of the reaction force instruction torque is instructed, Steering for a vehicle which includes a steering torque detecting means for detecting a steering torque applied to the steering means against the reaction force, and controls increase / decrease of the steering angle of the steering mechanism according to the steering angle of the steering means. In the device
Upper limit determination means for determining whether or not the difference between the steering torque detected by the steering torque detection means and the upper limit value of the reaction force instruction torque is greater than or equal to a predetermined value; the lower limit value of the reaction force instruction torque; When the difference between the steering torque and the lower limit value determining means for determining whether or not the difference is greater than or equal to a predetermined value, and the upper limit value determining means or the lower limit value determining means determines that the difference is greater than or equal to a predetermined value, the steering torque is: and out of range detection means that detect that it is in the range of possible, 該範囲外detecting means, when it is detected that a range outside the steering torque can be taken, the steering torque detecting means fails A vehicle steering apparatus comprising: a determination unit configured to determine

2. The vehicle according to claim 1, wherein the determination unit determines that the steering torque detection unit has failed when the out-of-range detection unit continues to detect that the steering torque is out of a possible range for a predetermined time. Steering device.