JPH10211885A - 自動車の舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵モータの駆動制御のための舵取制御部の
異常診断を、フェイルセーフ用に設けた補助制御部を利
用して簡素な構成にて確実に実施し、舵取り不能の発生
を確実に防止する。 【解決手段】 操舵手段の操作位置を表す操舵角信号を
Ａ／Ｄ変換器33により変換してディジタル信号として用
い、舵取機構に操舵力を加える操舵モータに制御信号を
出力する舵取制御部３と、この舵取制御部３のフェイル
セーフ動作をなす補助制御部４とを備える構成におい
て、舵取制御部３に、Ｄ／Ａ変換器34を設け、Ａ／Ｄ変
換器33により変換されたディジタル信号をアナログ信号
に変換して補助制御部４に与える。補助制御部４は、こ
れに直接的に与えられる操舵角信号と、舵取制御部３か
ら与えられるアナログ信号とを比較し、この比較結果に
基づいて舵取制御部３の異常診断を行う構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転者の操作に応
じて舵取用の車輪を操向させるための自動車の舵取装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の舵取りは、車室の内部に配され
た操舵手段の操作（一般的にはステアリングホイールの
回転操作）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。

【０００３】このような舵取りを行わせるための舵取装
置として、従来から、舵取機構と機械的に切り離して操
舵手段を配する一方、舵取機構の中途に操舵用のアクチ
ュエータを配し、このアクチュエータを、前記操舵手段
の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて動作させ、
舵取機構に操舵力を加えて、前記操舵手段の操作に応じ
た舵取りを行わせる構成とした分離型の舵取装置が提案
されている。

【０００４】この舵取装置は、操舵手段の操作量と操舵
アクチュエータの動作量との対応関係が機械的な制約を
受けずに設定できることから、車速の高低、旋回程度、
加減速の有無等、自動車の走行状態に応じた操舵特性の
変更に柔軟に対応し得ると共に、レバー、ハンドグリッ
プ、ペダル等の適宜の操舵手段の採用が可能となり、ま
た、この操舵手段の車室内部でのレイアウトが、舵取機
構との連結のための制約を受けずに自在に決定でき、設
計自由度が増大するという利点を有している。更には、
自動車の前面衝突に伴うステアリングホイールの突き上
げを略完全に防止でき、衝突安全性の向上を図り得る
上、ＩＴＳ（Interigent Transport Systems）、ＡＨＳ
（Automated Highway Systems ）等、近年その開発が進
められている自動運転システムへの対応が容易であると
いう利点も有している。

【０００５】このように分離型の舵取装置は、操舵手段
と舵取機構とが機械的に連結された一般的な舵取装置に
おいて実現不能な多くの利点を有することから、自動車
技術の発展のために有用なものとして注目されている。
なお、舵取機構に操舵力を加える操舵アクチュエータと
しては、走行状態に応じた操舵特性の変更制御の容易性
を考慮して、一般的に、電動モータ（操舵モータ）が用
いられている。また、舵取機構から切り離された操舵手
段には、モータ及びギア機構を備えてなる反力付与手段
を付設し、操舵手段に適度の反力を加えることにより、
該操舵手段と舵取機構とが機械的に連結されたかの如き
感覚での舵取操作を行わせ得るようにしてある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、以上の如き分離
型の舵取装置は、舵取機構に操舵力を加える操舵モータ
を操舵手段の操作に応じて駆動制御する舵取制御部を備
えている。この舵取制御部は、例えば、操舵手段の操作
位置と舵取機構の実動作位置との偏差に基づいて舵取機
構に加える必要操舵力を定め、この必要操舵力を、車
速、ヨーレート等、自動車の走行状態の検出結果に応じ
て補正し、補正された必要操舵力を発すべく操舵モータ
を駆動制御する動作をなし、この動作によって舵取りを
可能とし、更に走行状態に応じた操舵特性の変更に対応
するようにしている。

【０００７】従って、このような動作を行う舵取制御部
に異常が生じた場合、舵取りそのものが行えなくなる虞
れがある。そこで、少なくとも、操舵手段の操作位置と
舵取機構の実動作位置との偏差に基づいて舵取機構に加
える必要操舵力を定め、この必要操舵力を得るべく操舵
モータを駆動する動作をなし得る補助制御部をフェイル
セーフ用として設け、主たる舵取制御部の異常時に、こ
の補助制御部への切換えを行うことにより、舵取り不能
の発生を未然に回避するようにしている。

【０００８】このような構成とした場合、補助制御部へ
の適正な切換えを行わせるために、舵取制御部の異常診
断を正確に行うことが重要である。この種の制御部に関
する異常診断の方法は、例えば、操舵手段の操作位置を
操舵角センサから与えられる操舵角信号等、入力側に接
続された各センサからの入力信号の履歴を調べる方法を
代表として、従来から種々提案されているが、いずれも
複雑な演算処理を伴う方法であり、適正な診断結果が得
られているか否かの保証が得られない。

【０００９】そこで特開平４−３８２７０号公報におい
ては、同一構成の舵取制御部を一対設け、通常動作時か
ら、舵取り制御に必要な各センサの信号を両制御部によ
り並行して演算処理し、夫々の演算結果に基づいて各別
の操舵モータを制御する処理を行い、舵取制御部の異常
に伴う操舵不能の発生を回避するようにした分離型の舵
取装置が開示されている。この構成によれば、舵取り不
能の発生を回避し得る反面、制御系全体の構成が複雑と
なる問題がある。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵モータの駆動制御のための舵取制御部の異
常診断を、フェイルセーフ用に設けた補助制御部を利用
して簡素な構成にて確実に実施でき、舵取り不能の発生
を確実に防止し得る分離型の舵取装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る自動車の舵
取装置は、舵取機構と機械的に連結されていない操舵手
段と、該操舵手段の操作位置を表す操舵角信号をＡ／Ｄ
変換して得られたディジタル信号を用い、前記舵取機構
に操舵力を加える操舵モータに制御信号を出力する舵取
制御部と、該舵取制御部のフェイルセーフ動作をなす補
助制御部とを備える自動車の舵取装置において、前記舵
取制御部は、前記ディジタル信号をＤ／Ａ変換する手段
と、この変換により得られたアナログ信号を前記補助制
御部へ入力する手段とを備え、前記補助制御部は、これ
に入力される前記操舵角信号と、前記舵取制御部から入
力されるアナログ信号とを比較する手段と、この比較結
果に基づいて前記舵取制御部の異常を診断する手段とを
備えることを特徴とする。

【００１２】本発明においては、舵取制御部と補助制御
部とに共通して与えられる操舵手段の操作位置を表す操
舵角信号を利用して舵取制御部の異常診断を補助制御部
側にて行う。アナログ信号として舵取制御部に与えられ
る操舵角信号は、Ａ／Ｄ変換されてディジタル信号とし
て用いられるから、舵取制御部内にて一旦変換されたデ
ィジタル信号をＤ／Ａ変換により再度アナログ信号に戻
し、これを補助制御部に与えて、該補助制御部に与えら
れる直接与えられる操舵角信号と比較する。舵取制御部
を経たアナログ信号は、該舵取制御部内の異常の影響を
含んだ信号となっており、両信号の比較により舵取制御
部の異常診断が容易に行える。この際、舵取制御部内で
のＡ／Ｄ変換とＤ／Ａ変換との変換時間とを規定すれ
ば、舵取制御部の内部にて生じるプログラムの暴走、異
常なジャンプ等を含めてより高精度な異常診断が行え
る。

【００１３】更に加えて、前記舵取制御部からの電源供
給により動作し、操舵角信号を出力する第１の操舵角セ
ンサと、前記補助制御部からの電源供給により動作し、
操舵角信号を出力する第２の操舵角センサとを備えるこ
とを特徴とする。

【００１４】本発明においては、操舵手段の操作位置を
検出する操舵角センサを一対備え、一方の故障時に操舵
不能に陥ることを防ぐと共に、これらの操舵角センサ
を、舵取制御部及び補助制御部からの各別の電源供給に
より動作させて、舵取制御部又は補助制御部の故障時に
一方の操舵角センサの検出が不能となった場合において
も他方の操舵角センサの検出可能な状態を保ち、操舵不
能に陥ることを防ぐ。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る自動
車の舵取装置（以下本発明装置という）の全体構成を示
すブロック図である。

【００１６】本図の舵取装置は、車体の左右に配された
一対の舵取り用の車輪10，10に舵取り動作を行わせるた
めの舵取機構１と、該舵取機構１と機械的な連結を有さ
ずに配してあるステアリングホイール（操舵手段）２と
を備える分離型の舵取装置として構成されており、ステ
アリングホイール２の操作に応じて舵取機構１を動作さ
せるべく、後述する制御動作をなす舵取制御部３と、該
舵取制御部３のフェイル時に同様の制御動作をなす補助
制御部４とを備えている。

【００１７】前記舵取機構１は、車体の左右方向に延設
されて軸長方向に摺動する舵取軸11の両端部を、舵取り
用の車輪10，10のナックルアーム12，12に各別のタイロ
ッド13，13を介して連結し、舵取軸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、前記車輪10，10を左右に操向させる構成
となっている。この操向を行わせるため舵取機構１は、
舵取軸11を軸長方向へ摺動自在に支承する筒形のハウジ
ング14の中途に一体的に構成された操舵モータＭ₁ を備
えており、車輪10，10の操向は、操舵モータＭ₁ の回転
を舵取軸11の摺動に変換して行われる。

【００１８】図２は、操舵モータＭ₁ の構成を示す縦断
面図である。本図に示す如く操舵モータＭ₁ は、前記舵
取軸11を軸長方向への摺動自在に支承するハウジング14
の中途に一体的に構成されたモータハウジング50の内部
に、これの内面に周設されたステータ51と、該ステータ
51の内側にわずかな間隙を隔てて対向するロータ52とを
備える３相ブラシレスモータとして構成されている。

【００１９】前記ロータ52は、舵取軸11の外径よりも大
なる内径を有する円筒形をなすロータ筒53と一体構成し
てあり、モータハウジング50の一側と、該モータハウジ
ング50の他側に連続するハウジング14とに夫々内嵌固定
された玉軸受54，55により両持ち支持されて、前記ステ
ータ51の内側にて同軸回転自在に支承されており、舵取
制御部３、又は補助制御部４から後述する如く与えられ
る動作指令信号に応じて前記ステータ51への通電がなさ
れることにより、ロータ筒53と共に正逆両方向に回転す
るようになしてある。

【００２０】ロータ筒53の一側（玉軸受55による支持部
側）外周にはギヤ56が取り付けてあり、該ギヤ56は、ハ
ウジング14の対応部位の外側に固設されたロータリエン
コーダを用いてなる回転角センサ15の入力ギヤ 15aに噛
合させ、該回転角センサ15の出力として、ロータ筒53と
一体回転するロータ52の回転位置が得られるようになし
てある。なお、回転角センサ15の構成はこれに限るもの
ではなく、例えば、レゾルバ等のアナログ式の回転検出
器を用いることも可能である。

【００２１】ロータ筒53の他側は、玉軸受54による支持
部を超えて延長され、延長端に一体形成された玉軸受57
により同側のハウジング14内に支持させてあり、玉軸受
54，57による支持部間には、その内面にボールねじの軌
条が形成されたボールナット58が形成されている。一方
舵取軸11の中途部には、所定の長さに亘ってその外周に
ボールねじの軌条を備えるボールねじ部59が形成されて
おり、このボールねじ部59と前記ボールナット58とを多
数のボールを介して螺合させてボールねじ機構が構成さ
れている。

【００２２】舵取軸11は、そのハウジング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Ｍ₁ の回転、即ち、ステー
タ51への通電に伴うロータ52の回転は、ロータ筒53の一
側に連設されたボールナット58と、舵取軸11と一体形成
されたボールねじ部59との螺合により、該舵取軸11の軸
長方向の摺動に直接的に変換されるようになっている。
このようにして、操舵モータＭ₁ の回転に応じた舵取り
（舵取り用の車輪10，10の操向）が行われることとな
る。

【００２３】操舵モータＭ₁ は、前記舵取制御部３又は
前記補助制御部４から図示しない駆動回路を介して与え
られる動作指令に従って駆動されるようになしてある。
この駆動に応じて動作する舵取機構１の実動作位置は、
舵取軸11と一側のタイロッド13との連結部の変位を検出
するタイロッド変位センサ16，16により検出されて舵取
制御部３及び補助制御部４に与えられている。

【００２４】タイロッド変位センサ16，16は、図１に略
示するように、前記連結部とハウジング14の外側との間
に検出シリンダを介装し、この検出シリンダの進退量を
媒介として、所望の変位量を検出する構成とすることが
できる。

【００２５】また、両側のタイロッド13，13には、これ
らの軸方向に作用する軸力（引張力又は圧縮力）を検出
する軸力センサ17，17が付設されており、これらの検出
結果は、舵取りに伴って舵取機構１に加わる反力を示す
信号として、舵取制御部３及び補助制御部４に与えられ
ている。軸力センサ17，17は、例えば、タイロッド13，
13の表面に歪ゲージを貼着し、前記反力を、これの作用
により夫々のタイロッド13，13に生じる歪みを媒介とし
て検出する構成とすることができる。

【００２６】以上の如き舵取動作をなす舵取機構１と機
械的に連結されていないステアリングホイール２は、図
１中に模式的に示す如く、その回転軸となるコラム軸20
を回転自在に保持するコラムハウジング21を介して、図
示しない車体の適宜部に支持されており、コラムハウジ
ング21の外側には、これと軸心を直交させた態様に反力
モータ（ＤＣモータ）Ｍ₂ が取り付けてある。

【００２７】図３は、反力モータＭ₂ の取り付け位置近
傍の縦断面図、図４は、図３のIV−IV線による横断面図
である。コラム軸20の中途部には、コラムハウジング21
の一部を大径化して形成されたギヤ室25の内部において
ウォームホィール26が同軸的に嵌着固定され、該ウォー
ムホィール26には、その外周の適宜位置にウォーム27が
噛合させてある。反力モータＭ₂ は、ギヤ室25の外側に
固定されており、ギヤ室25内に進入せしめたその出力軸
28の先端は、スリーブ状の継手29を介して、前記ウォー
ム27の基端部に同軸的に連結されている。

【００２８】以上の構成により反力モータＭ₂ が回転し
た場合、ウォーム27がその軸回りに回転し、この回転が
ウォームホィール26を介してコラム軸20に伝達されて、
該コラム軸20が軸心回りに回転する。反力モータＭ
₂ は、前記舵取制御部３又は前記補助制御部４から図示
しない駆動回路を介して与えられる動作指令に従って駆
動される。このとき、コラム軸20の上端に取り付けたス
テアリングホイール２を把持する運転者には、反力モー
タＭ₂ の出力に応じた反力トルクが、その操作方向と逆
向きに体感されることとなり、ステアリングホイール２
の操作には、この反力トルクに抗する力が必要となる。

【００２９】一方、ステアリングホイール２が把持され
ていない場合、又は把持力が極めて弱い場合、該ステア
リングホイール２は、反力モータＭ₂ の回転力により回
転する。このような反力モータＭ₂ の駆動は、舵取機構
１側において生じる車輪10，10の直進方向への復帰に伴
ってステアリングホイール２を戻すために行われるもの
である。

【００３０】ステアリングホイール２を支持するコラム
軸20は、コラムハウジング21の内部に配した図示しない
センタリングばねにより付勢されている。このセンタリ
ングばねは、反力モータＭ₂ の故障時にステアリングホ
イール２に加わる反力が失われることを防ぐために必要
なものである。

【００３１】ステアリングホイール２に加えられる操舵
トルクは、コラムハウジング21の中途部に付設されたト
ルクセンサ22により検出され、舵取制御部３及び補助制
御部４に与えられている。トルクセンサ22により検出さ
れる操舵トルクは、反力モータＭ₂ が発生する反力のフ
ィードバック信号として、反力モータＭ₂ の故障判定に
用いられる。

【００３２】またステアリングホイール２の操作量（操
舵角）は、トルクセンサ22の上下に配した一対の操舵角
センサ23，24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、ステアリングホイール２の操作位
置を示す信号として舵取制御部３及び補助制御部４に与
えられている。操舵角センサ23，24により検出される操
舵角は、前記タイロッド変位センサ16，16により検出さ
れる舵取機構１の実動作位置と共に、両者の偏差に基づ
いて操舵モータＭ₁ が発生すべき操舵力の目標値を求め
るために用いられる。この演算は、通常時は舵取制御部
３において、該舵取制御部３の異常時には補助制御部４
において行われる。

【００３３】以上の如く舵取制御部３及び補助制御部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、回転角センサ15、タイロッド変位センサ16，16、
及び軸力センサ17，17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の操作状態
が、トルクセンサ22及び操舵角センサ23，24からの入力
として与えられている。これらに加えて舵取制御部３の
入力側には、車両の走行速度を検出する車速センサ５の
出力、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ６
の出力、及び車両の横加速度を検出する横加速度センサ
７の出力が夫々与えられている。

【００３４】車速センサ５は、例えば、車速に対応する
前輪又は後輪の回転速度を検出する回転速度センサであ
ればよい。また、ヨーレートセンサ６及び横加速度セン
サ７は、共に車両の旋回状態を検出すべく設けてあり、
これらは、一方の故障時に他方をフェイルセーフ用とし
て用いるようにしてある。

【００３５】一方、舵取制御部３及び補助制御部４の出
力は、前述した如く、舵取機構１に舵取動作を行わせる
ための操舵モータＭ₁ と、ステアリングホイール２に反
力トルクを付与する反力モータＭ₂ とに各別の駆動回路
を介して与えられており、操舵モータＭ₁ 及び反力モー
タＭ₂ は、通常時には、舵取制御部３からの動作指令に
応じて各別に駆動され、該舵取制御部３の異常発生時に
は、補助制御部４からの動作指令に応じて各別に駆動さ
れるようになしてある。

【００３６】舵取機構１に操舵力を加える操舵モータＭ
₁ に対する舵取制御部３の動作は、操舵角センサ23，24
からの入力によりステアリングホイール２の操作位置を
表す操舵角を認識し、この操舵角を、車速センサ５によ
り検出される車速の高低と、ヨーレートセンサ６又は横
加速度センサ７により検出される旋回状態とに応じて補
正して舵取機構１に実現すべき目標舵角を求める一方、
タイロッド変位センサ16，16からの入力により舵取機構
１の実動作位置（実舵角）を認識し、これと前記目標舵
角との偏差に基づくＰＩＤ演算により前記操舵モータＭ
₁ の出力の目標値を定め、この目標値を得るべく操舵モ
ータＭ₁ を駆動する手順にて行われる。

【００３７】この動作により、ステアリングホイール２
の操作に応じて操舵モータＭ₁ が駆動され、舵取機構１
が動作して、ステアリングホイール２の操作に応じた舵
取りが行われる。また以上の手順中、車速及び旋回状態
に応じた目標舵角の補正は、例えば、車速及び旋回程度
が増すに従って目標舵角を夫々減じるように行われ、こ
れにより、高速走行時の急旋回動作を未然に防いで安全
性の向上に寄与することができ、低速走行時の舵取り操
作力を軽減することができる。

【００３８】以上の如く行われる舵取制御部３の動作に
際し、操舵角センサ23，24からの入力として与えられる
操舵角と、タイロッド変位センサ16，16からの入力とし
て与えられる実舵角とは、操舵モータＭ₁ の出力目標値
の決定のために重要な検出値である。操舵角センサ23，
24及びタイロッド変位センサ16，16を各一対配してある
のは、いずれか一方の故障時に他方をフェイルセーフ用
として用いるためである。

【００３９】また操舵モータＭ₁ に付設された回転角セ
ンサ15からの舵取制御部３への入力は、前述した動作指
令の出力に際し、操舵モータＭ₁ の回転位置を認識し
て、該操舵モータＭ₁ に給電される駆動電流の位相調整
を行うために用いられている。また、前記回転角センサ
15からの入力は、これの積算により舵取機構１の実舵角
を追跡し、この結果をタイロッド変位センサ16，16の検
出結果と逐次比較して、両センサ16，16の故障判定に用
いられている。このような用途に兼用する場合、回転角
センサ15として、測定環境の変化に強く、耐久性に富む
レゾルバを用いるのが有利である。

【００４０】一方、ステアリングホイール２に反力を加
える反力モータＭ₂ に対する舵取制御部３の動作は、舵
取機構１に実際に作用する反力を前記軸力センサ17，17
からの入力として認識し、例えば、これに所定の係数を
乗じて得られる疑似反力をステアリングホイール２に付
与すべく反力モータＭ₂ の出力の目標値を定め、この目
標値を得るべく反力モータＭ₂ に動作指令を発する手順
にて行われる。

【００４１】このとき、車速センサ５による車速の検出
値と、ヨーレートセンサ６又は横加速度センサ７による
旋回程度を示す検出値とは、例えば、これらの増大に応
じて前記係数を増量補正すべく用いられる。この結果ス
テアリングホイール２は、車速の上昇に応じて重く、車
速の低下に応じて軽くなり、高速走行時における直進安
定性の向上と、低速走行時又は停車時における操作力の
軽減とが合わせて達成される。またステアリングホイー
ル２は、旋回程度が大となるに従って重くなり、旋回限
界を超えた危険な操作を防止することができる。

【００４２】以上の如き動作をなす舵取制御部３に並設
された補助制御部４は、通常時においては、操舵角セン
サ23，24から与えられる操舵角信号を用い、前記舵取制
御部３の異常の有無を判定する異常診断動作を行う。

【００４３】図５は、この異常診断動作の説明のための
舵取制御部３及び補助制御部４の要部の構成を示すブロ
ック図である。本図に示す如く舵取制御部３は、操舵モ
ータＭ₁ 及び反力モータＭ₂ の出力目標値の演算のため
のＣＰＵ30、ＲＯＭ31及びＲＡＭ32を備えるディジタル
制御部として構成されており、操舵角センサ23，24から
アナログ信号として与えられる操舵角信号は、Ａ／Ｄ変
換器33によりディジタル信号に変換されてＣＰＵ30に与
えられ、前記出力目標値の演算に用いられるようになし
てある。

【００４４】また舵取制御部３は、Ｄ／Ａ変換器34を備
えており、前記Ａ／Ｄ変換器33によりディジタル信号に
変換された操舵角信号は、前記ＣＰＵ30を経てＤ／Ａ変
換器34に与えられ、Ｄ／Ａ変換されて再度アナログ信号
とされ、補助制御部４に与えられている。

【００４５】補助制御部４は、前記舵取制御部３と同
様、ＣＰＵ40、ＲＯＭ41及びＲＡＭ42を備えるディジタ
ル制御部として構成されており、舵取制御部３の前述し
た動作が正常に行われている通常時には、該舵取制御部
３の異常診断動作を行い、舵取制御部３に異常があると
判定された場合には、該舵取制御部３に代わって、操舵
モータＭ₁ 及び反力モータＭ₂ を駆動制御する動作をな
す。

【００４６】補助制御部４における舵取制御部３の異常
診断は、前記操舵角センサ23，24が出力する操舵角信号
を用いて行われる。操舵角センサ23，24からアナログ信
号として補助制御部４に与えられる操舵角信号は、Ａ／
Ｄ変換器43によりディジタル信号に変換されてＣＰＵ40
に与えられている。また、舵取制御部３のＤ／Ａ変換器
34から与えられるアナログ信号は、前記Ａ／Ｄ変換器43
を経てＣＰＵ40に与えられている。

【００４７】補助制御部４は、そのＣＰＵ40の内部にお
いて、操舵角センサ23，24から直接与えられる操舵角信
号と、舵取制御部３を経て与えられるアナログ信号とを
逐次比較し、この比較の結果、両者間に所定値を超える
差異が存在している場合、舵取制御部３の内部に異常が
あると判定する。舵取制御部３を経て補助制御部４に与
えられるアナログ信号は、操舵角センサ23，24が出力す
る操舵角信号を、舵取制御部３内部のＡ／Ｄ変換器33に
よりディジタル信号に変換し、Ｄ／Ａ変換器34によりア
ナログ信号に再変換したものであり、この間において舵
取制御部３のＣＰＵ30を通過する。従って、ＣＰＵ30を
含めた舵取制御部３に何らかの異常が発生している場
合、この異常の影響がＤ／Ａ変換器34から出力されるア
ナログ信号に現出することとなり、ＣＰＵ40の内部での
前述した比較により舵取制御部３の異常診断が可能とな
る。

【００４８】更にこのとき、Ａ／Ｄ変換器33及びＤ／Ａ
変換器34における変換時間を規定することにより、前記
比較を時系列的に対応する信号間にて行わせることがで
き、この場合、ＣＰＵ30の内部でのプログラムの暴走、
異常なジャンプ等を含めてより高精度な異常診断が行え
る。

【００４９】このような異常診断に用いる操舵角センサ
23，24は、図５に示す如く、舵取制御部３及び補助制御
部４の夫々に付設された電源端子に各別に接続されてお
り、操舵角センサ23は舵取制御部３からの電源供給によ
り、操舵角センサ24は補助制御部４からの電源供給によ
り動作するようになしてある。これにより、舵取制御部
３がフェイル状態に陥り、操舵角センサ23による操舵角
の検出が不能となった場合においても、補助制御部４か
ら電源供給される操舵角センサ24の検出値は有効なまま
に残り、この操舵角センサ24の検出結果を用いることに
より、後続する制御動作に支障を来すことがない。

【００５０】このように行われる異常診断の結果、異常
があるとの判定がなされた場合、補助制御部４は、舵取
制御部３に前述した制御動作の継続を禁じる信号を発す
ると共に、前記操舵角センサ23，24を含めて入力側に接
続された各センサの検出結果をＣＰＵ40の内部に逐次取
り込み、これらを用いて操舵モータＭ₁ 及び反力モータ
Ｍ₂ の出力目標値を演算し、この演算結果に基づき両モ
ータＭ₁ ，Ｍ₂ を駆動すべくこれらに動作指令を発する
制御動作を開始する。

【００５１】補助制御部４には、車速センサ５、ヨーレ
ートセンサ６及び横加速度センサ７等により検出される
自動車の走行状態の検出結果は与えられておらず、操舵
モータＭ₁ 及び反力モータＭ₂ の出力目標値の演算は、
舵取制御部３における前述した演算の場合とは異なり走
行状態に応じた補正は行われず、操舵モータＭ₁ は、ス
テアリングホイール２の操作量に対応する操舵力を発生
するのみであり、反力モータＭ₂ は、舵取機構１に実際
に生じている反力をステアリングホイール２に加えるの
みである。

【００５２】従ってこのとき、ステアリングホイール２
を操作する運転者は、舵取制御部３が正常に動作してい
る場合と異なる操舵感を体感することとなり、この体感
に従って修理を依頼する等により、正常な動作を回復す
ることが可能である。なお、補助制御部４の出力側に警
報手段を設け、この警報手段を前記異常の判定時に動作
させ、異常の発生を運転者に、より確実に報知するよう
にしてもよい。

【００５３】図６は、舵取制御部３の動作内容を示すフ
ローチャートであり、図７は、補助制御部４の動作内容
を示すフローチャートである。舵取制御部３は、例え
ば、エンジン始動のためのキースイッチのオン操作に応
じてその動作を開始し、まず、動作開始に際しての準備
動作を行い（ステップ１）、次いで補助制御部４から動
作禁止指令が与えられているか否かを調べ（ステップ
２）、この指令が与えられている場合には、ステップ３
以降の動作を行わずに待機し、動作禁止指令が与えられ
ていない場合には、入力側に接続された各センサの検出
結果を取り込み（ステップ３）、これらを用いて操舵モ
ータＭ₁ 及び反力モータＭ₂ の出力目標値を演算し（ス
テップ４）、この出力目標値を得るべく、操舵モータＭ
₁ 及び反力モータＭ₂ を駆動する動作を行い（ステップ
５）、これ以降は、エンジン停止のためのキースイッチ
のオフ操作が行われるまで（ステップ６）、前記ステッ
プ２〜前記ステップ５の動作を繰り返す。

【００５４】この間、補助制御部４は、操舵角センサ2
3，24から直接的に与えられる操舵角信号、舵取制御部
３を経て間接的に与えられる操舵角信号を用い、これら
の比較により舵取制御部３の異常診断を行い（ステップ
10）、異常無しと判定された場合にはこの異常診断動作
を継続しつつ待機する。一方、異常有りと判定された場
合には、舵取制御部３に動作禁止指令を出力し（ステッ
プ11）、入力側に接続された各センサの検出結果を取り
込み（ステップ12）、これらを用いて操舵モータＭ₁ 及
び反力モータＭ₂ の出力目標値を演算し（ステップ1
3）、この出力目標値を得るべく、操舵モータＭ₁ 及び
反力モータＭ₂ を駆動する動作を行い（ステップ14）、
これ以降は、エンジン停止のためのキースイッチのオフ
操作が行われるまで（ステップ15）、前記ステップ10〜
前記ステップ14の動作を繰り返す。

【００５５】最後に、舵取制御部３の動作開始に際して
行われる準備動作（ステップ１）の内容について述べ
る。前述した如く舵取制御部３は、エンジン停止に伴っ
てその動作を停止し、このときステアリングホイール２
は、コラム軸20に付加される前記センタリングばねのば
ね力により中立位置に復帰せしめられる一方、舵取機構
１は、エンジン停止時の姿勢を保っており、舵取制御部
３の動作開始時には、ステアリングホイール２の位置と
舵取機構１の実動作位置とは、一般的に不一致の状態に
あり、このままの状態で発進操作が行われた場合、進行
方向の予測がつかずに危険である。

【００５６】前記準備動作は、走行開始前に前記不一致
を解消させるために行われるものであり、操舵モータＭ
₁ に連続した正転動作を行わせ、舵取機構１を一方の動
作限界位置まで動作させた後、操舵モータＭ₁ に連続し
た逆転動作を行わせ、舵取機構１を他方の動作限界位置
まで動作させて、その後、両限界位置の中央に戻す一連
の動作であり、この動作により舵取機構１を正しく中立
位置に復帰させることができる。この間、舵取制御部３
は、発進操作を行わせないために所定の警報を発するよ
うにしてもよく、更には、ブレーキ装置を動作させて強
制ブレーキを加え、発進操作が行えなくなるようにして
もよい。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る自動車の
舵取装置においては、舵取制御部と、これのフェイルセ
ーフ動作をなす補助制御部とに共通して与えられる操舵
角信号を利用し、補助制御部に直接与えられる操舵角信
号と、舵取制御部での使用のために一旦Ａ／Ｄ変換さ
れ、これをＤ／Ａ変換して得られるアナログ信号との比
較により舵取制御部の異常診断を行うから、簡素な構成
にて確実な異常診断が可能となり、舵取り不能の発生を
確実に防止することができる。

【００５８】更に加えて、舵取制御部からの電源供給に
より動作する操舵角センサと、補助制御部からの電源供
給により動作する操舵角センサとを備えたから、舵取制
御部又は補助制御部の故障時においても少なくとも一方
の操舵角センサの検出が有効となり、操舵不能に陥るこ
とがない等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車の舵取装置の全体構成を示
すブロック図である。

【図２】操舵モータの構成を示す縦断面図である。

【図３】反力モータの取り付け位置近傍の縦断面図であ
る。

【図４】図３のIV−IV線による横断面図である。

【図５】舵取制御部及び補助制御部の要部の構成を示す
ブロック図である。

【図６】舵取制御部の動作内容を示すフローチャートで
ある。

【図７】補助制御部の動作内容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 ３ 舵取制御部 ４ 補助制御部 ５ 車速センサ ６ ヨーレートセンサ ７ 横加速度センサ 10 車輪 11 舵取軸 13 タイロッド 16 タイロッド変位センサ 17 軸力センサ 23 操舵角センサ 24 操舵角センサ 33 Ａ／Ｄ変換器 34 Ｄ／Ａ変換器 Ｍ₁ 操舵モータ Ｍ₂ 反力モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 靖一 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舵取機構と機械的に連結されていない操
   舵手段と、該操舵手段の操作位置を表す操舵角信号をＡ
   ／Ｄ変換して得られたディジタル信号を用い、前記舵取
   機構に操舵力を加える操舵モータに制御信号を出力する
   舵取制御部と、該舵取制御部のフェイルセーフ動作をな
   す補助制御部とを備える自動車の舵取装置において、前
   記舵取制御部は、前記ディジタル信号をＤ／Ａ変換する
   手段と、この変換により得られたアナログ信号を前記補
   助制御部へ入力する手段とを備え、前記補助制御部は、
   これに入力される前記操舵角信号と、前記舵取制御部か
   ら入力されるアナログ信号とを比較する手段と、この比
   較結果に基づいて前記舵取制御部の異常を診断する手段
   とを備えることを特徴とする自動車の舵取装置。
2. 【請求項２】 前記舵取制御部からの電源供給により動
   作し、操舵角信号を出力する第１の操舵角センサと、前
   記補助制御部からの電源供給により動作し、操舵角信号
   を出力する第２の操舵角センサとを備える請求項１記載
   の自動車の舵取装置。