JPH06227420A - 後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、電動モータで後輪操舵を行う場合
のイニシャルチェックが効果的に行われるようにした後
輪操舵装置を提供することを目的とする。 【構成】前輪11はステアリング12によって操舵され、後
輪14は後輪操舵機構15によって舵角制御される。ステア
リングセンサ13および車速センサ25からの信号に基づい
て、電子制御ユニット22は後輪操舵目標を算出し、これ
によりメインモータ16を制御して後輪操舵する。メイン
モータ16の回転軸に電磁クラッチ機構21により選択的に
結合されるようにして、フェールセーフ用のサブモータ
17が設けられている。そして、電子制御ユニット22にお
いては、メインモータ16およびサブモータ17、さらに電
磁クラッチ機構21を制御すると共に、前記モータ16、17
の回転状況並びに電流によって、メインモータ16、サブ
モータ17、もしくは電磁クラッチ機構21のチェックが行
われるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車の４輪操舵装
置に係るものであり、特に後輪を電動モータによって操
舵するようにした後輪操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の４輪操舵装置にあっては、前輪
の操舵角を制御するステアリングの操作角度を検出する
と共に、そのときに車両走行速度を検出し、ステアリン
グ操舵角および車両走行速度に基づいて後輪の目標操舵
角を算出している。そして、この算出された後輪の目標
操舵角情報に基づいて、後輪の操舵機構を駆動制御する
もので、この後輪操舵機構に対応して設けられた後輪操
舵角センサからの検出信号と算出された後輪目標操舵角
との対応で、精度の高い後輪操舵が行われるようにして
いる。

【０００３】この様な後輪操舵装置において、後輪操舵
機構の駆動源としては油圧機構等が考えられているもの
であるが、電子制御ユニット等からの指令に基づいて簡
単に制御できるように、電動モータによって後輪操舵す
ることが考えられている。この様な電動モータを用いて
構成される後輪操舵機構にあっては、操舵用のメインモ
ータによってウォームギアを回転させると共に、このウ
ォームギアによってウォームホイールを回転させるよう
にするもので、このウォームホイールに同軸に設定され
たピニオンギアによって後輪を操舵するラック機構を駆
動するようにしている。

【０００４】この様な構成の後輪操舵機構にあっては、
メインモータの位置決め制御によって後輪操舵制御が行
われるものであるため、このメインモータの役割は非常
に重要である。したがって、このメインモータの故障に
対してのフェールセーフが当然必要となるものであり、
その１つのフェールセーフ手段としてサブモータを設置
することが考えられる。

【０００５】具体的には、メインモータの回転軸とサブ
モータの回転軸とを電磁クラッチ機構によって結合させ
るようにするもので、メインモータが故障したような場
合には、電磁クラッチ機構をオンして、サブモータの回
転軸とメインモータの回転軸とを接続して、サブモータ
によってメインモータが回転されるようにする。そし
て、メインモータが回転されないような場合において
も、サブモータによって後輪操舵が行われるようにす
る。

【０００６】したがって、この様なサブモータをフェー
ルセーフのために使用するように構成した場合において
は、サブモータの動作状態と共に、電磁クラッチ機構が
正常に動作するか否かが非常に重要なチェック事項とな
るものであり、後輪操舵システムを立ち上げた時点でこ
れらのイニシャルチェックを行う必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、メインモータおよびサブモ
ータによって後輪操舵機構を構成するようにした場合、
この後輪操舵機構を構成する構成要素が正常であるか否
かのイニシャルチェックが効果的に実行され、後輪操舵
の信頼性が確実に確保されるようにする後輪操舵装置を
提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る後輪操舵
装置は、歯車機構を介して後輪を操舵するメインモータ
と、このメインモータの回転軸に設定されたクラッチ機
構と、このクラッチ機構を介して前記メインモータと選
択的に結合されるサブモータとによって後輪操舵が行わ
れるようにするもので、前記メインモータ、クラッチ機
構、さらにサブモータを選択的に制御し、その制御状態
に対応したメインモータさらにサブモータの作動状態を
検出すると共に、その検出状態の判別結果に基づいて前
記サブモータ、クラッチ機構、もしくはメインモータの
不良を判別する電子制御ユニットとを備えて構成され
る。

【０００９】

【作用】この様に構成される後輪操舵装置においては、
電子制御ユニットからの指令によってメインモータ、サ
ブモータ、さらにクラッチ機構に対して動作指令が与え
られるもので、その動作指令状態に対応してメインモー
タさらにサブモータの回転状態さらに電流等が検出さ
れ、これらのモータ回転状態と共にモータ電流の検出値
に基づいてメインモータ、サブモータもしくはクラッチ
機構の不良が判定されるようにする。この様な判定動作
は、後輪操舵システムを立ち上げたときに行われるよう
になるもので、後輪操舵機構を構成するメインモータ、
サブモータ、さらにクラッチ機構が正常であると判定さ
れたときに、正常な後輪操舵制御が実行されることが確
認され、充分に信頼性の高い４輪操舵装置が得られるよ
うになる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は４輪操舵装置の構成を示すもので、自
動車の前輪11は運転者の操作するステアリング12によっ
て操舵されるもので、このステアリング12に対しては、
その操舵角を検出するステアリングセンサ13が設けられ
ている。

【００１１】また、後輪14は後輪操舵機構15によって操
舵されるようになっているもので、この後輪操舵機構15
はメインモータ16およびサブモータ17を備える。メイン
モータ16の回転軸の回転は、減速歯車機構18を介してピ
ニオンギア19に伝達され、このピニオンギア19によって
ラック20が動作されて、後輪14が操舵駆動されるように
なっている。

【００１２】サブモータ17の回転軸は、電磁クラッチ機
構21を介してメインモータ16の回転軸に選択的に接続さ
れるようになっている。そして、例えばメインモータ16
が故障等によって使用不能となったときに、電磁クラッ
チ機構21を接続し、サブモータ17によって後輪14の操舵
が行われるようにしている。

【００１３】この様な後輪操舵機構15を構成するメイン
モター16およびサブモータ17、さらに電磁クラッチ機構
21は、電子制御ユニット22からの指令によって動作制御
されるものであり、この電子制御ユニット22に対して
は、後輪操舵機構15に設けられた後輪舵角センサ23から
の出力信号と共に、操舵用のメインモータ16のモータ回
転角センサ24からの検出信号が供給される。電子制御ユ
ニット22には、さらにステアリングセンサ13からの前輪
操舵信号が供給され、さらにこの車両の例えば前輪11の
回転速度を検出する車速センサ25からの検出車速信号が
電子制御ユニット22に入力される。

【００１４】この様な４輪操舵装置にあっては、電子制
御ユニット22において車速センサ25で検出される車両の
走行速度と共に、ステアリングセンサ13からの前輪操舵
角信号に基づいて、後輪14の目標操舵角が算出される。
そして、この目標操舵角に対応して後輪操舵機構15のメ
インモータ16を回転駆動し、後輪14の舵角が目標操舵角
に設定されるようにしている。この場合、この後輪14の
舵角は後輪舵角センサ23によって検出され、電子制御ユ
ニット22において確認される。

【００１５】この様な後輪操舵制御は、メインモータ16
が正常に動作するものであることが確認された状態で実
行されるもので、この様な正常動作に際しては、電磁ク
ラッチ機構21がオフ状態に設定され、サブモータ17の回
転が減速歯車機構18に伝達されることなく、後輪操舵が
メインモータ16によってのみ行われるようにする。

【００１６】電子制御ユニット22においては、この様な
後輪操舵制御と共に、後輪操舵機構15が正常に作動する
か否かをチェックするイニシャルチェック動作が実行さ
れるもので、このイニシャルチェックによってメインモ
ータ16と共に、サブモータ17および電磁クラッチ機構21
が正常に動作するものであるか否かを判定し、正常動作
が確認された後に、後輪操舵制御が実行されるようにす
る。

【００１７】図２ないし図７を用いて、このイニシャル
チェックの処理の流れを説明する。まず、図２の処理が
例えばイグニッションスイッチの投入と共にスターとさ
れるもので、このイニシャル状態においてステップ101
でメインモータ16と共にサブモータ17を停止設定し、さ
らに電磁クラッチ機構21をオフして、サブモータ17の回
転軸とメインモータ16の回転軸とが切り離されるように
する。そして、ステップ102 で時間カウンタをクリアす
る。

【００１８】ステップ103 では、車速センサ25からの検
出信号によって、車速が“０”であるか否かを判定し、
車速が“０”でない場合にはステップ104 で改めてサブ
モータ17を停止設定すると共に、ステップ105 で時間カ
ウンタをクリアしてステップ103 に戻る。

【００１９】ステップ103 で車速の“０”が確認された
ならば、ステップ106 でサブモータ17を回転させると共
に、ステップ107 でこのサブモータ17が立ち上がるまで
の時間を、時間カウンタの計数値を監視することで待
つ。そして、サブモータ17の回転が立ち上がったことが
確認された状態でステップ108 でサブモータ17の電流を
検出し、ステップ109 でこのサブモータ電流が無負荷状
態の範囲にあるか否かを判定する。

【００２０】この様な処理過程の途中において車速
“０”の状態でなくなった場合には、これをステップ10
3 で判定してステップ104 およびステップ105 の処理を
行い、そして車速が“０”に戻った時点で再度ステップ
106 および107 の処理を繰り返すもので、これはイニシ
ャルチェック中にサブモータ17等の異常による後輪14の
異常動作を避けるために、車速“０”の状態でイニシャ
ルチェックが行われるようにするためである。

【００２１】ステップ109 におけるサブモータ電流の判
定は、ステップ101 において電磁クラッチ機構21がオフ
された状態で、サブモータ17と減速歯車機構18とが正常
に切断されているならば、当然サブモータ17が無負荷状
態にあるもので、このステップ109 においてこのチェッ
クを行うようになる。

【００２２】ステップ109 において、サブモータ17が無
負荷状態ではないと判定されたならば、図３のステップ
110 に進む。このステップ110 においては、検出された
サブモータ17の電流を設定されたしきい値１と比較し、
このしきい値１より大きいと判定されたときは、サブモ
ータ17がショートしていると判定して、ステップ111で
サブモータショートのフラグを設定する。

【００２３】このフラグが設定されたならば、図４のス
テップ112 に進んでサブモータ17を停止させ、ステップ
113 で電磁クラッチ機構21をオフして、この処理が終了
される。電子制御ユニット22においては、このサブモー
タショートのフラグに基づいて、運転者に対してその警
告を発するようになる。

【００２４】ステップ110 においてサブモータ17の電流
が設定されたしきい値１以下であることが確認されたな
らば、ステップ114 でこの電流が“０”であるか否かを
判定する。そして、このステップ114 でサブモータ電流
が“０”であると判定されたならば、このサブモータ17
は断線しているものと認識して、ステップ115 でサブモ
ータ断線のフラグを設定し、図４のステップ112 に進
む。

【００２５】ステップ114 でサブモータ17の電流が
“０”でないと判定されたならば、ステップ116 でメイ
ンモータ16の回転速度を検出し、それが“０”であるか
否かを判定する。このメインモータ16の回転速度が“０
でない場合には、電磁クラッチ機構21が繋がっているこ
とを認識して、ステップ117 でクラッチ切り離し不能の
フラグを設定して、図４のステップ112 に進む。

【００２６】この様な処理は、電磁クラッチ機構21の切
り離しが正常に行われなければ、サブモータ17が減速歯
車機構18に結合され、回転されているサブモータ17によ
ってメインモータ16が同時に回転されて、モータ回転角
センサ24で検出されるメインモータ16の回転速度が
“０”でなくなることに起因して行われる。

【００２７】ステップ116 でメインモータ16の回転速度
が“０”であることが確認されたならば、サブモータ17
の劣化が確認されるもので、ステップ118 でサブモータ
劣化のフラグを設定して、図４のステップ112 に進む。

【００２８】図２のステップ109 においてサブモータ17
の電流が無負荷状態と認められる範囲にあると判定され
たときは、サブモータ17の無負荷時駆動は正常と判断さ
れるもので、図４のステップ119 に進んでサブモータ17
の停止制御を行う。

【００２９】ステップ120 においては車速が“０”であ
るか否かの判定を行うもので、車速が“０”と判定され
たならばステップ121 に進んで電磁クラッチ機構21をオ
ンする。この様にして、サブモータ17とメインモータ16
の回転軸の相互が接続された状態とされたならば、ステ
ップ122 に進んでサブモータ17を回転させ、次のステッ
プ123 でサブモータ17の回転立上がりを待つ。この処理
の間に、車速が“０”でなくなったときは、ステップ12
0 からステップ124 に進んで電磁クラッチ機構21をオフ
すると共に、ステップ125 でサブモータ17およびメイン
モータ16を停止制御し、ステップ126 で時間カウンタを
クリアした後、ステップ120 に戻る。

【００３０】ステップ123 でサブモータ17立上がりが確
認されたならば、メインモータ16に対して取り付けられ
ているモータ回転角センサ24を読み、ステップ127 にお
いてメインモータ16の回転速度が正常範囲にあるか否か
を判定する。ステップ127 において、メインモータ16の
回転速度が正常範囲の外であると判定されたときは、ス
テップ128 に進んでメインモータ16の回転速度が“０”
であるか否かを判定するもので、このモータ回転速度が
“０”と判定されたときは、電磁クラッチ機構21の接続
不能と判断して、ステップ129 でそのフラグを設定す
る。そして、ステップ112 でサブモータ17を停止制御す
る。

【００３１】ステップ128 でメインモータ16の回転速度
が“０”ではないと判定されたときは、電磁クラッチ機
構21の接続が充分に達成されていないと判断されるもの
で、ステップ130 で電磁クラッチ機構21の接続不良のフ
ラグを設定し、ステップ112に進む。

【００３２】ステップ127 でメインモータ16の回転速度
が正常範囲と判定されたときは、サブモータ16の動作並
びに電磁クラッチ機構21の接続状態が正常と認識される
もので、このときにはステップ131 でサブモータ16の停
止制御を行う。

【００３３】その後、図５のステップ132 に進んで電磁
クラッチ機構21をオフし、その後ステップ133 で車速が
“０”であるか否かを判定する。そして、車速が“０”
と判定されたならば、ステップ134 でメインモータ16を
回転させ、ステップ135 でこのメインモータ16の回転立
上がりを待った後、ステップ136 に進み、モータ回転速
度がメインモータ16である場合における正常範囲にある
か否かを判定する。

【００３４】このステップ136 において、メインモータ
16の回転速度が正常範囲の外にあると判定されたときは
図６のステップ137 に進むもので、このステップ137 に
おいてはメインモータ16の電流を設定されたしきい値２
と比較し、モータ電流がしきい値２より大きいと判定さ
れたときは、このメインモータ16がショートしていると
判定して、ステップ138 でメインモータショートのフラ
グを設定する。

【００３５】ステップ137 においてメインモータ16の電
流がしきい値２より小さいと判定されたときは、ステッ
プ139 に進んでこのモータ電流が“０”であるか否かを
判定する。そして、モータ電流が“０”と判定されたと
きは、メインモータ16が断線しているものと認定し、ス
テップ140 に進んでメインモータ断線のフラグを設定す
る。メインモータ16の電流がを０”ではないと判定され
たときは、メインモータ16がロックしているものと認定
し、ステップ141 でメインモータロックのフラグを設定
する。

【００３６】ステップ136 おいて、メインモータ16の回
転速度が正常範囲と判定されたときは、ステップ142 で
そのときの車速が“０”であるか否かを判定しするもの
で、車速“０”と判定されたときは、ステップ143 でメ
インモータ16を回転させるようにすると共に、ステップ
144 でサブモータ17をメインモータ16とは逆の方向に回
転させるもので、次のステップ145 でこのサブモータ17
の立上がり時間を待機する。

【００３７】ステップ142 で車速が“０”でないと判定
されたときは、ステップ146 に進んでメインモータ16と
共にサブモータ17を停止させ、ステップ147 で時間カウ
ンタをクリア後、ステップ142 に戻る。

【００３８】ステップ145 でサブモータ17の回転立上が
り時間の経過が確認されたならば、図７のステップ148
に進む。このステップ148 においては、メインモータ16
の回転速度を監視しているもので、このモータの回転速
度が減少したが否かを判定する。すなわち、ステップ13
2 の処理において電磁クラッチ機構21のオフ制御が正常
に実行されていれば、メインモータ16と逆の方向にサブ
モータ17が回転されても、メインモータ16の回転速度を
減少させることはないので、メインモータ16の回転速度
が減少されない場合には、電磁クラッチ機構21が正常に
動作していることが認識される。

【００３９】したがって、この様な場合にはステップ14
9 に進んで後輪14の舵角を中立位置に戻すと共に、ステ
ップ150 でメインモータ16およびサブモータ17を停止
し、さらにステップ151 で電磁クラッチ機構21のオフを
確認して、後輪操舵の初期状態を設定する。そして、ス
テップ152 で後輪操舵が実行されるようにする。

【００４０】ステップ148 においてメインモータ16の回
転速度の減少が判定されたならば、逆に電磁クラッチ機
構21の切り離しが正常に行われていないことが確認され
る。したがって、ステップ153 でクラッチ切り離し不能
のフラグを設定すると共に、ステップ154 でメインモー
タ16およびサブモータ17を停止させ、ステップ155 で電
磁クラッチ機構21をオフしてこの処理が終了される。

【００４１】図６のステップ138 、141 および149 にお
いてそれぞれ所定のフラグが設定された後においてもス
テップ154 に進むもので、ステップ154 および155 でモ
ータ16および17を停止すると共に電磁クラッチ機構21を
オフするものであり、この場合同時に運転者に対して警
告が発生されるようにする。

【００４２】以上のような電子制御ユニット22における
処理によって、後輪操舵機構15を制御するメインモータ
16およびサブモータ17と共に、この両者を選択的に結合
するようになる電磁クラッチ機構21の動作状態をそれぞ
れ判定できるものであり、電動モータを使用した後輪操
舵装置の信頼性が著しく向上される。また。このイニシ
ャルチェックにおける時間の測定は、電子制御ユニット
22を構成するようになるＣＰＵの割り込みによって実現
できるものである。

【００４３】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る後輪操舵装
置によれば、メインモータおよびサブモータによって後
輪操舵機構を構成する場合に、この後輪操舵機構を構成
する構成要素、具体的にはメインモータ、サブモータ、
さらにこれらを結合する電磁クラッチ機構等が正常に動
作するか否かのイニシャルチェックが効果的に実行され
るもので、後輪操舵の信頼性が確実に確保されるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る自動車の後輪操舵装
置を説明するための構成図。

【図２】上記実施例の電子制御ユニットにおけるイニシ
ャルチェックの処理の流れを説明するフローチャート。

【図３】上記処理の流れに続く処理の流れを説明するフ
ローチャート。

【図４】さらに図３の処理の流れに続く処理の流れを説
明するフローチャート。

【図５】さらに図４の処理の流れに続く処理の流れを説
明するフローチャート。

【図６】さらに図５の処理の流れに続く処理の流れを説
明するフローチャート。

【図７】さらに図６の処理の流れに続く処理の流れを説
明するフローチャート。

【符号の説明】 11…前輪、12…ステアリング、13…ステアリングセン
サ、14…後輪、15…後輪操舵機構、16…メインモータ、
17…サブモータ、18…減速歯車機構、21…電磁クラッチ
機構、22…電子制御ユニット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯車機構を介して後輪を操舵するメイン
   モータと、 このメインモータの回転軸に設定されたクラッチ機構
   と、 このクラッチ機構を介して前記メインモータと選択的に
   結合されるサブモータと、 前記メインモータ、クラッチ機構、さらにサブモータを
   選択的に制御し、その制御状態に対応したメインモータ
   さらにサブモータの作動状態を検出すると共に、その検
   出状態の判別結果に基づいて前記メインモータ、クラッ
   チ機構、もしくはメインモータの不良を判別する電子制
   御ユニットと、 を具備したことを特徴とする後輪操舵装置。
2. 【請求項２】 前記電子制御ユニットは、 前記メインモータを停止した状態で前記クラッチ機構を
   オフし、前記サブモータを回転させると共に、このサブ
   モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段で検出された前記サブモータ電流が無
   負荷範囲にあるか否かを判定する無負荷判定手段と、 前記サブモータ電流が無負荷範囲にないことが判定され
   たときに、このサブモータ電流値に基づいてサブモータ
   あるいは前記クラッチ機構の不良を判定する第１の判定
   手段と、 前記無負荷判定手段で前記サブモータ電流が無負荷範囲
   内にあると判定されたときに前記サブモータを停止させ
   ると共に前記クラッチ機構をオンし、前記メインモータ
   の回転速度が正常範囲にあるか否かを判定するた第１の
   メインモータ回転速度判定手段と、 この第１のメインモータ回転速度判定手段で前記メイン
   モータ回転速度が正常範囲外と判定された状態で、前記
   クラッチ機構の不良を判定する第２の判定手段と、 前記メインモータの回転速度が正常範囲と判定されたと
   きに前記クラッチ機構をオフすると共に前記メインモー
   タを回転させ、このメインモータの回転速度が正常範囲
   にあるか否かを判定する第２のメインモータ回転速度判
   定手段と、 この第２のメインモータ回転速度判定手段で正常範囲外
   と判定されたときにメインモータの電流値に基づき、メ
   インモータの不良を判定する第３の判定手段と、 前記第２のメインモータ回転速度判定手段で正常範囲と
   判定されたときに前記サブモータを逆向きに回転させ、
   前記メインモータの回転速度の減少を判別して前記クラ
   ッチ機構の不良を判定する第４の判定手段と、 前記第２のメインータ回転速度判定手段で正常範囲と判
   定されたときに前記サブモータを逆向きに回転させ、前
   記メインモータの回転速度が減少しないことを判別して
   後輪操舵が正常と判定する正常判定手段と、 を含み構成されるようにした請求項１記載の後輪操舵装
   置。