車両用操舵装置
【課題】 簡素な構成にて、高い信頼性を確保することのできるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】 車両１は、各車輪３から機械的に分離されたステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じて車両１のヨーモーメントを制御するステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１１を備える。各車輪３は、その舵角の変更が不能に設けられ、車両用操舵装置１１は、各車輪３に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置１２と、及び該各車輪３における制動力を各車輪３毎に制御可能な制動力制御装置１３とを有して構成される。そして、車両用操舵装置１１は、各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力を該各車輪３毎に制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。
【解決手段】 車両１は、各車輪３から機械的に分離されたステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じて車両１のヨーモーメントを制御するステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１１を備える。各車輪３は、その舵角の変更が不能に設けられ、車両用操舵装置１１は、各車輪３に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置１２と、及び該各車輪３における制動力を各車輪３毎に制御可能な制動力制御装置１３とを有して構成される。そして、車両用操舵装置１１は、各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力を該各車輪３毎に制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の各車輪から機械的に分離されたステアリング（ハンドル）を備え、該ステアリングに対するステアリング操作に応じて車両のヨーモーメントを制御、即ち操舵機能を行う所謂ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が提案されている。
【０００３】
ところで、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置は、いうまでもなく車両の操舵機能という本質的且つ重要な機能を電気制御システムに置換えるものである。従って、その要求される信頼性の水準もまた、一層高くなるのが必然である。そのため、こうしたステアバイワイヤ式の車両用操舵装置においては、従来より、その電子制御系を多重化する（例えば、特許文献１参照）、或いは非常用の機械的伝達機構を備える（例えば、特許文献２参照）等、その信頼性の向上を図るべく、様々な対策がなされている。
【特許文献１】特開２００３−２００８４０号公報
【特許文献２】特開２００２−１４５０９８号公報
【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、上記第１の従来例のごとく、電子制御系を多重化する構成とした場合、システムが複雑になるとともに、その製造コストも極めて高いものとなる。また、上記第２の従来例に至っては、車輪とステアリングとが機械的に分離されたことによる高い設計自由度等といった、ステアバイワイヤの利点を大きく阻害することになり、いずれの場合もその弊害のあるものとなっていた。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡素な構成にて、高い信頼性を確保することのできるステアバイワイヤ式の車両用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】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、舵角を変更不能に設けられた複数の車輪と、該各車輪から機械的に分離されたステアリングと、前記各車輪に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置と、前記各車輪における制動力を該各車輪毎に制御可能な制動力制御装置とを備え、前記ステアリングに入力されるステアリング操作に応じて前記各車輪に対する駆動力分配及び該各車輪の制動力配分を変化させることにより、車両のヨーモーメントを制御する車両用操舵装置であることを要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、駆動力分配装置又は制動力制御装置に何らかの異常が発生し、各車輪の何れかについてその駆動力制御又は制動力制御が不能となった場合であっても、その他の車輪における駆動力制御及び制動力制御により、車両のヨーモーメントを制御、即ちその進行方向を変更することができる。そして、更に駆動力分配装置又は制動力制御装置の何れかが完全に停止した場合であっても、その他方の制御（駆動力分配装置が停止した場合には制動力配分制御、制動力制御装置が停止した場合には、駆動力配分制御）により、その進行方向を変更することができる。
【０００８】
つまり、車両の各車輪に伝達される駆動力、及び該各車輪における制動力をそれぞれ該各車輪毎に制御することで、極めて高い冗長性を確保することができる。従って、電子制御系の多重化によるシステムの複雑化及びコスト上昇や、非常用の機械的伝達機構を設けることによる設計自由度の低下等を招くことなく、簡素な構成にて高い信頼性を確保することができる。また、各車輪の舵角を変更しないことで、仮に、駆動力分配装置及び制動力制御装置の両方が完全に停止した場合であっても、最低限、車両を直進状態とすることだけは確保することができる。加えて、ラックシャフト等、車輪の舵角を変更するための転舵機構が不要であることから、ステアバイワイヤの利点を一層高めることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記駆動力分配装置及び制動力制御装置における異常の発生を前記各車輪毎に検出可能な異常検出手段を備え、前記異常の発生が検出された場合には、該異常の発生が検出された車輪及びそれに対応する反対側の車輪について、前記駆動力の分配制御又は前記制動力の配分制御のうち該異常が検出された方の制御を停止すること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、異常発生時においても、左右の旋回時における反応の差異を抑制することができ、これにより運転者の不安感を和らげることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡素な構成にて、高い信頼性を確保することが可能なステアバイワイヤ式の車両用操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を四輪駆動車の車両用操舵装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両１は、エンジン２の駆動力をその前輪３ｆ（３ｆＲ，３ｆＬ）及び後輪３ｒ（３ｒＲ，３ｒＬ）に伝達可能な四輪駆動車であり、エンジン２の片側に組み付けられたトランスアクスル４には、一対のフロントアクスル５、及びプロペラシャフト６が連結されている。また、プロペラシャフト６は、リヤディファレンシャル７に連結されており、同リヤディファレンシャル７には一対のリヤアクスル８が連結されている。そして、エンジン２の駆動力は、各フロントアクスル５、並びにプロペラシャフト６及び各リヤアクスル８を介して、それぞれ各フロントアクスル５に連結された前輪３ｆ（３ｆＲ，３ｆＬ）、及び各リヤアクスル８に連結された後輪３ｒ（３ｒＲ，３ｒＬ）へと伝達されるようになっている。
【００１３】
また、車両１は、各車輪３から機械的に分離されたステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じて車両１のヨーモーメントを制御するステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１１を備えている。
【００１４】
ここで、本実施形態では、車両１の各車輪３は、その舵角の変更が不能に設けられている。そして、車両用操舵装置１１は、ステアリング操作に応じた各車輪３の舵角変更を行うことなく、該各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力を該各車輪３毎に制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。
【００１５】
詳述すると、図２に示すように、車両１の前輪３ｆに伝達する駆動力Ｆdrの一方を他方よりも大とすることで、その前輪３ｆには、進行方向に対して車両１を同前輪３ｆと反対側（右前輪３ｆＲの場合には左側、左前輪３ｆＬの場合には右側）に旋回させる力Ｆf´が作用する。また、後輪３ｒに伝達する駆動力Ｆdrの一方を他方よりも大とすることで、その後輪３ｒには、進行方向に対して車両１を同後輪３ｒ側（右後輪３ｒＲの場合には右側、左後輪３ｒＬの場合には左側）に旋回させる力Ｆr´が作用する。
【００１６】
一方、前輪３ｆに加える制動力Ｆbkの一方を他方よりも大とすることで、その前輪３ｆには、進行方向に対して車両１を同前輪３ｆ側（右前輪３ｆＲの場合には右側、左前輪３ｆＬの場合には左側）に旋回させる力Ｆｆ´が作用する。また、後輪３ｒの制動力Ｆbkの一方を他方よりも大とすることで、その後輪３ｒには、進行方向に対して車両１を同後輪３ｒと反対側（右後輪３ｒＲの場合には左側、左後輪３ｒＬの場合には右側）に旋回させる力Ｆｒ´が作用する。
【００１７】
即ち、左前輪３ｆＬの作用点（接地面の中心）ＰfLと車両１の重心Ｐ０とを結ぶ直線を直線ＮfLとし、重心Ｐ０を通る車両前後方向の直線Ｎnと上記直線ＮfLとの挟み角をθfLとすれば、左前輪３ｆＬに加えられた駆動・制動力（駆動力又は制動力）ＦfLの車両旋回成分ＦfL´は、次の式（１）により表すことができ、
ＦfL´＝ＦfL×sin（θfL） ・・・（１）
左前輪３ｆＬ側のトレッドをＷfLとすれば、この車両旋回成分ＦfL´により発生する重心Ｐ０周りのヨーモーメントＭfLは、次の式（２）に表すことができる。
【００１８】
ＭfL＝（ＷfL／sin（θfL））×（ＦfL×sin（θfL））＝ＷfL×ＦfL ・・・（２）
同様に、他の各車輪３（３ｆＲ，３ｒＬ，３ｒＲ）についても、これら各車輪３（３ｆＲ，３ｒＬ，３ｒＲ）の作用点ＰfR，ＰrL，ＰrRと重心Ｐ０とを結ぶ直線をそれぞれ直線ＮfR，ＮrL，ＮrRとし、車両前後方向の直線Ｎnとの挟み角をθfR，θrL，θrRとすれば、その駆動・制動力ＦfR，ＦrL，ＦrRの車両旋回成分ＦfR´，ＦrL´，ＦrR´は、次の式（３）〜（５）に表すことができ、
ＦfR´＝ＦfR×sin（θfR） ・・・（３）
ＦrL´＝ＦrL×sin（θrL） ・・・（４）
ＦrR´＝ＦrR×sin（θrR） ・・・（５）
これら各車輪３（３ｆＲ，３ｒＬ，３ｒＲ）側のトレッドをＷfR，ＷrL，ＷrRとすれば、その車両旋回成分ＦfR´，ＦrL´，ＦrR´により発生する重心Ｐ０周りのヨーモーメントＭfR，ＭrL，ＭrRは、次の式（６）〜（８）に表すことができる。
【００１９】
ＭfR＝ＷfR×ＦfR ・・・（６）
ＭrL＝ＷrL×ＦrL ・・・（７）
ＭrR＝ＷrR×ＦrR ・・・（８）
そして、車両１の各車輪３に加えた駆動・制動力ＦfL，ＦfR，ＦrL，ＦrRに基づき発生するヨーモーメントＭは、上記の式（２）及び（６）〜（８）により、次の式（９）に表すことができる。
【００２０】
Ｍ＝ＭfL＋ＭfR＋ＭrL＋ＭrR ・・・（９）
従って、例えば、同図に示すごとく、右側の車輪３（右前輪３ｆＲ及び右後輪３ｒＲ）に制動力Ｆbkを加え、左側の車輪３（左前輪３ｆＬ及び左後輪３ｒＬ）に駆動力Ｆdrを加えることで、車両１を進行方向右側に大きく旋回させるヨーモーメントを発生させることができる。そして、車両用操舵装置１１は、こうした各車輪３における駆動力Ｆdr及び制動力Ｆbkを該各車輪３毎に制御、即ち駆動力分配及び制動力配分を制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。
【００２１】
さらに詳述すると、図１に示すように、本実施形態の車両１は、各車輪３に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置１２と、及び該各車輪３における制動力を各車輪３毎に制御可能な制動力制御装置１３とを備えている。本実施形態では、各フロントアクスル５には、電磁クラッチ（図示略）の係合力変化に基づいて、その対応する車輪３に伝達される駆動力を可変可能なトルクカップリング１５ａ〜１５ｄが設けられており、これら各トルクカップリング１５ａ〜１５ｄは、駆動ＥＣＵ１６によりその作動が制御されている。また、各車輪３には、油圧式のブレーキ装置１７ａ〜１７ｄが設けられており、これら各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄの発生する制動力は、制動ＥＣＵ１８により各車輪３毎に制御されている。尚、本実施形態では、各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄの油圧伝達系には、該各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄに供給されるフルード流量を制御可能な電磁弁（図示略）が設けられており、制動ＥＣＵ１８は、これら各電磁の作動を制御することにより、各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄの発生する制動力を各車輪３毎に制御する。
【００２２】
即ち、本実施形態では、上記各トルクカップリング１５ａ〜１５ｄ及び駆動ＥＣＵ１６により駆動力分配装置１２が構成され、各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄ及び制動ＥＣＵ１８により制動力制御装置１３が構成されている。
【００２３】
また、本実施形態の車両用操舵装置１１は、ステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じたヨーモーメントを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算する操舵ＥＣＵ２０を備えている。そして、上記駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３は、それぞれ、この操舵ＥＣＵ２０の出力する駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcに基づいて、各車輪３に対する駆動力分配の可変制御（駆動力配分制御）、及び各車輪３における制動力の可変制御（制動力配分制御）を実行する。即ち、本実施形態では、車両用操舵装置１１は、ステアリング１０、上記駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３、並びにこの操舵ＥＣＵ２０により構成されている。尚、通常の駆動・制動機能については、それぞれ駆動ＥＣＵ１６及び制動ＥＣＵ１８にて制御されており、これら各ＥＣＵは、操舵ＥＣＵ２０の出力する駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcに基づく操舵制御成分をその駆動・制動制御成分に重畳することにより、駆動力配分制御及び制動力配分制御を実行する。
【００２４】
詳述すると、本実施形態では、操舵ＥＣＵ２０には、複数のセンサが接続されており、操舵ＥＣＵ２０は、これら各センサにより検出される各種車両状態量に基づいてステアリング操作に応じたヨーモーメントを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算する。具体的には、ステアリング１０が連結されたステアリングシャフト２１には、操舵角センサ２２及びトルクセンサ２３が設けられており、操舵ＥＣＵ２０は、これら操舵角センサ２２及びトルクセンサ２３の出力信号に基づいて、ステアリング１０の操舵角θs及び操舵速度ωs、並びに該ステアリング１０に入力される操舵トルクτを検出する。また、各車輪３には、それぞれ車輪速センサ２４ａ〜２４ｄが設けられており、操舵ＥＣＵ２０は、これら各車輪速センサ２４ａ〜２４ｄの出力信号に基づいて各車輪３の車輪速Ｖw_a〜Ｖw_d、及び車速Ｖを検出する。更に、車両１には、図示しないアクセル開度センサ、ブレーキセンサ、ヨレイトセンサ及び加速度センサを備えており、操舵ＥＣＵ２０には、これら各センサにより検出されたアクセル開度信号Ｓa、ブレーキ信号Ｓbk、ヨーレイトＲy、並びに横方向加速度（横Ｇ）Ｇx及び前後方向加速度（前後Ｇ）Ｇyが入力される。そして、操舵ＥＣＵ２０は、上記のように検出された各種車両状態に基づいて、ステアリング操作に応じたヨーモーメントを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算する。
【００２５】
具体的には、操舵ＥＣＵ２０は、操舵角θs及び車速Ｖに基づく車両モデル演算により、目標ヨーレイトを演算する。そして、上記各種車両状態量に基づいて、その演算された目標ヨーレイトを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算し、その駆動力分配及び制動力配分を実現すべく、駆動ＥＣＵ１６に対する駆動力制御指令Ｓdrc及び制動ＥＣＵ１８に対する制動力制御指令Ｓbkcを出力する。そして、この駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcに基づき駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３が作動し、その駆動力分配及び制動力配分が変化することにより、車両１のヨーモーメントが制御されるようになっている。
【００２６】
また、本実施形態では、ステアリングシャフト２１には、ステアリング１０に操舵反力を付与するための反力アクチュエータ２５が設けられており、該反力アクチュエータ２５は、操舵ＥＣＵ２０によりその作動が制御されている。そして、操舵ＥＣＵ２０は、上記駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcの出力と併せて、車両状態に応じた最適な操舵反力を付与すべく、同反力アクチュエータ２５の作動を制御する（操舵反力制御）。尚、本実施形態では、操舵ＥＣＵ２０は、操舵トルクτ、操舵角θs及び車速Ｖ、並びに推定される路面反力に基づいて、上記操舵反力を演算する。そして、反力アクチュエータ２５の駆動源であるモータ（図示略）に対する駆動電力の供給を通じて同反力アクチュエータ２５の作動を制御する。
【００２７】
即ち、図３のフローチャートに示すように、操舵ＥＣＵ２０は、センサ値として上記各種車両状態量を取得すると（ステップ１０１）、先ず車両モデルに基づいて目標ヨーレイトを算出し（ステップ１０２）、続いてその目標ヨーレイトを発生されるための駆動力分配（駆動力制御演算、ステップ１０３）、及び制動力配分を演算する（制動力制御演算、ステップ１０４）。そして、駆動ＥＣＵ１６に対して駆動力制御指令Ｓdrcを出力し（ステップ１０５）、及び制動ＥＣＵ１８に対して制動力制御指令Ｓbkcを出力する（ステップ１０６）。次に、操舵ＥＣＵ２０は、ステアリング１０に付与する操舵反力を演算する（ステップ１０７）。そして、その演算された操舵反力を発生させるべく反力アクチュエータの作動を制御する（反力アクチュエータ駆動、ステップ１０８）。
【００２８】
（フェールセーフ制御）
次に、本実施形態の車両用操舵装置におけるフェールセーフ制御について説明する。
上述のように、本実施形態の車両用操舵装置１１は、各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力を該各車輪３毎に制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。従って、車両用操舵装置１１を構成する駆動力分配装置１２又は制動力制御装置１３に何らかの異常が発生し、各車輪３の何れかについてその駆動力制御又は制動力制御が不能となった場合であっても、その他の車輪３における駆動力制御及び制動力制御により、車両１のヨーモーメントを制御、即ちその進行方向の変更が可能である。そして、駆動力分配装置１２又は制動力制御装置１３の何れかが完全に停止した場合であっても、その他方の制御（駆動力分配装置１２が停止した場合には制動力配分制御、制動力制御装置１３が停止した場合には、駆動力配分制御）により、その進行方向の変更が可能である。
【００２９】
つまり、本実施形態の車両用操舵装置１１では、車両１の各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力をそれぞれ該各車輪３毎に制御することよって、既に極めて高い冗長性が確保されており、これにより、電子制御系の多重化や、非常用の機械的伝達機構を設けることなく高い信頼性が確保されている。また、各車輪３は、その舵角の変更が不能に設けられていることから、仮に、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３の両方が完全に停止した場合であっても、最低限、車両１を直進状態とすることだけはできるようになっている。
【００３０】
しかしながら、例えば、前輪３ｆ（右前輪３ｆＲ又は左前輪３ｆＬ）に対応するトルクカップリング１５ａ，１５ｂの何れか一方に異常が発生した場合に、その異常が発生した側の駆動力配分制御のみを停止するとすれば、左旋回時と右旋回時の反応に差異が生じ、ひいては運転者の不安感を助長するおそれがある。
【００３１】
この点を踏まえ、本実施形態の車両用操舵装置１１では、各車輪３の何れかについて、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３の異常が検出された場合には、その異常の発生が検出された車輪３に加えて、それに対応する反対側の車輪３（右前輪３ｆの場合、左前輪３ｆＬ）についても、その駆動力配分制御又は制動力配分制御のうち異常が検出された方の制御を停止する。そして、これにより、異常発生時においても、左右の旋回時における反応の差異を抑制するようになっている。
【００３２】
詳述すると、図１に示すように、本実施形態では、操舵ＥＣＵ２０は、各トルクカップリング１５ａ〜１５ｄの出力する駆動異常信号Ｓdrf_a〜Ｓdrf_d、各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄの出力する制動異常信号Ｓbkf_a〜Ｓbkf_dに基づいて、駆動力分配装置１２並びに制動力制御装置１３の異常をそれぞれ各車輪３毎に検出可能となっている。即ち、本実施形態では、操舵ＥＣＵ２０が異常検出手段を構成する。そして、その異常が発生した車輪３が前輪３ｆの何れかである場合には両前輪３ｆ、その異常が発生した車輪３が後輪３ｒの何れかである場合には両後輪３ｒについて、その駆動力配分制御又は制動力配分制御のうち異常が検出された方の制御を停止する。
【００３３】
具体的には、図４のフローチャートに示すように、操舵ＥＣＵ２０は、先ず、右前輪３ｆＲについて制動力制御装置１３の異常が発生したことを示す制動異常信号Ｓbkf_aの入力があるか否かを判定し（ステップ２０１）、同制動異常信号Ｓbkf_aの入力がない場合（ステップ２０１：ＮＯ）、続いて左前輪３ｆＬについて制動力制御装置１３の異常が発生したことを示す制動異常信号Ｓbkf_bの入力があるか否かを判定する（ステップ２０２）。そして、ステップ２０１において制動異常信号Ｓbkf_aの入力がある（ステップ２０１：ＹＥＳ）、又はステップ２０２において制動異常信号Ｓbkf_bの入力がある（ステップ２０２：ＹＥＳ）と判定した場合には、前輪３ｆについての制動力配分制御を停止する（ステップ２０３）。
【００３４】
一方、ステップ２０２において制動異常信号Ｓbkf_bの入力がないと判定した場合（ステップ２０２：ＮＯ）、操舵ＥＣＵ２０は、右後輪３ｒＲについて制動力制御装置１３の異常が発生したことを示す制動異常信号Ｓbkf_cの入力があるか否かを判定し（ステップ２０４）、同制動異常信号Ｓbkf_cの入力がない場合（ステップ２０４：ＮＯ）、続いて左後輪３ｒＬについて制動力制御装置１３の異常が発生したことを示す制動異常信号Ｓbkf_dの入力があるか否かを判定する（ステップ２０５）。そして、ステップ２０４において制動異常信号Ｓbkf_cの入力がある（ステップ２０４：ＹＥＳ）、又はステップ２０５において制動異常信号Ｓbkf_dの入力がある（ステップ２０５：ＹＥＳ）と判定した場合には、後輪３ｒについての制動力配分制御を停止する（ステップ２０６）。
【００３５】
次に、ステップ２０５において制動異常信号Ｓbkf_dの入力がないと判定した場合（ステップ２０５：ＮＯ）、操舵ＥＣＵ２０は、右前輪３ｆＲについて駆動力分配装置１２の異常が発生したことを示す駆動異常信号Ｓdrf_aの入力があるか否かを判定し（ステップ２０７）、同駆動異常信号Ｓdrf_aの入力がない場合（ステップ２０７：ＮＯ）、続いて左前輪３ｆＬについて駆動力分配装置１２の異常が発生したことを示す駆動異常信号Ｓdrf_bの入力があるか否かを判定する（ステップ２０８）。そして、ステップ２０７において駆動異常信号Ｓdrf_aの入力がある（ステップ２０７：ＹＥＳ）、又はステップ２０８において駆動異常信号Ｓdrf_bの入力がある（ステップ２０８：ＹＥＳ）と判定した場合には、前輪３ｆについての駆動力配分制御を停止する（ステップ２０９）。
【００３６】
一方、ステップ２０８において駆動異常信号Ｓdrf_bの入力がないと判定した場合（ステップ２０８：ＮＯ）、操舵ＥＣＵ２０は、右後輪３ｒＲについて駆動力分配装置１２の異常が発生したことを示す駆動異常信号Ｓdrf_cの入力があるか否かを判定し（ステップ２１０）、同駆動異常信号Ｓdrf_cの入力がない場合（ステップ２１０：ＮＯ）、続いて左後輪３ｒＬについて駆動力分配装置１２の異常が発生したことを示す駆動異常信号Ｓdrf_dの入力があるか否かを判定する（ステップ２１１）。そして、ステップ２１０において駆動異常信号Ｓdrf_cの入力がある（ステップ２１０：ＹＥＳ）、又はステップ２１１において駆動異常信号Ｓdrf_dの入力がある（ステップ２１１：ＹＥＳ）と判定した場合には、後輪３ｒについての駆動力配分制御を停止する（ステップ２１２）。尚、ステップ２１１において駆動異常信号Ｓdrf_dの入力がない（ステップ２１１：ＮＯ）と判定した場合には、制動力配分制御及び駆動力配分制御を停止しない。
【００３７】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）車両１は、各車輪３から機械的に分離されたステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じて車両１のヨーモーメントを制御するステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１１を備える。車両１において、各車輪３は、その舵角の変更が不能に設けられ、車両用操舵装置１１は、各車輪３に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置１２と、及び該各車輪３における制動力を各車輪３毎に制御可能な制動力制御装置１３とを有して構成される。そして、車両用操舵装置１１は、各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力を該各車輪３毎に制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。
【００３８】
このような構成とすれば、車両用操舵装置１１を構成する駆動力分配装置１２又は制動力制御装置１３に何らかの異常が発生し、各車輪３の何れかについてその駆動力制御又は制動力制御が不能となった場合であっても、その他の車輪３における駆動力制御及び制動力制御により、車両１のヨーモーメントを制御、即ちその進行方向を変更することができる。そして、更に駆動力分配装置１２又は制動力制御装置１３の何れかが完全に停止した場合であっても、その他方の制御（駆動力分配装置１２が停止した場合には制動力配分制御、制動力制御装置１３が停止した場合には、駆動力配分制御）により、その進行方向を変更することができる。
【００３９】
つまり、車両１の各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力をそれぞれ該各車輪３毎に制御することで、極めて高い冗長性を確保することができる。従って、電子制御系の多重化によるシステムの複雑化及びコスト上昇や、非常用の機械的伝達機構を設けることによる設計自由度の低下等を招くことなく、簡素な構成にて高い信頼性を確保することができる。また、各車輪３の舵角を変更しないことで、仮に、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３の両方が完全に停止した場合であっても、最低限、車両１を直進状態とすることだけは確保することができる。加えて、ラックシャフト等の車輪３の舵角を変更するための転舵機構が不要であることから、ステアバイワイヤの利点を一層高めることができる。
【００４０】
（２）車両用操舵装置１１は、駆動力分配装置１２並びに制動力制御装置１３の異常をそれぞれ各車輪３毎に検出する機能を有している。そして、各車輪３の何れかについて、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３の異常が検出された場合には、その異常の発生が検出された車輪３に加えて、それに対応する反対側の車輪３（右前輪３ｆの場合、左前輪３ｆＬ）についても、その駆動力配分制御又は制動力配分制御のうち異常が検出された方の制御を停止する。このような構成とすれば、異常発生時においても、左右の旋回時における反応の差異を抑制することができ、これにより運転者の不安感を和らげることができる。
【００４１】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を四輪駆動車に具体化したが、４輪以上の車輪を有する車両に具体化してもよい。
【００４２】
・本実施形態では、車両用操舵装置１１は、操舵ＥＣＵ２０を有し、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３は、それぞれ、この操舵ＥＣＵ２０の出力する駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcに基づいて駆動力配分制御及び制動力配分制御を実行することとした。しかし、これに限らず、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３が、それぞれ、ステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じたヨーモーメントを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算し、その駆動力配分制御及び制動力配分制御を実行する構成としてもよい。また、一つの制御装置が、本実施形態における操舵ＥＣＵ２０、駆動ＥＣＵ１６及び制動ＥＣＵ１８の機能を有することとしてもよい。
【００４３】
・本実施形態では、駆動力分配装置１２は、各フロントアクスル５に設けられた各トルクカップリング１５ａ〜１５ｄにより構成されることとしたが、これに限らずディファレンシャルギヤ等により一体に構成されることとしてもよい。
【００４４】
・本実施形態では、エンジン２の駆動力を各車輪３に伝達する構成としたが、駆動源はモータであってもよい。尚、各車輪にその駆動用モータが内蔵された所謂インホイールモータ型の車両においては、それらの駆動用モータを駆動する制御装置が駆動力分配装置を構成することはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】車両用操舵装置を備えた車両の概略構成図。
【図２】駆動力配分制御及び制動力配分制御による車両のヨーモーメント制御の原理説明図。
【図３】操舵ＥＣＵによるヨーモーメント制御及び操舵反力制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】操舵ＥＣＵによるフェールセーフ制御の態様を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１…車両、２…エンジン、３…車輪、３ｆ…前輪、３ｆＲ…右前輪、３ｆＬ…左前輪、３ｒ…後輪、３ｒＲ…右後輪、３ｒＬ…左後輪、１０…ステアリング、１１…車両用操舵装置、１２…駆動力分配装置、１３…制動力制御装置、１５ａ〜１５ｄ…トルクカップリング、１６…駆動ＥＣＵ、１７ａ〜１７ｄ…ブレーキ装置、１８…制動ＥＣＵ、２０…制動ＥＣＵ、Ｒy…ヨーレイト、Ｓdrc…駆動力制御指令、Ｓbkc…制動力制御指令、Ｓdrf_a〜Ｓdrf_d…駆動異常信号、Ｓbkf_a〜Ｓbkf_d…制動異常信号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の各車輪から機械的に分離されたステアリング（ハンドル）を備え、該ステアリングに対するステアリング操作に応じて車両のヨーモーメントを制御、即ち操舵機能を行う所謂ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が提案されている。
【０００３】
ところで、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置は、いうまでもなく車両の操舵機能という本質的且つ重要な機能を電気制御システムに置換えるものである。従って、その要求される信頼性の水準もまた、一層高くなるのが必然である。そのため、こうしたステアバイワイヤ式の車両用操舵装置においては、従来より、その電子制御系を多重化する（例えば、特許文献１参照）、或いは非常用の機械的伝達機構を備える（例えば、特許文献２参照）等、その信頼性の向上を図るべく、様々な対策がなされている。
【特許文献１】特開２００３−２００８４０号公報
【特許文献２】特開２００２−１４５０９８号公報
【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、上記第１の従来例のごとく、電子制御系を多重化する構成とした場合、システムが複雑になるとともに、その製造コストも極めて高いものとなる。また、上記第２の従来例に至っては、車輪とステアリングとが機械的に分離されたことによる高い設計自由度等といった、ステアバイワイヤの利点を大きく阻害することになり、いずれの場合もその弊害のあるものとなっていた。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡素な構成にて、高い信頼性を確保することのできるステアバイワイヤ式の車両用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】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、舵角を変更不能に設けられた複数の車輪と、該各車輪から機械的に分離されたステアリングと、前記各車輪に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置と、前記各車輪における制動力を該各車輪毎に制御可能な制動力制御装置とを備え、前記ステアリングに入力されるステアリング操作に応じて前記各車輪に対する駆動力分配及び該各車輪の制動力配分を変化させることにより、車両のヨーモーメントを制御する車両用操舵装置であることを要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、駆動力分配装置又は制動力制御装置に何らかの異常が発生し、各車輪の何れかについてその駆動力制御又は制動力制御が不能となった場合であっても、その他の車輪における駆動力制御及び制動力制御により、車両のヨーモーメントを制御、即ちその進行方向を変更することができる。そして、更に駆動力分配装置又は制動力制御装置の何れかが完全に停止した場合であっても、その他方の制御（駆動力分配装置が停止した場合には制動力配分制御、制動力制御装置が停止した場合には、駆動力配分制御）により、その進行方向を変更することができる。
【０００８】
つまり、車両の各車輪に伝達される駆動力、及び該各車輪における制動力をそれぞれ該各車輪毎に制御することで、極めて高い冗長性を確保することができる。従って、電子制御系の多重化によるシステムの複雑化及びコスト上昇や、非常用の機械的伝達機構を設けることによる設計自由度の低下等を招くことなく、簡素な構成にて高い信頼性を確保することができる。また、各車輪の舵角を変更しないことで、仮に、駆動力分配装置及び制動力制御装置の両方が完全に停止した場合であっても、最低限、車両を直進状態とすることだけは確保することができる。加えて、ラックシャフト等、車輪の舵角を変更するための転舵機構が不要であることから、ステアバイワイヤの利点を一層高めることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記駆動力分配装置及び制動力制御装置における異常の発生を前記各車輪毎に検出可能な異常検出手段を備え、前記異常の発生が検出された場合には、該異常の発生が検出された車輪及びそれに対応する反対側の車輪について、前記駆動力の分配制御又は前記制動力の配分制御のうち該異常が検出された方の制御を停止すること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、異常発生時においても、左右の旋回時における反応の差異を抑制することができ、これにより運転者の不安感を和らげることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡素な構成にて、高い信頼性を確保することが可能なステアバイワイヤ式の車両用操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を四輪駆動車の車両用操舵装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両１は、エンジン２の駆動力をその前輪３ｆ（３ｆＲ，３ｆＬ）及び後輪３ｒ（３ｒＲ，３ｒＬ）に伝達可能な四輪駆動車であり、エンジン２の片側に組み付けられたトランスアクスル４には、一対のフロントアクスル５、及びプロペラシャフト６が連結されている。また、プロペラシャフト６は、リヤディファレンシャル７に連結されており、同リヤディファレンシャル７には一対のリヤアクスル８が連結されている。そして、エンジン２の駆動力は、各フロントアクスル５、並びにプロペラシャフト６及び各リヤアクスル８を介して、それぞれ各フロントアクスル５に連結された前輪３ｆ（３ｆＲ，３ｆＬ）、及び各リヤアクスル８に連結された後輪３ｒ（３ｒＲ，３ｒＬ）へと伝達されるようになっている。
【００１３】
また、車両１は、各車輪３から機械的に分離されたステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じて車両１のヨーモーメントを制御するステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１１を備えている。
【００１４】
ここで、本実施形態では、車両１の各車輪３は、その舵角の変更が不能に設けられている。そして、車両用操舵装置１１は、ステアリング操作に応じた各車輪３の舵角変更を行うことなく、該各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力を該各車輪３毎に制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。
【００１５】
詳述すると、図２に示すように、車両１の前輪３ｆに伝達する駆動力Ｆdrの一方を他方よりも大とすることで、その前輪３ｆには、進行方向に対して車両１を同前輪３ｆと反対側（右前輪３ｆＲの場合には左側、左前輪３ｆＬの場合には右側）に旋回させる力Ｆf´が作用する。また、後輪３ｒに伝達する駆動力Ｆdrの一方を他方よりも大とすることで、その後輪３ｒには、進行方向に対して車両１を同後輪３ｒ側（右後輪３ｒＲの場合には右側、左後輪３ｒＬの場合には左側）に旋回させる力Ｆr´が作用する。
【００１６】
一方、前輪３ｆに加える制動力Ｆbkの一方を他方よりも大とすることで、その前輪３ｆには、進行方向に対して車両１を同前輪３ｆ側（右前輪３ｆＲの場合には右側、左前輪３ｆＬの場合には左側）に旋回させる力Ｆｆ´が作用する。また、後輪３ｒの制動力Ｆbkの一方を他方よりも大とすることで、その後輪３ｒには、進行方向に対して車両１を同後輪３ｒと反対側（右後輪３ｒＲの場合には左側、左後輪３ｒＬの場合には右側）に旋回させる力Ｆｒ´が作用する。
【００１７】
即ち、左前輪３ｆＬの作用点（接地面の中心）ＰfLと車両１の重心Ｐ０とを結ぶ直線を直線ＮfLとし、重心Ｐ０を通る車両前後方向の直線Ｎnと上記直線ＮfLとの挟み角をθfLとすれば、左前輪３ｆＬに加えられた駆動・制動力（駆動力又は制動力）ＦfLの車両旋回成分ＦfL´は、次の式（１）により表すことができ、
ＦfL´＝ＦfL×sin（θfL） ・・・（１）
左前輪３ｆＬ側のトレッドをＷfLとすれば、この車両旋回成分ＦfL´により発生する重心Ｐ０周りのヨーモーメントＭfLは、次の式（２）に表すことができる。
【００１８】
ＭfL＝（ＷfL／sin（θfL））×（ＦfL×sin（θfL））＝ＷfL×ＦfL ・・・（２）
同様に、他の各車輪３（３ｆＲ，３ｒＬ，３ｒＲ）についても、これら各車輪３（３ｆＲ，３ｒＬ，３ｒＲ）の作用点ＰfR，ＰrL，ＰrRと重心Ｐ０とを結ぶ直線をそれぞれ直線ＮfR，ＮrL，ＮrRとし、車両前後方向の直線Ｎnとの挟み角をθfR，θrL，θrRとすれば、その駆動・制動力ＦfR，ＦrL，ＦrRの車両旋回成分ＦfR´，ＦrL´，ＦrR´は、次の式（３）〜（５）に表すことができ、
ＦfR´＝ＦfR×sin（θfR） ・・・（３）
ＦrL´＝ＦrL×sin（θrL） ・・・（４）
ＦrR´＝ＦrR×sin（θrR） ・・・（５）
これら各車輪３（３ｆＲ，３ｒＬ，３ｒＲ）側のトレッドをＷfR，ＷrL，ＷrRとすれば、その車両旋回成分ＦfR´，ＦrL´，ＦrR´により発生する重心Ｐ０周りのヨーモーメントＭfR，ＭrL，ＭrRは、次の式（６）〜（８）に表すことができる。
【００１９】
ＭfR＝ＷfR×ＦfR ・・・（６）
ＭrL＝ＷrL×ＦrL ・・・（７）
ＭrR＝ＷrR×ＦrR ・・・（８）
そして、車両１の各車輪３に加えた駆動・制動力ＦfL，ＦfR，ＦrL，ＦrRに基づき発生するヨーモーメントＭは、上記の式（２）及び（６）〜（８）により、次の式（９）に表すことができる。
【００２０】
Ｍ＝ＭfL＋ＭfR＋ＭrL＋ＭrR ・・・（９）
従って、例えば、同図に示すごとく、右側の車輪３（右前輪３ｆＲ及び右後輪３ｒＲ）に制動力Ｆbkを加え、左側の車輪３（左前輪３ｆＬ及び左後輪３ｒＬ）に駆動力Ｆdrを加えることで、車両１を進行方向右側に大きく旋回させるヨーモーメントを発生させることができる。そして、車両用操舵装置１１は、こうした各車輪３における駆動力Ｆdr及び制動力Ｆbkを該各車輪３毎に制御、即ち駆動力分配及び制動力配分を制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。
【００２１】
さらに詳述すると、図１に示すように、本実施形態の車両１は、各車輪３に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置１２と、及び該各車輪３における制動力を各車輪３毎に制御可能な制動力制御装置１３とを備えている。本実施形態では、各フロントアクスル５には、電磁クラッチ（図示略）の係合力変化に基づいて、その対応する車輪３に伝達される駆動力を可変可能なトルクカップリング１５ａ〜１５ｄが設けられており、これら各トルクカップリング１５ａ〜１５ｄは、駆動ＥＣＵ１６によりその作動が制御されている。また、各車輪３には、油圧式のブレーキ装置１７ａ〜１７ｄが設けられており、これら各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄの発生する制動力は、制動ＥＣＵ１８により各車輪３毎に制御されている。尚、本実施形態では、各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄの油圧伝達系には、該各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄに供給されるフルード流量を制御可能な電磁弁（図示略）が設けられており、制動ＥＣＵ１８は、これら各電磁の作動を制御することにより、各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄの発生する制動力を各車輪３毎に制御する。
【００２２】
即ち、本実施形態では、上記各トルクカップリング１５ａ〜１５ｄ及び駆動ＥＣＵ１６により駆動力分配装置１２が構成され、各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄ及び制動ＥＣＵ１８により制動力制御装置１３が構成されている。
【００２３】
また、本実施形態の車両用操舵装置１１は、ステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じたヨーモーメントを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算する操舵ＥＣＵ２０を備えている。そして、上記駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３は、それぞれ、この操舵ＥＣＵ２０の出力する駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcに基づいて、各車輪３に対する駆動力分配の可変制御（駆動力配分制御）、及び各車輪３における制動力の可変制御（制動力配分制御）を実行する。即ち、本実施形態では、車両用操舵装置１１は、ステアリング１０、上記駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３、並びにこの操舵ＥＣＵ２０により構成されている。尚、通常の駆動・制動機能については、それぞれ駆動ＥＣＵ１６及び制動ＥＣＵ１８にて制御されており、これら各ＥＣＵは、操舵ＥＣＵ２０の出力する駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcに基づく操舵制御成分をその駆動・制動制御成分に重畳することにより、駆動力配分制御及び制動力配分制御を実行する。
【００２４】
詳述すると、本実施形態では、操舵ＥＣＵ２０には、複数のセンサが接続されており、操舵ＥＣＵ２０は、これら各センサにより検出される各種車両状態量に基づいてステアリング操作に応じたヨーモーメントを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算する。具体的には、ステアリング１０が連結されたステアリングシャフト２１には、操舵角センサ２２及びトルクセンサ２３が設けられており、操舵ＥＣＵ２０は、これら操舵角センサ２２及びトルクセンサ２３の出力信号に基づいて、ステアリング１０の操舵角θs及び操舵速度ωs、並びに該ステアリング１０に入力される操舵トルクτを検出する。また、各車輪３には、それぞれ車輪速センサ２４ａ〜２４ｄが設けられており、操舵ＥＣＵ２０は、これら各車輪速センサ２４ａ〜２４ｄの出力信号に基づいて各車輪３の車輪速Ｖw_a〜Ｖw_d、及び車速Ｖを検出する。更に、車両１には、図示しないアクセル開度センサ、ブレーキセンサ、ヨレイトセンサ及び加速度センサを備えており、操舵ＥＣＵ２０には、これら各センサにより検出されたアクセル開度信号Ｓa、ブレーキ信号Ｓbk、ヨーレイトＲy、並びに横方向加速度（横Ｇ）Ｇx及び前後方向加速度（前後Ｇ）Ｇyが入力される。そして、操舵ＥＣＵ２０は、上記のように検出された各種車両状態に基づいて、ステアリング操作に応じたヨーモーメントを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算する。
【００２５】
具体的には、操舵ＥＣＵ２０は、操舵角θs及び車速Ｖに基づく車両モデル演算により、目標ヨーレイトを演算する。そして、上記各種車両状態量に基づいて、その演算された目標ヨーレイトを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算し、その駆動力分配及び制動力配分を実現すべく、駆動ＥＣＵ１６に対する駆動力制御指令Ｓdrc及び制動ＥＣＵ１８に対する制動力制御指令Ｓbkcを出力する。そして、この駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcに基づき駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３が作動し、その駆動力分配及び制動力配分が変化することにより、車両１のヨーモーメントが制御されるようになっている。
【００２６】
また、本実施形態では、ステアリングシャフト２１には、ステアリング１０に操舵反力を付与するための反力アクチュエータ２５が設けられており、該反力アクチュエータ２５は、操舵ＥＣＵ２０によりその作動が制御されている。そして、操舵ＥＣＵ２０は、上記駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcの出力と併せて、車両状態に応じた最適な操舵反力を付与すべく、同反力アクチュエータ２５の作動を制御する（操舵反力制御）。尚、本実施形態では、操舵ＥＣＵ２０は、操舵トルクτ、操舵角θs及び車速Ｖ、並びに推定される路面反力に基づいて、上記操舵反力を演算する。そして、反力アクチュエータ２５の駆動源であるモータ（図示略）に対する駆動電力の供給を通じて同反力アクチュエータ２５の作動を制御する。
【００２７】
即ち、図３のフローチャートに示すように、操舵ＥＣＵ２０は、センサ値として上記各種車両状態量を取得すると（ステップ１０１）、先ず車両モデルに基づいて目標ヨーレイトを算出し（ステップ１０２）、続いてその目標ヨーレイトを発生されるための駆動力分配（駆動力制御演算、ステップ１０３）、及び制動力配分を演算する（制動力制御演算、ステップ１０４）。そして、駆動ＥＣＵ１６に対して駆動力制御指令Ｓdrcを出力し（ステップ１０５）、及び制動ＥＣＵ１８に対して制動力制御指令Ｓbkcを出力する（ステップ１０６）。次に、操舵ＥＣＵ２０は、ステアリング１０に付与する操舵反力を演算する（ステップ１０７）。そして、その演算された操舵反力を発生させるべく反力アクチュエータの作動を制御する（反力アクチュエータ駆動、ステップ１０８）。
【００２８】
（フェールセーフ制御）
次に、本実施形態の車両用操舵装置におけるフェールセーフ制御について説明する。
上述のように、本実施形態の車両用操舵装置１１は、各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力を該各車輪３毎に制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。従って、車両用操舵装置１１を構成する駆動力分配装置１２又は制動力制御装置１３に何らかの異常が発生し、各車輪３の何れかについてその駆動力制御又は制動力制御が不能となった場合であっても、その他の車輪３における駆動力制御及び制動力制御により、車両１のヨーモーメントを制御、即ちその進行方向の変更が可能である。そして、駆動力分配装置１２又は制動力制御装置１３の何れかが完全に停止した場合であっても、その他方の制御（駆動力分配装置１２が停止した場合には制動力配分制御、制動力制御装置１３が停止した場合には、駆動力配分制御）により、その進行方向の変更が可能である。
【００２９】
つまり、本実施形態の車両用操舵装置１１では、車両１の各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力をそれぞれ該各車輪３毎に制御することよって、既に極めて高い冗長性が確保されており、これにより、電子制御系の多重化や、非常用の機械的伝達機構を設けることなく高い信頼性が確保されている。また、各車輪３は、その舵角の変更が不能に設けられていることから、仮に、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３の両方が完全に停止した場合であっても、最低限、車両１を直進状態とすることだけはできるようになっている。
【００３０】
しかしながら、例えば、前輪３ｆ（右前輪３ｆＲ又は左前輪３ｆＬ）に対応するトルクカップリング１５ａ，１５ｂの何れか一方に異常が発生した場合に、その異常が発生した側の駆動力配分制御のみを停止するとすれば、左旋回時と右旋回時の反応に差異が生じ、ひいては運転者の不安感を助長するおそれがある。
【００３１】
この点を踏まえ、本実施形態の車両用操舵装置１１では、各車輪３の何れかについて、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３の異常が検出された場合には、その異常の発生が検出された車輪３に加えて、それに対応する反対側の車輪３（右前輪３ｆの場合、左前輪３ｆＬ）についても、その駆動力配分制御又は制動力配分制御のうち異常が検出された方の制御を停止する。そして、これにより、異常発生時においても、左右の旋回時における反応の差異を抑制するようになっている。
【００３２】
詳述すると、図１に示すように、本実施形態では、操舵ＥＣＵ２０は、各トルクカップリング１５ａ〜１５ｄの出力する駆動異常信号Ｓdrf_a〜Ｓdrf_d、各ブレーキ装置１７ａ〜１７ｄの出力する制動異常信号Ｓbkf_a〜Ｓbkf_dに基づいて、駆動力分配装置１２並びに制動力制御装置１３の異常をそれぞれ各車輪３毎に検出可能となっている。即ち、本実施形態では、操舵ＥＣＵ２０が異常検出手段を構成する。そして、その異常が発生した車輪３が前輪３ｆの何れかである場合には両前輪３ｆ、その異常が発生した車輪３が後輪３ｒの何れかである場合には両後輪３ｒについて、その駆動力配分制御又は制動力配分制御のうち異常が検出された方の制御を停止する。
【００３３】
具体的には、図４のフローチャートに示すように、操舵ＥＣＵ２０は、先ず、右前輪３ｆＲについて制動力制御装置１３の異常が発生したことを示す制動異常信号Ｓbkf_aの入力があるか否かを判定し（ステップ２０１）、同制動異常信号Ｓbkf_aの入力がない場合（ステップ２０１：ＮＯ）、続いて左前輪３ｆＬについて制動力制御装置１３の異常が発生したことを示す制動異常信号Ｓbkf_bの入力があるか否かを判定する（ステップ２０２）。そして、ステップ２０１において制動異常信号Ｓbkf_aの入力がある（ステップ２０１：ＹＥＳ）、又はステップ２０２において制動異常信号Ｓbkf_bの入力がある（ステップ２０２：ＹＥＳ）と判定した場合には、前輪３ｆについての制動力配分制御を停止する（ステップ２０３）。
【００３４】
一方、ステップ２０２において制動異常信号Ｓbkf_bの入力がないと判定した場合（ステップ２０２：ＮＯ）、操舵ＥＣＵ２０は、右後輪３ｒＲについて制動力制御装置１３の異常が発生したことを示す制動異常信号Ｓbkf_cの入力があるか否かを判定し（ステップ２０４）、同制動異常信号Ｓbkf_cの入力がない場合（ステップ２０４：ＮＯ）、続いて左後輪３ｒＬについて制動力制御装置１３の異常が発生したことを示す制動異常信号Ｓbkf_dの入力があるか否かを判定する（ステップ２０５）。そして、ステップ２０４において制動異常信号Ｓbkf_cの入力がある（ステップ２０４：ＹＥＳ）、又はステップ２０５において制動異常信号Ｓbkf_dの入力がある（ステップ２０５：ＹＥＳ）と判定した場合には、後輪３ｒについての制動力配分制御を停止する（ステップ２０６）。
【００３５】
次に、ステップ２０５において制動異常信号Ｓbkf_dの入力がないと判定した場合（ステップ２０５：ＮＯ）、操舵ＥＣＵ２０は、右前輪３ｆＲについて駆動力分配装置１２の異常が発生したことを示す駆動異常信号Ｓdrf_aの入力があるか否かを判定し（ステップ２０７）、同駆動異常信号Ｓdrf_aの入力がない場合（ステップ２０７：ＮＯ）、続いて左前輪３ｆＬについて駆動力分配装置１２の異常が発生したことを示す駆動異常信号Ｓdrf_bの入力があるか否かを判定する（ステップ２０８）。そして、ステップ２０７において駆動異常信号Ｓdrf_aの入力がある（ステップ２０７：ＹＥＳ）、又はステップ２０８において駆動異常信号Ｓdrf_bの入力がある（ステップ２０８：ＹＥＳ）と判定した場合には、前輪３ｆについての駆動力配分制御を停止する（ステップ２０９）。
【００３６】
一方、ステップ２０８において駆動異常信号Ｓdrf_bの入力がないと判定した場合（ステップ２０８：ＮＯ）、操舵ＥＣＵ２０は、右後輪３ｒＲについて駆動力分配装置１２の異常が発生したことを示す駆動異常信号Ｓdrf_cの入力があるか否かを判定し（ステップ２１０）、同駆動異常信号Ｓdrf_cの入力がない場合（ステップ２１０：ＮＯ）、続いて左後輪３ｒＬについて駆動力分配装置１２の異常が発生したことを示す駆動異常信号Ｓdrf_dの入力があるか否かを判定する（ステップ２１１）。そして、ステップ２１０において駆動異常信号Ｓdrf_cの入力がある（ステップ２１０：ＹＥＳ）、又はステップ２１１において駆動異常信号Ｓdrf_dの入力がある（ステップ２１１：ＹＥＳ）と判定した場合には、後輪３ｒについての駆動力配分制御を停止する（ステップ２１２）。尚、ステップ２１１において駆動異常信号Ｓdrf_dの入力がない（ステップ２１１：ＮＯ）と判定した場合には、制動力配分制御及び駆動力配分制御を停止しない。
【００３７】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）車両１は、各車輪３から機械的に分離されたステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じて車両１のヨーモーメントを制御するステアバイワイヤ式の車両用操舵装置１１を備える。車両１において、各車輪３は、その舵角の変更が不能に設けられ、車両用操舵装置１１は、各車輪３に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置１２と、及び該各車輪３における制動力を各車輪３毎に制御可能な制動力制御装置１３とを有して構成される。そして、車両用操舵装置１１は、各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力を該各車輪３毎に制御することにより、車両１のヨーモーメントを制御する。
【００３８】
このような構成とすれば、車両用操舵装置１１を構成する駆動力分配装置１２又は制動力制御装置１３に何らかの異常が発生し、各車輪３の何れかについてその駆動力制御又は制動力制御が不能となった場合であっても、その他の車輪３における駆動力制御及び制動力制御により、車両１のヨーモーメントを制御、即ちその進行方向を変更することができる。そして、更に駆動力分配装置１２又は制動力制御装置１３の何れかが完全に停止した場合であっても、その他方の制御（駆動力分配装置１２が停止した場合には制動力配分制御、制動力制御装置１３が停止した場合には、駆動力配分制御）により、その進行方向を変更することができる。
【００３９】
つまり、車両１の各車輪３に伝達される駆動力、及び該各車輪３における制動力をそれぞれ該各車輪３毎に制御することで、極めて高い冗長性を確保することができる。従って、電子制御系の多重化によるシステムの複雑化及びコスト上昇や、非常用の機械的伝達機構を設けることによる設計自由度の低下等を招くことなく、簡素な構成にて高い信頼性を確保することができる。また、各車輪３の舵角を変更しないことで、仮に、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３の両方が完全に停止した場合であっても、最低限、車両１を直進状態とすることだけは確保することができる。加えて、ラックシャフト等の車輪３の舵角を変更するための転舵機構が不要であることから、ステアバイワイヤの利点を一層高めることができる。
【００４０】
（２）車両用操舵装置１１は、駆動力分配装置１２並びに制動力制御装置１３の異常をそれぞれ各車輪３毎に検出する機能を有している。そして、各車輪３の何れかについて、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３の異常が検出された場合には、その異常の発生が検出された車輪３に加えて、それに対応する反対側の車輪３（右前輪３ｆの場合、左前輪３ｆＬ）についても、その駆動力配分制御又は制動力配分制御のうち異常が検出された方の制御を停止する。このような構成とすれば、異常発生時においても、左右の旋回時における反応の差異を抑制することができ、これにより運転者の不安感を和らげることができる。
【００４１】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を四輪駆動車に具体化したが、４輪以上の車輪を有する車両に具体化してもよい。
【００４２】
・本実施形態では、車両用操舵装置１１は、操舵ＥＣＵ２０を有し、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３は、それぞれ、この操舵ＥＣＵ２０の出力する駆動力制御指令Ｓdrc及び制動力制御指令Ｓbkcに基づいて駆動力配分制御及び制動力配分制御を実行することとした。しかし、これに限らず、駆動力分配装置１２及び制動力制御装置１３が、それぞれ、ステアリング１０に入力されるステアリング操作に応じたヨーモーメントを発生させるための駆動力分配及び制動力配分を演算し、その駆動力配分制御及び制動力配分制御を実行する構成としてもよい。また、一つの制御装置が、本実施形態における操舵ＥＣＵ２０、駆動ＥＣＵ１６及び制動ＥＣＵ１８の機能を有することとしてもよい。
【００４３】
・本実施形態では、駆動力分配装置１２は、各フロントアクスル５に設けられた各トルクカップリング１５ａ〜１５ｄにより構成されることとしたが、これに限らずディファレンシャルギヤ等により一体に構成されることとしてもよい。
【００４４】
・本実施形態では、エンジン２の駆動力を各車輪３に伝達する構成としたが、駆動源はモータであってもよい。尚、各車輪にその駆動用モータが内蔵された所謂インホイールモータ型の車両においては、それらの駆動用モータを駆動する制御装置が駆動力分配装置を構成することはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】車両用操舵装置を備えた車両の概略構成図。
【図２】駆動力配分制御及び制動力配分制御による車両のヨーモーメント制御の原理説明図。
【図３】操舵ＥＣＵによるヨーモーメント制御及び操舵反力制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】操舵ＥＣＵによるフェールセーフ制御の態様を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１…車両、２…エンジン、３…車輪、３ｆ…前輪、３ｆＲ…右前輪、３ｆＬ…左前輪、３ｒ…後輪、３ｒＲ…右後輪、３ｒＬ…左後輪、１０…ステアリング、１１…車両用操舵装置、１２…駆動力分配装置、１３…制動力制御装置、１５ａ〜１５ｄ…トルクカップリング、１６…駆動ＥＣＵ、１７ａ〜１７ｄ…ブレーキ装置、１８…制動ＥＣＵ、２０…制動ＥＣＵ、Ｒy…ヨーレイト、Ｓdrc…駆動力制御指令、Ｓbkc…制動力制御指令、Ｓdrf_a〜Ｓdrf_d…駆動異常信号、Ｓbkf_a〜Ｓbkf_d…制動異常信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵角を変更不能に設けられた複数の車輪と、
該各車輪から機械的に分離されたステアリングと、
前記各車輪に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置と、
前記各車輪における制動力を該各車輪毎に制御可能な制動力制御装置とを備え、
前記ステアリングに入力されるステアリング操作に応じて前記各車輪に対する駆動力分配及び該各車輪の制動力配分を変化させることにより、車両のヨーモーメントを制御する車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記駆動力分配装置及び制動力制御装置における異常の発生を前記各車輪毎に検出可能な異常検出手段を備え、
前記異常の発生が検出された場合には、該異常の発生が検出された車輪及びそれに対応する反対側の車輪について、前記駆動力の分配制御又は前記制動力の配分制御のうち該異常が検出された方の制御を停止すること、を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１】
舵角を変更不能に設けられた複数の車輪と、
該各車輪から機械的に分離されたステアリングと、
前記各車輪に対する駆動力分配を可変可能な駆動力分配装置と、
前記各車輪における制動力を該各車輪毎に制御可能な制動力制御装置とを備え、
前記ステアリングに入力されるステアリング操作に応じて前記各車輪に対する駆動力分配及び該各車輪の制動力配分を変化させることにより、車両のヨーモーメントを制御する車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記駆動力分配装置及び制動力制御装置における異常の発生を前記各車輪毎に検出可能な異常検出手段を備え、
前記異常の発生が検出された場合には、該異常の発生が検出された車輪及びそれに対応する反対側の車輪について、前記駆動力の分配制御又は前記制動力の配分制御のうち該異常が検出された方の制御を停止すること、を特徴とする車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３２１２７１（Ｐ２００６−３２１２７１Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４３８９４（Ｐ２００５−１４３８９４）
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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