(57)【要約】【課題】操舵装置におけるモータ回転角とそれに対応するラックの位置との間のずれを検出する。【解決手段】本発明の操舵装置は、モータと、ラックと、伝達部と、制御装置と、を有する。ラックは、車輪の転舵角を変化させる。伝達部は、ラックに、モータの回転を伝達する。制御装置は、モータの回転を制御することで、車輪の転舵角を制御する。制御装置は、更に、伝達部が、伝達部の回転方向における特定位置にあることを検出した場合に、ラックのストローク方向における位置が、特定位置に対応する所定ラック位置にあるか否かを判定する。そして、ラックの位置が、所定ラック位置にないと判定された場合に、伝達部の異常を検出する、ように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
車輪の転舵角を変化させるラックと、
前記ラックに、前記モータの回転を伝達する伝達部と、
前記モータの回転を制御して、前記車輪の転舵角を制御する制御装置と、
を備える操舵装置であって、
前記制御装置は、
前記伝達部が、前記伝達部の回転方向における特定位置にあることを検出した場合に、
前記ラックのストローク方向における位置が、前記特定位置に対応する所定ラック位置にあるか否かを判定し、
前記ラックが前記所定ラック位置にないと判定された場合に、前記伝達部の異常を検出する、
ように構成されたことを特徴とする操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステアバイワイヤ方式を採用した車両の操舵装置が開示されている。特許文献１の操舵装置は、モータとラックと、モータの回転をラックに伝達する伝達部とを備えている。特許文献１の操舵装置によりステアバイワイヤ制御が行なわれる場合、舵角センサにより検出されるステアリングホイールの転舵角度に基づいて目標転舵角が設定される。そして回転角センサにより検出される車輪の転舵角が目標転舵角となるように、モータが制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−００１６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータの回転方向における伝達部の所定位置と、それに対応するストローク方向におけるラックの所定位置とにずれが生じた場合、モータによって正確にラックの位置を制御することが困難となる。このような状態でステアバイワイヤ制御が行なわれた場合、車輪の転舵角と目標転舵角とが乖離する事態が生じ得る。この事態を回避するため、モータの回転角と、それに対応するラックの位置との間に生じるずれを検出する技術の開発が望まれる。
【０００５】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、操舵装置におけるモータ回転角と、それに対応するラックの位置との間のずれを検出可能な操舵装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の操舵装置は、モータと、ラックと、伝達部と、制御装置と、を有する。ラックは、車輪の転舵角を変化させる。伝達部は、ラックに、モータの回転を伝達する。制御装置は、モータの回転を制御することで、車輪の転舵角を制御する。
【０００７】
制御装置は、更に、伝達部が、伝達部の回転方向における特定位置にあることを検出した場合に、ラックのストローク方向における位置が、特定位置に対応する所定ラック位置にあるか否かを判定する。そして、ラックの位置が、所定ラック位置にないと判定された場合に、伝達部の異常を検出する、ように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の操舵装置によれば、ラックが、伝達部の特定位置に対応する所定ラック位置にあるか否かを判定することで、ラックと伝達部との位置関係に生ずるずれの有無を確認することができる。これにより、操舵装置におけるモータ回転角と、それに対応するラック位置、即ち、転舵角のずれを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態におけるステアリングシステムについて説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるステアリングシステムのベルトの構成について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるステアリングシステムの初期化状態における、ベルトマーク読み取り時のラック位置とモータ電気角の値の一例を示している。
【図４】本発明の実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンをフローチャートに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態におけるステアリングシステムについて説明するための図である。図１のステアリングシステムは、ステアバイワイヤ方式の操舵装置である。図１の（ａ）には、ステアリングシステムのうち、モータ１とラック２と伝達部３の、ラック２の軸方向に平行な断面が拡大して表されている。図１の（ｂ）には、図１の（ａ）の紙面右方向から見た伝達部３の構成が模式的に表されている。
【００１２】
図１に示されるように、ステアリングシステムは、モータ１とラック２と伝達部３とを有している。モータ１は、モータ１の回転と共に回転する回転軸１１を有している。ラック２は、ラック２に対し回転可能に配置されたボールねじ部２１を有する。ボールねじ部２１は、ボールねじ部２１の回転を、ラック２の軸方向への直線運動に変換する。また、ラック２は、ナックルアーム等を介して転舵輪に接続されており、軸方向に変位することで転舵輪を転舵させる。
【００１３】
伝達部３は、モータ１とラック２とを接続し、モータ１の回転を、ラック２に伝達する機構である。伝達部３は、プーリ３１とプーリ３２とベルト３３とを有している。プーリ３１は、モータ１の回転軸１１の先端に、回転軸１１の回転と共に回転できるように取り付けられている。プーリ３２は、ラック２のボールねじ部２１と共に回転可能な状態で、ボールねじ部２１に固定されている。
【００１４】
ベルト３３は、プーリ３１とプーリ３２とに巻きかけられている。プーリ３１の回転は、ベルト３３を介してプーリ３２に伝達される。図２に示されるように、ベルト３３は、後述する３つのベルトマークＮ、Ｌ＿ＥＮＤ、Ｒ＿ＥＮＤを有すると共に、ベルトマークを検出するためのベルトマークセンサ３４とを有している。
【００１５】
図示を省略するが、このステアリングシステムは、制御装置を有する。車両が有する各種センサ及びアクチュエータは、制御装置に電気的に接続されている。このセンサには、上述するベルトマークセンサ３４が含まれている。またアクチュエータにはモータ１が含まれている。制御装置は、少なくとも１つのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。制御装置は、各センサからの信号に基づいて各アクチュエータを操作することによって、本実施の形態のステアリングシステムによるステアバイワイヤ制御を実行する。
【００１６】
このステアリングシステムにおいて、モータ１の回転角（以下「モータ回転角」）と、それに対するラック２の軸方向における位置（以下「ラック位置」）との関係は、予め決められており、制御装置に記憶されている。ステアバイワイヤ制御実行時には、この関係を前提に、目標転舵角に応じたモータ回転角が決定される。なお、目標転舵角は、操舵トルク及び車速等に基づいて決定される車輪の転舵角の目標値である。そして、制御装置は、決定されたモータ回転角に応じてモータ１により回転軸１１を回転させる。回転軸１１の回転は、伝達部３を介して、ラック２のボールねじ部２１に伝達され、ボールねじ部２１によりラック２の軸方向への直線運動に返還されて、ラック２が変位する。これにより、車輪が目標転舵角に転舵される。
【００１７】
ここで制御装置に記憶された、モータ回転角とラック２の位置との関係が、伝達部３の歯飛び等の劣化等によってずれる場合がある。このようにずれが生じている状態では、目標転舵角に応じて決定された回転角にモータ１を回転させたとしても、ラック２を所望の位置に移動させることができず、車輪の目標転舵角と実際の転舵角との間に乖離が生じ得る。
【００１８】
本実施の形態では、このように位置関係にずれが生じた状態でステアバイワイヤ制御が実行され続ける事態を回避するため、モータ回転角とラック２の位置との関係に生じたずれを検出するベルト異常検出制御を実行する。
【００１９】
上述したベルト３３に設けられたベルトマークＮ、Ｌ＿ＥＮＤ、Ｒ＿ＥＮＤは、ベルト異常検出制御に用いられる。ここで、ベルトマークＮは、転舵輪がニュートラル状態（即ち、車両直進状態）であるときのモータ回転角及びラック位置において、ベルトマークセンサ３４に対峙する部分に設けられている。ベルトマークＬ＿ＥＮＤは、転舵輪が、左方向の転舵し得る最大角（以下、「最大転舵角」）付近にあるときのモータ回転角及びラック位置において、ベルトマークセンサ３４に対峙する部分に設けられている。ベルトマークＲ＿ＥＮＤは、転舵輪が右方向の最大転舵角付近にあるときのモータ回転角及びラック位置において、ベルトマークセンサ３４に対峙する部分に設けられている。
【００２０】
即ち、ベルト３３が正常な状態であれば、ベルトマークＮが検知された場合、モータ回転角及びラック位置は、転舵輪がニュートラル状態に対応し、ベルトマークＬ＿ＥＮＤ又はベルトマークＲ＿ＥＮＤが検知された場合、モータ回転角及びラック位置は、転舵輪は左又は右方向の最大転舵角付近となる状態（即ち、ラックエンド）に対応する。
【００２１】
本実施の形態では、車両の初期化状態（例えば、出荷状態）において、各ベルトマークを読み取り、ベルトマーク読み取り時のモータ回転角と、ラックストローク（即ち、モータ回転角の積算値）とを取得して、これらを制御装置に記録している。図３は、初期化状態における、各ベルトマークの読み取り時の値の一例を示している。なお、ラックエンドは必ずしもニュートラル位置に対して左右対称位置にはなく、従って、図３における各角度も左右で値が異なっている。また、モータ回転角はニュートラル位置をゼロとし、ニュートラル位置に対する左方向の回転角をマイナス、右方向の回転角をプラスとする。
【００２２】
車両運転時の制御では、ラック２が各基準位置（即ち、ニュートラル又は左右のラックエンド）付近にあるときに、ベルトマークセンサ３４がベルトマークを検知すると、そのときのモータ回転角積算値及びモータ１の電気角のうち少なくとも一方を取得する。取得された値と、図３に示す初期値とを比較して、基準値以上の差が有る場合に、ベルト異常と判定する。
【００２３】
図４は、制御装置が実行する制御ルーチンをフローチャートに示した図である。図４のルーチンでは、まず、ステップＳ１０２において、ラック位置が演算される。ここでは、モータ電気角からモータ回転角が演算され、前回のラック位置演算から今回演算までの間のモータ回転角が、前回のラック位置の演算値に積算されることで、ラック位置が演算される。
【００２４】
次に、ステップＳ１０４に進み、ベルトマークＮ、Ｌ＿ＥＮＤ、又は、Ｒ＿ＥＮＤの検出が判定される。具体的には、別ルーチンにより、ベルトマークＮ、Ｌ＿ＥＮＤ、又は、Ｒ＿ＥＮＤの何れかが、ベルトマークセンサ３４により検出されたか否かが判定され、何れかのベルトマークが検出された場合に、ステップＳ１０４において、ベルトマーク検出判定が出される。
【００２５】
ステップＳ１０４においてベルトマーク検出判定が出された後、次にステップＳ１０６に進み、ベルトマーク検出時のラック位置が取得される。ラック位置はステップＳ１０２において演算される値である。
【００２６】
次に、ステップＳ１０８に進み、検出されたベルトマークに対応するラック位置の初期値との比較が実行される。ここで、各ベルトマークに対応するラック位置の初期値は、図３に示されるように、予め計測され、制御装置に記憶されている。ステップＳ１０８では、記憶された初期値が読み出され、ステップＳ１０６で演算されたラック位置と比較される。具体的には、ラック位置と初期値との間の差が、許容範囲を超える差、即ち、基準値以上の差であるかが比較判定される。
【００２７】
次に、ステップＳ１１０に進み、ステップＳ１０８の比較の結果、基準位置との差が有るか否かが判別される。ここでは、ステップＳ１０８の比較の結果、ラック位置と初期値との差が、基準値以上の場合に、現在のラック位置と基準位置との間に差があると判別される。一方、ラック位置と基準値との差が、基準値より小さい場合、現在のラック位置と基準位置との間に、差がないと判別される。
【００２８】
ステップＳ１１０において、ラック位置と基準位置との間に差があると判別された場合には、ステップＳ１１２に進み、ベルト３３に異常があると判定された後、今回の処理は、一旦終了する。なお、ベルト３３に異常があると判定された場合、警告ランプを点灯する、あるいは、ステアバイワイヤ制御を禁止する等、別ルーチンに設定された必要な処理が実行される。
【００２９】
一方、ステップＳ１１０において、ラック位置と基準位置との間に差がないと判別された場合には、処理は、再びステップＳ１０２に戻され、ステップＳ１０２〜Ｓ１１２の処理が繰り返し実行される。
【００３０】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、ベルト３３が特定の位置（ニュートラル又は左右のラックエンド）に対応する位置にあるときに、現在のラック位置とモータ回転角とベルト３３との位置関係にずれがないかを判定することができる。これにより、ベルト３３の異常を検出することができ、ステアバイワイヤシステムにおいて、操舵目標角度と転舵角度とが乖離した状態で、ステアバイワイヤ制御が実行されるのを回避することができる。
【００３１】
また、ステアリング機構において、ラック２は、ニュートラル付近にあって低い速度で往復運動をするか、急減速する場所では、左ラックエンド又は右ラックエンド付近の位置にある場合が多い。従って、ニュートラルと左右ラックエンドとに対応する位置に、ベルトマークＮ、Ｌ＿ＥＮＤ、Ｒ＿ＥＮＤを設けることで、ベルト３３の異常検出の機会をより多く確保することができる。特に、ラック２はニュートラル付近にあることが多いため、ニュートラル付近にベルトマークを設けることで、ベルト３３の異常判定を頻繁に行うことができる。
【００３２】
なお、以上の実施の形態の制御ルーチンでは、ラック位置、即ち、モータ回転角積算値を検出し、初期値と比較することでベルト３３の異常を検出する場合について説明した。しかし、本実施の形態はこれに限らず、モータ回転角と対応する初期値とを比較して、その差が許容範囲を超える場合に、ベルト３３の異常を検出する構成としてもよい。また、ラック位置及びモータ回転角の両者を検出し、それぞれを初期値と比較して、ベルト３３の異常を検出するようにしてもよい。
【００３３】
本実施の形態では、ベルト３３に、ラックエンドとニュートラル位置に対応する位置を特定位置として、３つのベルトマークを設ける場合について説明した。上述したように、これらの位置にベルトマークを設けることで、異常検出の機会をより多く確保することができる。しかし、本発明はこれに限られず、他の位置にベルトマークを設けてもよい。また、３つのベルトマークを用いるものに限らず、マークＮ、Ｌ＿ＥＮＤ、及び、Ｒ＿ＥＮＤのうち何れか１つ又は２つのベルトマークを用いることとしてもよく、また、他の位置に設けた１以上のベルトマークを用いることとしてもよい。
【００３４】
また、本実施の形態では、伝達部３がプーリ３１及び３２とベルト３３を有し、ベルト３３の異常を検出する場合について説明した。しかし、伝達部３はベルト３３に替えて、歯車又はチェーン等により回転を伝達する構成であってもよい。この場合にも、歯車またはチェーン等の特定位置に、検出可能なマークを設け上記同様の制御を行なうことにより、伝達部の異常を検出することができる。
【００３５】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１  モータ
２  ラック
３  伝達部
１１  回転軸
２１          部
３１、３２  プーリ
３３  ベルト
３４  ベルトマークセンサ
Ｎ、Ｌ＿ＥＮＤ、Ｒ＿ＥＮＤ  ベルトマーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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